[發(fā)明專利]光開關(guān)和光開關(guān)陣列

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010190130.8
• 申請(qǐng)日: 2010-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN102262293A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫運(yùn)生;趙峻;陳慶華;張海霞;吳文剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G02B26/08
• 分類號(hào): G02B26/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及光通信技術(shù)，特別地，涉及一種可應(yīng)用于光通信系統(tǒng)的光開關(guān)和光開關(guān)陣列。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，傳輸媒介可以分為有線和無線兩類。無線傳輸媒介主要包括微波線路和同步衛(wèi)星線路，而有線傳輸媒介主要包括銅線電纜和光纖電纜。進(jìn)入數(shù)字通信時(shí)代之后，由于銅線電纜的信息容量太小，無法適應(yīng)飛速發(fā)展的數(shù)字通信需要，而光纖的信息容量比銅線可高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，以光纖作為傳輸媒介的光通信技術(shù)，越來越受到業(yè)界的關(guān)注。

隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，光通信系統(tǒng)中對(duì)于光開關(guān)的性能要求越來越高。光開關(guān)是一種可以對(duì)光傳輸線路中的光信號(hào)進(jìn)行通道轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，其可以廣泛應(yīng)用在全光層的路由選擇、波長(zhǎng)選擇和光交叉連接等功能的實(shí)現(xiàn)上。光開關(guān)主要包括機(jī)械式光開關(guān)和波導(dǎo)光開關(guān)，其中，基于微機(jī)械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical?System，MEMS)的光開關(guān)，以下簡(jiǎn)稱MEMS光開關(guān)，由于其具有插入損耗低、功耗低、與波長(zhǎng)和調(diào)制方式無關(guān)、壽命長(zhǎng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為光開關(guān)技術(shù)的主流。

傳統(tǒng)的MEMS光開關(guān)主要是通過半導(dǎo)體制造工藝將微鏡構(gòu)筑在半導(dǎo)體基片(如硅襯底)的上方，其中該微鏡通過微機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行可活動(dòng)地設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)將電、機(jī)械和光集成為一塊芯片。MEMS光開關(guān)的基本工作原理是通過靜電力或電磁力作用，使該可活動(dòng)的微鏡進(jìn)行升降、旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，從而改變輸入光的傳播方向以實(shí)現(xiàn)光路的導(dǎo)通和關(guān)斷。

現(xiàn)有的MEMS光開關(guān)中，光開關(guān)狀態(tài)的鎖定(Latching)功能通常是采用齒輪嚙合或者卡鉤/卡扣相扣合的機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。不過，該鎖定結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜且需要占據(jù)非常大的芯片面積，因此，現(xiàn)有的MEMS光開關(guān)難以擴(kuò)展到在一個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)具有多個(gè)微鏡陣列的光開關(guān)陣列，即難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的集成。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光開關(guān)和光開關(guān)陣列。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光開關(guān)包括：半導(dǎo)體襯底，其包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)部和設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)部?jī)啥说牡谝慌まD(zhuǎn)梁，所述第一扭轉(zhuǎn)梁用于帶動(dòng)所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；微反射鏡，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的第一轉(zhuǎn)動(dòng)部的表面；第一鎖定結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述第一扭轉(zhuǎn)梁表面，且包括形態(tài)自適應(yīng)重塑FSR材料層和熱場(chǎng)源，所述熱場(chǎng)源用于為所述FSR材料層提供熱場(chǎng)，所述FSR材料層用于在所述熱場(chǎng)作用下發(fā)生形態(tài)重塑，以將所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)部和所述微反射鏡鎖定在轉(zhuǎn)動(dòng)后的位置。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光開關(guān)陣列包括玻璃基板和設(shè)置在玻璃基板上的多個(gè)光開關(guān)單元，所述光開關(guān)單元包括：半導(dǎo)體襯底，其包括轉(zhuǎn)動(dòng)部和設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)部?jī)啥说呐まD(zhuǎn)梁，所述第一扭轉(zhuǎn)梁用于帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；微反射鏡，其設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的轉(zhuǎn)動(dòng)部的表面；鎖定結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述扭轉(zhuǎn)梁表面，且包括形態(tài)自適應(yīng)重塑FSR材料層，所述FSR材料層用于在所述光開關(guān)單元的內(nèi)部集成熱場(chǎng)作用下發(fā)生形態(tài)重塑，以將所述轉(zhuǎn)動(dòng)部和所述微反射鏡鎖定在轉(zhuǎn)動(dòng)后的位置。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光開關(guān)和光開關(guān)陣列通過在光開關(guān)的鎖定結(jié)構(gòu)中采用形態(tài)自適應(yīng)重塑FSR材料，并利用所述FSR材料對(duì)所述光開關(guān)的開光狀態(tài)切換后進(jìn)行狀態(tài)鎖定，由于所述FSR材料具有形變記憶和結(jié)構(gòu)重塑，因此其可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)所述光開關(guān)的狀態(tài)鎖定，一方面不需要占用很大的芯片面積，另一方面使得所述光開關(guān)容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的集成。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的光開關(guān)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1所示光開關(guān)沿II-II線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1所示的光開關(guān)的反向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的光開關(guān)陣列的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的光開關(guān)和光開關(guān)陣列進(jìn)行詳細(xì)描述。

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供的光開關(guān)通過在其鎖定結(jié)構(gòu)中采用形態(tài)自適應(yīng)重塑FSR材料，并利用所述FSR材料對(duì)所述光開關(guān)的開光狀態(tài)切換后進(jìn)行狀態(tài)鎖定，由于所述FSR材料具有形變記憶和結(jié)構(gòu)重塑，因此其可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)所述光開關(guān)的狀態(tài)鎖定，一方面不需要占用很大的芯片面積，另一方面使得所述光開關(guān)容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的集成。