MEMS技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)革命性技術(shù)，給光通信領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了一系列前所未有的MEMS研究熱潮．這些研究被稱為MOEMS〔微光學(xué)電子機(jī)械系統(tǒng)〕。人們對(duì)MEMS光開關(guān)研究始于20世紀(jì)90年代中期．雖然起步較晚，但發(fā)展較快，而且研究單位和研究者眾多．成為一種最流行的光開關(guān)制作技術(shù)．貝爾實(shí)驗(yàn)室的“跌撓板”式光開關(guān)，被稱為世界上第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的MEMS光開關(guān)；美國的OMM公司的“Cros-GuaN”光開關(guān)號(hào)稱世界第一個(gè)MEMS光開關(guān)，該公司的小陣列(4×4和8×8)光開關(guān)產(chǎn)品已進(jìn)入實(shí)用階段，大于32×32陣列的光開關(guān)也在開發(fā)之中；另外。美國的Onix公司也制作了基于微鏡技術(shù)的光開關(guān)，其中微鏡技術(shù)是該公司的專利技術(shù)．在MEMS光開關(guān)的制作中，這些國外的研究單位和公司大多采用了MEMS平面工藝。 ~-5@- V
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一般說來，MEMS光開關(guān)從空間結(jié)構(gòu)上可分成這樣兩種，即2D開關(guān)和3D開關(guān)。這兩種結(jié)構(gòu)在如何控制和引導(dǎo)光束的能力方面有很大的差別，可以在光通訊網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮各自不同的作用。在2D開關(guān)中，微鏡的排列只有兩個(gè)位置，即開和關(guān)兩種狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。這樣極大地減化了控制電路的設(shè)計(jì)，一般只需提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓使微鏡發(fā)生動(dòng)作即可。但是當(dāng)要擴(kuò)展成大型光開關(guān)陣列時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)便顯露出來了。因?yàn)楦鱾�(gè)輸入輸出端口之間的光路傳輸距離各有不同，所以各端口的插入損耗也不同，這就使2D光開關(guān)只能用在端口較少的環(huán)路里。這種二維光開關(guān)陣列插人損耗小于4dB，開關(guān)時(shí)間小于10ms。由于受光程損耗的限制，最大可以實(shí)現(xiàn)32x32端口。如果要想實(shí)現(xiàn)更高端口密度，則在技術(shù)上十分困難。 >|) 0Amt
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在3D MEMS光開關(guān)中，微鏡能沿著兩個(gè)向的軸任意旋轉(zhuǎn)，因此它可以用不同的角度來改變光路的輸出，這樣在N×N的陣列中它只需要N或2N個(gè)微鏡即可。但是如果只有N個(gè)微鏡，則每個(gè)鏡的有限旋轉(zhuǎn)角度將會(huì)引入新的插入損耗。因此，現(xiàn)在多采用兩組微鏡陣列(2N)，如圖4所示。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是由光程差所引起的插入損耗對(duì)光開關(guān)陣列端口數(shù)的擴(kuò)展將不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。但是另一方面，它所需要的控制電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)變得較為復(fù)雜。 h
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利用MEMS技術(shù)制作的新型光開關(guān)，體積小、重量輕、能耗低，可以與大規(guī)模集成電路制作工藝兼容，易于大批量生產(chǎn)、集成化、方便擴(kuò)展、有利于降低成本。此外MEMS光開關(guān)與信號(hào)的格式、波長、協(xié)議、調(diào)制方式、偏振作用、傳輸方向等均無關(guān)，同時(shí)在進(jìn)行光處理過程中不需要進(jìn)行光／電或電／光轉(zhuǎn)換。特別是大規(guī)模光開關(guān)陣列，幾乎非MEMS技術(shù)而不能實(shí)現(xiàn)。而OXC必需使用大規(guī)模光開關(guān)陣列。因此大規(guī)模MEMS光開關(guān)陣列已經(jīng)成為目前發(fā)展全光通信技術(shù)中極其重要的技術(shù)路線。
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另外MEMS光開關(guān)及其陣列在現(xiàn)有光通信中的應(yīng)用范圍也很廣。長途傳輸網(wǎng)中的光開關(guān)／均衡器，發(fā)射功率限幅器；城域網(wǎng)中的監(jiān)控保護(hù)開關(guān)、信道均衡器、增益均衡器；無源網(wǎng)中的調(diào)制器等都需要光開關(guān)及其陣列。
