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随着光纤通信技术和MEMS技术的发展,近年来,微光机电系统(MOEMS)的发展迅猛。MOEMS是将电学、光学和机械器件集成在一起,其尺寸在μm至mm范围之间,可采用集成电路工艺进行批量生产的微型系统。MOEMS器件将在光通信、光开关、光数据存储、光互连等领域广泛应用。国内外的一些研究机构都以极大的力度投入微光电子机械器件的研究,并取得了很多突破。本文研究了一种新型的功能复合的MOEMS器件,可以选择性的执行光开关功能或可调光衰减功能。
我们首先从MOEMS器件在全光网络的应用出发,比较了各种MOEMS器件的性能的优缺点。复合功能集成MOEMS器件和单一功能的MOEMS器件相比具有更多的优良性能,例如:可以提高器件性能,降低制造和扩展成本等。基于这样的背景,我们提出了一种基于静电驱动和垂直微反射镜技术的MOEMS光开关的结构。
然后,我们从复合功能集成MOEMS器件的性能,制造工艺的可行性等各个角度对器件结构的重要参数进行了设计和有限元仿真和分析,确定了复合功能集成MOEMS器件的重要结构参数。我们又用ANSYS仿真软件分析了各阶模态的频率;且仿真了梳齿驱动结构的瞬态响应特性。
接着是复合功能集成MOEMS器件的光学设计分析部分。我们对器件进行了等效插入损耗模型和耦合损失分析,器件的可调光衰减功能的光耦合特性研究,以及微镜镜面的光学散射特性等光学问题的研究。
最后,提出了基于体硅微加工技术和普通Si晶片、适应于制造提出的多种规模复合功能集成MOEMS器件的一套高灵活性的加工工艺流程,针对加工过程中出现的具有普遍意义的典型工艺问题进行了讨论和分析,并提出了解决方法,流片得出了比较满意的结果。