MOEMS એ એક ઉભરતી તકનીક છે જે વિશ્વની સૌથી લોકપ્રિય તકનીકોમાંની એક બની ગઈ છે. MOEMS એ માઇક્રો-ઇલેક્ટ્રો-મિકેનિકલ સિસ્ટમ (MEMS) છે જે ફોટોનિક સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે. તેમાં માઇક્રો-મિકેનિકલ ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર્સ, માઇક્રો-મિકેનિકલ ઓપ્ટિકલ સ્વીચો, ICs અને અન્ય ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે અને ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો અને ઇલેક્ટ્રિકલ ઉપકરણોના સીમલેસ એકીકરણને હાંસલ કરવા માટે MEMS ટેક્નોલોજીના મિનિએચરાઇઝેશન, મલ્ટીપ્લીસિટી અને માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સનો ઉપયોગ કરે છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, MOEMS એ સિસ્ટમ-સ્તરની ચિપ્સનું વધુ એકીકરણ છે. મોટા પાયે ઓપ્ટો-મિકેનિકલ ઉપકરણોની તુલનામાં, પીસીબી ડિઝાઇન MOEMS ઉપકરણો નાના, હળવા, ઝડપી છે (ઉચ્ચ રેઝોનન્સ આવર્તન સાથે), અને બેચમાં ઉત્પાદન કરી શકાય છે. વેવગાઇડ પદ્ધતિની તુલનામાં, આ ખાલી જગ્યા પદ્ધતિમાં ઓછા જોડાણ નુકશાન અને નાના ક્રોસસ્ટૉકના ફાયદા છે. ફોટોનિક્સ અને ઇન્ફર્મેશન ટેક્નોલોજીમાં થયેલા ફેરફારોએ MOEMS ના વિકાસને સીધો જ પ્રોત્સાહન આપ્યું છે. આકૃતિ 1 માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સ, માઇક્રોમિકેનિક્સ, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ, ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ, MEMS અને MOEMS વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે. આજકાલ, માહિતી ટેકનોલોજી ઝડપથી અને સતત અપડેટ થઈ રહી છે, અને 2010 સુધીમાં, પ્રકાશ ખુલવાની ઝડપ Tb/s સુધી પહોંચી શકે છે. વધતા ડેટા દરો અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન નવી પેઢીના સાધનોની આવશ્યકતાઓએ MOEMS અને ઓપ્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્ટ્સની માંગને આગળ ધપાવી છે, અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સના ક્ષેત્રમાં PCB ડિઝાઇન MOEMS ઉપકરણોનો ઉપયોગ સતત વધતો જાય છે.

MOEMS ઉપકરણોનું PCB ડિઝાઇન અને પેકેજિંગ પદ્ધતિ વિશ્લેષણ

PCB ડિઝાઇન MOEMS ઉપકરણો અને તકનીક PCB ડિઝાઇન MOEMS ઉપકરણોને તેમના ભૌતિક કાર્ય સિદ્ધાંતો (કોષ્ટક 1 જુઓ) અનુસાર દખલ, વિવર્તન, પ્રસારણ અને પ્રતિબિંબ પ્રકારોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, અને તેમાંથી મોટાભાગના પ્રતિબિંબીત ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરે છે. MOEMS એ છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં નોંધપાત્ર વિકાસ હાંસલ કર્યો છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, હાઇ-સ્પીડ કોમ્યુનિકેશન અને ડેટા ટ્રાન્સમિશનની માંગમાં વધારો થવાને કારણે, MOEMS ટેક્નોલોજી અને તેના ઉપકરણોના સંશોધન અને વિકાસને મોટા પ્રમાણમાં ઉત્તેજિત કરવામાં આવ્યા છે. જરૂરી ઓછું નુકશાન, નીચી EMV સંવેદનશીલતા અને નીચા ક્રોસસ્ટોક ઉચ્ચ ડેટા દર પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ PCB ડિઝાઇન MOEMS ઉપકરણો વિકસાવવામાં આવ્યા છે.

આજકાલ, વેરિયેબલ ઓપ્ટિકલ એટેન્યુએટર્સ (VOA) જેવા સરળ ઉપકરણો ઉપરાંત, MOEMS ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ ટ્યુનેબલ વર્ટિકલ કેવિટી સરફેસ એમિટિંગ લેસર્સ (VCSEL), ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર્સ, ટ્યુનેબલ વેવલેન્થ સિલેક્ટિવ ફોટોડિટેક્ટર અને અન્ય ઓપ્ટિકલ ડિવાઇસના ઉત્પાદન માટે પણ થઈ શકે છે. સક્રિય ઘટકો અને ફિલ્ટર્સ, ઓપ્ટિકલ સ્વીચો, પ્રોગ્રામેબલ વેવલેન્થ ઓપ્ટિકલ એડ/ડ્રોપ મલ્ટિપ્લેક્સર્સ (OADM) અને અન્ય ઓપ્ટિકલ પેસિવ ઘટકો અને મોટા પાયે ઓપ્ટિકલ ક્રોસ-કનેક્ટ્સ (OXC).

ઇન્ફર્મેશન ટેક્નોલોજીમાં, ઓપ્ટિકલ એપ્લીકેશનની ચાવીઓમાંની એક વ્યાપારીકૃત પ્રકાશ સ્ત્રોત છે. મોનોલિથિક પ્રકાશ સ્ત્રોતો (જેમ કે થર્મલ રેડિયેશન સ્ત્રોતો, LEDs, LDs અને VCSELs) ઉપરાંત, સક્રિય ઉપકરણો સાથે MOEMS પ્રકાશ સ્ત્રોતો ખાસ કરીને ચિંતિત છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટ્યુનેબલ VCSEL માં, માઇક્રોમિકેનિક્સ દ્વારા રિઝોનેટરની લંબાઈ બદલીને રિઝોનેટરની ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇ બદલી શકાય છે, જેનાથી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન WDM તકનીકનો અનુભવ થાય છે. હાલમાં, સપોર્ટ કેન્ટીલીવર ટ્યુનિંગ પદ્ધતિ અને સપોર્ટ હાથ સાથે જંગમ માળખું વિકસાવવામાં આવ્યું છે.

જંગમ અરીસાઓ અને મિરર એરે સાથે MOEMS ઓપ્ટિકલ સ્વીચો પણ OXC, સમાંતર અને ચાલુ/બંધ સ્વિચ એરેને એસેમ્બલ કરવા માટે વિકસાવવામાં આવી છે. આકૃતિ 2 ફ્રી-સ્પેસ MOEMS ફાઈબર ઓપ્ટિક સ્વીચ દર્શાવે છે, જેમાં ફાઈબરની બાજુની હિલચાલ માટે U-આકારના કેન્ટીલીવર એક્ટ્યુએટરની જોડી છે. પરંપરાગત વેવગાઈડ સ્વીચની તુલનામાં, તેના ફાયદા ઓછા કપ્લીંગ નુકશાન અને નાના ક્રોસસ્ટોક છે.

સતત એડજસ્ટેબલની વિશાળ શ્રેણી સાથેનું ઓપ્ટિકલ ફિલ્ટર એ વેરિયેબલ DWDM નેટવર્કમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ઉપકરણ છે, અને વિવિધ સામગ્રી સિસ્ટમોનો ઉપયોગ કરીને MOEMS F_P ફિલ્ટર્સ વિકસાવવામાં આવ્યા છે. ટ્યુનેબલ ડાયાફ્રેમની યાંત્રિક સુગમતા અને અસરકારક ઓપ્ટિકલ કેવિટી લંબાઈને કારણે, આ ઉપકરણોની વેવલેન્થ ટ્યુનેબલ રેન્જ માત્ર 70nm છે. જાપાનની OpNext કંપનીએ રેકોર્ડ ટ્યુનેબલ પહોળાઈ સાથે MOEMS F_P ફિલ્ટર વિકસાવ્યું છે. ફિલ્ટર બહુવિધ InP/એર ગેપ MOEMS ટેકનોલોજી પર આધારિત છે. વર્ટિકલ સ્ટ્રક્ચર સસ્પેન્ડેડ InP ડાયફ્રૅમ્સના 6 સ્તરોથી બનેલું છે. ફિલ્મ એક ગોળાકાર માળખું છે અને તેને ત્રણ કે ચાર સસ્પેન્શન ફ્રેમ્સ દ્વારા સપોર્ટેડ છે. લંબચોરસ સપોર્ટ ટેબલ કનેક્શન. તેના સતત ટ્યુનેબલ F_P ફિલ્ટરમાં ખૂબ જ પહોળો સ્ટોપ બેન્ડ છે, જે બીજી અને ત્રીજી ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન વિન્ડો (1 250 ~ 1800 nm) ને આવરી લે છે, તેની તરંગલંબાઇ ટ્યુનિંગ પહોળાઈ 112 nm કરતાં વધુ છે, અને એક્ટ્યુએશન વોલ્ટેજ 5V જેટલું ઓછું છે.

MOEMS ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન તકનીક મોટાભાગની MOEMS ઉત્પાદન તકનીક સીધી રીતે IC ઉદ્યોગ અને તેના ઉત્પાદન ધોરણોમાંથી વિકસિત છે. તેથી, MOEMS માં બોડી અને સરફેસ માઇક્રો-મશીનિંગ અને હાઇ-વોલ્યુમ માઇક્રો-મશીનિંગ (HARM) ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ થાય છે. પરંતુ અન્ય પડકારો છે જેમ કે ડાઇ સાઈઝ, સામગ્રીની એકરૂપતા, ત્રિ-પરિમાણીય ટેકનોલોજી, સપાટીની ટોપોગ્રાફી અને અંતિમ પ્રક્રિયા, અસમાનતા અને તાપમાનની સંવેદનશીલતા.