一种光开关封装结构

1.一种光开关封装结构，其特征在于，包括：
管帽，其内部设有光传导空间；
准直透镜，其嵌于所述管帽内；
底座，其一侧设有电极，另一侧与所述管帽连接并对所述光传导空间进行封闭；
带反射镜的MEMS组件，其设置在所述光传导空间中并与所述准直透镜相对，所述MEMS组件与所述电极电连接，所述MEMS组件与所述底座之间设置有用于减震的陶瓷载体；
光纤连接管，其安装在所述管帽外侧，所述光纤连接管内设有用于固定光纤的安装孔，所述安装孔指向所述准直透镜。
2.根据权利要求1所述的光开关封装结构，其特征在于：所述MEMS组件、所述准直透镜和所述光纤连接管均设置在同一直线上。
3.根据权利要求1所述的光开关封装结构，其特征在于：所述底座上设有限位台阶，所述管帽与所述限位台阶适配连接。
4.根据权利要求1所述的光开关封装结构，其特征在于：所述管帽与所述底座相互焊接。
5.根据权利要求1所述的光开关封装结构，其特征在于：所述准直透镜与所述管帽相互焊接。
6.根据权利要求1所述的光开关封装结构，其特征在于：所述准直透镜中朝向所述管帽外侧的一端为第一端，所述第一端低于所述管帽的外侧面。
7.根据权利要求6所述的光开关封装结构，其特征在于：所述第一端的端面为第一斜面，其斜度为8°。
8.根据权利要求7所述的光开关封装结构，其特征在于：所述光纤连接管朝向所述准直透镜的一端为第二斜面，所述第二斜面与所述第一斜面相互平行。
9.根据权利要求1所述的光开关封装结构，其特征在于：所述光开关封装结构还包括套管，所述套管套设在所述光纤连接管的外侧并相互固定，所述套管安装在所述管帽上。
10.根据权利要求9所述的光开关封装结构，其特征在于：所述套管为透明件。

一种光开关封装结构\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及通讯技术领域中的一种光开关封装结构。\n背景技术\n[0002] 随着社会对高速信息传输的需求增大，光纤通信技术也在不断发展。相较于传统的电信号传输，光纤通信以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介，依托于光路更高的传输速度提升信息传递的效率。而且由于光信号传输不容易受外界干扰，其具有传输频带宽和信号衰减小的特点，因而目前光纤通信技术更受业内青睐。\n[0003] 在多路的光纤通信中，一般需要在节点处设置光开关以选择相应的光路。一般而言，光开关会与多个入射光纤或多个出射光纤相接，并可以切换光路的传输方向以实现不同入射光纤和出射光纤的耦合。其中，MEMS光开关(Micro Electro‑Mechanical System，微电子机械系统光开关)发展迅猛，其将半导体微细加工技术与微光学和微机械技术相结合，通过静电力或电磁力的作用，使可以活动的反射镜产生升降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方向以实现光路通断的功能。其优点在于开关时间一般在ms数量级，光路切换速度快；使用了IC制造技术，体积小、集成度高；工作方式与光信号的格式、协议、波长、传输方向、偏振方向、调制方式均无关，可以处理任意波长的光信号；同时具备了机械式光开关的低插损、低串扰、低偏振敏感性、高消光比和波导开关的高开关速度、小体积、易于大规模集成的优点。\n[0004] 但是，由于MEMS光开关属于高精度器件，在进行组装和装配时对装配精度有极高要求，稍有偏差即会影响最终的工作效果，因此每次装配完成后都需要进行准直透镜和MEMS组件的校准，非常麻烦；而且MEMS光开关对外界震动非常敏感，若工作过程中受外力作用而发生微镜松动，容易造成MEMS光开关无法正常工作的问题。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种光开关封装结构，便于后期维护且能提升MEMS组件的抗震荡能力。\n[0006] 根据本实用新型实施例，提供一种光开关封装结构，包括：\n[0007] 管帽，其内部设有光传导空间；\n[0008] 准直透镜，其嵌于所述管帽内；\n[0009] 底座，其一侧设有电极，另一侧与所述管帽连接并对所述光传导空间进行封闭；\n[0010] 带反射镜的MEMS组件，其设置在所述光传导空间中并与所述准直透镜相对，所述MEMS组件与所述电极电连接，所述MEMS组件与所述底座之间设置有用于减震的陶瓷载体；\n[0011] 光纤连接管，其安装在所述管帽外侧，所述光纤连接管内设有用于固定光纤的安装孔，所述安装孔指向所述准直透镜。\n[0012] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述MEMS组件、所述准直透镜和所述光纤连接管均设置在同一直线上。\n[0013] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述底座上设有限位台阶，所述管帽与所述限位台阶适配连接。\n[0014] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述管帽与所述底座相互焊接。\n[0015] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述准直透镜与所述管帽相互焊接。\n[0016] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述准直透镜中朝向所述管帽外侧的一端为第一端，所述第一端低于所述管帽的外侧面。\n[0017] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述第一端的端面为第一斜面，其斜度为8°。\n[0018] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述光纤连接管朝向所述准直透镜的一端为第二斜面，所述第二斜面与所述第一斜面相互平行。\n[0019] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述光开关封装结构还包括套管，所述套管套设在所述光纤连接管的外侧并相互固定，所述套管安装在所述管帽上。\n[0020] 根据本实用新型实施例，进一步地，所述套管为透明件。\n[0021] 本实用新型实施例的有益效果至少包括：本实用新型通过将管帽、底座、准直透镜和MEMS组件封装在一起，若需更换时可整体更换，且准直透镜与MEMS组件已固定好位置，无需在装配现场进行校准，提升装配效率；且通过陶瓷载体缓冲外界对MEMS组件的冲击，提升本光开关的抗干扰能力。\n附图说明\n[0022] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。\n[0023] 图1是本实用新型实施例的结构图；\n[0024] 图2是本实用新型实施例中MEMS组件的示意图；\n[0025] 图3是本实用新型实施例中光纤连接管端面的示意图。\n[0026] 附图标记：100‑管帽、110‑光传导空间、200‑准直透镜、210‑第一端、220‑第一斜面、300‑底座、310‑电极、320‑限位台阶、400‑MEMS组件、500‑陶瓷载体、600‑光纤连接管、\n610‑安装孔、620‑第二斜面、700‑套管。\n具体实施方式\n[0027] 本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。\n[0028] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。\n[0029] 在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。\n[0030] 本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。\n[0031] 本实用新型实施例提供了一种光开光封装结构，其通过将管帽、底座、准直透镜和MEMS组件封装在一起，若后期发生损坏时便于整体拆装进行维修。光纤连接管通过套管安装在管帽上，需要更换时也能将光纤连接管与管帽分离。在MEMS组件上铺设有陶瓷载体，从而能够吸收外界的部分振动，减少对MEMS组件的损害，相较于传统光开关结构具有更好的稳定性。\n[0032] 说明书附图1展示了本光开关封装结构的结构图。本光开关封装结构的核心结构包括管帽100、准直透镜200、底座300、MEMS组件400和陶瓷载体500。管帽100与底座300相互连接，在管帽100的内部设有光传导空间110，其为封闭状态，防止外界光源对光传导产生干扰。准直透镜200嵌入管帽100内，其第一端210朝外而另一端伸入光传导空间110中。具体地，准直透镜200的第一端210设有斜面220，斜度为8°，防止被光纤照射时部分反射光线对光传导产生干扰。底座300的一侧安装有MEMS组件400和陶瓷载体500，陶瓷载体500设置在底座300和MEMS组件400之间以吸收外界扰动。MEMS组件400设置在光传导空间110内并与准直透镜200相对，能够反射从准直透镜200中射出的光线。而且MEMS组件400还能与底座300另一侧的电极310连接，外界的电信号通过电极310输送至MEMS组件中，驱动MEMS组件上的反射镜进行运动以改变反射角度。\n[0033] 光纤连接管600通过套管700安装在管帽100上，且光纤连接管600上设有用于固定入射光纤和出射光纤的安装孔610。安装孔610的为通孔，且深度较深，防止光纤因外力扭曲而在安装孔610中发生位移的现象。安装孔610指向准直透镜200，光路依次从入射光纤、准直透镜200传播至MEMS组件400上，经过MEMS组件400的反射再透过准直透镜200进入出射光纤中。为了防止光路在反射回出射光纤时因部分光线反射而造成干扰，光纤连接管600朝向准直透镜200的一端设置为第二斜面620，与准直透镜200上的第一斜面220平行。\n[0034] 说明书附图2展示了MEMS组件400的示意图。MEMS组件400是一种微电子机械系统，其中包括微处理器、微电机的反射镜。微处理器通过外部电信号(本实施例中通过电极310输入电信号)获取指令，从而调动微电机对反射镜的角度进行调节，从而改变光线的反射角度以输出至不同的出射光纤。在本实施例中，反射镜能够绕x轴或y轴进行翻转，从而具有较高的灵活性。\n[0035] 说明书附图3展示了光纤连接管600端面的示意图。光纤连接管600上可以设有多个安装孔610，其中安装有至少一个入射光纤和至少一个出射光纤。当光线从入射光纤进入并通过MEMS组件400反射后，可以通过控制反射镜的反射角度选择需进入的出射光纤，从而起到切换光路的作用。\n[0036] 参照图1，本实用新型实施例中的光开关封装结构，包括管帽100、准直透镜200、底座300、MEMS组件400、陶瓷载体500和光纤连接管600。管帽100与底座300相互固定连接并构成本光开关封装结构的主体结构，在管帽100内部设有光传导空间110，底座300也起到封闭该光传导空间110的作用。为了提升管帽100的结构强度和对光传导空间110的密封性，管帽\n100采用金属材料制成，且管帽100与底座300采用焊接工艺相互连接，避免外界光线从接缝中透入而影响光信号传输。\n[0037] 准直透镜200嵌于管帽100内。具体地，管帽100设有通孔，准直透镜200紧密安装在该通孔内，且准直透镜200的一端伸入光传导空间110中。本申请中，准直透镜是指能将来自孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱的仪器，其内部设有凸透镜，从而能够将多方向射出的光线调整至平行光束并输出至MEMS组件400上。容易理解地，准直透镜200也可采用其他种类透镜，如自聚焦透镜、球面透镜、或非球面透镜。\n[0038] 底座300的一侧设有电极310，其具体为多根金属排针，用于与外部的电气设备连接。底座300的另一侧安装有MEMS组件400和陶瓷载体500。MEMS组件400和陶瓷载体500均设置在光传导空间110中，且陶瓷载体500设置在MEMS组件400和底座300之间，用于吸收外界振动，减少对MEMS组件400的扰动。容易理解地，陶瓷载体500也可替换为采用玻璃等非金属材料的载体。\n[0039] MEMS组件400包括微处理器、微电机和反射镜，参照图2，反射镜能够进行绕x轴或y轴的翻转，从而改变光路的反射角度。微处理器与电极310电连接，并通过微电机控制反射镜的翻转，从而起到切换光路的作用。MEMS组件400与陶瓷载体500紧密粘接，防止脱落。\n[0040] 光纤连接管600安装在管帽100外侧，在光纤连接管600内设有用于固定光纤的安装孔610。安装孔610从光纤连接管600的一端贯穿至另一端，并指向准直透镜200，引导光线透过准直透镜200进入光传导空间110中。而且光纤连接管600与准直透镜200之间设有间隙，减少光纤连接管600受外力冲击时对准直透镜200起连带影响。\n[0041] 参照图3，光纤连接管600上的安装孔610的数量为多个，所固定的光纤中有至少一个入射光纤和至少一个出射光纤，通过改变反射镜的反射角度，可以将不同入射光纤所发出的光线反射至相应的出射光纤中，完成不同光路的相互切换。\n[0042] 进一步地，MEMS组件400、准直透镜200和光纤连接管600设置在同一直线上，减少光线的弯折损耗，提升光信号强度。\n[0043] 进一步地，底座300上设有限位台阶320，管帽100能够适配抵接在该限位台阶320上，从而便于定位装配，提升装配效率；而且也提升了管帽100与底座300的连接强度。\n[0044] 进一步地，准直透镜200与管帽100相互焊接，从而在完成准直透镜200的校准后通过焊接实现完全固定，防止后续松脱或移位而影响工作效果。\n[0045] 进一步地，准直透镜200中朝向管帽外侧的一端为第一端210，该第一端210低于管帽100的外侧面，即不露出于管帽100，防止在装配或后期拆卸维护时裸露在外的准直透镜\n200发生磕碰而导致损坏。\n[0046] 进一步地，在第一端210的端面上设有第一斜面220，其斜度为8°，从而减少光线进入准直透镜200时，部分垂直反射的光线对光路造成的干扰。\n[0047] 进一步地，光纤连接管600朝向准直透镜200的一端为第二斜面620，其与第一斜面相互平行，斜度也为8°，目的在于减少光线进入光纤连接管600的出射光纤时发生光线反射而降低光信号强度。\n[0048] 进一步地，本光开关封装结构还包括套管700，其套设在光纤连接管600的外侧并与其相互固定，套管700安装在管帽100上，可采用焊接或粘接的固定连接方式进行连接，也可采用螺栓连接或插销连接的可拆卸连接方式进行连接。\n[0049] 进一步地，套管700为透明件，具体为玻璃管，便于观察内部光纤的工作情况以及光纤是否对准准直透镜200。\n[0050] 下面，介绍本光开关封装结构的装配流程：\n[0051] S1.将准直透镜200安装在管帽100上，注意使准直透镜200的第一端210不露出管帽100的表面；\n[0052] S2.将陶瓷载体500安装至底座300上，并在陶瓷载体500上粘接MEMS组件400，使得底座300另一侧的电极310与MEMS组件400构成电性连接；\n[0053] S3.调整准直透镜200与MEMS组件400的相对位置，确认位置后对准直透镜200进行焊接固位；\n[0054] S4.将管帽100套设在底座300的限位台阶320上并进行两者的焊接；\n[0055] S5.将光纤插入光纤连接管600的安装孔610内进行固定；\n[0056] S6.对光纤连接管600的一端进行研磨以生成第二斜面620；\n[0057] S7.将光纤连接管600与套管700进行套合；\n[0058] S8.将套管700安装至管帽100上，使得光纤连接管600、准直透镜200和MEMS组件\n400处于同一直线上，且注意在光纤连接管600和准直透镜200之间留出空隙，防止两者磕碰；\n[0059] S9.电极310连接外部电气设备，进行光路耦合调试，调试成功即完成本光开关封装结构的安装。\n[0060] 以上是对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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