驅(qū)動(dòng)技術(shù)升級(jí)賦能光開(kāi)關(guān)性能突破

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是MEMS光開(kāi)關(guān)的核心動(dòng)力來(lái)源，其性能直接決定了開(kāi)關(guān)的切換速度、功耗和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)靜電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)在某些高精度、低功耗場(chǎng)景下已難以滿足需求，而壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用為光開(kāi)關(guān)的性能升級(jí)提供了新方向。廣西科毅光通信研發(fā)的壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)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(duì)性能要求嚴(yán)苛的高端光通信場(chǎng)景。

一、壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)的技術(shù)架構(gòu)

（一）核心驅(qū)動(dòng)組件設(shè)計(jì)

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

1.      驅(qū)動(dòng)電極：第一驅(qū)動(dòng)電極和第二驅(qū)動(dòng)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(dòng)電極經(jīng)規(guī)定布線接地，確保驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生面內(nèi)方向的應(yīng)變，為可移動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)力。

3.      基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：基板、可移動(dòng)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(dòng)型一致，可移動(dòng)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(dòng)工作原理

當(dāng)規(guī)定電勢(shì)施加于第一驅(qū)動(dòng)電極時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)電極與接地的第二驅(qū)動(dòng)電極之間形成電場(chǎng)，壓電膜在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生面內(nèi)方向的收縮力。由于壓電膜與可移動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)的連接方式，收縮力從第一驅(qū)動(dòng)電極一側(cè)向第二驅(qū)動(dòng)電極一側(cè)逐漸增大，帶動(dòng)可移動(dòng)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(chǎng)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(kāi)。

相比靜電驅(qū)動(dòng)，壓電驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)在于驅(qū)動(dòng)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(chǎng)景。同時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)的位移控制更精準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的光路調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提升了光開(kāi)關(guān)的性能穩(wěn)定性。

第三實(shí)施例的微型開(kāi)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(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（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(chǎng)作用下可瞬間產(chǎn)生收縮力，帶動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)變形。壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)的切換速度≤5ms，相比傳統(tǒng)靜電驅(qū)動(dòng)型（切換速度≤10ms）提升一倍以上，能更好地滿足高頻信號(hào)切換需求，適用于對(duì)響應(yīng)速度要求嚴(yán)苛的光通信系統(tǒng)。

（二）更低的驅(qū)動(dòng)功耗

壓電驅(qū)動(dòng)無(wú)需產(chǎn)生靜電吸引力所需的高電壓，驅(qū)動(dòng)電壓僅為靜電驅(qū)動(dòng)的1/3~1/2，功耗顯著降低。這一優(yōu)勢(shì)使得壓電驅(qū)動(dòng)型光開(kāi)關(guān)更適用于便攜式光通信設(shè)備、衛(wèi)星通信等對(duì)功耗敏感的場(chǎng)景，延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

（三）更高的切換精度

壓電膜的應(yīng)變位移可通過(guò)電壓精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)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(hào)傳輸質(zhì)量。同時(shí)，精準(zhǔn)的位移控制也減少了電極磨損，延長(zhǎng)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(dòng)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(kāi)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(chǎng)景。

三、壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)的典型應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)憑借快切換速度和低功耗，可實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)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(kāi)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(chǎng)景中，需要光開(kāi)關(guān)具備極高的切換精度和穩(wěn)定性。壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的光路調(diào)節(jié)，滿足傳感信號(hào)的精準(zhǔn)采集需求，提升傳感系統(tǒng)的檢測(cè)精度。

（三）衛(wèi)星與航空航天通信

衛(wèi)星、航空航天設(shè)備對(duì)器件的功耗、體積、可靠性要求極高。壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)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(cè)試測(cè)量?jī)x器

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

四、廣西科毅光通信壓電驅(qū)動(dòng)光開(kāi)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(dòng)光開(kāi)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(dòng)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(guó)內(nèi)頂尖高校合作，開(kāi)展壓電驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(duì)每批產(chǎn)品進(jìn)行驅(qū)動(dòng)性能、切換速度、插入損耗等關(guān)鍵參數(shù)的嚴(yán)格檢測(cè)；

4.      提供定制化服務(wù)，可根據(jù)客戶需求優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電壓、切換速度、尺寸等參數(shù)，適配不同應(yīng)用場(chǎng)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(kāi)關(guān)產(chǎn)品。高頻光開(kāi)關(guān)作為公司的核心產(chǎn)品之一，壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)已通過(guò)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(kāi)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(duì)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。

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