mems光开光插损
Mems光开光插损是指在Mems光开光器件中出现的插损现象。Mems 是一种微型电子机械系统，可以通过微加工技术制造出微米级别的光学组件，用于实现光学器件的功能。光开光器件是一种利用光信号来控制光传输的器件，它可以实现光的开关、调制和选择等功能。Mems光开光器件在光学通信系统中起着重要的作用，可以用于光纤通信、光子集成电路等领域。然而，在实际应用中，由于各种因素的影响，Mems光开光器件可能会出现插损现象，这会影响到光信号的传输质量和系统的性能。
插损是指光信号在通过光开光器件时所引起的光功率的损失。在Mems光开光器件中，插损主要包括两个方面的损失：光耦合损失和光传输损失。
光耦合损失是指光信号从光纤或其他光学器件耦合到Mems光开光器件中时所引起的损失。这是由于光信号在传输过程中存在折射、反射和散射等现象，导致部分光信号无法完全耦合到Mems光开光器件中，从而引起插损。
光传输损失是指光信号在Mems光开光器件内部传输时所引起的损失。这是由于Mems光开光器件中的光学组件可能存在光学损耗、材料吸收、散射等原因，导致光信号在传输过程中发生能量损失，从而引起插损。
Mems光开光器件的插损是一个重要的性能指标，通常用来评估器件的性能优劣。一般情况下，插损越小，说明光开光器件的性能越好，光信号的传输质量越高。
为了降低Mems光开光器件的插损，可以采取以下措施：
1. 优化光学组件的设计和制造工艺，减少光学损耗和材料吸收等因素对插损的影响。
2. 提高光学组件的表面光滑度和平整度，减少光信号在传输过程中的散射现象，降低插损。
3. 选择合适的材料，减少材料的吸收和散射现象，提高光信号的传输效率。
4. 优化器件的光学结构和布局，减少光信号的反射和折射现象，提高插损性能。
Mems光开光器件的插损还与工作波长、工作温度等因素有关。在实际应用中，需要根据具体的需求和应用场景来选择合适的Mems光开光器件，并进行合理的设计和优化，以降低插损，提高系统的性能。Mems光开光插损是Mems光开光器件中常见的问题之一，它会影响到光信号的传输质量和系统的性能。为了降低插损，需要优化器件的设计和制造工艺，选择合适的材料和光学结构，并根据具体需求
进行合理的设计和优化，从而提高Mems光开光器件的插损性能，满足实际应用的需求。
1.光开关是按一定要求将一个光通道的光信号转换到另一个光通道的器件。 2.光开关可使光路之间进行直接交换, 是光网络中完成全光交换的核心器件,在全光网络中, 光开关可实现在全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接以及自愈保护等重要功能。 3.其中光交叉连接设备(OXC) 和光分插复用设备(OADM) 可以说是全光网的核心。而光开关和光开关阵列恰恰是OXC 和OADM的核心技术。 4.全光网络中应用的光开关应具有快的响应速度、低的插入损耗、低通道串音、对偏振不敏感、可集成性和可扩展性、低成本、低功耗、热稳定性好等特性。 今后光开关发展的方向：光调制光开关和波导调制光开关的技术发展较快,其开关时间具有几个ps 到10ps的开发潜力,可以满足全光通信网络实现高速光交换、光交叉连接的要求。因此,光调制光开关和波导调制光开关是今后光开关的发展方向。但是,光调制光开关和波导调制光开关串音大的缺点目前尚无技术突破,还处于实验室研究阶段,而且价格昂贵,近几年要达到实用化的水平并投入市场不太可能。目前采用较为成熟的MEMS技术研制开发光开关、光开关列阵,并在此基础上组建、完善全光交换机及其交换矩阵系统等全光网络节点设备，具有非常大的现实应用价值。 目前,MEMS技术还存在一些问题:一是迫切需要用于微电子机械系统设计的先进的模拟工具和模型建立工具(大多数微电子机械设备都是用功能差的不能准确预测执行情况的分析工具来建立的,这种方式效率低下,费时费力),只有运用合适的开发工具,并配以连通高性能工作站以及本地的和远程的超级计算机网络才能从根本上改变这种局面;其次,微电子机械系统的包装面临独特的挑战,因为微电子机械装置形状差异大,并且部分装置还要求放置于特定的环境中,所以几乎每开发一套微电子机械系统就需要为其设计一个专用的包装。容许设计者从已有的标准包中挑选出新的微电子机械设备的包装也不失为一个较好的办法。（应用光学2005） 常见的光开关： 1.MEMS光开关：而MEMS光开关是基于半导体微细加工技术构筑在半导体基片上的微镜阵列, 即将电、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。其基本原理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。与现有的基于光波导技术的光开关相比, MEMS 光开关具有低串音、低插损的优点成为全光网络中的关键光器件。 MEMS光开关优点：与现有的基于光波导技术的光开关相比, MEMS 光开关具有低串音、低插损的优点成为全光网络中的关键光器件。同时它既有机械光开关和波导光开关的优点, 又克服了光机械开关难以集成和扩展性差等缺点, 它结构紧凑、重量轻, 且扩展性较好。 MEMS光开关特性：低插入损耗; 低串扰; 与波长、速率、调制方式无关; 功耗低; 坚固、寿命长; 可集成扩展成大规模光开关矩阵; 适中的响应速度(开关时间从100ns～10ms)。在光交叉连接及需要支持大容最交换的系统中, 基于MEMS 技术的解决方案已是主流。 MEMS光开关分类：MEMS 光开关可以分为二维和三维光开关。二维光开关由一种受静电控制的二维微小镜面阵列组成,光束在二维空间传输。准直光束和旋转微镜构成多端口光开关, 对于M×N 的光开关矩阵, 光开关具有M×N个微反射镜。二维光开关的微反射镜具有两个状态0和1(通和断), 当光开关处于1 态时, 反射镜处于由输入光纤准直系统出射的光束传播通道内, 将光束反射至相应的输出通道并经准直系统进入目标输出光纤;当光开关处于0 态时, 微反射镜不在光束传播通道内, 由输入通道光纤出射的光束直接进入其对面的光纤。三维MEMS 的微镜固定在一个万向支架上, 可以沿任意方向偏转。每根输入光纤都有一个对应的MEMS 输入微镜, 同样, 每根输出光纤也都有其对应的MEMS 输出微镜[17]。因此, 对于M×N 三维MEMS 光开关, 则具有M+N 个MEMS 微反射镜。由每根输出光纤出射的光束可以由其对应的输入微镜反射到任意一个输出微镜, 而相应的输出微镜可以将来自任一输入微镜的光束反射到其对应的输出光纤。对于M×N 三维MEMS 光开关, 每个输入微镜有N 个态, 而输出微镜则具有M个状态。目前, Iolon 利用MEMS 实现了光开关的大量自动化生产。该结构开关时间小余5ms。Xeros 基于MEMS 微镜技术, 设计了能升级到1152×1152 的光
mems光开光插损 Mems光开光插损是指在Mems光开光器件中出现的插损现象。Mems 是一种微型电子机械系统，可以通过微加工技术制造出微米级别的光学组件，用于实现光学器件的功能。光开光器件是一种利用光信号来控制光传输的器件，它可以实现光的开关、调制和选择等功能。Mems光开光器件在光学通信系统中起着重要的作用，可以用于光纤通信、光子集成电路等领域。然而，在实际应用中，由于各种因素的影响，Mems光开光器件可能会出现插损现象，这会影响到光信号的传输质量和系统的性能。 插损是指光信号在通过光开光器件时所引起的光功率的损失。在Mems光开光器件中，插损主要包括两个方面的损失：光耦合损失和光传输损失。 光耦合损失是指光信号从光纤或其他光学器件耦合到Mems光开光器件中时所引起的损失。这是由于光信号在传输过程中存在折射、反射和散射等现象，导致部分光信号无法完全耦合到Mems光开光器件中，从而引起插损。 光传输损失是指光信号在Mems光开光器件内部传输时所引起的损失。这是由于Mems光开光器件中的光学组件可能存在光学损耗、材料吸收、散射等原因，导致光信号在传输过程中发生能量损失，从而引起插损。
Mems光开光器件的插损是一个重要的性能指标，通常用来评估器件的性能优劣。一般情况下，插损越小，说明光开光器件的性能越好，光信号的传输质量越高。 为了降低Mems光开光器件的插损，可以采取以下措施： 1. 优化光学组件的设计和制造工艺，减少光学损耗和材料吸收等因素对插损的影响。 2. 提高光学组件的表面光滑度和平整度，减少光信号在传输过程中的散射现象，降低插损。 3. 选择合适的材料，减少材料的吸收和散射现象，提高光信号的传输效率。 4. 优化器件的光学结构和布局，减少光信号的反射和折射现象，提高插损性能。 Mems光开光器件的插损还与工作波长、工作温度等因素有关。在实际应用中，需要根据具体的需求和应用场景来选择合适的Mems光开光器件，并进行合理的设计和优化，以降低插损，提高系统的性能。Mems光开光插损是Mems光开光器件中常见的问题之一，它会影响到光信号的传输质量和系统的性能。为了降低插损，需要优化器件的设计和制造工艺，选择合适的材料和光学结构，并根据具体需求
MEMS光开关 MEMS光开关既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。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。 MEMS光开关结构分类 MEMS光开关的驱动方式主要有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。MEMS光开关所用材料大致分为单晶硅、多晶硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等硅基材料，Au、Al等金属材料，压电材料及有机聚合物等其他材料。MEMS 光开关所用工艺主要有体硅工艺，表面工艺和LIGA工艺。MEMS光开关按功能实现方法可分为光路遮挡型、移动光纤对接型和微镜反射型。 从目前国外各研究机构及公司发布的信息来看，MEMS光开关及其阵列的总体发展趋势为由2D结构向3D结构发展，其驱动方式重要集中在静电驱动、电磁驱动、热电驱动三种形式上，其中静电驱动方式是目前采用最为广泛的一种。
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 图3所示为一种具有代表性的移动光纤对接型光开关，由美国加州大学戴维斯分校研制。 图3 加州大学研制的一动光纤对接型光电开光示意图 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。 AT&T实验室所研制的弹出式微镜光开关采用表面工艺加工，并利用scratch-drive驱动器(SDA，抓式驱动器)驱动。当100V驱动脉冲电压加载到SDA阵列上时，可滑动的驱动器向支撑梁运动，使支撑梁和微镜之间的铰链扣住，将带有铰链的微反射镜从衬底表面抬升到与表面垂直的位置，从而使光路从直通状态转换到反射状态。这样的设计能有效地将SDA驱动器的平移运动变成微镜的弹出运动，使得整个装置的运动速度较高，同时也可以减小微镜所占的面积。它的开关速度为0.5ms，该结构的缺点在于SDA驱动器与衬底之间的静摩擦力往往会影响其效能，同时插损偏大，约3.1~3.5 dB。 日本和法国共同研制的扭转式微镜光开关采用单晶硅体硅工艺加工，光纤呈交叉垂直放置，微反射
MEMS光开关研究 袁矿英 （深圳大学研究生一年级信息工程学院通信专业2100130220 ） 摘要：光开关是光网络中完成全光交换的核心器件，它的研究日益成为全光通信领域关注的焦点。文章重点介绍了MEMS光开关的结构和工作原理以及在全光网络中的应用，并就其他光开关作了简要介绍。文章比较全面地综述了近几年来各种光开关技术的研究进展，并详细分析了各种技术相应的发展状况、技术特点和发展趋势，概述了光开关的各种性能指标。最后文章介绍了MEMS光开关的发展动态。 关键词 MEMS光开关全光网络 1 引言 光开关是光纤通信系统重要的光器件之一，具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行互相转换或逻辑操作。光开关可用于光纤通信系统、光线测量系统、以及光纤传感系统中，起到切换光路的作用。交换作为光网络中的关键技术，而光交换系统的基本单元是光开关，作为光通信中的一种重要器件，人们对光开关的研究已有二三十年的历史。由于人们对器件材料、器件工作原理和加工工艺等多方面认识和研究的不断深化。光开关的类型呈现出多元化发展的趋势。 当今通信研究中，如何实现大规模数据在任意两点的高速、高效、可靠的传输，一直是通信研究的方向。光纤通信的出现，为高速信息传输提供了巨大的频带资源，目前世界大约85%的通信业务京广线传输，长途干线网和本地网也已广泛使用光纤。同时，随着密集波分复用（DWDM）技术的应用和新型光通信器件技术的发展，光联网（OTN）已成为下一代高速度宽带通讯网络的发展趋势。光联网技术以新型光开关、光放大器、光衰减器、光限幅器等器件为核心技术。九十年代中期，密集波分复用技术（DWDM）的应用为宽带高速光联网的发展提供了可能，同时也对作为光通信网络连接的光交叉互联系统（OXCS）和波长上下路复用上下路技术的核心器件。OXCS中的光开关矩阵可实现动态光路经管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。Internet数据业务的迅猛增长产生了对光纤通信技术带宽资源的极大需求，同时，通信网络的发展对光开关提供了新的要求，未来的全光网络需求全光开关构成的光交换机完成信号路由功能，以实现网络的高速率和协议透明性。 传统的机械光开关速度慢、体积大、不易大规模集成，难以适应光传输网的传输要求，这限制了其在未来光通信领域的应用。新型的以微电子机械系统 （Micro-Electro-Mechanical-System）简称MEMS为基础的微机械光开关称为大容量光交换光网络开关发展的主流方向。MEMS是指采用微机械加工技术，可以批量制作的集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路甚至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。具有成本低、体积小、重量轻、可靠性高、能实现复杂功能、可批量制作、可集成等特点。具有广阔的应用前景。微机械光开关是微机电系统和传统光技术相结合的新型开关，他具有对数据格式透明、与偏振无关、插损小、速度慢、容易集成的优点。 因此对各种光开关的研究被提到了极为重要的位置光开关的主要性能指标参数有：交换速度、开关矩阵规模、损耗、串扰、偏振敏感性、可靠性以及可扩展性等。很多因素会影响光开关的性能，如光开关之间的串扰、隔离度、消光比等，这些因素在光开关进行级联时将影响网络的性能。 1.1 本文的主要工作 文章比较全面地综述了近几年来各种光开关技术的研究进展，讲解了关开关的具体类型并。重点介绍了MEMS光开关的结构和工作原理以及在全光网络中的应用，并就其他光开关作了简要介绍。研究了MEMS静
MEMS的惯性介绍 惯性MEMS是一种新型惯性系统，它是用光刻和各向异性刻蚀等硅器件工艺在硅片上制造而成，主要包括MEMS加速度计和MEMS陀螺仪，KEMET,加速度计是用来测量载体的线加速度大小，通过积分可以得到速度和距离，陀螺仪是用来测量载体角速度大小，。 惯性MEMS器件体积和能耗小，成本低廉，适合大批量生产；动态范围大，可靠性好，可用于恶劣力学环境；启动时间短，适合快速响应武器。惯性MEMS器件及其系统的出现更好地扩展了惯性技术的应用领域，大大提高了武器装备的“灵巧性、智能性”，在保证作战效能的条件下，使其具有“轻质化、微型化”的特点。可广泛应用在智能炮弹的修正引信，航弹简易制导用微型惯性测量单元( Miniature Inertial Measurement Unit，MIMU)、远程多管火箭炮弹道修止、小口径高炮弹道修正、灵巧弹药、智能炮弹、精确制导武器、新概念武器等多个领域。 惯性MFMS器件的选用TDK电感原则足根据系统的要求，在量程、稳定性和抗过载等方面选择不同型号的传感器，下面以MFMS加速度计来说明。 MEMS加速度计按照工作方式可分为：电容式、压阻式、热对流式、隧道电流式和光电检测式等，常见的是前三种。电容式MEMS加速度计精度高，温度性能好，主要应用在战术导弹、智能弹药的制导，以及弹、箭的弹道过载测试等系统中。压阻式MEMS加速度计具有尺寸小、灵敏度高等优点。主要应用在过载测量、引信安保机构等。热对流式MEMS加速度计抗过载能力强，最大可承受50000g的冲击过载，是智能弹药弹道修正、解保险系统的最佳方案。
国外已有多家公司可提供惯性MEMS传感器系列化产品，主要有Litton、Honeywell、BEI、AD、ENDEVCO等公司。表2- 41，表2-42列举了BEI公司的QRS11系列MEMS陀螺仪和ENDEVCO公司7290A系列MEMS加速度计的主要技术指标,如：T491U476K004AT 光MEMS 光MFMS(optical MEMS)，或称微光学电子机械系统MOEMS( Micro Optical Electr。Me-chanical System，MOEMS)。MOEMS是一类利用MEMS技术制作的微型光学元件及器件，主要有微镜阵列、微光扫描器、微光阀、微斩光器、微十涉仪、微光开关、微可变焦透镜、微外腔激光器、光编码器等。MOEMS能把各种MEMS结构与微光学器件、半导体激光器、波导器件、光电检测器件等集成在一起，形成一种全新的功能部件或系统。 本节只介绍常见的MEMS光可变衰减器和MEMS光开关。hymsm%ddz MEMS光可变衰减器具有低插损、大动态衰减范围、低偏振相关性、低波长相关性和高衰减精度、抗干扰能力强、不存在光电转换的特点。此外由于采用微机械加工技术，也具有可批量化生产、成本低、体积小、重量轻、功耗小等特点。可应用于保密光纤通信系统、激光雷达、激光武器等装备中。 美国Iucenl、Dicon、LighIConnect等公司以及欧洲Sercalo微技术有限公司等都研制开发国内已有MEMS微镜阵列、MEMS光可变衰减器和MEMS光开关等光MEMS器件的研制成果，主要研制单位有中国电子科技集团公司第十三研究所等。
微机械光开关的介绍 第一版微机械光开关 光开关是光交换的核心器件，也是影响光网络性能的主要因素之一。光联网网络的实现完全依赖于光开关、光滤波器、新一代ＥＤＦＡ、密集波分复用技术等器件和系统技术的进展。光开关作为新一代全光联网网络的关键器件，主要用来实现光层面上的路由选择、波长选择、光交叉连接和自愈保护等功能。 就目前的光开关发展现状而言，按照光束在开关中传输的媒质来分类，可分为自由空间型和波导型光开关。按照开关机理来分类，主要有机械光开关、热光开关和电光开关。在机械光开关中，包括以新型的微机械工艺为基础的微机械光开关。 第二版什么是微机械光开关 微机械光开关是采用微电子机械系统MEMS技术制作，体积孝易大规模集成，且低插损、低偏振敏感性和高消光比，极可能在光网络中成为光开关的最佳选择。此外，利用半导体低维结构中激光非线性效应制备光开关逻辑器件，光窗口垂直集成其表面，利于大规模集成并行操作，形成具有集光学输入、输出、多种光学与电学逻辑开关处理功能为一体的智能化芯片，开发具有逻辑功能的光开关集成更是智能化光信息系统入网与交换的需要。基于微机电系统(MEMS)的光开关，由于其与光信号的格式、波长、协议、调制方式、偏振、传输方向等均无关，而且在损耗、扩展性上都要优于其它类型，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，有可能成为核心光交换器件中的主流。 第三版微机械光开关的主要特点 微机械光开关的主要特点为以下几个方面： （1）较低的插入损耗（一般小于1dB） （2）高的消光比（一般大于30dB） （3）较宽的带宽（大于100nm） （4）低的偏振效应（小于0.5 dB的偏振损耗）
光开关主要性能指标及各类光开关比较 【内容摘要】：前面已经讲到光开关是光交换的关键器件，其主要任务是切换光路，是全光网中全光交换的核心器件。本文讲述如何评价光开关质量优劣的主要性能参数并对现有光开关作一定的比较，希望帮助读者对光开关有一个更好的理解。 【关键字】：光开关 性能参数 质量比较 【正文】： 一、 光开关的主要性能参数 1、开关时间：开关时间是光开关的主要指标。不同的应用场合,对光开关的开关时间要求不同。如下图是实现一些特定功能对光开关的时间需求： 2、损耗：光信号通过光开关时，将伴随着能量损耗。依据功率预算设计网络时，光开关及其级联损耗对网络性能的影响很大。损耗和干扰将影响到功率预算。光开关损耗产生的原因主要有两个：光纤和光开关端口耦合时的损耗和光开关自身材料对光信号产生的损耗。在这里主要强调插入损耗。 插入损耗：光信号通过连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。 其中Pin 为进入开关的光功率，Pout 为出开关的光功率。 一个好的光开关要求有较低的插入损耗。 10lg (dB)out in P IL P =-
3、光路回波损耗：反射损耗，光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数： 其中Pt 表示回射波的功率，Pl 表示入射波的功率。 光路回波损耗是源于光开关与电缆链路中由于阻抗不匹配而产生反射的而造成的损耗。 4、交换矩阵的大小：光开关交换矩阵的大小反映了光开关的交换能力。光开关处于网络不同位置，对其交换矩阵大小要求也不同。对于大交换容量的光开关，可以通过较多的小光开关叠加而成。 HP/Agilent Bubble 开关阵列 5、交换速度：交换速度是衡量光开关性能的重要指标。交换速度有两个重要的量级，当从一个端口到另一个端口的交换时间达到几个ms 时，对因故障而重新选择路由的时间已经够了。如SDH/SONET 来说，因故障而重新选路时，50ms 的交换时间几乎可以使上层感觉不到。当交换时间到达ns 量级时，可以支持光互联网的分组交换。这对于实现光互联网是十分重要的。 6、升级能力：基于不同原理和技术的光开关，其升级能力也不同。一些技术允许运营商根据需要随时增加光开关的容量。很多开关结构可容易地升级为8×8或32×32，但却不能升级到成百或上千的端口，因此只能用于构建OADM 或城域网的OXC ，而不适用于骨干网上。 7、可靠性：光开关要求具有良好的稳定性和可靠性。在某些极端情况下，光开关可能需要完成几千几万次的频繁动作。有些情况（如保护倒换），光开关倒换 10lg (dB)R in P RL P =-
32通道光开关矩阵基于mems器件 基于MEMS器件的32通道光开关矩阵 概述： 光开关矩阵是一种用于控制光信号传输的关键器件，能够实现多通道光信号的快速切换和路由。MEMS（微机电系统）技术作为一种先进的微纳制造技术，已被广泛应用于光学领域，特别是光开关矩阵的研究与开发。本文将重点介绍基于MEMS器件的32通道光开关矩阵的原理、结构和应用。 一、原理 基于MEMS器件的光开关矩阵利用微纳加工技术制作微小的机械结构，通过控制这些微小结构的位移来实现光信号的切换和路由。32通道光开关矩阵由32个光开关单元组成，每个光开关单元包含一个MEMS器件和光纤连接端口。通过控制MEMS器件的位移，可以将输入光信号切换到不同的输出光纤上，实现不同通道光信号的选择和传输。 二、结构 基于MEMS器件的32通道光开关矩阵的结构复杂而精细。每个光开关单元包含一个微小的镜子或波导，通过电压或电流的控制，可以使镜子或波导发生微小位移。光纤连接端口通过光纤插入器件的微小孔洞或波导，与光开关单元相连。整个光开关矩阵由32个光开关单元组成，通过控制各个光开关单元的位移，可实现32通道光信号
的切换和路由。 三、应用 基于MEMS器件的32通道光开关矩阵在光纤通信、光网络和光传感等领域具有广泛的应用前景。 1. 光纤通信：光开关矩阵可用于实现多通道光信号的切换和路由，能够提高光纤通信系统的灵活性和可靠性。32通道的光开关矩阵可以满足大规模数据传输的需求，实现高速、高容量的光纤通信。 2. 光网络：光开关矩阵可用于构建光网络中的交换节点，实现光信号的切换和路由。32通道的光开关矩阵可以实现更多通道的选择和传输，适用于光网络中复杂的信号路由和管理。 3. 光传感：光开关矩阵可用于光传感器中的信号选择和处理，实现多通道光信号的采集和分析。32通道的光开关矩阵可以同时处理多个光信号，提高光传感器的灵敏度和精度。 四、优势 基于MEMS器件的32通道光开关矩阵相比传统的光开关矩阵具有以下优势： 1. 尺寸小：MEMS器件可以制造微小的机械结构，使整个光开关矩阵具有更小的体积和尺寸，适用于集成化和紧凑型设备。 2. 速度快：MEMS器件响应速度快，可以实现光信号的快速切换和
射频mems开关制备 “射频MEMS开关制备”，是指采用微机电系统（MEMS）工艺来制备的一种用于射频（RF）电路的开关。MEMS技术可以将电学、机械和光学功能集成在一个微小的单元中，从而更有效地实现射频操作。MEMS开关体积小，功耗低，可靠性高，是目前RF电路中最为流行的开关类型之一。 MEMS开关制备主要包括三个步骤：显微设计、制造和测试。首先，在显微设计阶段，需要对MEMS元件的结构和尺寸进行设计，以便符合射频电路的特定需求。然后，在制造阶段，利用MEMS技术将设计图纸转换为真实的元件。最后，在测试阶段，需要对MEMS开关的电路特性进行测试，以确保它能够满足电路的要求。 MEMS开关的显微设计是制备过程中最为重要的一步，主要包括定义元件形状、设计支撑结构和传感器，并进行模拟和仿真。首先，在定义元件形状方面，需要根据应用条件来确定元件的形状、尺寸、厚度和材料。其次，在设计支撑结构方面，主要是将开关元件固定在基座上，以及设计结构来实现元件的驱动和位移控制。最后，在传感器方面，需要设计传感器来检测元件的状态，以及传感器的输出信号来控制元件的开关。
MEMS开关制备的制造步骤主要包括晶圆生长、光刻、金属蒸镀、清洗和封装等。首先，在晶圆生长方面，采用晶圆技术将晶圆制成所需的尺寸和厚度。其次，在光刻方面，使用光刻技术将晶圆表面分为多个部分，以便进行后续制作步骤。再次，在金属蒸镀方面，利用金属蒸镀技术将金属蒸镀到晶圆表面，以形成元件的结构和支撑结构。最后，在清洗和封装方面，需要将晶圆清洗干净，然后封装到模块中，以便在机电一体化系统中使用。 MEMS开关制备的测试步骤主要包括动态特性测试、开关特性测试和可靠性测试。首先，在动态特性测试方面，需要测试元件的时延、延迟和带宽等参数，以确保元件的性能。其次，在开关特性测试方面，需要测试元件的开关阻抗、插损和电平偏差等参数，以确保元件的开关特性。最后，在可靠性测试方面，需要测试元件的温度、电压、湿度以及其他环境参数，以确保元件的可靠性。 总之，MEMS开关制备是一个复杂的过程，需要经过显微设计、制造和测试等步骤，才能最终制备出满足要求的射频MEMS开关。MEMS开关体积小、功耗低，可靠性高，是目前RF电路中最为流行的开关类型之一，在无线电和通信领域有着广泛的应用。
MEMS光开关的工作原理及应用 1. 简介 MEMS光开关是一种基于微机电系统（MEMS）技术的光学元件，常用于光纤 通信和光学网络中。它具有微小尺寸、低功耗、快速响应和高可靠性等优点，因此在通信领域得到广泛应用。 2. 工作原理 MEMS光开关的工作原理基于光学的电光效应和MEMS技术的微加工制造。下面将详细介绍其工作原理。 2.1 光学的电光效应 光学的电光效应是指一些材料在电场的作用下会发生光学性质发生改变的现象。其中最常用的光学的电光效应是Pockels效应。Pockels效应是指在一些特定晶体 材料中，当施加电场时，其光学折射率将会发生改变，从而实现光信号的调控。 2.2 MEMS技术的应用于光开关 MEMS技术通过精密的微加工工艺，制造出微小的机械元件，将其应用于光学 领域。MEMS光开关利用微机电系统中的微机械执行机构，通过对电光效应材料 施加电场调控光信号的传输路径。 3. MEMS光开关的结构 MEMS光开关的结构主要包括以下几个部分： 3.1 光学通道 光学通道是指光信号的传输路径，通常通过光纤或波导实现。在MEMS光开关中，光学通道的连接状态可以通过机械运动来切换，从而实现光信号的调控。 3.2 电光效应材料 电光效应材料是实现MEMS光开关工作的关键材料。常用的电光效应材料包括锂钽酸铌（LiNbO3）、锂钕酸铌（LiNdO3）等。这些材料在施加电场时可以改变 光的折射率，从而控制光信号的传输。
3.3 微机械执行机构 微机械执行机构是MEMS光开关的核心部件，它通过微小的机械运动实现光学通道的切换。常见的执行机构包括微镜、微电机、微弹簧等，它们可以控制光学通道的连接状态。 4. MEMS光开关的应用 MEMS光开关在通信领域具有广泛的应用，主要应用于光网络、光纤通信设备和光学传感器等方面。以下是其常见的应用场景。 4.1 光纤通信 在光纤通信中，MEMS光开关可以用于实现光路的切换和光信号的调控，从而提高通信网络的可靠性和灵活性。它可以用于实现光纤的切换、光路的保护和光信号的分配等功能。 4.2 光学网络 在光学网络中，MEMS光开关可以用于实现多路复用和解复用的功能。通过控制光学通道的切换，可以实现光信号在网络中的快速传输和分配。同时，MEMS 光开关还可以用于实现光路的交叉和分光等操作。 4.3 光学传感器 MEMS光开关还可以应用于光学传感器中。它可以通过控制光学通道的连接状态，实现对光信号的调控和探测。这对于光学传感器的灵敏度和可调性有着重要的影响。 5. 总结 MEMS光开关是一种基于微机电系统技术的光学元件，通过利用光学的电光效应和MEMS技术的微加工制造，实现光信号的调控。其在光纤通信、光学网络和光学传感器等领域具有重要的应用价值。随着技术的不断发展，MEMS光开关有望在光学通信和光学网络中发挥更重要的作用。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析 MEMS光纤压力传感器是一种新型的压力传感器，它采用MEMS技术和光学原理相结合，具有高精度、快速响应、无电磁干扰等优点，在工业自动化控制、生物医学、环境监测等 领域有广泛应用。本文设计一个MEMS光纤压力传感器检测电路系统，详细介绍设计过程和性能分析。 1.光纤光栅传感器原理 光纤光栅传感器是一种利用光纤光栅的衍射效应来测量物理参数的传感器。光纤光栅 传感器由一段光纤和一组光栅光纤光栅光纤光栅光纤光栅光纤光栅组成，当光纤被施加压 力或形变时，光栅周期发生变化，使光波在光栅处发生衍射，通过检测衍射光的干涉图案 来确定物理参数的变化。 传感器的光栅光纤和检测光纤分别连接到光纤四向分路器的两个分路口上，通过光纤 耦合器将检测光纤和光电探测器相连。为了避免光纤的传输损耗，在光纤光栅传感器的摆 放位置两端需添加衰减器。 光纤光栅传感器电路设计如下图所示： 在该电路中，光源通过光纤四向分路器单向耦合到传感器的光栅光纤上，当光纤光栅 受到压力时，光栅周期发生变化，光波经过光纤四向分路器的光纤，一部分光照射到检测 光纤内部，另外一部分光波从光纤四向分路器的输出口射出，在光电探测器接收端形成干 涉光谱信号。通过对干涉光谱信号的处理分析，可以得到光纤光栅传感器的压力变化量。 3.检测电路分析 检测电路主要由光电探测器和信号处理电路组成。光电探测器一般选用光电二极管或 光电转换器，其输出电流与光强成正比。由于光源的亮度不均匀、光纤长度等原因，光电 探测器的输出信号可能存在噪声和漂移。为了去除噪声和漂移，需要对信号进行放大和滤 波处理。 放大电路可选用运算放大器或差分放大器，放大倍数决定了信号的灵敏度和动态范围。滤波电路可选用低通滤波器或带通滤波器，去除高频噪声和信号干扰。 4.性能测试与分析 对光纤光栅传感器检测电路进行性能测试，主要检测灵敏度、响应时间和可靠性等指标。
微纳光纤和mems光纤 一、简介 微纳光纤和mems光纤是两种在微型光学器件中广泛应用的微型光纤器件。微纳光纤是一种直径在微米到纳米的纤维状光纤，而mems光纤则是一种微型化的光子晶体光纤。它们在激光雷达、医疗、光谱、激光切割等众多领域具有广泛的应用前景。 二、结构 1. 微纳光纤：微纳光纤的直径通常在几微米到几十微米之间，其结构包括包层、芯和过渡区。包层材料通常是玻璃或塑料，而芯是由掺杂或未掺杂的金属氧化物组成。由于其尺寸的微小性，微纳光纤具有极高的光学质量和传导性能，能够实现高精度的光子传输。 2. mems光纤：mems光纤是一种具有特殊光子晶体结构的纤维状光纤。它的芯是由多孔材料构成，孔内填充折射率不同的介质，形成周期性结构。这种结构使得mems光纤具有了特殊的电磁波传导性能，能够实现光的局域和定向传输。 三、特点 1. 微纳光纤：微纳光纤的特点是尺寸小、传导性能好、光学质量高。由于其尺寸的微小性，微纳光纤可以用于实现高精度的光学传感和传导。 2. mems光纤：mems光纤的特点是微型化、高稳定性和定向传输。它的特殊光子晶体结构使得其能够适应各种特定的光子应用需求，如激光雷达、医疗等领域。 四、应用
1. 激光雷达：微纳光纤的高光学质量和高传导性能使其成为激光雷达技术的理想选择。通过将微纳光纤布置在适当的角度和位置，可以实现高精度的激光反射和传导，从而实现对目标的精确探测。 2. 医疗领域：mems光纤的特殊光子晶体结构和定向传输性能使其在医疗领域具有广泛的应用前景。例如，它可以用于光学显微镜，实现高清晰度的光学成像；还可以用于激光手术刀，实现精确的手术切割和止血。 3. 光谱分析：微纳光纤可以用于光谱分析中，实现高精度的光谱传导和反射。通过将微纳光纤布置在适当的角度和位置，可以实现对光源和被测物的精确光谱测量，为光谱分析和研究提供重要的数据支持。 4. 激光切割：mems光纤的高稳定性和定向传输性能使其在激光切割领域具有广泛应用前景。通过将mems光纤与激光器配合使用，可以实现高精度的切割和焊接，提高生产效率和产品质量。 五、制造工艺 微纳光纤的制造工艺通常包括熔融拉丝法、化学气相沉积法等。而mems光纤的制造工艺则涉及到精密机械加工、光刻、腐蚀、镀膜等步骤。这些制造工艺需要高精度的设备和工艺技术，以保证微纳光纤和mems光纤的质量和性能。 六、发展趋势 随着微型化、智能化和网络化技术的不断发展，微纳光纤和mems 光纤的应用前景将更加广阔。未来，我们期待看到更多的创新技术和应用场景涌现，推动微纳光纤和mems光纤技术的进一步发展。
mems光开关原理 MEMS光开关是利用微型机械系统以及光学元件来控制光在通信系统中的传输，其原理主要是通过控制光学元件中的光路和波导，实现光信号的开关和控制。本文将对MEMS光开关的原理进行详细介绍。 一、MEMS光开关的原理 MEMS光开关是一种基于微机械系统和光学器件的光开关技术，其基本构造包括驱动电极、弯曲驱动膜、静电力电极、波导、反射镜等。波导是在芯片上制造的，用于传输光信号；反射镜则是用来将光信号从一个波导转移到另一个波导。在光学元件上会有一个电极，这个电极有两种状态，一种是关闭状态，一种是打开状态，这两种状态可以由微型加热器 和电流进行控制。 MEMS光开关的工作原理是，当加上电压时，静电作用力会产生引力，将反射镜向波导方向平移。由于光线的绕射效应，反射镜的平移可以改变光线的传输路径，使其从一个波 导转移到另一个波导，实现光信号的开关和控制。 二、MEMS光开关的分类 MEMS光开关根据其工作原理的不同可以分为机械光开关和全光开关两种类型。 1. 机械光开关 机械光开关是使用微型机械系统来控制光的路由。在机械光开关中，电极位置和反射 镜之间的距离决定了光的路径，这种开关在路由时需要较大的功率和时间。机械光开关主 要用于制造低成本的和切换速度较慢的光开关器件。 2. 全光开关 全光开关是利用非线性光学材料在电场作用下产生的折射率变化来控制光路的开关， 光的传输不需要机械部件作为介质。全光开关可以通过较小的功率和时间进行光路的路由 和控制，因此速度比机械光开关快很多。全光开关主要用于制造高速，高功能的光开关器件。 三、MEMS光开关的优缺点 MEMS光开关的优点主要有以下几个方面： 1. 小型化 MEMS光开关器件可以在单个芯片上制造，由于微型机械系统集成技术的进步，器件尺寸越来越小，已经可以制造出毫米级别的MEMS光开关器件。
基于3D-MEMS光子开关技术在电网通信的应用 王兴龙 【摘要】本课题开展基于3D-MEMS技术的光子开关应用技术研究,针对传统管线故障时人工在ODF架调线的不可靠、不及时等问题,采用先进的3D-MEMS技术的光子开关及其智能化控制技术,实现故障联动、应急预案化、自动快速自愈光通路.丰富了配光纤光缆故障及时处理手段,提升了电力光通信网络的可靠性,提高了眼睛及处理的效率和准确性,对电网通信的稳定可靠运行具有重大意义. 【期刊名称】《数字通信世界》 【年(卷),期】2018(000)012 【总页数】2页(P22-23) 【关键词】3D-MEMS;光子开关;电网通信 【作者】王兴龙 【作者单位】国网泰州供电公司,泰州 225300 【正文语种】中文 【中图分类】TN915.853;TM56 1 现状分析 随着我国智能电网通信网络建设的不断深入，电力通信网络从特高压骨干网架到中压、低压配用电网建设不断加强，2016年底已在全国范围内实现了村村通、户户通电；同时为保障电力供应，电网通信网络承载了发输变配用和调度这六大环节的
电网业务信息，特别是光通信网络，承载了电网的绝大部分业务信息（用电环节相对较少）。我国电力光缆总里程已上百万千米。然而，越来越重要的电网通信光纤却不断面对频繁的外部因素影响，如市政施工、突发的外力破坏以及自身的老化衰退等。因此，怎么提高光纤通信的可用率，提高光纤网络的自愈性，保证电网通信业务传输的不间断，成为电网通信管理部门迫切需要思考和处理的问题。基于此，本项目展开了电网光纤光子开关技术在电网通信领域的应用。 2 国内外研究水平 光交叉互连（OXC）技术在日益复杂的DWDM 网络中是关键技术之一，而光开 关作为切换光路的功能器件，则是OXC中的关键部分。在众多种类的光开关中，微机械（MEMS）光开关是最有可能成为光开关的主流器件。虽然光开关的历史 并不悠久，但随着科学技术的发展，人们研究开发了多种基于不同材料和物理效应的光开关。固态波导光开关是利用波导的热光、磁光效应来改变波导性质，从而实现开关动作的一种器件。它的开关速度在微秒到亚毫秒量级，体积小且易于集成为大规模的阵列，但插入损耗、隔离度、消光比、偏振敏感性等指标都较差[2]。 液晶（Liquidcrystal）光开关通过电场控制液晶分子的方向实现开关功能，适用 于中等规模的开关阵列。目前液晶光开关的最大端口数为80，消光比可高达40～50dB，通过加热液晶可以使开关速度达到毫秒级，但也会使设备功耗增加。另外，由于在液晶中光被分成偏振方向不同的两束光，最后再合起来，如果两束光的传播路径稍有不同，便会产生插入损耗，因此这种光开关的插损指标难以提高。 热光（Thermal-optics）开关是利用热光技术制造的小光开关。目前主要有两种 类型的热光开关，干涉式光开关和数字光开关（DOS）。干涉式光开关结构紧凑，但由于对光波长敏感，需要进行温度控制；数字光开关性能更稳定，只要加热到一定温度，光开关就保持稳定的状态。它通常用硅或高分子聚合物制备，聚合物的导热率较低而热光系数高，因此需要的功率小，消光比可达20dB，但插入损耗较大，
基于MEMS的光交换模块 全光交换被誉为通信网络迈向宽带网络中必不可缺的关口，Agere Systems(原朗讯科技微电子部)已经推出实际商用化的全光交换产品，使得MEMS 光开关逐步从实验室走向市场商用化。从目前业界不断涌现的技术方向看，MEMS 似乎会成为大容量交换技术的主流,尽管液晶交换和别的技术同样 也可适用于未来的全光网络。 在2001OFC’(Optical Fiber Conference)上，Agere 展示了一套由10G Transponder(转发器）和64×64MEMS光交换模块组成的全光交换系统。该系统中所有4096 种连接均通过测试，而且，作为商用化的产品，Agere 的 MEMS－5200 系列产品已通过BELL－CORE 的有关振动、环境、老化等测试。 MEMS－5200 系列光交换模块采用三维(3D)MEMS 结构，并集成了微处理器以提供对MEMS 交换的实时监控。其中，3D MEMS 光交换单元主要由三部分组成：I/O 光纤阵列、MEMS 微平面镜阵列及一折叠平面镜。其中，I/O 阵 列中每根光纤接有一个校准微透镜。当一束光进入光纤阵列时，受微透镜校 准后照射到MEMS 微平面镜振列中的一个平面镜上。该镜受控倾斜，将入 射光反射到折叠平面镜上。折叠平面镜反过来又将光反射到MEMS 另外一个 微平面镜上，由该平面镜将光线反射到合适的输出光纤/透镜上，由此耦合到输 出单模光纤输出(结构见图1）。 MEMS－5200 系列模块可作用于1310nm 波段(1280～1320nm）、1550nm 窗口C 波段（1528～1562nm)和L 波段(1565～1607nm）。对任何一个连接的交叉时间小于10ms，包括驱动电压上升时间。光部分的插损不超过6dB。任何一个光输出口的串扰Agere 的MEMS－5200 系列光交换模块利用输入光控制微
基于MEMS的OXC结构设计及其性能分析 李利平;黄春梅 【摘要】为提高光网络交叉连接能力以及节点交换速度,在详细阐述OXC基本结构和工作原理的基础上,以MEMS为空间交换单元,采用阵列波导光栅(AWG)、波长变换器和可调谐滤波器等关键组件,实现了新型OXC结构的设计,并进一步分析各模块的功能及其优缺点.理论分析表明该OXC插入损耗小,交换容量大并支持节点升级,同时具备全光交叉连接和网络智能的优势,是实现全光通信的核心部件.%In order to improve the optical network cross connect capability and switching speed, with the detail description of the basic structure and working principle of OXC, a new structure OXC is designed, with MEMS as the space switching unit and array waveguide grating (AWG) , wavelength converter and a tunable filter and other key components are also adopted in the new structure. Furthermore, the function of each module and its advantages and disadvantages were analysed. Theoretical analysis shows that the OXC has small insertion loss, large exchange capacity, and supports node upgrade, which both have the advantages of an all-optical cross-connect and intelligent network and are core components to achieve all optical communication. 【期刊名称】《光学仪器》 【年(卷),期】2012(034)002 【总页数】5页(P85-89)