多通道切換成為光通信核心需求

隨著數(shù)據(jù)中心、5G核心網(wǎng)等場景的業(yè)務(wù)量爆發(fā)式增長，單一通道的光開關(guān)已無法滿足多鏈路并行切換的需求。多通道光開關(guān)憑借其能同時實現(xiàn)多條光路獨(dú)立控制的優(yōu)勢，成為提升光通信系統(tǒng)容量和靈活性的關(guān)鍵器件。廣西科毅光通信基于MEMS技術(shù)研發(fā)的多通道光開關(guān)產(chǎn)品，以1x4通道設(shè)計為代表，通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)布局和驅(qū)動控制方案，實現(xiàn)了高集成度、低串?dāng)_的多光路切換，為復(fù)雜光通信系統(tǒng)提供了高效解決方案。

一、多通道MEMS光開關(guān)的設(shè)計架構(gòu)

（一）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

多通道MEMS光開關(guān)（以1x4通道為例）主要由基板、四個可移動懸臂結(jié)構(gòu)、固定件、公共接觸電極、獨(dú)立固定接觸電極及驅(qū)動電極組件構(gòu)成。固定件采用中心島狀底座與四周島狀底座相結(jié)合的設(shè)計，包圍四個可移動懸臂結(jié)構(gòu)，通過狹槽（寬度2μm）實現(xiàn)各組件之間的絕緣隔離，避免信號串?dāng)_。

每個可移動懸臂結(jié)構(gòu)均包括錨定部分和延伸部分，延伸部分的頭部設(shè)置可移動接觸導(dǎo)體，與公共接觸電極和獨(dú)立固定接觸電極相對應(yīng)。公共接觸電極位于中心島狀底座上，設(shè)有四個接觸部分，分別對應(yīng)四個可移動懸臂的接觸導(dǎo)體；四個獨(dú)立固定接觸電極分別設(shè)置在四周的島狀底座上，每個電極對應(yīng)一個可移動懸臂。驅(qū)動電極組件包括四個第一驅(qū)動電極（分別設(shè)置在四個可移動懸臂上）和兩個第二驅(qū)動電極（跨接在固定件上，面對第一驅(qū)動電極），通過獨(dú)立控制每個第一驅(qū)動電極的電勢，實現(xiàn)四條通道的單獨(dú)切換。

（二）核心設(shè)計亮點(diǎn)

1.      模塊化布局：四個可移動懸臂結(jié)構(gòu)呈對稱分布，圍繞中心公共接觸電極排列，結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，相比傳統(tǒng)多通道開關(guān)體積縮減50%以上。

2.      獨(dú)立驅(qū)動控制：每個通道配備獨(dú)立的第一驅(qū)動電極，可通過選擇性施加電勢，實現(xiàn)單通道、多通道同時導(dǎo)通或斷開，切換靈活性高，適配復(fù)雜光路控制需求。

3.      高絕緣隔離設(shè)計：固定件與可移動懸臂結(jié)構(gòu)之間、各通道之間通過狹槽實現(xiàn)物理隔離，絕緣性能優(yōu)異，隔離度≥60dB，有效避免通道間串?dāng)_。

第二實施例的微型開關(guān)器件的平面圖

省略了一些部分的圖13中的微型開關(guān)器件的平面圖

二、多通道MEMS光開關(guān)的工作機(jī)制與性能表現(xiàn)

（一）通道切換原理

當(dāng)向某一通道的第一驅(qū)動電極施加規(guī)定電勢時，該電極與對應(yīng)的第二驅(qū)動電極之間產(chǎn)生靜電吸引力，帶動該通道的可移動懸臂延伸部分彈性變形，使接觸導(dǎo)體與公共接觸電極、獨(dú)立固定接觸電極同時接觸，該通道光路導(dǎo)通；停止施加電壓后，懸臂恢復(fù)原狀，接觸導(dǎo)體與電極分離，通道斷開。通過獨(dú)立控制四個第一驅(qū)動電極的通斷狀態(tài)，可實現(xiàn)1x4通道的任意組合切換，滿足不同場景下的光路路由需求。

（二）關(guān)鍵性能參數(shù)

1.      插入損耗：每個通道插入損耗≤0.8dB，一致性優(yōu)異，確保多通道并行工作時的信號傳輸質(zhì)量均衡。

2.      切換速度：單通道切換速度≤15ms，多通道切換響應(yīng)迅速，無延遲疊加。

3.      串?dāng)_抑制：通道間串?dāng)_≤-70dB，高隔離度設(shè)計避免信號相互干擾，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

4.      工作溫度范圍：-40℃~85℃，適應(yīng)惡劣環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外光通信設(shè)備。

三、多通道MEMS光開關(guān)在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)中心光纖鏈路切換

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部存在大量服務(wù)器、存儲設(shè)備之間的光纖連接，多通道MEMS光開關(guān)可實現(xiàn)多條鏈路的集中控制與快速切換。例如，當(dāng)某條鏈路出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可通過光開關(guān)迅速將業(yè)務(wù)切換至備用鏈路，保障數(shù)據(jù)傳輸不中斷；在業(yè)務(wù)高峰期，可靈活調(diào)整鏈路帶寬分配，提升數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營效率。廣西科毅光通信的1x4多通道光開關(guān)，憑借小型化設(shè)計和高可靠性，已成功應(yīng)用于多個大型數(shù)據(jù)中心的光纖網(wǎng)絡(luò)升級項目。

（二）5G核心網(wǎng)光路調(diào)度

5G核心網(wǎng)需要處理海量的用戶數(shù)據(jù)和高頻信號，多通道光開關(guān)可用于核心網(wǎng)的光路調(diào)度與路由優(yōu)化。通過精準(zhǔn)控制多條光路的通斷，實現(xiàn)信號的靈活分配，適配不同區(qū)域的業(yè)務(wù)需求。同時，低插入損耗和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，確保了5G信號的遠(yuǎn)距離傳輸質(zhì)量，為5G網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋提供支撐。

（三）光纖傳感網(wǎng)絡(luò)多節(jié)點(diǎn)監(jiān)測

在光纖傳感系統(tǒng)中，多通道MEMS光開關(guān)可連接多個傳感節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)對不同監(jiān)測點(diǎn)的循環(huán)檢測或同時監(jiān)測。例如，在油氣管道監(jiān)測、電力線路監(jiān)測等場景中，通過光開關(guān)切換不同的傳感光纖鏈路，可實時獲取多個監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)，提升監(jiān)測效率和覆蓋面。

（四）衛(wèi)星通信多波束切換

衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，多通道光開關(guān)可用于實現(xiàn)多波束信號的切換與路由，適配不同地面終端的通信需求。微型化、低功耗的設(shè)計符合衛(wèi)星設(shè)備的輕量化要求，高可靠性確保了在空間環(huán)境中的穩(wěn)定工作。

四、廣西科毅光通信多通道光開關(guān)產(chǎn)品競爭力

廣西科毅光通信的多通道光開關(guān)產(chǎn)品基于自主研發(fā)的MEMS核心技術(shù)，在設(shè)計和生產(chǎn)過程中嚴(yán)格把控每一個環(huán)節(jié)：

1.      核心組件采用高品質(zhì)單晶硅、高導(dǎo)電金屬材料，確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定；

2.      采用先進(jìn)的鍍覆工藝和刻蝕技術(shù)，保證電極厚度和精度，提升產(chǎn)品一致性；

3.      每臺產(chǎn)品均經(jīng)過嚴(yán)格的高低溫測試、老化測試、性能測試，確保滿足工業(yè)級應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；

4.      支持定制化開發(fā)，可根據(jù)客戶需求設(shè)計2x4、4x4等不同通道規(guī)格的光開關(guān)產(chǎn)品，適配多樣化應(yīng)用場景。

光開關(guān)作為光通信系統(tǒng)的核心器件，其性能直接影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。廣西科毅光通信始終以技術(shù)創(chuàng)新為核心，不斷優(yōu)化MEMS光開關(guān)的設(shè)計與工藝，為光通信行業(yè)提供高品質(zhì)、高性價比的產(chǎn)品解決方案。

擇合適的光開關(guān)是一項需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應(yīng)商實力的工作。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、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.m.xiaohuo199.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》

《壓電驅(qū)動型MEMS光開關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)與應(yīng)用優(yōu)勢》

《MEMS光開關(guān)的制造工藝與質(zhì)量控制體系》