シリコンマイクロマシニングによる超小型光ファイバスイッチ

由硅微加工制成的超紧凑光纤开关

基本信息

批准号：
09750073
负责人：
年吉洋
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,シリコンマイクロマシニング技術により微小な可動ミラー(0.6mm x 0.3mm)を製作し,それを静電引力や電磁力によって駆動することで自由空間中で光ビームのスイッチングを行うものである.ミラーは細いサスペンション(幅16ミクロン,,長さ300ミクロン,厚み0.3ミクロン)によってシリコン基板貫通孔の上部に保持されている.このミラーと対向電極との間に100V程度の直流電圧を印加すると,水平状態に会ったミラーが90ﾟ内部に回転し,1mm程度の自由空間中を伝搬する光ビームを反射することができる.この構造を用いて小型の2x2光ファイバスイッチマトリクスやクロスコネクタ型光スイッチ等を実現している.これまでにスイッチング特性として,応答速度数ミリ秒以内,挿入損失-5dB以内,ファイバ間クロストーク-60dB以下,消光比60dB以上を得ている.また,これまでに4000万回の繰り返し試験の後でも機械的損傷が無いことを確認している.クロスコネクタとして用いる光ファイバスイッチに要求される特性として,スイッチング状態の自己保持機能があげられる.本研究ではミラー上に磁性薄膜(FeCoNi)をスパッタリング法によって堆積し,電磁石とソフト磁性体コアとの組み合わせによる電磁力駆動を用いてミラーを駆動し,スイッチング状態の自己保持化を実現した.また,光ファイバ間の結合効率を向上するために,シングルモードファイバの先端に直径1mmのレンズを融着した球レンズファイバや,加熱処理によってコア径を6ミクロンから12ミクロンに拡大したTECファイバを用いている.また,本研究の実験結果よりスケーリングを検討したところ,ミラーの寸法を更に小型化することによってスイッチングマトリクスのサイズを10x10以上に拡大できることを示した.

这项研究涉及使用硅微加工技术的微型镜（0.6mm x）。 0.3mm）用于通过静电吸引力或电磁力驱动光束在自由空间中驱动光束。镜子通过稀薄的悬浮液（宽度16微米，长300微米，厚度为0.3微米）保持在硅底物的通过孔的顶部。当在镜子和计数器电极之间施加约100 V的直流电压时，镜子会遇到水平状态并在90°内旋转，并反射光束通过约1 mm的自由空间传播。该结构已被用来实现一个小的2x2光纤开关矩阵和互隔开型光学开关。到目前为止，已经实现了开关特性，响应速度在几毫秒内，-5 dB内的插入损失，纤维串扰以下-60 dB以下，灭绝率超过60 dB。此外，即使执行了4000万个重复测试。已经确认没有机械损坏。用作交叉连接器的光纤开关所需的特征是自我握开关状态的功能。在这项研究中，磁性薄膜（Feconi）通过溅射沉积在镜子上，镜子是通过电磁驾驶使用电磁体和软磁芯的组合来驱动的，从而实现了切换状态。此外，为了提高光纤之间的耦合效率，使用直径直径为1mm的球形纤维粘结到单模纤维尖端，以及通过加热处理的核心直径为6微米至12微米的TEC纤维。此外，从这项研究的实验结果中，可以通过进一步的小型化镜子尺寸将开关矩阵的大小扩展到10x10或更多。