MEMS器件將在光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中至關(guān)重要的作用
光纖系統(tǒng)在遠(yuǎn)程傳輸和城市網(wǎng)絡(luò)中的快速推廣應(yīng)用對(duì)光纖通信器件提出了新的要求。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)必須能更快地安裝,能在光纖布線層通過(guò)對(duì)光功率的控制和光路連接的實(shí)時(shí)管理重新定義帶寬。帶寬要求的增長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)了摩爾定律所描述的速度（即處理器中的元件密度每18個(gè)月就增加一倍）。若布設(shè)可遠(yuǎn)程定義的光纖網(wǎng)絡(luò),服務(wù)商就可以為最終用戶更快地提供更大的帶寬,同時(shí)通過(guò)在光纖層實(shí)施分布式保護(hù)來(lái)降低運(yùn)營(yíng)成本。
然而光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)展還需要采用新的技術(shù)。這些技術(shù)必須能提供高性能、集成多種功能、大規(guī)模的產(chǎn)品,而且能夠很快以更低的價(jià)格大批量供貨。目前一項(xiàng)引起廣泛重視的器件制造技術(shù)是MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù),它是指用與半導(dǎo)體工藝相兼容的方法在硅、金屬和玻璃等材料上制作微型的機(jī)械結(jié)構(gòu)。所制成的光學(xué)器件具有很好的性能——低插入損耗、優(yōu)良的波長(zhǎng)平坦度和極小的串?dāng)_,而且在集成化以及元件規(guī)模（Scalability）和可靠性的提高方面有很好的前景。由于這種技術(shù)的基礎(chǔ)是在半導(dǎo)體工業(yè)中經(jīng)過(guò)多年驗(yàn)證的制造方法和工藝,因此不難斷定,隨著產(chǎn)量的增加,成本將穩(wěn)步下降。
MEMS技術(shù)目前在光纖網(wǎng)絡(luò)中所發(fā)揮的作用——特別是這一技術(shù)在提高元件規(guī)模和光纖網(wǎng)絡(luò)的可管理性方面的潛力——正好符合運(yùn)營(yíng)商以更低的設(shè)備占有成本獲得最優(yōu)的性能和最大靈活性這一需求。
一 系統(tǒng)要求
象DWDM（密集波分復(fù)用）這樣的技術(shù)使得服務(wù)商可以通過(guò)增加每一根光纖中的波長(zhǎng)數(shù)來(lái)增加光纖通過(guò)的信道數(shù)。各公司已經(jīng)在城市網(wǎng)絡(luò)中引入了DWDM系統(tǒng),從而以較低的價(jià)格提供帶寬并支持不同的協(xié)議,包括SONET、吉兆以太網(wǎng)、數(shù)字視頻和Escon。這些系統(tǒng)具有“透明地”添加或關(guān)斷一條特定信道的能力,并能夠?qū)ΣㄩL(zhǎng)進(jìn)行智能化管理以提高網(wǎng)絡(luò)效率。
DWDM系統(tǒng)中的光學(xué)器件必須滿足一整套苛刻的要求,其中包括插入損耗、極化相關(guān)損耗（PDL）,波長(zhǎng)平坦度（在C波段和L波段分別要達(dá)到1310nm和1550nm）。信道必須在很長(zhǎng)的距離上保持一致性,因此,任何新器件不能給信道添加相位或強(qiáng)度噪聲,而且要保證信道間的串?dāng)_極小。器件的尺寸和功耗也必須很小,以便為用戶降低設(shè)備占地面積和運(yùn)營(yíng)成本。
光纖網(wǎng)絡(luò)的交換和衰減器已運(yùn)用了多種器件技術(shù),包括光機(jī)械、波導(dǎo)、液晶以及基于MEMS的技術(shù)。這些技術(shù)各自都有一些特點(diǎn),可以在不同的應(yīng)用中起到優(yōu)化性能的作用。
二 衡量光纖MEMS器件的關(guān)鍵指標(biāo)
MEMS器件具有很強(qiáng)的吸引力,因?yàn)樵O(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)脑?它們可以在任何一個(gè)波段上保證極低的功耗——這對(duì)DWDM應(yīng)用來(lái)說(shuō)是十分關(guān)鍵的。MEMS器件的全面評(píng)估應(yīng)該包括五個(gè)方面：性能、功能、元件規(guī)模、可靠性和成本,參見(jiàn)表1。
表1
MEMS在商業(yè)應(yīng)用的條件
帶寬要持續(xù)增長(zhǎng),產(chǎn)量要不斷增加;元件規(guī)模還要提高;要發(fā)揮該技術(shù)在提高集成度、降低成本方面的潛力。
光學(xué)性能
在關(guān)鍵指標(biāo)方面可與其他技術(shù)所能達(dá)到的最優(yōu)值相比,在次要指標(biāo)方面亦可達(dá)到或優(yōu)于其他技術(shù)的性能。
功能
光開(kāi)關(guān)、可變光衰減器、光纖介質(zhì)對(duì)準(zhǔn)器：有可能集多種功能于一身,或在單個(gè)芯片上集成多種器件。
元件規(guī)模
適用于小規(guī)模、中規(guī)模和大規(guī)模光纖網(wǎng)絡(luò)交換應(yīng)用;所采用的半導(dǎo)體工藝可保證大批量生產(chǎn)。
可靠性
完全滿足Telcordia在可靠性和壽命方面的規(guī)定。
成本因素
半導(dǎo)體工藝的大批量生產(chǎn)能力保證了經(jīng)濟(jì)性;光纖介質(zhì)的連接將得到改善;由于組裝工作量的減小,產(chǎn)量將會(huì)提高。
制造與標(biāo)準(zhǔn)化
在MEMS技術(shù)中大量投資,有助于緩解光纖器件供應(yīng)中的瓶頸現(xiàn)象;在生產(chǎn)中采用Telcordia質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可以保證器件的長(zhǎng)期性能。
