MEMS光學器件—MEMS OXC（光交叉互連開關(guān)）

OXC的應用領(lǐng)域

光交叉互連開關(guān)（OXC）是一種N×N端口的矩陣光開關(guān)，可用于構(gòu)建CDC ROADM（無色、無方向性、無競爭的可重構(gòu)光上／下路復用器），如圖1所示。

圖1． 基于WSS和OXC的CDC ROADM結(jié)構(gòu)

基于1×N端口光開關(guān)構(gòu)建的OXC

OXC可以通過1×N端口的光開關(guān)來構(gòu)建，如圖2所示，為了構(gòu)建一個N×N端口的OXC模塊，需要2N個1×N端口的光開關(guān)，隨著端口數(shù)N的增加，OXC模塊的尺寸和成本急劇增加，因此這種OXC的端口數(shù)通常限于32×32端口。

圖2． 以16個1×8端口光開關(guān)構(gòu)建8×8端口OXC

基于2D MEMS 技術(shù)的OXC

實現(xiàn)OXC的第二種技術(shù)方案是基于MEMS微鏡陣列的Cross－Bar光開關(guān)，日本東京大學的H． Toshiyoshi和H． Fujita于1996年報道了第一個基于MEMS技術(shù)、具有端口擴展?jié)摿Φ腃ross－Bar光開關(guān)，如圖3所示。所報道的器件只有2個輸入端口和2個輸出端口，光路切換是通過4個MEMS微鏡來實現(xiàn)的，每個微鏡有兩個狀態(tài)，平置于基片上讓光束通過（Off狀態(tài)）或者直立于基片上以反射光束（On狀態(tài)）。

圖3． 第一個基于MEMS扭鏡的Cross－Bar矩陣光開關(guān)

MEMS芯片和單個微鏡的SEM照片，以及扭鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示。微鏡以多晶硅梁支撐，當電極未加偏置電壓時，微鏡保持平置狀態(tài)；加電時在靜電引力的驅(qū)動下，微鏡直立于基片上。

圖4． MEMS扭鏡的SEM照片和結(jié)構(gòu)示意圖

AT＆T實驗室的L．Y． Lin等人于1998年報道了第一個基于2D MEMS技術(shù)的矩陣光開關(guān)，如圖5所示，為了實現(xiàn)N×N端口光開關(guān)，需要一個N×N規(guī)模的微鏡陣列。該器件的所有光路都在一個平面內(nèi)，這也是為何它被稱為2D MEMS光開關(guān)。

圖5． 第一個2D MEMS矩陣光開關(guān)結(jié)構(gòu)