[发明专利]MEMS光纤开关

说明书

技术领域

本发明涉及光通信。

背景技术

光开关为这样一种开关，其能使一条或多条输入光纤的光信号被选择 性地切换至多条输出光纤的一条输出光纤，或者在多条输入光纤与一公共 输出光纤之间相互切换。常规的光开关能采用各种结构(包括机械切换、光 电切换或光磁切换)来实现切换。

发明内容

大体上，本发明所述主题的一个创新性方案能以光开关实施，所述光开 关包括：多条光纤，以一阵列设置，所述多条光纤包括一条或多条输入光纤 以及多条输出光纤；一微机电(MEMS)反射镜，设置成将来自一输入光纤 的光能够控制地反射到所述多条输出光纤中的一特定的目标输出光纤，其中， 所述MEMS反射镜的位置能够控制，以从所述多条输出光纤中的一第一目标 输出光纤切换到一第二目标输出光纤，而且其中，所述MEMS反射镜的位置 采用多个竖向交错的梳齿驱动器来控制。

前述和其它实施例各自能够以单独方式或组合方式可选地包括下面特征 中的一个或多个特征。所述反射镜被控制成提供从所述第一目标输入光纤到 所述第二目标输入光纤的一切换轨迹，所述切换轨迹不横穿所述多条光纤中 的任何其它光纤。所述MEMS反射镜包括两个轴，而且其中，各个轴均能沿 顺时针方向及逆时针方向旋转，从而使所述MEMS反射镜均能沿x和y坐标 方向以正、负方向旋转。所述两个轴在结构上设置成第二轴位于第一轴的结 构内，从而所述第一轴连同所述第二轴的结构作为一整体旋转，而所述第二 轴能独立地旋转。一特定竖向交错的梳齿驱动器致动器包括上梳齿电极以及 下梳齿电极，其中，所述上下电极相对彼此上下空间地分布，从而当一电势 差应用在所述上下梳齿电极之间时，一力将所述上下梳齿电极拖一起，而使 得所述MEMS反射镜沿一特定轴对应旋转。所述竖向交错的梳齿驱动致动器 选择性地被驱动，以改变所述MEMS反射镜的角度位置，从而由所述MEMS 反射镜反射的光被导向至所述第二目标输出光纤。所述多条光纤设置于一插 芯内。所述光开关还包括：一透镜，设置在所述多条光纤和所述MEMS反射 镜之间。所述光开关还包括：一控制电路，用于控制所述MEMS反射镜。

一般而言，本发明所述主题的一个创新性方案能以光开关实施，所述光 开关包括：多条光纤，以一阵列设置，所述多条光纤包括一条或多条输入光 纤以及多条输出光纤；一微机电(MEMS)反射镜，设置成将来自一输入光 纤的光能够控制地反射到所述多条输出光纤中的一特定的目标输出光纤，其 中，所述MEMS反射镜的位置能够控制，以从所述多条输出光纤中的一第一 目标输出光纤切换到一第二目标输出光纤，而且其中，所述MEMS反射镜的 位置采用联接于所述MEMS反射镜的多个双压电晶片悬臂来控制。

前述和其它实施例各能以单独方式或组合方式可选地包括下面特征中的 一个或多个特征。所述MEMS反射镜基于特定悬臂的变形而沿+x轴、-x轴、 +y轴或-y轴旋转。各悬臂包括具有不同热膨胀系数的双压电晶片材料，而且 其中，一悬臂的扭转(distortion)通过应用一电流流经该悬臂来加热所述双 压电晶片材料而产生。各个悬臂包括双压电晶片材料的一双S折叠结构。所 述MEMS反射镜通过四对悬臂来控制，所述四对悬臂提供所述MEMS反射 镜沿+/-x轴和+/-y轴的四个方向旋转。所述MEMS反射镜包括一第二驱动机 构以形成一混合驱动机构，其中，所述第二驱动机构为静电式或压电式。

本发明所述主题的特定实施例可实施为实现下面优点中的一个或多个优 点。与一常规的叉指式(interdigitated)梳齿致动器MEMS反射镜相比，采 用一竖向交错的梳齿致动器驱动一MEMS反射镜降低了驱动电压、提供了一 更大的旋转角度且具有更高的稳定性。与一常规的叉指式梳齿致动器MEMS 反射镜相比，采用电流加热一双压电晶片材料来驱动一MEMS反射镜降低了 驱动电压、降低了对静电电荷的敏感性且提供了一更大的旋转角度。更大的 旋转角度允许所述开关具有数量更多的输出光纤。尤其是，MEMS反射镜沿 ±x、±y旋转，这提供了四个方向的受控旋转。这降低了覆盖相同的角度范围 所需的驱动电压，或者允许相同的驱动电压覆盖两倍的旋转角度范围。更低 的驱动电压能获得成本更低的MEMS光开关。此外，MEMS光开关的稳定 性能相比常规的MEMS光开关得到提高。