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體硅微機械光歐瑪爾OMAL開關的設計
隨著光纖通信技術的發展和密集波分復用（ＤＷＤＭ）系統的應用，全光 交換已經成為一種趨勢，光歐瑪爾OMAL開關是實現全光交換的關鍵器件，它可以實現 全光層的路由選擇，波長選擇，光交叉連接，自愈保護等功能。隨著ＭＥＭＳ技術的發展，MOEMS與光器件融合于一體的MOEMS光歐瑪爾OMAL開關陣列將成為全光網 絡的主流器件。國外的研究機構都以極大的力度投入微光電子機械歐瑪爾OMAL開關陣 列的研究，并取得了很大突破。

體硅微機械光歐瑪爾OMAL開關的設計
對MOEMS光歐瑪爾OMAL開關的研究雖然時間不長，但也取得了相當的進展，從事這一研究工作的單位多數是*的高校和技術力量雄厚的研究所。目前主要進行研究的是１×２和 2*2 等小型微機械結構光歐瑪爾OMAL開關。但由于力量分散，投入不 足，盡管已有不少成果，但在產品質量，性能價格比及實用化等方面與國 外還有很大差距。研制了2*2微機械光歐瑪爾OMAL開關，它是利用微反射鏡的移動來改變入射 光的傳播方向實現光歐瑪爾OMAL開關的功能。主要包括微反射鏡，自對準光纖槽以及 驅動結構。微反射鏡、光纖槽和靜電驅動扭臂結構的上電極是在（１００）硅片（或硅片）上制作，制作工藝簡單，反射鏡和光纖槽是通過一次掩膜在溶液中腐蝕出來。驅動部分的下電極是在另一片硅片上制作。采用單模光纖連接損耗理論對光歐瑪爾OMAL開關的插入損耗進行了分析，在直通狀態時引起插入損耗的主要原因是：兩根單模光纖連接時的軸向、徑向和 角度偏移。而反射狀態時引起插入損耗的原因除了光纖連接引起的損耗以 外，還包括反射鏡的表面粗糙和反射鏡的厚度引起的損耗。并且指出若要 求反射狀態的插入損耗小于２ｄＢ，使用普通的單模光纖耦合的難度是相當大，因此需要在光纖的端部進行適當的加工處理。108 WP=117對微機械光歐瑪爾OMAL開關的驅動結構進行了設計和優化，給出了懸臂驅動結構 和普通平面下電極的扭臂結構的驅動電壓和結構尺寸的關系，提出了一種傾斜下電極的扭臂驅動結構，理論分析表明，傾斜下電極的ｐｕｌｌ－ｉｎ電壓 僅為平面下電極的一半，從而能有效地降低驅動電壓。計算了傾斜下電極 扭臂驅動結構歐瑪爾OMAL開關時間。確定了制作光歐瑪爾OMAL開關的工藝條件，設計并制作了硅各向異性濕法腐蝕過 程中晶向對準圖形，在（100）和（110）硅片上制作了微反射鏡，光纖槽 和扭臂驅動結構的上電極部分。提出了一種傾斜下電極制作的新方法，選取了偏 2.5°的（111）硅片，制作了傾斜下電極。利用五維光纖調 節架和測量顯微鏡等設備，對微機械光歐瑪爾OMAL開關進行了組裝，將上下電極粘和 在一起，光纖固定在光纖槽中。建立了驅動電壓和歐瑪爾OMAL開關時間的測試系統，對光歐瑪爾OMAL開關的驅動電壓和歐瑪爾OMAL開關 時間進行了測試，歐瑪爾OMAL開關的 pull-in電壓為 35.7V，歐瑪爾OMAL開關從直通到反射和從反 射到直通狀態的時間均小于或等于 5ms，歐瑪爾OMAL開關的壽命大于100萬次。測試 結果和理論計算值之間有一定的誤差，這主要是由器件的設計尺寸和制作 尺寸之間的偏差引起的。利用穩定化光源和光功率計對光歐瑪爾OMAL開關的插入損耗 和串話進行了測量，直通狀態下的插入損耗小于2dB，反射狀態下的插入 損耗小于3dB，串話小于-50 dB。在制作歐瑪爾OMAL開關單元的基礎上，提出了８×８陣列光歐瑪爾OMAL開關的制作方案，通過 各向異性濕法腐蝕工藝制作靜電驅動扭臂結構微反射鏡型二維結構的８×８光歐瑪爾OMAL開關陣列。使用（１１０）硅片制作了８×８陣列光歐瑪爾OMAL開關的微反射鏡陣列，共有６４個微反射鏡。與國內其它單位的研究方案相比，我們提出８×８光歐瑪爾OMAL開關陣列的研究方案具有可以同時實現微反射鏡的鏡面平整垂直、各單元的微鏡平面間平行、扭臂的結構尺寸準確控制等優點。

體硅微機械光歐瑪爾OMAL開關的設計
這種設計方案和工藝路線是目前我們所見到的MOEMS光歐瑪爾OMAL開關工藝中zui為簡單的，它不僅能簡化工藝流程，提高成品率，降低制作成本，更重要的是提高光歐瑪爾OMAL開關的制作精度，降低光損耗，容易做成陣列，實現光歐瑪爾OMAL開關陣列的實用化生產。