一种1×N通道的MEMS光开关模块制造技术

本实用新型专利技术为一种1×N通道的MEMS光开关模块，含有镜片的MEMS芯片安装于基座，含有光纤阵列和阵列透镜的多芯准直器安装于管帽内，光纤阵列从管帽外端引出，管帽内端与基座内端相配合固接。N为1～24。光纤阵列中一根输入光纤位于中心，N根输出光纤为以中心为对称的圆形或矩形阵列。光窗直径大于光纤阵列直径。MEMS芯片、管帽光窗、阵列透镜及光纤阵列的中心处于同一直线上。基座中心MEMS芯片周围有6个与基座绝缘的焊盘，与MEMS芯片的功能焊点键合。基座的外端的6个管脚分别对应连接6个焊盘。本实用新型专利技术输入、输出光纤位于MEMS芯片同一侧，所需元器件显著减少，通道数多、结构紧凑、体积小；一次反射实现光路转换，响应速度提高。

1 * N channel MEMS optical switch module

The utility model relates to a 1 * N channel MEMS optical switch module, MEMS chip contains a lens mounted on the base, the multi core optical fiber array and array containing a collimator lens mounted on the cap, cap from the outer end of the optical fiber array leads, and the inner end cap is fixedly connected with the base. N is 1 ~ 24. An input optical fiber is located in the center of the optical fiber array, and the output fiber of the N root is a circular or rectangular array with a central symmetry. The diameter of the optical window is larger than the diameter of the optical fiber array. MEMS chip, cap window, lens array and optical fiber array center on the same line. There are 6 insulation pads on the base of the MEMS chip, which are bonded with the base of the MEMS chip. The 6 ends of the outer end of the base are respectively connected with the 6 pads. The input and output optical fiber of the utility model is positioned on the same side of the MEMS chip, the required components are significantly reduced, the number of channels is small, the structure is compact, the volume is small, and the optical transmission is realized by a single reflection.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光通信和光测试
，具体是一种1×N通道的MEMS光开关模块。
技术介绍
微电子机械光开关，即MEMS(MicroElectro-MechanicalSystems)光开关，近几年飞速发展，它是半导体微细加工技术与微光学和微机械技术相结合，产生的一个微机-电-光一体化的新型开关，是大容量交换光网络开关发展的主流方向。MEMS光开关是在硅晶上刻出若干微小的镜片,通过静电力或电磁力的作用，使相关微镜片产生升降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方向以实现光路选择的功能。MEMS光开关较传统机械式光开关具有明显优势，其开关时间一般小于10ms，使用IC制造技术体积小、集成度高，功耗低，可靠性强；同时具备了传统机械式光开关的低插损、低串扰、低偏振敏感性、高消光比、无波长选择性和波导开关的高开关速度、小体积、易于大规模集成的优点。1×NMEMS光开关是一种基于MEMS技术开发的新型光交换器件，由MEMS芯片和多芯准直器组成，广泛应用于光路传输和转换。N个路由可进行任意切换，实现数据在N路中的交换。现有的1×NMEMS光开关存在体积较大，尤其是在多路数时体积庞大，功耗高，切换时间长等缺陷。而且其与控制机构的连接安装也较麻烦。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种1×N通道的MEMS光开关模块，其MEMS芯片安装于基座，含有光纤阵列和阵列透镜的多芯准直器安装于管帽内，管帽与基座固定连接。其输入光纤与输出光纤位于MEMS芯片同一侧的同一多芯准直器内，所需元器件少，通道数多、结构紧凑、体积小、重量轻、响应快、插损低、稳定性好。本技术设计的一种1×N通道的MEMS光开关模块包括MEMS芯片和多芯准直器，多芯准直器含有光纤阵列和阵列透镜，其特征在于所述MEMS芯片安装于基座，该MEMS芯片含有镜片；所述多芯准直器安装于管帽内，光纤阵列从管帽的外端引出，管帽内端与基座内端相配合，二者固定连接，所述管帽内端顶部有一光窗，该光窗与所述基座上的MEMS芯片正相对，也与管帽内的阵列透镜相对。多芯准直器内的输入光纤导入的入射光经过阵列透镜准直后，到达MEMS芯片的镜片，被镜片反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜汇聚于某根输出光纤。控制MEMS芯片的转动或移动，即可控制镜片反射光的角度，使入射光进入选定的输出光纤，实现光路切换。所述N为整数，取值范围为1≤N≤24。所述多芯准直器的光纤阵列含有N+1根光纤，一根输入光纤位于中心，N根输出光纤以中心对称方式排列。所述管帽的光窗直径大于光纤阵列直径。所述光纤阵列为以输入光纤为中心呈对称的圆形阵列或矩形阵列。MEMS芯片的中心、管帽光窗的中心、阵列透镜的中心以及光纤阵列的中心处于同一直线上。所述基座与管帽对接端的中心安装MEMS芯片，在MEMS芯片周围的基座上有6个固定于基座的焊盘，焊盘均与基座绝缘，MEMS芯片的功能焊点经金线或银线分别与6个焊盘键合。所述基座的外端固定6个管脚，均与基座绝缘，各管脚分别对应连接6个焊盘。所述基座为TO型基座，即晶体管引线式金属外壳型基座，其可插接于标准电路板。与现有技术相比，本技术一种1×N通道的MEMS光开关模块的优点为：1、输入光纤与输出光纤位于MEMS芯片同一侧的同一多芯准直器内，入射光通过镜片的偏转反射到不同输出光纤端口，本MEMS光开关模块所需元器件显著减少，通道数多、结构紧凑、体积小、重量轻；2、输入光纤与输出光纤之间只需通过一次反射即实现了光路转换，极大提高了响应速度，减少了切换时间，且插损低、、稳定性好；3、基座和管帽的设计保护了MEMS芯片和多芯准直器，且标准化的基座管脚使本光开关可以方便地与电路连接。附图说明图1为本1×N通道的MEMS光开关模块实施例结构示意图；图2为图1中的光纤阵列横截面示意图；图3为本1×N通道的MEMS光开关模块实施例输入光反射到其中的1路输出光纤的简化光路图；图中标号：1.光纤阵列，1-1.输入光纤，1-2.输出光纤，2.阵列透镜，3.管帽，4.基座，5.MEMS芯片。具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术作进一步说明。本1×N通道的MEMS光开关模块实施例如图1所示，左侧为圆台形的基座4，其为TO型基座，基座的外端固定6个管脚，均与基座绝缘，各管脚分别对应连接基座内的6个焊盘，焊盘均与基座绝缘。基座4圆台的中心固定安装含有镜片的MEMS芯片5，可采用贴片工艺粘贴MEMS芯片5，MEMS芯片5的功能焊点经金线分别与6个焊盘键合。图1右侧为管帽3，多芯准直器含有光纤阵列1和阵列透镜2，多芯准直器安装于管帽3内，光纤阵列1从管帽3的外端引出。本例管帽3为圆筒形帽，与基座4的圆台相配合，管帽3与基座4二者用储能焊连接。本例管帽3内端顶部有一光窗，该光窗与基座4上的MEMS芯片5正相对，也与管帽3内的阵列透镜2相对，管帽3的光窗直径大于光纤阵列1直径。MEMS芯片5的中心、管帽3光窗的中心、阵列透镜2的中心以及光纤阵列1的中心处于同一直线上。如图2所示，本例N＝24，一根输入光纤1-1位于中心，24根输出光纤1-2以输入光纤1-1为中心呈中心对称的矩形排列。如图3所示，多芯准直器内的输入光纤1-1导入的入射光经过阵列透镜2准直后，到达MEMS芯片5的镜片，镜片的反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜2汇聚于某根输出光纤。控制MEMS芯片5镜片的转动或移动，即可控制镜片反射光的角度，使入射光进入选定的输出光纤，实现光路切换。上述实施例，仅为对本技术的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本技术并非限定于此。凡在本技术的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1×N通道的MEMS光开关模块，包括MEMS芯片(5)和多芯准直器，多芯准直器含有光纤阵列(1)和阵列透镜(2)，其特征在于：所述MEMS芯片(5)安装于基座(4)，该MEMS芯片(5)含有镜片，所述多芯准直器安装于管帽(3)内，光纤阵列(1)从管帽(3)的外端引出；管帽(3)内端与基座(4)内端相配合，二者固定连接；所述管帽(3)内端顶部有一光窗，该光窗与所述基座(4)上的MEMS芯片(5)正相对，也与管帽(3)内的阵列透镜(2)相对；多芯准直器内的输入光纤(1‑1)导入的入射光经过阵列透镜(2)准直后，到达MEMS芯片(5)的镜片，镜片的反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜(2)汇聚于某根输出光纤(1‑2)。

【技术特征摘要】
1.一种1×N通道的MEMS光开关模块，包括MEMS芯片(5)和多芯准直器，多芯准直器含有光纤阵列(1)和阵列透镜(2)，其特征在于：所述MEMS芯片(5)安装于基座(4)，该MEMS芯片(5)含有镜片，所述多芯准直器安装于管帽(3)内，光纤阵列(1)从管帽(3)的外端引出；管帽(3)内端与基座(4)内端相配合，二者固定连接；所述管帽(3)内端顶部有一光窗，该光窗与所述基座(4)上的MEMS芯片(5)正相对，也与管帽(3)内的阵列透镜(2)相对；多芯准直器内的输入光纤(1-1)导入的入射光经过阵列透镜(2)准直后，到达MEMS芯片(5)的镜片，镜片的反射，改变光的行进方向，光再通过阵列透镜(2)汇聚于某根输出光纤(1-2)。2.根据权利要求1所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：所述N为整数，取值范围为1≤N≤24。3.根据权利要求2所述的1×N通道的MEMS光开关模块，其特征在于：所述多芯准直器的光纤阵列(1)含有N+1根光纤，一根输入光纤(1-1)位于中心，N根输出光纤(1-2)以中心对称方式排列。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周剑超，张策，李流超，黄涌，李云燕，郑安贵，唐炳促，黄景元，李栋，林之华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十四研究所，桂林大为通信技术有限公司，桂林信通科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45