MEMS微波开关的设计与仿真

开关是微波信号变换的关键器件之一。在射频，微波集成电路中，已经大量使用的场效应管FET和半导体二极管PIN等半导体开关，由于其工作频率较低、插入损耗较大、隔离度较低、固有的非线性特性和功耗较大，导致半导体开关存在许多缺陷。随着微机电系统MEMS(Micro Electronic Mechanical System)技术的出现和快速发展，MEMS开关得到了广泛的研究和应用，和半导体开关相比，MEMS开关具有插入损耗较低、隔离度较高，并且消除了由于半导体结引起的I-V非线性等特点。     

MEMS光开关阵列的设计与应用

针对如何缩短防空导弹系统反应时间的问题,设计了一种MEMS(micro electro mechanical system,微机电系统)光开关阵列,用于控制防空导弹系统各分系统模块之间的信号传输。该光开关阵列由8组双层静电梳齿结构的光开关组成,每组光开关均控制一个防空导弹系统子模块的通断。根据拉格朗日 麦克斯韦方程,建立系统的机电动力学模型,确定质量、弹性系数、电容、气膜阻尼等主要参数。仿真结果表明:MEMS光开关的响应时间为0.627 ms,稳态位移为4.724 m,最大位移为6.801 m,将相同阶段的反应时间缩短为原先的1/4。由此可以得出结论:MEMS光开关阵列不仅缩短了防空导弹系统的反应时间,而且保证了系统的稳定性。     

电容MEMS超声换能器研究进展

MEMS(micro-electromechanical systems)超声换能器(MEMS ultrasonic transducer,简称MUT)是采用微电子和微机械加工技术制作的新型超声换能器。与传统超声换能器相比,MUT具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、频率控制灵活、频带宽、灵敏度高以及易于与电路集成和实现智能化等特点。是超声换能器的重要的研究方向之一。MUT的研究主要包括压电MUT(piezoelectric MUT,简称PMUT)和电容MUT(capacitiveMUT,简称CMUT)两个方面。本文概述了CMUT研究的发展进程和研究成果,展望了CMUT的研究和应用前景。     

压电MEMS超声换能器研究进展

MEMS(micro-electromechanical systems)超声换能器(MEMS ultrasonic transducer,简称MUT)是采用微电子和微机械加工技术制作的新型超声换能器。与传统超声换能器相比,MUT具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、频率控制灵活、频带宽、灵敏度高以及易于与电路集成和实现智能化等特点。是超声换能器的重要的研究方向之一。MUT的研究主要包括压电MUT(piezoelectric MUT,简称PMUT)和电容MUT(capacitiveMUT,简称CMUT)两个方面。本文概述了PMUT研究的发展进程和研究成果,展望了PMUT的研究和应用前景。     

基于MEMS光开关的机群系统光互连网络

基于MEMS光开关设计了星型环型混合拓扑的光互连网络,为其开发了具有硬件路由功能的光互连网络控制卡(ONIC),以LAN为控制网络实现了对MEMS光开光的动态配置。提出了影响网络系统整体性能的关键因素,分析并测试了光互连网络的通信性能。环网稳定带宽达51Mb/s,峰值数据传输率可达1Gb/s,且数据量在3Mb以上时,网络整体性能明显提高。     

微机电光开关

对微机械光开关的特点和应用作了简要的论述 ,并对近年国外几种典型微机械光开关的结构、原理和研制方法作了简要的介绍和评述。这类新型的开关器件的主要优点是串话小 ,插入损耗小 ,消光比高 ,对波长和偏振不敏感 ,且体积小 ,造价低等 ,在光纤通信和光纤测试系统中具有广阔的应用前景     

新型双阈值高g值MEMS惯性开关（英文）

在保证引信勤务安全性和正常发射可靠性前提下,为实现引信小型化而设计了一种新型无源双阈值高g值MEMS惯性开关,其主要包括能够识别两种典型加速度环境(载荷1∶15 000g-300μs,载荷2∶3000g-3ms)的环境识别模块M1和为后续电路可靠供电的通电模块M2。环境识别模块M1主要通过控制带有Z型齿的质量块与对应L型挡块之间的碰撞来确定质量块的运动位移,进而控制通电模块M2的工作情况。基于两种典型加速度环境对MEMS惯性开关进行了动力学仿真并优化,仿真结果表明所设计的开关在载荷1环境下保持断开,而在载荷2环境下可靠闭合。     

超表面结构MEMS红外超窄带光源研究

针对常用的MEMS红外光源是类灰体光源,存在发射光谱范围比较广的问题,提出一种基于表面等离子体的超表面结构,将其覆盖在MEMS光源上实现一种有选择性、高发射率的窄带光源.还提出了一种改进的集总等效电路模型,通过模型能够比较准确地计算出超表面中结构尺寸对光源中心频率、带宽以及发射率的影响,探究了该结构中各个尺寸的改变对光...     

新型双阈值高g值MEMS惯性开关（英）

在保证引信勤务安全性和正常发射可靠性前提下，为实现引信小型化而设计了一种新型无源双阈值高g值MEMS惯性开关，其主要包括能够识别两种典型加速度环境（载荷1:15 000g-300 ms，载荷2:3000g-3 ms）的环境识别模块M1和为后续电路可靠供电的通电模块M2。环境识别模块M1主要通过控制带有Z型齿的质量块与对应L型挡块之间的碰撞来确定质量块的运动位移，进而控制通电模块M2的工作情况。基于两种典型加速度环境对MEMS惯性开关进行了动力学仿真并优化，仿真结果表明所设计的开关在载荷1环境下保持断开，而在载荷2环境下可靠闭合。     

半绝缘GaAs光电导开关非线性电脉冲超快上升特性研究

利用流体模型对光生载流子的输运进行了模拟研究,结果表明载流子在输运过程中形成的光激发电荷畴是产生电脉冲超快上升特性的主要原因.对光激发电荷畴的形成和吸收过程的进一步研究表明：1)形成过程中的光激发电荷畴增强了电子的浓度梯度;2)光激发电荷畴在被阳极吸收的过程中,光电导开关偏置电压的快速下降能促进电流上升速度.光激发电荷畴的形成和吸收两大过程共同作用下,形成了电脉冲的超快上升特性. 关键词： 光电导开关 非线性模式 光激发电荷畴 上升时间     

Gaussian beam coupling on a MEMS mirror array

A general formula for evaluating Gaussian beam coupling characteristics on a MEMS mirror array was developed, with consideration of parameters such as beam size, mirror width and mirror gap. Based on the formula, the influence of each parameter on the spectral response was simulated for MEMS mirror array employed in a wavelength selective switch and a tunable optical filter. The simulation results are helpful for the design of MEMS mirror array in optical devices.     

Novel optic-fiber switches based on the wobble-type MEMS electromagnetic microactuator

Some novel optic-fiber switches based on an MEMS electromagnetic microactuator are developed in this paper and their design, fabrication and performance are described. A new kind of wobble-type MEMS electromagnetic microactuator is successfully developed, which can drive mirrors to enter or leave the optical path of a switch. It is layered, composed of two stators and one wobble disc, which improve the output torque of the actuator. Finally, 1×2, 2×2, 1×4 and 1×8 single mode optic-fiber switches, which have been fabricated, are measured. The operating voltage is less than 8 V, switching time is less than 5 ms, insertion loss is less than 0.8 dB, crosstalk is 60 dB, and extinction ratio is 60 dB. These optic-fiber switches show a promising future in optical fiber communication systems.     

Study on a MEMS silicon-based non-silicon mirror for an optical switch

A micro-electro-mechanical system (MEMS) silicon-based non-silicon mirror for a 2D optical switch is designed, fabricated and measured. The result shows that the mirror has good reflective performance. And driven by static electricity, it can rotate more than 10° at voltage less than 15 V. This kind of novel mirror will have good potential applications for MEMS optical switches.     

A MEMS Tunable Optical Ring Resonator Filter

In this work, a new architecture for a ring resonator tunable optical filter is proposed. In this architecture, two rings are connected to each other by a directional coupler and tuning is achieved through the control of the separation between the coupler two parallel guides using a micro-electro-mechanical systems (MEMS) actuator. The optical performance of the filter is tested using the FDTD and an analytical model is developed to predict its performances. A good agreement between the analytical and numerical results is obtained. The MEMS design is also presented and verified using an finite element method (FEM) analysis.     

非硅基底1×4微机电系统光开关

设计研制了一种小体积、低成本、可扩展的低电压非硅基底 1× 4微机电系统光开关。开关单元由电磁驱动 ,微反射镜绕直径 10 0 μm转轴转动 ,驱动电压为 5V ,开关时间小于 2ms,插入损耗小于 0 .84dB ,具有断电自锁功能。器件构造工艺采用微细电火花加工技术。用有限元法分析受力和磁场 ,进行结构优化设计 ,并着重介绍开关的实现及性能     

基于激光差动多普勒效应的微机电系统动态测试技术

提出了一种用于测量微机电系统(MEMS)器件瞬时速度、位移的测量系统。采用激光差动多普勒技术,检测谐振器在平面内的振动,测量垂直于系统测量光轴方向的振动速度。并在差动多普勒测量光路的基础上加入了CCD监测光路,实时观察被测器件调整过程和振动情况。通过处理电路从光学系统输出的高频信号中提取多普勒信号,利用Labview和Matlab软件对采集的多普勒信号进行时频分析,得到被测器件的运动参量。通过对测点的微定位,对MEMS器件进行整平面的扫描,得到器件振动的瞬时速度场,为进一步对MEMS器件的高阶谱振动分析及扭转分析提供了一定的基础和必要的支持。     

光互连技术在信号处理中的某些应用

叙述了近年来在天津大学研究及开发光互连网络的情况。这些研究围绕着解决信号传输中的延迟和通信带宽,开展的研究工作有：完成包括64个处理器的光电混合处理器阵列系统;giga—bit／s机群系统光互连链路;在链路中采用时分复用技术(TDM),实现了“虚拟并行传输”;在链路中设计了硬件路由功能,并组成光环网;在网络系统中实现波长路由,并建立了波长路由双环网,采用该技术可以避免路由延迟;在光互连网络中应用了MEMS光开关,实现了星型一环形二级结构;用同步光传输技术实现了多通道数据传输卡。     

Reconfigurable MEMS OADM Systems

This paper proposes a serial reconfigurable OADM consisting of optical circulator and 2 × 2 MEMS optical switch and tunable FBG. Based on MEMS technology, the OADM is demonstrated to increase the flexibility, decrease the cost andimprove the reliability.