CN116736449A - 用机械双稳态梁的集成波导mems光开关及n×n阵列 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关及N×N阵列。包括基底以及置于基底上的光学结构和机械结构；其中光学结构包括三个可移动光学耦合器和输入‑输出波导组，可移动光学耦合器和输入‑输出波导组均悬空于基底布置，可移动光学耦合器组通过传动杆与静电梳驱动器连接，传动杆从连接可移动光学耦合器组的一端开始依次连接第一组固定岛梁结构、静电梳驱动器和第二组固定岛梁结构。本发明中的开关结构具有带宽范围大、插入损耗低、串扰低、消光比高、制作工艺简单、加工成本低、功耗低、可扩展性强等显著优势。

Description

用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关及N×N阵列

技术领域

本发明属于集成光电子器件领域一种MEMS光开关及光学阵列，尤其是涉及了一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关及N×N阵列。

背景技术

近年来，云计算和数据密集型计算的出现促使了数据中心网络规模的急剧扩张，数据量的飞速增长对低延时、低功耗的可重构网络提出了更进一步的要求。与传统的电互联技术相比，光互联技术在延时、功耗方面具有显著优势，光互联在大规模数据中心的建设中至关重要。

大规模光开关阵列作为可重构光网络的核心器件，极大地提升了光网络的灵活性。目前，包含基于马赫曾德干涉仪(MZI)的集成波导光开关、基于微环谐振器(MRR)的集成波导光开关、基于微机械系统(MEMS)的自由空间光开关和基于MEMS的集成波导光开关在内的众多光开关结构被提出并吸引了广泛研究。

在众多的光开关结构中，基于MEMS的自由空间光开关由于具有低损耗、可靠性好、可扩展性强等特点而被广泛关注，目前数据中心网络中的光开关多为自由空间MEMS光开关。对于自由空间MEMS光开关而言，光信号从光纤输入开关以后在自由空间中完成传播和切换再被输出光纤接收，其可扩展性很好，目前已经能在保证低插入损耗和低串扰的前提下实现数百的端口数目。但是，自由空间MEMS光开关由于自由空间MEMS无法实现更高的机械动作速度而具有较长的开关时间，其开关速度一般在几毫秒和几十毫秒的水平，这大大限制了大规模数据中心的重构速度。集成波导MEMS光开关可以解决这个问题，集成波导MEMS结构可以实现更小的机械结构尺寸以提升开关的动作速度。在集成波导MEMS光开关中，光信号从输入光纤输入芯片以后束缚在集成波导中传播，通过集成在一起的波导结构和机械结构实现光路的切换。近年来，基于MEMS的集成波导光开关开始崭露头角，其与CMOS工艺兼容，能够实现亚微秒级的快切换时间、低插入损耗、低串扰和大端口数目。基于MEMS的集成波导光开关有望突破目前光开关阵列的限制性因素，应用到大规模光互联网络中。

非易失性已被证明是降低器件静态功耗的有效手段。然而目前已有的基于MEMS的集成波导光开关往往不具备非易失性，ON状态下需要维持较高的驱动电压，导致了较高的静态功耗。而已有的非易失性MEMS光开关则是通过在可移动硅波导中施加预应力，以便在释放时将可移动波导置换出平面以形成机械双稳态，然而这种光开关制作工艺复杂，且使用的双层硅基片也与常见硅光工艺不兼容。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关及N×N阵列，此开关通过给固定静电梳施加驱动电压，使其与悬空的可移动静电梳之间产生吸引力，带动可移动静电梳产生运动，进一步通过传动杆带动可移动光学耦合器，从而改变光学耦合器的波导间距，利用光信号在两个波导之间的耦合达到切换光路的目的，并通过传动杆带动机械双稳态梁切换状态，以提供非易失性。

本发明技术方案如下：

关开关包括基底以及置于基底上的光学结构和机械结构；其中光学结构包括可移动光学耦合器组和输入-输出波导组，可移动光学耦合器组和输入-输出波导组均悬空于基底布置，可移动光学耦合器组和输入-输出波导组之间连接；

所述的机械结构包括固定停止机构、两个固定岛梁阵列、静电梳驱动器、和传动杆，可移动光学耦合器组通过传动杆与静电梳驱动器固定连接，固定停止机构设置在移动光学耦合器组和传动杆之间，传动杆从连接可移动光学耦合器组的一端开始依次连接第一个固定岛梁阵列、静电梳驱动器和第二个固定岛梁阵列。

所述的可移动光学耦合器组包括三个可移动光学耦合器，每个可移动光学耦合器主要由一根内侧波导段和一个与内侧波导段平行的外侧波导段组成；外侧波导段位于内侧波导段的外侧，三根内侧波导段连接成的一面开口且另外三面闭合的倒U形波导，倒U形波导的开口端与传动杆连接；

所述的输入-输出波导组包括第一输入单模波导、第二输入单模波导、第一输出单模波导和第二输出单模波导，远离传动杆的外侧波导段的两端分别连接有第一输入单模波导和第一输出单模波导，位于传动杆两侧的两个外侧波导段分别连接有第二输入单模波导和第二输出单模波导，第一输入单模波导靠近第二输入单模波导分布，第一输出单模波导靠近第二输出单模波导分布。

所述的静电梳驱动器主要由固定静电梳和可移动静电梳组成，固定静电梳固定于基底布置，可移动静电梳悬空于基底布置，固定静电梳和可移动静电梳的梳齿部相对布置且呈交错穿插分布，倒U形波导的开口端通过传动杆与可移动静电梳固定相连。

所述的固定岛梁阵列主要由若干个固定岛梁结构沿着传动杆的长度方向间隔排列形成，每个固定岛梁结构沿着垂直于传动杆的长度方向设置，两个固定岛梁阵列沿传动杆长度方向分布在静电梳驱动器的两侧；

所述的固定岛梁结构主要由沿着垂直于传动杆长度方向设置的机械双稳态梁组和对称分布在传动杆两侧的一对第二固定岛组成；第二固定岛固定于基底布置，机械双稳态梁组悬空于基底布置，机械双稳态梁组主要由若干根沿着传动杆的长度方向间隔布置的机械双稳态梁组成，机械双稳态梁的两端分别与两个第二固定岛连接，机械双稳态梁的中间与传动杆相连，机械双稳态梁的长度方向与传动杆的长度方向垂直。

所述的固定停止机构主要由第一固定岛和机械停止结构连接组成，第一固定岛固定于基底布置，机械停止结构悬空于基底布置，第一固定岛和机械停止结构均位于倒U形波导的开口处。

所述的固定静电梳和可移动静电梳均由梳柄和周期分布在梳柄上的梳齿组成，梳柄的长度方向与传动杆垂直，梳齿的长度方向与传动杆平行，梳齿沿着梳柄的长度方向周期性排列，梳齿的一端连接在梳柄上，另一端无连接，固定静电梳和可移动静电梳的梳齿呈对向交错分布。

机械双稳态梁的形状呈三角函数形状或能形成机械双稳态的其他形状。

能形成机械双稳态的其他形状如三角函数与线性函数的组合，或者是多项式形状，或者是玻尔兹曼函数的组合等。

所述的可移动光学耦合器为定向耦合器或绝热耦合器。

所述的可移动光学耦合器、机械双稳态梁、传动杆、固定静电梳和可移动静电梳的材料相同、厚度相同。

所述的N×N光开关阵列包括至少四个级联的集成波导MEMS光开关。

所述的可移动光学耦合器可以是定向耦合器或者绝热耦合器。可移动光学耦合器共三个，包括顶部一个可变波导间隔的光学耦合器和左右侧两个不变波导间隔的光学耦合器。光学耦合器的外侧波导段为固定结构，三个波导段相互分离。内侧波导段为可动结构，三个波导段通过弯曲波导相连接，形成倒U型结构并与传动杆相连接，可以在机械结构的带动下改变内外侧波导段的相对位置。光学耦合器的各部分均为悬空结构。对于顶部的光学耦合器，当外侧波导段与内侧波导段间距减小时，两者之间耦合增强，光从一根波导段中耦合到另一根波导段中，此时为耦合状态；当外侧波导段与内侧波导段间距增大时，两者之间几乎不会耦合，光仍在原波导中传输，此时为分离状态。对于左右两侧的光学耦合器，内外侧波导段间距不会改变，始终处于耦合状态。

外侧波导段与作为输入和输出端口的单模波导相连，相邻的开关单元可以通过单模波导和波导交叉相互连接成为N×N开关阵列。位于上方的外侧波导段两端均与作为输入输出端口的单模波导相连，称为第一输入端口和第一输出端口。位于左右两侧的外侧波导段下端分别与一根作为输入输出端口的单模波导相连，称为第二输入端口和第二输出端口，上端不作为端口使用。

本发明具有的有益效果是：

1、材料单一、结构简单、制作成本低；

2、开关具有非易失性，无需维持驱动电压，避免了静态功耗，且不依赖于预应力。

3、开关单元在大波长范围内具有低插入损耗、低串扰和高消光比；

4、开关单元采用的驱动方式为电容式结构，开关单元的能耗极低；

5、开关单元具有两个输入端口和两个输出端口，此2×2的开关单元可以采用多种拓扑结构级联为大规模光开关阵列，可拓展性强。

6、本发明中的开关结构通过静电梳驱动可移动光学耦合器改变波导间距实现了光路切换的效果，通过机械双稳态梁获得非易失性，具有带宽范围大、插入损耗低、串扰低、消光比高、制作工艺简单、加工成本低、功耗低、可扩展性强等显著优势。

附图说明

图1是本发明在顶部光学耦合器处于耦合状态(ON)下的结构俯视图；

图2是图1中A-A’的截面图；

图3是图1中B-B’的截面图；

图4是基于Benes拓扑结构的N×N集成波导MEMS光开关结构示意图；

图5是本发明在顶部光学耦合器处于分离状态(OFF)的结构俯视图；

图6是全绝热耦合器的传输情况图。

图中：1、第一输入单模波导；2、第二输入单模波导；3、第一输出单模波导；4、第二输出单模波导；5、内侧波导段；6、外侧波导段；7、可移动光学耦合器；8.1、第一固定岛；8.2、第二固定岛；9、机械停止结构；10、传动杆；11、固定静电梳；12、可移动静电梳；13、机械双稳态梁；14、基底；15、掩埋层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

如图1和图5所示，光开关包括基底14以及置于基底14上的光学结构和机械结构；其中光学结构包括可移动光学耦合器组和输入-输出波导组，可移动光学耦合器组和输入-输出波导组均悬空于基底14布置，可移动光学耦合器组和输入-输出波导组之间通过弯曲波导连接；

所述的机械结构包括固定停止机构、两个固定岛梁阵列、静电梳驱动器、和传动杆10，可移动光学耦合器组通过传动杆10与静电梳驱动器固定连接，固定停止机构设置在移动光学耦合器组和传动杆10之间，传动杆10从连接可移动光学耦合器组的一端开始依次连接第一个固定岛梁阵列、静电梳驱动器和第二个固定岛梁阵列。

可移动光学耦合器组包括三个可移动光学耦合器7，每个可移动光学耦合器7主要由一根内侧波导段5和一个与内侧波导段5平行的外侧波导段6组成；外侧波导段6位于内侧波导段5的外侧，三根内侧波导段5通过弯曲波导连接成的一面开口且另外三面闭合的倒U形波导，倒U形波导的开口端与传动杆10连接；

输入-输出波导组包括第一输入单模波导1、第二输入单模波导2、第一输出单模波导3和第二输出单模波导4，远离传动杆10的外侧波导段6的两端分别连接有第一输入单模波导1和第一输出单模波导3，位于传动杆10两侧的两个外侧波导段6分别连接有第二输入单模波导2和第二输出单模波导4，第一输入单模波导1靠近第二输入单模波导2分布，第一输出单模波导3靠近第二输出单模波导4分布，第一输入单模波导1、第二输入单模波导2、第一输出单模波导3和第二输出单模波导4分别作为光开关的第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；

内侧波导段5为第一内侧波导段、第二内侧波导段或第三内侧波导段，外侧波导段6为第一外侧波导段、第二外侧波导段或第三外侧波导段。具体地，倒U形波导主要由一根第一内侧波导段、分别连接在第一内侧波导段两端且与第一内侧波导段长度方向垂直的第二内侧波导段、第三内侧波导段组成，第一内侧波导段正对倒U形波导的开口，倒U形波导的两端分别与第二内侧波导段和第三内侧波导段连接；第一外侧波导段、第二外侧波导段、第三外侧波导段分别平行于第一内侧波导段、第二内侧波导段、第三内侧波导段，第一外侧波导段的两端分别连接有第一输入单模波导1和第一输出单模波导3，第二外侧波导段和第三外侧波导段分别连接有第二输入单模波导2和第二输出单模波导4。

静电梳驱动器主要由固定静电梳11和可移动静电梳12组成，固定静电梳11固定于基底14布置，可移动静电梳12悬空于基底14布置，固定静电梳11和可移动静电梳12的梳齿部相对布置且呈交错穿插分布，倒U形波导的开口端通过传动杆10与可移动静电梳12固定相连。

固定岛梁阵列主要由若干个固定岛梁结构沿着传动杆10的长度方向间隔排列形成，每个固定岛梁结构沿着垂直于传动杆10的长度方向设置，两个固定岛梁阵列沿传动杆10长度方向分布在静电梳驱动器的两侧；

固定岛梁结构主要由沿着垂直于传动杆10长度方向设置的机械双稳态梁组和沿梳齿方向对称分布在传动杆10两侧的一对第二固定岛8.1组成；第二固定岛8.1固定于基底14布置，机械双稳态梁组悬空于基底14布置，机械双稳态梁组主要由若干根沿着传动杆10的长度方向间隔布置的机械双稳态梁13组成，机械双稳态梁13的两端分别与两个第二固定岛8.1连接，机械双稳态梁13的中间与传动杆10相连，机械双稳态梁13的长度方向与传动杆10的长度方向垂直。

固定停止机构主要由第一固定岛8.1和机械停止结构9连接组成，第一固定岛8.1固定于基底14布置，机械停止结构9悬空于基底14布置，第一固定岛8.1和机械停止结构9位于倒U形波导的开口处，即固定停止机构位于倒U形波导和传动杆10之间，固定停止机构用于限位传动杆10在自身长度方向上的移动；

机械结构中还可以包括一个固定停止组件，固定停止组件和固定停止机构的组成相同且对称分布，均由第一固定岛8.1和机械停止结构9连接组成，传动杆10还可位于固定停止机构和固定停止组件之间。

机械停止结构9为锥形结构，与单独的第一固定岛8.1相连，可分布在传动杆10的顶端和底端，用于限制机械双稳态梁13切换状态时传动杆10的运动范围。

固定静电梳11和可移动静电梳12均由梳柄和周期分布在梳柄上的梳齿组成，梳柄的长度方向与传动杆10垂直，梳齿的长度方向与传动杆10平行，梳齿沿着梳柄的长度方向周期性排列，梳齿的一端连接在梳柄上，另一端无连接，固定静电梳11和可移动静电梳12的梳齿呈对向交错分布；

可移动光学耦合器7为定向耦合器或绝热耦合器。

可移动光学耦合器7、机械双稳态梁13、传动杆10、固定静电梳11和可移动静电梳12的材料相同、厚度相同，整个开关单元结构或N×N阵列均可采用单片集成加工制作。

N×N光开关阵列包括至少四个级联的集成波导MEMS光开关。

N×N光开关阵列应至少包括四个上述的集成波导MEMS光开关单元，相邻的开关单元之间通过单模波导和波导交叉相连，开关单元之间的连接方式可以采用但不限于Benes、Cross-Bar等拓扑结构。

传动杆10的竖直杆与可移动静电梳12以及机械双稳态梁13相连接，由与机械双稳态梁13相连接的第二固定岛8.1提供支撑。静电梳驱动器带动倒U形波导中的内侧波导段5在沿传动杆10的长度方向运动，改变顶部可移动光学耦合器7中的两个波导间隔，并使机械双稳态梁13发生弹性形变切换为另一个稳态。

可移动光学耦合器7可以是定向耦合器或者绝热耦合器，均为悬空结构。外侧波导段6与作为输入输出端口的单模波导1、2、3、4相连接，固定不动。三条内侧波导段5通过弯曲波导连接成倒U形结构，并在传动杆10的带动下在竖直方向上运动，运动过程中左右两侧的可移动光学耦合器7波导间隔不变，顶部的可移动光学耦合器7波导间隔发生改变，改变量通过机械双稳态梁13两个稳态间的形变量决定。左右两侧的外侧波导段6不作为端口使用的一端可以与额外的锥形波导连接，以便减小端面的反射。

如图1所示，传动杆10为T形结构，传动杆10顶部为水平杆，水平杆分别与两个可移动光学耦合器7的内侧波导段5垂直相连，以增强倒U形波导的机械稳定性，并且减小波导端面反射。传动杆10的竖直杆从连接可移动光学耦合器7的一端开始自上而下依次连接第一组机械双稳态梁组、可移动静电梳驱动器12和第二组机械双稳态梁组。机械双稳态梁组为悬空结构，由数根机械双稳态梁13组成，机械双稳态梁13的两端分别与两个第二固定岛8.2相连接，机械双稳态梁13的中间连接有传动杆1。

如图2所示，固定岛8.1、8.2为方形结构，其下方通过掩埋层15与基底14相连，机械双稳态梁13为悬空结构，第二固定岛8.2对机械双稳态梁13起支撑作用，每个第二固定岛8.2上均连接有两根机械双稳态梁13。

机械双稳态梁13可以是三角函数形状的梁，也可以是能形成机械双稳态的其他形状梁。机械双稳态梁13具有两个稳态，可以在传动杆10带动下发生弹性形变，在两个稳态间切换，具有非易失性。机械双稳态梁13通过预先的设计或者额外的机械停止结构9来控制稳态时的位置，以决定可移动光学耦合器7中的内外侧波导段5在两个稳态下的相对位置。上下共两组机械双稳态梁组，以增强传动杆的机械稳定性，并减小结构在面外的形变量。

如图1所示，固定静电梳11和可移动静电梳12结构类似，固定静电梳11和可移动静电梳12均由梳柄和周期分布在梳柄上的梳齿组成。静电梳驱动器包括两对固定静电梳11和一对可移动静电梳12组成，两对固定静电梳11沿传动杆10长度方向分布在可移动静电梳12的两侧，其中一对固定静电梳11更靠近可移动静电梳12，取决于机械双稳态梁13当前的稳态，并在机械双稳态梁13切换稳态后，另一对固定静电梳11更靠近可移动静电梳12，两种状态呈类似镜像的分布。固定静电梳11靠近传动杆10的一侧与传动杆10无连接，远离传动杆10的一侧与外部电路相连。固定静电梳11的梳齿分布在靠近可移动静电梳12的一侧。可移动静电梳12为悬空结构，其对称分布在传动杆10竖直杆方向的两侧，位于两对固定静电梳11的内侧。可移动静电梳12靠近传动杆10的一侧与传动杆10相连，远离传动杆10的一侧无连接。可移动静电梳12的梳齿在面向固定静电梳11的两侧均有分布。如图3所示，固定静电梳11在梳柄下方有掩埋层15支撑，通过掩埋层15与基底14相连，每对固定静电梳11沿梳柄的长度方向对称分布在传动杆10的两侧。

如图5所示，静电梳驱动器在工作时通过外部电路给下方固定静电梳11施加电压，使其与可移动静电梳12之间产生电势差，此电势差会在固定静电梳11和可移动静电梳12之间产生吸引力，由于固定静电梳11通过掩埋层材料15与基底14相连，不可移动，而可移动静电梳12为悬空可动结构，因此可移动静电梳12将产生靠近下方固定静电梳11的运动。此运动通过可移动静电梳12与传动杆10之间的连接带动传动杆10产生平行于传动杆10竖直杆方向的位移，进一步通过传动杆10水平杆与倒U形波导的连接带动可移动内侧波导段5产生平行于传动杆10竖直杆方向的位移，同时机械双稳态梁13在其带动下发生弹性形变进行状态切换，当撤去电压后，机械双稳态梁13将稳定在另一个稳态。当给上方固定静电梳11施加电压时，基于同样的过程，结构将切换回原状态，如图1所示。

如图5所示，此时顶部可移动光学耦合器7处于分离状态，为OFF状态。此时从第一输入端1输入的光信号将直接从第一输出端3输出，从第二输入端口2输入的光将在经过左、右两个可移动光学耦合器7后从第二输出端口4输出。如图1所示，当给上方的固定静电梳11施加一定电压并撤除后，机械双稳态梁13将切换为另一个稳态，顶部的可移动光学耦合器7变为耦合状态，此时为ON状态，从第一输入端1输入的光信号将经过顶部和右侧的可移动光学耦合器7从第一输出端3输出，从第二输入端口2输入的光信号将经过左侧和顶部的可移动光学耦合器7从第二输出端口4输出。当给下方的固定静电梳11施加一定电压并撤除后，结构将返回OFF状态，如图5所示。以上即为一个完成的开关动作过程。

如图1所示，本发明中的MEMS光开关具有两个输入端口和两个输出端口，为2×2光开关，其与1×2的光开关结构相比更具可扩展性。1×2的光开关一般采用Cross-bar拓扑结构级联成为大规模开关阵列，按照此种拓扑结构形成的N×N阵列所需的光开关单元数高达N2个，而2×2光开关在大规模阵列的拓扑结构选取上更为灵活，其还可以采用Benes拓扑结构进行级联，如图4所示，形成N×N的开关阵列仅需N(log2N-0.5)个光开关单元，大幅减少了大规模开关阵列需要的开关单元数目。

以下描述本发明的具体实施情况：

选用绝缘体上硅(SOI)作为实施平台，顶层材料为220nm厚的硅，掩埋层15为2um厚的二氧化硅，基底为硅。考虑的波长范围是1530nm到1565nm，采用TE偏振的光信号。光学耦合器采用全绝热耦合器的设计，长度为25.4um，宽端口宽度400nm，窄端口宽度300nm，通过PSO优化设计宽度变化线型以获得在1530nm到1565nm波长范围内尽可能高的透射率。机械双稳态梁13采用三角函数形的线型，两个稳态间的形变量使得顶部可变间隔光学耦合器的波导间隔在耦合状态下为150nm，在分离状态下为950nm。

经三维时域有限差分方法(3D-FDTD)对器件的光学性能进行仿真验证，OFF状态下，由第一输入端1输入的入射光场几乎全部由第一输出端3输出，由第二输入端2输入的入射光场几乎全部由第二输出端口4输出，此时单个全绝热耦合器的传输情况如图6中的上图所示。此时单个全绝热耦合器在1530nm到1565nm波长范围内均能实现低损耗和高消光比，其损耗在0dB到0.05dB之间，消光比大于40dB。给上方固定静电梳11施加电压并撤除后，可移动静电梳12通过传动杆10推动可倒U形波导向上方运动，使可移动光学耦合器进入耦合状态，在机械双稳态梁13的作用下保持在ON状态，光信号将从一根波导耦合进另一根波导，由第一输入端1输入的入射光场几乎全部由第一输出端3输出，由第二输入端2输入的入射光场几乎全部由第二输出端口4输出，此时单个全绝热耦合器的传输情况如图6中的下图所示。此时单个全绝热耦合器在1530nm到1565nm波段上均能实现低损耗和高消光比，其损耗在0.01dB到0.08dB之间，消光比在20.0dB到38.1dB之间。由此可见，本发明提出的MEMS光开关可以达到大带宽、低损耗、高消光比及低能耗等效果。

经实验验证，本发明提出的MEMS光开关的机械双稳态梁可以在电压驱动下完成稳态切换，开关具有非易失性。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：

包括基底(14)以及置于基底(14)上的光学结构和机械结构；其中光学结构包括可移动光学耦合器组和输入-输出波导组，可移动光学耦合器组和输入-输出波导组均悬空于基底(14)布置，可移动光学耦合器组和输入-输出波导组之间连接；

所述的机械结构包括固定停止机构、两个固定岛梁阵列、静电梳驱动器、和传动杆(10)，可移动光学耦合器组通过传动杆(10)与静电梳驱动器固定连接，固定停止机构设置在移动光学耦合器组和传动杆(10)之间，传动杆(10)从连接可移动光学耦合器组的一端开始依次连接第一个固定岛梁阵列、静电梳驱动器和第二个固定岛梁阵列。

2.根据权利要求1所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的可移动光学耦合器组包括三个可移动光学耦合器(7)，每个可移动光学耦合器(7)主要由一根内侧波导段(5)和一个与内侧波导段(5)平行的外侧波导段(6)组成；外侧波导段(6)位于内侧波导段(5)的外侧，三根内侧波导段(5)连接成的一面开口且另外三面闭合的倒U形波导，倒U形波导的开口端与传动杆(10)连接；

所述的输入-输出波导组包括第一输入单模波导(1)、第二输入单模波导(2)、第一输出单模波导(3)和第二输出单模波导(4)，远离传动杆(10)的外侧波导段(6)的两端分别连接有第一输入单模波导(1)和第一输出单模波导(3)，位于传动杆(10)两侧的两个外侧波导段(6)分别连接有第二输入单模波导(2)和第二输出单模波导(4)，第一输入单模波导(1)靠近第二输入单模波导(2)分布，第一输出单模波导(3)靠近第二输出单模波导(4)分布。

3.根据权利要求2所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的静电梳驱动器主要由固定静电梳(11)和可移动静电梳(12)组成，固定静电梳(11)固定于基底(14)布置，可移动静电梳(12)悬空于基底(14)布置，固定静电梳(11)和可移动静电梳(12)的梳齿部相对布置且呈交错穿插分布，倒U形波导的开口端通过传动杆(10)与可移动静电梳(12)固定相连。

4.根据权利要求3所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的固定岛梁阵列主要由若干个固定岛梁结构沿着传动杆(10)的长度方向间隔排列形成，每个固定岛梁结构沿着垂直于传动杆(10)的长度方向设置，两个固定岛梁阵列沿传动杆(10)长度方向分布在静电梳驱动器的两侧；

所述的固定岛梁结构主要由沿着垂直于传动杆(10)长度方向设置的机械双稳态梁组和对称分布在传动杆(10)两侧的一对第二固定岛(8.1)组成；第二固定岛(8.1)固定于基底(14)布置，机械双稳态梁组悬空于基底(14)布置，机械双稳态梁组主要由若干根沿着传动杆(10)的长度方向间隔布置的机械双稳态梁(13)组成，机械双稳态梁(13)的两端分别与两个第二固定岛(8.1)连接，机械双稳态梁(13)的中间与传动杆(10)相连，机械双稳态梁(13)的长度方向与传动杆(10)的长度方向垂直。

5.根据权利要求2所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的固定停止机构主要由第一固定岛(8.1)和机械停止结构(9)连接组成，第一固定岛(8.1)固定于基底(14)布置，机械停止结构(9)悬空于基底(14)布置，第一固定岛(8.1)和机械停止结构(9)均位于倒U形波导的开口处。

6.根据权利要求3所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的固定静电梳(11)和可移动静电梳(12)均由梳柄和周期分布在梳柄上的梳齿组成，梳柄的长度方向与传动杆(10)垂直，梳齿的长度方向与传动杆(10)平行，梳齿沿着梳柄的长度方向周期性排列，梳齿的一端连接在梳柄上，另一端无连接，固定静电梳(11)和可移动静电梳(12)的梳齿呈对向交错分布。

7.根据权利要求4所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的机械双稳态梁(13)的形状呈三角函数形状或其他能形成机械双稳态的形状。

8.根据权利要求2所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的可移动光学耦合器(7)为定向耦合器或绝热耦合器。

9.根据权利要求4所述的一种用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关，其特征在于：所述的可移动光学耦合器(7)、机械双稳态梁(13)、传动杆(10)、固定静电梳(11)和可移动静电梳(12)的材料相同、厚度相同。

10.一种N×N的用机械双稳态梁的集成波导MEMS光开关阵列，其特征在于：所述的N×N光开关阵列包括至少四个级联的如权利要求1～9任一所述的集成波导MEMS光开关。