原创 MEMS 光开关\MEMS 光衰减器,光通讯领域的革命

2009-3-21 15:59 3028 4 4 分类: 通信

MEMS技术在光纤通信网络中的一个重要应用就是利用微动微镜制作光开关矩阵,微动微镜能采用上下折叠方式、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技术制作的光开关是将机械结构、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。他比机械式光开关和波导型光开关具有非常好的性能,如:低插损、小串音、高消光比、重复性好、响应速度适中,和波长、偏振、速率及调制方式无关,寿命长、可靠性高,并可扩展成大规模光交叉连接开关矩阵。
MEMS光开关的优势体目前性能、功能、规模、可靠性和成本等几个方面。在关键的性能指标如插入损耗(IL)、波长平坦度(WDL)、PDL(偏振相关损耗)和串扰方面,MEMS技术能达到的性能可和其他技术所能达到的最高性能相比。比如基于MEMS技术制作的2×2光开关模块的插入损耗可达0.4dB,PDL小于0.1dB,串扰小于-70dB。在功能方面,微镜具有可靠的闭锁功能,能够确保光路转换的准确性。在规模方面,采用2D结构的MEMS光开关已有64′64的商用产品,采用3D结构的MEMS光开关也有上千端口数的样品,从而使构建中等规模和大规模光纤网络节点成为可能。在可靠性方面,单晶硅极好的机械性能可使制成的器件能够抗疲劳,由于单晶硅中没有位错,所以从本质上他不会产生疲劳,是一种完美的弹性材料。MEMS光开关的寿命已超过3800万次,并且在温度循环、冲击、振动和长期高温贮存等可靠性指标方面,均满足Telcordia GR-1073-Core标准。在成本方面,MEMS光开关为降低系统成本提供了多种可能,MEMS芯片的功能度使得更低成本的网络设置和架构及光纤层的保护成为可能。MEMS尺寸小和功耗低的特性使得系统的外形能缩小,节省了中继器和终端节点占用的地盘。MEMS器件的单批产量非常高,经济性好,而且器件和器件之间重复性好。执行器和光器件集成在单个芯片上,能在一个硅片上重复多次,从而能提供价格更低的光器件。这些在成本方面的节约将使器件价格下降,最终降低设备和营运成本。
电调可变光衰减器(EVOA)是解决DWDM光纤通信网中信道均衡问题的主要途径之一,而随着光纤通信由点到点传输向动态光网络的升级,对EVOA的市场需求日益增长。EVOA主要集成在模块或者子系统中,比如基于TFF滤波片的传统DWDM模块,被要求加入VOA实现信道的动态均衡;基于PLC技术的AWG,也以AWG+VOA模块的形式出现;在ROADM子系统中,VOA更是不可或缺。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />




 MEMS 光开关              


MEMS(Micro-Electronics-Mechanical-System )光开关根据微光学中使用透镜光纤(特殊设计)直接实现光路耦合。本新型光开关采用的是透镜光纤之间直接耦合从而大大的缩短了光程,由于光路中间没有其它的光学零件,这样就大大的提高了该器件性能,大大的降低了光学器件中的非线性效应,具有工作波长非常宽的宽带器件实现了交换速度快、插入损耗小、驱动电流小,体积小,光程短,有利于集成化等目标。MEMS光开关的应用使未来全光网络更具灵活性、智能性、生存性,已成为未来光联网、光交换的关键技术,在通信、自动控制等领域发挥着越来越重要的作用。


※  1X1 MEMS 光开关                                     1X2 MEMS 光开关


                             


尺寸:22 x 10 x 7mm                                            尺寸:22 x 10 x 7mm         


电源要求:5VDC , 450 mA±10mA                                  电源要求:5VDC , 650mA±10mA


  产品性能指标:




参数


工作波长


交换速度


插入损耗


波长平整度


串扰


偏振相关损耗


回波损耗


重复性


指标


1290~1650nm


1310/1490/1550±50nm


<0.5ms级


<1.4dB


<0.20dB


>60dB


<0.15dB


>55dB


±0.25



 光衰减器


基于微机电系统(MEMS)的动态可调光衰减器(Dynamic Variable Optical Attenuator)是实现全光网中功率调节的重要元件。MEMS VOA通过静电或者电磁力驱动一个扭转反射镜,使入射光束偏转来实现衰减。主要应用在:预置光功率均衡、信道传输均衡、光自动增益调节、光接收器的保护等。我公司研发的MEMS VOA产品,采用了MEMS控制芯片及独特的光学设计,使产品更加小型化,成本更低,并且反应更加迅速,具有更高的稳定性和可靠性,易于制造。可靠性是依照Telcordia GR1073的可靠性检验标准,现已经通过Telcordia GR1073检验。


※  电流型光衰减器                                    ※ 电压型光衰减器


                                


尺寸:20 x 8 x 7mm                                           尺寸:?5.5 x 25mm             


电源要求:5VDC , 5~400 mA                                    电源要求:0~15 VDC,0.1mA


产品性能指标:  




参数


指标


单位


电流型光衰减器


电压型光衰减器


工作波长


1290~1650或其它波长


1310/1550±40或其它波长


nm


 衰减范围


0~65


~45


dB


插入损耗


<1.2


<0.8


dB


响应时间


≤8


≤10


ms


回波损耗


>55


>45


dB


波长平坦度


15dB


<0.5


<0.6


dB


20dB


           <0.7


           <0.8


dB


偏振相关损耗


0~20dB 范围内


<0.25


<0.25


dB


温度漂移损耗


0~20dB 范围内


<1


<0.5


dB


重复性


±0.15


±0.1


dB


传输光功率


1000


300


mW


驱动电压


5


0~15


DC V

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