一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器制造技术

本发明专利技术提供的是一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器。所述的多芯光纤交换器由阵列MEMS反射器基座、基座外壳、阵列MEMS反射器、偏转光窗外壳、准直微透镜阵列、输入输出光纤阵列和MEMS反射器控制驱动板组成。所述输入输出光纤阵列由一根位于中心的N(N为大于1的整数)芯光纤和围绕周围的M(M为大于等于1的整数)根N芯光纤组成。所述阵列MEMS反射器由N片可以沿两个互相垂直的转轴转动的反射器组成。经过输入输出光纤阵列输入的光，经准直微透镜阵列准直，由阵列MEMS反射器偏转后被准直微透镜阵列耦合进输入输出光纤阵列输出。本发明专利技术可广泛用于多芯光纤传感，光通信等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器(一)
本专利技术涉及的是一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，属于光通信、无源光器件、多芯光纤器件、光信号交换和光纤传感
(二)
技术介绍
作为空分复用的多芯光纤成为进一步增大光纤通信容量的最后一块处女地，近几年来格外引人注目，已经有了大量的关于解决扩容增速的研究。多芯光纤核心关键，包括芯间耦合与串扰问题、多芯光纤的传输特性与弯曲特性、多芯光纤的分束与连接技术以及多芯光纤的锥体耦合技术等。多芯光纤在传感领域也有若干的应用，如地铁网络系统、无线电基站、连接数据中心底板、芯片通信系统、新型光纤放大器、石油勘探中井下传感以及管道检测。以多芯光纤为载体的新型空分复用技术充分地利用了“空间”这个维度，能够有效地提高单根光纤的传输容量，这在超高容量长距离光纤传输系统中已经得到了验证并吸引了业界广泛的关注。多芯光纤从节省空间方面到提高高速通信的能力都有优势，使其更加小型化、有弹性、灵活性和可定制。多芯光纤具有小尺寸、纤芯的空间分布以及良好的热稳定性等特性；微电子机械系统(MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem)的内部结构一般在微米甚至纳米量级，同样具有尺寸小的特点。多芯光纤交换器小结构尺寸，低插损，低串扰，长期稳定性是重要的优点。专利号为CN110868651A的专利提出了一种全光交换装置，包括外壳、光切换单元、以及2组以上的输入准直器和输出准直器。采用机械控制方式实现全光交换装置的光路的切换，其不仅能够具有插入损耗偏低、隔离度高、波长和偏振无光等特点，而且能够减小全光交换装置的体积和复杂度。这种器件能够实现标准单模光纤的间的光交换，但不能实现对两个以上多芯光纤的纤芯之间进行光交换，且仍然有较大的体积，不便于集成。专利号为CN110658588A的专利提出了一种多功能光开关及其控制方法，包括输入光纤，耦合准直镜，离轴抛物镜，输出光纤。其专利是基于耦合准直镜与离轴抛物镜消像差光学特性，通过沿柱面中心轴旋转及移动离轴抛物镜，可实现中心轴与柱面中心轴同轴，面与离轴抛物镜焦点重合的圆柱面上任意位置输出光纤光束耦合，极大限度利用光开关输出耦合空间资源，降低光学耦合镜片数量及结构设计成本。当其缺点是主要适用于多种激光加工应用对光纤输出光束要求不同的单台光纤激光器多选项输出场合，不能实现对两个以上多芯光纤的纤芯之间进行光交换。随着多芯光纤的发展以及传感技术的提高，通常在一根多芯光纤的不同纤芯进行一些传感或者信息的采集，然后再对每个纤芯的信息单独分析，以避免不同信息的互相干扰，再对采集的信息进行统一分析处理，比如基于多芯光纤的三维形状传感技术；或者需要对多芯光纤的不同纤芯分时注入或者采集信息，因此对实现多芯光纤之间的光交换，提出了巨大的现实需求；多芯光纤交换器能有效的丰富多芯光纤的应用。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器如图1所示。所述的多芯光纤交换器包括阵列MEMS反射器基座1、阵列MEMS反射器2、基座外壳3、偏转光窗外壳4、准直微透镜阵列5、输入输出光纤阵列6、MEMS反射器控制驱动板；通过对多芯光纤交换器控制驱动板的控制，可以实现多芯光纤交换器的交换功能。所述阵列MEMS反射器2由N(N为大于1的整数)片可以沿两个互相垂直的转轴在一定角度内转动的反射器组成，每一片反射器都与其所对应的纤芯和准直微透镜的中心对准。所述阵列MEMS反射器2中的每一片反射器转动角度都可被多芯光纤交换器控制驱动板单独控制。所述的多芯光纤交换器控制驱动板由控制器接口和MEMS驱动板组成，MEMS驱动板与阵列MEMS反射器的基座1引出的针脚连接。所述的准直微透镜阵列5由准直微透镜阵列基板5-2和基板上面的准直微透镜5-1组成，每个准直微透镜5-1都与一个多芯光纤纤芯对应，其能将光纤端出射的光准直为平行光入射到阵列MEMS反射器2，也能将阵列MEMS反射器2反射的平行光耦合进光纤纤芯。所述的输入输出光纤阵列6由一根位于阵列中心的N芯光纤、围绕N芯光纤的M(M为大于等于1的整数)根N芯光纤以及硬质套管组成，多芯光纤固定在硬质套管中。多芯光纤数量M的最大值取决于MEMS反射器2的最大偏转角和分布间距。多芯光纤纤芯距固定时，MEMS反射器2的最大偏转角越大，所述多芯光纤数量M最大值越大；在MEMS反射器2的最大偏转角固定时，多芯光纤纤芯距越小，所述多芯光纤数量M最大值越大。所述的输入输出光纤阵列6的排列方式可以是三角形排列也可以是矩形排列、圆形排列；硬质套管截面可以是圆形截面也可以是三角形截面、矩形截面。所述的多芯光纤可以是双芯光纤、三芯光纤等少芯光纤，也可以是密度更高、纤芯数更多的多芯光纤，如38芯光纤等。所述的一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，由输入输出光纤阵列6中间的多芯光纤各个纤芯输入多芯光纤交换器的光信号，从多芯光纤出射后，立即经准直微透镜阵列5准直后通过偏转光窗4-1，再被阵列MEMS反射器2以分别以对应的偏转角度反射回偏转光窗4-1，再经准直微透镜阵列5耦合进入输入输出光纤阵列6对应的周围多芯光纤的纤芯。所述的一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，由输入输出光纤阵列6周围的多芯光纤的各个纤芯输入多芯光纤交换器的光信号，从周围多芯光纤出射后，立即经准直微透镜阵列5准直后斜向阵列MEMS反射器2进入偏转光窗4-1，再被阵列MEMS反射器2以分别以对应的偏转角度反射回偏转光窗4-1，再经准直微透镜阵列5耦合进入输入输出光纤阵列6的中间的多芯光纤各个纤芯。本专利技术的有益效果是：1、器件集成度高，通过高度集成的器件，能有效的提高多芯光纤的纤芯密度。2、与现有技术相比，本专利技术能够采用MEMS反射器技术，不仅具有反应速度快，损耗低，体积小的特点，还由于每片MEMS反射器都能单独进行调节，且受外界环境的温度湿度等影响小，因此能有效的长期保持各个纤芯通道的一致性或者特殊要求的差异，因此尤其适应于多芯光纤传感应用。3、由于封装完成后，只需要调节阵列MEMS反射器的角度即可完成多芯光纤交换器的制作，提升多芯光纤交换器的成品率，且方便冗余设计，便于后期器件维护。4、本专利技术能够实现基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换设计，能用于多芯光纤间的纤芯光交换。(四)附图说明图1是一种基于阵列MEMS反射器的七芯光纤交换器结构示意图。该实施例是以两根七芯光纤组成的输入输出光纤阵列6。图中标号为：阵列MEMS反射器的基座1，阵列MEMS反射器2，基座外壳3，偏转光窗外壳4，偏转光窗4-1，准直微透镜阵列5，准直微透镜5-1，准直微透镜阵列基板5-2，输入输出光纤阵列6，位于输入输出光纤阵列6中心的七芯光纤7-1，七芯光纤7-1的纤芯7-1-1到7-1-7和周围的七芯光纤7-2，七芯光纤7-2的纤芯7-2-1到7-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，其特征是：所述的基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器由阵列MEMS反射器基座、阵列MEMS反射器、基座外壳、偏转光窗外壳、准直微透镜阵列、输入输出光纤阵列和多芯光纤交换器控制驱动板组成，经过输入输出光纤阵列中输入光纤输入的光，经准直微透镜阵列准直后进入偏转光窗，随后被阵列MEMS反射器反射后，由准直微透镜阵列耦合进输入输出光纤阵列中的输出光纤中，通过对多芯光纤交换器控制驱动板的控制，以实现多芯光纤交换器的交换功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，其特征是：所述的基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器由阵列MEMS反射器基座、阵列MEMS反射器、基座外壳、偏转光窗外壳、准直微透镜阵列、输入输出光纤阵列和多芯光纤交换器控制驱动板组成，经过输入输出光纤阵列中输入光纤输入的光，经准直微透镜阵列准直后进入偏转光窗，随后被阵列MEMS反射器反射后，由准直微透镜阵列耦合进输入输出光纤阵列中的输出光纤中，通过对多芯光纤交换器控制驱动板的控制，以实现多芯光纤交换器的交换功能。


2.根据权利要求1所述一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，其特征是：所述阵列MEMS反射器由N(N为大于1的整数)片可以沿两个互相垂直的转轴在一定角度内转动的反射器组成，每一片反射器都与其所对应的纤芯和准直微透镜的中心对准。


3.根据权利要求1所述一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，其特征是：所述阵列MEMS反射器中的每一片反射器转动角度都可被多芯光纤交换器控制驱动板单独控制。


4.根据权利要求1所述一种基于阵列MEMS反射器的多芯光纤交换器，其特征是：所述的多芯光纤交换器控制驱动板由控制器接口和MEMS驱动板...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑立波，夏启，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45