MOEMS ist eine aufstrebende Technologie, die sich zu einer der beliebtesten Technologien der Welt entwickelt hat. MOEMS ist ein mikroelektromechanisches System (MEMS), das ein photonisches System verwendet. Es enthält mikromechanische optische Modulatoren, mikromechanische optische Schalter, ICs und andere Komponenten und nutzt die Miniaturisierung, Vielfältigkeit und Mikroelektronik der MEMS-Technologie, um eine nahtlose Integration von optischen Geräten und elektrischen Geräten zu erreichen. Einfach ausgedrückt ist MOEMS die weitere Integration von Chips auf Systemebene. Im Vergleich zu großformatigen optomechanischen Geräten, PCB design MOEMS-Bauelemente sind kleiner, leichter, schneller (mit höherer Resonanzfrequenz) und können in Serien hergestellt werden. Verglichen mit dem Wellenleiterverfahren hat dieses Freiraumverfahren die Vorteile geringerer Kopplungsverluste und geringerem Übersprechen. Die Veränderungen in Photonik und Informationstechnologie haben die Entwicklung von MOEMS direkt gefördert. Abbildung 1 zeigt den Zusammenhang zwischen Mikroelektronik, Mikromechanik, Optoelektronik, Faseroptik, MEMS und MOEMS. Heutzutage entwickelt sich die Informationstechnologie schnell und wird ständig aktualisiert, und bis 2010 kann die Lichtöffnungsgeschwindigkeit Tb/s erreichen. Steigende Datenraten und leistungsfähigere Geräte der neuen Generation haben die Nachfrage nach MOEMS und optischen Verbindungen getrieben, und die Anwendung von MOEMS-Bauelementen mit PCB-Design im Bereich der Optoelektronik nimmt weiter zu.

PCB-Design- und Verpackungsmethodenanalyse von MOEMS-Geräten

PCB-Design MOEMS-Geräte und -Technologie PCB-Design MOEMS-Geräte werden gemäß ihren physikalischen Arbeitsprinzipien in Interferenz-, Beugungs-, Transmissions- und Reflexionstypen unterteilt (siehe Tabelle 1), und die meisten von ihnen verwenden reflektierende Geräte. MOEMS hat in den letzten Jahren eine bedeutende Entwicklung erreicht. In den letzten Jahren wurde die Forschung und Entwicklung der MOEMS-Technologie und ihrer Geräte aufgrund der steigenden Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitskommunikation und Datenübertragung stark stimuliert. Es wurden MOEMS-Bauelemente mit geringem Verlust, niedriger EMV-Empfindlichkeit und geringem Übersprechen mit hoher Datenrate für reflektiertes Licht für PCB-Designs entwickelt.

Heutzutage kann die MOEMS-Technologie zusätzlich zu einfachen Geräten wie variablen optischen Abschwächern (VOA) auch verwendet werden, um abstimmbare oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator (VCSEL), optische Modulatoren, abstimmbare wellenlängenselektive Photodetektoren und andere optische Geräte herzustellen. Aktive Komponenten und Filter, optische Schalter, optische Add/Drop-Multiplexer mit programmierbarer Wellenlänge (OADM) und andere optische passive Komponenten und große optische Cross-Connects (OXC).

In der Informationstechnologie sind kommerzialisierte Lichtquellen einer der Schlüssel zu optischen Anwendungen. Neben monolithischen Lichtquellen (wie Wärmestrahlungsquellen, LEDs, LDs und VCSELs) sind insbesondere MOEMS-Lichtquellen mit aktiven Bauelementen betroffen. Beispielsweise kann bei einem abstimmbaren VCSEL die Emissionswellenlänge des Resonators durch Ändern der Länge des Resonators durch Mikromechanik geändert werden, wodurch eine Hochleistungs-WDM-Technologie realisiert wird. Gegenwärtig wurden ein Verfahren zum Abstimmen eines Stützauslegers und eine bewegliche Struktur mit einem Stützarm entwickelt.

Optische MOEMS-Schalter mit beweglichen Spiegeln und Spiegel-Arrays wurden auch zum Zusammenbauen von OXC-, Parallelschaltungs- und Ein/Aus-Schalter-Arrays entwickelt. Abbildung 2 zeigt einen faseroptischen Freiraum-MOEMS-Schalter, der ein Paar U-förmiger Cantilever-Aktuatoren für die seitliche Bewegung der Faser aufweist. Verglichen mit dem herkömmlichen Hohlleiterschalter sind seine Vorteile geringerer Kopplungsverlust und geringeres Übersprechen.

Ein optischer Filter mit einem breiten Bereich von stufenlos einstellbaren ist ein sehr wichtiges Gerät in einem variablen DWDM-Netzwerk, und MOEMS F_P-Filter mit verschiedenen Materialsystemen wurden entwickelt. Aufgrund der mechanischen Flexibilität der abstimmbaren Membran und der effektiven Länge des optischen Resonators beträgt der abstimmbare Wellenlängenbereich dieser Vorrichtungen nur 70 nm. Das japanische Unternehmen OpNext hat einen MOEMS F_P-Filter mit einer rekordverdächtigen abstimmbaren Breite entwickelt. Der Filter basiert auf der Multiple-InP/Luftspalt-MOEMS-Technologie. Die vertikale Struktur besteht aus 6 Lagen aufgehängter InP-Membranen. Der Film ist eine kreisförmige Struktur und wird von drei oder vier Aufhängerahmen getragen. Rechteckige Auflagetischverbindung. Sein kontinuierlich abstimmbarer F_P-Filter hat ein sehr breites Sperrband, das das zweite und dritte optische Kommunikationsfenster (1 250 ~ 1800 nm) abdeckt, seine Wellenlängenabstimmungsbreite ist größer als 112 nm und die Betätigungsspannung beträgt nur 5 V.

MOEMS-Design und Produktionstechnologie Die meisten MOEMS-Produktionstechnologien wurden direkt aus der IC-Industrie und ihren Herstellungsstandards entwickelt. Daher werden in MOEMS Körper- und Oberflächenmikrobearbeitung und High-Volume-Mikrobearbeitungstechnologie (HARM) verwendet. Aber es gibt noch andere Herausforderungen wie die Größe, Materialgleichmäßigkeit, dreidimensionale Technologie, Oberflächentopographie und Endbearbeitung, Unebenheiten und Temperaturempfindlichkeit.