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電調(diào)可變光衰減器（EVOA）是解決DWDM光纖通信網(wǎng)中信道均衡問(wèn)題的主要途徑之一，而隨著光纖通信由點(diǎn)到點(diǎn)傳輸向動(dòng)態(tài)光網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)，對(duì)EVOA的市場(chǎng)需求日益增長(zhǎng)。EVOA主要集成在模塊或者子系統(tǒng)中，比如基于TFF濾波片的傳統(tǒng)DWDM模塊，被要求加入VOA實(shí)現(xiàn)信道的動(dòng)態(tài)均衡；基于PLC技術(shù)的AWG，也以AWG+VOA模塊的形式出現(xiàn)；在ROADM子系統(tǒng)中，VOA更是不可或缺。
基于MEMS技術(shù)的VOA是EVOA的主要解決方案之一，具有體積小、功耗低的優(yōu)勢(shì)。MEMS VOA通過(guò)靜電或者電磁力驅(qū)動(dòng)一個(gè)扭轉(zhuǎn)反射鏡，使入射光束偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)衰減，如圖1所示，通常以一個(gè)雙光纖準(zhǔn)直器與MEMS芯片進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)緊湊的封裝結(jié)構(gòu)，如圖2和圖3所示。
圖1. MEMS VOA原理和結(jié)構(gòu)
圖2. MEMS VOA封裝結(jié)構(gòu)一
圖3. MEMS VOA封裝結(jié)構(gòu)二
MEMS VOA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一是可靠性，支撐反射鏡的扭轉(zhuǎn)梁應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹椥韵禂?shù)，以保證能在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓（靜電驅(qū)動(dòng)）或者驅(qū)動(dòng)電流（電磁驅(qū)動(dòng)）下偏轉(zhuǎn)足夠的角度，同時(shí)必須有足夠的強(qiáng)度以抗擊震動(dòng)。而且，扭鏡結(jié)構(gòu)的共振頻率設(shè)計(jì)，應(yīng)遠(yuǎn)離日常環(huán)境中的振動(dòng)頻率以避免共振損害，一般設(shè)計(jì)在千赫茲以上。
MEMS VOA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之二是波長(zhǎng)相關(guān)性（WDL），雙光纖準(zhǔn)直器通過(guò)反射鏡的耦合，相當(dāng)于兩個(gè)準(zhǔn)直器之間在角度失配情況下的耦合，其WDL隨失配角度增大而劣化。一個(gè)未進(jìn)行WDL優(yōu)化設(shè)計(jì)的MEMS VOA，當(dāng)中心波長(zhǎng)衰減25dB時(shí)，在40nm帶寬內(nèi)的WDL達(dá)1.8dB，如圖4所示。為了便于對(duì)WDL進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般采用C-Lens制作雙光纖準(zhǔn)直器，比GRIN-Lens具有更好的設(shè)計(jì)靈活性，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的MEMS VOA，在40dB衰減范圍內(nèi)的WDL，可以達(dá)到0.4dB以下。當(dāng)然，MEMS VOA也有單通道應(yīng)用情況，對(duì)WDL就沒(méi)有那么高的要求了。
圖4. 未優(yōu)化的WDL指標(biāo)
目前，國(guó)內(nèi)具有MEMS VOA芯片供貨能力的有海寧華平光電、廣州永大通信和廣州銀訊光電三家公司，前者的技術(shù)來(lái)自一位海歸博士，后兩者的技術(shù)來(lái)自北美華人，而投資方均為國(guó)內(nèi)企業(yè)。國(guó)內(nèi)比較完整的MEMS工藝線有兩條，分別屬于中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和北京大學(xué)微電子中心，海寧華平光電就是在這些國(guó)內(nèi)工藝線進(jìn)行流片，推出完全國(guó)產(chǎn)化的MEMS VOA系列產(chǎn)品。
前述三家公司，均有MEMS VOA封裝能力，而國(guó)內(nèi)一些其他公司，在其模塊或者子系統(tǒng)中有大量的MEMS VOA需求，或者直接購(gòu)買(mǎi)封裝好的器件，但是為了提升利潤(rùn)空間，均傾向于購(gòu)買(mǎi)MEMS芯片來(lái)自行封裝，如武漢光訊科技、福州高意科技等公司。
