SPIE 开关矩阵的部分扫描电镜图像:通过干法蚀刻在顶部硅层中形成图案的整个结构似乎随着氧化物的去除而“浮动”
每个矩阵单元包含一个静电梳状驱动器，该驱动器可以选择性地移动波导的部分，以建立从32个输入端口之一到32个输出端口之一的期望光路
信用:韩等
当前数据革命面临的技术挑战之一是找到一种高效的数据路由方法
这项任务通常由电子开关来完成，而数据本身则是通过光波导来传输的
由于这个原因，需要从光信号到电子信号的转换和反向转换，这需要消耗能量并且限制了可转移信息的数量
这些缺点可以通过全光开关操作来避免
最有前途的方法之一是基于微机电系统(微机电系统)，由于其决定性的优势，如低光损耗和能耗，单片集成和高扩展性
事实上，有史以来最大的光子开关就是使用这种方法
到目前为止，这些微机电系统光子开关已经在实验室环境中使用非标准和复杂的工艺制造，这使得它们的商业化变得困难
但是加州大学伯克利分校的研究人员发起了一项合作，聚集了来自世界各地不同大学的工程师来证明困难是可以克服的
他们使用市场上可买到的互补金属氧化物半导体制造工艺，不加修改地制造了光子微机电系统开关
这种众所周知的微制造平台的使用代表了向工业化迈出的一大步，因为它与大多数当前技术兼容，具有成本效益，并且适合大批量生产
开关制造 在他们最近发表在SPIE新出版的《光学微系统杂志》上的研究中，这种光子开关是在一家商业代工厂中使用常规光刻和干法刻蚀工艺在200毫米厚的绝缘体上硅(SOI)晶片上制造的
整个光子集成电路包含在硅顶层中，这具有限制制造步骤数量的优点:有两种不同的干法蚀刻工艺，一种是剥离以产生金属互连，最后通过氧化物蚀刻释放微机电系统
交换机设计包括32个输入端口和32个输出端口，代表32 x 32矩阵(全尺寸为5
9毫米x 5
9毫米)的相同复制元素
在每个单个元件中，从一个通道到另一个通道的光传输是通过减小两个波导之间的距离以耦合它们的模式来产生的，这种操作是通过也包括在硅顶层中的静电梳状驱动来实现的
“大规模集成微机电系统光子开关首次在200毫米SOI晶片上的商业代工厂中制造出来
在我看来，这是一个令人信服的证明，这项技术适合商业化和大规模生产
他们可能在不久的将来被纳入数据通信系统，”伯克利的研究人员之一杰里米·贝格林说
带间隙可调定向耦合器的硅光子微机电开关结构
使用光栅耦合器将光耦合到芯片
每个单元有两对定向耦合器和一个梳状驱动致动器
通过改变每个定向耦合器的间隙来控制芯片上的光路
信用:韩等
有希望的道路 研究人员通过测量几个重要参数来评估光子开关的性能:整个开关的光功率损耗为7
7分贝，在1550纳米波长下的光带宽约为30纳米，开关操作速度为50微秒
与其他光子开关方法相比，这些值已经很好了，并且已经确定了改进它们的方法
通过使用互补金属氧化物半导体兼容的制造工艺和SOI晶片，研究小组创建了一个基于微机电系统技术的鲁棒和高效的光子开关
这项工作为大规模集成光子开关的商业化和大规模生产开辟了一条充满希望的道路，光子开关是数据通信网络的未来关键组件
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
