基于MEMS的Optical Circuit Switch(OCS)：MEMS Studio仿真教程

逍遙設計自動化

光線路交換（OCS）簡介
+ d& T/ W6 m4 D0 P8 [& R光線路交換（OCS）技術(shù)通過光纖網(wǎng)絡中的光路直接傳輸數(shù)據(jù)，無需轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)端到端連接。這種技術(shù)具有顯著優(yōu)勢：

高速數(shù)據(jù)傳輸能力

降低傳輸延遲

提高帶寬利用率

這些特點使OCS在多個領域得到廣泛應用：
9 p3 \/ t5 ?' s7 E' {

數(shù)據(jù)中心

電信基礎設施

高容量通信網(wǎng)絡


- V$ H. ]# ]: j4 G, T8 `$ }6 t# k
* o; J* }7 ?8 z3 ]# R- `
MEMS技術(shù)在光線路交換中的應用
' d; `$ q2 u; C  _: S3 E微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)通過微小的機械運動精確控制光波導的連接與斷開，提高了光線路交換的速度、精確度和效率。工作原理如下：

懸浮電極和固定電極之間的電壓逐漸上升時，電場產(chǎn)生吸引力

吸引力促使懸浮電極向固定電極移動

懸浮電極的彈簧結(jié)構(gòu)產(chǎn)生反作用力，平衡吸引力

當電壓達到臨界點（Pull-in Voltage）時，電場吸引力急劇增強，超過彈簧的恢復力

懸浮電極隨即快速向固定電極移動
[/ol]
" L! w* o( W) K( N

- [) ~$ r: p( |+ d
# o: @0 ]& w& Q$ q: R
硅基光電子技術(shù)的創(chuàng)新應用
* D8 L; {; ^: O2 ~/ T. C: B( A最新研究成果包括：
) u) `+ m5 b$ y! F% G* Q1. 大規(guī)模數(shù)字硅基光電子交換機

64x64硅基光電子開關(guān)

最多4,096個開關(guān)單元

采用垂直漸逝耦合器和MEMS電容驅(qū)動器
+ [& `% X, R! A- d1 L* s
3 S* ~" p1 [  |( \/ S  W+ ^2. 硅基光電子MEMS相位調(diào)節(jié)器

采用雙階段驅(qū)動機制

通過調(diào)節(jié)波導間距實現(xiàn)精確相位控制


& d8 U7 _! ?+ D4 c
MEMS Studio仿真案例研究
網(wǎng)格設置與幾何結(jié)構(gòu)

( k( l! s) N4 t
仿真采用三角形網(wǎng)格類型，確保MEMS結(jié)構(gòu)建模的準確性。幾何設計包含光開關(guān)功能所需的關(guān)鍵元素，網(wǎng)格劃分在保證計算精度的同時兼顧仿真時間。

制造工藝配置
* Y) Q7 K6 {9 ^  I制造過程包含三個不同層次：

: g2 I1 v4 I: \4 b* o/ f

邊界條件


仿真設置了以下邊界條件：
* g/ }5 K8 V9 l- z6 U5 A& M1. 電極配置：

頂面：0V（沉積 1）

底面：1V（沉積 2）
" _9 ?: x, j: h/ ?; A) E! w
2. 位移約束：

Z軸方向：頂面和底面鎖定（沉積 3）

橋接起始點固定

橋接邊緣X軸鎖定

橋接邊緣和起始點Y軸鎖定
+ t% n0 b; w, t# z6 y
( h+ Y* Y2 V" _6 s) S$ ~仿真結(jié)果分析
$ H. {' e" a6 g: Y$ t# k
( v8 \! ?0 c7 B. K: X. Q) C! d" j
$ L1 J% W; X+ G. m% ^6 L; d位移仿真揭示了施加電壓與電極位移的關(guān)系：
) M7 q2 u; c& G% }. V8 w) X
' W8 |8 Y. Q3 y. Z; Y
結(jié)果顯示施加電壓與位移之間存在非線性關(guān)系，電壓增加導致位移逐漸增大。這一現(xiàn)象與MEMS執(zhí)行器的理論性能預測相符。

結(jié)論
MEMS Studio在光線路交換器件仿真方面表現(xiàn)出色。仿真結(jié)果為MEMS光開關(guān)的機械特性提供了深入認識，有助于優(yōu)化實際應用中的器件設計。精確的網(wǎng)格配置、詳細的制造工藝仿真以及全面的邊界條件設置，使MEMS器件性能建模更加準確。
! W% x% O3 |9 |; R# A. l
0 `. A+ \+ P) a% d' @7 n) Z) V本案例展示了MEMS Studio在分析復雜光開關(guān)機制方面的強大功能，為從事光通信和硅基光電子研究的工程師提供了重要工具支持。

& |: P$ F' w6 N/ O" z* I( m2 U. ^- END -
8 }/ M2 L4 g" L6 N. T. c, ?2 b
3 c0 ?7 N7 M9 |$ g: I: }軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請體驗免費版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應用，PIC Studio都可提升您的工作效能。
點擊左下角"閱讀原文"馬上申請
# p0 p. P9 c4 n2 w
% V; ]. J. s1 P6 z5 y* w歡迎轉(zhuǎn)載
. F- @3 d$ L3 q' F3 S6 _
: `9 A1 E+ `2 V! V轉(zhuǎn)載請注明出處，請勿修改內(nèi)容和刪除作者信息！

+ C% r( t" l' y2 s: x  ^

# D* e- ^2 ^# {* T: S

0 ~8 a- j- B7 R0 c, H- \關(guān)注我們

* \2 ^# x, C2 F% B

9 ]. V# g# j% _" ]/ \3 D 1 I7 S8 S& I! g

' Q; Z9 P. T) P! G: t5 G3 P

9 L  X4 W! H9 M! ?$ Z+ R , B$ J+ J6 x# p

                     



, Q5 q3 k; j7 Z. @1 c關(guān)于我們：
5 Z! A7 r. ~+ I3 u' z5 ?深圳逍遙科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家專注于半導體芯片設計自動化（EDA）的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設計和仿真軟件，提供成熟的設計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分別針對光電芯片、微機電系統(tǒng)、超透鏡的設計與仿真。我們提供特色工藝的半導體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務，廣泛服務于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作，推動特色工藝半導體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務。
5 R0 X* z8 M- J% h5 _1 b! X
http://www.latitudeda.com/
8 s/ r/ b: @5 [) m, Q# Z; ~（點擊上方名片關(guān)注我們，發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容）