JP2005018016A

JP2005018016A - 多チャネル光スイッチ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005018016A
Application number: JP2003359430A
Authority: JP
Inventors: Suk Kee Hong; 碩基洪; Yeong-Gyu Lee; 玲揆李
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-01-20
Also published as: US6915033B2; CN1576927A; US20040264849A1; KR20050001620A

Abstract

【課題】本発明は多数のチャネルに対して光信号をスイッチングする装置及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明による多チャネル光スイッチは、支持台２４０と、前記支持台２４０に固定され、スイッチングされる光信号が入力される第１出力端光ファイバ２０１と、前記支持台２４０に固定され、前記第１出力端光ファイバ２０１から入力される光信号が出力される多数の出力端光ファイバ２０１〜２０４と、前記第１出力端光ファイバ２０１から入力される光信号を反射して前記多数の出力端光ファイバ２０１〜２０４中所定の出力端光ファイバへ誘導するための多数の微細鏡２２２〜２２４と、前記微細鏡２２２〜２２４に連結され、前記微細鏡２２２〜２２４が前記光信号を反射するよう位置を調節する多数のアクチュエータ２３２〜２３４と、均一な光性能を有するよう視準するための多数のレンズ２１０〜２１４と、ハウジングをさらに含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は波長分割多重化方式の光通信網の核心部品として用いられる光スイッチに関するもので、より詳しくは多数のチャネルに対して光信号をスイッチングする装置及びその製造方法に関するものである。

一般的に、光スイッチは波長分割多重化方式（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：以下、「ＷＤＭ」という。）の光通信網において光ファイバを通して伝達される光信号の経路を変更する役目を果たすもので、現在マイクロ電気機械装置（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ：以下、「ＭＥＭＳ」という。）技術で具現された光スイッチの開発が進んでいる。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は従来のＭＥＭＳ光スイッチの構造とスイッチング動作を示した図面である。図５によると、従来のＭＥＭＳ光スイッチはＭＥＭＳ構造から成るアクチュエータの変位発生により入力端光ファイバから出た光が微細鏡から反射し２以上の方向に伝達されるようにする方式が適用される。

図５の（Ａ）、（Ｂ）に示したように、従来のＭＥＭＳ光スイッチは基本的に、スイッチングされる光信号が入力される入力端光ファイバ（８１１）と、前記入力端光ファイバ（８１１）に対して一直線上に位置する第１出力端光ファイバ（８１２）と、前記入力端光ファイバ（８１１）に対して垂直方向に位置する第２出力端光ファイバ（８１３）と、前記入力端光ファイバ（８１１）と第１、２出力端光ファイバ（８１２、８１３）との間に位置し反射により入力された光信号の方向を変えるための微細鏡（８１４）と、前記微細鏡（８１４）を動かすアクチュエータ（８１５）とから成る。

前記ＭＥＭＳ光スイッチが光信号をスイッチングする原理は次のとおりである。図５（Ａ）に示したように、前記アクチュエータ（８１５）が前記微細鏡（８１４）を駆動させて前記第２出力端光ファイバ（８１３）の反対方向に移動させると、前記入力端光ファイバ（８１１）に入力された光信号は水平に進行し第１出力端光ファイバ（８１２）を通して出力される。

これに対して、図５（Ｂ）に示したように、前記アクチュエータ（８１５）が前記微細鏡（８１４）を前記第２出力端光ファイバ（８１３）の方向に移動させて前記入力端光ファイバ（８１１）と出力端光ファイバ（８１２、８１３）との間に位置させると、前記入力端光ファイバ（８１１）から入力された光信号が前記微細鏡（８１４）により反射し前記第２出力端光ファイバ（８１３）を通して出力される。前記従来のＭＥＭＳ光スイッチは上記のような原理により光信号をスイッチングしており、小型でスイッチング速度が速く、消費電力が少ない利点がある。

現在、光通信網加入者の急増に伴う大容量の光信号を処理すべく多数個のチャネルに対してチャネルスイッチングを提供する技術が要求されている。しかし、前記従来の微細鏡及びアクチュエータを使ったＭＥＭＳ光スイッチは光信号の特性及びパッケージ上の事情により多数個のチャネル具現が困難な問題がある。

上記のような問題点を解消するため、本発明の目的は、多数個のチャネルを形成して大容量の信号を効果的に処理できる光スイッチ及びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、多数のチャネルの各々の光経路に亘って均一な光性能を有する光信号を提供できる光スイッチ及びその製造方法を提供することにある。

前記目的を成し遂げるための本発明による多チャネル光スイッチは、支持台と、前記支持台に固定され、スイッチングされる光信号が入力される第１出力端光ファイバと、前記支持台に固定され、前記第１出力端光ファイバから入力される光信号が出力される多数の出力端光ファイバと、前記第１出力端光ファイバから入力される光信号を反射し前記多数の出力端光ファイバ中所定の出力端光ファイバへ誘導するための多数の微細鏡と、前記微細鏡に連結され、前記微細鏡が前記光信号を反射するよう位置を調節する多数のアクチュエータを含むことを特徴とする。また、前記目的を成し遂げるための本発明による多チャネル光スイッチは、前記支持台に固定され前記各々の光ファイバに対して所定距離ほど離隔し、前記各々の光ファイバを通して送受信される光信号を一定の光経路に亘って均一な光性能を有するよう視準するための多数のレンズをさらに含むことを特徴とする。また、前記目的を成し遂げるための本発明による多チャネル光スイッチは、前記支持台の上部を囲繞するハウジングをさらに含むことを特徴とする。

また、前記目的を成し遂げるための本発明による多チャネル光スイッチの製造方法は、支持台に多数の光ファイバと、多数のレンズと、多数の微細鏡と、多数のアクチュエータとが位置され得るよう溝を形成する段階と、前記支持台上に研磨され大きさと入射面が調節されたレンズを所定の位置に固定させる段階と、前記レンズが一定の光経路に亘って均一な光性能を有するよう前記レンズと空隙を置いて研磨された光ファイバを挿入する段階と、前記挿入された光ファイバを微細調整した後前記支持台上に固定させる段階と、前記支持台上に光信号を所定のチャネルに反射させるよう所定の位置に微細鏡及びアクチュエータを位置させる段階とを含むことを特徴とする。

上述したような本発明によると、光スイッチにおいて多数個のチャネルを形成し大容量の光信号を効果的に処理できる利点がある。また、本発明によると光スイッチ内の多数のチャネルの各光経路に亘って均一な光性能を有する光信号を提供することにより通信性能を向上できる利点がある。

以下、本発明の好ましき実施例について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図面中参照番号及び同じ構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されてもできる限り同じ参照番号及び符号で示したことに留意されたい。下記において本発明を説明する際、関連のある公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の旨を不要に紛らわせることと判断されれば詳しい説明を略す。

図１は本発明の実施例による多チャネル光スイッチの構造を示した図面である。図１によると、本発明の実施例による多チャネル光スイッチは、入力端光ファイバ（２００）、多数の出力端光ファイバ（２０１ないし２０４）、前記多数の出力端光ファイバ（２０１ないし２０４）に対応する数のレンズ（２１０ないし２１４）、微細鏡（２２２ないし２２４）、及びアクチュエータ（２３２ないし２３４）で成る。そして前記入力端光ファイバ（２００）、出力端光ファイバ（２０１ないし２０４）、レンズ（２１０ないし２１４）、微細鏡（２２２ないし２２４）、及びアクチュエータ（２３２ないし２３４）はシリコンウェーハから成る支持台（２４０）上に構成される。

本発明の実施例においてはチャネル（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が４個の場合を示しているが、より多くのチャネルにおいても同一な技術が適用され得る。前記入力端光ファイバ（２００）にはスイッチングされる光信号が入力される。そして、前記入力端光ファイバ（２００）との一直線上に前記第１出力端光ファイバ（２０１）が設けられる。前記入力端光ファイバ（２００）と前記第１出力端光ファイバ（２０１）との間には多数のチャネル（Ｂ、Ｃ、Ｄ）が構成できるよう前記入力端光ファイバ（２００）に対して垂直方向に第２出力端光ファイバ（２０２）と、第３出力端光ファイバ（２０３）と、第４出力端光ファイバ（２０４）とが設けられる。

そして、前記入力端光ファイバ（２１０）を通して入力された光信号を反射させ前記各々の第２ないし第４出力端光ファイバ（２０２ないし２０４）を通して出力させるよう前記光信号の方向を変えるための微細鏡（２２２ないし２２４）が設けられる。前記微細鏡（２２２ないし２２４）は前記入力端光ファイバ（２１０）と前記各々の第２ないし第４出力端光ファイバ（２０２ないし２０４）とが成す垂直面に対して約４５°の傾斜で斜めに配置される。

また、前記微細鏡（２２２ないし２２４）がスイッチング動作を行えるようアクチュエータ（２３２ないし２３４）が設けられる。前記微細鏡（２２２ないし２２４）は前記アクチュエータ（２３２ないし２３４）の一端に付着され、前記アクチュエータ（２３２ないし２３４）の制御にしたがって光信号のチャネルスイッチングのための駆動が可能になる。ここで、前記微細鏡（２２２ないし２２４）と前記アクチュエータ（２３２ないし２３４）を各々別個に構成後結合してもよく、一体の構造を有するよう形成してもよい。

本発明の他の実施例においては、光信号を視準するためのレンズ（２１０ないし２１４）が前記シリコンウェーハ支持台（２４０）上に構成されることが特徴である。前記レンズ（２１０ないし２１４）は前記各々の光ファイバ（２００ないし２０４）の一端から所定距離ほど離隔し、前記支持台（２４０）上に固定されて形成される。例えば、前記第１レンズ（２１０）は、前記入力端光ファイバ（２００）を通して入力された光信号が図１のような構造において、前記第１出力端光ファイバ（２０１）を通して出力されるまでの一定距離区間において波形の変化無く水平に均一に進行するよう、前記入力端光ファイバ（２００）との間に微細調整した空隙（ａｉｒｇａｐ）を有する。このように、光信号が各チャネル間の進行経路（光経路）に亘って均一な特性を有し、前記多数のチャネルに誤差許容範囲内の光性能（ＩｎｓｅｒｔｉｏｎＬｏｓｓ、ＰＤＬ、ＲｅｔｕｒｎＬｏｓｓ）を有する光信号を提供することができる。即ち、図１のように、前記入力端光ファイバ（２００）の一端と各垂直構造のチャネル（Ｂ、Ｃ、Ｄ）との間に光経路距離の差があるにも拘わらず、前記垂直構造のチャネル（Ｂ、Ｃ、Ｄ）に伝送される光信号の光性能を一定に保つことができる。

図２（Ａ）ないし図３（Ｂ）は本発明の実施例による多チャネル光スイッチを用いたスイッチング動作を示した図面である。ここで、前記入力端光ファイバ（２００）と前記第１出力端光ファイバ（２０１）との間の光経路を「主光経路」と定義する。

図２（Ａ）によると、前記入力端光ファイバ（２００）を通して入力された光信号をＡチャネルを通して出力させるためには、アクチュエータ（２３２ないし２３４）を駆動させ全ての微細鏡（２２２ないし２２４）を前記主光経路の後方に位置させる。したがって、前記入力端光ファイバ（２００）を通して入力された光信号は前記主光経路を水平に直進して前記Ａチャネルに出力される。

図２（Ｂ）によると、前記入力端光ファイバ（２００）を通して入力された光信号をＢチャネルを通して出力させるためには、アクチュエータ（２３２ないし２３４）を駆動させ第２微細鏡（２２２）を前記主光経路上に位置させる。このようにして前記入力端光ファイバ（２００）から入力された光信号が前記第２微細鏡（２２２）により反射して前記Ｂチャネルに出力される。

前記のような原理により、図３（Ａ）においては、前記第２微細鏡（２２２）は前記主光経路の後方に位置させ第３微細鏡（２２３）を前記主光経路上に位置させると、前記入力端光ファイバ（２００）から入力された光信号が前記第３微細鏡（２２３）により反射してＣチャネルに出力される。そして、図３（Ｂ）においては、前記第２、第３微細鏡（２２２、２２３）は前記主光経路の後方に位置させ第４微細鏡（２２４）を前記主光経路上に位置させると、前記入力端光ファイバ（２００）から入力された光信号が前記第４微細鏡（２２４）により反射してＤチャネルに出力される。

図４は本発明の実施例による光スイッチの製造過程を示した図面である。先ず、４０２段階において、シリコンウェーハの支持台に光ファイバ、レンズ、微細鏡、及びアクチュエータが位置され得るよう溝を形成する。

次いで、４０４段階においては研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）され大きさと入射面が調節されたレンズを前記支持台上に固定させる。この際、固定材料にはエポキシを用いることができる。

４０６段階においては、前記固定されたレンズに対して８°で研磨された光ファイバを挿入する。この際、前記光ファイバは前記レンズが一定の光経路に亘って均一な光性能を有するよう前記レンズとの間に微細調整された空隙（ａｉｒｇａｐ）を置いて挿入される。

４０８段階においては、前記挿入された光ファイバを微細調整した後、前記支持台上に固定させる。４１０段階においては、前記支持台上の該当位置に微細鏡及びアクチュエータを位置させる。

４１２段階においては、前記完成した光スイッチの各部品を保護すべく前記支持台の上部にハウジングを被せる。こうした工程により本発明の実施例による光スイッチを製造することができる。

一方、本発明の詳細な説明においては具体的な実施例に係り説明したが、本発明の範囲から外れない限度内において多様な変形が可能なことはいうまでもない。したがって、本発明の範囲は説明された実施例に限定されてはならず、添付の特許請求の範囲ばかりでなく該特許請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。

本発明の実施例による多チャネル光スイッチの構造を示した図面である。（Ａ）ないし（Ｂ）は本発明の実施例による多チャネル光スイッチを用いたスイッチング動作を示した図面である。（Ａ）ないし（Ｂ）は本発明の実施例による多チャネル光スイッチを用いたスイッチング動作を示した図面である。本発明の実施例による光スイッチの製造過程を示した図面である。（Ａ）及び（Ｂ）は従来のＭＥＭＳ光スイッチの構造とスイッチング動作を示した図面である。

符号の説明

２００入力端光ファイバ
２０１ないし２０４出力端光ファイバ
２１０ないし２１４レンズ
２２２ないし２２４微細鏡
２３２ないし２３４アクチュエータ
２４０支持台

Claims

支持台と、
前記支持台に固定され、スイッチングされる光信号が入力される入力端光ファイバと、
前記支持台に固定され、前記入力端光ファイバから入力される光信号が出力される多数の出力端光ファイバと、
前記入力端光ファイバから入力される光信号を反射して前記多数の出力端光ファイバのうち、所定の出力端光ファイバに誘導するための多数の微細鏡と、
前記微細鏡に連結され、前記微細鏡が前記光信号を反射するよう位置を調節する多数のアクチュエータと、
を有することを特徴とする多チャネル光スイッチ。
前記支持台に固定され前記各々の光ファイバに対して所定距離ほど離隔し微調整され、前記各々の光ファイバを通して送受信される光信号を一定の光経路に亘って均一な光性能を有するよう視準するための多数のレンズをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の多チャネル光スイッチ。
前記支持台の上部を囲繞するハウジングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の多チャネル光スイッチ。
前記支持台はシリコンウェーハから成ることを特徴とする請求項１に記載の多チャネル光スイッチ。
前記光ファイバまたは前記レンズは前記支持台上にエポキシで固定されることを特徴とする請求項１ないし４中いずれか一項に記載の多チャネル光スイッチ。
支持台に多数の光ファイバ、多数のレンズ、多数の微細鏡、及び多数のアクチュエータが位置するよう溝を形成する段階と、
前記支持台上に研磨され大きさと入射面が調節されたレンズを所定の位置に固定させる段階と、
前記レンズが一定の光経路に亘って均一な光性能を有するよう前記レンズと空隙を置いて研磨された光ファイバを挿入する段階と、
前記挿入された光ファイバを微細調整した後、前記支持台上に固定させる段階と、
前記支持台上において光信号を所定のチャネルに反射させるよう所定の位置に微細鏡及びアクチュエータを位置させる段階と、
を有することを特徴とする多チャネル光スイッチの製造方法。
ハウジングで前記支持台の上部を囲繞する段階をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の多チャネル光スイッチの製造方法。
前記光ファイバと前記レンズは前記支持台上にエポキシを用いて固定されることを特徴とする請求項６または７に記載の多チャネル光スイッチの製造方法。
支持台と、
前記支持台に固定され、光信号が送受信される光ファイバと、
前記支持台に固定され、前記光ファイバに対して所定距離ほど離隔し微調整され、前記各々の光ファイバを通して送受信される光信号を所定の光経路に亘って均一な光性能を有するよう視準するためのレンズと、
を有することを特徴とする光視準装置。
前記支持台の上部を囲繞するハウジングをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の光視準装置。
支持台に光ファイバとレンズが位置され得るよう溝を形成する段階と、
前記支持台上に研磨され大きさと入射面が調節されたレンズを所定の位置に固定させる段階と、
前記レンズが一定の光経路に亘って均一な光性能を有するよう前記レンズと空隙を置いて研磨された光ファイバを挿入する段階と、
前記挿入された光ファイバを微細調整した後、前記支持台上に固定させる段階と、
を有することを特徴とする光視準装置の製造方法。
ハウジングで前記支持台の上部を囲繞する段階をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の光視準装置の製造方法。