[发明专利]用于微机电系统光子交换机的装置和方法

说明书

本申请要求于2013年11月21日提交的题为“DeviceandMethodfor Micro-Electro-Mechanical-SystemPhotonicSwitch(用于微机电系统光子交换机 的装置和方法)”的美国非临时申请No.14/086,794的权益，所述申请通过引 用合并到本文中。

技术领域

本发明涉及光子学，并且具体地涉及用于微机电系统(MEMS)光子交 换机的装置和方法。

背景技术

一种类型的光子交换机是三维(3D)微机电系统(MEMS)光子交换机。 MEMS光子交换机具有优异的性能例如有实现高端口数的能力。此外，MEMS 光子交换机具有优异的光学性能例如低损耗、低偏振依赖性、高线性度和低 噪音。另外，MEMS光子交换机具有优异的关断状态性能例如高隔离度和低 串扰。

然而，MEMS光子交换机具有一些问题例如低交换速度、需要复杂的控 制方法来驱动，这些问题限制了MEMS光子交换机的广泛使用。当MEMS 光子交换机按照级联配置例如按照三级CLOS交换机方式被使用或被用于建 立跨越光子交换网络来传输多个节点的路径时，问题尤其严重。此外，控制 方法可能留下由交换机引入的残余调制，其会干扰交换机的级联。

发明内容

实施方式的微机电系统(MEMS)光子交换机包括第一多个准直器，所 述第一多个准直器包括第一准直器，第一准直器被配置成接收具有通信波长 的第一通信光束以及具有控制波长的第一控制光束，其中第一准直器在通信 波长处的第一焦距不同于第一准直器在控制波长处的第二焦距。MEMS光子 交换机还包括光耦合至所述第一多个准直器的第一镜阵列，其中第一镜阵列 包括集成在第一基板上的第一多个第一MEMS镜以及集成在第一基板上的第 一多个第一光电二极管，其中光电二极管被设置在MEMS镜之间的填隙空间 中。

实施方式的将微机电系统(MEMS)光子交换机的第一镜与第二镜对准 的方法包括通过第一多个准直器中的第一准直器接收具有控制波长的第一光 控制信号，以及通过第一准直器接收具有通信波长的第一光通信信号。所述 方法还包括通过第一镜阵列上的第一镜反射第一光控制信号以产生第一光控 制光束，以及通过第一镜反射第一光通信信号以产生第一光通信光束。另外， 所述方法包括通过位于第二镜阵列上的第一位置处的第一光电二极管来检测 第一光控制光束的第一控制光束斑的第一强度以产生第一检测光信号，其中 第二镜阵列包括第二镜，并且其中第一控制光束斑的第一直径大于第二镜阵 列处第一光通信光束的第一通信光束斑的第二直径。

实施方式的控制系统包括：第一注入光信号模块，其被配置成将第一控 制光信号注入微机电系统(MEMS)光子交换机的第一多个准直器中的第一 准直器，以经由第一镜反射而在第一MEMS镜阵列上形成第一光束斑；以及 镜采集控制单元，其被配置成耦接至MEMS光子交换机，其中镜采集控制单 元被配置成接收来自与第一镜相关联的第一多个填隙光电二极管的第一多个 信号，其中所述第一多个填隙光电二极管具有第一多个位置，其中镜采集控 制单元被配置成当第一光束斑居中在第一镜上时检测第一光束斑。所述控制 系统还包括耦接至镜采集控制单元的镜驱动器，其中镜驱动器被配置成耦接 至MEMS光子交换机，并且其中镜驱动器被配置成根据所述第一多个信号与 所述第一多个位置来控制MEMS光子交换机的第二MEMS镜阵列中的第二 镜。

前述内容相当宽泛地概括了本发明的实施方式的特征，以便本发明的如 下详细描述可以被更好地理解。在下文中将描述本发明的实施方式的另外的 特征和优点，这些特征和优点形成了本发明的权利要求书的主题。本领域技 术人员应当理解，所公开的构思和具体实施方式可以容易地被用作修改或设 计用于实施本发明的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还 应当认识到，这样的等同构造未脱离本发明的按照在所附权利要求书中提出 的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述， 在附图中：

图1示出了实施方式的微机电系统(MEMS)光子交换机；

图2示出了实施方式的MEMS镜结构；

图3示出了实施方式的用于MEMS镜的常平架；

图4示出了另一实施方式的MEMS镜结构；