MEMS光开关控制原理解析

mems光功能芯片

mems光功能芯片一、什么是MEMS光功能芯片MEMS光功能芯片是一种基于微机电系统（MEMS）技术的微型化光学器件，具有多种光学功能，如滤波、分束、偏振等。

它由微型化的机械结构和电子控制系统组成，能够对光信号进行高效精确的处理和控制。

二、MEMS光功能芯片的工作原理1. MEMS结构MEMS光功能芯片中的机械结构主要包括反射镜、分束器、滤波器等。

这些结构通过微纳加工技术在芯片上制造出来，具有微小的尺寸和高精度的形状。

2. 光学效应当光线通过MEMS结构时，会受到反射、折射或干涉等影响，从而产生不同的光学效应。

例如，当光线照射到反射镜上时，可以改变其方向；当光线经过分束器时，可以将其分为两个或多个方向；当光线穿过滤波器时，可以选择性地去除某些特定波长的光线。

3. 电子控制系统为了实现对MEMS结构的精确控制，MEMS光功能芯片还需要一个电子控制系统。

这个系统可以通过电场、磁场或温度等方式对MEMS 结构进行驱动和调整，从而实现对光学信号的处理和控制。

三、MEMS光功能芯片的应用领域1. 光通信MEMS光功能芯片可以用于光纤通信系统中的波分复用和滤波器等模块，能够实现高速、高效的数据传输和处理。

2. 显示技术MEMS光功能芯片可以用于投影仪、液晶显示器等显示技术中，能够实现对光线的精确控制和调节，提高图像质量和亮度。

3. 生物医学MEMS光功能芯片可以用于生物医学领域中的检测、诊断和治疗等方面，例如激光手术、荧光检测等。

它能够精确地控制激发波长和方向，提高治疗效果和诊断准确性。

4. 工业自动化MEMS光功能芯片可以用于工业自动化领域中的机器视觉、无损检测等方面，能够实现对物体表面形貌、材料成分等进行高精度的检测和分析。

四、MEMS光功能芯片的发展趋势1. 微型化随着微纳加工技术的不断发展，MEMS光功能芯片将越来越小型化，能够在更广泛的应用场景中发挥作用。

2. 集成化MEMS光功能芯片可以与其他器件集成在一起，形成更为复杂的系统。

光开关的原理及种类

一、前言光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革，目前世界大约85％的通信业务经光纤传输，长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤。

同时，密集波分复用(DWDM)技术的发展和成熟为充分应用光纤传输的带宽和容量开拓了广阔的空间，具有高速率、大带宽明显优势的DWDM光通信网络已经成为目前通信网络发展的趋势。

特别是近几年，以IP为主的Internet业务呈现爆炸性增长，这种增长趋势不仅改变了IP 网络层与底层传输网络的关系，而且对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。

一种智能化网络体系结构—自动交换光网络(ASON：automatic switched optical networks)成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(OXC：optical cross connect)设备构成，通过OXC，可实现动态波长选路和对光网络灵活、有效的管理。

光交叉互连(OXC)技术在日益复杂的DWDM网中是关键技术之一，而光开关作为切换光路的功能器件，则是OXC中的关键部分。

光开关矩阵是OXC的核心部分，它可实现动态光路径管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。

光开关不仅是OXC中的核心器件，它还广泛应用于以下领域。

（1）光网络的保护倒换系统，实际的光缆传输系统中都留有备用光纤，当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度，光开关将主信号自动转至备用光纤系统传输，从而使接收端能接收到正常信号而感觉不到网路已出了故障，其会将网络节点连成环形以进一步改善网络的生存性。

（2）网络性能的实时监控系统，在远端光纤测试点，通过1×N多路光开关把多根光纤接到光时域反射仪上，进行实时网络监控，通过计算机控制光开关倒换顺序和时间，实现对所有光纤的检测，并将检测结果传回网络控制中心，一旦发现某一路出现问题，可在网管中心直接进行处理。

mems光开关原理

mems光开关原理MEMS光开关是利用微型机械系统以及光学元件来控制光在通信系统中的传输，其原理主要是通过控制光学元件中的光路和波导，实现光信号的开关和控制。

本文将对MEMS光开关的原理进行详细介绍。

一、MEMS光开关的原理MEMS光开关是一种基于微机械系统和光学器件的光开关技术，其基本构造包括驱动电极、弯曲驱动膜、静电力电极、波导、反射镜等。

波导是在芯片上制造的，用于传输光信号；反射镜则是用来将光信号从一个波导转移到另一个波导。

在光学元件上会有一个电极，这个电极有两种状态，一种是关闭状态，一种是打开状态，这两种状态可以由微型加热器和电流进行控制。

MEMS光开关的工作原理是，当加上电压时，静电作用力会产生引力，将反射镜向波导方向平移。

由于光线的绕射效应，反射镜的平移可以改变光线的传输路径，使其从一个波导转移到另一个波导，实现光信号的开关和控制。

二、MEMS光开关的分类MEMS光开关根据其工作原理的不同可以分为机械光开关和全光开关两种类型。

1. 机械光开关机械光开关是使用微型机械系统来控制光的路由。

在机械光开关中，电极位置和反射镜之间的距离决定了光的路径，这种开关在路由时需要较大的功率和时间。

机械光开关主要用于制造低成本的和切换速度较慢的光开关器件。

2. 全光开关全光开关是利用非线性光学材料在电场作用下产生的折射率变化来控制光路的开关，光的传输不需要机械部件作为介质。

全光开关可以通过较小的功率和时间进行光路的路由和控制，因此速度比机械光开关快很多。

全光开关主要用于制造高速，高功能的光开关器件。

三、MEMS光开关的优缺点MEMS光开关的优点主要有以下几个方面：1. 小型化MEMS光开关器件可以在单个芯片上制造，由于微型机械系统集成技术的进步，器件尺寸越来越小，已经可以制造出毫米级别的MEMS光开关器件。

2. 具有较快的切换速度MEMS光开关器件的开关速度快，可以从纳秒到毫秒的时间范围内，可以快速实现光信号的切换和控制。

1X64 MEMS光开关

1×64MEMS光开关
1.产品简介
MEMS光开关是一种光路控制器件，起着控制光路和转换光路的作用。

在光通信应用中具有重要作用。

MEMS光开关主要应用于：光传输系统中的多路光监控、远程光纤测试系统以及光传感多点动态监测系统；光测试系统中用于光纤、光器件、网络和野外工程光缆测试；模块与系统集成及仪器仪表等。

2.产品特点
（1）、具有尺寸小、切换快和寿命长等特点。

（2）、可以通过TTL UART接口接收控制信号来实现自动测量或实时监控。

3.性能指标
2.所有参数均不包括连接头插入损耗，一对连接头增加0.3dB损耗。

4.数据位切换逻辑表
/RESET D7D6D5D4D3D2D1D0Channel 0X X X X X X X X0
1000000001 000000012 000000103 000000114 (11111111256)
5.设备维护
产品的合理使用与妥善保管可长期保持良好的性能指标，延长其使用寿命，因此需要适当维护：（1）、设备应避免强烈的机械振动、碰撞、跌落及其他机械损伤。

运输时必须要有良好的包装和减振、防雨及防水措施；
（2）、应当经常保持设备清洁，工作环境应无酸、碱等腐蚀性气体存在。

可用沾有清水或肥皂水的干净毛巾轻轻擦洗机箱和面板。

禁止用酒精等溶剂擦洗。

（3）、卸下光纤连接线应及时盖上防尘帽，以防止硬物、灰尘或其它脏物触及光纤端面。

未尽事宜，请与我们联系。

我们将非常高兴听到您的宝贵意见。

mems结构光原理

mems结构光原理小伙伴们！今天咱们来唠唠一个超酷的东西——MEMS结构光原理。

你知道吗？MEMS这个词看起来有点神秘，其实它就是微机电系统（Micro - Electro - Mechanical Systems）的缩写啦。

这就像是一个小小的微观世界里的机械和电子的大集合。

那结构光呢？想象一下，光不再是那种单纯的、散散的光线，而是像被精心编排过的舞蹈演员一样，有着特定的结构和模式。

MEMS结构光的产生呀，就像是一场微观世界里的魔法秀。

在这个微观的MEMS设备里，有一些超级小的机械结构，小到你得用显微镜才能看清楚它们的模样呢。

这些小结构就像是一个个小小的指挥官，它们可以对光进行操控。

比如说，有一些微小的反射镜或者衍射元件。

当光照射到这些小结构上的时候，就像光宝宝遇到了自己的小向导。

就拿那个小小的反射镜来说吧。

这个反射镜可不是普通的镜子哦。

它可以根据我们想要的结构光模式，快速地改变自己的角度。

就好像这个小镜子在说：“光光，你得按照我指的方向走，这样我们就能变出超酷的结构光啦。

”光呢，就乖乖地按照反射镜指的路走。

如果反射镜把光反射到不同的方向，而且是按照一定的规律来反射的话，那出来的光就不再是那种杂乱无章的样子了。

它就会形成特定的图案，这就是结构光啦。

那这些结构光有啥用呢？用处可大了去了。

比如说在3D成像方面。

你看现在那些超酷的3D扫描或者3D人脸识别技术。

MEMS结构光就像是一个超级助手。

它发射出的结构光照射到物体上，因为物体表面是有高低起伏的嘛，所以这个结构光打在上面就会产生变形。

就像你把一个精心编织好的图案毯子盖在一个形状奇怪的石头上，毯子就会跟着石头的形状变样。

然后呢，有专门的传感器来接收这个变形后的结构光信号。

通过对这些变形信号的分析，就能知道物体表面的形状啦，这样就可以构建出物体的3D模型。

这是不是超级神奇呀？再说说在一些精密测量领域的应用吧。

MEMS结构光就像是一把超级精确的小尺子。

它可以测量非常小的距离或者微小的物体形状变化。

Meomes 光开关

重庆大学的光开关SEM 北京Байду номын сангаас学的光开关SEM
清华大学应力诱导式光开关照片

Momes光开关主要驱动方式：光开关主要驱动方式：光开关主要驱动方式 MOEMS光开关的驱动方式目前主要有两种，静光开关的驱动方式目前主要有两种，光开关的驱动方式目前主要有两种电驱动和电磁驱动方式。电驱动和电磁驱动方式。

全光网络图解

光开关在全光通信网络中的应用：光开关在全光通信网络中的应用： 1.光路通断光路通断 2.光纤通道的自愈保护光纤通道的自愈保护 3.光开关在光开关在OADM和OXC系统中的使用光开关在和系统中的使用

Momes光开关结构设计：光开关结构设计：光开关结构设计
MOEMS光开关的指标主要有插入损耗、开关速度和驱动光开关的指标主要有插入损耗、光开关的指标主要有插入损耗电压等，另外还要考虑MOEMS光开关的可靠性以及开关电压等，另外还要考虑光开关的可靠性以及开关寿命等性能。插入损耗是光学设计方面的内容，寿命等性能。插入损耗是光学设计方面的内容，开关速度和驱动电压与光开关的机电结构设计有关。和驱动电压与光开关的机电结构设计有关。
Moemes
光开关
Company
LOGO
主要内容
1 2 3 4
课题研究背景 Momes技术简介 Momes光开关介绍 Momes光开关基本结构设计

研究背景
全光通信：
信息时代人们对信息获取和信息处理的极大需求，又直接促进了光通信技术的进步。随着WDM， DWDM技术的应用虽然满足了大容量、高带宽、高速率的网络需求，但同时对光通信技术提出了新的挑战。传统的电交换网络已经不能满足大规模网络信息交换的需求。组建全光通信网络成为未来光通信网络发展的必然趋势。

光开关

Mems光开关在光通信中的作用
将某一光纤通道的光信号切断或开通；
将某波长光信号由一光纤通道转换到另一光纤通道去；
在同一光纤通道中将一种波长的光信号转换为另一波长的光信号（波长转换器）。
分类
MEMS光开关有2D(二维)数字和3D(三维)模拟两种结构（如图1和图2所示）
原理
在2D结构中，所有微反射镜和输入输出光纤位于同一平面上，通过静电致动器使微镜直立和倒下或使微镜以“翘翘板”的方式处于光路和弹出光路的图1 动纤式光开关工作方式来实现“开”和 “关”的功能，所以2D结构又称为数字型。
图2 反射式光开关
在3D结构中，所有微反射镜处于相向的两个平面上，通过改变每个微镜的不同位置来实现光路的切换。一个N×N的3D光开关只需要2N个微反射镜，但每个微反射镜至少需要N个可精确控制的可动位置，所以3D结构又称为模拟型。右图它采用16个可以转动的微型反射镜，实现两组光纤束间的4×4光互连。
MEMS技术的应用领域不仅仅是光通信，依然保持着强劲的生命力。以其研究方元化、加工工艺多样化、系统单片集成化、制造与封装统一化、应用领域全面化为标志的固有特征和先天优势，必将在通信、导航、传感、医用、交通、航空航天等军事和民用领域得到广泛的推广和应用。 MEMS光开关能够满足现代光通信对光开关性能的要求,研究与应用工作取得了一定进展,但在计算机辅助设计、微细加工、系统集成和封装检测等方面有待进一步研究。
MEMS技术调研
在光纤通讯领域中的技术 ——mems光开关
概述
什么是Mems技术 Mems光开关发展史制作、分类及原理性能指标及其优点研究公司我的感想
MEMS技术
MEMS技术的英文全称是: Micro-ElectroMechanical Systems，一般也称作微机电系统技术，其含义是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。

单模光纤光开关

单模光纤光开关单模光纤光开关是一种能够控制光信号传输路径的设备，它在光通信、光传感、光计算等领域具有重要应用价值。

本文将从单模光纤光开关的原理、结构、工作方式及应用等方面进行阐述。

一、单模光纤光开关的原理单模光纤光开关是利用光的折射原理来实现对光信号的控制。

它通常由光纤、电极和控制电路等组成。

通过对电极施加电压，使电场强度发生变化，从而改变光纤中的折射率，进而控制光信号的传输路径。

单模光纤光开关一般采用微机电系统（MEMS）技术制造，具有小尺寸、低功耗和高可靠性等优点。

其结构主要包括输入光纤、输出光纤和光开关芯片。

光开关芯片上有若干个微小的电极，通过对这些电极施加电压来控制光信号的传输路径。

三、单模光纤光开关的工作方式在工作时，单模光纤光开关的输入光纤将光信号输入到光开关芯片上，然后通过控制电路控制电极施加电压，从而改变光信号的传输路径。

当电场强度改变时，光纤中的折射率也会发生变化，从而使光信号沿不同的路径传输。

最后，输出光纤将光信号输出到指定的位置。

四、单模光纤光开关的应用1. 光通信：单模光纤光开关可以用于光纤通信系统中的光交换、光保护和光监测等功能，提高光通信系统的可靠性和灵活性。

2. 光传感：单模光纤光开关在光纤传感系统中可以实现对光信号的精确控制，用于光纤传感器的信号采集和处理。

3. 光计算：单模光纤光开关可以用于光计算系统中的光逻辑运算和光路选择等功能，实现大规模并行计算和高速数据处理。

4. 光学成像：单模光纤光开关在光学成像系统中可以用于光路切换和光信号调制，提高成像质量和图像处理速度。

单模光纤光开关是一种具有广泛应用前景的光学设备，它可以实现对光信号传输路径的精确控制，为光通信、光传感、光计算和光学成像等领域的发展提供了重要支持。

随着技术的不断进步和应用需求的增加，相信单模光纤光开关将在未来发展中发挥更加重要的作用。

MEMS光开关综述

MEMS光开关MEMS光开关既有机械式光开关的低插损、低串扰、低偏振敏感性和高消光比的优点，又有波导开关的高开关速度、小体积、易于大规模集成等优点。

同时MEMS光开关与光信号的格式、波长、协议、调制方式、偏振、传输方向等均无关，与未来光网络发展所要求的透明性和可扩展等趋势相符合。

MEMS光开关结构分类MEMS光开关的驱动方式主要有平行板电容静电驱动，梳状静电驱动器驱动，电致、磁致伸缩驱动，形变记忆合金驱动，光功率驱动和热驱动等。

MEMS光开关所用材料大致分为单晶硅、多晶硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等硅基材料，Au、Al等金属材料，压电材料及有机聚合物等其他材料。

MEMS 光开关所用工艺主要有体硅工艺，表面工艺和LIGA工艺。

MEMS光开关按功能实现方法可分为光路遮挡型、移动光纤对接型和微镜反射型。

从目前国外各研究机构及公司发布的信息来看，MEMS光开关及其阵列的总体发展趋势为由2D结构向3D结构发展，其驱动方式重要集中在静电驱动、电磁驱动、热电驱动三种形式上，其中静电驱动方式是目前采用最为广泛的一种。

1、光路遮挡型MEMS光开关具有代表性的光路遮挡型光开关是悬臂梁式光开关。

例如朗讯公司研制的光驱动微机械光开关，整个器件尺寸约l~2mm，材料由金、氮化硅和多晶硅组成，并由体硅工艺加工出悬臂梁。

它利用8个多晶硅PiN电池(一种非晶硅太阳电池)串联组成光发电机，在光信号的作用下，产生3V电压，电容板受到电场力吸引，将遮片升起，光开关处于开通状态，如无光信号，光发电机无电压输出，遮片下降，光开关关闭。

该开关由远端的光信号控制，所以光开关本地是无源的。

该光开关驱动光功率仅2.7μW，传输距离达128 km，开关速度3.7ms，插损小于0.5dB。

但串扰比较大，隔离度不高，一般用于组成光纤线路倒换系统。

2、移动光纤对接型MEMS光开关图3所示为一种具有代表性的移动光纤对接型光开关，由美国加州大学戴维斯分校研制。

mems开关在射频技术上的详细应用

mems开关在射频技术上的详细应用MEMS开关在射频技术上的详细应用MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）技术是一种微观尺度下制造微型机械和电子元器件的技术。

由于MEMS器件具有小型化、低功耗、高可靠性和低成本等优点，因此在射频技术领域得到了广泛的应用。

其中，MEMS开关在射频技术上的应用尤其重要。

1. MEMS开关的原理MEMS开关是一种基于微机械系统的射频开关。

其主要原理是利用微小的机械结构来控制射频信号的开关，从而实现对射频系统的控制。

当MEMS开关处于关闭状态时，其机械结构会挡住射频信号，从而阻止信号的传输。

而当MEMS开关处于打开状态时，其机械结构会打开，允许射频信号传输。

2. MEMS开关的优点与传统的机电开关相比，MEMS开关具有以下几个优点：（1）小型化：MEMS开关的结构非常小，可以制造出微米或纳米级别的开关，适用于微型化的射频系统。

（2）低功耗：MEMS开关的机械结构非常轻，因此需要很小的电力才能驱动它们。

（3）高可靠性：MEMS开关没有传统机电开关的机械部件，因此可以获得更高的可靠性和稳定性。

（4）高速响应：MEMS开关的机械结构非常轻，因此可以快速地响应射频信号的开关。

（5）低成本：由于MEMS开关采用微机械制造技术，因此可以大规模生产，从而降低成本。

3. MEMS开关在射频技术上的应用MEMS开关在射频技术上的应用非常广泛，包括无线通信、雷达、卫星通信、医疗设备等领域。

下面重点介绍MEMS开关在无线通信领域的应用。

（1）射频功率放大器的控制在无线通信中，射频功率放大器（PA）是非常重要的组件，用于放大低功率的射频信号。

然而，当PA处于高电平时，会产生大量的热量，从而降低设备的寿命。

为了解决这个问题，可以采用MEMS 开关来控制PA的输入信号。

当PA处于闲置状态时，MEMS开关会将输入信号断开，从而降低功耗和热量，延长设备的寿命。

（2）天线选择器的控制在多天线系统中，天线选择器用于控制信号从哪个天线发送或接收。

mems光开关的控制

MEMS（Micro-Electro-Mechanical System s，微机电系统）是指将微型机械、微型执行器、信号处理和控制电路等集于一体的可批量制作的微型器件或系统。

而MOEMS是 Micro-Opto-Electro- Mechanical Sy ST em的缩写，意为微光机电系统，把微光学应用到微机电系统中，这是MEMS在光通信中的重要应用。

微光电机械芯片通常是指包含一个以上微机械元件的光系统或光电子系统，其应用将遍及光通信、光显示、数据存储、自适应光学及光学传感等多个方面。

随着光通信的快速发展，作为光网络节点的光互连与光交换的地位越来越重要。

光交换器件是以光为核心实现光的通断和交叉连接的系统部件，不存在光电转换。

MEMS光开关具备了低损耗和高稳定的优点，且与传输的数据速率和信号协议无关。

实用化的MEMS光开关原理十分简单，其结构实质上是一个二维微镜片阵列，当进行光交换时，通过移动或改变镜片角度，把光直接送到或反射到光开关的不同输出端。

MEMS光开关是利用机械开关的原理，但又能像波导开关那样，集成在单片硅基底上，因此兼有机械光开关和波导光开关的优点，同时克服了它们所固有的缺点。

MEMS光开关响应速度和可靠性大大提高，插入损耗和串音低，偏振和波长相关损耗也非常低，对不同环境的适应能力良好，功率和控制电压较低，并具有闭锁功能。

2 MEMS光开关控制原理2.1 MEMS光开关简介典型的MEMS光开关器件可分为二维和三维结构。

二维MEMS的空间旋转镜通过表面微机械制造技术单片集成在硅基底上，准直光通过微镜的适当旋转被接到适当的输出端。

微铰链把微镜铰接在硅基底上，微镜两边有两个推杆，推杆一端连接微镜铰接点，另一端连接可平移梳妆电极。

转换状态通过调节梳妆电极使微镜发生转动，当微镜为水平时，可使光束从该微镜上面通过，当微镜旋转到与硅基底垂直时，它将反射入射到它表面的光束，从而使该光束从该微镜对应的输出端口输出。

MEMS光开关的研究及市场分析

MEMS光开关的研究及市场分析集成电路专业学年论文论文题目: MEMS光开关的研究及市场分析学院: 电子工程学院年级: 2008级专业: 集成电路设计与集成系统姓名: 刘欣学号: 20083410指导教师: 窦雁巍2011年 7月 2日摘要光开关是光通信网络的重要功能器件,MEMS光开关是最具发展前景的光开关之一。

在简介不同种类光开关原理特点的基础上，详细分析了当前主要的MEMS光开关的分类、结构、工艺与性能特点，并给出了研究与发展情况和采用MEMS体硅工艺制作的三种结构的微机械光开关。

它们的工作原理都基于硅数字微镜技术。

这三种光开关采用了静电力驱动，具有较低的驱动电压。

在硅基上制作了光纤自对准耦合槽，并对光开关的开关特性进行了计算机模拟与分析，并进行结果分析。

关键词微机械;光开关;开关阵列;微镜;硅-玻璃键合;光纤通信IAbstractOptical switch is an important functional device in optical fibre communication networks, MEMS optical switch is one of the mostpromiseful optical switches. This paper introduces basic principles and characters of several kinds of optical switches, and illustrates the classification, structures, fabrication methods and functional characters of current MEMS optical switch in details. And recent development and progress on this research area are presented and three kinds of MEMS optical switches with different mechanical structures are produced by the bulk-micromachining processes. Their principles of operation are all based on silicon digital micro mirrors technology. The electrostatic actuators with low driving voltage are used in the three kinds of optical switch. The grooves used for optical fibers being self-aligned coupling are made on silicon substrate for device. Computer simulation and analysis of on-off characteristic show that the second and the third optical switches have switching time.Key wordsMEMS; optical switch; switch array; micro mirror; silicon-on-glass bonding;optical fibercommunicationII目录摘要 ..................................................................... .. (I)Abstract ............................................................... . (II)前言 ..................................................................... ................................................................ 3 第一章光开关的种类...................................................................... .. (4)1.1 物理效应光开关 ..................................................................... . (4)1.1.1 固态波导光开关 ..................................................................... .. (4)1.1.2 液晶光开关 ..................................................................... . (4)1.1.3 热光开关 ..................................................................... .. (4)1.1.4 全息光栅开关 ..................................................................... (5)1.2 微机械光开关...................................................................... . (5)1.2.1 光路遮挡型MEMS光开关 ..................................................................... . (6)1.2.2移动光纤对接型MEMS光开关 .....................................................................61.3微镜发射型MEMS光开关 ..................................................................... (7)1.3.1弹出式微镜光开关 ..................................................................... .. (8)1.3.2扭转式微镜光开关 ..................................................................... (9)1.3.3滑动式微镜光开关 ..................................................................... (10)1.3.4三维阵列光开关 ..................................................................... .................... 11 第二章微机械光开关的原理、设计与分析 ....................................................................142.1 MEMS光开关的工作原理 ..................................................................... . (14)2.1.1 水平驱动2D光开关 ..................................................................... (14)2.1.2 垂直驱动2D光开关 ..................................................................... (14)2.1.3 扭摆驱动2D、3D光开关 ..................................................................... .. (15)2.1.4 2D与3D耦合方式 ..................................................................... (15)2.2 分析与设计 ..................................................................... (16)2.2.1 水平驱动2D光开关 ..................................................................... (16)2.2.2 垂直驱动2D光开关 ..................................................................... (17)2.2.3 扭摆驱动2D、3D光开关 ..................................................................... .. (18)2.3 实验 ..................................................................... (19)2.3.1 水平驱动2D光开关 ..................................................................... (19)2.3.2 垂直驱动与扭摆驱动2D、3D光开关 (19)2.3.3 测试 ..................................................................... ..................................... 20 第三章 MEMS光开关的控制 ..................................................................... . (22)3.1 MEMS光开关控制原理 ..................................................................... .. (22)3.1.1 MEMS光开关简介 ..................................................................... .. (22)3.1.2 控制原理与过程 ..................................................................... (22)3.2 控制系统设计...................................................................... .. (23)3.2.1 硬件设计方案 ..................................................................... . (23)3.2.2 软件设计方案 ..................................................................... ...................... 24 第四章光开关的市场分析 ..................................................................... .. (26)4.1 光开关的技术优势 ..................................................................... . (26)4.2 国内外的技术现状 ..................................................................... . (27)4.2.1 国内情况 ..................................................................... (27)4.2.2 国外情况 ..................................................................... (28)4.3 发展动态 ..................................................................... .. (28)4.4 市场潜力 ..................................................................... ........................................ 30 结论 ..................................................................... .............................................................. 31 参考文献 ..................................................................... . (32)学年论文题目,五号楷体居中书写,前言光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革，目前世界大约85%的通信业务经光纤传输，长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤。

MEMS开关基本原理及性能优势

MEMS开关基本原理及性能优势过去30年来，MEMS开关一直被标榜为性能有限的机电继电器的出色替代器件，因为它易于使用，尺寸很小，能够以极小的损耗可靠地传送0 Hz/dc至数百GHz信号，有望彻底改变电子系统的实现方式。

这种性能优势会对大量不同的设备和应用产生重要影响。

在MEMS开关技术的帮助下，很多领域都将达到前所未有的性能水准和尺寸规格，包括电气测试与测量系统、防务系统应用、医疗保健设备。

图1 ADI MEMS开关技术目前的开关技术都或多或少存在缺点，没有一种技术是理想解决方案。

继电器的缺点包括带宽较窄、动作寿命有限、通道数有限以及封装尺寸较大。

与继电器相比，MEMS技术一直就有实现最高水平RF开关性能的潜力，其可靠性要高出好几个数量级，而且尺寸很小。

但是，难以通过大规模生产来大批量提供可靠产品的挑战，让许多试图开发MEMS开关技术的公司停滞不前。

Foxboro Company是最早开始MEMS开关研究的公司之一，其于1984年申请了世界最早的机电开关专利之一。

ADI公司自1990年开始通过一些学术项目涉足MEMS开关技术研究。

到1998年，ADI公司终于开发出一种MEMS开关设计，并根据该设计制作了一些早期原型产品。

2011年，ADI公司大幅增加了MEMS开关项目投入，从而推动了自有先进MEMS开关制造设施的建设。

现在，ADI公司已能够满足业界一直以来的需求：量产、可靠、高性能、小尺寸的MEMS开关取代衰老的继电器技术。

ADI公司与MEMS技术有着深厚的历史渊源。

世界上第一款成功开发、制造并商用的MEMS加速度计是ADI公司于1991年发布的ADXL50 加速度计。

ADI公司于2002年发布第一款集成式MEMS陀螺仪ADXRS150。

以此为开端，ADI公司建立了庞大的MEMS 产品业务和无可匹敌的高可靠性、高性能MEMS产品制造商声誉。

ADI公司已为汽车、工业和消费电子应用交付了逾10亿只惯性传感器。

mems光开关的工作原理及应用

MEMS光开关的工作原理及应用1. 简介MEMS光开关是一种基于微机电系统（MEMS）技术的光学元件，常用于光纤通信和光学网络中。

它具有微小尺寸、低功耗、快速响应和高可靠性等优点，因此在通信领域得到广泛应用。

2. 工作原理MEMS光开关的工作原理基于光学的电光效应和MEMS技术的微加工制造。

下面将详细介绍其工作原理。

2.1 光学的电光效应光学的电光效应是指一些材料在电场的作用下会发生光学性质发生改变的现象。

其中最常用的光学的电光效应是Pockels效应。

Pockels效应是指在一些特定晶体材料中，当施加电场时，其光学折射率将会发生改变，从而实现光信号的调控。

2.2 MEMS技术的应用于光开关MEMS技术通过精密的微加工工艺，制造出微小的机械元件，将其应用于光学领域。

MEMS光开关利用微机电系统中的微机械执行机构，通过对电光效应材料施加电场调控光信号的传输路径。

3. MEMS光开关的结构MEMS光开关的结构主要包括以下几个部分：3.1 光学通道光学通道是指光信号的传输路径，通常通过光纤或波导实现。

在MEMS光开关中，光学通道的连接状态可以通过机械运动来切换，从而实现光信号的调控。

3.2 电光效应材料电光效应材料是实现MEMS光开关工作的关键材料。

常用的电光效应材料包括锂钽酸铌（LiNbO3）、锂钕酸铌（LiNdO3）等。

这些材料在施加电场时可以改变光的折射率，从而控制光信号的传输。

3.3 微机械执行机构微机械执行机构是MEMS光开关的核心部件，它通过微小的机械运动实现光学通道的切换。

常见的执行机构包括微镜、微电机、微弹簧等，它们可以控制光学通道的连接状态。

4. MEMS光开关的应用MEMS光开关在通信领域具有广泛的应用，主要应用于光网络、光纤通信设备和光学传感器等方面。

以下是其常见的应用场景。

4.1 光纤通信在光纤通信中，MEMS光开关可以用于实现光路的切换和光信号的调控，从而提高通信网络的可靠性和灵活性。

mems光开关

MEMS光开关研究袁矿英（深圳大学研究生一年级信息工程学院通信专业2100130220 ）摘要：光开关是光网络中完成全光交换的核心器件，它的研究日益成为全光通信领域关注的焦点。

文章重点介绍了MEMS光开关的结构和工作原理以及在全光网络中的应用，并就其他光开关作了简要介绍。

文章比较全面地综述了近几年来各种光开关技术的研究进展，并详细分析了各种技术相应的发展状况、技术特点和发展趋势，概述了光开关的各种性能指标。

最后文章介绍了MEMS光开关的发展动态。

关键词 MEMS光开关全光网络1 引言光开关是光纤通信系统重要的光器件之一，具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行互相转换或逻辑操作。

光开关可用于光纤通信系统、光线测量系统、以及光纤传感系统中，起到切换光路的作用。

交换作为光网络中的关键技术，而光交换系统的基本单元是光开关，作为光通信中的一种重要器件，人们对光开关的研究已有二三十年的历史。

由于人们对器件材料、器件工作原理和加工工艺等多方面认识和研究的不断深化。

光开关的类型呈现出多元化发展的趋势。

当今通信研究中，如何实现大规模数据在任意两点的高速、高效、可靠的传输，一直是通信研究的方向。

光纤通信的出现，为高速信息传输提供了巨大的频带资源，目前世界大约85%的通信业务京广线传输，长途干线网和本地网也已广泛使用光纤。

同时，随着密集波分复用（DWDM）技术的应用和新型光通信器件技术的发展，光联网（OTN）已成为下一代高速度宽带通讯网络的发展趋势。

光联网技术以新型光开关、光放大器、光衰减器、光限幅器等器件为核心技术。

九十年代中期，密集波分复用技术（DWDM）的应用为宽带高速光联网的发展提供了可能，同时也对作为光通信网络连接的光交叉互联系统（OXCS）和波长上下路复用上下路技术的核心器件。

OXCS中的光开关矩阵可实现动态光路经管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。

mems光开关电压驱动问题

mems光开关电压驱动问题
回答：
MEMS光开关是一种基于微机电系统技术的光学开关，其工作原理是利用微机电系统的微结构控制光学信号的传输。

MEMS光开关具有体积小、响应速度快、功耗低等优点，因此在光通信、光网络和光计算等领域得到了广泛应用。

MEMS光开关的电压驱动问题是指如何通过电压控制MEMS光开关的开关状态。

一般来说，MEMS光开关的电压驱动可以分为两种方式：静电驱动和磁性驱动。

静电驱动是指利用电场力控制MEMS光开关的微结构运动，从而实现光学信号的传输。

静电驱动的优点是驱动电压低，响应速度快，但是其缺点是需要高精度的制造工艺和控制电路，成本较高。

磁性驱动是指利用磁场力控制MEMS光开关的微结构运动，从而实现光学信号的传输。

磁性驱动的优点是制造工艺简单，成本低，但是其缺点是驱动电压较高，响应速度较慢。

因此，选择何种驱动方式需要根据具体应用场景来决定。

如果要求响应速度快，可以选择静电驱动；如果要求成本低，可以选择磁性驱动。

当然，还有其他因素需要考虑，比如制造工艺、控制电路等，需要综合考虑。