微机电系统光子交换机的装置及方法制造方法及图纸

一种控制微机电系统(MEMS)光子交换机的方法，该方法包括：对所述MEMS光子交换机的第一镜阵列的初始镜的电极施加电压，并点亮控制光束。该方法还包括使所述控制光束从所述初始镜反射，以在MEMS光子交换机的第二镜阵列上形成控制束斑，检测所述控制束斑的初始位置以产生初始光响应。另外，该方法包括当所述控制束斑的速度不为零时，根据所述初始光响应调整所述电压。

Device and method for micro electromechanical system photon switch

A method of controlling a microelectromechanical system (MEMS) photonic switch comprising applying voltage to an electrode of an initial mirror of a first mirror array of the MEMS photonic switch and lighting a control light beam. The method also includes forming the control beam from the initial mirror to form a control beam spot on the second mirror array of the MEMS photon switch and detecting the initial position of the control beam spot to produce an initial light response. Further, the method includes adjusting the voltage in accordance with the initial light response when the speed of the control beam spot is not zero.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微机电系统光子交换机的装置及方法本申请要求于2014年10月3日提交的申请号为14/506,413、题目为“微机电系统光子交换机的装置及方法”的美国临时专利申请的权益，该专利申请以引用方式纳入本文，以再现其全部内容。
本专利技术涉及光子学，特别涉及一种微机电系统(micro-electro-mechanical-system,MEMS)光子交换机的装置及方法。
技术介绍
光子交换机的一种类型是三维(threedimensional,3D)微机电系统(MEMS)光子交换机。MEMS光子交换机具有优良的性能，例如，可实现高端口计数(count)。此外，MEMS光子交换机具有优异的光学特性，如低损耗、低偏振依赖性、高线性度和低噪声。与此同时，MEMS光子交换机具有优良的关态特性，如高隔离度和低串扰。然而，MEMS光子交换机的某些问题，如交换机速度慢、通过复杂的控制方法进行驱动对其广泛应用有所限制。而当MEMS光子交换机用于级联配置，如三级CLOS交换机，或在整个光子交换机交换网络中建立中转多个节点的路径时，问题尤为突出。另外，控制方法可能导致交换机引入的剩余调制，这可能干扰交换机的级联。
技术实现思路
一实施例中，一种控制微机电系统(MEMS)光子交换机的方法包括：对所述MEMS光子交换机的第一镜阵列的初始镜的一个或多个偏转电极施加电压，并点亮(illuminating)控制光束。该方法还包括使所述控制光束从所述初始镜反射，以在所述MEMS光子交换机的第二镜阵列上形成控制束斑，检测所述控制束斑的初始位置以产生初始光响应。另外，该方法包括当所述控制束斑的速度不为零时，根据所述初始光响应调整所述电压。一实施例中，一种微机电系统(MEMS)光子交换机的控制系统包括：第一处理器，和存储由所述处理器执行的编程的第一计算机可读存储介质。该编程包括指令，以从所述MEMS光子交换机的第一镜阵列表面的第一多个光电二极管接收第一多个响应，并根据该第一多个响应确定所述第一镜阵列的第一控制束斑当前的中心。该编程还包括指令，以根据所述第一控制束斑当前的中心和所述第一控制束斑先前的中心确定所述第一控制束斑当前的速度，并根据所述第一控制束斑当前的中心和所述第一控制束斑先前的中心确定所述第一控制束斑当前的加速度。另外，该编程还包括指令，以根据所述第一控制束斑当前的中心、所述第一控制束斑当前的速度和所述第一控制束斑当前的加速度，确定对所述MEMS光子交换机的第二镜阵列的第一镜的第一校正，并根据所述第一校正调整所述第一镜。该系统还包括第一移位寄存器，其配置为存储所述第一控制束斑当前的中心和所述第一控制束斑先前的中心。另一实施例中，一种控制微机电系统(MEMS)光子交换机的方法包括：对所述MEMS光子交换机的镜阵列的镜的加速电极施加加速电压，并移除所述加速电压。该方法还包括：移除所述加速电压后，对所述MEMS光子交换机的镜阵列的镜的减速电极施加减速电压，其中所述减速电极与所述加速电极相对。上述内容已较为宽泛地概括了本专利技术一实施例的特征，使下文对专利技术的详细描述可被更好的理解。本专利技术实施例的其他特征和优点将会在下文中进行描述，形成本专利技术权利要求的主题。本领域的技术人员应该理解，可在所述理念和公开的具体实施例的基础上修改或设计其他结构或过程，以实施与本专利技术相同的目的。本领域的技术人员还应认识到，此类等同构造并不偏离所附权利要求描述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，结合附图，对下列说明做出引用，其中：图1示出了微机电系统(MEMS)光子交换机的一个实施例；图2示出了MEMS镜结构的一个实施例；图3示出了用于MEMS镜的常平架的一个实施例；图4A-4E示出了具有填隙(interstitial)光电二极管的MEMS镜阵列的实施例；图5示出了具有MEMS镜阵列的系统的一个实施例，该MEMS镜阵列具有填隙光电二极管；图6示出了束斑，该束斑位于作为一实施例且具有填隙光电二极管的MEMS阵列上；图7示出了具有消色准直器的MEMS模块的一个实施例；图8示出了MEMS模块的一个实施例，该MEMS模块处于控制波长的有效焦距大于其处于业务波长的有效焦距；图9示出了MEMS模块的一个实施例，该MEMS模块处于控制波长的有效焦距小于其处于业务波长的有效焦距；图10示出了具有光电二极管的MEMS镜阵列的一个实施例，该光电二极管集成于镜上；图11A-11C示出了具有填隙光电二极管和集成于镜上的光电二极管的MEMS镜阵列的实施例；图12示出了用于对准具有集成光电二极管的MEMS镜的帧结构的一个实施例；图13示出了用于对准具有集成光电二极管的MEMS镜的控制结构的一个实施例；图14示出了束斑误差；图15示出了MEMS镜的簧载质量模型；图16示出了MEMS镜对所施加电压的响应；图17示出了MEMS镜对快速边缘波形的响应；图18示出了MEMS镜的阶跃响应；图19A-19B示出了簧载质量对脉冲的响应；图20示出了簧载质量对脉冲的响应；图21示出了MEMS镜对各种驱动波形上升时间的响应；图22示出了谐振过冲对MEMS镜的影响；图23示出了具有驱动电极的MEMS镜的一个实施例；图24示出了移动MEMS镜的脉冲加速和减速；图25示出了用于控制MEMS镜的控制系统的一个实施例；图26示出了光束中心的三角剖分；图27示出了使用闭环控制对MEMS镜进行控制；图28A和28B示出了使用闭环控制对MEMS镜进行控制的方法的一个实施例的流程图；图29A和29B示出了用于对MEMS镜进行闭环控制的控制系统的一个实施例；图30A和30B示出了用于对MEMS镜进行闭环控制的控制系统的另一实施例；图31示出了MEMS镜对所施加的脉冲的响应；图32示出了具有开环和闭环控制的MEMS镜响应；图33A和33B示出了对MEMS镜进行闭环控制的方法的一个实施例的流程图；图34示出了MEMS系统的一个实施例；图35通过图形表征示出了施加驱动电压和恢复力矩力时的镜偏转；图36示出了束斑移动距离的表格，该束斑的移动距离为光路长度及镜偏转角度变化的函数；图37示出了最大减速曲线，以及示例性束斑位置和速度；图38示出了光束会聚至目标镜的轨迹；图39示出了束斑在不确定性区域中移动的示例；图40示出了位置和速度对光束点亮的容差的一种描述；图41示出了位置和速度对光束点亮的容差的另一描述；图42示出了位置和速度对光束点亮的容差的附加描述；以及图43示出了校正光束路线的方法一实施例的流程图。除非另有说明，不同附图中对应的数字和符号一般指的是对应的部件。绘制的附图目的是清晰说明实施例的相关方面，因此不一定按比例绘制。具体实施例一开始就应该理解，虽然下文提供了一个或多个实施例的说明性实施方式，但仍可使用任意数量的技术实施所公开的系统和/或方法，不论该技术当前是否已知或已经存在。本公开不应局限于下文所示的说明性的实施方式、附图以及技术——其中包括本文所述的示例性实施方式，但本公开可在所附权利要求的范围，及其所有的等效范围内修改。MEMS光子交换机中，需要移动镜以配置光路。MEMS镜虽小，但具有一定质量，并悬挂在作为枢轴和弹簧的常平架配置上。事实上，弹簧功能通过抵消静电驱动的引力使MEMS镜稳定。弹簧与镜质量互相作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制微机电系统MEMS光子交换机的方法，所述方法包括：对所述MEMS光子交换机的第一镜阵列的初始镜的偏转电极施加电压；点亮控制光束；使所述控制光束从所述初始镜反射，在所述MEMS光子交换机的第二镜阵列上形成控制束斑；检测所述控制束斑的初始位置，以产生初始光响应；以及当所述控制束斑的速度不为零时，根据所述初始光响应调整所述电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.03 US 14/506,4131.一种控制微机电系统MEMS光子交换机的方法，所述方法包括：对所述MEMS光子交换机的第一镜阵列的初始镜的偏转电极施加电压；点亮控制光束；使所述控制光束从所述初始镜反射，在所述MEMS光子交换机的第二镜阵列上形成控制束斑；检测所述控制束斑的初始位置，以产生初始光响应；以及当所述控制束斑的速度不为零时，根据所述初始光响应调整所述电压。2.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述电压包括改变所述电压的施加时间。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：对所述初始镜的加速电极施加加速电压；以及将所述加速电压从所述加速电极移除，其中所述电压为减速电压，其中所述偏转电极为减速电极，其中所述加速电压抵消所述减速电压。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：接收输入的交换机连接请求，所述输入的交换机连接请求指示所述初始镜的位置以及所述第二镜阵列上目标镜的位置；根据所述初始镜的位置和所述目标镜的位置，确定初始加速电压、初始加速持续时间和初始减速电压；以及在所述初始加速持续时间内，对所述初始镜的所述加速电极施加所述初始加速电压。5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述初始加速持续时间内对所述初始镜的所述加速电极施加所述初始加速电压，为所述初始镜添加第一数量的能量，其中在减速期间内对所述初始镜的所述减速电极施加所述减速电压，移除第二数量的能量，且其中所述第一数量的能量大于所述第二数量的能量。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一数量的能量与所述第二数量的能量的差值大于或等于处于目标偏转角度的所述初始镜的多个常平架弹簧中存储的能量数量。7.根据权利要求4所述的方法，其中在所述初始加速持续时间内对所述初始镜的所述加速电极施加所述初始加速电压，为所述初始镜添加第一数量的动能，其中在减速期间内对所述初始镜的所述减速电极施加所述减速电压，移除第二数量的动能，且其中所述第一数量的动能约等于所述第二数量的动能。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一数量的动能与所述第二数量的动能的差值大于或等于位于期望偏转角度的所述初始镜的多个常平架弹簧中存储的势能数量。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压为加速电压，其中所述电极为加速电极。10.根据权利要求1所述的方法，其中检测所述控制束斑的所述初始位置包括检测与所述第二镜阵列上的目标镜相关的一组光电二极管是否点亮不均。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括，根据所述一组光电二极管中光电二极管的响应，确定所述束斑的中心。12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，所述控制光束到达所述第二镜阵列上的目标镜的中心，其中当到达所述目标镜的中心时，所述控制光束的速度为零。13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括检测振动对所述MEMS光子交换机的影响，其包括：检测所述控制束斑的位移；以及根据所述控制束斑的位移，调整所述初始镜。14.根据权利要求13所述的方法，其中检测所述控制光束的位移包括检测与目标镜相关的多个光电二极管的多个响应的变化，其中所述方法进一步包括，确定所述控制束斑的位移距离向量和所述控制束斑的速度。15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，根据所述控制束斑的所述位移距离向量和速度，生成对所述控制束斑的校正。16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述第二镜阵列上的目标镜的不确定性区域中选择一组镜；锁定所述第一镜阵列上的多个镜，其中所述多个镜与所述一组镜中的镜相关；以及从所述不确定性区域中的多个光电二极管接收多个响应。17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述第二镜阵列上的目标镜的不确定性区域内选择一组镜；以及点亮所述控制光束后，在第一测量周期中，从所述不确定性区域中的多个光电二极管接收多个响应。18.根据权利要求1所述的方法，其中检测所述控制束斑的所述初始位置包括：从所述第二镜阵列上的多个光电二极管接收多个信号；以及根据所述多个信号，确定所述控制束斑的所述初始位置。19.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：检测所述第二镜阵列上所述控制束斑调整后的位置；根据所述控制束斑调整后的位置，确定调整后的光束路径；确定所述调整后的光束路径是否拦截所述第二镜阵列上的目标镜的位置；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·弗兰克·格拉维斯，
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