多通道切換成為光通信核心需求

隨著(zhù)數據中心、5G核心網(wǎng)等場(chǎng)景的業(yè)務(wù)量爆發(fā)式增長(cháng)，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)現多條光路獨立控制的優(yōu)勢，成為提升光通信系統容量和靈活性的關(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通道設計為代表，通過(guò)優(yōu)化的結構布局和驅動(dòng)控制方案，實(shí)現了高集成度、低串擾的多光路切換，為復雜光通信系統提供了高效解決方案。

一、多通道MEMS光開(kāi)關(guān)的設計架構

（一）整體結構設計

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)懸臂結構、固定件、公共接觸電極、獨立固定接觸電極及驅動(dòng)電極組件構成。固定件采用中心島狀底座與四周島狀底座相結合的設計，包圍四個(gè)可移動(dòng)懸臂結構，通過(guò)狹槽（寬度2μm）實(shí)現各組件之間的絕緣隔離，避免信號串擾。

每個(gè)可移動(dòng)懸臂結構均包括錨定部分和延伸部分，延伸部分的頭部設置可移動(dòng)接觸導體，與公共接觸電極和獨立固定接觸電極相對應。公共接觸電極位于中心島狀底座上，設有四個(gè)接觸部分，分別對應四個(gè)可移動(dòng)懸臂的接觸導體；四個(gè)獨立固定接觸電極分別設置在四周的島狀底座上，每個(gè)電極對應一個(gè)可移動(dòng)懸臂。驅動(dòng)電極組件包括四個(gè)第一驅動(dòng)電極（分別設置在四個(gè)可移動(dòng)懸臂上）和兩個(gè)第二驅動(dòng)電極（跨接在固定件上，面對第一驅動(dòng)電極），通過(guò)獨立控制每個(gè)第一驅動(dòng)電極的電勢，實(shí)現四條通道的單獨切換。

（二）核心設計亮點(diǎn)

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

2.      獨立驅動(dòng)控制：每個(gè)通道配備獨立的第一驅動(dòng)電極，可通過(guò)選擇性施加電勢，實(shí)現單通道、多通道同時(shí)導通或斷開(kāi)，切換靈活性高，適配復雜光路控制需求。

3.      高絕緣隔離設計：固定件與可移動(dòng)懸臂結構之間、各通道之間通過(guò)狹槽實(shí)現物理隔離，絕緣性能優(yōu)異，隔離度≥60dB，有效避免通道間串擾。

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)的工作機制與性能表現

（一）通道切換原理

當向某一通道的第一驅動(dòng)電極施加規定電勢時(shí)，該電極與對應的第二驅動(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，使接觸導體與公共接觸電極、獨立固定接觸電極同時(shí)接觸，該通道光路導通；停止施加電壓后，懸臂恢復原狀，接觸導體與電極分離，通道斷開(kāi)。通過(guò)獨立控制四個(gè)第一驅動(dòng)電極的通斷狀態(tài)，可實(shí)現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

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，多通道切換響應迅速，無(wú)延遲疊加。

3.      串擾抑制：通道間串擾≤-70dB，高隔離度設計避免信號相互干擾，保障數據傳輸的準確性。

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

三、多通道MEMS光開(kāi)關(guān)在光通信系統中的應用

（一）數據中心光纖鏈路切換

數據中心內部存在大量服務(wù)器、存儲設備之間的光纖連接，多通道MEMS光開(kāi)關(guān)可實(shí)現多條鏈路的集中控制與快速切換。例如，當某條鏈路出現故障時(shí)，系統可通過(guò)光開(kāi)關(guān)迅速將業(yè)務(wù)切換至備用鏈路，保障數據傳輸不中斷；在業(yè)務(wù)高峰期，可靈活調整鏈路帶寬分配，提升數據中心的運營(yíng)效率。廣西科毅光通信的1x4多通道光開(kāi)關(guān)，憑借小型化設計和高可靠性，已成功應用于多個(gè)大型數據中心的光纖網(wǎng)絡(luò )升級項目。

（二）5G核心網(wǎng)光路調度

5G核心網(wǎng)需要處理海量的用戶(hù)數據和高頻信號，多通道光開(kāi)關(guān)可用于核心網(wǎng)的光路調度與路由優(yōu)化。通過(guò)精準控制多條光路的通斷，實(shí)現信號的靈活分配，適配不同區域的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，低插入損耗和高穩定性的特點(diǎn)，確保了5G信號的遠距離傳輸質(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 )多節點(diǎn)監測

在光纖傳感系統中，多通道MEMS光開(kāi)關(guān)可連接多個(gè)傳感節點(diǎn)，實(shí)現對不同監測點(diǎn)的循環(huán)檢測或同時(shí)監測。例如，在油氣管道監測、電力線(xiàn)路監測等場(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)監測點(diǎn)的環(huán)境數據，提升監測效率和覆蓋面。

（四）衛星通信多波束切換

衛星通信系統中，多通道光開(kāi)關(guān)可用于實(shí)現多波束信號的切換與路由，適配不同地面終端的通信需求。微型化、低功耗的設計符合衛星設備的輕量化要求，高可靠性確保了在空間環(huán)境中的穩定工作。

四、廣西科毅光通信多通道光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品競爭力

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)，在設計和生產(chǎn)過(guò)程中嚴格把控每一個(gè)環(huán)節：

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

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.      每臺產(chǎn)品均經(jīng)過(guò)嚴格的高低溫測試、老化測試、性能測試，確保滿(mǎn)足工業(yè)級應用標準；

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

光開(kāi)關(guān)作為光通信系統的核心器件，其性能直接影響整個(gè)系統的運行效率和穩定性。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)的設計與工藝，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)是一項需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應商實(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，詳細對比關(guān)鍵參數，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。

訪(fǎng)問(wèn)廣西科毅光通信官網(wǎng)www.m.hellosk.com瀏覽我們的光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，或聯(lián)系我們的銷(xiāo)售工程師，獲取專(zhuān)屬的選型建議和報價(jià)！

其他相關(guān)文章：

《MEMS光開(kāi)關(guān)技術(shù)原理與低插入損耗優(yōu)勢解析》

《壓電驅動(dòng)型MEMS光開(kāi)關(guān)技術(shù)細節與應用優(yōu)勢》

《MEMS光開(kāi)關(guān)的制造工藝與質(zhì)量控制體系》