mems光开关第一页，共二十八页。目录MEMS光开关的研究背景1光开关以及MEMS光开关的概念光开关以及MEMS光开关的概念2MEMS光开关的分类及原理3MEMS光开关的应用4第二页，共二十八页。1.MEMS光开关的研究背景O20世纪90年代以来，光通信得到了快速的发展，作为光通信关键环节的光互联与光开关的地位也越来越重要，传统的以电为核心的开关已不能满足高速大容量光通信的需求．尤其是全光传输网，而将以全光开关代之，全光开关是以光为核心实现光的通断和交叉连接的系统部件，不存在光电的转换，要成为传统开关的替代者，这种新型的全光开关必须具备低损耗和高稳定的特点．而MEMS光开关具备了这些优点．而且与传输的数据速率和信号协议无关．MEMS光开关还具有体积小、成本低、易集成和容量大的优点．第三页，共二十八页。2.光开关以及MEMS光开关的概念光开关是按一定要求将光信号从一个光通道转换到另一个光通道的器件，使光传输由0-E-0变成0-0-0，已成为全光网络(AON)中的重要器件。光开关具有自动保护切换、实时监控网络性能、测试元器件、组成光分插复用设备和光交叉连接设备等具体功能。目前典型的光开关包括MEMS光开关、电光开关、声光开关、热光开关、磁光开关、喷墨气泡光开关、液晶光开关、全息光栅开关、液体光栅开关和半导体光放大器光开关等。O注：OEO是OpticalElectricalOptical的缩写，意为光--电--光；光开关第四页，共二十八页。2.光开关以及mems光开关的概念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，使可以活动的微镜产生升降、旋转或移动，从而改变输入光的传播方向以实现光路通断的功能，将电、机械和光集成为一块芯片,能透明地传送不同速率、不同协议的业务。目前已成为一种最流行的光开关制作技术。MEMS光开关第五页，共二十八页。3.MEMS光开关的分类及原理O通过静电力或电磁力的作用,使可以活动的微镜产生升降、旋转或移动,从而改变输入光的传播方向以实现光路通断的功能,使任一输入和输出端口相连接,且1个输出端口在同一时间只能和1个输入端口相连接。MEMS光开关的基本原理第六页，共二十八页。3.MEMS光开关的分类及原理O活动微镜、驱动执行器、输入/出光纤MEMS光开关的基本组成第七页，共二十八页。3.MEMS光开关的分类及原理O平行板电容静电驱动O梳状静电驱动器驱动O电致、磁致伸缩驱动O形变记忆合金驱动O光功率驱动O热驱动MEMS光开关的驱动方式第八页，共二十八页。3.MEMS光开关的分类及原理O采用平面下电极驱动结构的光开关示意图，主要包括上电极和下电极两部分，其中，微反射镜、悬臂和扭臂集中在上电极极板上，上下两电极相当于一个平行板电容器，当施加驱动电压时，光开关的上电极悬臂在静电力作用下会发生偏转，带动微反射镜发生移动，从而实现开关功能的转换。平行板电容静电驱动第九页，共二十八页。3.MEMS光开关的分类及原理梳状静电驱动即由大量的梳齿组成。一个简单的梳状静电驱动结构，上方的梳片是固定的，而下方的梳片是可以自由移动的。静电力F主要是由驱动电压V及梳齿个数n来决定的。静电梳状驱动力与下方梳齿个数成线性关系，若使用相当多的梳齿可以产生较大的静电力。靠这静电力可水平或者竖直推动微镜移动位置，从而达到开或关的效果，如图所示，即一个梳状驱动器水平方向驱动微镜的MEMS光开关。可动部分的悬臂梁侧壁可用作反射镜，在自然状态下光通过反射镜输出，上下梳齿受压后，静电力驱使可动悬梁沿力的方向移近不可动的悬梁位置，于是光直线通过一输出点，实现开关功能。梳状静电驱动器驱动第十页，共二十八页。3.MEMS光开关的分类及原理O开关呈直通状态，此时铜线圈中通有正向电流，线圈产生的磁场方向与永磁体磁场方向相反，线圈与其下方永磁体之间产生排斥力，悬臂梁带动双面反射棱镜移出光路，因此由光纤准直器输出的光信号直接通过光开关而不被反射.O开关呈反射状态，此时铜线圈中通有反向电流，线圈与永磁体之间产生的吸引力将悬臂梁吸附在基座上，光信号被双面反射棱镜的一面反射到窄带滤光片上，而从滤光片返回的光信号则通过双面反射棱镜的另一个反射面反射回到光纤准直器中.电磁驱动第十一页，共二...
