一种光开关装置、系统及封装结构的制作方法

本发明涉及光开关领域，具体涉及一种光开关装置、系统及封装结构。

背景技术：

光开关，光开关在光网络中起到十分重要的作用，它不仅构成了波分复用网络中关键设备的交换核心，本身也是光网络中的关键器件。其应用范围主要有：1、保护倒换功能；2、网络监视功能；3、光器件的测试；4、应用于oadm和光交叉连接。

其中，光开关在光缆监测项目中主要起到的是跳测的作用，使用简单的1×n光开关可以将多纤联系起来。mems是由半导体材料，如si等，构成的微机械结构。它的基本原理就是通过静电的作用使可以活动的微镜面发生转动，从而改变输入光的传播方向。mems既有机械光开关的低损耗、低串扰、低偏振敏感性和高消光比的优点，又有波导开关的高开关速度、小体积、易于大规模集成等优点。基于mems光开关交换技术的解决方案已广泛应用于骨干网或大型交换网。

可调滤波器和衰减器：可调滤波器的色散元件可以是光栅、液晶或棱镜等，色散元件将入射光不同的波长成分在空间上分开，输出端选择某一部分的光谱接收达到滤波功能。当用某种机制可控地改变输入端和输出端在色散过程中的相对位置，使被接收的光谱成分发生变化，即达到可调滤波的功能。而可调衰减则是可控的改变输入光输出光之间的各类损耗，比如耦合损耗、传输损耗、材料吸收等。

基于mems光开关交换技术的解决方案已广泛应用于骨干网或大型交换网，采用mems-grating结构的可调光滤波(tof)&可调衰减器(voa)也已商用。

但是，两者多数分别为独立部件，在结合使用过程中，占有空间大，耗损大，不满足现有光学系统小型化、低损耗的发展趋势。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光开关装置、系统及封装结构，解决现有光开关、可调滤波器和衰减器结合使用过程中，占有空间大，耗损大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光开关装置，包括依次设置的光纤准直器、光滤波器及mems反射器，还包括设置在光纤准直器一端的输入端和多个输出端，所述mems反射器包括垂直于光滤波器色散方向的第一转轴和平行于光滤波器色散方向的第二转轴；其中，光信号依次经过输入端、光纤准直器后入射至光滤波器，经光滤波器色散成具有不同衍射角的衍射光，并入射至mems反射器上，以及，所述mems反射器绕第一转轴及第二转轴旋转，反射一衍射角的衍射光，再经过光滤波器、光纤准直器入射至对应的输出端。

其中，较佳方案是：多个所述输出端呈一字型排布设置。

其中，较佳方案是：多个所述输出端分别与对应的光纤连通。

其中，较佳方案是：所述光滤波器为光栅、液晶和棱镜中的一种。

其中，较佳方案是：所述光滤波器为透射光栅，所述透射光栅呈角度设置在光纤准直器和mems反射器，所述透射光栅的色散角度全部或部分均朝向mems反射器。

其中，较佳方案是：多个所述输出端呈一字型紧密排布设置。

其中，较佳方案是：所述mems反射器包括双轴mems芯片。

其中，较佳方案是：所述光滤波器与mems反射器之间还设有相位板。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种封装结构，包括封装壳体，以及集成设置在封装壳体内的光开关装置，还包括与输入端连通的输入光纤和多个与对应输出端连通的输出光纤。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光开关系统，所述光开关系统包括光开关装置，以及与光开关装置的mems反射器连接的控制器，所述控制器根据控制信号控制mems反射器的绕第一转轴及第二转轴的旋转角度。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过紧凑型设计的光开关装置，具有结构紧凑、功能更全的特点，非常适用于集成度高和结构紧凑的系统设计；以及，可调滤波功能、光路切换功能和可调衰减功能共用一光纤准直器实现，除了必须的分光损耗外，未引入其他附加损耗，因此可进一步优化系统插损；以及，可进一步节省空间，降低成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明光开关装置的结构示意图；

图2是本发明光滤波器的结构示意图；

图3是本发明mems反射器第一实施方式的结构示意图；

图4是本发明mems反射器第二实施方式的结构示意图；

图5是本发明mems反射器的俯视结构示意图；

图6是本发明封装结构的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1至图5所示，本发明提供一种光开关装置的优选实施例。

一种光开关装置，包括依次设置的光纤准直器110、光滤波器120及mems反射器130，还包括设置在光纤准直器110一端的输入端210和多个输出端220，所述mems反射器130包括垂直于光滤波器120色散方向1101的第一转轴131和平行于光滤波器120色散方向1101的第二转轴；其中，光信号11依次经过输入端210、光纤准直器110后入射至光滤波器120，经光滤波器120色散成具有不同衍射角的衍射光111，并入射至mems反射器130上，以及，所述mems反射器130绕第一转轴131及第二转轴132旋转，反射一衍射角的衍射光111(简称反射光信号12)，再经过光滤波器120、光纤准直器110入射至对应的输出端220。

具体地，光信号11从输入端210入射至光纤准直器110，经光纤准直器110准直后射出并入射至光滤波器120；以及，经光滤波器120色散，形成具有不同衍射角的衍射光111，其中色散方向1101是指垂直与色散中线且沿着角度散开方向的方向，全部或部分具有不同衍射角的衍射光111入射至mems反射器130中；以及，mems反射器130绕第一转轴131旋转，将垂直于mems反射器130表面的衍射光111反射回光滤波器120，其与衍射光111由于角度四散，作为无用光(13,14)，实现可调滤波的功能；mems反射器130绕第二转轴132旋转，将垂直于mems反射器130表面的衍射光111选择一反射倾角反射回光滤波器120，反射倾角是指沿着第一转轴131的方向的倾斜角度，可以为零度；经过mems反射器130反射回的衍射光111，经过光滤波器120、光纤准直器110入射至对应的输出端220，实现光路切换和可调衰减的功能。

当然，也可以先绕第二转轴132旋转再绕第一转轴131旋转，以及，上述流程针对于多个所述输出端220呈一字型排布设置的情况，若多个所述输出端220不呈一字型排布设置，或者多个所述输出端220呈阵列式排布设置，需微调绕第一转轴131及第二转轴132的旋转角度，以确保需要衍射光111入射至对应的输出端220中；优选地，多个所述输出端220呈一字型紧密排布设置。

在本实施例中，可参考图3至图5，所述mems反射器130包括双轴mems芯片，可分别绕着第一转轴131旋转，以及绕着第二转轴132旋转，第一转轴131和第二转轴132垂直设置。

在本实施例中，多个所述输出端220分别与对应的光纤连通，以及输入端210也与一光纤连通，具体可参考图6，提供一种封装结构，包括封装壳体300，以及集成设置在封装壳体300内的光开关装置，还包括与输入端210连通的输入光纤和多个与对应输出端220连通的输出光纤。

首先，光信号11通过输入光纤输出，并通过输入端210入射至光纤准直器110；以及，衍射光111经过光纤准直器110入射至对应的输出端220，并通过对应的输出光纤输出，进入不同的输出光纤且改变输出的衍射光111的耦合损耗。以及，所述封装结构的封装形式可多样化，包括但不仅限于to-can封装和butterfly封装。例如，通过to-can封装，先将mems反射器130设置在to管座上，通过to管座的引脚与mems反射器130的引脚电连接，实现控制；以及，光开关装置的其他结构，如光纤准直器110、光滤波器120均设置在to管帽中，to管帽还包括让输入光纤和输出光纤进出的帽口，并密封封装。

在本实施例中，所述光滤波器120为光栅、液晶和棱镜中的一种，作为色散元件，色散元件将入射光不同的波长成分在空间上分开。

在本实施例中，所述光滤波器120为透射光栅，所述透射光栅呈角度设置在光纤准直器110和mems反射器130，所述透射光栅的色散角度全部或部分均朝向mems反射器130；优选地，所述光栅呈30～60度角与光纤准直器110对应设置，以及所述光栅呈30～60度角与mems反射器130对应设置，当然，具体需要看其色散角度决定，便于压缩整体内部体积，实现小型化设计。

在本实施例中，所述光滤波器120与mems反射器130之间还设有相位板140。相位板140是光学系统组成部分，在玻璃平板或透镜上的局部区域内(通常是环带)，镀上一层具有一定厚度和折射率的膜层，使透过该区域的光比通过非镀层区的光相位超前或滞后。

在本实施例中，还体用一种光开关系统，所述光开关系统包括光开关装置，以及与光开关装置的mems反射器130连接的控制器，所述控制器根据控制信号控制mems反射器130的绕第一转轴131及第二转轴132的旋转角度，其中，光信号11依次经过输入端210、光纤准直器110后入射至光滤波器120，经光滤波器120色散成具有不同衍射角的衍射光111，并入射至mems反射器130上，以及，所述mems反射器130绕第一转轴131及第二转轴132旋转，反射一衍射角的衍射光111，再经过光滤波器120、光纤准直器110入射至对应的输出端220。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。