電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺

PCB聯(lián)盟網(wǎng)

搜索
查看: 34|回復: 0
收起左側

什么是MEMS光開關?

[復制鏈接]

451

主題

451

帖子

3428

積分

四級會員

Rank: 4

積分
3428
跳轉到指定樓層
樓主
發(fā)表于 2024-9-6 08:00:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
引言光開關在現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)中扮演著重要角色,可以選擇性地路由光信號,而無需將其轉換為電信號。在各種技術中,基于微機電系統(tǒng)(MEMS)的光開關因其獨特優(yōu)勢而受到廣泛關注。本文將探討MEMS光開關的結構、工作原理、類型和應用。
$ }$ c: Z( D' ^/ L( B什么是MEMS光開關?% y, q# R2 t( D$ a2 L
MEMS光開關是利用微機械結構來操縱光束方向的設備,實現(xiàn)光信號的路由和切換。這些開關集成了微機器、微執(zhí)行器、信號處理和控制線路,以實現(xiàn)高效的光信號管理。
  G! a9 v  G3 `4 |( Z$ n! f! \5 T7 }. d7 }$ D

7 v8 y+ |2 B6 ?: [* t0 P/ p1 s# _圖1:MEMS光開關的示意圖,展示了基本組件和光路。, i% H, y- J, }- E& |. e' P+ W
結構和工作原理# h, t& F  v" X- K( r
MEMS光開關的核心組件是蝕刻在硅晶體上的一組小鏡子。這些微鏡可以通過靜電或電磁力旋轉,改變輸入光的方向,有效地開啟或關閉光路。
2 M* @! _* I0 L+ c; I
  H0 H( W% b" r/ z& u圖2:1 x N MEMS光開關的結構,展示了MEMS扭轉鏡、準直透鏡和多光纖尾纖的排列。
0 b/ V5 H, P% Q5 u( A) cMEMS光開關通常有兩種端口配置:
  • 矩陣型(對稱):多個輸入和輸出端口排列成矩陣格式(如2x2、NxN)。
  • 扇出型(非對稱):單個輸入端口和多個呈扇形排列的輸出端口(如1x2、1x4)。[/ol]3 w" \1 Y/ b4 O8 k) a/ n7 Y
    # p: i1 I% X( G* R  e
    圖3:1 x N MEMS光開關的結構,展示了MEMS扭轉鏡、準直透鏡和多光纖尾纖的排列。9 Z  Y- F/ k5 v

    . M& e4 \7 H8 RMEMS光開關的工作原理直觀簡單。當光信號進入開關時,被引導到由外部信號控制的切換元件(微鏡)。該元件隨后將信號重定向到所需的輸出光纖。
    * O9 B0 F/ S# @  K + N* c1 @& Q8 i1 e0 @: A: R
    圖4:基于MEMS的光開關示意圖,展示了光路和鏡子移動。
    ( g6 a) u! r, m2 x: q* E9 W& g1 Q
    ( Z& ^( y) V2 y# m; j% [ $ i* o/ |. ^+ a% z8 F$ m6 D1 |
    圖5:MEMS光開關的工作原理,說明了光從輸入到輸出光纖的路徑。
    9 ^. y8 a2 t) y2 C0 V' C, \MEMS光開關的類型3 H- O& M2 N; \1 N! J/ N
    根據(jù)空間結構,MEMS光開關分為兩種主要類型:2D開關:這些開關的鏡子僅在一個平面內旋轉。當微鏡水平時,光線通過;當垂直時,將光反射到相應的輸出端口。
    0 u, w4 w" W$ D% D% F 3 f6 ^3 o: O" W+ U8 z) Q
    圖6:2D MEMS光開關的結構,展示了微鏡的旋轉。. k" M' {, \/ K/ \5 p2 E" G
    , u& ]: v2 @, U# _1 a6 R
    3D開關:這些開關中,微鏡可以沿兩個軸旋轉,在路由光信號時提供更大的靈活性。通常使用兩組鏡陣用于輸入和輸出。
    7 h2 x1 F7 ~1 u2 y$ v
    ( I$ U2 C0 W, E: W
    ; z! d# z  }; \( @圖7:3D MEMS光開關的結構,展示了雙軸旋轉能力。" u. A+ P; Q, N# i* f
    優(yōu)勢和應用
    4 V1 k# Y6 a) cMEMS光開關具有多項優(yōu)勢,包括:& y0 M2 V1 Y3 K
  • 低插入損耗和串擾
  • 高切換速度和可靠性
  • 低功耗小巧的尺寸和高集成潛力2 \; u5 l" J5 T' p+ }* A' D/ N2 [
    ! V2 B4 g$ p3 M, J8 [* Y0 r+ K* ]
    這些優(yōu)勢使MEMS光開關適用于多種應用:
  • 光交叉連接:在不同的輸入和輸出光纖之間路由光信號。
  • 波長管理:從多波長光信號中添加和刪除單個波長。
  • 光分組交換:在高速網(wǎng)絡中切換光分組。
  • 測試和測量:在光通道之間切換以進行測試和分析。
  • 光學傳感:檢測特定光纖或通道中光的存在或缺失。[/ol]
    * q. |7 t; L/ BMEMS光開關具有諸多優(yōu)勢,但仍面臨高成本、可擴展性有限以及對環(huán)境因素敏感等挑戰(zhàn)。然而,持續(xù)的研究和開發(fā)正在解決這些問題,為在快速發(fā)展的光通信領域中更廣泛的應用創(chuàng)造條件。
    6 b# `" r' Z9 K# G- t  aMEMS光開關代表了光信號管理的重大進步,提供了性能和效率的結合,使其在現(xiàn)代光纖網(wǎng)絡中成為不可或缺的組件。隨著技術的進步,這些開關可能在塑造光通信的未來中發(fā)揮越來越重要的作用。
    ) t4 O1 s" m& W4 E( n4 }/ m$ |: y參考文獻[1] GoPhotonics, "What are MEMS Optical Switches?," GoPhotonics, 2023. [Online]. Available:https://www.gophotonics.com/community/what-are-mems-optical-switches. [Accessed: Aug. 25, 2024]." ]: ?' R9 k) }
    6 N9 Y/ l$ z3 }' d2 u3 q
    - END -
    ; j) l; o% F& B1 j/ t+ `+ ~7 {4 N  k  V, A( J
    軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請體驗免費版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應用,PIC Studio都可提升您的工作效能。
    ' i: q/ g2 m- [7 E0 x9 [點擊左下角"閱讀原文"馬上申請
    1 N7 A- z- U, M  z' S4 z
    " d4 l+ T# q& ~2 D  F! E) I歡迎轉載  j1 M; P+ g- b* j! Q0 M

    0 S9 L4 O( w- R( Q轉載請注明出處,請勿修改內容和刪除作者信息!" v. j' i  |0 x( n: A! b. x

    ; m3 `" [/ X5 x( H7 O( K
    5 k# w) K5 H$ v) g) O5 Z

    6 C1 H7 P- w6 L1 R7 H' D( ?
    9 I) X! c- |9 Q/ Y" n: U5 m* ]/ w) z8 \
    關注我們$ j2 d/ P7 S) ~* a+ x% y8 m' c! U
    ( ]/ C" @2 Y+ x7 I! e+ Q0 D1 l

    ) A/ H, A2 [; Y  C8 k( k; l
    ( Z% N' j- {( x/ y1 C

    % k6 l( w/ D; ^" ]0 @) D
    - X- {+ w, C& `) P$ d

    2 f5 v" r4 ]; x0 a 5 Z$ X. G! c8 M  `5 C  b7 ?, n/ m
                          : l8 v  X9 x6 C: {- M+ B. |

    ' F: n& V/ f% |4 Y
    $ h: J! o9 Q3 f% K1 a: ~$ e
    + [  [8 J$ p  ^% C" ?8 J/ z
    關于我們:- Q9 ~+ v) D1 Y4 K- h& f
    深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導體芯片設計自動化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設計和仿真軟件,提供成熟的設計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對光電芯片、微機電系統(tǒng)、超透鏡的設計與仿真。我們提供特色工藝的半導體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務,廣泛服務于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領域的頭部客戶。逍遙科技與國內外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動特色工藝半導體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術與服務。
    ( x5 b+ v2 {& k4 C1 {9 s% N8 m
    ' g# X4 z' D. yhttp://www.latitudeda.com/
    + m# F9 r) \3 n& _% M& s: z% |(點擊上方名片關注我們,發(fā)現(xiàn)更多精彩內容)
  • 回復

    使用道具 舉報

    發(fā)表回復

    您需要登錄后才可以回帖 登錄 | 立即注冊

    本版積分規(guī)則

    關閉

    站長推薦上一條 /1 下一條


    聯(lián)系客服 關注微信 下載APP 返回頂部 返回列表