浅谈MEMS在光通信及光传感中的应用
通信电子中的MEMS技术应用
通信电子中的MEMS技术应用随着科技的发展和各行业的不断进步，微纳米技术逐渐成为各个领域的研究热点。
其中，MEMS技术在通信电子领域的应用越来越广泛。
本文将从MEMS技术的概念、优势和应用三个方面来探讨其在通信电子领域中的应用。
一、MEMS技术概述MEMS技术全称为Micro-Electro-Mechanical System，即微电子机械系统。
它是一种集成微电子、微机电系统、微加工制造和材料技术于一体的新技术，是在微观尺度制造各种微器件、微结构、微机械及其系统的方法和技术。
它具有多种功能，如传感、控制、信号处理等，能够完成传统微机电系统所不能完成的任务。
MEMS技术的应用领域非常广泛，包括医疗、生物、航空航天、汽车、电子、化工等众多领域。
而在通信电子领域，MEMS技术的应用越来越广泛，成为了解决通信电子领域中难题的重要手段。
二、MEMS技术的优势MEMS技术在通信电子领域中的应用之所以得到广泛关注，除了其自身技术优势以外，还在于它可以为通信电子领域提供更多的技术选择和解决方案，以及更多的可能性。
1、微小化：与传统的电子元器件相比，MEMS元器件可以在微观层面上实现微小化和集成化，使得其在通信电子领域中的应用更加灵活性和可行性。
2、多功能性：MEMS元器件可以具备多个功能，如传感、控制等，从而提高了其在通信电子领域中的适用性和多样性。
3、低功耗：MEMS元器件在使用过程中可以实现高效能转换，能够大大提高其使用效率和能源利用效益。
三、MEMS技术在通信电子中的应用MEMS技术在通信电子中的应用包括传感器、滤波器、谐振器、A/D转换器、机型开关和光模块等多种应用。
下面，我们将就其中几个典型应用进行详细介绍。
1、MEMS传感器MEMS传感器是MEMS技术在通信电子领域中最重要的应用之一。
它的主要功能是检测和测量物体运动、温度、声音等各种物理信号，并将其转换成电信号输送到微电路中进行处理。
在通信电子中，MEMS传感器通常用于无线通信设备中，可以实现无线通信设备的快速响应、自动调节和智能化控制等功能。
MEMS与超透镜相结合,在传感器中操控光线
MEMS 与超透镜相结合,在传感器中操控光线近日，美国能源部（DOE）阿贡国家实验室与哈佛大学的研究人员进行合作，首次将在光通信、生物成像、激光雷达（LIDAR）系统中广泛应用的两种技术：微机电系统（MEMS）和超透镜结合到了一起，成功地制造出位于MEMS 平台顶层之上的超透镜。
背景前不久，笔者刚介绍过美国哈佛大学约翰·保尔森工程和应用科学学院（SEAS）的科研人员开发的大面积自适应超透镜（metalens），它有望成为未来的“人造眼”。
超材料和微机电系统（MEMS）两项技术看似无关，但是科研人员在尝试将它们结合。
例如，美国杜克大学科研人员就结合这两项技术，设计出了首个具有红外线发射特性的超颖材料装置，它不仅能够显示出迅速变化的红外线图案，还可用于废热利用。
此外，这种可重构的超颖材料还有望应用于动态红外线光学隐身斗篷，以及红外线范围内的负折射率介质。
创新近日，美国能源部（DOE）阿贡国家实验室与哈佛大学的研究人员进行合作，首次将在光通信、生物成像、激光雷达（LIDAR）系统中广泛应用的两种技术：微机电系统（MEMS）和超透镜结合到了一起，成功地制造出位于MEMS 平台顶层之上的超透镜。
下图是集成到MEMS 扫描器中的基于超表面的平面透镜（方片）的近距离视图。
MEMS 与超透镜相结合，通过结合高速动态控制和精准波前空间处理的优势，在传感器中操控光线。
这幅图像由阿贡国家实验室纳米材料中心的光学显微镜拍摄。
（图片来源：美国阿贡国家实验室）下图是集成到MEMS 扫描器中的基于超表面的平面透镜（圆形）的近距离视图。
MEMS 与超透镜相结合，通过结合高速动态控制和精准波前空间处理的优势，在传感器中操控光线。
这幅图像由阿贡国家实验室纳米材料中心的光学显微镜拍摄。
（图片来源：美国阿贡国家实验室）阿贡国家实验室纳米材料中心（美国能源部的一个科学用户设施办公室）纳米制造和装置小组的负责人Daniel Lopez、Capasso 以及四位合着者在《APL Photonics》杂志上发表了一篇题为“基于MEMS 技术的动态超表面透镜”（”Dynamic metasurface lens based on MEMS technology.”）的论文，描述了相关研究成果。
MEMS技术在光纤通信系统中的应用
MEMS技术在光纤通信系统中的应用
杨秀芸;方新
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2004(000)012
【摘要】微电子机械系统(MEMS)是一种新兴技术,它几乎影响着每一个科学技术领域,如交通、无线通信、航天、化学以及光波系统.目前许多工业领域期待选用微电子机械系统来解决技术上的问题.简述了微电子机械系统技术的基础概念、所用材料、加工工艺等;并重点综述了该技术在光纤通信系统中的广泛应用.
【总页数】3页(P119-121)
【作者】杨秀芸;方新
【作者单位】北京城市学院理工学部,100083;北京联合大学机械工程学院,100083【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TN91
【相关文献】
1.电子通信产业中MEMS技术特点及应用 [J], 杨晓日
2.电子通信产业中MEMS技术的应用 [J], 赵兆
3.探讨MEMS技术在电子通信产业中的应用 [J], 薛宋浩
4.MEMS技术在电子通信产业中的应用分析 [J], 魏素盼; 时生乐
5.MEMS技术在电子通信产业中的应用分析 [J], 魏素盼; 时生乐
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MEMS技术在传感器制造中的应用
MEMS技术在传感器制造中的应用近年来，随着科技的不断发展，MEMS技术在传感器制造中的应用越来越广泛。
MEMS技术作为微电子技术的重要分支之一，它的出现和应用，不仅为传感器制造行业带来了更加精确、灵敏、智能的传感器产品，也为现代科技的进步提供了坚实的基础。
本文将介绍MEMS技术在传感器制造中的特点、应用、优势和未来发展趋势。
一、MEMS技术在传感器制造中的特点MEMS技术是一种将微电子电路和微机械结构相结合的新型技术，它的特点包括：1.微小化：MEMS技术可以将传感器的体积大幅度缩小，不仅方便携带，而且能够更好地适应不同的测量环境。
2.多功能：MEMS技术可以将多种传感器进行组合，实现一个传感器同时测量多种参数的功能，提高设备的实用性。
3.可靠性：MEMS技术采用非接触式传感和无机械部件的传感方式，效果更加可靠。
二、MEMS技术可以应用在各种传感器的制造中，例如：1.加速度传感器：采用MEMS技术制造的加速度传感器，具有快速响应、高精度等特点，可以广泛应用于汽车安全气囊、机器人导航等领域。
2.压力传感器：MEMS技术下的压力传感器具有高精度、高灵敏度、高温度耐受力等特点，适用于空气压力检测、医疗健康等各种领域。
3.光电传感器：使用MEMS技术制造的光电传感器，可以大大减小尺寸，具有高精度、高速率、低功耗等特点。
三、MEMS技术在传感器制造中的优势1.无机械零件：传统传感器通常有机械零件，这些零部件容易故障，需要维护，而MEMS传感器不需要这些机械零部件，因此可以消除机械故障。
2.成本低：MEMS传感器的制造不需要太多人工干预，只需要少量的原材料，因此成本低。
3.制造灵活：使用MEMS技术可以轻松应用到各种制造技术中，从而增加制造灵活性。
四、未来发展趋势随着人们对高精度、小型化、多功能传感器的需求不断增加，MEMS技术在传感器制造中的应用前景非常广阔。
未来，MEMS技术在传感器制造中的发展主要集中在以下几个方面：1.传感器的超小型化：MEMS技术可以大大缩小传感器的尺寸和重量，未来随着MEMS技术的不断发展，传感器的超小型化趋势将成为必然的趋势。
浅析MEMS技术在电子通信产业中的价值
浅析MEMS技术在电子通信产业中的价值MEMS技术是微电子机械系统技术（Micro-Electro-Mechanical Systems）的缩写，是一种微纳米尺度下的电、机、光、热、化等多学科交叉技术。
它可以在微米级别上制作出微小的机件，用来感知、控制和执行物理、化学、生物和环境的各种参数。
在电子通信产业中，MEMS技术被广泛应用，起到了很大的作用。
首先，MEMS技术在电子通信产业中的最常见的应用就是制作微型电子机械开关。
这种开关可以被用于保护电路中的元件免受损坏，例如在高压电路中用来断开电路中的元件，从而保护电路。
MEMS电子机械开关可以在微米级别上制作，同时可以实现快速和高可靠性的切换，具有很高的性能和成本优势。
除此之外，MEMS技术可以用于制作电容式音频麦克风。
这种麦克风通常是由一个金属薄膜和一个反射面组成的，并且可以在一小块硅片上制作。
电容式音频麦克风可以具有很高的灵敏度和信号噪声比，并且可以在小型化集成电路中得到广泛应用。
MEMS技术还可以用于制作高精度的加速度计。
加速度计是一种用来测量物体加速度的仪器。
MEMS加速度计可以在微米级别下制作，所以可以很容易地集成到手机等移动设备中，以实现自动屏幕旋转和相关的运动检测和定位功能。
另外，MEMS技术还可以用于制作微型光学器件，例如微型投影仪、微型光电开关和微型光耦合器等。
这些设备可以在光通信和光学传感器中发挥重要作用，可以实现高速数据传输和监测。
使用MEMS技术制造这些微型器件的好处是它可以在小型化集成电路内实现高性能和低成本的制造。
总之，MEMS技术在电子通信产业中具有很高的价值。
通过对微纳米尺度下电、机、光、热、化等多学科交叉技术的研究和应用，可以制作出众多的微型器件，包括微型电子机械开关、电容式音频麦克风、高精度加速度计和微型光学器件等。
这些设备可以用于实现高速数据传输、运动检测和定位等功能，从而为电子通信产业带来更多的价值。
mems芯片应用场景
mems芯片应用场景随着科技的不断发展，MEMS（Micro Electro Mechanical System）芯片作为一种新型的微小机械器件，被广泛应用于各个领域。
MEMS芯片具有体积小、功耗低、集成度高、成本低等优势，因此在许多应用场景中得到了广泛的应用。
本文将针对mems芯片的应用场景进行深入探讨。
一、移动设备领域MEMS芯片在移动设备领域有着广泛的应用。
例如，加速度传感器是MEMS芯片的一种重要应用，它可以用于手机、平板电脑等设备中的智能屏幕旋转功能，可以根据设备的倾斜角度自动旋转屏幕的方向。
此外，MEMS芯片还可以用于手机的抖动感应功能，当手机发生抖动时，MEMS芯片可以感知到并自动调整镜头的位置，从而提高拍照的稳定性。
二、汽车领域MEMS芯片在汽车领域的应用也越来越广泛。
例如，汽车中的安全气囊系统中就使用了MEMS芯片的加速度传感器。
当车辆发生碰撞时，MEMS芯片可以感知到车辆的加速度变化，并通过控制系统迅速充气，保护乘客的安全。
此外，MEMS芯片还可以用于汽车的稳定控制系统、车载导航系统等，提高汽车的行驶稳定性和导航精度。
三、医疗领域MEMS芯片在医疗领域的应用也非常广泛。
例如，MEMS芯片可以用于体温计、血压计等医疗设备中，实现对人体生理参数的测量和监测。
此外，MEMS芯片还可以用于人工耳蜗、心脏起搏器等医疗器械中，实现对人体功能的辅助和恢复。
四、工业领域在工业领域，MEMS芯片也有着广泛的应用。
例如，MEMS芯片可以用于工业机器人中的姿态传感器，实现对机器人姿态的感知和控制。
此外，MEMS芯片还可以用于工业自动化设备中的压力传感器、流量计等，实现对工业过程参数的测量和控制。
五、环境监测领域MEMS芯片在环境监测领域也有着重要的应用。
例如，MEMS芯片可以用于空气质量监测设备中的气体传感器，实时监测环境中的各种有害气体浓度。
此外，MEMS芯片还可以用于水质监测设备中的PH传感器、溶解氧传感器等，实现对水质的监测和分析。
MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究
MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究随着科技的不断发展，MEMS（微机电系统）技术在电子信息工程领域中的应用得到了广泛关注和研究。
MEMS技术是一种将微米级或纳米级的机械、光学、电子和生物元件集成在一起的技术，它的出现为电子信息工程带来了许多新的应用和研究方向。
首先，MEMS技术在传感器领域的应用是最为广泛的。
传感器是电子信息工程中的重要组成部分，它能够将环境中的物理量、化学量或生物量转换为电信号。
MEMS技术可以制造出微小而灵敏的传感器，如加速度传感器、压力传感器和温度传感器等。
这些传感器可以广泛应用于汽车、医疗、航天等领域，实现对环境的监测和控制。
其次，MEMS技术在光学器件领域的应用也备受关注。
光学器件是电子信息工程中不可或缺的组成部分，它们在光通信、光存储和光显示等领域起着重要作用。
MEMS技术可以制造出微小而精确的光学器件，如微型光学开关、微型光学阵列和微型光纤传感器等。
这些器件具有体积小、功耗低和响应速度快的特点，可以满足高速光通信和高分辨率显示的需求。
此外，MEMS技术在微电子器件领域的应用也日益增多。
微电子器件是电子信息工程中的核心组成部分，包括集成电路、微处理器和存储器等。
MEMS技术可以制造出微小而高性能的微电子器件，如微型电容器、微型电感和微型电池等。
这些器件具有体积小、功耗低和工作稳定的特点，可以提高电子设备的性能和可靠性。
此外，MEMS技术还在生物医学领域展现出了巨大的潜力。
生物医学是电子信息工程中一个重要的应用领域，包括生物传感器、生物芯片和生物成像等。
MEMS 技术可以制造出微小而高灵敏的生物医学器件，如微型生物传感器、微型生物芯片和微型生物成像器等。
这些器件可以用于疾病的早期诊断、药物的研发和治疗的监测，为生物医学研究和临床应用提供了新的手段和方法。
总之，MEMS技术在电子信息工程中的应用与研究具有广阔的前景。
通过不断创新和发展，MEMS技术可以为电子信息工程带来更多的应用和突破。
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光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于MEMS技术制造的微型传感器，可以用于测量各种物体的压力。
在光纤压力传感器中，光纤作为传感元件，通过测量光纤的弯曲程度来获取被测物体施加的压力。
光纤压力传感器检测电路系统设计的目标是实现对光纤弯曲程度的检测和压力值的测量。
主要包括光纤弯曲检测电路和压力测量电路两部分。
光纤弯曲检测电路主要用来检测光纤的弯曲程度。
一种常见的设计方法是采用光电二极管和激光二极管构成的传感电路。
光纤上的激光光束被光电二极管接收后会产生电流信号，信号的强弱与光纤的弯曲程度成正比。
该电流信号经过放大和滤波处理后送至微处理器进行数字化处理。
微处理器可以根据光纤弯曲程度的变化来判断被测物体施加的压力。
压力测量电路主要用来测量被测物体施加的压力值。
一种常见的设计方法是采用压电传感器和放大电路构成的压力测量电路。
压电传感器能够将压力信号转换为电荷信号，然后通过放大电路对电荷信号进行放大。
将放大后的信号送至模数转换器进行数字化处理。
经过数字处理后，可以得到被测物体施加的压力值。
在光纤压力传感器检测电路系统中，还需要设计和实现一种快速数据采集和处理的方法。
一种常见的设计方法是使用高速模数转换器和专用芯片进行数据采集和处理。
高速模数转换器能够以较高的采样率对压力信号进行数字化处理，而专用芯片则可以实现对数字信号的快速处理和分析。
为了提高系统的准确性和可靠性，还可以采用校准技术对传感器进行校准，以消除电路中的误差和非线性问题。
在设计光纤压力传感器检测电路系统时，需要考虑传感器的灵敏度、精度和稳定性等因素。
可以通过采用优质的传感器材料和精确的电路元件，以及合理的电路布局和参数设置来提高系统的性能。
还需要进行系统的可靠性和稳定性测试，以确保系统能够在各种工作环境和条件下正常运行。
Optical MEMS
欧洲和美国“微世界”的研究是由半导体工艺技 术启动，即带有机械的微电子技术，固称之为微 电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems， 美国惯用词)或称之为微系统(Microsystems，欧洲 惯用词)。 日本实现“微世界”（Micro World）以系统方式 从机械电子(Machatronics)开始。固称之微型机械 (Micromachine，日本惯用词)。
信息处理单元 力 传 光 声 温度 其它 感 器 模 拟 信 号 处 理 器 数 字 信 号 处 理 器 模 拟 信 号 处 理 器 运动 能力 信息 其它
执 行 器
感测量
通讯/接口单元
控制量
光、电、磁
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Peking University
MEMS发展回顾
1959年就有科学家提出微型机械 的设想，但直到1962年才出现属 于微机械范畴的产品—硅微型压 力传感器。其后尺寸为50～500 微米的齿轮、齿轮泵、气动蜗轮 及联接件等微型机构相继问世。 而1987年由华裔留美学生冯龙生 等人研制出转子直径为60微米和 100微米的硅微型静电电机，显 示出利用硅微加工工艺制作微小 可动结构并与集成电路兼容制造 微小系统的潜力，在国际上引起 轰动，科幻小说中描述把自己变 成小昆虫钻到别人的居室或心脏 中去的场景将要成为现实展现在 人们面前。同时，也标志着微电 子机械系统(MEMS)的诞生。
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Peking University
微机械光开关及其阵列 可调光衰减器 光滤波器/密集解复用器
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Peking University
光衰减器是光强度调节 和测量中不可或缺的器 件，是在网络中进行动 态功率调整的主要器件 。 光衰减器分为固定衰减 器和可调衰减器两种。 一般要求光衰减器体积 小、重量轻、衰减精度 高、稳定可靠、价格低 廉，而这正是MEMS技术 具有的特点。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于微电子技术和光纤传感技术相结合的新型传感器，具有高精度、高稳定性、快速响应等优点，在工业生产、医疗设备、汽车工程等领域具有广泛应用前景。
本文旨在对MEMS光纤压力传感器检测电路系统进行设计分析。
MEMS光纤压力传感器的工作原理是通过光纤传感器的变形来测量压力大小。
传感器中包含一个光纤和一个微弯曲结构，当感应到压力时，微弯曲结构发生变形，从而改变光纤中的光传输特性。
检测电路系统的设计目标是准确读取这一光纤信号，并将其转化为电信号输出。
检测电路系统需要提供稳定的光源，以保持光纤的传输特性不变。
常用的光源有激光二极管和LED等，选择合适的光源需要考虑功耗、光强度、波长等因素。
激光二极管具有较高的光强度和较窄的光谱宽度，适用于精密测量，但功耗较高；LED功耗较低，适用于便携式设备，但光强度和光谱宽度相对较低。
根据实际需求选择合适的光源进行控制。
检测电路系统需要设计合适的光电检测电路。
光电检测器一般使用光电二极管或光电三极管，用于将光信号转换为电信号输出。
光电二极管具有较高的灵敏度和快速响应速度，但对光强度和光谱宽度的要求较高；光电三极管的灵敏度相对较低，但光电流变化较小，适用于较大光信号的检测。
根据实际应用需求选择合适的光电检测器，并根据其特性设计电路以适应光纤传感器信号的读取。
检测电路系统需要设计合适的信号处理电路。
光纤传感器输出的光信号经过光电检测器转换为电信号后，需要进行放大、滤波、线性化等处理，使得信号具有较高的准确性和稳定性。
放大电路可以采用运放放大器，根据传感器输出信号的电压范围选择合适的放大倍数；滤波电路可以采用RC滤波器或数字滤波器，滤除高频噪声和干扰信号；线性化电路可以根据传感器输出与实际压力值的非线性关系进行适当的电路设计，使得输出信号与压力呈线性关系。
根据具体需求和传感器特性进行信号处理电路的设计。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析主要包括光源选择、光电检测电路设计和信号处理电路设计等方面。
光学MEMS传感器的分类与应用范围
光学MEMS传感器的分类与应用范围橄机Wi *11 Y £fc（Micre-Lilcclru-Mechanical Syslrms. MEMS） p 20 世纪80 年代后期，它是由報米（106m）祁纳米（10“m）加工技术制作而威.融合帆、光°电* 惑址具他技术为一体的叮臥活动和控制的傲工程«S|1,（2L MEMS呈以微传始器、懂执ffSv以曲報动和揑制电路为基本器件组虑的、自动性能高、机电合一的fit机械垃置,并且具有傥耗低、悽积小、灵敏度高等优点叫熾机电案统一育是近儿十年來Si 天起的一顶热点竝术.rti F fl真佇传筑器件无法椰比的址点.从肌如兮人们力迅求科技进势的同时又重视节習骑淋的殆度出燧・MEMS可以講足人裝社会实现低功耗、岛能红低成木以炒归坏墟和維持T.态平衡的见幼U MLMS訂U' 用于工程和科学锁城以实现们息获取（徽传感譽人们息址理｛微电子技术）以及18 息执行（J8执行器）等务种參样的功能.典型应用领域包括航空航天、生IS医学、微流量推制.槪探头和做肚她技术*微机器人及坏境监測曙。
懈比啊I社桌统（M iLTO*OplD-ElccLn>-Mcchiinicul S ysir ins. MOEMS > 址it "7-仃做机.电技术结合产吒的MEMS ft术的…个星耍分支.山J MEMS器件尺寸可収达到兀的披长赴缴并且光子役有质量，所以MEMS^件可臥轻松控制光’主姿是撫纵或定向光的能力W 以光学泵统匚乍原理角度I工分MOEMS；反射式.透輛式、衍射式=干涉亢以堆波导答向.MOKMS中时徵光学兀件花徴电子和说血械装总曲操捏下实观讨光束谨疔汇®L射射、反射、相位谓制第控制.从而最续可亂实现光开笑、衰减、扫捕. 城像和攏测爭勒能.现在许董基I MOEMS技术的SR光学娜件BUI我出水*例如应用于光適伯赖槪屮的光开关，反射饒阵列、・H 0ff MOEMS比報成功的应用主姿集屮在曲牛釦『一通过光的反射实现宇何调制.具体咸用如MOEMS问加老显示:、授腐设篇、敌丫谥论訓即（DMD3和光栅光測（GLV）为牝養，二最用懺規的巾理运动來乳制肥路捡宣预期的改变，’兀硏宛成果P耍佇光丹決、光卿、光泪波鴨及塑用器诺光通伫器件.II 前光学MEMS 传感器上耍fj 三炎：MEMS 光开关、可调式光衰减＜ VOA ） 和MEMS 倣镜。
光电传感技术在微电子中的应用
光电传感技术在微电子中的应用未来将会是数字时代，各种电子设备将拥有更多的互联功能，这对于微电子技术提出了更高的要求。
在这样的背景下，光电传感技术得以快速发展，并广泛应用于微电子中。
一、光电传感技术的原理及优势光电传感技术是一种基于光学传感的检测技术，它可以利用光束的特性对物体进行非接触式测量和物理量检测。
光电传感技术与传统电子器件相比有以下优势：1.高分辨率：光电传感技术具有高分辨率和灵敏度，能够在微米级的尺度内进行精密检测。
2.非接触式测量：与传统的机械测量技术相比，光电传感技术具有非接触、无损伤、无污染等特点，不会对被测物体产生不良影响。
3.多功能化：光电传感技术不仅具有单一的测量功能，还可以通过结合其他的功能单元来实现多种用途的检测。
二、微电子中的应用1.检测浓度：光电传感技术可以利用其高分辨率及灵敏度来进行浓度检测，例如，基于光电传感技术的二氧化碳检测器可以用于监测室内和室外的空气质量。
2.测量位置和速度：光电传感技术可以通过测量反射回来的光信号来确定物体的位置和速度，例如，基于光电传感技术的激光测距系统用于测量物体的距离和速度。
3.图像识别：检测一些无形影响因素时，例如医疗诊断中的组织病变，光电传感技术有着细节优势。
基于光电传感技术的图像识别技术可以用于制造业中的机器人视觉，可以帮助机器人进行自动化组装和检测。
4.红外测温：基于红外光谱的测温传感器逐渐被应用到精密仪器制造、军事防护、航空航天和石化等领域。
5.医疗，环保等领域：光电传感技术还可以应用于医疗诊断、环保监测、安全防范等领域。
以荧光检测技术为例，它被应用于早期疾病诊断，其荧光剂可靠、稳定、不产生附加污染物，对人头发、皮肤细胞等也不会造成损伤。
三、总结光电传感技术在微电子领域中的应用已经非常广泛，与传统的检测技术相比，它具有很多独特的优势。
随着科技的发展，光电传感技术也将会更加精细化和复杂化，在未来的微电子制造和检测中发挥着越来越重要的作用。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析随着科学技术的不断发展， MEMS（微型电机系统）技术在传感器领域的应用越来越广泛。
MEMS光纤压力传感器因其高精度、高灵敏度和小尺寸等优点，被广泛应用于医疗、航空航天、工业控制等领域。
本文将从电路系统设计的角度，对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行分析和设计。
1. MEMS光纤压力传感器工作原理MEMS光纤压力传感器是利用MEMS技术制作的微型压力传感器，其工作原理是通过外界压力作用在传感器上，使其内部光纤的光强发生变化，进而反映出被测介质的压力大小。
在MEMS光纤压力传感器内部，通常包含有光源、光纤光栅、光谱仪、光纤光谱分析仪、微机电系统等组成部分。
通过测量光纤光栅处的光强变化，就可以准确地获取被测介质的压力大小。
MEMS光纤压力传感器的检测电路系统是其重要组成部分，设计良好的检测电路系统可以有效提高传感器的灵敏度和稳定性。
在进行检测电路系统的设计时，需要考虑以下几个方面的要求：（1）高灵敏度：传感器对外界压力的检测灵敏度要求高，能够精确地测量微小的压力变化。
（2）宽工作范围：检测电路系统需要具有较宽的工作范围，能够适应不同压力范围的检测要求。
（3）低功耗：传感器工作时需要消耗较少的能量，因此检测电路系统需要具有低功耗的特点。
（4）高稳定性：检测电路系统需要具有良好的温度稳定性和电路稳定性，以确保传感器工作时的稳定性和可靠性。
（1）前端信号放大电路前端信号放大电路是MEMS光纤压力传感器检测电路系统的重要组成部分，其设计直接影响了传感器检测灵敏度和稳定性。
在设计前端信号放大电路时，需要考虑到传感器输出的光强信号较小，需要放大至可以被后续电路处理的程度。
通常可以采用运算放大器进行信号放大，同时需要考虑电路的输入阻抗和输出阻抗的匹配，以避免信号失真和干扰。
（2）滤波电路由于传感器工作时会受到一定频率的干扰，因此设计滤波电路是十分必要的。
滤波电路可以通过滤除高频和低频噪声信号，使得传感器输出的信号更加稳定。
浅谈MEMS在光通信及光传感中的应用
浅谈MEMS在光通信及光传感中的应用摘要：随着半导体集成技术以及机械微加工技术的发展，衍生出的MEMS技术正逐步应用到生产生活的各个领域。
本文主要介绍MEMS技术在光通信以及光传感中典型应用，MEMS凭借微小易于集成等特点，发挥出在通信及传感领域的独特优势，将成为光通信、光传感以后发展的变革性力量。
关键词：MEMS；光通信；光传感Discussion on the applications of MEMS in opticalcommunications and optical sensingSheng-yang Tong（Optical Engineering, Dalian University of Technology）Abstract: With the development of Semiconductor Integrated Technology and Mechanical micromachining,the MEMS technology is gradually applied to all areas of production and life. This article Focuses on MEMS technology in optical communication and optical sensing,with the feature of Small-scale and easy to Integrate has exerted unique advantages incommunications and sensing,and will be a revolutionary forces in the area of optical communications and optical sensing.Key words:MEMS;optical communications;optica sensing1引言微机电系统是Micro-Electro-Mechanical-System的英文缩写，简称MEMS。
MEMSVOA在光通信系统中的应用
一、光通信系统
•发射调节 •接收调节 •传输调节
二、VOA
• VOA - Variable Optical Attenuator，可调光衰减器。 • VOA是光通信系统中重要的器件，它通过衰减光功率来实现对信号的实时控制。 • 应用 1.与WDM、TAP-PD、EDFA构成ROADM、VMUX、增益平坦EDFA等模块。 2.光接收机的过载保护。 3.光功率计等仪器的计量与定标。 • 分类 1.耦合方式：反射型（R）、透射型（T）、衍射型（D）。 2.制造工艺：传统机械型、液晶型、磁光型、 微机电系统（MEMS）型、平面波导型、 高分子可调衍射光栅型、高光电系数材料型。
三、MEMS VOA
• 随着光纤网络的发展，VOA的发展趋势是：低成本、体积小、高集成、响应快。 传统机械式VOA已经无法满足上述需求，而基于MEMS技术的电驱动可调光衰减 器提供了一种很好的解决方案。 • MEMS VOA可以分为反射式、挡光式和衍射光栅式，但后两者的加工工艺复杂， 成本较高，而反射式MEMS VOA技术相对成熟，兼有响应快、体积小、重量轻、 功耗低、动态衰减范围大、精度高等显著优点，被广泛使用。 • 目前生产MEMS VOA的厂家主要有：Santec、JDSU、Avanex、NTT、Bookham、 Oplink、高意、昂纳、光讯等。
四、Chip
2
5
Hinge
Silicon mirror
(Plan View)
Protection tabs Gold mirror
Hinge
(Side View)
Substrate Elect. GND
Protection tab Electrical GND Small line contact. GND touching GND
MEMS技术在电子通信产业中的价值探究
MEMS技术在电子通信产业中的价值探究MEMS技术广泛应用于电子通信行业中，其在通信网络、移动设备、传感器和无线通信等领域的应用已经显现出巨大的价值。
通信网络通信网络需要实现高速、高效、可靠地传输海量数据，而MEMS技术可以提供微型化、高速化、多波长宽带传输、高稳定性等技术支持，可以提升通信网络的传输质量和网络性能。
MEMS技术在光通信模块中具有广泛应用。
例如，激光调制器、氢氧化铌电光调制器、在光纤、板子和空间光振荡器等MEMS器件，都可以用于光通信模块，从而提高光通信系统的速度和带宽。
移动设备移动设备需要更小、更轻、更省电、成本更低的解决方案，在这方面MEMS技术的应用是非常有优势的。
MEMS加速度计、陀螺仪、声音传感器、噪声消除器等组件已经被广泛应用于手机、平板电脑和手表等设备中。
例如，现代的智能手机集成了相机、加速度计、陀螺仪和GPS等多个MEMS传感器，从而可以实现智能导航、手势识别和健身监测等功能。
传感器MEMS技术在传感器方面也具有广泛应用，可以为传感器提供微型化、高灵敏度、高可靠性、低功耗等特点。
MEMS传感器可以安装在交通运输、环境监测、医疗和安防等领域中，以实现对运动、温度、湿度、压力等物理量的精确测量。
无线通信MEMS技术在无线通信方面的应用也越来越广泛，例如，MEMS天线可以实现方向性天线、开关天线、变频器和变阻器等功能。
由于MEMS天线具有高频高阻抗、小尺寸、低耗电等特点，已经成为5G通信领域的重要技术支持。
综上所述，MEMS技术已经为电子通信行业注入了新的活力，并在网络传输、移动设备、传感器和无线通信等方面发挥出巨大的价值。
随着技术的进一步发展和创新，MEMS技术将越来越成熟，其价值也将继续得到发掘和提升。
MEMS器件在光纤网络中的重大作用
MEMS器件在光纤网络中的重大作用
佚名
【期刊名称】《《电子产品世界》》
【年(卷),期】2001(000)007
【总页数】3页(P75-76，87)
【正文语种】中文
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微电子技术在光学传感器中的应用探索
微电子技术在光学传感器中的应用探索光学传感器是一种常见的传感器，通常用于测量工业过程中光学信号的变化。
早期的光学传感器主要是利用光电池将光信号转换为电信号进行测量，限制了其精度和信噪比。
随着微电子技术的发展，微电子技术被广泛应用于光学传感器中，为光学传感器的发展提供了新的可能性。
1 微电子技术在光学传感器中的应用微电子技术是一种将微电子元件与微加工工艺相结合的技术，可以在微米尺度下实现各种电子功能。
利用微电子技术，可以制造出高精度、高灵敏度的光学传感器，大大改善了传感器的测量精度和信噪比。
（1）MEMS技术MEMS是一种将微电子技术与机械工程结合的技术，可以制造出微型机械系统。
利用MEMS技术，可以制造出微型光学元件，如微型透镜、微型反射镜等。
这些微型光学元件可以被用于制造高精度、高灵敏度的光学传感器。
同时，MEMS技术还可以利用微型机械系统对某些物理量进行测量，如微流体传感器、微力传感器等。
（2）CMOS技术CMOS是一种常见的微电子技术，可以实现超大规模集成电路（VLSI）的制造。
在光学传感器中，CMOS技术被广泛应用于图像传感器的制造。
CMOS图像传感器由许多个微小的光电元件组成，可以快速捕捉图像，并将光信号转换为电信号。
利用CMOS 图像传感器，可以制造出高清晰度的图像传感器，适用于多种应用场景。
（3）SOI技术SOI技术是一种将硅衬底替换为绝缘物质的微电子技术，可以改善集成电路的性能。
利用SOI技术，可以制造出高速、低功耗的光电器件，如光电开关、光电调制器等。
这些光电器件可以被用于制造高性能的光学传感器。
2 微电子技术在光学传感器中的应用案例（1）MEMS加速度计MEMS加速度计是一种利用MEMS技术制造的传感器，用于测量物体的加速度。
MEMS加速度计采用微机械振动构件作为测量元件，具有精度高、体积小、功耗低等优点。
利用MEMS加速度计，可以实现高精度的光学稳像技术，适用于航空、航天等领域。
MEMS技术在光网络的应用
MEMS技术在光网络的应用
Armand;Neukermans;Rajiv;Ramaswami;黄国勇;张海霞
【期刊名称】《中国集成电路》
【年(卷),期】2002(000)001
【摘要】互联网的飞速发展对宽带通信提出的需求只能由光网络满足,这转而导致了前所未有的对光微机械系统(MEMS)的兴趣。
从光纤光学的早期开始,人们就认识到微光学是MEMS应用的沃土。
基于MEMS的产品在光网络应用领域如交换结构、可变衰减器、可调激光器及其它器件中具有本质上的性能价格优势。
本文回顾了在光网络应用中的各种MEMS技术。
【总页数】9页(P42-50)
【作者】Armand;Neukermans;Rajiv;Ramaswami;黄国勇;张海霞
【作者单位】北电网络公司;北电网络公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.1
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浅谈MEMS在光通信及光传感中的应用摘要：随着半导体集成技术以及机械微加工技术的发展，衍生出的MEMS技术正逐步应用到生产生活的各个领域。
本文主要介绍MEMS技术在光通信以及光传感中典型应用，MEMS凭借微小易于集成等特点，发挥出在通信及传感领域的独特优势，将成为光通信、光传感以后发展的变革性力量。
关键词：MEMS；光通信；光传感Discussion on the applicationsof MEMSinopticalcommunications and optical sensingAbstract: With the development of Semiconductor Integrated Technology and Mechanical micromachining,the MEMS technology is gradually applied to all areas of production and life.This articleFocuses on MEMS technology in optical communication and optical sensing,with the feature of Small-scale and easy to Integrate has exerted unique advantages incommunications and sensing,and will be a revolutionary forces in the area of optical communications and optical sensing.Key words:MEMS;optical communications;optica sensing1引言微机电系统是Micro-Electro-Mechanical-System的英文缩写，简称MEMS。
是指几何尺寸仅在毫米，微米，乃至纳米级别的的机电装置，包括微型机械，微型执行器，微型驱动器等，同时与其他组成，例如电源接口等一体化封装，达到可批量制作的器件。
MEMS是基于学科交叉理念发展起来的，所以不仅需要超精密机械加工技术，也需要半导体集成电路的微细加工技术，因而随着半导体集成化工艺近十几年的发展，MEMS逐渐应用到了很多领域，例如汽车、医疗、农业、通信等。
这里提到的通信当然指广义上的通信技术，但是以MEMS 为基础，将光这一学科融入其中，便衍生出MEMS的另一分支—Micro-Opto-Electro-Mechanical-System，微光机电系统。
2MEMS在光通信领域应用当前，各大高校公司主要对MEMS在光通信中的应用做了大量研究，其中MEMS光开关属于最成熟的一种，其他的包括光纤耦合器、调制器、以及光电接收器和显示器件也逐渐取得进展。
1.光开关1.1 光开关简介光开关的作用是转换光路，主要应用于光交换系统中，是光通信网络中的重要组成部分。
现在使用的有基于电光效应，磁光效应制成的电光开关和磁光开关，以及简单机械结构的开关。
但随着光通信技术的发展，正如电通信发展历程一样，集成是一个趋势，也是将光和电有效联系的纽带。
利用MEMS技术制作的光开关利用微动微镜制作光开关矩阵，微动微镜可以采用上下折叠方式、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 光开关将机械结构、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。
它比机械式光开关和波导型光开关具有很好的性能，它不但具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。
由于其易于大规模加工集成的特点，成本也大大缩减，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。
[1]1.2 MEMS光开关原理MEMS光开关的工作原理是通过静电或者其它控制力使微镜阵列或光闸产生机械振动，改变光的传播方向，使光经过可移动的反射镜反射后进入输出光纤。
这里提到的使微镜阵列或光闸发生振动或者移动的控制力称为驱动方式，一般分为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。
其中静电驱动、电磁驱动、热电驱动这三种形式使用最为广泛。
1.3 分类MEMS光开关通常分为两类：即2维和3维的光开关。
在二维光开关，微镜和光纤在同一个平面上，微镜只有两种状态(开或关)。
通过移动适当位置的反射镜使其反射光束可将任意输入光束耦合为输出信号。
一个N×N的MEMS微镜矩阵用来连接N条输入光纤和N条输出光纤，这种结构为N2结构。
它极大地简化了控制电路的设计，一般只需要提供足够的驱动电压使微镜发生动作即可。
但是当要扩展成大型光开关阵列时，由于各个输入输出端口的光传输距离有所不同，所以各个端口的插入损耗也不同，这使得2D微镜光开关只能使用在端口数较少的环路里。
目前二维系统最大容量是32×32端口，多个器件可以连接起来组成更大的开关阵列，最大可以达到512×512端口。
三维开关是指，输入输出光纤均成二维排列，两组可以绕轴改变倾斜角度的微反射镜安装在二维阵列中，每个输入和输出光纤都有相对应的反射镜。
在这种结构中，N×N转换仅需要2N个反射镜。
通过将反射镜偏转至合适的角度，在三维空间反射光束，可将任意输入反射镜／光纤与任意输出反射镜／光纤交叉连接。
但要制成这种灵活性极好三维MEMS光开关却比二维的难度提升了很多，不仅要在的设计、制造以及配置上设计更加精确，还要保证使用复杂的闭环控制系统，且每个独立的微镜又需要单独的控制系统，这样算来，不仅加工难度大，成本也将提高造成价格昂贵，能耗增大。
当然这不代表三维光开关就停滞不前了，比如美国的杰尔系统公司就研制出了商用化的三维MEMS光开关用于通信波段。
1.4 几种常见的MEMS光开关（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光开关它是一个l×4光开关，利用光纤的移动和对准实现光信号的切换，插入损耗大约为ldB。
与以微镜为基础的光开关相比，它采用体硅或LIGA工艺，制造结构和制备方法较为简单，可采用电磁驱动，驱动精度要求低，系统可靠性和稳定性好，稳态时几乎不耗能，缺点是开关速度较低，大约为lOms量级，可连接的最大端口数受到限制，多用于网络自愈保护。
（3）微镜反射型MEMS光开关相对于移动光纤对接的方法，利用微镜反射原理的光开关更加易于集成和控制，组成光开关阵列。
根据组成OXC矩阵的方法，可以把利用微镜反射原理的光开关分成二维和三维两种。
在二维(2D)也称数字方式中，微镜和光纤在同一个平面上，微镜只有两种状态(开或关)。
通过移动适当位置的反射镜使其反射光束可将任意输入光束耦合为输出信号。
一个N×N的MEMS微镜矩阵用来连接N条输入光纤和N条输出光纤，这种结构为N2结构。
它极大地简化了控制电路的设计，一般只需要提供足够的驱动电压使微镜发生动作即可。
但是当要扩展成大型光开关阵列时，由于各个输入输出端口的光传输距离有所不同，所以各个端口的插入损耗也不同，这使得2D微镜光开关只能使用在端口数较少的环路里。
目前二维系统最大容量是32×32端口，多个器件可以连接起来组成更大的开关阵列，最大可以达到512×512端口。
二维微镜光开关中微镜的运动方式主要有弹出式、扭转式和滑动式。
2.MEMS光纤耦合器[2]光纤耦合器是光通信中的一个重要技术,是一种无源器件.实现了光纤与光纤、光纤与光源、光纤与光检测器的对准和耦合。
MEMS耦合器采用的方法是在硅片上进行P+的扩散，通过微加工，最后做出一个在位置，深度，宽度均有精确尺寸的V型槽，之后把光纤和其他的组件限定在槽中对接。
所以在V型槽的尺寸限定好后，精准的把传输光纤压入到V型槽中是关键一步，所有将直线型的光纤压入槽中后，整个系统对激光器的封装类型要求便大大降低，从而提高灵活性，降低了对接的难度。
此外在发挥耦合作用的同时硅衬底还可用作激光器阵列底高效散热片，这些技术使得光纤和光电检测器件、激光器件达到了精确的对准、耦合，大大减小了光的泄漏和色散等性能。
现在利用MEMS技术研制的耦合器件在通信波长范围内可实现附加损耗0.01dB，插入损耗小于2dB。
当前，MEMS光纤耦合器主要被用于EDFA的组成部分，而耦合器的尺寸正决定着EDFA整体的尺寸，由于MEMS耦合器的微型化，EDFA的小型化发展也将取得很好的进展。
3.光衰减器[3]MEMS可变光衰减器是将微挡光片插入到光路之中，通过微反射镜改变耦合效率以及反射镜的反射率来实现衰减。
微反射镜主要由硅晶片和沉积在牺牲层上的氮化硅薄膜组成，氮化硅薄膜通过特殊的腐蚀方法形成调制器需要的机械结构，电极沉积在氮化硅上，用HF酸腐蚀形成有源区。
MEMS光衰减器由多层电介质反射镜形成堆栈，这样在最后一层控制电极施加电压时，氮化硅薄膜便会被吸引向沉底移动。
随着加入电压的变化，反射率可实现从75%到0的线性变化。
当前针对MEMS光衰减器的国外开展的较多，包括LightConnect公司、Lucent等，由于其性价比较高，国内的通信公司也已开始采用。
4.光调制器这里主要介绍一种典型的移相门调制器。
如图1所示为典型的移相门调制器，主要由不同厚度的移相门和激发器组成。
移相门和激发器共同集成在一块芯片上，激发器在门的后边，激发器是静电激发器或热电激发器,因为移相门的边侧粗糙度可以减小到几纳米,远小于光通信的激光波长，可以略去不计。
所有在工作时门的开和关通过激发器状态实现，在光系统中，门激发延迟了光的相位，调制光通过光的干涉实现当电极从右向左移时，光纤实现1,2,3,4这样变换，进而实现调制。
5.总结此外，MEMS在光纤通信的其他组成器件也有涉及，例如MOEMS可调波长DWDM光检测器，基于“栅状式光”（Grating Light Valve）的图像显示技术等。