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自锁型2×2和1×4光开关是在{10}硅基片上采用各向异性湿刻蚀工艺技术在KOH中制备的微机械光开关。这种制各方法可以低成本一次投料就能获得大量适合光纤对准、具有很高精度的微机械本光开关包括两个硅热驱动器:一个驱动并联U形悬臂梁产生光纤侧向移动,另一个驱动夹持光纤用的H形扣子平台;通过薄的有弹性的硅臂把U形悬臂梁与刚性的能抗光纤角位移的平台连接起来。所制各的光开关具有产率高、机械稳定性好和优良的光’学性能。采用标准单模光纤的光开关其串话小于-60 dB.1×4和2×2光开关插入损耗分别为小于1 dB和近1 dB。在开关期间(<300 ms),2×2,1×4光开关所需驱动功率分别为<0.6 W和1.0 W 1×2光开关已做了寿命试验,无误工作循环大于106次,并目在室温下经一年多的工作,没有看到光’笋性能和开关行为的退化。     

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。     

与偏振无关的双向2×2光纤光开关

本文提出了新颖的与偏振无关全光 2× 2光纤光开关结构 ,采用自由空间光互连模块 ,能够实现 2× 2与偏振无关的双向光纤光开关直通和交换功能。以此为基础 ,提出了新的全光 4× 4光纤光开关的光学实现方法。该光开关具有光学元件少、结构紧凑、易于光学装配等特点     

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。     

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…     

MEMS光开关

采用MEMS体硅工艺,制作了三种结构的微机械光开关:水平驱动2D(二维)光开关、垂直驱动2D光开关和扭摆驱动2D、3D(三维)光开关.水平驱动光开关采用单层体硅结构,另外两种光开关都采用了硅-玻璃的键合结构.它们的工作原理都基于硅数字微镜技术.这三种光开关均采用了静电力驱动,具有较低的驱动电压,其中扭摆式光开关的驱动电压小于15V.对于2D开关阵列,在硅基上制作了光纤自对准耦合槽.对后两种光开关的开关特性进行了计算机模拟与分析,结果表明这两种光开关具有小于1ms的开关时间.     

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.     

A 1×4 Polymeric Digital Optical Switch Basedon the Thermo-Optic Effect

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关. 利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲，将其设计成可变光衰减器，这使得器件更紧凑，并获得低串扰和大分叉角. 在小于200mW的驱动功耗下，器件串扰可低至-35dB.     

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。     

2×2有机聚合物的全内反射型热光光开关

利用有机聚合物材料的负性热光效应 ,设计并研制成功了 2× 2全内反射型光开关。所研制的无阻塞 2× 2光开关 ,具有 >2 7dB的消光比 ,全内反射状态下 ,器件驱动功率约为 132mW (驱动电压约 3V×驱动电流约 4 4mA) ,这一驱动功率值可以降至 5 0～ 6 0mW ,同时给出器件插入损耗的测试结果。     

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“多路对多路塞机构光开关”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…     

低损耗单模尾纤2×2光开关

本文报导了一种新研制的低损耗带单模尾纤的2×2光开关,工作波长1.3μm。讨论了器件工作原理,详细描述了其制作工艺和测试方法。器件插入损耗小于5dB,开关电压小于8V,消光比大于15dB。     

有机聚合物1×32波导热光开关阵列

研制出紧凑型树状分支结构马赫-曾德尔干涉(MZ I)型有机聚合物1×2热光开关以及1×32集成波导热 光开关阵列。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、接触曝光、反应离子刻蚀(RIE)、真空镀膜 、切割和抛光等传统 微加工工艺,成功完成了器件制备。通过优化刻蚀工艺,有效减小了刻蚀后波导的表面与侧 壁粗糙度。通过在 波导和金属掩膜层之间添加聚合物隔离层,进一步减小了波导的传输损耗。实验结果显示, 制备的1×2热 光开关插损仅为2.84dB,串扰为－31.13dB ,光开关的电功耗为4.1mW;制备的1×32波 导热光开关阵列插 损为11.8dB, 串扰为－25.3dB,电功耗小于5mW, 器件开关时间 为1.15ms。测试结果与数值模拟结果 吻合很好,研制的光开关有望应用于光交换器(OXC)、 光分插复用器(OADM)以及光 控相控阵天线的波束扫描控制系统中。     

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”.     

MEMS光开关

采用 MEMS体硅工艺 ,制作了三种结构的微机械光开关 :水平驱动 2 D(二维 )光开关、垂直驱动 2 D光开关和扭摆驱动 2 D、3D(三维 )光开关 .水平驱动光开关采用单层体硅结构 ,另外两种光开关都采用了硅 -玻璃的键合结构 .它们的工作原理都基于硅数字微镜技术 .这三种光开关均采用了静电力驱动 ,具有较低的驱动电压 ,其中扭摆式光开关的驱动电压小于 15 V.对于 2 D开关阵列 ,在硅基上制作了光纤自对准耦合槽 .对后两种光开关的开关特性进行了计算机模拟与分析 ,结果表明这两种光开关具有小于 1ms的开关时间     

SOI热光4×4光开关阵列的研制

设计和制作了由5个2×2多模干涉马赫-曾德开关元组成的重排无阻塞型SOI4×4热光开关阵列.阵列的最小和最大附加损耗分别为6.6和10.4dB,阵列的串扰为-12～-19.8dB,光开关阵列的开关速度小于30μs,单个开关元的功耗大约为330mW.     

具有光纤自定位保持结构的2×2扭转微镜光开关阵列的制作和机电特性

应用基于表面硅、体硅微电子工艺的混合微加工技术,制作了新型2×2扭转微镜光开关阵列,并研究了其在外加静电场和交变电场中的机电特性.当该光开关中悬挂多晶硅微镜的弹性扭转梁的厚度约为1μm时,驱动微镜以实现其"开"状态的拐点静电电压为270～290V,而维持微镜"开"状态的最低保持电压在55V左右.理论分析表明,在关于该光开关结构的一系列设计参数中,拐点静电电压对于弹性扭转梁的厚度最敏感.该光开关的开关寿命超过108次,而其开关时间预计小于2ms.对单片集成制造在该光开关阵列芯片上的两种新型光纤自定位保持结构的力学分析表明,它们具有光纤自固定、自对准的性质.     

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     

具有光纤自定位保持结构的2×2扭转微镜光开关阵列的制作和机电特性

应用基于表面硅、体硅微电子工艺的混合微加工技术,制作了新型2×2扭转微镜光开关阵列,并研究了其在外加静电场和交变电场中的机电特性.当该光开关中悬挂多晶硅微镜的弹性扭转梁的厚度约为1μm时,驱动微镜以实现其"开"状态的拐点静电电压为270～290V,而维持微镜"开"状态的最低保持电压在55V左右.理论分析表明,在关于该光开关结构的一系列设计参数中,拐点静电电压对于弹性扭转梁的厚度最敏感.该光开关的开关寿命超过108次,而其开关时间预计小于2ms.对单片集成制造在该光开关阵列芯片上的两种新型光纤自定位保持结构的力学分析表明,它们具有光纤自固定、自对准的性质.     

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.