硅基8×8MEMS光开关阵列关键技术的研究

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本文研究制作了微镜反射型扭臂驱动结构的8×8MEMS光开关阵列。首先,通过(110)硅片在KOH溶液中的腐蚀特性研究,确定了制作光开关阵列微反射镜的最佳腐蚀条件,实验研究确定了在(110)硅片通过定向掩模腐蚀难以制作出自对准光纤定位槽,光开关阵列中采用光纤准直器进行耦合,通过对比研究(110)硅片在KOH溶液和KOH+IPA溶液中的凸角削角情况以及菱形凸角补偿效果,得出在KOH+IPA溶液中菱形凸角补偿效果较好的结论。其次,介绍了8×8光开关阵列的工作原理,通过分析悬臂驱动结构参数和驱动电压的关系,确定了光开关单元上电极驱动结构尺寸,通过对比分析采用平面下电极结构和倾斜下电极结构光开关的驱动电压,确定了光开关阵列中采用倾斜下电极结构。再次,计算了光开关阵列中光纤准直器耦合、微反射镜对插入损耗的影响。最后,对光开关阵列的制作工艺进行了研究,提出了采用HF-HNO3抛光溶液对制作扭臂驱动结构的工艺进行改进,依据(111)硅片的各向异性腐蚀特点,在偏4.5°(111)硅片上设计并制作出了倾斜下电极阵列,并对制作的光开关器件进行测试,测试结果表明本文设计制作的8×8MEMS光开关阵列满足光通信网络的要求。
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