MEMS光衰减器原理

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   电调可变光衰减器（MEMS VOA）是解决DWDM光纤通信网中信道均衡问题的主要途径之一，而随着光纤通信由点到点传输向动态光网络的升级，对MEMS VOA的市场需求日益增长MEMS VOA主要集成在模块或者子系统中，比如基于TFF滤波片的传统DWDM模块，被要求加入MEMS VOA实现信道的动态均衡；基于PLC技术的AWG，也以AWG+MEMS VOA模块的形式出现；在ROADM子系统中，MEMS VOA更是不可或缺。 
    基于MEMS技术的VOA是MEMS VOA的主要解决方案之一，具有体积小、功耗低的优势。MEMS VOA通过静电或者电磁力驱动一个扭转反射镜，使入射光束偏转来实现衰减，如图1所示，通常以一个双光纤准直器与MEMS芯片进行耦合，实现紧凑的封装结构，如图2 所示。 
         
                  图1. MEMS VOA原理和结构 
          
                  图2. MEMS VOA封装结构一 
          
                

      MEMS VOA设计中的关键问题之一是可靠性，支撑反射镜的扭转梁应具有适当的弹性系数，以保证能在适当的驱动电压（静电驱动）或者驱动电流（电磁驱动）下偏转足够的角度，同时必须有足够的强度以抗击震动。而且，扭镜结构的共振频率设计，应远离日常环境中的振动频率以避免共振损害，一般设计在千赫兹以上。 
   MEMS VOA设计中的关键问题之二是波长相关性（WDL），双光纤准直器通过反射镜的耦合，相当于两个准直器之间在角度失配情况下的耦合，其WDL随失配角度增大而劣化。一个未进行WDL优化设计的MEMS VOA，当中心波长衰减25dB时，在40nm带宽内的WDL达1.8dB，如图4所示。为了便于对WDL进行优化设计，一般采用C-Lens制作双光纤准直器，比GRIN-Lens具有更好的设计灵活性，经过优化设计的MEMS VOA，在40dB衰减范围内的WDL，可以达到0.4dB以下。当然，MEMS VOA也有单通道应用情况，对WDL就没有那么高的要求了。 
        
                     图4. 未优化的WDL指标 

    目前，国内具有MEMS VOA芯片供货能力的有绵阳超光通信，广州永大，深圳新飞通等，我公司对mems光开关和MEMS VOA具有非常成熟的封装工艺，可以将MEMS chip封装为TO46。目前MEMS chip(裸芯片)还是依赖于进口 加拿大和美国。