4×4纵横交换微电机械系统光开关阵列

微电机械系统(MEMS)光开关是微电机系统技术与传统光学技术相结合的新型机械式光开关。采用纵横交换网络和通断型微镜实现4×4微电机械系统光开关阵列,利用球透镜单模光纤准直器作为微电机械系统光开关阵列的输入、输出端口。运用高斯光束耦合理论对光开关阵列插入损耗(IL)进行了理论计算,并对引起插入损耗的主要因素进行了分析。对于失调容限:输入与输出光纤准直器位置失调2μm,定位角度失调0.15°,微镜非垂直反射角度失调0.15°,制作了4×4微电机械系统光开关阵列,对其各个通道的插入损耗进行了实验测试,其中最大值为2.77dB。     

电磁激励的单晶Si微反射镜光开关的设计与制作技术

介绍了电磁激励Si微反射镜偏转的光开关的结构,工作原理和制作技术。光开关单元由单晶Si反射镜板、A1弹簧、A1格子、磁性材料、夹持电极、锁挡、矩形杠杆和外磁场组成。通过控制光开关单元的箝位电压、夹持电压和外磁场,可实现独立寻址的光开关阵列。器件制作使用了表面和体微机械工艺(如电镀、体湿法腐蚀和XeF2的深反应离子腐蚀等)工艺。这种器件可实现任一反射镜偏转角的光开关,最大偏转角可达90°。这种光开关是目前极力推崇的全光网络光开关。     

扭转微镜光学致动器研究

应用基于表面硅、体硅微电子工艺的混合微加工技术研制了新型扭转微镜光学致动器,实现了致动器结构与具有光纤自固定、自对准功能的新型光纤定位保持结构的单片集成.新型扭转微镜光学致动器的机电和光学特性研究表明,其工作寿命超过108次动作,最小动作时间估计可低于2ms,存在驱动微镜自然地翻转90°角的静电阈值电压和维持微镜处于已翻转90°角状态的静电最低保持电压;其微镜的表面粗糙度及其分布基本满足光的波分复用技术等的应用要求.新型扭转微镜光学致动器可在光纤网络中作为光开关或可变光衰减器使用.设计、制作及研究了由新型扭转微镜光学致动器组成的2×2光开关阵列.     

扭转微镜光学致动器研究

应用基于表面硅、体硅微电子工艺的混合微加工技术研制了新型扭转微镜光学致动器 ,实现了致动器结构与具有光纤自固定、自对准功能的新型光纤定位保持结构的单片集成。新型扭转微镜光学致动器的机电和光学特性研究表明 ,其工作寿命超过 10 8次动作 ,最小动作时间估计可低于2ms ,存在驱动微镜自然地翻转 90°角的静电阈值电压和维持微镜处于已翻转 90°角状态的静电最低保持电压 ;其微镜的表面粗糙度及其分布基本满足光的波分复用技术等的应用要求。新型扭转微镜光学致动器可在光纤网络中作为光开关或可变光衰减器使用。设计、制作及研究了由新型扭转微镜光学致动器组成的 2× 2光开关阵列     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列，主要包括上下电极的制作. 利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及（110）硅的结晶学特点，在（110）硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列，考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀，对开关结构进行了调整. 在偏一定角度的（111）硅片上制作了倾斜的下电极. 整个开关制作工艺简单，成本低. 开关寿命大于1000万次，开关时间小于10ms.     

MEMS 静电执行光开关的设计与实验

介绍了一种基于静电执行的自对准型垂直镜面微机械光开关，该光开关由垂直反射镜面、悬臂梁、光纤定位槽等组成。微反射镜和V型光纤定位槽的自对准由同一块掩膜板实现。微反射镜和V字型光纤槽通过对(100)单晶硅的各向异性腐蚀实现。论文给出光开关的结构设计，并实验验证了上述自对准光开关的加工工艺。     

光开关达到创记录转换

朗讯技术公司已开发出一台光学交叉联结开关。可由 112个输入通道中的任何一个向 112个输出的任何一个发送信号。贝尔实验室的 David Neil-son宣称 ,该开关是基于微电机系统 (MEMS)镜体 ,是目前制出的“最大的全功能、全封闭式光学交叉联结”开关。由输入光纤传入的光被一微透镜阵列聚焦到 MEMS镜体组成的二维阵列上 ,后者可在两轴倾斜± 5°。每块微反射镜将注入光束反射到一固定反射体上 ,由后者将光束导至阵列中的另一微反射镜。该反射镜将光反射到输出光纤上。开关时间少于 10ms,插入损耗仅 7.5± 2 .5d B。该开关的主要好处是主动…     

大孔径中波声光可调滤光器

介绍了一种采用氧化碲晶体做声光介质材料的大孔径中波(3~4.5 μm)声光可调滤光器。通过优化设计,其通光孔径可达20 mm×20 mm,与常用声光可调滤光器（光孔径10 mm×10 mm）相比,其光通量提高了3倍。这种声光可调滤光器是针对入射o光进行设计的,其采用单片换能器结构。结果表明,通过优化设计,该大孔径中波声光可调滤光器实现了滤光范围为3.0~4.5 μm,分离角为5.25°,衍射效率大于60%,光谱分辨率小于45 nm。     

开关线型四位数字MEMS移相器

介绍了一种基于射频微机械串联开关设计的开关线型四位数字微机电系统(M icro-e lectrom echan ica lSystem s以下简称M EM S)移相器。该移相器集成了16个RF M EM S开关,使用了13组四分之一波长传输线和M IM接地耦合电容,有效地使开关的驱动信号和微波信号隔离,串联容性开关设计有效地降低了开关的启动电压。使用低温表面微机械工艺在360μm厚的高阻硅衬底上制作移相器,芯片尺寸4.8 mm×7.8 mm。移相器样品在片测试结果表明,频点10.1 GH z,22.5°相移位的相移误差为±0.4,°插损2.8 dB;45°位的相移误差为±1.1,°插损2.0 dB;在X波段,对16个相移态的测试结果表明,移相器的插入损耗小于4.0 dB,驻波比小于2.4,开关驱动电压为17~20 V。     

4×4光开关元件

日本航空电子在千叶县幕张Messe举行的“InterOpto2000”上宣布,该公司正在开发利用MEMS(micro electro mechanicalsystems)技术的(2×2)×32光分歧/插入多重元件(OADM:optical add/drop multiplex-er).OADM元件是在对应DWDM通信系统中使用的元件,用于筛选出某个波长的信号或者追加信号.正在开发中的OADM元件,是通过组合32个2×2光开关元件实现的.每个光开关元件尺寸为16mm×20mm,消耗功率为10μW/元件,插入损失在1dB以下,串音(Cross Talk)为70dB以上.另外,光开关结构为在正方形台面(Stage)上配置反射镜形成的.使用静电调节该正方形台面上下运动,带动反射镜随之上下移动来改变激光光路.除此之外,该公司还展示了4×4光开关.光开关元件的尺寸为10mm×10mm.消耗功率为10μW/元件,插入损失最大6dB,串音(Cross Talk)确保在70dB以上.但是该公司表示不打算组装4×4以上的大规模产品.“对于大规模要求,打算以4×4元件做为1个单元,通过组合多个单元的方法来满足用户要求”.     

一种微流控2×2光开关的性能研究

微流控光学是在微尺度上通过操控微流体达到调节系统光学特性的技术。微流控光开关在多个元件集成到单一微流控芯片并实现可重构的微流控光路中起重要作用。使用气动方式设计了一种光路可重构的2×2光开关。通过压缩气体驱动控制一个可调气隙反射镜的状态,使光在微流道内交替发生透射和全反射,实现光开关功能。通过在COMSOL软件中仿真分析,得出其消光比为10.2dB、开关周期可达到60ms。结果显示,该方法具有较好的开关性能。此开关可与其他器件集成,制作复杂的微流控器件以实现其他不同的功能。     

一种光开关集成可调衰减器的设计与应用

介绍了一种兼具光开关功能、低成本、小体积的静电驱动微电机系统(MEMS)可调光衰减器件.器件采用了静电驱动微反射镜和光纤三芯准直器,具有良好的光学性能和可靠性指标.给出了器件的衰减量和驱动电压的关系、光学性能的分析以及相关试验结果.对于该器件的灵活应用,介绍了一种PLC技术的,新型、实用、低成本的ROADM设计方案.     

“操纵杆”式触摸开关

Genex公司推出 DIP型和表面安装型的“操纵杆”式触摸开关。这种开关的尺寸为1 2 mm× 1 2 mm× 6.5 mm,采用了与操纵杆类似的开关装置 ,可上移、下移、左移、右移或置于中央。表面安装型的开关能经受 5 0 0 gf的操作力(中央推力 ;其它方向为 2 5 0 gf)。中央推动操作的位移为 1 mm(± 0 .2 mm) ,而操纵杆的移动角度为 8°(± 2°)。该型号产品的额定寿命为 1 0 0 ,0 0 0次。DIP型的“操纵杆”式触摸开关能经受35 0 gf的操作力 (中央推力 ;其它方向为2 5 0 gf)。操纵杆的移动角度为 5°(± 1°) ,而中央推动操作的位移为 0 .2 5 mm(± 0 …     

Q开关脉冲Nd:YAG激光碎石机

Q开关脉冲Nd:YAG激光碎石机配合输尿管镜,临床用于粉碎尿道结石和部分肾结石。本机采用单块双45°铌酸锂电光Q开关,谐振充电和预燃电路。脉宽为8-10×10~(-9)秒。每脉冲能量35-50mJ可调。重复率10-30Hz可调。直径0.6mm石英光纤传输激     

基于开关扩展卡尔曼滤波的姿态估计

针对低成本动中通系统中的姿态估计问题,提出一种开关扩展卡尔曼滤波算法。以 无航向角的姿态更新算法为基础,根据微机械陀螺和加速度计分别建立系统状态方程和测量 方程。针对机动加速度的影响,设计了三维开关扩展卡尔曼滤波方程,对载体姿态角和陀螺 零偏进行实时估计。实验结果表明,该算法能够准确估计载体姿态和陀螺零偏,姿态角估计 误差小于0.5°,俯仰角和横滚角估计误差的方差分别为0.130 1°和0.140 5°, 两轴陀螺零偏误差均值均小于(2×10-4) °/s,能够满足动中通的应用要求。     

基于MOEMS的无阻塞阵列光开关

上海光机所信息光学实验室和上海交大微纳米技术研究院的研究人员最近研制成功了一种基于微光电子机械系统(MOEMS)的无阻塞16×16阵列光开关。基于MOEMS的无阻塞16×16阵列光开关是根据“多路对多路塞机械光开关”等多项专利技术,利用MEMS技术制备的微电磁执行器,采取优化的Benes网络结构,以2×2和4×4光开关为基本单元,构成的16×16阵列光开关具有运动部件少、可靠性高和稳定性强等特点。在研制该开关的过程中,科研人员特别重视对16×16阵列光开关中2×2和4×4光开关器件的可靠性和稳定性工艺技术的深入研究,实现了2×2和4×4MEMES…     

低电压驱动微机械1×8光开关的动态分析

研制了一种小体积、低成本及可扩展的低电压1×8微机械电子系统(MEMS)光开关。由5V电压驱动电磁机构动作,带动微反射镜绕直径100μm转轴转动,实现开关的状态切换。开关时间2ms,插入损耗<0.8dB,具有断电自锁功能。器件制作采用微细电火花加工(EDM)技术。应用有限元方法进行了器件开关时间的理论分析,器件的结构优化设计,并与实测结果进行了比较。     

支撑光网络发展的Si基光子集成器件的研究进展

本文报道了可用于光网络系统终端OADM和OXC的Si基长波长量子阱窄带响应光电接收器、MOEMS和F-P TO宽频域光学滤波器、M-Z型 TO光开关和MMI多路分束器以及可变光强衰减器.用应变层SiGe/Si MQW研制的RCE光电接收器响应谱半宽FWHM<6nm,外量子效率η>4.2%;采用表面微机械加工的桥式光学滤波器,当外加电压0→50V,连续可调谐范围达90nm;彩全平面工艺研制的F-P腔TO滤波器,当外加电流0→57mA时,连续可调谐范围达23nm,FWHM<0.5nm.在SOI Si基片上研制的M-Z TO波导光开关,开关时间<30μs,功耗～100mW.开关消光比为-13dB和-10dB,1×4MMI多路分束器输出光声的不均衡性<0.36dB,总插入损耗为6.9dB.用背向对接的MMI构成的M-Z干涉仪实现了光强的可变调最大衰减量26dB,响应时间为100μs,插入损耗为4.8～7dB.     

光纤F-P传感器偏振互相关解调中光楔参数的影响研究

对光纤法布里-珀罗(F-P)腔长偏振互相关解调法中的双折射光楔进行了理论和实验研究,建立了双折射光楔对干涉光程差影响的数学模型,并进行了数值仿真。仿真结果表明,当楔角为4°时,要保证楔面内任意点处的光程误差在15nm以内,入射角应小于0.3°,光楔光轴倾斜应小于0.8°,楔面垂直度误差应小于0.15°。采用光楔进行了偏振光干涉实验,实验干涉条纹与理论条纹基本一致,实验干涉条纹的倾斜度与理论倾斜度相差0.02°。     

YAG激光打标机变焦f-theta镜扫描系统

为Nd∶YAG激光打标机设计了变焦距f-theta镜扫描系统,以使它适用于不同的打标面积而不必更换镜头,系统由四片透镜组成,材料分别为BK7、SF18和SF11,系统总长度为122.96mm,工作波长1064nm。利用f-heta镜的负畸变效应和机械变焦原理,将四片镜设计组合成两个可变档系统,系统的有效焦距分别为f-theta镜的两个常用焦距：350mm和400mm,相应的扫描范围分别为220mm×220mm,250mm×250mm,扫描角都为±18°。系统像面在0视场、0.7视场和全视场的光斑都落在相应的爱里斑以内,系统的MTF曲线接近相应的衍射极限曲线,最大波像差小于四分之一波长,系统的最大场曲和最大f-theta相对畸变都很好地满足了国内激光打标机的精度要求。