高速的光网络使世界各地的人们得以即时沟通和共享主意。细小的MEMS光开关在这些数量巨大的光纤体系中发挥着重要作用。此类开关触及机械、光学和电气三个范畴，因而是适合作为使用Tanner EDA东西进行MEMS规划和仿真学习的器材。
简介
高速的光网络使世界各地的人们得以即时沟通和共享主意。细小的MEMS光开关在这些数量巨大的光纤体系中发挥着重要作用。此类开关触及机械、光学和电气三个范畴，因而是适合作为使用Tanner EDA东西进行MEMS规划和仿真学习的器材。如图1所示，本文介绍了2 x 2光开关原理图的创立和仿真。
图1：2 x 2光开关（来历：MEMS光开关简介，M. Tung）
有多种办法能够创立光开关。本文研讨的光开关选用一个双面反射镜，其运动由一个梳状结构的静电驱动执行器操控。执行器的运动由一组折叠绷簧操控。反射镜滑出到两个笔直对准槽的相交处，然后在遭到驱动时缩回。对准槽中有两对光纤发射器和接纳器（图1中仅显现了一个发射器）。
在穿插状况中，梳状驱动器未激活，反射镜坐落槽相交处。反射镜将来自输入1的光束反射到输出2，并将来自输入2的光束反射到输出1。
在直通状况中，梳状驱动器激活，反射镜缩回。来自输入1的光束由输出1接纳，输入2发射光束到输出2。
咱们使用体微加工技能在晶圆上进行光开关的制作。先在掩膜上制作反射镜、光纤对准槽、梳状驱动执行器和折叠绷簧的图形。经过蚀刻工艺刻出对准槽，开释可动结构，并为机械元器材留下锚点。最终的制作进程是放置光纤发射器和接纳器，然后给反射镜涂铝。
原理图创立
创立光开关的进程从使用S-Edit构建原理图开端。此编辑器供给了一个丰厚的元器材库，可用来快速拼装开关。第一步是从库中调用各光学元器材实例（图2），然后将其衔接起来。
图2：开关的光学元器材
规划人员能够从S-Edit库中实例调用参数化的元器材并予以衔接：
• 双透镜光纤发射器：各透镜均为输出高斯光束的单模元器材。发射器的端面曲折，可用作一个聚集光束的透镜。
• 双透镜光纤接纳器：搜集高斯光束并生成耦合功率。
• 两个光功率源：为光纤发射器供给功率。
• 一个双面平面反射镜：界说高斯光束的反射特性。
图3显现了衔接到双面镜的通电发射器和接纳器对。
图3：光学元器材的电路图
为满意光学要求，各元器材的参数能够改动。例如，规划人员能够界说反射镜的巨细和厚度，或界说高斯光束腰（形状）。
下一步是界说反射镜的运动，如图4所示。
图4：反射镜的机械运动
为使反射镜运动，规划人员能够从S-Edit库中实例调用一组参数化的机械元器材并予以衔接：
• 一个线性梳状驱动器：界说驱动器的静电电容金属板。一块金属板锚定于基板上，另一块金属板沿梳齿方向移动。
• 两个折叠绷簧：每个绷簧界说一个折叠悬臂梁，其一条腿锚定，另一条腿可自在活动。
• 一块刚性金属板：在每个方向上供给无限大刚度，无形变地传递力和动量。
此外还需要一个信号源来供给激活梳状驱动器的电脉冲。图5显现了衔接到两个折叠绷簧的通电线性梳状驱动器。梳状驱动器的停止金属板、各折叠绷簧的锚腿和反射镜皆衔接到刚性金属板上。
图5：机械元器材的电路图
为满意机械要求，各元器材的参数是能够改动的。例如，规划人员能够界说折叠绷簧的长度和宽度，或指定梳状驱动器的齿数。
与反射镜的机械耦合，经过实例调用一个压控电压源（VCVS）元器材来完成，其值经过高斯光束操控，并衔接到刚性的金属板上，如图6所示。
图6：机械元器材衔接到反射镜
原理图验证
下一步是用T-Spice仿真原理图，然后用波形查看器剖析规划，然后确认该光开关是否契合预期。图7显现了瞬态仿真成果。
图7：经过波形剖析验证规划
上方波形显现了根据反射镜动作和梳状驱动器相对位移的直通状况和穿插状况值。下方波形显现了根据这些状况的光纤接纳器的功率值。
结语
光开关是用于拼装体系的元件东西箱中最根本的MEMS器材之一。Tanner规划流程让规划人员能够快速扩大东西箱，然后创立出简直无限多样的令人惊叹的体系。
