| 綿陽(yáng)超光通信 |
2013-11-26 09:25 |
超光MEMS光開(kāi)關(guān)技術(shù)
MEMS技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)革命性技術(shù)，給光通信領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了一系列前所未有的MEMS研究熱潮．這些研究被稱(chēng)為MOEMS〔微光學(xué)電子機(jī)械系統(tǒng)〕。人們對(duì)MEMS光開(kāi)關(guān)研究始于20世紀(jì)90年代中期．雖然起步較晚，但發(fā)展較快，而且研究單位和研究者眾多．成為一種最流行的光開(kāi)關(guān)制作技術(shù)．貝爾實(shí)驗(yàn)室的“跌撓板”式光開(kāi)關(guān)，被稱(chēng)為世界上第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的MEMS光開(kāi)關(guān)；美國(guó)的OMM公司的“Cros-GuaN”光開(kāi)關(guān)號(hào)稱(chēng)世界第一個(gè)MEMS光開(kāi)關(guān)，該公司的小陣列(4×4和8×8)光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品已進(jìn)入實(shí)用階段，大于32×32陣列的光開(kāi)關(guān)也在開(kāi)發(fā)之中；另外。美國(guó)的Onix公司也制作了基于微鏡技術(shù)的光開(kāi)關(guān)，其中微鏡技術(shù)是該公司的專(zhuān)利技術(shù)．在MEMS光開(kāi)關(guān)的制作中，這些國(guó)外的研究單位和公司大多采用了MEMS平面工藝。 t!I aUW
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一般說(shuō)來(lái)，MEMS光開(kāi)關(guān)從空間結(jié)構(gòu)上可分成這樣兩種，即2D開(kāi)關(guān)和3D開(kāi)關(guān)。這兩種結(jié)構(gòu)在如何控制和引導(dǎo)光束的能力方面有很大的差別，可以在光通訊網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮各自不同的作用。在2D開(kāi)關(guān)中，微鏡的排列只有兩個(gè)位置，即開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。這樣極大地減化了控制電路的設(shè)計(jì)，一般只需提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓使微鏡發(fā)生動(dòng)作即可。但是當(dāng)要擴(kuò)展成大型光開(kāi)關(guān)陣列時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)便顯露出來(lái)了。因?yàn)楦鱾�(gè)輸入輸出端口之間的光路傳輸距離各有不同，所以各端口的插入損耗也不同，這就使2D光開(kāi)關(guān)只能用在端口較少的環(huán)路里。這種二維光開(kāi)關(guān)陣列插人損耗小于4dB，開(kāi)關(guān)時(shí)間小于10ms。由于受光程損耗的限制，最大可以實(shí)現(xiàn)32x32端口。如果要想實(shí)現(xiàn)更高端口密度，則在技術(shù)上十分困難。 `SVmQSwO[
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在3D MEMS光開(kāi)關(guān)中，微鏡能沿著兩個(gè)向的軸任意旋轉(zhuǎn)，因此它可以用不同的角度來(lái)改變光路的輸出，這樣在N×N的陣列中它只需要N或2N個(gè)微鏡即可。但是如果只有N個(gè)微鏡，則每個(gè)鏡的有限旋轉(zhuǎn)角度將會(huì)引入新的插入損耗。因此，現(xiàn)在多采用兩組微鏡陣列(2N)，如圖4所示。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是由光程差所引起的插入損耗對(duì)光開(kāi)關(guān)陣列端口數(shù)的擴(kuò)展將不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。但是另一方面，它所需要的控制電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)變得較為復(fù)雜。 Q);n<Z:X~
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利用MEMS技術(shù)制作的新型光開(kāi)關(guān)，體積小、重量輕、能耗低，可以與大規(guī)模集成電路制作工藝兼容，易于大批量生產(chǎn)、集成化、方便擴(kuò)展、有利于降低成本。此外MEMS光開(kāi)關(guān)與信號(hào)的格式、波長(zhǎng)、協(xié)議、調(diào)制方式、偏振作用、傳輸方向等均無(wú)關(guān)，同時(shí)在進(jìn)行光處理過(guò)程中不需要進(jìn)行光／電或電／光轉(zhuǎn)換。特別是大規(guī)模光開(kāi)關(guān)陣列，幾乎非MEMS技術(shù)而不能實(shí)現(xiàn)。而OXC必需使用大規(guī)模光開(kāi)關(guān)陣列。因此大規(guī)模MEMS光開(kāi)關(guān)陣列已經(jīng)成為目前發(fā)展全光通信技術(shù)中極其重要的技術(shù)路線(xiàn)。 )Z %T27r,^
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另外MEMS光開(kāi)關(guān)及其陣列在現(xiàn)有光通信中的應(yīng)用范圍也很廣。長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)中的光開(kāi)關(guān)／均衡器，發(fā)射功率限幅器；城域網(wǎng)中的監(jiān)控保護(hù)開(kāi)關(guān)、信道均衡器、增益均衡器；無(wú)源網(wǎng)中的調(diào)制器等都需要光開(kāi)關(guān)及其陣列。
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