MEMS光学器件—MEMS OXC（光交叉互连开关）

OXC的应用领域

光交叉互连开关（OXC）是一种N×N端口的矩阵光开关，可用于构建CDC ROADM（无色、无方向性、无竞争的可重构光上／下路复用器），如图1所示。

图1． 基于WSS和OXC的CDC ROADM结构

基于1×N端口光开关构建的OXC

OXC可以通过1×N端口的光开关来构建，如图2所示，为了构建一个N×N端口的OXC模块，需要2N个1×N端口的光开关，随着端口数N的增加，OXC模块的尺寸和成本急剧增加，因此这种OXC的端口数通常限于32×32端口。

图2． 以16个1×8端口光开关构建8×8端口OXC

基于2D MEMS 技术的OXC

实现OXC的第二种技术方案是基于MEMS微镜阵列的Cross－Bar光开关，日本东京大学的H． Toshiyoshi和H． Fujita于1996年报道了第一个基于MEMS技术、具有端口扩展潜力的Cross－Bar光开关，如图3所示。所报道的器件只有2个输入端口和2个输出端口，光路切换是通过4个MEMS微镜来实现的，每个微镜有两个状态，平置于基片上让光束通过（Off状态）或者直立于基片上以反射光束（On状态）。

图3． 第一个基于MEMS扭镜的Cross－Bar矩阵光开关

MEMS芯片和单个微镜的SEM照片，以及扭镜的结构示意图，如图4所示。微镜以多晶硅梁支撑，当电极未加偏置电压时，微镜保持平置状态；加电时在静电引力的驱动下，微镜直立于基片上。

图4． MEMS扭镜的SEM照片和结构示意图

AT＆T实验室的L．Y． Lin等人于1998年报道了第一个基于2D MEMS技术的矩阵光开关，如图5所示，为了实现N×N端口光开关，需要一个N×N规模的微镜阵列。该器件的所有光路都在一个平面内，这也是为何它被称为2D MEMS光开关。

图5． 第一个2D MEMS矩阵光开关结构