用于微机电系统光子交换机的装置和方法制造方法及图纸

在一种实施方式中，一种微机电系统(MEMS)光子交换机包括第一多个准直器(102)，所述第一多个准直器(102)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(102)在通信波长处的第一焦距不同于第一准直器(102)在控制波长处的第二焦距。该MEMS光子交换机还包括光耦合至所述第一多个准直器(102)的第一镜阵列(104)，其中第一镜阵列(104)包括集成在第一基板上的第一多个第一MEMS镜(322)以及集成在第一基板上的第一多个第一光电二极管(324)，其中光电二极管(324)被设置在MEMS镜(322)之间的填隙空间中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2013年11月21日提交的题为“DeviceandMethodforMicro-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。
本专利技术涉及光子学，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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r>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专利技术的实施方式的特征，以便本专利技术的如下详细描述可以被更好地理解。在下文中将描述本专利技术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专利技术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专利技术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专利技术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专利技术及其优点，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；图5示出了实施方式的MEMS镜阵列上的光束斑；图6示出了实施方式的具有填隙光电二极管的MEMS镜阵列；图7示出了另一实施方式的具有填隙光电二极管的MEMS镜阵列；图8示出了另外的实施方式的具有填隙光电二极管的MEMS镜阵列；图9示出了实施方式的具有填隙光电二极管的MEMS模块；图10示出了消色差透镜的准直光束射线图；图11示出了与在通信波长处相比在控制波长处具有较长的有效焦距的透镜的准直光束射线图；图12示出了与在通信波长处相比在控制波长处具有较短的有效焦距的透镜的准直光束射线图；图13示出了实施方式的具有消色差准直器的MEMS模块；图14示出了实施方式的与在通信波长处相比在控制波长处具有较长的有效焦距的MEMS模块；图15示出了具有光电二极管的MEMS镜上的居中的控制光束和通信光束的图；图16示出了具有光电二极管的MEMS镜上的偏移的控制光束和通信光束的图；图17示出了另一实施方式的与在通信波长处相比在控制波长处具有较短的有效焦距的MEMS模块；图18示出了具有填隙光电二极管的MEMS镜上的居中的控制光束和通信光束的图；图19示出了具有填隙光电二极管的MEMS镜上的偏移的控制光束和通信光束的图；图20示出了另外的实施方式的具有色变焦距准直透镜的MEMS模块；图21示出了具有填隙光电二极管的MEMS镜上的居中的控制光束和通信光束的图；图22示出了具有填隙光电二极管的MEMS镜上的居中的控制光束和通信光束的图；图23示出了实施方式的具有填隙光电二极管的MEMS镜单元；图24示出了实施方式的具有填隙光电二极管的MEMS镜阵列；图25示出了另一实施方式的具有填隙光电二极管的MEMS镜阵列；图26示出了实施方式的MEMS模块；图27示出了实施方式的透镜；图28示出了实施方式的复合透镜的射线追迹模型；图29示出了实施方式的用于具有填隙光电二极管和扩展控制光束的MEMS镜阵列的控制系统；图30示出了实施方式的具有填隙光电二极管和扩展控制光束的MEMS镜阵列上的光束斑；以及图31示出了实施方式的用于控制具有填隙光电二极管和扩展控制光束的MEMS镜阵列的方法的流程图。除非另外指出，否则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统(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，所述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，所述第一准直器在所述通信波长处的第一焦距不同于所述第一准直器在所述控制波长处的第二焦距；以及光耦合至所述第一多个准直器的第一镜阵列，其中，所述第一镜阵列包括：集成在第一基板上的第一多个第一MEMS镜，以及集成在所述第一基板上的第一多个第一光电二极管，其中，所述光电二极管被设置在所述MEMS镜之间的填隙空间中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.21 US 14/086,7941.一种微机电系统(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，所述第一准直
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，所述第一准直器在所述通信波长处的第一焦距不同于所述第一
准直器在所述控制波长处的第二焦距；以及
光耦合至所述第一多个准直器的第一镜阵列，其中，所述第一镜阵列包
括：
集成在第一基板上的第一多个第一MEMS镜，以及
集成在所述第一基板上的第一多个第一光电二极管，其中，所述光电
二极管被设置在所述MEMS镜之间的填隙空间中。
2.根据权利要求1所述的MEMS光子交换机，其中，所述第一多个第一
光电二极管的第一部分围绕所述第一多个第一MEMS镜中的第一镜。
3.根据权利要求1所述的MEMS光子交换机，还包括：
光耦合至所述第一镜阵列的后向反射镜；以及
光耦合至所述后向反射镜的第二多个准直器。
4.根据权利要求1所述的MEMS光子交换机，其中，所述第一焦距小于
所述第二焦距。
5.根据权利要求1所述的MEMS光子交换机，其中，所述第二焦距小于
所述第一焦距。
6.根据权利要求1所述的MEMS光子交换机，其中，所述第一通信光束
与所述第一控制光束共轴。
7.根据权利要求1所述的MEMS光子交换机，还包括：
光耦合至所述第一镜阵列的第二镜阵列，其中，所述第二镜阵列包括：
集成在第二基板上的第二多个第二MEMS镜，以及
集成在所述第二基板上的第二多个第二光电二极管，其中，所述第二
光电二极管被设置在所述第二MEMS镜之间的填隙空间中；以及
光耦合至所述第二镜阵列的第二多个准直器。
8.根据权利要求7所述的MEMS光子交换机，其中，所述第一控制光束
被配置成在所述第二多个第二MEMS镜上产生控制斑，其中，所述第二多个

\t光电二极管中的第三光电二极管被所述控制斑照射，其中，所述第一通信光
束被配置成在所述第二多个第二MEMS镜上产生通信斑，其中，所述通信斑
小于所述控制斑。
9.根据权利要求8所述的MEMS光子交换机，其中，所述通信斑小于所
述第二多个第二MEMS镜中的第一镜。
10.根据权利要求9所述的MEMS光子交换机，其中，所述通信斑与所
述控制斑同心。
11.根据权利要求9所述的MEMS光子交换机，其中，所述通信斑小于
所述第二多个镜中的第二镜的直径，其中，所述第一光电二极管、所述第二
光电二极管和所述第三光电二极管距所述第二镜的中心第一距离，并且其中，
所述控制斑的半径大于所述第一距离。
12.根据权利要求8所述的MEMS光子交换机，其中，所述第二多个第
二光电二极管的第一部分与所述第二多个第二镜中的第一镜相关联。
13.根据权利要求8所述的MEMS光子交换机，其中，所述第一多个第
一光电二极管被配置成产生第一多个信号以控制所述第二多个第二MEMS镜
中的第一镜的方向。
14.根据权利要求8所述的MEMS光子交换机，其中，所述第二多个第
二镜中的第一镜被配置成反射所述第一控制光束，其中，所述第二多个准直
器中的第二准直器被配置成发射第二控制光束，并且其中，所述第一镜被配
置成反射所述第二控制光束。
15.根据权利要求14所述的MEMS光子交换机，其中，所述第一多个准
直器被配置成耦合至第一多个光纤，并且其中，所述第二多个准直器被配置
成耦合至第二多个光纤，并且其中，所述第一多个光纤中的光纤在所述控制
波长和所述通信波长处是单模光纤。
16.根据权利要求15所述的MEMS光子交换机，其中，所述MEMS光
子交换机被配置成共轴地投射所述第一控制光束和所述第一通信光束，并且
其中，所述MEMS光子交换机被配置成共轴地投射所述第二控制光束和第二
通信光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·弗兰克·格拉维斯，多米尼克·约翰·古德威尔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44