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一种NXN光开关的制作方法

2021-10-09 13:58:00 来源:中国专利 TAG:开关 nxn

一种nxn光开关
技术领域
1.本实用新型涉及光开关技术领域,特别是涉及一种nxn光开关。


背景技术:

2.光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革,长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤;其中,光开关可实现动态光路径管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能,对解决目前复杂网络中的波长争用、提高波长重用率,进行网络灵活配置均有重要的意义。
3.光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件,其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。现有的nxn光开关是由2n个1xn的光开关实现,光分路器将n个光信号中的每一路都分为n路子光信号,控制开关将任意路子信号传输另一组n个光开关,实现nxn多播光开关。
4.然而,当2n个光开关都是分离器件、光开关之间通过光纤熔接连接时,整个nxn光开关体积将变得臃肿,同时盘纤复杂,且不易制作大通道光开关,使光开关的使用受到限制,进一步导致光开关的可扩展性和适应性降低;为此,提出一种nxn光开关。


技术实现要素:

5.为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种nxn光开关,通过光波导集成,可以实现nxn光开关尺寸下降、集成度提高、不熔接光纤以及盘纤简单的效果,同时易于实现大通道nxn光开关,极大地提升了光开关的可扩展性和场合适应性,从而解决现有技术中由于全部使用分离器件,所带来的尺寸偏大,盘纤不便,成本偏高问题。
6.为解决上述技术问题,本实用新型提供如下技术方案:一种nxn光开关,包括n通道扇出波导阵列、功能波导阵列、透镜和mems转镜,所述n通道扇出波导阵列和功能波导阵列通过多层叠加形成n 1层波导阵列;
7.所述n通道扇出波导阵列设置有n层,所述功能波导阵列设置有1层,所述透镜和mems转镜的数量均为n个,其中,n为整数。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述n通道扇出波导阵列的每一层均设置有n个进光口和n个出光口,其中,进光口的间距<30um,且进光口和出光口为间距逐渐变大的扇出波导。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述功能波导阵列包含n个输入波导和n个输出波导。
10.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述透镜和mems转镜为n孔的透镜阵列,所述透镜和mems转镜形成有第一透镜阵列和第二透镜阵列。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述透镜和mems转镜为具有n个转镜的mems转镜阵列。
12.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述n通道扇出波导阵列的每层进光口岔
开,所述n通道扇出波导阵列的每一层n通道进光口与功能波导阵列输入波导一一对应并形成单个1xn光开关tn。
13.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述n通道扇出波导阵列的第一层n通道编号为q11,q12

q1n,且第n层n通道编号为qn1,qn2

qnn,所述功能波导阵列输入波导表示为i1,i2

in,所述1xn光开关tn表示为qn1,qn2

qnn,in。
14.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述功能波导阵列的输出波导表示为o1,o2

ok

on,所述n通道扇出波导阵列的第n层n通道和功能波导阵列的输出波导在纵向完全重叠并形成阵列sk,且每个纵向阵列sk形成为一个光开关sk;其中,所述纵向阵列sk表示为q1k,q2k

qnk,ok。
15.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述透镜为自聚焦透镜;所述透镜为球面透镜或非球面透镜。
16.作为本实用新型的一种优选技术方案,所述n通道扇出波导阵列和功能波导阵列为玻璃波导,所述n通道扇出波导阵列和功能波导阵列为硅波导或高分子材料波导。
17.与现有技术相比,本实用新型能达到的有益效果是:
18.1、本实用新型通过光波导集成,可以实现nxn光开关尺寸下降、集成度提高、不熔接光纤以及盘纤简单的效果,同时易于实现大通道nxn光开关,极大地提升了光开关的可扩展性和场合适应性,从而解决现有技术中由于全部使用分离器件,所带来的尺寸偏大,盘纤不便,成本偏高问题;
19.2、本实用新型通过把n层n通道扇出波导阵列和1层功能波导阵列中的多层集成为一层,可以更好的提高集成度,减小光开关体积,避免光开关体型臃肿,从而降低光开关的制造和使用成本;
20.3、本实用新型通过设置扇出波导阵列每一层均有n个进光口和n个出光口,进光口的间距小于30um,出光口的间距按照实际情况进行灵活调整,且进光口和出光口为间距逐渐变大的扇出波导,从而进一步提升了光开关的使用灵活性。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例一方案示意图;
22.图2为本实用新型多层波导阵列示意图;
23.图3为本实用新型阵列n通道扇出波导单层示意图;
24.图4为本实用新型功能波导示意图;
25.图5为本实用新型波导阵列右侧截面图;
26.图6为本实用新型波导阵列左侧截面图;
27.图7为本实用新型实施例二方案示意图。
28.其中:1、n通道扇出波导阵列;2、功能波导阵列;3、透镜;4、mems转镜;5、第一透镜阵列;6、第二透镜阵列;7、n 1层波导阵列;8、1xn光开关tn;9、光开关sk。
具体实施方式
29.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本实用新型,但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施
例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本实用新型的保护范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
30.实施例一:
31.请参阅图1,一种nxn光开关,包括n通道扇出波导阵列1、功能波导阵列2、透镜3和mems转镜4,n通道扇出波导阵列1为1

n层,功能波导阵列2设置有1层,透镜3和mems转镜4分别设置有2个。
32.请参阅图2,n通道扇出波导阵列1、1层功能波导阵列2叠加组装为一体。
33.请参阅图3,为单层n通道扇出波导阵列1,一侧间距<30um,另一侧可根据需求设计间距。
34.请参阅图4,为功能波导阵列2,包含n个输入波导和n个输出波导。
35.请参阅图5,在多层波导右侧端面,多层扇出波导每层进光口岔开,每一层的n通道进光口(第一层n通道编号q11.q12

q1n,第n层n通道编号qn1.qn2

qnn)与功能波导阵列2输入波导(i1,i2

in)中的一根形成一个1xn光开关tn 8(qn1.qn2

qnn,in)。
36.请参阅图6,在多层波导左侧端面,多层扇出波导出光口(第一层n通道编号q11.q12

q1k

q1n,第n层n通道编号qn1.qn2

qnk

qnn)和功能波导阵列2的输出波导(o1,o2

ok

on)在纵向完全重叠,每一个纵向阵列sk(q1k,q2k

qnk,ok)形成一个光开关sk9。
37.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1的每一层均设置有n个进光口和n个出光口,其中,进光口的间距<30um,且进光口和出光口为间距逐渐变大的扇出波导。
38.在其他实施例中,功能波导阵列2包含n个输入波导和n个输出波导。
39.在其他实施例中,透镜3和mems转镜4为n孔的透镜阵列,透镜3和mems转镜4形成有第一透镜阵列5和第二透镜阵列6。
40.在其他实施例中,透镜3和mems转镜4为具有n个转镜的mems转镜阵列。
41.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1的每层进光口岔开,n通道扇出波导阵列1的每一层n通道进光口与功能波导阵列2输入波导一一对应并形成单个1xn光开关tn 8。
42.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1的第一层n通道编号为q11.q12

q1n,且第n层n通道编号为qn1.qn2

qnn,功能波导阵列2输入波导表示为i1,i2

in,1xn光开关tn 8表示为qn1.qn2

qnn,in。
43.在其他实施例中,功能波导阵列2的输出波导表示为o1.o2

ok

on,n通道扇出波导阵列1的第n层n通道和功能波导阵列的输出波导在纵向完全重叠并形成阵列sk,且每个纵向阵列sk形成为一个光开关sk 9;其中,纵向阵列sk表示为q1k,q2k

qnk.ok。
44.在其他实施例中,透镜3为自聚焦透镜;透镜3为球面透镜或非球面透镜。
45.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1和功能波导阵列2为玻璃波导,n通道扇出波导阵列1和功能波导阵列2为硅波导或高分子材料波导
46.本实用新型的工作原理及使用流程:功能波导阵列2中的n个输入波导(i1.i2

in)作为入光口,即有n个入射光信号,每一个光信号和每一层的n通道扇出波导进光口(第一层n通道编号q11,q12

q1n,第n层n通道编号qn1,qn2

qnn)形成一个1xn光开关tn 8
(qn1,qn2

qnn,in),其中,in为光开关进光,经过透镜3准直后,入射光在转镜上通过旋转角度,可以反射至n个不同的通道qn1,qn2

qnn,扇出波导每层进光口岔开的目的是,各光开关之间不会出现干涉;
47.光经过扇出波导后,在多层扇出波导出光口(第一层n通道编号q11.q12

q1k

q1n,第n层n通道编号qn1,qn2

qnk

qnn)和功能波导阵列2的输出波导(o1,o2

ok

on)在纵向完全重叠,每一个纵向阵列sk(q1k,q2k

qnk.ok)形成一个光开关sk 9,其中q1k,q2k

qnk为光开关进光,使用透镜3准直器出光口的n路光信号,通过旋转转镜角度,可以使任意一路光信号进入第k路输出波导ok中,同理,其他路的输出波导也可以下载到n个光信号中的任意一个,从而实现nxn光开关的功能。
48.实施例二:
49.请参阅图7,一种nxn光开关,包括n通道扇出波导阵列1、功能波导阵列2,2n个透镜3、2n个mems转镜4,1

n组n通道扇出波导阵列1和功能波导阵列2集成为一层,可以更好的提高集成度,其中,n通道扇出波导阵列1设置有1

n组,功能波导阵列2包含n个输入波导和n个输出波导。
50.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1的每一层均设置有n个进光口和n个出光口,其中,进光口的间距<30um,且进光口和出光口为间距逐渐变大的扇出波导。
51.在其他实施例中,功能波导阵列2包含n个输入波导和n个输出波导。
52.在其他实施例中,透镜3和mems转镜4为n孔的透镜阵列,透镜3和mems转镜4形成有第一透镜阵列5和第二透镜阵列6。
53.在其他实施例中,透镜3和mems转镜4为具有n个转镜的mems转镜阵列。
54.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1的每层进光口岔开,n通道扇出波导阵列1的每一层n通道进光口与功能波导阵列2输入波导一一对应并形成单个1xn光开关tn 8。
55.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1的第一层n通道编号为q11,q12

q1n,且第n层n通道编号为qn1,qn2

qnn,功能波导阵列2输入波导表示为i1,i2

in,1xn光开关tn 8表示为qn1,qn2

qnn,in。
56.在其他实施例中,功能波导阵列2的输出波导表示为o1,o2

ok

on,n通道扇出波导阵列1的第n层n通道和功能波导阵列的输出波导在纵向完全重叠并形成阵列sk,且每个纵向阵列sk形成为一个光开关sk 9;其中,纵向阵列sk表示为q1k,q2k

qnk.ok。
57.在其他实施例中,透镜3为自聚焦透镜;透镜3为球面透镜或非球面透镜。
58.在其他实施例中,n通道扇出波导阵列1和功能波导阵列2为玻璃波导,n通道扇出波导阵列1和功能波导阵列2为硅波导或高分子材料波导
59.本实用新型的工作原理及使用流程:功能波导阵列2中的n个输入波导(i1

in)作为入光口,即有n个入射光信号,每一个光信号和每一组的n通道扇出波导进光口(第一组n通道编号q11

60.q1n,第n层n通道编号qn1

qnn)形成一个1xn光开关tn 8(qn1

qnn,in),其中in为光开关进光,经过透镜3准直后,入射光在转镜上通过旋转角度,可以反射至n个不同的通道qn1,qn2

qnn,n通道扇出波导阵列1每组进光口岔开的目的是,各光开关之间不会出现干涉;
61.每一组n通道扇出波导阵列1的第n个通道和功能波导2中的输出波导的第n个通
道,在芯片下方聚集在一起形成波导阵列sn(q1n

qnn,on),其中q1n

qnn为光开关进光,使用透镜准直器出光口的n路光信号,通过旋转转镜角度,可以使任意一路光信号进入第n路输出波导on中,同理,其他路的输出波导也可以下载到n个光信号中的任意一个,从而实现nxn光开关的功能。
62.在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
63.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例,并不用来限制本实用新型,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
再多了解一些

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