关于“MEMS光开关”你可能不知道的事

Posted 2021-05-21 波分传输_纤亿通

什么是MEMS？MEMS （Micro－Electro－Mechanical System）是指将微型机械、微型执行器、信号处理和控制电路等集于一体的可批量制作的微型器件或系统，微机械结构的制备工艺包括光刻、离子束刻蚀、化学腐蚀、晶片键合等，同时在机械结构上制备了电极，以便通过电子技术进行控制。

MEMS是一种微电机系统，在制备微机械结构之后，需要以电子技术进行驱动。典型的驱动机制包括静电引力、电磁力、电致伸缩和热电偶。在MEMS器件的所有驱动机制中，静电引力结构因制备简单、易于控制和低功耗，得到最广泛的应用。

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，使微镜阵列产生转动，从而改变输入光的传播方向以实现光路通断的功能。MEMS光开关切换光波路由是通过外部控制信息以及相应的高低电平控制内部微镜片抬升与否来完成的。

 

 

一般说来，MEMS光开关从空间结构上可分成这样两种，即2D开关和3D开关。

 

（a） 2－D MEMS光开关     （b） 3－D MEMS 光开关

 

2D MEMS的空间旋转镜通过表面微机械制造技术单片集成在硅基底上，准直光通过微镜的旋转控制被接到指定的输出端。当微镜为水平时，可使光束从该微镜上面通过，当微镜旋转到与硅基底垂直时，它将反射入射到它表面的光束，从而使该光束从该微镜对应的输出端口输出。在3D MEMS光开关中，微镜能沿着两个向的轴任意旋转，因此它可以用不同的角度来改变光路的输出，这些阵列通常是成对出现，输入光线到达第一个阵列镜面上被反射到第二个阵列的镜面上，然后光线被反射到输出端口。

 

MEMS光开关的结构

 

光开关是一种多端口光器件，端口配置情况有：2×2，1×N，N×N，其中N×N端口光开关又称OXC（光交叉连接开关、矩阵光开关）。基于MEMS技术的1×N端口光开关，其结构如图所示，它包括一个MEMS微镜、一个准直透镜和一个多纤插针。MEMS微镜通常贴装在一个TO管座上，然后通过TO管帽将准直透镜与TO管座组装成一个组件，最后在有源调试状态下，将多纤插针与前述组件对准并固定在一起。

 

 

 

基于MEMS技术的1×N端口光开关结构

 

MEMS光开关与机械式光开关

 

纤亿通机械光开关的工作原理是借助机械装置物理地移动光纤来重定向光信号。通过移动棱镜或定向耦合器，将输入端的光导向所需要输出的端口。机械式光开关分主要有3种类型：一是采用棱镜切换光路技术，二是采用反射镜切换技术，三是通过移动光纤切换光路。

  

 

 

纤亿通MEMS光开关是 基 于 微 机 电 系 统（micro－electro－mechanical system），采用光学微镜或光学魏镜阵列来改变光束的传播方向实现光路的切换。MEMS光开关原理十分简单，当进行光交换时，通过静电力或磁电力的驱动，移动或改变MEMS微镜的角度，把输入光切换到光开关的不同输出端以实现光路的切换及通断。

 

 

 

机械式光开关 VS MEMS光开关 

 

MEMS光开关具有哪些优势和应用场景

 

纤亿通MEMS光开关可实现对全光网的全面远程控制，具有可集成化、功耗低、成本低的主要优势。同时纤亿通MEMS光开关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。各项性能足以满足DWDM全光网络的技术要求，将会是大容量交换光网络开关发展的主流方向。 纤亿通MEMS器件单批产量高，经济性好，且器件与器件之间重复性好，为降低系统成本提供了更多的可能性。

 

纤亿通MEMS光开关及其阵列在现有光通信中的应用范围非常广。其应用范围主要有：光网络的保护倒换系统，光纤测试中的光源控制、网络性能的实时监控系统、光器件的测试、构建OXC设备的交换核心，光插／分复用、光学测试、光传感系统等。

 

纤亿通科技是一家专注于光通信5G、数据中心、光传输等领域，集研发、生产、销售于一体的行业一流水平专业光网络传输解决方案提供商，也是一家同时具有研发生产能力到场景应用层设计运维能力的综合型国家高新企业。对于国家强调的推动5G和千兆光网络的建设发展极具重视，一直为5G和千兆光网络的建设发展进行计划、研发、生产与销售，最后落实到点与点上，并为后续的线路发展提供维护、发展的服务。

 

纤亿通科技拥有专业销售团队及研发团队，是一家国家认可的高新技术企业，专利、商标、软件著作权等企业荣誉共20余项。主营产品涵盖光通信有源及无源产品，包含5G基站产品、OTN设备、光模块（1.25G/10G/25G/40G/100G/200G）、波分复用器、光开关、传输综合平台、光纤放大器、线路保护设备、色散补偿器、光纤收发器等。    纤亿通科技竭诚为客户提供一流的产品和优质的服务，并不断根据市场的变化，开发出客户需要的新产品，完善现有的产品体系，扩大市场占有率，与合作伙伴们互利互惠，共创美好未来。

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