CN201083883Y - 一种mems电可调光衰减器芯片 - Google Patents
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Abstract
一种MEMS电可调光衰减器芯片，其包括上、下电极，其中上、下电极包括硅层和电极层；上、下电极的硅层通过二氧化硅氧化层呈上下连接；在下电极的硅层上腐蚀有一空腔；在上电极的硅层上腐蚀出一悬臂部分，在悬臂部分上的电极层上设置有一反射镜；将悬臂部分的硅层与下电极的硅层之间的二氧化硅氧化层腐蚀掉，形成镂空。本实用新型采用SOI(绝缘层上硅)技术，制作悬臂式电控反射镜，取代氮化硅薄膜空腔作为活动元件。SOI材料与氮化硅材料比较有更高的抗疲劳性，增加了器件的可靠性。采用反射镜运动使得光偏出光路达到衰减，取代原Fabry－Perot干涉仪结构，结构更简单，工艺更容易控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电可调光衰减器，特别是一种MEMS电可调光衰减器芯片，属微电子机械和光通讯器件技术领域。
背景技术
可调式光衰减器(Variable Optical Attenuator简称VOA)是现代宽带光网中的一种核心器件。在波分复用光纤网络(WDM Fiber Optical Networks)中，用来调整各信道信号的强弱。同时还可以用于模拟光纤长距离传输或检测传输系统的动态范围。传统的光机械VOA衰减范围宽(＞50db)，但体积大、响应时间长(-1秒)、功率大，所以限制了其应用前景。近年来，有关微机械可调式光衰减器的报道极多，其中主要利用反射镜的偏转而使反射到输出光纤的光功率发生改变的居多，这种VOA实现了体积小，但响应时间(毫秒级)还有待于改善。如据IEEE报道，1998年9月B.Barber等人研制了一种以静电驱动的微机械光衰减器，其原理是依靠反射镜的位移来实现光衰减，最大缺点是这种结构限制了它的响应时间。中国专利00127939.4报道一电磁驱动微机可变式光衰减器，该衰减器采用挡光片和电磁驱动线圈结构，其缺点是响应时间长，达毫秒级。中国专利02288433.5公开的电可调光衰减器，其包括输入输出单模双光纤、准直透镜、钛铂金电极、氮化硅薄膜、二氧化硅支臂、重掺杂硅衬底、空腔腐蚀孔、空腔、光学窗口发射膜、粘合剂、石英基座，引出电极、固定套、外壳、石英管套17，重掺杂硅衬底上沉积有二氧化硅支臂，二氧化硅支臂的中央是空腔，空腔上方的氮化硅薄膜构成光学窗口反射膜，光学窗口反射膜外围有钛铂金电极，光学窗口反射膜和钛铂金电极构成悬浮在空腔上方的可动膜，钛铂金电极和氮化硅薄膜上均匀分布的空腔腐蚀孔，钛铂金电极和重掺杂硅衬底有电气连接，重掺杂硅衬底、二氧化硅支臂、氮化硅薄膜、钛铂金电极、空腔和空腔腐蚀孔构成电可调光衰减器芯片，电可调光衰减器芯片粘结在石英基座上，两根引出电极分别与钛铂金电极成电气连接，输入输出单模双光纤通过粘合剂与准直透镜相连后，封装在石英管套内，石英管套及其内的准直透镜、输入输出单模双光纤与石英基座及其上的电可调光衰减器芯片、引出电极通过固定套一体化封装在外壳内。将电源馈加在两根引出电极之间，可动膜在静电引力作用下使空腔的厚度发生改变。单色光从输入输出单模双光纤输入，经准直透镜会聚到光学窗口反射膜，反射光进入输入输出单模双光纤，并从输入输出单模双光纤输出。当电源电压从0伏连续增加到24V时，空腔的厚度从3/4λ逐渐减少到1/2λ(λ为入射光波长)，使光学窗口反射膜的反射率发生改变，实现了反射光从3db到30db的连续衰减。由于其采用氮化硅薄膜空腔作为活动元件，抗疲劳性差，因此造成器件的可靠性较差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种MEMS电可调光衰减器芯片，该芯片采用SOI(绝缘层上硅)技术，制作悬臂式电控反射镜，取代氮化硅薄膜空腔作为活动元件。
本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
MEMS电可调光衰减器芯片，包括一上电极和一下电极，其中下电极包括硅层和蒸镀在硅层底表面上的电极层，上电极也包括硅层和蒸镀在硅层上表面上的电极层；所述上、下电极的硅层通过二氧化硅氧化层呈上下连接；在所述下电极的硅层上腐蚀有一空腔；在所述上电极的硅层上腐蚀出一悬臂部分，在所述悬臂部分上的电极层上设置有一反射镜；将所述悬臂部分的硅层与下电极的硅层之间的二氧化硅氧化层腐蚀掉，形成镂空。
在本实用新型的悬臂部分没有设置反射镜的部分上具有腐蚀孔，以便于腐蚀出悬臂部分的硅层与下电极的硅层之间的二氧化硅氧化层。
本实用新型的工作原理是：入射光通过入射光纤，自聚焦透镜照射在反射镜上返回，再通过自聚焦透镜返回反射光纤。在工作过程中，上电极接正极，下电极接负极，由于电场作用在上电极和下电极产生感应电荷，上电极产生负电荷，下电极产生正电荷，从而在两电极间产生电磁力，在电磁力的作用下，上电极的悬臂部分向下运动，直到到达某一个位置与材料内部应力达到平衡，由于上电极的悬臂部分带动反射镜发生了偏转，使得照射在反射镜上反射回的光线线路发生偏转，部分光能量不能从原光路返回，从而达到光路衰减。
本实用新型与现有的电可调光衰减器芯片相比，采用SOI(绝缘层上硅)技术，制作悬臂式电控反射镜，取代氮化硅薄膜空腔作为活动元件。SOI材料与氮化硅材料比较有更高的抗疲劳性，增加了器件的可靠性。采用反射镜运动使得光偏出光路达到衰减，取代原Fabry-Perot干涉仪结构，结构更简单，工艺更容易控制。
附图说明
图1为本实用新型的MEMS电可调光衰减器芯片的结构示意图。
图2为本实用新型的MEMS电可调光衰减器芯片应用于光路中的原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型。
参看图1，MEMS电可调光衰减器芯片，包括一上电极1和一下电极2，其中下电极2包括硅层21和蒸镀在硅层21底表面上的电极层22，上电极1也包括硅层11和蒸镀在硅层11上表面上的电极层12；上、下电极1、2的硅层11、21通过二氧化硅氧化层3呈上下连接；在下电极2的硅层21上腐蚀有一空腔4；在上电极1的硅层11上腐蚀出一悬臂部分5，在悬臂部分5上的电极层上设置有一反射镜6；将悬臂部分5的硅层与下电极2的硅层21之间的二氧化硅氧化层3腐蚀掉，形成镂空7。为了获得镂空7，在悬臂部分5没有设置反射镜6的部分上具有腐蚀孔51。
参看图2，入射光通过入射光纤8，自聚焦透镜9照射在反射镜6上返回，再通过自聚焦透镜9返回反射光纤10。在工作过程中，上电极1接正极，下电极2接负极，由于电场作用在上电极1和下电极2产生感应电荷，上电极1产生负电荷，下电极2产生正电荷，从而在两电极间产生电磁力，在电磁力的作用下，上电极1的悬臂部分5向下运动，直到到达某一个位置与材料内部应力达到平衡，由于上电极1的悬臂部分5带动反射镜6发生了偏转，使得照射在反射镜6上反射回的光线线路发生偏转，部分光能量不能从原光路返回，从而达到光路衰减。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种MEMS电可调光衰减器芯片，其特征在于，包括一上电极和一下电极，其中下电极包括硅层和蒸镀在硅层底表面上的电极层，上电极也包括硅层和蒸镀在硅层上表面上的电极层；所述上、下电极的硅层通过二氧化硅氧化层呈上下连接；在所述下电极的硅层上腐蚀有一空腔；在所述上电极的硅层上腐蚀出一悬臂部分，在所述悬臂部分上的电极层上设置有一反射镜；将所述悬臂部分的硅层与下电极的硅层之间的二氧化硅氧化层腐蚀掉，形成镂空。
2.根据权利要求1所述的MEMS电可调光衰减器芯片，其特征在于，在所述悬臂部分没有设置反射镜的部分上具有腐蚀孔。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CNU2007200721034U CN201083883Y (zh) | 2007-07-03 | 2007-07-03 | 一种mems电可调光衰减器芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNU2007200721034U CN201083883Y (zh) | 2007-07-03 | 2007-07-03 | 一种mems电可调光衰减器芯片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201083883Y true CN201083883Y (zh) | 2008-07-09 |
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ID=39626353
Family Applications (1)
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| CNU2007200721034U Expired - Fee Related CN201083883Y (zh) | 2007-07-03 | 2007-07-03 | 一种mems电可调光衰减器芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201083883Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105236348A (zh) * | 2015-09-24 | 2016-01-13 | 江苏物联网研究发展中心 | 基于硅分子筛和聚四氟乙烯复合薄膜的晶圆级封装方法 |
-
2007
- 2007-07-03 CN CNU2007200721034U patent/CN201083883Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN105236348A (zh) * | 2015-09-24 | 2016-01-13 | 江苏物联网研究发展中心 | 基于硅分子筛和聚四氟乙烯复合薄膜的晶圆级封装方法 |
| CN105236348B (zh) * | 2015-09-24 | 2017-03-22 | 江苏物联网研究发展中心 | 基于硅分子筛和聚四氟乙烯复合薄膜的晶圆级封装方法 |
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