【正文】 拉格光柵實(shí)現(xiàn)對光的選擇性反射。干涉式光開關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊，但由于對光波長敏感，需要進(jìn)行溫度控制；數(shù)字光開關(guān)性能更穩(wěn)定，只要加熱到一定溫度，光開關(guān)就保持穩(wěn)定的狀態(tài)。目前液晶光開關(guān)的最大端口數(shù)為80，消光比可高達(dá)4050dB，通過加熱液晶可以使開關(guān)速度達(dá)到毫秒級，但也會使設(shè)備功耗增加。物理效應(yīng)光開關(guān)以做成成品，國內(nèi)外公司均有各自的產(chǎn)品。 物理效應(yīng)光開關(guān)物理效應(yīng)光開關(guān)發(fā)展已比較成熟，可分為移動光纖、移動套管、移動準(zhǔn)直器、移動反光鏡、移動棱鏡和移動耦合器。這種二維陣列光開關(guān)在平面上布置有NN個微鏡，每個微鏡具有切入光路(反射)和離開光路兩種位置狀態(tài)。光交叉互連（OXC） 技術(shù)在日益復(fù)雜的DWDM網(wǎng)中是關(guān)鍵技術(shù)之一，而光開關(guān)作為切換光路的功能器件，則是OXC中的關(guān)鍵部分。 switch array。這三種光開關(guān)采用了靜電力驅(qū)動，具有較低的驅(qū)動電壓。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。集成電路專業(yè)學(xué)年論文論文題目：MEMS光開關(guān)的研究及市場分析學(xué) 院：電子工程學(xué)院年 級：專 業(yè)：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 摘要光開關(guān)是光通信網(wǎng)絡(luò)的重要功能器件,MEMS光開關(guān)是最具發(fā)展前景的光開關(guān)之一。在硅基上制作了光纖自對準(zhǔn)耦合槽，并對光開關(guān)的開關(guān)特性進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬與分析，并進(jìn)行結(jié)果分析。 micro mirror。在眾多種類的光開關(guān)中，微機(jī)械（MEMS）光開關(guān)被認(rèn)為最有可能成為光開關(guān)的主流器件。光開關(guān)與兩組N根光纖相連，分別作為入射端和出射端。傳統(tǒng)的機(jī)械式光開關(guān)插入損耗較低（≤2dB）；隔離度高（45dB）；不受偏振和波長的影響。 固態(tài)波導(dǎo)光開關(guān) 固態(tài)波導(dǎo)光開關(guān)是利用波導(dǎo)的熱光、磁光效應(yīng)來改變波導(dǎo)性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)動作的一種器件。另外，由于在液晶中光被分成偏振方向不同的兩束光，最后再合起來，如果兩束光的傳播路徑稍有不同，便會產(chǎn)生插入損耗，因此這種光開關(guān)的插損指標(biāo)難以提高。它通常用硅或高分子聚合物制備，聚合物的導(dǎo)熱率較低而熱光系數(shù)高，因此需要的功率小，消光比可達(dá)20dB，但插入損耗較大，一般為34dB。通過全息的形式在晶體內(nèi)部生成布拉格光柵，當(dāng)加電時(shí)，布拉格光柵把光反射到輸出端口；反之，光就直接通過晶體。除上述光開關(guān)外，人們還研究過馬赫曾德干涉儀開關(guān)，聲光、噴墨氣泡光開關(guān)及半導(dǎo)體光放大器（SOA）光開關(guān)等。MEMS光開關(guān)所用材料大致分為單晶硅、多晶硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等硅基材料；Au、Al等金屬材料；壓電材料及有機(jī)聚合物等其他材料。圖1為朗訊公司研制的光驅(qū)動微機(jī)械光開關(guān)［1］，整個器件尺寸約12mm，材料由金、氮化硅和多晶硅組成，并由體硅工藝加工出懸臂梁。但串?dāng)_比較大，隔離度不高。與以微鏡為基礎(chǔ)的光開關(guān)相比，它采用體硅或LIGA工藝，制造結(jié)構(gòu)和制備方法較為簡單，可采用電磁驅(qū)動，驅(qū)動精度要求低，系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性好，穩(wěn)態(tài)時(shí)幾乎不耗能，缺點(diǎn)是開關(guān)速度較低，大約為10ms量級，可連接的最大端口數(shù)受到限制，多用于網(wǎng)絡(luò)自愈保護(hù)。通過移動適當(dāng)位置的反射鏡使其反射光束可將任意輸入光束耦合為輸出信號。目前二維系統(tǒng)最大容量是32*32端口，多個器件可以連接起來組成更大的開關(guān)陣列，最大可以達(dá)到512*512端口。它采用表面工藝加工，并利用scratchdrive驅(qū)動器（SDA，抓式驅(qū)動器）驅(qū)動。圖$ ’565 研制的彈出式光開關(guān) 扭轉(zhuǎn)式微鏡光開關(guān)圖 為日本和法國共同研制的扭轉(zhuǎn)式微鏡光開關(guān)［!］。微鏡沿電磁力方向可產(chǎn)生約100μm的位移，驅(qū)動電流為1A，響應(yīng)時(shí)間為300μs。它也具有單層體硅結(jié)構(gòu)，采用深反應(yīng)離子蝕刻（DRIE）工藝，這種技術(shù)可以對硅作深度達(dá)200μm蝕刻，同時(shí)蝕刻出寬度小到20μm并接近理想狀態(tài)的垂直墻、窄溝道及孔。圖 南洋理工大學(xué)研制的滑動式光開關(guān) 三維陣列光開關(guān)在三維（3D），也稱為模擬光束偏轉(zhuǎn)開關(guān)中，輸入輸出光纖均成二維排列，兩組可以繞軸改變傾斜角度的微反射鏡安裝在二維陣列中，每個輸入和輸出光纖都有相對應(yīng)的反射鏡。ATamp。它以表面工藝為基礎(chǔ)，利用3D光刻鍍銅技術(shù)制成，與CMOS工藝有著良好的兼容性。構(gòu)成陣列時(shí)采用兩組微鏡相對安裝。 韓國研制的三維光開關(guān)微鏡單元第二章 微機(jī)械光開關(guān)的原理、設(shè)計(jì)與分析采用MEMS體硅工藝，制作MEMS一共有三種結(jié)構(gòu)微機(jī)械光開關(guān)：水平驅(qū)動光開關(guān)，垂直驅(qū)動光開關(guān)和扭擺驅(qū)動光開關(guān)。圖 垂直驅(qū)動2D光開關(guān)如圖所示，采用MEMS硅玻璃鍵合工藝，在硅和玻璃上分別制作可動和固定的兩電極，在可動電極上制作懸梁式光擋板，此懸梁式光擋板側(cè)壁相當(dāng)一個反射鏡。對于2D形式，在硅或者玻璃上挖槽，形成光纖自對準(zhǔn)槽，光纖與動作器所在基片在同一個平面內(nèi)，光的通斷有硅懸梁擋板控制，對光阻斷或反射，這種形式的光開關(guān)實(shí)現(xiàn)光耦合較容易，具有自對準(zhǔn)的特點(diǎn)，但這種方法不利于形成大的開關(guān)陣列。對于2D開關(guān)陣列，在硅基上制作了光纖自對準(zhǔn)耦合槽。由上式可以看出，要增加開關(guān)靈敏度和隔離度，減小功耗，就要增加懸臂梁的長度和減小寬度，這與提高諧振頻率的要求相矛盾。由公式可以看出，要增加開關(guān)靈敏度和隔離度，減小功耗，說法要增加固支梁的長度和減小寬度，郵于L187。因此應(yīng)綜合考慮這些因素，此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的f02kHz。圖示是垂直式光開關(guān)的計(jì)算機(jī)有限元分析結(jié)果，分析表明此結(jié)構(gòu)有高的開關(guān)速度（小于1ms）和低的驅(qū)動電壓（小于15V）。選n型硅材料，在制作過程中擴(kuò)B，形成p++n結(jié)。用EPW腐蝕液將硅片的輕摻硼區(qū)腐蝕掉，釋放出結(jié)構(gòu)，n=150,d=3μm，b=3μm，L=900μm。采用靜電鍵合工藝對硅和玻璃進(jìn)行貼合，為了提高鍵合成品率，硅和玻璃要有良好的表面狀態(tài)，并進(jìn)行表面處理。為提高反射率，大硅表面鍍金屬薄膜。圖示是垂直式光開關(guān)驅(qū)動電壓與懸梁位移的關(guān)系曲線。微鉸鏈把微鏡鉸接在硅基底上，微鏡兩邊有兩個推桿，推桿一端連接微鏡鉸接點(diǎn)，另一端連接可平移梳妝電極。靜電法依賴于電荷極性相反的機(jī)械元素之間的相互吸引，這是MEMS技術(shù)中使用的主要的驅(qū)動方 法，它具有可重復(fù)性和容易屏蔽等優(yōu)點(diǎn)。其在整個系統(tǒng)中負(fù)責(zé)將4種波長的光按照要求進(jìn)行路由切換，以達(dá)到光交換的目的。 [全文]來提供。發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)再進(jìn)行進(jìn)一步的控制動作。 為了保持與整個OXC系統(tǒng)的兼容性，MEMS 子系統(tǒng)除了可以受控于本地單片機(jī)，應(yīng)該還可以由專門的主控制電路中的FPGAFPGA　　現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA, Field Programmable Gate Array），是一個含有可編輯元件的半導(dǎo)體設(shè)備，可供使用者現(xiàn)場程式化的邏輯門陣列元件。為此，電路設(shè)計(jì)上也將為其保留接口。在單板調(diào)試期間，路由與管理信息來自模擬網(wǎng)管的PC機(jī)軟件，而在實(shí)際應(yīng)用中，一切路由與管理信息將來自主控制板。單片機(jī)選用高速低耗雙串口多中斷的單片機(jī)。這一功能由單片機(jī)和串并轉(zhuǎn)換芯片共同完成。圖2給出PC機(jī)網(wǎng)管模擬程序流程圖。單片機(jī)程序流程圖，如圖3所示。　光纖通信在實(shí)現(xiàn)了高速、大容量點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸后，上世紀(jì)末已進(jìn)入了光纖網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。在目前集成型器件還不十分成熟的情況下，MEMS（或MOEMS）型光器件已出現(xiàn)了商業(yè)化的產(chǎn)品。在關(guān)鍵的性能指標(biāo)如插入損耗、波長平坦度、PDL（偏振相關(guān)損耗）和串?dāng)_方 面，MEMS技術(shù)能達(dá)到的性能可與其他技術(shù)所能達(dá)到的最高性能相比?！　≡诳煽啃苑矫妫瑔尉Ч铇O好的機(jī)械性能可使制成的器件能夠抗疲勞，由于單晶硅中沒有位錯，所以從本質(zhì)上它不會產(chǎn)生疲勞，是一