什么是MEMS光開(kāi)關(guān)？

MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微機電系統）光開(kāi)關(guān)是一種基于微機械結構實(shí)現光信號路由切換的核心器件。它無(wú)需將光信號轉換為電信號即可完成路徑選擇，廣泛應用于光網(wǎng)絡(luò )重構、波長(cháng)路由及光測試系統中。

其核心優(yōu)勢在于：低插入損耗、高開(kāi)關(guān)速度、低功耗與高集成度，是構建下一代高速光通信網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵組件。

圖1：MEMS光開(kāi)關(guān)的示意圖

一、MEMS技術(shù)核心原理

1.1 基礎定義

·         MEMS是融合微機械結構、執行器、電子控制電路的微型系統（圖1）

·         通過(guò)光刻、離子束蝕刻、晶圓粘接等工藝制造微鏡陣列

·         驅動(dòng)機制：靜電吸引（主流）、電磁力、電致伸縮（圖1示意）

科毅技術(shù)亮點(diǎn)：采用低功耗靜電驅動(dòng)技術(shù)，功耗降低40%，控制精度達±0.1°

1.2 MEMS光開(kāi)關(guān)的工作原理

1. 輸入光信號經(jīng)準直透鏡形成平行光束

2. MEMS微鏡通過(guò)電壓控制傾斜角度

3. 光束反射至目標輸出端準直透鏡

4. 信號耦合進(jìn)輸出光纖

MEMS 光開(kāi)關(guān)利用微小鏡子控制光束方向，通過(guò)靜電或電磁驅動(dòng)機制改變鏡面角度，從而實(shí)現光信號的“開(kāi)啟”或“關(guān)閉”。

• 輸入光信號進(jìn)入后被準直并照射到微鏡上；

• 微鏡根據控制電壓調整角度；

• 光束反射至目標輸出端準直透鏡；

• 信號耦合進(jìn)輸出光纖。

這種動(dòng)態(tài)反射機制使MEMS光開(kāi)關(guān)具備快速響應能力和靈活的路由能力。

圖2：基于MEMS的光開(kāi)關(guān)示意圖

圖3：MEMS光學(xué)開(kāi)關(guān)的工作原理

三、MEMS光開(kāi)關(guān)的結構分類(lèi)

3.1 端口配置類(lèi)型

MEMS光開(kāi)關(guān)主要分為兩類(lèi)端口結構：

圖4：MEMS 光學(xué)開(kāi)關(guān)的結構

3.2 空間結構類(lèi)型

根據微鏡運動(dòng)自由度，MEMS光開(kāi)關(guān)可分為：

? 二維（2D）MEMS光開(kāi)關(guān)

• 鏡子僅在一個(gè)平面上旋轉；

• 結構簡(jiǎn)單，適用于小型化部署；

• 常用于光交叉連接和光監控系統。

圖5：二維MEMS 光學(xué)開(kāi)關(guān)的結構

? 三維（3D）MEMS光開(kāi)關(guān)

• 鏡子可在兩個(gè)軸向旋轉，提供更高自由度；

• 支持更復雜的光路切換；

• 更適合大規模光網(wǎng)絡(luò )調度需求。

圖6：三維MEMS 光開(kāi)關(guān)的結構

四、MEMS光開(kāi)關(guān)的核心性能優(yōu)勢

五、MEMS光開(kāi)關(guān)的應用場(chǎng)景

? 光交叉連接（OXC）

支持多端口之間的光信號動(dòng)態(tài)路由，適用于骨干網(wǎng)重構與數據中心互聯(lián)。

? 光包交換網(wǎng)絡(luò )

實(shí)現數據包級的光信號切換，提升網(wǎng)絡(luò )靈活性與帶寬利用率。

? 光學(xué)測試與測量

用于光通道切換與信號分析，是實(shí)驗室和工程調試的重要工具。

?? 波長(cháng)添加/刪除功能

可從多波長(cháng)信號中提取或注入特定波長(cháng)，適用于WDM系統管理。

圖7：1 x N MEMS 光開(kāi)關(guān)的結構

選擇合適的光開(kāi)關(guān)是一項需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細對比關(guān)鍵參數，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專(zhuān)業(yè)的合作伙伴。

作為專(zhuān)業(yè)的光通信設備制造商，廣西科毅光通信科技有限公司（www.www.hellosk.com ） 提供全面的MEMS光開(kāi)關(guān)解決方案，涵蓋：

• 1×N/N×N端口結構

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隨著(zhù)5G、云計算和數據中心的快速發(fā)展，MEMS光開(kāi)關(guān)作為光通信網(wǎng)絡(luò )中的智能核心元件，正發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。廣西科毅光通信科技將持續投入研發(fā)創(chuàng )新，打造更高性能、更高可靠性的光通信產(chǎn)品，服務(wù)全球客戶(hù)。