專利名稱：N×m陣列式光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光開關(guān)，特別是一種N×M陣列式光開關(guān)，屬于光通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
N×M陣列式光開關(guān)是光通信網(wǎng)絡(luò)中非常重要的環(huán)節(jié)，N×M陣列式光開關(guān)的發(fā)展要求是整體體積小、響應(yīng)快、插入損耗低、隔離度高、重復(fù)性好，以及成本低。近年來興起用微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制作自由空間的微機械光開關(guān)陣列，它具有插入損耗低、隔離度高等機械式光開關(guān)的優(yōu)點，同時體積與機械式光開關(guān)陣列相比要小得多，并且易于大批量生產(chǎn)以及光集成或光電集成，成本較低，重復(fù)性好，適用于制作陣列式微光開關(guān)。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利號為US5960132，名稱為Fiber-Optic Free-Space Micromachined MatrixSwithes(自由空間光纖微機械陣列開關(guān))，該專利所述的這種陣列式光開關(guān)由基板、N×N個反射鏡和N×N個驅(qū)動器構(gòu)成，通過N×N個反射鏡的上下翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)N×N路光路的切換。但是這種陣列式光開關(guān)有一個缺點，即反射鏡和驅(qū)動器的數(shù)目隨N數(shù)的上升成指數(shù)式上升，對于實現(xiàn)大規(guī)模陣列，這將導(dǎo)致陣列式光開關(guān)的成品率大幅度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種N×M陣列式光開關(guān)，用N個移動式微鏡實現(xiàn)N×M(M≥N)陣列式光開關(guān)，實現(xiàn)了陣列光開關(guān)整體體積較小、光路短、插入損耗低、重復(fù)性好、成本低、成品率高的優(yōu)點，并且特別適用于較大規(guī)模陣列。本發(fā)明主要包括微型馬達、驅(qū)動輪、鋼絲、張緊輪、滑塊、導(dǎo)軌和反射鏡，其連接方式為微型馬達與驅(qū)動輪相連，帶動驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，鋼絲上的一點定位在驅(qū)動輪上，當驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動時將帶動鋼絲轉(zhuǎn)動，鋼絲由張緊輪張緊，在張緊輪和驅(qū)動輪之間往復(fù)運動，滑塊固定在鋼絲上，鋼絲帶動滑塊沿導(dǎo)軌滑動，反射鏡固定在滑塊上，滑塊的運動帶動反射鏡移動到不同的光路位置。
微型馬達采用MEMS技術(shù)與精密機械技術(shù)相結(jié)合的工藝制造，體積小，決定了整個光開關(guān)矩陣的體積可以較小；同時微型馬達的驅(qū)動力矩足夠大，能使整個滑動系統(tǒng)快速響應(yīng)啟動，提高光開關(guān)切換速度；鋼絲在驅(qū)動輪上有定位結(jié)構(gòu)，同時用張緊輪張緊，使整體結(jié)構(gòu)非常緊湊，實現(xiàn)滑塊的運動與馬達的轉(zhuǎn)動同步，確保滑塊運動精度，同時也提高光開關(guān)的響應(yīng)速度；導(dǎo)軌的存在約束了滑塊在非運動方向上的偏移，進一步提高滑塊運動的精度，從而確保反射鏡的運動精度。
整個N×M陣列光開關(guān)由N個1×M光開關(guān)單元構(gòu)成，其中M≥N，每個1×M光開關(guān)單元含有一個反射鏡和一個驅(qū)動系統(tǒng)，每個反射鏡對應(yīng)于一路輸入光路，每個反射鏡有M個位置狀態(tài)，分別對應(yīng)于M個輸出光路。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步，本發(fā)明采用微細加工技術(shù)與精密裝配技術(shù)相結(jié)合的方法制造，易于集成化生產(chǎn)和流水作業(yè)，光開關(guān)陣列整體體積較小，電磁驅(qū)動和滑動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，易于控制，工作壽命長，反射鏡能精確快速定位在多個位置，非常適合應(yīng)用于較大規(guī)模的陣列式光開關(guān)中，同時具有光路短、插入損耗低、隔離度高、重復(fù)性好、成本較低等優(yōu)點。


圖1單個移動式微鏡的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2用N個移動式微鏡實現(xiàn)N×M陣列光開關(guān)的整體布局示意圖
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明主要包括微型馬達1、驅(qū)動輪2、鋼絲3、張緊輪4、滑塊5、導(dǎo)軌6和反射鏡7，其連接方式為微型馬達1與驅(qū)動輪2相連，帶動驅(qū)動輪2轉(zhuǎn)動，鋼絲3上的一點定位在驅(qū)動輪2上，鋼絲3由張緊輪4張緊，在張緊輪4和驅(qū)動輪2之間往復(fù)運動，滑塊5固定在鋼絲3上，鋼絲3帶動滑塊5沿導(dǎo)軌6滑動，反射鏡7固定在滑塊5上。
整個N×M陣列光開關(guān)由N個1×M光開關(guān)單元8構(gòu)成，其中M≥N，每個1×M光開關(guān)單元8含有一個反射鏡7和一個驅(qū)動系統(tǒng)，每個反射鏡7對應(yīng)于一路輸入光路9，每個反射鏡7有M個位置狀態(tài)，分別對應(yīng)于M個輸出光路10。
權(quán)利要求
1.一種N×M陣列式光開關(guān)，主要包括微型馬達(1)、驅(qū)動輪(2)、鋼絲(3)、張緊輪(4)、滑塊(5)、導(dǎo)軌(6)和反射鏡(7)，其特征在于連接方式為微型馬達(1)與驅(qū)動輪(2)相連，帶動驅(qū)動輪(2)轉(zhuǎn)動，鋼絲(3)上的一點定位在驅(qū)動輪(2)上，鋼絲(3)由張緊輪(4)張緊，在張緊輪(4)和驅(qū)動輪(2)之間往復(fù)運動，滑塊(5)固定在鋼絲(3)上，由鋼絲(3)帶動滑塊(5)沿導(dǎo)軌(6)滑動，反射鏡(7)固定在滑塊(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種N×M陣列式光開關(guān)，其特征是整個N×M陣列光開關(guān)由N個1×M光開關(guān)單元(8)構(gòu)成，其中M≥N，每個1×M光開關(guān)單元(8)含有一個反射鏡(7)和一個驅(qū)動系統(tǒng)，每個反射鏡(7)對應(yīng)于一路輸入光路(9)，每個反射鏡(7)有M個位置狀態(tài)，分別對應(yīng)于M個輸出光路(10)。
全文摘要
N×M陣列式光開關(guān)屬于光通信領(lǐng)域。本發(fā)明主要包括:微型馬達、驅(qū)動輪、鋼絲、張緊輪、滑塊、導(dǎo)軌和反射鏡,其連接方式為:微型馬達與驅(qū)動輪相連,帶動驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動,鋼絲上的一點定位在驅(qū)動輪上,鋼絲由張緊輪張緊,在張緊輪和驅(qū)動輪之間往復(fù)運動,滑塊固定在鋼絲上,鋼絲帶動滑塊沿導(dǎo)軌滑動,反射鏡固定在滑塊上。整個N×M陣列光開關(guān)由N個1×M光開關(guān)單元構(gòu)成,其中M≥N,每個1×M光開關(guān)單元含有一個反射鏡和一個驅(qū)動系統(tǒng),每個反射鏡對應(yīng)于一路輸入光路,每個反射鏡有M個位置狀態(tài),分別對應(yīng)于M個輸出光路。本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進步,光開關(guān)陣列整體體積較小,非常適合應(yīng)用于較大規(guī)模的陣列式光開關(guān)中。
文檔編號G02B6/26GK1387058SQ02111708
公開日2002年12月25日 申請日期2002年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月16日
發(fā)明者張琛, 馮建智, 王莉 申請人:上海交通大學(xué)