對于MEMS,小編在往期文章中,已經(jīng)帶來了諸多介紹,如MEMS加速度計、MEMS陀螺儀、MEMS振蕩器等.為增進大家對MEMS的認識,本文將對MEMS交換機、MEMS交換機的原理、MEMS規(guī)范予以介紹.如果你對MEMS具有興趣,不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦.

一、MEMS交換,MEMS交換原理是什么?

采用微電子機械技術(MEMS)的光交換。這種光交換的結構實質(zhì)上是一個二維易鏡片陣，當進行光交換時，通過移動光纖末端或改變鏡片角度，把光直接送到或反射到交換機的不同輸出端。采用微電子機械系統(tǒng)技術可以在極小的晶片上排列大規(guī)模機械矩陣，其響應速度和可靠性大大提高。

這種光交換實現(xiàn)起來比較容易，插入損耗低，串音低，消光比好，偏振和基于波長的損耗也非常低，對不同環(huán)境的適應能力良好，功率和控制電壓較低，并具有閉鎖功能，缺點是交換速度只能達到ms級。

微鏡陣列通過靜電或磁力控制微小鏡元，屬于微電機械系統(tǒng)(MEMS)技術。如果這些鏡元只能有開關兩種狀態(tài)，微鏡陣列被稱為二維MEMS，如果鏡元能繞兩個軸旋轉停在多個位置，則稱此微鏡陣列為三維MEMS。而二維微鏡陣列是最為常用的光交換方式。微小鏡元置于兩根光纖之間，當開關斷開時，微小鏡元不工作，讓光信號從一根光纖傳到另一根光纖，當開關閉合時，通過靜電場作用，將微小鏡元支起，使光信號被反射回去。通過光開關陣列即可實現(xiàn)交換。

3D MEMS 光交換單元主要由三部分組成：I/O光纖陣列、 MEMS微平面鏡陣列及一折疊平面鏡。其中，I/O陣列中每根光纖接有一個校準微透鏡。 當一束光進入光纖陣列時， 受微透鏡校準后照射到 MEMS 微平面鏡振列 中的一個平面鏡上。該鏡受控傾斜，將入射光反射到折疊平面鏡上。折疊平面鏡反過來又將光反射到MEMS另外一個微平面鏡上，由該平面鏡將光線反射到合適的輸出光纖/透鏡上，由此耦合到輸出單模光纖輸出。

MEMS技術除了用于光交換外，還可用于DGEF(動態(tài)增益均衡濾波器)，可變光衰減器，可編程光分插復用模塊，動態(tài)色散補償器件等。

廣泛的應用和不斷成熟的技術使得MEMS的制作成本有望在不久的將來大幅度降低。這將真正使得原來只能用于骨干通信領域的昂貴的全光交換系統(tǒng)走入高性能計算機系統(tǒng)內(nèi)部，甚至走入尋常百姓家。

二、MEMS規(guī)范概述

許多擁有晶圓廠的半導體制造商尋求通過為無晶圓廠MEMS開發(fā)商制造MEMS器件來利用他們舊生產(chǎn)線的產(chǎn)能，但是若想成功遠非掌握制造機械學那么簡單。MEMS制造合作伙伴必須定量地理解某種應用所需的規(guī)范，并在MEMS器件規(guī)范與最終用戶系統(tǒng)設計之間尋求平衡點。制造商必須能創(chuàng)建出精確的MEMS器件模型，以確?？芍貜偷闹圃炷芰?。

MEMS的多級效應要求MEMS器件的客戶與有經(jīng)驗的MEMS制造商根據(jù)共同的實踐經(jīng)驗來精心制定一個規(guī)范。這樣的規(guī)范能夠區(qū)別可量產(chǎn)器件與不可量產(chǎn)器件的不同。

設計和制造MEMS的技術與生產(chǎn)IC所用的技術大部分相同。然而，MEMS是機械器件，要求設計人員全面理解器件的電氣特性與機械特性之間的必然因果關系。

設計MEMS器件需要利用一系列物理學及交叉學科的知識進行建模和物理仿真，例如結構力學、靜電學、靜磁學、熱力學、機電學、電熱學、壓阻熱力學和熱電力學等。

我們可以看一個案例?？蛻魹橹圃焐虦蕚淞艘粋€規(guī)范，用以制造一種微加工的可變光衰減器(VOA)。基于MEMS的VOA具有速度快、尺寸小、成本低等優(yōu)勢。它們可以使光放大器的增益平坦，還能在密集波分復用(DWDM)光通信系統(tǒng)中實現(xiàn)多信道的功率均衡。

MEMS VOA包含一個絕緣體硅(SOI)單晶光閘片，該光閘片被安裝在一個微加工的拉橋激勵器上，并被放置于一條光纖的端面。當給激勵器施加一個驅動電壓時，它將光閘片移進光路，擋住一部分激光束，從而使信號衰減。

在這個應用中，非常詳細的功能規(guī)范包括偏振相關損耗(PDL)和反射回損(ORL)。其中，PDL是指所有偏振狀態(tài)下最大和最小輸出光功率之比;ORL是指入射光功率與反射光功率之比，單位為dB。

通過引入小反射，MEMS VOA器件能影響ORL和PDL。這些小反射被稱為后向散射，是由光閘片本身的不均勻性(例如雜散粒子或物理缺陷)所導致的。反射光能使主激光信號的調(diào)制和光譜特征出現(xiàn)失真，并影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和信息吞吐量。

對于這類應用，在評估關鍵的ORL和PDL約束條件時，必須要了解MEMS器件的哪些因素將影響ORL 和PDL，以及在MEMS制造過程中如何測量這些因素。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，MEMS器件對ORL和PDL的影響直接與由材料特性和光閘片表面粗糙度引起的后向散射量有關。原始的器件規(guī)范已經(jīng)被修改，以使MEMS器件中的缺陷和雜散粒子的數(shù)量及密度降到最低。此外，為了改善ORL和PDL，我們還為光閘片表面設計了一種特殊涂層。

MEMS器件的可靠性和性能是關鍵問題。要徹底解決這個問題只有直接測量小樣本，而且小樣本的尺寸必須與要制造的微器件處于同一個數(shù)量級。這些樣本依賴于制造和工藝條件，包括基底類型、沉積溫度、摻雜、退火和化學蝕刻。

以上便是此次小編帶來的”MEMS”相關內(nèi)容，通過本文，希望大家對MEMS交換、MEMS規(guī)范具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!