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硅基微机械光开关研究

王浙辉  
【摘要】:为了制作低插入损耗、低驱动电压、高消光比、高开关速度并且适合集成工艺批量制作的光纤通信用光开关,本文基于硅微机械加工技术,设计并制作了一种静电驱动的、扭转梁大位移的、竖直微镜自对准的2×2光开关。 本文首先围绕光开关的关键指标,提出了一砷新颖的扭转梁大位移的、竖直微镜的微驱动器设计。计算和模拟显示,该微驱动器驱动电压低(<36V),位移大(>60μm),基模频率合适(约500Hz),开关速度快(<3ms),解决了光开关低驱动电压,低插入损耗所需的大位移和高基模频率之间的矛盾。以美国康宁公司透镜光纤参数作为光耦合参数,对光耦合损耗进行了分析计算。计算结果表明,插入损耗小于1dB。目前光开关阵列是微机械光开关的发展方向。本文首次用有限元法对静电驱动扭转阵列单元间的静电场互扰进行了比较系统的研究,得出了阵列结构参数同互扰之间的关系,并把研究结果应用于光开关阵列设计中。 利用体硅加工技术,制作完成了光开关,制作实践证明了本设计的光开关适合集成工艺加工,成品率高达90%。本文还完成了四单元小型微机械光开关阵列的芯片制作。四单元阵列所占面积与单个开关面积相近,显示了本方案的开关具有良好的扩展性。 用KOH各向异性腐蚀液制作的硅微镜存在凸角削角问题,可导致开关驱动电压增加和消光比降低。本文首次研究了(100)硅的、边沿<100>方向掩膜的各向异性腐蚀凸角削角补偿技术,成功地解决了上述问题。该技术还能应用于规则形状的硅质量块的制作。在光开关制作过程中,还发明了一种底部三面保护制作硅尖的新方法。尽管这种方法有待完善,但可为一些以硅尖为基础的器件的制作提供新的制作思路。 对本微机械光开关的主要性能指标进行了测试,测试结果表明:在光通过微镜反射的情况下,插入损耗可为1.9dB,消光比大于70dB。在直通状念下,插入损耗可达到1.48dB,消光比大于70dB。上升沿和下降沿的开关速度都为3.9ms。上述指标达到了实用的机械光开关要求。在同时测试直通和反射两个通道的情况下,开关实现了光切换功能;串扰小于-50dB。上述开关性能指标,随着测试条件的改善, 中国科学院博十学位论文 尚有提高的空间。


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1 吴莉;新型磁光光开关[N];经济参考报;2003年
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