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源器件,通過衰減傳輸光功率來實現(xiàn)對信號的實時控制,可與光波分復(fù)用器(WDM)、分光探測器(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的過載保護。另外,光功率計等儀器儀表的計量、定標,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)計思想來自于傳統(tǒng)機械型VOA,不同的是驅(qū)動裝置由龐大的步進電機變?yōu)殪o電開合橋,靜電梳,翹動結(jié)構(gòu),壓電驅(qū)動等,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)成的準直器組成,作為光的輸入和反射輸出通道?蓪Σ遽樞泵娼嵌取透鏡曲率半徑和材料等參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計,制作出不同指標要求的MEMS VOA。另一部分是MEMS密封件,通過貼片、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MEMS芯片反射面發(fā)生微量角度的轉(zhuǎn)動,從而帶來入射到MEMS芯片鏡面的反射光同步偏移,導(dǎo)致返回光的模場與耦合的單模光纖模場形成失配,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)。當正負極間施加反偏電壓時,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,綿陽超光通信制作的MEMS VOA器件外形尺寸僅為5.5×22mm(不計焊接用引腳長度)。 VOA的技術(shù)指標主要包括:工作波長范圍、工作溫度、動態(tài)衰減范圍、插入損耗(IL)、回波損耗(RL)、偏振相關(guān)損耗(PDL)、溫度特性和波長相關(guān)損耗(WDL)等綿陽超光通信制造的MEMS VOA主要指標見表1,已達到行業(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。 |