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MEMS光学器件— MEMS OXC(光交叉互连开关)

2020-05-08 17:55
HYC亿源通
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OXC的应用领域

光交叉互连开关(OXC)是一种N×N端口的矩阵光开关,可用于构建CDC ROADM(无色、无方向性、无竞争的可重构光上/下路复用器),如图1所示。

MEMS光学器件— MEMS OXC(光交叉互连开关)

图1. 基于WSS和OXC的CDC ROADM结构

基于1×N端口光开关构建的OXC

OXC可以通过1×N端口的光开关来构建,如图2所示,为了构建一个N×N端口的OXC模块,需要2N个1×N端口的光开关,随着端口数N的增加,OXC模块的尺寸和成本急剧增加,因此这种OXC的端口数通常限于32×32端口。

MEMS光学器件— MEMS OXC(光交叉互连开关)

图2. 以16个1×8端口光开关构建8×8端口OXC

基于2D MEMS 技术的OXC

实现OXC的第二种技术方案是基于MEMS微镜阵列的Cross-Bar光开关,日本东京大学的H. Toshiyoshi和H. Fujita于1996年报道了第一个基于MEMS技术、具有端口扩展潜力的Cross-Bar光开关,如图3所示。所报道的器件只有2个输入端口和2个输出端口,光路切换是通过4个MEMS微镜来实现的,每个微镜有两个状态,平置于基片上让光束通过(Off状态)或者直立于基片上以反射光束(On状态)。

MEMS光学器件— MEMS OXC(光交叉互连开关)

图3. 第一个基于MEMS扭镜的Cross-Bar矩阵光开关

MEMS芯片和单个微镜的SEM照片,以及扭镜的结构示意图,如图4所示。微镜以多晶硅梁支撑,当电极未加偏置电压时,微镜保持平置状态;加电时在静电引力的驱动下,微镜直立于基片上。

MEMS光学器件— MEMS OXC(光交叉互连开关)

图4. MEMS扭镜的SEM照片和结构示意图

AT&T实验室的L.Y. Lin等人于1998年报道了第一个基于2D MEMS技术的矩阵光开关,如图5所示,为了实现N×N端口光开关,需要一个N×N规模的微镜阵列。该器件的所有光路都在一个平面内,这也是为何它被称为2D MEMS光开关。

MEMS光学器件— MEMS OXC(光交叉互连开关)

图5. 第一个2D MEMS矩阵光开关结构

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