[發(fā)明專利]包括中空波導(dǎo)和MEMS反射元件的光路由裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810095203.8
• 申請日: 2004-03-22
• 公開（公告）號: CN101334503A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·M·詹金斯;M·E·麥克尼;D·J·庫姆斯;J·麥奎蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 秦內(nèi)蒂克有限公司
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/35
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張志醒

本發(fā)明涉及一種用于電信系統(tǒng)等的光路由裝置，尤其涉及包括可 移動反射元件陣列的光路由裝置。

使用光纖鏈路的電信及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)正被逐漸實現(xiàn)。傳統(tǒng)上，由光纖 承載的光信號被轉(zhuǎn)換成電信號，并且所有的信號路由選擇功能都是在 電學(xué)領(lǐng)域內(nèi)完成的。然而，近年來已經(jīng)認識到的是，全光開關(guān)設(shè)備顯 示出了降低成本以及穿過光纖網(wǎng)絡(luò)的與路由信號相關(guān)的復(fù)雜性的潛 力。

在EP?0221288中描述了全光開關(guān)的一個早期實例。該裝置包括反 射鏡，所述反射鏡能夠被電磁致動器移動以將光信號路由至兩個輸出 中的任一個。在GB2193816中描述了一種可替代的并且更復(fù)雜的光開 關(guān)系統(tǒng)。GB2193816的系統(tǒng)包括框架部件(housing?block)，所述框 架部件具有多個空心波導(dǎo)(hollow?core?waveguide)和攜帶反射鏡的 控制桿以提供期望的光路由功能，所述反射鏡插入所述框架部件。然 而，這種類型的裝置物理上非常大，并且在EP0221288的情況下，需 要比較耗電的致動器。

使用微機電系統(tǒng)(MEMS)裝置以提供選擇路由功能的光路由裝置 也已公知。例如，由Wood，R.L.，Madadevan，R和Hill，E在2002 年3月美國洛杉磯的光纖通信會議學(xué)報的論文TU05(the?proceedings of?the?Optical?Fibre?Communications?Conference，March?2002，Los Angeles，USA)中描述了一種基于MEMS的二維矩陣開關(guān)。所述裝置包 括二維彈出式(pop-up)MEMS反射鏡陣列，所述彈出式MEMS反射鏡陣 列被磁性旋轉(zhuǎn)進入“up”狀態(tài)，并靜電保持此狀態(tài)。該裝置允許自由 空間輸入光束被選擇性地從“直穿(through)”通道路由至多個“交 叉(cross)”通道中的任一個。采用這樣地方式，提供了一種二維矩 陣開關(guān)。

Wood等人所描述類型的光學(xué)裝置其缺點在于光損耗極高，所述光 學(xué)損耗同裝置中包含的自由空間區(qū)域相關(guān)，MEMS反射鏡位于所述自由 空間區(qū)域內(nèi)。特別地，由于光束沿著每個自由空間路徑傳播，因此衍 射作用導(dǎo)致射束直徑的增加。射束直徑的增加降低了效率，光隨后以 此效率被耦合進入輸出光纖。此外，所述MEMS反射鏡的任何角度未對 準(zhǔn)將會在光束中產(chǎn)生橫向偏移。這種類型的角度未對準(zhǔn)效果是累積 的，換句話講，當(dāng)光從多個未對準(zhǔn)的反射鏡反射時，橫向偏移將被放 大。這進一步降低了進入輸出光纖的耦合效率。

在US2003/0035613中描述了一種可替代的基于MEMS的光路由裝 置。US2003/0035613中的裝置包括上、下層，空心多模光波導(dǎo)就在所 述上、下層中形成。設(shè)置所述上層和下層的空心波導(dǎo)使其重疊，并在 重疊波導(dǎo)區(qū)域附近提供柔性金屬桿。所述柔性金屬桿能夠變形以便將 在所述下層中形成的由波導(dǎo)射出的光引導(dǎo)至上層的波導(dǎo)。采用這樣的 方式，得到光路由功能。然而，上下層的精確對準(zhǔn)、提供機械堅固性 和可靠柔性桿使得這種裝置的制造相當(dāng)復(fù)雜。

本發(fā)明的目標(biāo)就是至少減少一些上述缺點。

根據(jù)本發(fā)明，一種平面內(nèi)(in-plane)光路由裝置包括半導(dǎo)體襯 底，所述半導(dǎo)體襯底具有至少一個光輸入、多個光輸出以及微機電系 統(tǒng)(MEMS)可移動反射元件陣列，可配置所述可移動反射元件陣列以 使光可從任一光輸入被選擇性地路由至所述多個光輸出中兩個或多個 的任一個，其特征在于，從任一光輸入選擇性路由至所述多個光輸出 的兩個或多個中的任一個的光在空心波導(dǎo)中被引導(dǎo)。

因此本發(fā)明的裝置提供了一種所謂的矩陣開關(guān)，在所述矩陣開關(guān) 中使用MEMS可移動反射元件，光從至少一個輸入被選擇性地路由至多 個輸出中兩個或多個的任一個。所述輸入和輸出之間的各個光路包括 空心光波導(dǎo)，且位于同襯底平面基本平行的平面內(nèi)；換句話講，該裝 置是一種平面內(nèi)光路由裝置。本發(fā)明的光路由裝置可以是一種獨立部 件，或者形成PCT專利申請GB2003/000331中所述類型的平面光路 (PLC)的一部分。