光通信系統(tǒng)中反射式MEMS VOA的應(yīng)用
可變光衰減器(Variable Optical Attenuator,VOA)是光纖通信中一種重要的光無(wú)源器件,通過(guò)衰減傳輸光功率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)控制,可與光波分復(fù)用器(WDM)、分光探測(cè)器(TAP PD)、摻鉺光纖放大器(EDFA)等光器件構(gòu)成ROADM、VMUX、增益平坦EDFA等模塊,還可直接用于光接收機(jī)的過(guò)載保護(hù)。另外,光功率計(jì)等儀器儀表的計(jì)量、定標(biāo),也需要使用到VOA。 反射式MEMS VOA是基于MEMS芯片封裝的微型光器件,設(shè)計(jì)思想來(lái)自于傳統(tǒng)機(jī)械型VOA,不同的是驅(qū)動(dòng)裝置由龐大的步進(jìn)電機(jī)變?yōu)殪o電開合橋,靜電梳,翹動(dòng)結(jié)構(gòu),壓電驅(qū)動(dòng)等,其工作原理如圖1所示。 ![]() 圖1 反射式MEMS VOA原理圖 基于MEMS技術(shù)的反射式VOA的結(jié)構(gòu)主要分為兩部分。一部分是由雙芯插針和C透鏡等構(gòu)成的準(zhǔn)直器組成,作為光的輸入和反射輸出通道?蓪(duì)插針斜面角度、C透鏡曲率半徑和材料等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),制作出不同指標(biāo)要求的MEMS VOA。另一部分是MEMS密封件,通過(guò)貼片、金絲鍵合、真空封帽等精密工藝將MEMS芯片封裝在穩(wěn)定可靠的密封環(huán)境內(nèi)。外界施加幾伏或十幾伏的電壓到器件的正負(fù)引腳后,由于MEMS芯片的特定構(gòu)造,在硅基鍍金面與鍍金反射鏡面之間產(chǎn)生靜電力,驅(qū)動(dòng)MEMS芯片反射面發(fā)生微量角度的轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶來(lái)入射到MEMS芯片鏡面的反射光同步偏移,導(dǎo)致返回光的模場(chǎng)與耦合的單模光纖模場(chǎng)形成失配,產(chǎn)生了衰減。隨著施加電壓的變化,衰減也相應(yīng)地變化,連續(xù)可調(diào)。當(dāng)正負(fù)極間施加反偏電壓時(shí),器件仍能正常地工作。 高精密封裝是MEMS VOA制作的關(guān)鍵所在,綿陽(yáng)超光通信制作的MEMS VOA器件外形尺寸僅為5.5×22mm(不計(jì)焊接用引腳長(zhǎng)度)。 VOA的技術(shù)指標(biāo)主要包括:工作波長(zhǎng)范圍、工作溫度、動(dòng)態(tài)衰減范圍、插入損耗(IL)、回波損耗(RL)、偏振相關(guān)損耗(PDL)、溫度特性和波長(zhǎng)相關(guān)損耗(WDL)等綿陽(yáng)超光通信制造的MEMS VOA主要指標(biāo)見表1,已達(dá)到行業(yè)內(nèi)同種產(chǎn)品的較高水平。與同類公司相比,超光的器件還具有更佳的防靜電能力與長(zhǎng)期穩(wěn)定性,且能靈活提供不同電壓(5V&18V)需求的產(chǎn)品。此外,其重量不到3g,功耗小于5mw,響應(yīng)時(shí)間一般為2~3ms,非常有利于模塊拼接,為光通信系統(tǒng)的小型化和集成化作出了重大的貢獻(xiàn)。 |