浅谈MEMS在光通信及光传感中的应用
通信电子中的MEMS技术应用

通信电子中的MEMS技术应用随着科技的发展和各行业的不断进步,微纳米技术逐渐成为各个领域的研究热点。
其中,MEMS技术在通信电子领域的应用越来越广泛。
本文将从MEMS技术的概念、优势和应用三个方面来探讨其在通信电子领域中的应用。
一、MEMS技术概述MEMS技术全称为Micro-Electro-Mechanical System,即微电子机械系统。
它是一种集成微电子、微机电系统、微加工制造和材料技术于一体的新技术,是在微观尺度制造各种微器件、微结构、微机械及其系统的方法和技术。
它具有多种功能,如传感、控制、信号处理等,能够完成传统微机电系统所不能完成的任务。
MEMS技术的应用领域非常广泛,包括医疗、生物、航空航天、汽车、电子、化工等众多领域。
而在通信电子领域,MEMS技术的应用越来越广泛,成为了解决通信电子领域中难题的重要手段。
二、MEMS技术的优势MEMS技术在通信电子领域中的应用之所以得到广泛关注,除了其自身技术优势以外,还在于它可以为通信电子领域提供更多的技术选择和解决方案,以及更多的可能性。
1、微小化:与传统的电子元器件相比,MEMS元器件可以在微观层面上实现微小化和集成化,使得其在通信电子领域中的应用更加灵活性和可行性。
2、多功能性:MEMS元器件可以具备多个功能,如传感、控制等,从而提高了其在通信电子领域中的适用性和多样性。
3、低功耗:MEMS元器件在使用过程中可以实现高效能转换,能够大大提高其使用效率和能源利用效益。
三、MEMS技术在通信电子中的应用MEMS技术在通信电子中的应用包括传感器、滤波器、谐振器、A/D转换器、机型开关和光模块等多种应用。
下面,我们将就其中几个典型应用进行详细介绍。
1、MEMS传感器MEMS传感器是MEMS技术在通信电子领域中最重要的应用之一。
它的主要功能是检测和测量物体运动、温度、声音等各种物理信号,并将其转换成电信号输送到微电路中进行处理。
在通信电子中,MEMS传感器通常用于无线通信设备中,可以实现无线通信设备的快速响应、自动调节和智能化控制等功能。
MEMS与超透镜相结合,在传感器中操控光线

MEMS 与超透镜相结合,在传感器中操控光线近日,美国能源部(DOE)阿贡国家实验室与哈佛大学的研究人员进行合作,首次将在光通信、生物成像、激光雷达(LIDAR)系统中广泛应用的两种技术:微机电系统(MEMS)和超透镜结合到了一起,成功地制造出位于MEMS 平台顶层之上的超透镜。
背景前不久,笔者刚介绍过美国哈佛大学约翰·保尔森工程和应用科学学院(SEAS)的科研人员开发的大面积自适应超透镜(metalens),它有望成为未来的“人造眼”。
超材料和微机电系统(MEMS)两项技术看似无关,但是科研人员在尝试将它们结合。
例如,美国杜克大学科研人员就结合这两项技术,设计出了首个具有红外线发射特性的超颖材料装置,它不仅能够显示出迅速变化的红外线图案,还可用于废热利用。
此外,这种可重构的超颖材料还有望应用于动态红外线光学隐身斗篷,以及红外线范围内的负折射率介质。
创新近日,美国能源部(DOE)阿贡国家实验室与哈佛大学的研究人员进行合作,首次将在光通信、生物成像、激光雷达(LIDAR)系统中广泛应用的两种技术:微机电系统(MEMS)和超透镜结合到了一起,成功地制造出位于MEMS 平台顶层之上的超透镜。
下图是集成到MEMS 扫描器中的基于超表面的平面透镜(方片)的近距离视图。
MEMS 与超透镜相结合,通过结合高速动态控制和精准波前空间处理的优势,在传感器中操控光线。
这幅图像由阿贡国家实验室纳米材料中心的光学显微镜拍摄。
(图片来源:美国阿贡国家实验室)下图是集成到MEMS 扫描器中的基于超表面的平面透镜(圆形)的近距离视图。
MEMS 与超透镜相结合,通过结合高速动态控制和精准波前空间处理的优势,在传感器中操控光线。
这幅图像由阿贡国家实验室纳米材料中心的光学显微镜拍摄。
(图片来源:美国阿贡国家实验室)阿贡国家实验室纳米材料中心(美国能源部的一个科学用户设施办公室)纳米制造和装置小组的负责人Daniel Lopez、Capasso 以及四位合着者在《APL Photonics》杂志上发表了一篇题为“基于MEMS 技术的动态超表面透镜”(”Dynamic metasurface lens based on MEMS technology.”)的论文,描述了相关研究成果。
MEMS技术在光纤通信系统中的应用

MEMS技术在光纤通信系统中的应用
杨秀芸;方新
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2004(000)012
【摘要】微电子机械系统(MEMS)是一种新兴技术,它几乎影响着每一个科学技术领域,如交通、无线通信、航天、化学以及光波系统.目前许多工业领域期待选用微电子机械系统来解决技术上的问题.简述了微电子机械系统技术的基础概念、所用材料、加工工艺等;并重点综述了该技术在光纤通信系统中的广泛应用.
【总页数】3页(P119-121)
【作者】杨秀芸;方新
【作者单位】北京城市学院理工学部,100083;北京联合大学机械工程学院,100083【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TN91
【相关文献】
1.电子通信产业中MEMS技术特点及应用 [J], 杨晓日
2.电子通信产业中MEMS技术的应用 [J], 赵兆
3.探讨MEMS技术在电子通信产业中的应用 [J], 薛宋浩
4.MEMS技术在电子通信产业中的应用分析 [J], 魏素盼; 时生乐
5.MEMS技术在电子通信产业中的应用分析 [J], 魏素盼; 时生乐
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MEMS技术在传感器制造中的应用

MEMS技术在传感器制造中的应用近年来,随着科技的不断发展,MEMS技术在传感器制造中的应用越来越广泛。
MEMS技术作为微电子技术的重要分支之一,它的出现和应用,不仅为传感器制造行业带来了更加精确、灵敏、智能的传感器产品,也为现代科技的进步提供了坚实的基础。
本文将介绍MEMS技术在传感器制造中的特点、应用、优势和未来发展趋势。
一、MEMS技术在传感器制造中的特点MEMS技术是一种将微电子电路和微机械结构相结合的新型技术,它的特点包括:1.微小化:MEMS技术可以将传感器的体积大幅度缩小,不仅方便携带,而且能够更好地适应不同的测量环境。
2.多功能:MEMS技术可以将多种传感器进行组合,实现一个传感器同时测量多种参数的功能,提高设备的实用性。
3.可靠性:MEMS技术采用非接触式传感和无机械部件的传感方式,效果更加可靠。
二、MEMS技术可以应用在各种传感器的制造中,例如:1.加速度传感器:采用MEMS技术制造的加速度传感器,具有快速响应、高精度等特点,可以广泛应用于汽车安全气囊、机器人导航等领域。
2.压力传感器:MEMS技术下的压力传感器具有高精度、高灵敏度、高温度耐受力等特点,适用于空气压力检测、医疗健康等各种领域。
3.光电传感器:使用MEMS技术制造的光电传感器,可以大大减小尺寸,具有高精度、高速率、低功耗等特点。
三、MEMS技术在传感器制造中的优势1.无机械零件:传统传感器通常有机械零件,这些零部件容易故障,需要维护,而MEMS传感器不需要这些机械零部件,因此可以消除机械故障。
2.成本低:MEMS传感器的制造不需要太多人工干预,只需要少量的原材料,因此成本低。
3.制造灵活:使用MEMS技术可以轻松应用到各种制造技术中,从而增加制造灵活性。
四、未来发展趋势随着人们对高精度、小型化、多功能传感器的需求不断增加,MEMS技术在传感器制造中的应用前景非常广阔。
未来,MEMS技术在传感器制造中的发展主要集中在以下几个方面:1.传感器的超小型化:MEMS技术可以大大缩小传感器的尺寸和重量,未来随着MEMS技术的不断发展,传感器的超小型化趋势将成为必然的趋势。
浅析MEMS技术在电子通信产业中的价值

浅析MEMS技术在电子通信产业中的价值MEMS技术是微电子机械系统技术(Micro-Electro-Mechanical Systems)的缩写,是一种微纳米尺度下的电、机、光、热、化等多学科交叉技术。
它可以在微米级别上制作出微小的机件,用来感知、控制和执行物理、化学、生物和环境的各种参数。
在电子通信产业中,MEMS技术被广泛应用,起到了很大的作用。
首先,MEMS技术在电子通信产业中的最常见的应用就是制作微型电子机械开关。
这种开关可以被用于保护电路中的元件免受损坏,例如在高压电路中用来断开电路中的元件,从而保护电路。
MEMS电子机械开关可以在微米级别上制作,同时可以实现快速和高可靠性的切换,具有很高的性能和成本优势。
除此之外,MEMS技术可以用于制作电容式音频麦克风。
这种麦克风通常是由一个金属薄膜和一个反射面组成的,并且可以在一小块硅片上制作。
电容式音频麦克风可以具有很高的灵敏度和信号噪声比,并且可以在小型化集成电路中得到广泛应用。
MEMS技术还可以用于制作高精度的加速度计。
加速度计是一种用来测量物体加速度的仪器。
MEMS加速度计可以在微米级别下制作,所以可以很容易地集成到手机等移动设备中,以实现自动屏幕旋转和相关的运动检测和定位功能。
另外,MEMS技术还可以用于制作微型光学器件,例如微型投影仪、微型光电开关和微型光耦合器等。
这些设备可以在光通信和光学传感器中发挥重要作用,可以实现高速数据传输和监测。
使用MEMS技术制造这些微型器件的好处是它可以在小型化集成电路内实现高性能和低成本的制造。
总之,MEMS技术在电子通信产业中具有很高的价值。
通过对微纳米尺度下电、机、光、热、化等多学科交叉技术的研究和应用,可以制作出众多的微型器件,包括微型电子机械开关、电容式音频麦克风、高精度加速度计和微型光学器件等。
这些设备可以用于实现高速数据传输、运动检测和定位等功能,从而为电子通信产业带来更多的价值。
mems芯片应用场景

mems芯片应用场景随着科技的不断发展,MEMS(Micro Electro Mechanical System)芯片作为一种新型的微小机械器件,被广泛应用于各个领域。
MEMS芯片具有体积小、功耗低、集成度高、成本低等优势,因此在许多应用场景中得到了广泛的应用。
本文将针对mems芯片的应用场景进行深入探讨。
一、移动设备领域MEMS芯片在移动设备领域有着广泛的应用。
例如,加速度传感器是MEMS芯片的一种重要应用,它可以用于手机、平板电脑等设备中的智能屏幕旋转功能,可以根据设备的倾斜角度自动旋转屏幕的方向。
此外,MEMS芯片还可以用于手机的抖动感应功能,当手机发生抖动时,MEMS芯片可以感知到并自动调整镜头的位置,从而提高拍照的稳定性。
二、汽车领域MEMS芯片在汽车领域的应用也越来越广泛。
例如,汽车中的安全气囊系统中就使用了MEMS芯片的加速度传感器。
当车辆发生碰撞时,MEMS芯片可以感知到车辆的加速度变化,并通过控制系统迅速充气,保护乘客的安全。
此外,MEMS芯片还可以用于汽车的稳定控制系统、车载导航系统等,提高汽车的行驶稳定性和导航精度。
三、医疗领域MEMS芯片在医疗领域的应用也非常广泛。
例如,MEMS芯片可以用于体温计、血压计等医疗设备中,实现对人体生理参数的测量和监测。
此外,MEMS芯片还可以用于人工耳蜗、心脏起搏器等医疗器械中,实现对人体功能的辅助和恢复。
四、工业领域在工业领域,MEMS芯片也有着广泛的应用。
例如,MEMS芯片可以用于工业机器人中的姿态传感器,实现对机器人姿态的感知和控制。
此外,MEMS芯片还可以用于工业自动化设备中的压力传感器、流量计等,实现对工业过程参数的测量和控制。
五、环境监测领域MEMS芯片在环境监测领域也有着重要的应用。
例如,MEMS芯片可以用于空气质量监测设备中的气体传感器,实时监测环境中的各种有害气体浓度。
此外,MEMS芯片还可以用于水质监测设备中的PH传感器、溶解氧传感器等,实现对水质的监测和分析。
MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究

MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究随着科技的不断发展,MEMS(微机电系统)技术在电子信息工程领域中的应用得到了广泛关注和研究。
MEMS技术是一种将微米级或纳米级的机械、光学、电子和生物元件集成在一起的技术,它的出现为电子信息工程带来了许多新的应用和研究方向。
首先,MEMS技术在传感器领域的应用是最为广泛的。
传感器是电子信息工程中的重要组成部分,它能够将环境中的物理量、化学量或生物量转换为电信号。
MEMS技术可以制造出微小而灵敏的传感器,如加速度传感器、压力传感器和温度传感器等。
这些传感器可以广泛应用于汽车、医疗、航天等领域,实现对环境的监测和控制。
其次,MEMS技术在光学器件领域的应用也备受关注。
光学器件是电子信息工程中不可或缺的组成部分,它们在光通信、光存储和光显示等领域起着重要作用。
MEMS技术可以制造出微小而精确的光学器件,如微型光学开关、微型光学阵列和微型光纤传感器等。
这些器件具有体积小、功耗低和响应速度快的特点,可以满足高速光通信和高分辨率显示的需求。
此外,MEMS技术在微电子器件领域的应用也日益增多。
微电子器件是电子信息工程中的核心组成部分,包括集成电路、微处理器和存储器等。
MEMS技术可以制造出微小而高性能的微电子器件,如微型电容器、微型电感和微型电池等。
这些器件具有体积小、功耗低和工作稳定的特点,可以提高电子设备的性能和可靠性。
此外,MEMS技术还在生物医学领域展现出了巨大的潜力。
生物医学是电子信息工程中一个重要的应用领域,包括生物传感器、生物芯片和生物成像等。
MEMS 技术可以制造出微小而高灵敏的生物医学器件,如微型生物传感器、微型生物芯片和微型生物成像器等。
这些器件可以用于疾病的早期诊断、药物的研发和治疗的监测,为生物医学研究和临床应用提供了新的手段和方法。
总之,MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究具有广阔的前景。
通过不断创新和发展,MEMS技术可以为电子信息工程带来更多的应用和突破。
单模光纤光开关

单模光纤光开关单模光纤光开关是一种能够控制光信号传输路径的设备,它在光通信、光传感、光计算等领域具有重要应用价值。
本文将从单模光纤光开关的原理、结构、工作方式及应用等方面进行阐述。
一、单模光纤光开关的原理单模光纤光开关是利用光的折射原理来实现对光信号的控制。
它通常由光纤、电极和控制电路等组成。
通过对电极施加电压,使电场强度发生变化,从而改变光纤中的折射率,进而控制光信号的传输路径。
单模光纤光开关一般采用微机电系统(MEMS)技术制造,具有小尺寸、低功耗和高可靠性等优点。
其结构主要包括输入光纤、输出光纤和光开关芯片。
光开关芯片上有若干个微小的电极,通过对这些电极施加电压来控制光信号的传输路径。
三、单模光纤光开关的工作方式在工作时,单模光纤光开关的输入光纤将光信号输入到光开关芯片上,然后通过控制电路控制电极施加电压,从而改变光信号的传输路径。
当电场强度改变时,光纤中的折射率也会发生变化,从而使光信号沿不同的路径传输。
最后,输出光纤将光信号输出到指定的位置。
四、单模光纤光开关的应用1. 光通信:单模光纤光开关可以用于光纤通信系统中的光交换、光保护和光监测等功能,提高光通信系统的可靠性和灵活性。
2. 光传感:单模光纤光开关在光纤传感系统中可以实现对光信号的精确控制,用于光纤传感器的信号采集和处理。
3. 光计算:单模光纤光开关可以用于光计算系统中的光逻辑运算和光路选择等功能,实现大规模并行计算和高速数据处理。
4. 光学成像:单模光纤光开关在光学成像系统中可以用于光路切换和光信号调制,提高成像质量和图像处理速度。
单模光纤光开关是一种具有广泛应用前景的光学设备,它可以实现对光信号传输路径的精确控制,为光通信、光传感、光计算和光学成像等领域的发展提供了重要支持。
随着技术的不断进步和应用需求的增加,相信单模光纤光开关将在未来发展中发挥更加重要的作用。
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浅谈MEMS在光通信及光传感中的应用摘要:随着半导体集成技术以及机械微加工技术的发展,衍生出的MEMS技术正逐步应用到生产生活的各个领域。
本文主要介绍MEMS技术在光通信以及光传感中典型应用,MEMS凭借微小易于集成等特点,发挥出在通信及传感领域的独特优势,将成为光通信、光传感以后发展的变革性力量。
关键词:MEMS;光通信;光传感Discussion on the applicationsof MEMSinopticalcommunications and optical sensingAbstract: With the development of Semiconductor Integrated Technology and Mechanical micromachining,the MEMS technology is gradually applied to all areas of production and life.This articleFocuses on MEMS technology in optical communication and optical sensing,with the feature of Small-scale and easy to Integrate has exerted unique advantages incommunications and sensing,and will be a revolutionary forces in the area of optical communications and optical sensing.Key words:MEMS;optical communications;optica sensing1引言微机电系统是Micro-Electro-Mechanical-System的英文缩写,简称MEMS。
是指几何尺寸仅在毫米,微米,乃至纳米级别的的机电装置,包括微型机械,微型执行器,微型驱动器等,同时与其他组成,例如电源接口等一体化封装,达到可批量制作的器件。
MEMS是基于学科交叉理念发展起来的,所以不仅需要超精密机械加工技术,也需要半导体集成电路的微细加工技术,因而随着半导体集成化工艺近十几年的发展,MEMS逐渐应用到了很多领域,例如汽车、医疗、农业、通信等。
这里提到的通信当然指广义上的通信技术,但是以MEMS 为基础,将光这一学科融入其中,便衍生出MEMS的另一分支—Micro-Opto-Electro-Mechanical-System,微光机电系统。
2MEMS在光通信领域应用当前,各大高校公司主要对MEMS在光通信中的应用做了大量研究,其中MEMS光开关属于最成熟的一种,其他的包括光纤耦合器、调制器、以及光电接收器和显示器件也逐渐取得进展。
1.光开关1.1 光开关简介光开关的作用是转换光路,主要应用于光交换系统中,是光通信网络中的重要组成部分。
现在使用的有基于电光效应,磁光效应制成的电光开关和磁光开关,以及简单机械结构的开关。
但随着光通信技术的发展,正如电通信发展历程一样,集成是一个趋势,也是将光和电有效联系的纽带。
利用MEMS技术制作的光开关利用微动微镜制作光开关矩阵,微动微镜可以采用上下折叠方式、左右移动方式或旋转方式来实现开关的导通和断开功能。
MEMS 光开关将机械结构、微触动器和微光元件在同一衬底上集成,结构紧凑、重量轻,易于扩展。
它比机械式光开关和波导型光开关具有很好的性能,它不但具有机械式光开关的低插损、低串扰、低偏振敏感性和高消光比的优点,又有波导开关的高开关速度、小体积、易于大规模集成等优点。
由于其易于大规模加工集成的特点,成本也大大缩减,同时MEMS光开关与光信号的格式、波长、协议、调制方式、偏振、传输方向等均无关,与未来光网络发展所要求的透明性和可扩展等趋势相符合。
[1]1.2 MEMS光开关原理MEMS光开关的工作原理是通过静电或者其它控制力使微镜阵列或光闸产生机械振动,改变光的传播方向,使光经过可移动的反射镜反射后进入输出光纤。
这里提到的使微镜阵列或光闸发生振动或者移动的控制力称为驱动方式,一般分为平行板电容静电驱动,梳状静电驱动器驱动,电致、磁致伸缩驱动,形变记忆合金驱动,光功率驱动和热驱动等。
其中静电驱动、电磁驱动、热电驱动这三种形式使用最为广泛。
1.3 分类MEMS光开关通常分为两类:即2维和3维的光开关。
在二维光开关,微镜和光纤在同一个平面上,微镜只有两种状态(开或关)。
通过移动适当位置的反射镜使其反射光束可将任意输入光束耦合为输出信号。
一个N×N的MEMS微镜矩阵用来连接N条输入光纤和N条输出光纤,这种结构为N2结构。
它极大地简化了控制电路的设计,一般只需要提供足够的驱动电压使微镜发生动作即可。
但是当要扩展成大型光开关阵列时,由于各个输入输出端口的光传输距离有所不同,所以各个端口的插入损耗也不同,这使得2D微镜光开关只能使用在端口数较少的环路里。
目前二维系统最大容量是32×32端口,多个器件可以连接起来组成更大的开关阵列,最大可以达到512×512端口。
三维开关是指,输入输出光纤均成二维排列,两组可以绕轴改变倾斜角度的微反射镜安装在二维阵列中,每个输入和输出光纤都有相对应的反射镜。
在这种结构中,N×N转换仅需要2N个反射镜。
通过将反射镜偏转至合适的角度,在三维空间反射光束,可将任意输入反射镜/光纤与任意输出反射镜/光纤交叉连接。
但要制成这种灵活性极好三维MEMS光开关却比二维的难度提升了很多,不仅要在的设计、制造以及配置上设计更加精确,还要保证使用复杂的闭环控制系统,且每个独立的微镜又需要单独的控制系统,这样算来,不仅加工难度大,成本也将提高造成价格昂贵,能耗增大。
当然这不代表三维光开关就停滞不前了,比如美国的杰尔系统公司就研制出了商用化的三维MEMS光开关用于通信波段。
1.4 几种常见的MEMS光开关(1)光路遮挡型MEMS光开关具有代表性的光路遮挡型光开关是悬臂梁式光开关。
例如朗讯公司研制的光驱动微机械光开关,整个器件尺寸约l~2mm,材料由金、氮化硅和多晶硅组成,并由体硅工艺加工出悬臂梁。
它利用8个多晶硅PiN电池(一种非晶硅太阳电池)串联组成光发电机,在光信号的作用下,产生3V电压,电容板受到电场力吸引,将遮片升起,光开关处于开通状态,如无光信号,光发电机无电压输出,遮片下降,光开关关闭。
该开关由远端的光信号控制,所以光开关本地是无源的。
该光开关驱动光功率仅2.7μW,传输距离达128 km,开关速度3.7ms,插损小于0.5dB。
但串扰比较大,隔离度不高,一般用于组成光纤线路倒换系统。
(2)移动光纤对接型MEMS光开关它是一个l×4光开关,利用光纤的移动和对准实现光信号的切换,插入损耗大约为ldB。
与以微镜为基础的光开关相比,它采用体硅或LIGA工艺,制造结构和制备方法较为简单,可采用电磁驱动,驱动精度要求低,系统可靠性和稳定性好,稳态时几乎不耗能,缺点是开关速度较低,大约为lOms量级,可连接的最大端口数受到限制,多用于网络自愈保护。
(3)微镜反射型MEMS光开关相对于移动光纤对接的方法,利用微镜反射原理的光开关更加易于集成和控制,组成光开关阵列。
根据组成OXC矩阵的方法,可以把利用微镜反射原理的光开关分成二维和三维两种。
在二维(2D)也称数字方式中,微镜和光纤在同一个平面上,微镜只有两种状态(开或关)。
通过移动适当位置的反射镜使其反射光束可将任意输入光束耦合为输出信号。
一个N×N的MEMS微镜矩阵用来连接N条输入光纤和N条输出光纤,这种结构为N2结构。
它极大地简化了控制电路的设计,一般只需要提供足够的驱动电压使微镜发生动作即可。
但是当要扩展成大型光开关阵列时,由于各个输入输出端口的光传输距离有所不同,所以各个端口的插入损耗也不同,这使得2D微镜光开关只能使用在端口数较少的环路里。
目前二维系统最大容量是32×32端口,多个器件可以连接起来组成更大的开关阵列,最大可以达到512×512端口。
二维微镜光开关中微镜的运动方式主要有弹出式、扭转式和滑动式。
2.MEMS光纤耦合器[2]光纤耦合器是光通信中的一个重要技术,是一种无源器件.实现了光纤与光纤、光纤与光源、光纤与光检测器的对准和耦合。
MEMS耦合器采用的方法是在硅片上进行P+的扩散,通过微加工,最后做出一个在位置,深度,宽度均有精确尺寸的V型槽,之后把光纤和其他的组件限定在槽中对接。
所以在V型槽的尺寸限定好后,精准的把传输光纤压入到V型槽中是关键一步,所有将直线型的光纤压入槽中后,整个系统对激光器的封装类型要求便大大降低,从而提高灵活性,降低了对接的难度。
此外在发挥耦合作用的同时硅衬底还可用作激光器阵列底高效散热片,这些技术使得光纤和光电检测器件、激光器件达到了精确的对准、耦合,大大减小了光的泄漏和色散等性能。
现在利用MEMS技术研制的耦合器件在通信波长范围内可实现附加损耗0.01dB,插入损耗小于2dB。
当前,MEMS光纤耦合器主要被用于EDFA的组成部分,而耦合器的尺寸正决定着EDFA整体的尺寸,由于MEMS耦合器的微型化,EDFA的小型化发展也将取得很好的进展。
3.光衰减器[3]MEMS可变光衰减器是将微挡光片插入到光路之中,通过微反射镜改变耦合效率以及反射镜的反射率来实现衰减。
微反射镜主要由硅晶片和沉积在牺牲层上的氮化硅薄膜组成,氮化硅薄膜通过特殊的腐蚀方法形成调制器需要的机械结构,电极沉积在氮化硅上,用HF酸腐蚀形成有源区。
MEMS光衰减器由多层电介质反射镜形成堆栈,这样在最后一层控制电极施加电压时,氮化硅薄膜便会被吸引向沉底移动。
随着加入电压的变化,反射率可实现从75%到0的线性变化。
当前针对MEMS光衰减器的国外开展的较多,包括LightConnect公司、Lucent等,由于其性价比较高,国内的通信公司也已开始采用。
4.光调制器这里主要介绍一种典型的移相门调制器。
如图1所示为典型的移相门调制器,主要由不同厚度的移相门和激发器组成。
移相门和激发器共同集成在一块芯片上,激发器在门的后边,激发器是静电激发器或热电激发器,因为移相门的边侧粗糙度可以减小到几纳米,远小于光通信的激光波长,可以略去不计。
所有在工作时门的开和关通过激发器状态实现,在光系统中,门激发延迟了光的相位,调制光通过光的干涉实现当电极从右向左移时,光纤实现1,2,3,4这样变换,进而实现调制。
5.总结此外,MEMS在光纤通信的其他组成器件也有涉及,例如MOEMS可调波长DWDM光检测器,基于“栅状式光”(Grating Light Valve)的图像显示技术等。