MOEMS, dünyanın en popüler teknolojilerinden biri haline gelen gelişmekte olan bir teknolojidir. MOEMS, fotonik bir sistem kullanan bir mikro-elektro-mekanik sistemdir (MEMS). Mikro-mekanik optik modülatörler, mikro-mekanik optik anahtarlar, IC’ler ve diğer bileşenleri içerir ve optik cihazlar ile elektrikli cihazların sorunsuz entegrasyonunu sağlamak için MEMS teknolojisinin minyatürleştirme, çokluk ve mikroelektronik özelliklerini kullanır. Basitçe söylemek gerekirse, MOEMS, sistem düzeyinde çiplerin daha fazla entegrasyonudur. Büyük ölçekli opto-mekanik cihazlarla karşılaştırıldığında, PCB tasarım MOEMS cihazları daha küçük, daha hafif, daha hızlıdır (daha yüksek rezonans frekansı ile) ve gruplar halinde üretilebilir. Dalga kılavuzu yöntemiyle karşılaştırıldığında, bu boş alan yöntemi, daha düşük bağlantı kaybı ve daha küçük karışma avantajlarına sahiptir. Fotonik ve bilgi teknolojisindeki değişiklikler, MOEMS’in gelişimini doğrudan desteklemiştir. Şekil 1 mikroelektronik, mikromekanik, optoelektronik, fiber optik, MEMS ve MOEMS arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Günümüzde bilgi teknolojisi hızla gelişiyor ve sürekli güncelleniyor ve 2010 yılına kadar ışığın açılma hızı Tb/s’ye ulaşabiliyor. Artan veri hızları ve daha yüksek performanslı yeni nesil ekipman gereksinimleri, MOEMS ve optik ara bağlantılara olan talebi artırdı ve PCB tasarımı MOEMS cihazlarının optoelektronik alanındaki uygulaması büyümeye devam ediyor.

MOEMS cihazlarının PCB tasarımı ve paketleme yöntemi analizi

PCB tasarımı MOEMS cihazları ve teknolojisi PCB tasarımı MOEMS cihazları, fiziksel çalışma prensiplerine göre (bkz. Tablo 1) girişim, kırınım, iletim ve yansıma türlerine ayrılır ve çoğu yansıtıcı cihazlar kullanır. MOEMS, son birkaç yılda önemli bir gelişme kaydetti. Son yıllarda, yüksek hızlı iletişim ve veri iletimine olan talebin artması nedeniyle, MOEMS teknolojisinin ve cihazlarının araştırılması ve geliştirilmesi büyük ölçüde teşvik edilmiştir. Gerekli düşük kayıp, düşük EMV hassasiyeti ve düşük karışma yüksek veri hızı yansıyan ışık PCB tasarımı MOEMS cihazları geliştirilmiştir.

Günümüzde, değişken optik zayıflatıcılar (VOA) gibi basit cihazlara ek olarak, MOEMS teknolojisi ayrıca ayarlanabilir dikey boşluklu yüzey yayan lazerler (VCSEL), optik modülatörler, ayarlanabilir dalga boyu seçici fotodedektörler ve diğer optik cihazlar üretmek için kullanılabilir. Aktif bileşenler ve filtreler, optik anahtarlar, programlanabilir dalga boyu optik ekleme/bırakma çoklayıcıları (OADM) ve diğer optik pasif bileşenler ve büyük ölçekli optik çapraz bağlantılar (OXC).

Bilgi teknolojisinde optik uygulamaların anahtarlarından biri ticarileştirilmiş ışık kaynaklarıdır. Monolitik ışık kaynaklarına (termal radyasyon kaynakları, LED’ler, LD’ler ve VCSEL’ler gibi) ek olarak, aktif cihazlara sahip MOEMS ışık kaynakları özellikle ilgilidir. Örneğin, ayarlanabilir bir VCSEL’de rezonatörün emisyon dalga boyu mikromekanik tarafından rezonatörün uzunluğu değiştirilerek değiştirilebilir, böylece yüksek performanslı WDM teknolojisi gerçekleştirilebilir. Şu anda, bir destek konsolu ayarlama yöntemi ve bir destek kolu ile hareketli bir yapı geliştirilmiştir.

Hareketli aynalara ve ayna dizilerine sahip MOEMS optik anahtarları da OXC, paralel bağlama ve açma/kapama anahtar dizilerinin montajı için geliştirilmiştir. Şekil 2, fiberin yanal hareketi için bir çift U-şekilli konsol aktüatörüne sahip bir serbest alan MOEMS fiber optik anahtarını göstermektedir. Geleneksel dalga kılavuzu anahtarıyla karşılaştırıldığında, avantajları daha düşük bağlantı kaybı ve daha küçük karışmadır.

Çok çeşitli sürekli ayarlanabilir bir optik filtre, değişken bir DWDM ağında çok önemli bir cihazdır ve çeşitli malzeme sistemleri kullanan MOEMS F_P filtreleri geliştirilmiştir. Ayarlanabilir diyaframın mekanik esnekliği ve etkili optik boşluk uzunluğu nedeniyle, bu cihazların dalga boyu ayarlanabilir aralığı sadece 70 nm’dir. Japonya’nın OpNext şirketi, rekor düzeyde ayarlanabilir genişliğe sahip bir MOEMS F_P filtresi geliştirdi. Filtre, çoklu InP/hava boşluğu MOEMS teknolojisine dayanmaktadır. Dikey yapı, 6 kat asılı InP diyaframdan oluşur. Film dairesel bir yapıdır ve üç veya dört asma çerçevesi tarafından desteklenir. Dikdörtgen destek tablası bağlantısı. Sürekli ayarlanabilen F_P filtresi, ikinci ve üçüncü optik iletişim pencerelerini (1 250 ~ 1800 nm) kapsayan çok geniş bir durdurma bandına sahiptir, dalga boyu ayar genişliği 112 nm’den büyüktür ve çalıştırma voltajı 5V kadar düşüktür.

MOEMS tasarım ve üretim teknolojisi Çoğu MOEMS üretim teknolojisi, doğrudan IC endüstrisinden ve üretim standartlarından geliştirilmiştir. Bu nedenle MOEMS’de gövde ve yüzey mikro işleme ve yüksek hacimli mikro işleme (HARM) teknolojisi kullanılmaktadır. Ancak kalıp boyutu, malzeme tekdüzeliği, üç boyutlu teknoloji, yüzey topografisi ve son işleme, pürüzlülük ve sıcaklık hassasiyeti gibi başka zorluklar da vardır.