1 导言
跟着光通信技能的迅速发展，MEMS光开关由于具有插入损耗和串话小、消光比高、安稳性好、透明性和可扩展性好、易于集成、偏振不灵敏等长处，将成为中心光交流器材的干流。其静电驱动是现在广泛研讨的一种，常见的静电驱动办法有：梳状电极、SDA（scratch drive actuator）、悬臂驱动和扭臂驱动等。悬臂和扭臂驱动的驱动电压高 于前两者，但结构简略、工艺上简略完结。在选取其微反射镜最佳作业状况时，需求电压、频率，占空比接连可调的方波信号为鼓励源。传统的选取办法需求示波器、脉冲信号发生器，直流稳压源三台仪器和谐作业才干完结，并且存在许多坏处，如：丈量仪器本钱高、操作繁琐、测验周期长、丈量精度低一级。而在本文介绍的丈量渠道中，通过高幅值运用单片机操控脉冲频率的办法来挑选器材。与当时同类办法比较，具有精度高、可靠性强、本钱低、易操作等长处。
2 光开关作业原理
图1为2×2微机械光开关的结构示意图，能够选用体硅微机械加工的办法在（100）硅片上制造。微反射镜和上电极连在一起，在没有电压输入时，上电极的方位不动，微反射镜处在光通路上，从入射光纤宣布的光被微反射镜反射，改动方向后进入到镜面同一侧的出射光纤中，这是开关的反射状况。当上电极和下电极之间有电压输入时，在静电力的作用下，上电极带动微反射镜移开光通路，入射光沿直线传播进入前方的出射光纤，这是开光的直通状况。图2为阈值电压随扭梁的厚度改动曲线，图3为驱动电压与悬梁位移之间的联系曲线。
3 计划规划与剖析
其作业原理是先由单片机发生频率占空比可调的脉冲信号，但因终究信号的电压幅值在40～70V，远大于单片机的作业电压（5V），故将单片机发生的信号先接光耦阻隔，再输出到后级的扩大电路，然后依据扩大电路的调整，输出峰峰值可调的信号。由此可见体系规划首要触及三个要害部分：发生频率和占空比可调的方波信号、信号扩大以及终究信号幅值的丈量。
3.1方波信号源的规划
方波信号的发生电路首要由AT89C2051单片机、晶振电路、键盘参数输入和LED状况显现等部分组成。单片机AT89C2051由软件操控，发生方波信号。软件的规划是运用AT89C2051内计数器/守时器T0和T1互相合作来操控方波的频率和占空比的。AT89C2051运用12M晶振，所以单片机履行一条指令的时刻为1μs,这样依据键盘输入的频率值f和占空比d, 得到周期时刻常数Tt（T t=1/f）和正脉冲的时刻长度T d(Td=Tt×d%),别离送给计数器/守时器T0、T1。T0、T1一起开端计数，一起使输出为高电平，由于Td≤T t, 故T1首要计满溢出，履行T1的中止服务子程序，拉低输出电平使输出低电平，一起中止T1计数。在等候一段时刻，待到T0计满， 再调用履行T0的中止服务子程序， T0、T1从头装载守时常数并开端计时，一起把输出电平拉回高电平。由此完结一个周期的输出。频率和占空比的改动只需改动T0、T1的守时常数。输出的波形如图4。
3.2 信号扩大部分
单片机输出的方波信号高电平时只需5V左右，而输出要到达40～70V，一般的三极管扩大电路不能接受这么大的电压。因而在规划中选用MOS管，并且MOS管有很好的开关功能，会使输出波形很好。电路如图5。
由LM317建立的稳压电源（见图6）供给40～ 70V的直流电压Vcout。这个直流电压输出值可由图中的滑动变阻器WR调整。Vcout通过上拉电阻加在 MOS管的漏级上，这样当MOS管作业在开关状况时，从漏级的输出的电压就在0V和 Vcout之间改动，就由此发生幅值为V cout的方波信号。可见，只需单片机输出的方波信号可操控MOS管的开关状况，即可使输出高幅值的方波信号与单片机由软件规划输出的方波同频率同占空比。可是单片机输出的信号大约在5V左右，若与后边加有高达40～70V电压的MOS管直接相连，这样当MOS管后级短路输出的高压很简略被引进单片机内，将单片机烧坏。因而有必要选用办法防止这种风险的发生。在此规划中选用光耦使得后边输出的高电压与单片机作业时的5V低压安全阻隔开。
3.3 终信号幅值的丈量
终究输出的信号为方波信号，要想直接丈量输出的峰峰值很困难。但剖析完电路不难发现当MOS管截止时，MOS管的输出 Vout与稳压源供给的Vcout 简直持平。由此可知能够通过丈量稳压源输出的V cout直流电压，即可得MOS管输出方波信号的峰峰值。
在丈量电压值不是很准确的情况下，可直接把稳压源供给的Vcout经电阻按份额分压，分出的电压通过A/D转换器和单片机处理，所得的成果乘以份额系数，即可得 Vcout的实践电压值。将这个值直接送显现部分，则很直观的显现出方波峰峰值。在咱们实践规划的仪器中，显现的Vout丈量值与空载时的输出值差错不超越±0.5V。证明在丈量电压值要求不是很准确的情况下，这种计划是便利可行的。
3.4 主控渠道和显现部分
从整体来看，发生信号的部分和终究信号幅值丈量显现部分是各自独立分隔的，由两个AT89C2051别离完结构成一个简略的分布式结构。这样的结构提高了整个软件部分的安稳性。
主控渠道由第一个AT89C2051来完结，直接操控方波信号的发生，并且还包含方波信号的频率、占空比的设置和显现，供给友爱的人机接口。
关于输出的信号，应该给用户尽量直观的成果， 在主控渠道供给频率和占空比显现的一起，还应运用户直观准确地知道输出信号幅值，这样在用户没有第三方的丈量仪器的情况下，对仪器操作十分便利和准确。这部分的作业就由第二个 AT89C2051和A/D转换器AD0804合作完结。
单片机中心部分源程序如下：
… …
//generate pulse signal
//period= the period of pulse signal
//positive=the length of positive voltage
timer0() interrupt 1 using 1 {
unsigned int temp;
out=1; //output VOH
temp=65535-period;
TL0=temp; //set value for timer0
TH0=temp>>8;
temp=65535-positive;
TL1=temp; //set value for timer1
TH1=temp>>8;
TR1=1;
TR0=1; //start timer1, 0
}
timer1() interrupt 3 using 2 {
out=0; //timer1记满,output VOL
TR1=0; //stop timer1
}
…
4 结语
丈量悬臂和扭臂驱动的光开关的驱动电压是在制造微机械光开关过程中比较繁琐的程序，本丈量渠道选用单片机操控脉冲频率的办法来挑选器材。与传统办法比较，具有精度高、可靠性强、本钱低、易操作等长处。本丈量渠道通过吉林大学集成 光电子学国家重点联合实验室近半年的运用，体系安稳，作用杰出，是一种省时高效的丈量办法。
