微机电一体化技术在光通信中的应用

　　1　引　　言

　　21世纪的通信技术将向宽带方向发展,为此有关专家提出了将光纤连接到户(FTTH)的构想,并充分利用波分复用(WDM)方式对大容量传输用的光网络进行积极的研究。然而要实现FT-TH或WDM系统,既需要提高光纤、激光二极管、光放大器和连接器等光学器件的性能并降低成本,又需要以物理的方式转换开关或波长可调滤波器等高功能的光学器件。而制作上述光学器件的关键技术之一是微机电一体化技术。该技术的特点是利用微小驱动机构的控制技术或制作微小部件的微细加工技术,使光路转换开关或波长选择等单器件所无法实现的各种功能成为可能。本文叙述微机电一体化技术的特点,在介绍研发实例的同时阐述该技术在光通信系统中的作用。

　　2　在光通信系统中的作用

　　机电一体化技术一直作为支撑信息通信系统的基础技术而得到了广泛的应用。如磁盘和光盘等外存装置、自动化金属干线分布结构(MDF)以及大楼用的自动布线系统等诸多装置在通信领域已实用化。

　　然而,光通信所采用的光技术有其自身的特殊性,如光纤、激光二极管等器件需要微米、亚微米精度的定位,因此需要精密定位技术和光连接技术等,而器件本身的微小化又需要新的制作技术。在WDM系统中不仅要求这些装置或器件既有低损耗、自稳定性,而且必须具有宽带和高可靠性。微机电一体化技术则可以实现微米至亚微米精密驱动控制,并能够满足上述要求。该技术的特点是不仅使制作的单元器件微小,而且驱动范围和精度从微米至亚微米与光波长相同,使波长的尺寸和驱动的精度相匹配。总之,利用精密机械控制技术可灵活地驱动结构器件,实施光路控制和波长控制,以达到单器件无法实现的优异性能。

　　3　微机电一体化技术的应用

　　各国研究机构均利用微机电一体化技术对光通信领域用新型高功能器件展开了广泛的应用研究,并取得了长足的进步(详情见表1)。

　　微机电一体化技术大致可分为两种:传统的机电一体化技术(提高光学器件和装置的精度,利用精密的驱动控制技术实现光学器件和装置)和微机械技术(将制作半导体器件的光刻工艺用于制作微机械,利用微细加工技术一次性制作很多微小器件)。无论哪种技术其特点均是利用结构控制技术来实现光学器件和装置的功能。例如在光纤自动连接转换装置中的机械手的柔性机械;光开关中的光纤和反射镜的驱动;光波控制组件中的微致动器和精密机械控制均已成为关键性技术。

　　3.1　机电一体化技术的应用实例

　　将传统的机电一体化技术用于小型光学器件和装置的实例如下: