体硅微机械光欧玛尔OMAL开关的设计
随着光纤通信技术的发展和密集波分复用（ＤＷＤＭ）系统的应用，全光 交换已经成为一种趋势，光欧玛尔OMAL开关是实现全光交换的关键器件，它可以实现 全光层的路由选择，波长选择，光交叉连接，自愈保护等功能。随着ＭＥＭＳ技术的发展，MOEMS与光器件融合于一体的MOEMS光欧玛尔OMAL开关阵列将成为全光网 络的主流器件。国外的研究机构都以极大的力度投入微光电子机械欧玛尔OMAL开关阵 列的研究，并取得了很大突破。

体硅微机械光欧玛尔OMAL开关的设计
对MOEMS光欧玛尔OMAL开关的研究虽然时间不长，但也取得了相当的进展，从事这一研究工作的单位多数是*的高校和技术力量雄厚的研究所。目前主要进行研究的是１×２和 2*2 等小型微机械结构光欧玛尔OMAL开关。但由于力量分散，投入不 足，尽管已有不少成果，但在产品质量，性能价格比及实用化等方面与国 外还有很大差距。研制了2*2微机械光欧玛尔OMAL开关，它是利用微反射镜的移动来改变入射 光的传播方向实现光欧玛尔OMAL开关的功能。主要包括微反射镜，自对准光纤槽以及 驱动结构。微反射镜、光纤槽和静电驱动扭臂结构的上电极是在（１００）硅片（或硅片）上制作，制作工艺简单，反射镜和光纤槽是通过一次掩膜在溶液中腐蚀出来。驱动部分的下电极是在另一片硅片上制作。采用单模光纤连接损耗理论对光欧玛尔OMAL开关的插入损耗进行了分析，在直通状态时引起插入损耗的主要原因是：两根单模光纤连接时的轴向、径向和 角度偏移。而反射状态时引起插入损耗的原因除了光纤连接引起的损耗以 外，还包括反射镜的表面粗糙和反射镜的厚度引起的损耗。并且指出若要 求反射状态的插入损耗小于２ｄＢ，使用普通的单模光纤耦合的难度是相当大，因此需要在光纤的端部进行适当的加工处理。108 WP=117对微机械光欧玛尔OMAL开关的驱动结构进行了设计和优化，给出了悬臂驱动结构 和普通平面下电极的扭臂结构的驱动电压和结构尺寸的关系，提出了一种倾斜下电极的扭臂驱动结构，理论分析表明，倾斜下电极的ｐｕｌｌ－ｉｎ电压 仅为平面下电极的一半，从而能有效地降低驱动电压。计算了倾斜下电极 扭臂驱动结构欧玛尔OMAL开关时间。确定了制作光欧玛尔OMAL开关的工艺条件，设计并制作了硅各向异性湿法腐蚀过 程中晶向对准图形，在（100）和（110）硅片上制作了微反射镜，光纤槽 和扭臂驱动结构的上电极部分。提出了一种倾斜下电极制作的新方法，选取了偏 2.5°的（111）硅片，制作了倾斜下电极。利用五维光纤调 节架和测量显微镜等设备，对微机械光欧玛尔OMAL开关进行了组装，将上下电极粘和 在一起，光纤固定在光纤槽中。建立了驱动电压和欧玛尔OMAL开关时间的测试系统，对光欧玛尔OMAL开关的驱动电压和欧玛尔OMAL开关 时间进行了测试，欧玛尔OMAL开关的 pull-in电压为 35.7V，欧玛尔OMAL开关从直通到反射和从反 射到直通状态的时间均小于或等于 5ms，欧玛尔OMAL开关的寿命大于100万次。测试 结果和理论计算值之间有一定的误差，这主要是由器件的设计尺寸和制作 尺寸之间的偏差引起的。利用稳定化光源和光功率计对光欧玛尔OMAL开关的插入损耗 和串话进行了测量，直通状态下的插入损耗小于2dB，反射状态下的插入 损耗小于3dB，串话小于-50 dB。在制作欧玛尔OMAL开关单元的基础上，提出了８×８阵列光欧玛尔OMAL开关的制作方案，通过 各向异性湿法腐蚀工艺制作静电驱动扭臂结构微反射镜型二维结构的８×８光欧玛尔OMAL开关阵列。使用（１１０）硅片制作了８×８阵列光欧玛尔OMAL开关的微反射镜阵列，共有６４个微反射镜。与国内其它单位的研究方案相比，我们提出８×８光欧玛尔OMAL开关阵列的研究方案具有可以同时实现微反射镜的镜面平整垂直、各单元的微镜平面间平行、扭臂的结构尺寸准确控制等优点。

体硅微机械光欧玛尔OMAL开关的设计
这种设计方案和工艺路线是目前我们所见到的MOEMS光欧玛尔OMAL开关工艺中zui为简单的，它不仅能简化工艺流程，提高成品率，降低制作成本，更重要的是提高光欧玛尔OMAL开关的制作精度，降低光损耗，容易做成阵列，实现光欧玛尔OMAL开关阵列的实用化生产。