专利名称：Mems光开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光开关，特别是MEMS光开关。
背景技术：
随着通信和信息网络技术的快速发展，人们对容量、通信速度等的要求越来越高，传统的电通信已难以满足要求。目前出现的一种全新的光纤通信技术—光交叉互连技术将从根本上解决电子瓶颈问题，从而实现全光通信。光开关是光交叉互连和密集波分复用(DWDM)系统中的关键器件。光开关与密集波分复用器配合，可以实现各个波长的自由路由，实现全光交换。近几年来，有关光开关的研究报道日益见多，许多厂商也开始推出或正在研制各类光开关。一般地，光开关可分为电动机械式开关、微机电阵列开关、磁光开关、液晶开关、热光开关、电光开关和声光开关等。依据光开关的交换介质来分，光开关可分为自由空间交换光开关和波导交换光开关。电动机械式开关结构简单，成本低廉，但开关速度慢(1～10ms级)；微机电阵列开关制作工艺要求极高，器件价格昂贵；磁光开关和液晶开关同样存在速度较慢的问题(0.1～1ms级)。另外，电动机械式开关和微机电阵列开关中都有移动部件，因此长期使用会影响性能和寿命。有关液晶开关的介绍可以参见由贝尔通信实验室申请的专利(U.S.Patent 5,414,540)Frequency-selective switch employing afrequency dispersive element，polarization dispersive element andpolarization modulation elements.有关磁光开关的介绍可以参见由美国朗讯公司申请的专利(U.S.Patent 5,933,269)Common-lensreflective magneto-optical switch.
(三)实用新型内容针对以上光开关的不足之处，本实用新型是嘉将提供一种交换速度快、体积小、插入损耗少、驱动电流小的MEMS光开关。
本MEMS光开关包括基座上盖、基座、输入透镜光纤、第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤，基座上端面为工作平台，基座中间设有下陷的凹腔；输入透镜光纤以输出端口朝向凹腔、且输出端口端悬空于凹腔上的形式放置于工作平台上、凹腔的一端；第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤以输入端口朝向凹腔的形式放置于工作平台上、凹腔的另一端；凹腔处设置有驱动器；驱动器包括永磁环和设置于永磁环中心孔中的线圈，线圈的运动范围与输入透镜光纤相交，线圈的输入端和输出端与微电机连接。
由于本实用新型是利用电信号来控制线圈在磁场中的转动，利用转动线圈来拨动输入透镜光纤，从而实现光路切换，因此结构简单、成本低廉，性能可靠，且易于实现。特别是采用透镜光纤时，由于本新型光开关采用的是透镜光纤之间直接耦合从而大大的缩短了光程，由于光路中间没有其它的光学零件，这样就大大的提高了该器件性能，大大的降低了光学器件中的非线性效应，因此本新型光开关可以做到交换速度＜0.5ms级、插入损耗＜0.3dB、串扰＞65dB，实现了交换速度快、插入损耗少、驱动电流小，体积小，光程短，有利于集成化等目标。
本实用新型的驱动器可以设置于任何可以让线圈拨动到输入透镜光纤实现光路切换即可，但最好是永磁环设置于凹腔内，永磁环中心孔处的基座上设有通孔，线圈为矩形线圈，矩形线圈以输入和输出端向下，闭合端向上的形式设置于通孔中，且闭合端的上端面高于输入透镜光纤的下端面，而且在此方案中闭合端最好与输入透镜光纤平行，这样可以缩短线圈运动距离，提高光开关的灵敏度。
还有一个由绝缘材料制成的线圈座，线圈固定于线圈座上。
所述线圈为金线圈。
工作平台上开设有用于容纳和对输入透镜光纤、第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤限位的V形槽，输入透镜光纤、第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤设置于V形槽中。
本实用型可以将输入透镜光纤、第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤的端面均处理呈8度倾斜，还可以在输入透镜光纤、第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤的的斜面上镀增透膜，这样可以很好地增大光路的回波损耗，增加光路的耦合率。
图1为本实用新型一种实施方式的剖视图；图2为图1所示实施方式去掉机座上盖后的结构示意图；图3独立连接(状态1)状态示意图；图4光路交换(状态2)状态示意图。
具体实施方式
在图1、图2所示的实施方式中，本MEMS光开关包括基座上盖4、基座5和输入透镜光纤1、第一输出透镜光纤2、第二输出透镜光纤3，基座5上端面为工作平台5-1，基座5中间设有下陷的凹腔5-2；工作平台5-1上开设有用于容纳输入透镜光纤1、第一输出透镜光纤2和第二输出透镜光纤3的V形槽，输入透镜光纤1以输出端口a朝向凹腔5-2、且输出端口a端悬空于凹腔5-2上的形式放置于工作平台5-1上、V形槽中、凹腔5-2的一端；第一输出透镜光纤2和第二输出透镜光纤3以输入端口b、c朝向凹腔5-2的形式放置于工作平台5-1上、V形槽中、凹腔5-2的另一端；凹腔5-2处设置有驱动器；驱动器包括永磁环6和设置于永磁环6中心孔中的线圈8，所述线圈8为金线圈；永磁环6设置于凹腔5-2内，永磁环6中心孔处的基座5上设有通孔，永磁环6中心孔设有由绝缘材料制成的线圈座7，线圈8固定于线圈座7上上所开设的槽中。线圈8为矩形线圈，矩形线圈以输入和输出端向下，闭合端向上的形式设置于通孔中，且闭合端的上端面高于输入透镜光纤1的下端面，闭合端的与输入透镜光纤1平行。输入透镜光纤1、第一输出透镜光纤2和第二输出透镜光纤3的端面均呈8度倾斜，且斜面上镀有增透膜。
本实用新型所述的MEMS光开关有两种工作状态，即独立连接(状态1)和光路交换(状态2)。在状态1中，如图3所示，输入透镜光纤(1)和第一输出透镜光纤(2)是a-b，在状态2中，如图3所示，输入透镜光纤(1)和第二输出透镜光纤(3)的端口连接情况是a-c。
首先对状态1进行讨论，并跟踪某一路光的轨迹进行分析。从输入透镜光纤1的端口a输入的光信号，中间没有经过任何光学零件而是直接与第一输出透镜光纤2耦合输出，并且输入透镜光纤1和第一输出透镜光纤2都在同一平面。
在状态2中，施加在驱动器金线圈8上的电信号，使驱动器的线圈座7与金线圈8产生动作，推动输入透镜光纤1使输入透镜光纤1下移至第二输出透镜光纤3，直接与第二输出透镜光纤3耦合，使该光束又被耦合到第二路光输出端口。并且输入透镜光纤1、第二输出透镜光纤3都在同一平面。
以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴内，由各权利要求限定。
权利要求1.MEMS光开关，包括基座、输入透镜光纤、第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤，其特征在于基座(5)上端面为工作平台(5-1)，基座(5)中间设有下陷的凹腔(5-2)；输入透镜光纤(1)以输出端口(a)朝向凹腔(5-2)、且输出端口(a)端悬空于凹腔(5-2)上的形式放置于工作平台(5-1)上、凹腔(5-2)的一端；第一输出透镜光纤(2)和第二输出透镜光纤(3)以输入端口(b、c)朝向凹腔(5-2)的形式放置于工作平台(5-1)上、凹腔(5-2)的另一端；凹腔(5-2)处设置有驱动器；驱动器包括永磁环(6)和设置于永磁环(6)中心孔中的线圈(8)，线圈(8)的运动范围与输入透镜光纤(1)相交，线圈(8)的输入端和输出端与微电机连接。
2.根据权利要求1所述的MEMS光开关，其特征在于永磁环(6)设置于凹腔(5-2)内，永磁环(6)中心孔处的基座(5)上设有通孔，线圈(8)为矩形线圈，矩形线圈以输入和输出端向下，闭合端向上的形式设置于通孔中，且闭合端的上端面高于输入透镜光纤(1)的下端面。
3.根据权利要求2所述的MEMS光开关，其特征在于矩形线圈闭合端与输入透镜光纤(1)平行。
4.根据权利要求2所述的MEMS光开关，其特征在于工作平台(5-1)上开设有用于容纳输入透镜光纤(1)、第一输出透镜光纤(2)和第二输出透镜光纤(3)的V形槽，输入透镜光纤(1)、第一输出透镜光纤(2)和第二输出透镜光纤(3)设置于V形槽中。
5.根据权利要求2所述的MEMS光开关，其特征在于输入透镜光纤(1)、第一输出透镜光纤(2)和第二输出透镜光纤(3)的端面均呈8度倾斜。
6.根据权利要求5所述的MEMS光开关，其特征在于输入透镜光纤(1)、第一输出透镜光纤(2)和第二输出透镜光纤(3)的斜面上镀有增透膜。
7.根据权利要求2所述的MEMS光开关，其特征在于还有一个由绝缘材料制成的线圈座(7)，线圈(8)固定于线圈座(7)上。
8.根据权利要求7所述的MEMS光开关，其特征在于所述线圈(8)为金线圈，金线圈设置于线圈座(7)上所开设的槽中。
专利摘要本实用新型涉及一种MEMS光开关，它的基座上端面为工作平台，基座中间设有下陷的凹腔；输入透镜光纤、第一输出透镜光纤和第二输出透镜光纤放置于工作平台上；凹腔设置有永磁环，永磁环中心孔处的基座上设有通孔，永磁环中心孔中设置有线圈，线圈为矩形线圈，矩形线圈以输入和输出端向下，闭合端向上的形式设置于通孔中，且闭合端的上端面高于输入透镜光纤的下端面。本光开关切换时间短，典型的切换时间是0.1ms，最长切换时间为0.5ms。在技术上解决了在光路耦合时光束相互干涉问题，光纤移动不稳定性问题等，从而提高了生产效率。本实用新型专利结构紧凑，插入损耗低，串扰大，体积小便于系统的集成化及开关阵列。
文档编号G02B6/26GK2896311SQ20062003305
公开日2007年5月2日 申请日期2006年2月9日 优先权日2006年2月9日
发明者梁联长 申请人:梁联长, 唐欣文