專利名稱：電可調(diào)光衰減器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電可調(diào)光衰減器，屬微電子機(jī)械和光通訊器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
可調(diào)式光衰減器(Variable Optical Attenuator簡(jiǎn)稱VOA)是現(xiàn)代寬帶光網(wǎng)中的一種核心器件。在波分復(fù)用光纖光網(wǎng)絡(luò)(WDM FiberOptical Networks)中，用來(lái)調(diào)整各信道信號(hào)的強(qiáng)弱。同時(shí)還可以用于模擬光纖長(zhǎng)距離傳輸或檢測(cè)傳輸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。傳統(tǒng)的光機(jī)械VOA衰減范圍寬(＞50db)，但體積大、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)(～1秒)、功耗大，所以限制了其應(yīng)用前景。近年來(lái)有關(guān)微機(jī)械可調(diào)式光衰減器的報(bào)道極多，其中主要利用反射鏡的偏轉(zhuǎn)而使反射到輸出光纖的光功率發(fā)生改變的居多，這種VOA實(shí)現(xiàn)了體積小，但響應(yīng)時(shí)間(毫秒級(jí))還有待于改善。如據(jù)IEEE報(bào)道，1998年9月B.Barber等人研制了一種以靜電驅(qū)動(dòng)的微機(jī)械光衰減器，其原理是依靠反射鏡的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)光衰減，最大缺點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)限制了它的響應(yīng)時(shí)間。中國(guó)專利00127939.4報(bào)道一電磁驅(qū)動(dòng)微機(jī)械可變式光衰減器，該衰減器采用擋光片和電磁驅(qū)動(dòng)線圈結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)毫秒級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型旨在提供一種驅(qū)動(dòng)電壓低、衰減范圍寬和響應(yīng)時(shí)間短的電可調(diào)光衰減器。本實(shí)用新型采用以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上述目的。
現(xiàn)結(jié)合

本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。一種電可調(diào)光衰減器，其特征在于，包括輸入輸出單模雙光纖1和10、準(zhǔn)直透鏡2、鈦鉑金電極3和18、氮化硅薄膜4、二氧化硅支臂5、重?fù)诫s硅襯底6、空腔腐蝕孔7、空腔8、光學(xué)窗口反射膜9、粘合劑11、石英基座13、引出電極14、固定套15、外殼16、石英管套17，重?fù)诫s硅襯底6上沉積有二氧化硅支臂5，二氧化硅支臂5的中央是空腔8，空腔8上方的氮化硅薄膜4構(gòu)成光學(xué)窗口反射膜9，光學(xué)窗口反射膜9外圍有鈦鉑金電極3，光學(xué)窗口反射膜9和鈦鉑金電極3構(gòu)成懸浮在空腔8上方的可動(dòng)膜，鈦鉑金電極3和氮化硅薄膜4上有均勻分布的空腔腐蝕孔7，鈦鉑金電極18和重?fù)诫s硅襯底6有電氣連接，重?fù)诫s硅襯底6、二氧化硅支臂5、氮化硅薄膜4、鈦鉑金電極3和18、空腔8和空腔腐蝕孔7構(gòu)成電可調(diào)光衰減器芯片12，電可調(diào)光衰減器芯片12粘結(jié)在石英基座13上，兩根引出電極14分別與鈦鉑金電極3和鈦鉑金電極18成電氣連接，輸入輸出單模雙光纖1和10通過(guò)粘合劑11與準(zhǔn)直透鏡2相接后，封裝在石英管套17內(nèi)，石英管套17及其內(nèi)的準(zhǔn)直透鏡2、輸入輸出單模雙光纖1和10與石英基座13及其上的電可調(diào)光衰減器芯片12、引出電極14通過(guò)固定套15一體化封裝在外殼16內(nèi)。
工作原理。將電源饋加在兩根引出電極14之間，可動(dòng)膜在靜電引力作用下使空腔8的厚度發(fā)生改變。單色光從輸入輸出單模雙光纖1輸入，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡2會(huì)聚到光學(xué)窗口反射膜9，反射光進(jìn)入輸入輸出單模雙光纖10，并從輸入輸出單模雙光纖10輸出。當(dāng)電源電壓從0伏連續(xù)增加至24V時(shí)，空腔8的厚度從3/4λ逐漸減少至1/2λ(λ為入射光波長(zhǎng))，使光學(xué)窗口反射膜9的反射率發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)了反射光從3db到30db的連續(xù)衰減。
與背景技術(shù)相比，本實(shí)用新型有以下突出效果1.響應(yīng)時(shí)間短，僅6微秒。
2.體積小，易于制造，生產(chǎn)成本低。
3.驅(qū)動(dòng)電壓低，為24V。
附圖說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型所涉及的電可調(diào)光衰減器芯片12的顯微鏡下表面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型所涉及的電可調(diào)光衰減器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型所涉及的電可調(diào)光衰減器一體化封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。三圖中，1和10是輸入輸出單膜雙光纖，2是準(zhǔn)直透鏡，3和18是鈦鉑金電極，4是氮化硅薄膜，5是二氧化硅支臂，6是重?fù)诫s硅襯底，7是空腔腐蝕孔，8是空腔，9是光學(xué)窗口反射膜，11是粘合劑，12是光衰減器芯片，13是石英基座，14是引出電極，15是固定套，16是外殼，17是石英管套。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例。
一種具有上述結(jié)構(gòu)的電可調(diào)光衰減器，其特征在于，懸浮可動(dòng)膜的直徑介于300μm～500μm，光學(xué)窗口反射膜9的直徑介于100μm～150μm，空腔腐蝕孔7的直徑為8μm，空腔8的直徑和高度分別為400μm和1μm，準(zhǔn)直透鏡2的直徑和焦距均為1mm，準(zhǔn)直透鏡2與電可調(diào)光衰減器芯片12的距離為0.5mm。
權(quán)利要求1.一種電可調(diào)光衰減器，其特征在于，包括輸入輸出單模雙光纖(1)和(10)、準(zhǔn)直透鏡(2)、鈦鉑金電極(3)和(18)、氮化硅薄膜(4)、二氧化硅支臂(5)、重?fù)诫s硅襯底(6)、空腔腐蝕孔(7)、空腔(8)、光學(xué)窗口反射膜(9)、粘合劑(11)、石英基座(13)、引出電極(14)、固定套(15)、外殼(16)、石英管套(17)，重?fù)诫s硅襯底(6)上沉積有二氧化硅支臂(5)，二氧化硅支臂(5)的中央是空腔(8)，空腔(8)上方的氮化硅薄膜(4)構(gòu)成光學(xué)窗口反射膜(9)，光學(xué)窗口反射膜(9)外圍有鈦鉑金電極(3)，光學(xué)窗口反射膜(9)和鈦鉑金電極(3)構(gòu)成懸浮在空腔(8)上方的可動(dòng)膜，鈦鉑金電極(3)和氮化硅薄膜(4)上有均勻分布的空腔腐蝕孔(7)，鈦鉑金電極(18)和重?fù)诫s硅襯底(6)有電氣連接，重?fù)诫s硅襯底(6)、二氧化硅支臂(5)、氮化硅薄膜(4)、鈦鉑金電極(3)和(18)、空腔(8)和空腔腐蝕孔(7)構(gòu)成電可調(diào)光衰減器芯片(12)，電可調(diào)光衰減器芯片(12)粘結(jié)在石英基座(13)上，兩根引出電極(14)分別與鈦鉑金電極(3)和鈦鉑金電極(18)成電氣連接，輸入輸出單模雙光纖(1)和(10)通過(guò)粘合劑(11)與準(zhǔn)直透鏡(2)相接后，封裝在石英管套(17)內(nèi)，石英管套(17)及其內(nèi)的準(zhǔn)直透鏡(2)、輸入輸出單模雙光纖(1)和(10)與石英基座(13)及其上的電可調(diào)光衰減器芯片(12)、引出電極(14)通過(guò)固定套(15)一體化封裝在外殼(16)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電可調(diào)光衰減器，其特征在于，懸浮可動(dòng)膜的直徑介于300μm～500μm，光學(xué)窗口反射膜(9)的直徑介于100μm～150μm，空腔腐蝕孔(7)的直徑為8μm，空腔(8)的直徑和高度分別為400μm和1μm，準(zhǔn)直透鏡(2)的直徑和焦距均為1mm，準(zhǔn)直透鏡(2)與電可調(diào)光衰減器芯片(12)的距離為0.5mm。
專利摘要一種電可調(diào)光衰減器，屬微電子機(jī)械和光通訊器件技術(shù)領(lǐng)域，重?fù)诫s硅襯底6、二氧化硅支臂5、氮化硅薄膜4、鈦鉑金電極3和18、空腔8構(gòu)成電可調(diào)光衰減器芯片12，氮化硅薄膜4構(gòu)成懸浮在空腔8上方的可動(dòng)的光學(xué)窗口反射膜9，輸入輸出單模雙光纖1和10通過(guò)粘合劑11與準(zhǔn)直透鏡2相接后固定于電可調(diào)衰減器芯片12的上方。單色光從輸入輸出單模雙光纖1輸入，當(dāng)加在鈦鉑金電極3和18的電壓從0伏連續(xù)增加至24伏時(shí)，從輸入輸出單模雙光纖18輸出的反射光將從3db連續(xù)衰減至30db。有響應(yīng)時(shí)間短，體積小，易于制造，生產(chǎn)成本低和驅(qū)動(dòng)電壓低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02F1/01GK2585251SQ0228843
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者賴宗聲, 朱自強(qiáng), 楊震, 忻佩勝, 李國(guó)棟, 彭德艷 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)