全光纤型N×N光开关及制作方法 【技术领域】
说本发明涉及全光纤型高速N×N光开关及制作方法，属于光通信领域。
背景技术
随着光通信技术的发展，数据传输的容量已经要求更大容量、更高速度的光路切换，由于全光网络的发展，光开关是实现光-光交换的主要手段，光路由器和交换元件用于全光网络的传送和交换高带宽光数据信号。系统对光开关的要求首先是开关时间、外形尺寸(体积小、通道数多)，其次是串音、消光比、驱动功率、回损、偏振相关损耗。全光网的兴起，需要大量速度快、规模化阵列光开关，在技术指标上要求器件具有更高的工作速度、低损耗、和长寿命，小体积，要求更高的集成度。目前的大容量的光开关都是由许多个体积很大
1×N的光开关级联成为N×N，较为有发展前途的基于硅微机械技术的光开关(MOEMS)虽然也有许多的成功产品，但由于难以降低耦合损耗而有大的进展。
图1为安捷伦科技公司地发明专利产品，它采用的是常规的阵列输入光纤110，输入准直透镜115，阵列的反射镜122等，输出准直透镜143，以及输出光纤140构成整个阵列光开关，这种产品在装配的过程中有很大的难度，要求调节精度高，对各个透镜的位置精度要求很高，给调节过程带来很大的难度，致使大规模光开关的成本难于降低的主要原因。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种全光纤型高速N×N光开关及制作方法，它是一种适用大规模生产且工艺简单的光开关的结构及制作方法。不使用常规的准直透镜和反射镜，从而有效避免了装配过程中的高精度的调节要求。主要是使用特殊的阵列光纤，并使用聚合物作为光的切换媒质，利用其电光效应达到高速切换的目的。
本发明提供的全光纤型N×N光开关是由输入光纤层、输出光纤层和光调制层构成的，光调制层位于输入光纤层和输出光纤层之间，也即是这两层重合的部位。输入光纤层和输出光纤层的光纤均粘结在V型槽阵列上，光纤直接作为输入输出的耦合通道。切换在聚合物层施加电压满足要求时，会使输入光能量转移到另一通道中去。
本发明的制备工艺特征之一是在硅片上采用了湿法腐蚀的工艺，作出V槽阵列，用来定位光纤，使用环氧树脂胶水将光纤粘在V槽上，将光纤和硅片一起加工。
本发明制备工艺的另一个特征是将光纤的侧面使用化学机械抛光的方法，使光纤的纤芯高折射率部分裸露出来，从而提高了耦合效率。
其具体制作工艺过程是
(1)在硅片上采用湿腐蚀的方法，制作出V型槽阵列，用于光纤定位，光纤定位是用环氧树脂粘在V型槽上；
(2)粘在V型槽上的光纤的侧面用化学机械抛光的方法，使光纤纤芯高折射率部分裸露出来，便于耦合；
(3)输入光纤层和输出光纤层的光纤之间夹角越小，产生的损耗就越小，为减少耦合损耗，应尽可能减小输入光纤和输出光纤之间的夹角，一般应小于8度。
(4)在输出和输入光纤层之间的重合部位添加一层很薄的聚合物，该聚合物的厚度为8-12um，该聚合物的折射率介于1.4～1.5之间；
由此可见，本发明提供的全光纤型N×N光开关是由输入光纤层、输出光纤层和光调制层构成的，光调制层位于输入光纤层和输出光纤层之间，也即是这两层重合的部位。输入光纤层和输出光纤层的光纤均粘结在V型槽阵列上，直接作为输入输出的耦合通道。
【附图说明】
图1是与本发明相关的先前安捷伦科技公司的发明专利产品结构示意图。它采用透镜准直耦合，以及阵列反射镜。
图2是本发明的结构示意图(以4×4为例)
图3是本发明的剖视图
图4是本发明的另一种实现形式，一种1×2波导型光开关。
图5是将本发明1×2光开关为单元的1×N(图示N＝4)光开关。
【具体实施方式】
实施例1：4×4光开关单元图2和图3是本实施例的结构示意图及剖视图，它由输入光纤层203，输出光纤层204，以及固定光纤的硅片202和V槽阵列205及聚合物层201组成的。
其制作工艺过程是：构成光调制层
先将光纤用环氧树脂固定在V槽阵列205上，并要求每根光纤要充分靠近V槽的底部。然后用化学机械抛光(CMP)的方法，将光纤和硅片一起抛光，直至光纤的纤芯暴露出来，并磨掉很少一部分。输入光纤和输出光纤之间有一定夹角，夹角越小，造成的损耗越小。为了减小耦合的损耗，要减小输入和输出光纤的夹角，本实施例选用夹角为5°。为了实现每个通道的独立工作，将在输出和输入光纤的重合部位中间添加很薄的一层聚合物，作为光路切换的媒质，构成光调制层201。该聚合物的折射率在1.45之间。在聚合物满足电压时，便可以使输入光纤的光能量转换到输出光纤里面去，从而实现开关的转换功能。
实施例2：1×2光开关单元(如图4所示)，首先制作两个距离很近的波导401，在两个波导之间制作聚合物层，通过电极403，施加电压，可以将输入波导401的光在输出波导402和404之间切换。
将这个1×2光开关单元的输入波导和输出波导级连起来，就构成了1×N的光开关(如图5所示)其制作工艺如实施例1。