光通信MEMS光開關關鍵技術的研究.pdf

1、基于光纖的全光網絡，是新一代高速寬帶綜合業(yè)務網的首選方案，全光光開關是全光網絡的基石，MEMS光開關則是眾多光開關方案中競爭力最強的技術之一，因此，開展MEMS光開關關鍵結構及其性能的研究，有著重要的理論意義和潛在應用價值。本文對2DMEMS光開關的關鍵技術進行了探討，采用體微加工和表面微加工技術和新型MEMS結構材料，研制出2DMEMS光開關的微鏡及其驅動結構，主要研究工作如下： 系統(tǒng)地對MEMS技術，尤其是MEMS微加工技術

2、進行了研究，為MEMS器件設計奠定理論基礎。系統(tǒng)地研究了MEMS光開關的核心技術一微鏡結構與驅動技術，選定了靜電直接驅動水平扭力式微鏡光開關單元為研究重點。 對以多晶硅為結構材料的靜電直接驅動水平扭力式微鏡光開關進行尺寸設計和工藝設計，并對其制作進行工藝實驗研究，尤其是DRIE的替代工藝一TMAH濕法深槽刻蝕技術，提出了TMAH濕法深槽的工藝參數(shù)，實現(xiàn)了與集成電路工藝兼容的MEMS體微加工工藝。對多晶硅微鏡進行應力實驗，認為減小

3、和消除多晶硅薄膜的殘余應力成為多晶硅微鏡技術的關鍵。 對非硅結構材料的靜電直接驅動水平扭力式微鏡光開關進行研究，提出了鎳鉻金微結構方案，并進行了理論分析和實驗研究，成功地制作出基于硅基的鎳鉻金光開關單元，并對其進行了測試，包括微鏡表面粗糙度、微鏡的反射率光譜曲線、微鏡的靜電驅動扭轉及循環(huán)實驗等，測試結果表明，該光開關微鏡單元光學性能良好，在15V電壓驅動下可實現(xiàn)15度的扭轉，性能穩(wěn)定，可實現(xiàn)光開關功能。 對電極進行改進，

4、對采用傾斜電極結構的光開關單元進行了理論分析，計算結果表明，改進后的結構將有助于進一步降低驅動電壓，對提高光開關工作的穩(wěn)定性與可靠性也是有利的。 本文的主要創(chuàng)新點包括：1、提出TMAH濕法刻蝕代替DRIE的工藝技術，并得到了TMAH刻蝕光滑表面的一組重要工藝流程參數(shù)。 2、提出了采用鎳鉻金材料的金屬微鏡光開關結構方案，得到鎳鉻金光開關微鏡單元，通過測試表明該微鏡單元光學性能良好，機械性能穩(wěn)定，能夠實現(xiàn)光開關功能。