Το MOEMS είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία που έχει γίνει μια από τις πιο δημοφιλείς τεχνολογίες στον κόσμο. Το MOEMS είναι ένα μικροηλεκτρο-μηχανικό σύστημα (MEMS) που χρησιμοποιεί φωτονικό σύστημα. Περιέχει μικρομηχανικούς οπτικούς διαμορφωτές, μικρομηχανικούς οπτικούς διακόπτες, IC και άλλα εξαρτήματα και χρησιμοποιεί τη σμίκρυνση, την πολλαπλότητα και τη μικροηλεκτρονική της τεχνολογίας MEMS για την επίτευξη απρόσκοπτης ενοποίησης οπτικών συσκευών και ηλεκτρικών συσκευών. Με απλά λόγια, το MOEMS είναι η περαιτέρω ενσωμάτωση τσιπ σε επίπεδο συστήματος. Σε σύγκριση με μεγάλης κλίμακας οπτο-μηχανικές συσκευές, PCB Σχεδιασμός Οι συσκευές MOEMS είναι μικρότερες, ελαφρύτερες, γρήγορες (με υψηλότερη συχνότητα συντονισμού) και μπορούν να παραχθούν σε παρτίδες. Σε σύγκριση με τη μέθοδο του κυματοδηγού, αυτή η μέθοδος ελεύθερου χώρου έχει τα πλεονεκτήματα της χαμηλότερης απώλειας ζεύξης και της μικρότερης αλληλεπίδρασης. Οι αλλαγές στη φωτονική και την τεχνολογία της πληροφορίας έχουν προωθήσει άμεσα την ανάπτυξη του MOEMS. Το σχήμα 1 δείχνει τη σχέση μεταξύ μικροηλεκτρονικής, μικρομηχανικής, οπτοηλεκτρονικής, οπτικών ινών, MEMS και MOEMS. Σήμερα, η τεχνολογία της πληροφορίας αναπτύσσεται γρήγορα και ενημερώνεται συνεχώς, και μέχρι το 2010, η ταχύτητα ανοίγματος του φωτός μπορεί να φτάσει Tb/s. Οι αυξανόμενοι ρυθμοί δεδομένων και οι απαιτήσεις εξοπλισμού νέας γενιάς υψηλότερης απόδοσης έχουν οδηγήσει τη ζήτηση για MOEMS και οπτικές διασυνδέσεις και η εφαρμογή συσκευών MOEMS σχεδιασμού PCB στον τομέα της οπτοηλεκτρονικής συνεχίζει να αυξάνεται.

Σχεδιασμός PCB και ανάλυση μεθόδου συσκευασίας συσκευών MOEMS

Σχεδιασμός PCB Συσκευές και τεχνολογία MOEMS Σχεδιασμός PCB Οι συσκευές MOEMS χωρίζονται σε τύπους παρεμβολών, περίθλασης, μετάδοσης και ανάκλασης σύμφωνα με τις φυσικές αρχές λειτουργίας τους (βλ. Πίνακα 1) και οι περισσότερες από αυτές χρησιμοποιούν ανακλαστικές συσκευές. Η MOEMS έχει σημειώσει σημαντική ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια. Τα τελευταία χρόνια, λόγω της αύξησης της ζήτησης για επικοινωνία υψηλής ταχύτητας και μετάδοση δεδομένων, η έρευνα και ανάπτυξη της τεχνολογίας MOEMS και των συσκευών της έχει τονωθεί πολύ. Οι απαιτούμενες χαμηλές απώλειες, χαμηλή ευαισθησία EMV και χαμηλός αντανακλαστικός υψηλός ρυθμός δεδομένων ανακλώμενου φωτός έχουν σχεδιαστεί συσκευές MOEMS PCB.

Σήμερα, εκτός από απλές συσκευές όπως μεταβλητοί οπτικοί εξασθενητές (VOA), η τεχνολογία MOEMS μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ρυθμιζόμενων λέιζερ εκπομπής κάθετης επιφάνειας κοιλότητας (VCSEL), οπτικών διαμορφωτών, ρυθμιζόμενων επιλεκτικών φωτοανιχνευτών μήκους κύματος και άλλων οπτικών συσκευών. Ενεργά εξαρτήματα και φίλτρα, οπτικοί διακόπτες, προγραμματιζόμενοι πολυπλέκτης οπτικού μήκους κύματος (OADM) και άλλα οπτικά παθητικά εξαρτήματα και οπτικές διασυνδέσεις μεγάλης κλίμακας (OXC).

Στην τεχνολογία των πληροφοριών, ένα από τα κλειδιά για τις οπτικές εφαρμογές είναι οι εμπορευματοποιημένες πηγές φωτός. Εκτός από τις μονολιθικές πηγές φωτός (όπως πηγές θερμικής ακτινοβολίας, LED, LD και VCSEL), ενδιαφέρονται ιδιαίτερα οι πηγές φωτός MOEMS με ενεργές συσκευές. Για παράδειγμα, σε ένα συντονιζόμενο VCSEL, το μήκος κύματος εκπομπής του αντηχείου μπορεί να αλλάξει αλλάζοντας το μήκος του αντηχείου μέσω μικρομηχανικής, επιτυγχάνοντας έτσι την τεχνολογία WDM υψηλής απόδοσης. Επί του παρόντος, έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος συντονισμού με πρόβολο στήριξης και μια κινητή κατασκευή με βραχίονα στήριξης.

Οι οπτικοί διακόπτες MOEMS με κινητούς καθρέφτες και συστοιχίες κατόπτρων έχουν επίσης αναπτυχθεί για τη συναρμολόγηση συστοιχιών διακοπτών OXC, παραλληλισμού και ενεργοποίησης/απενεργοποίησης. Το σχήμα 2 δείχνει έναν διακόπτη οπτικών ινών MOEMS ελεύθερου χώρου, ο οποίος έχει ένα ζεύγος ενεργοποιητών προβόλου σχήματος U για πλευρική κίνηση της ίνας. Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό διακόπτη κυματοδηγού, τα πλεονεκτήματά του είναι η μικρότερη απώλεια σύζευξης και η μικρότερη αλληλεπίδραση.

Ένα οπτικό φίλτρο με μεγάλο εύρος συνεχώς ρυθμιζόμενων είναι μια πολύ σημαντική συσκευή σε ένα μεταβλητό δίκτυο DWDM και έχουν αναπτυχθεί φίλτρα MOEMS F_P που χρησιμοποιούν διάφορα συστήματα υλικών. Λόγω της μηχανικής ευελιξίας του συντονιζόμενου διαφράγματος και του αποτελεσματικού μήκους της οπτικής κοιλότητας, το εύρος συντονισμού μήκους κύματος αυτών των συσκευών είναι μόνο 70 nm. Η εταιρεία OpNext της Ιαπωνίας έχει αναπτύξει ένα φίλτρο MOEMS F_P με ρεκόρ συντονίσιμο πλάτος. Το φίλτρο βασίζεται στην τεχνολογία πολλαπλών InP/air gap MOEMS. Η κατακόρυφη δομή αποτελείται από 6 στρώσεις αιωρούμενων διαφραγμάτων InP. Η μεμβράνη είναι κυκλική κατασκευή και στηρίζεται σε τρία ή τέσσερα πλαίσια ανάρτησης. Ορθογώνια σύνδεση τραπεζιού στήριξης. Το συνεχές ρυθμιζόμενο φίλτρο F_P του έχει μια πολύ ευρεία ζώνη διακοπής, που καλύπτει το δεύτερο και το τρίτο παράθυρο οπτικής επικοινωνίας (1 250 ~ 1800 nm), το πλάτος συντονισμού μήκους κύματος είναι μεγαλύτερο από 112 nm και η τάση ενεργοποίησης είναι τόσο χαμηλή όσο 5 V.

Τεχνολογία σχεδίασης και παραγωγής MOEMS Οι περισσότερες τεχνολογίες παραγωγής MOEMS εξελίσσονται άμεσα από τη βιομηχανία IC και τα πρότυπα κατασκευής της. Ως εκ τούτου, στο MOEMS χρησιμοποιούνται η μικροκατεργασία σώματος και επιφάνειας και η τεχνολογία μικροκατεργασίας μεγάλου όγκου (HARM). Υπάρχουν όμως και άλλες προκλήσεις όπως το μέγεθος της μήτρας, η ομοιομορφία του υλικού, η τρισδιάστατη τεχνολογία, η τοπογραφία επιφάνειας και η τελική επεξεργασία, η ανομοιομορφία και η ευαισθησία στη θερμοκρασία.