多通道切換成為光通信核心需求

隨著數(shù)據(jù)中心、5G核心網(wǎng)等場(chǎng)景的業(yè)務(wù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，單一通道的光開(kāi)關(guān)已無(wú)法滿(mǎn)足多鏈路并行切換的需求。多通道光開(kāi)關(guān)憑借其能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多條光路獨(dú)立控制的優(yōu)勢(shì)，成為提升光通信系統(tǒng)容量和靈活性的關(guān)鍵器件。廣西科毅光通信基于MEMS技術(shù)研發(fā)的多通道光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，以1x4通道設(shè)計(jì)為代表，通過(guò)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)布局和驅(qū)動(dòng)控制方案，實(shí)現(xiàn)了高集成度、低串?dāng)_的多光路切換，為復(fù)雜光通信系統(tǒng)提供了高效解決方案。

一、多通道MEMS光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)架構(gòu)

（一）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

多通道MEMS光開(kāi)關(guān)（以1x4通道為例）主要由基板、四個(gè)可移動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)、固定件、公共接觸電極、獨(dú)立固定接觸電極及驅(qū)動(dòng)電極組件構(gòu)成。固定件采用中心島狀底座與四周島狀底座相結(jié)合的設(shè)計(jì)，包圍四個(gè)可移動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)，通過(guò)狹槽（寬度2μm）實(shí)現(xiàn)各組件之間的絕緣隔離，避免信號(hào)串?dāng)_。

每個(gè)可移動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)均包括錨定部分和延伸部分，延伸部分的頭部設(shè)置可移動(dòng)接觸導(dǎo)體，與公共接觸電極和獨(dú)立固定接觸電極相對(duì)應(yīng)。公共接觸電極位于中心島狀底座上，設(shè)有四個(gè)接觸部分，分別對(duì)應(yīng)四個(gè)可移動(dòng)懸臂的接觸導(dǎo)體；四個(gè)獨(dú)立固定接觸電極分別設(shè)置在四周的島狀底座上，每個(gè)電極對(duì)應(yīng)一個(gè)可移動(dòng)懸臂。驅(qū)動(dòng)電極組件包括四個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電極（分別設(shè)置在四個(gè)可移動(dòng)懸臂上）和兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電極（跨接在固定件上，面對(duì)第一驅(qū)動(dòng)電極），通過(guò)獨(dú)立控制每個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電極的電勢(shì)，實(shí)現(xiàn)四條通道的單獨(dú)切換。

（二）核心設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

1.      模塊化布局：四個(gè)可移動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱(chēng)分布，圍繞中心公共接觸電極排列，結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，相比傳統(tǒng)多通道開(kāi)關(guān)體積縮減50%以上。

2.      獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制：每個(gè)通道配備獨(dú)立的第一驅(qū)動(dòng)電極，可通過(guò)選擇性施加電勢(shì)，實(shí)現(xiàn)單通道、多通道同時(shí)導(dǎo)通或斷開(kāi)，切換靈活性高，適配復(fù)雜光路控制需求。

3.      高絕緣隔離設(shè)計(jì)：固定件與可移動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)之間、各通道之間通過(guò)狹槽實(shí)現(xiàn)物理隔離，絕緣性能優(yōu)異，隔離度≥60dB，有效避免通道間串?dāng)_。

第二實(shí)施例的微型開(kāi)關(guān)器件的平面圖

省略了一些部分的圖13中的微型開(kāi)關(guān)器件的平面圖

二、多通道MEMS光開(kāi)關(guān)的工作機(jī)制與性能表現(xiàn)

（一）通道切換原理

當(dāng)向某一通道的第一驅(qū)動(dòng)電極施加規(guī)定電勢(shì)時(shí)，該電極與對(duì)應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)電極之間產(chǎn)生靜電吸引力，帶動(dòng)該通道的可移動(dòng)懸臂延伸部分彈性變形，使接觸導(dǎo)體與公共接觸電極、獨(dú)立固定接觸電極同時(shí)接觸，該通道光路導(dǎo)通；停止施加電壓后，懸臂恢復(fù)原狀，接觸導(dǎo)體與電極分離，通道斷開(kāi)。通過(guò)獨(dú)立控制四個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電極的通斷狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)1x4通道的任意組合切換，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的光路路由需求。

（二）關(guān)鍵性能參數(shù)

1.      插入損耗：每個(gè)通道插入損耗≤0.8dB，一致性?xún)?yōu)異，確保多通道并行工作時(shí)的信號(hào)傳輸質(zhì)量均衡。

2.      切換速度：?jiǎn)瓮ǖ狼袚Q速度≤15ms，多通道切換響應(yīng)迅速，無(wú)延遲疊加。

3.      串?dāng)_抑制：通道間串?dāng)_≤-70dB，高隔離度設(shè)計(jì)避免信號(hào)相互干擾，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

4.      工作溫度范圍：-40℃~85℃，適應(yīng)惡劣環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外光通信設(shè)備。

三、多通道MEMS光開(kāi)關(guān)在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)中心光纖鏈路切換

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部存在大量服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備之間的光纖連接，多通道MEMS光開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)多條鏈路的集中控制與快速切換。例如，當(dāng)某條鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可通過(guò)光開(kāi)關(guān)迅速將業(yè)務(wù)切換至備用鏈路，保障數(shù)據(jù)傳輸不中斷；在業(yè)務(wù)高峰期，可靈活調(diào)整鏈路帶寬分配，提升數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)效率。廣西科毅光通信的1x4多通道光開(kāi)關(guān)，憑借小型化設(shè)計(jì)和高可靠性，已成功應(yīng)用于多個(gè)大型數(shù)據(jù)中心的光纖網(wǎng)絡(luò)升級(jí)項(xiàng)目。

（二）5G核心網(wǎng)光路調(diào)度

5G核心網(wǎng)需要處理海量的用戶(hù)數(shù)據(jù)和高頻信號(hào)，多通道光開(kāi)關(guān)可用于核心網(wǎng)的光路調(diào)度與路由優(yōu)化。通過(guò)精準(zhǔn)控制多條光路的通斷，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的靈活分配，適配不同區(qū)域的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，低插入損耗和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，確保了5G信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸質(zhì)量，為5G網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋提供支撐。

（三）光纖傳感網(wǎng)絡(luò)多節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)

在光纖傳感系統(tǒng)中，多通道MEMS光開(kāi)關(guān)可連接多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的循環(huán)檢測(cè)或同時(shí)監(jiān)測(cè)。例如，在油氣管道監(jiān)測(cè)、電力線路監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景中，通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換不同的傳感光纖鏈路，可實(shí)時(shí)獲取多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)，提升監(jiān)測(cè)效率和覆蓋面。

（四）衛(wèi)星通信多波束切換

衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，多通道光開(kāi)關(guān)可用于實(shí)現(xiàn)多波束信號(hào)的切換與路由，適配不同地面終端的通信需求。微型化、低功耗的設(shè)計(jì)符合衛(wèi)星設(shè)備的輕量化要求，高可靠性確保了在空間環(huán)境中的穩(wěn)定工作。

四、廣西科毅光通信多通道光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力

廣西科毅光通信的多通道光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品基于自主研發(fā)的MEMS核心技術(shù)，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格把控每一個(gè)環(huán)節(jié)：

1.      核心組件采用高品質(zhì)單晶硅、高導(dǎo)電金屬材料，確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定；

2.      采用先進(jìn)的鍍覆工藝和刻蝕技術(shù)，保證電極厚度和精度，提升產(chǎn)品一致性；

3.      每臺(tái)產(chǎn)品均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的高低溫測(cè)試、老化測(cè)試、性能測(cè)試，確保滿(mǎn)足工業(yè)級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；

4.      支持定制化開(kāi)發(fā)，可根據(jù)客戶(hù)需求設(shè)計(jì)2x4、4x4等不同通道規(guī)格的光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，適配多樣化應(yīng)用場(chǎng)景。

光開(kāi)關(guān)作為光通信系統(tǒng)的核心器件，其性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。廣西科毅光通信始終以技術(shù)創(chuàng)新為核心，不斷優(yōu)化MEMS光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與工藝，為光通信行業(yè)提供高品質(zhì)、高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品解決方案。

擇合適的光開(kāi)關(guān)是一項(xiàng)需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應(yīng)商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細(xì)對(duì)比關(guān)鍵參數(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專(zhuān)業(yè)的合作伙伴。

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