[發(fā)明專利]光路切換開關(guān)以及光路由器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010207878.4
• 申請(qǐng)日: 2010-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN102289067A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛劍宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇麗恒電子有限公司
• 主分類號(hào): G02B26/08
• 分類號(hào): G02B26/08;H04B10/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于MEMS技術(shù)的光路切換開關(guān)以及光路由器。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的信息量以及質(zhì)量的要求日益提高，寬帶視頻、多媒體業(yè)務(wù)以及其他基于IP的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的社會(huì)需求也不斷增長。由于上述新興業(yè)務(wù)所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源較多，高速寬帶網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的重要發(fā)展領(lǐng)域。相較于傳統(tǒng)的電信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)，光纖由于具有巨大的帶寬，良好的信息負(fù)載能力以及較為安全的加密能力已成為主要的發(fā)展方向。但在眾多的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案中，采用光電混合的網(wǎng)絡(luò)方案由于受限于電學(xué)器件的工作上限速率，尤其在交換/路由的處理能力不足，導(dǎo)致光纖網(wǎng)絡(luò)中形成帶寬瓶頸。只有基于光纖的全光網(wǎng)絡(luò)方案才能提供更高速、大容量的傳輸以及交換處理能力，以打破上述瓶頸的限制，以適應(yīng)高速寬帶業(yè)務(wù)的需求。

全光網(wǎng)絡(luò)是指光信息流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸、交換以及路由時(shí)始終以光的形式存在，而不需要經(jīng)過光/電、電/光轉(zhuǎn)換。而光交換機(jī)/光路由器屬于全光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵光節(jié)點(diǎn)技術(shù)，主要完成光節(jié)點(diǎn)處任意光纖端口之間的光信號(hào)的交換以及路由。

使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)制造選擇路由功能的光路由器已成為公知技術(shù)。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(huì)議的論文“the?proceedings?of?the?Optical?Fiber?Communicationsconference”中描述了一種基于MEMS的二維矩陣光路由器。所述光路由器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括位于自由空間內(nèi)的二維彈出式(pop-up)MEMS反射鏡陣列，所述彈出式MEMS反射鏡陣列中，位于各陣列節(jié)點(diǎn)的反射鏡可以通過電磁偏轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)(未示出)旋轉(zhuǎn)彈出而進(jìn)入開啟狀態(tài)，并能夠穩(wěn)定在特定的偏轉(zhuǎn)角度。當(dāng)輸入光束傳輸至通路節(jié)點(diǎn)時(shí)，照射于反射鏡上，所述反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度將決定光束的反射方向，從而實(shí)現(xiàn)來自于直穿通路的光束被選擇性地傳輸至任意其他的通路節(jié)點(diǎn)。例如圖1中，由輸入端In輸入的光束分別經(jīng)由反射鏡1、反射鏡2...反射鏡5，的多次反射，最終從輸出端Out輸出，完成從輸出端In至輸出端Out的選擇路由。

上述光路由器存在如下問題：MEMS反射鏡陣列中，各節(jié)點(diǎn)的反射鏡的電磁偏轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，造成光路由器的尺寸偏大；且偏轉(zhuǎn)角度難以精確控制，容易使得光束產(chǎn)生橫向偏移，這種偏移效果是累積的，當(dāng)經(jīng)過多級(jí)的節(jié)點(diǎn)，上述橫向偏移將被放大，將進(jìn)一步降低輸入光線的耦合效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種光路由器，控制機(jī)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)制造，并能夠避免偏移誤差的累積。

本發(fā)明提供的光路切換開關(guān)，包括一個(gè)輸入光路、兩個(gè)輸出光路和光路轉(zhuǎn)換元件，所述光路轉(zhuǎn)換元件將光束選擇性地從輸入光路路由至其中一個(gè)輸出光路，所述光路轉(zhuǎn)換元件包括：

半導(dǎo)體襯底及其表面的層間介質(zhì)層；位于層間介質(zhì)層內(nèi)的空腔，所述空腔的一端連接輸入光路，另一端由隔離層間隔成上空腔以及下空腔，所述上空腔以及下空腔分別連接兩個(gè)輸出光路；位于所述空腔內(nèi)的彈性導(dǎo)光片，所述彈性導(dǎo)光片為反光材料，包括連接于所述隔離層的固定端以及朝向輸入光路懸置于空腔內(nèi)的自由端；所述自由端受到施加于空腔內(nèi)的力場影響在空腔頂部至空腔底部間移動(dòng)。

所述光路轉(zhuǎn)換元件還包括分別位于空腔頂部以及底部的上誘導(dǎo)板、下誘導(dǎo)板，通過對(duì)所述上誘導(dǎo)板以及下誘導(dǎo)板通電，在空腔內(nèi)形成垂直于光路傳輸路徑的力場；所述彈性導(dǎo)光片的自由端位于所述力場中。

可選的，所述上誘導(dǎo)板以及下誘導(dǎo)板位于空腔腔壁上或作為空腔腔壁的一部分，且所述上誘導(dǎo)板以及下誘導(dǎo)板與空腔腔壁的其余部分絕緣隔離。

可選的，所述上誘導(dǎo)板以及下誘導(dǎo)板位于空腔外部的層間介質(zhì)層內(nèi)，且通過層間介質(zhì)層與空腔腔壁相間隔。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底或絕緣體上硅。

可選的，所述空腔腔壁的內(nèi)表面涂覆有反射涂層。所述空腔腔壁的材質(zhì)為金屬，包括鋁、鈦、鋅、銀中的一種或其組合。

可選的，所述彈性導(dǎo)光片的材質(zhì)為金屬，包括鋁、鈦、鋅、銀中的一種或其組合。所述彈性導(dǎo)光片的表面形成有氧化硅或氮化硅薄膜

可選的，所述彈性導(dǎo)光片的自由端寬度大于固定端寬度。所述空腔的截面為矩形，且截面寬度沿彈性導(dǎo)光片的自由端向固定端方向逐漸遞減，保持空腔側(cè)壁與彈性導(dǎo)光片的間隙大小一致。

可選的，所述上空腔以及下空腔內(nèi)填充有透光介質(zhì)，具體可以填充包含二氧化硅成分的石英或玻璃。