驅(qū)動技術(shù)升級賦能光開關(guān)性能突破

驅(qū)動系統(tǒng)是MEMS光開關(guān)的核心動力來源，其性能直接決定了開關(guān)的切換速度、功耗和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)靜電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)在某些高精度、低功耗場景下已難以滿足需求，而壓電驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用為光開關(guān)的性能升級提供了新方向。廣西科毅光通信研發(fā)的壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)，憑借壓電材料的反向壓電效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了更精準(zhǔn)、低功耗的光路切換，適用于對性能要求嚴(yán)苛的高端光通信場景。

一、壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)的技術(shù)架構(gòu)

（一）核心驅(qū)動組件設(shè)計(jì)

壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)的核心區(qū)別在于驅(qū)動系統(tǒng)，其壓電驅(qū)動部件由第一驅(qū)動電極、第二驅(qū)動電極及中間的壓電膜構(gòu)成，替代了傳統(tǒng)的靜電驅(qū)動電極組件：

1.      驅(qū)動電極：第一驅(qū)動電極和第二驅(qū)動電極均采用Ti基底層+Au主層的層狀結(jié)構(gòu)，厚度約0.55μm，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和附著力。第二驅(qū)動電極經(jīng)規(guī)定布線接地，確保驅(qū)動信號的穩(wěn)定性。

2.      壓電膜：采用PZT（鋯鈦酸鉛固溶體）、摻雜Mn的ZnO、AIN等壓電材料制成，厚度約1.5μm。壓電材料具有反向壓電效應(yīng)，即在電場作用下會產(chǎn)生面內(nèi)方向的應(yīng)變，為可移動懸臂結(jié)構(gòu)提供驅(qū)動力。

3.      基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：基板、可移動懸臂結(jié)構(gòu)、固定件、接觸導(dǎo)體、固定接觸電極等基礎(chǔ)組件與靜電驅(qū)動型一致，可移動懸臂結(jié)構(gòu)仍采用單晶硅材料，厚度不小于5μm，固定接觸電極厚度不小于5μm，保障低插入損耗和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（二）壓電驅(qū)動工作原理

當(dāng)規(guī)定電勢施加于第一驅(qū)動電極時，第一驅(qū)動電極與接地的第二驅(qū)動電極之間形成電場，壓電膜在電場作用下產(chǎn)生面內(nèi)方向的收縮力。由于壓電膜與可移動懸臂結(jié)構(gòu)的連接方式，收縮力從第一驅(qū)動電極一側(cè)向第二驅(qū)動電極一側(cè)逐漸增大，帶動可移動懸臂的延伸部分彈性變形，使接觸導(dǎo)體與固定接觸電極接觸，光路導(dǎo)通；當(dāng)停止施加電壓，電場消失，壓電膜恢復(fù)自然狀態(tài)，延伸部分在彈性作用下復(fù)位，接觸導(dǎo)體與電極分離，光路斷開。

相比靜電驅(qū)動，壓電驅(qū)動的優(yōu)勢在于驅(qū)動力更強(qiáng)、響應(yīng)速度更快，且功耗更低，尤其適用于高精度、高頻次切換的場景。同時，壓電驅(qū)動的位移控制更精準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)微米級的光路調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提升了光開關(guān)的性能穩(wěn)定性。

第三實(shí)施例的微型開關(guān)器件的平面圖

 沿著圖 18 中的線XX-XIX截取的剖面圖

二、壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)的核心技術(shù)優(yōu)勢

（一）更快的切換速度

壓電材料的應(yīng)變響應(yīng)速度極快，在電場作用下可瞬間產(chǎn)生收縮力，帶動懸臂結(jié)構(gòu)變形。壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)的切換速度≤5ms，相比傳統(tǒng)靜電驅(qū)動型（切換速度≤10ms）提升一倍以上，能更好地滿足高頻信號切換需求，適用于對響應(yīng)速度要求嚴(yán)苛的光通信系統(tǒng)。

（二）更低的驅(qū)動功耗

壓電驅(qū)動無需產(chǎn)生靜電吸引力所需的高電壓，驅(qū)動電壓僅為靜電驅(qū)動的1/3~1/2，功耗顯著降低。這一優(yōu)勢使得壓電驅(qū)動型光開關(guān)更適用于便攜式光通信設(shè)備、衛(wèi)星通信等對功耗敏感的場景，延長設(shè)備的續(xù)航時間。

（三）更高的切換精度

壓電膜的應(yīng)變位移可通過電壓精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)微米級的光路調(diào)節(jié)，確保接觸導(dǎo)體與固定電極的精準(zhǔn)接觸，進(jìn)一步降低插入損耗，提升信號傳輸質(zhì)量。同時，精準(zhǔn)的位移控制也減少了電極磨損，延長了產(chǎn)品使用壽命。

（四）更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性

壓電驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，受溫度、濕度等環(huán)境因素影響較小。在-40℃~85℃的寬溫度范圍內(nèi)，壓電膜的應(yīng)變性能保持穩(wěn)定，確保光開關(guān)在惡劣環(huán)境下的可靠工作，適用于戶外光通信設(shè)備、工業(yè)控制等場景。

三、壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)的典型應(yīng)用場景

（一）高端光纖通信設(shè)備

在高速率、大容量的光纖通信設(shè)備中，壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)憑借快切換速度和低功耗，可實(shí)現(xiàn)高頻信號的精準(zhǔn)切換，提升設(shè)備的傳輸效率。例如，在100G/200G光纖收發(fā)模塊中，光開關(guān)用于光路的快速切換與校準(zhǔn)，確保模塊的穩(wěn)定工作。

（二）精密光纖傳感系統(tǒng)

在激光雷達(dá)、醫(yī)療傳感等精密傳感場景中，需要光開關(guān)具備極高的切換精度和穩(wěn)定性。壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)可實(shí)現(xiàn)微米級的光路調(diào)節(jié)，滿足傳感信號的精準(zhǔn)采集需求，提升傳感系統(tǒng)的檢測精度。

（三）衛(wèi)星與航空航天通信

衛(wèi)星、航空航天設(shè)備對器件的功耗、體積、可靠性要求極高。壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)的低功耗、微型化設(shè)計(jì)適配設(shè)備的輕量化需求，寬溫度范圍適應(yīng)性確保了在空間環(huán)境中的穩(wěn)定工作，為衛(wèi)星通信、航空航天通信提供可靠的光路切換解決方案。

（四）測試測量儀器

在光通信測試儀器中，需要光開關(guān)快速切換不同的測試光路，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的多維度檢測。壓電驅(qū)動型光開關(guān)的快切換速度和高精度，可提升測試儀器的工作效率和檢測準(zhǔn)確性，適用于光纖測試儀、光功率計(jì)等設(shè)備。

四、廣西科毅光通信壓電驅(qū)動光開關(guān)的研發(fā)與生產(chǎn)實(shí)力

廣西科毅光通信專注于壓電驅(qū)動光開關(guān)的研發(fā)與生產(chǎn)，組建了由資深工程師組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在壓電材料選型、驅(qū)動電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)：

1.      與國內(nèi)頂尖高校合作，開展壓電驅(qū)動技術(shù)的深度研發(fā)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能；

2.      采用先進(jìn)的濺射法制備壓電膜和驅(qū)動電極，確保膜層厚度均勻、附著力強(qiáng)；

3.      建立了完善的質(zhì)量控制體系，對每批產(chǎn)品進(jìn)行驅(qū)動性能、切換速度、插入損耗等關(guān)鍵參數(shù)的嚴(yán)格檢測；

4.      提供定制化服務(wù)，可根據(jù)客戶需求優(yōu)化驅(qū)動電壓、切換速度、尺寸等參數(shù)，適配不同應(yīng)用場景。

作為光通信領(lǐng)域的專業(yè)廠商，廣西科毅光通信始終致力于技術(shù)創(chuàng)新，為客戶提供高品質(zhì)的光開關(guān)產(chǎn)品。高頻光開關(guān)作為公司的核心產(chǎn)品之一，壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)已通過多項(xiàng)行業(yè)認(rèn)證，廣泛應(yīng)用于高端光通信、精密傳感、航空航天等領(lǐng)域。

擇合適的光開關(guān)是一項(xiàng)需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應(yīng)商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細(xì)對比關(guān)鍵參數(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專業(yè)的合作伙伴。

訪問廣西科毅光通信官網(wǎng)www.www.czflyt.com瀏覽我們的光開關(guān)產(chǎn)品，或聯(lián)系我們的銷售工程師，獲取專屬的選型建議和報價！

其他相關(guān)文章：

《MEMS光開關(guān)技術(shù)原理與低插入損耗優(yōu)勢解析》

《多通道MEMS光開關(guān)設(shè)計(jì)與光通信系統(tǒng)應(yīng)用》

《MEMS光開關(guān)的制造工藝與質(zhì)量控制體系》