本實用新型涉及一種MEMS型光濾波器。

背景技術(shù)：

目前，基于MEMS(微電子機械系統(tǒng))技術(shù)的光濾波器已廣泛應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)和骨干網(wǎng)(骨干網(wǎng)，Backbone Network，是用來連接多個區(qū)域或地區(qū)的高速網(wǎng)絡(luò)；每個骨干網(wǎng)中至少有一個和其他骨干網(wǎng)進行互聯(lián)互通的連接點，不同的網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商都擁有自己的骨干網(wǎng)，用以連接其位于不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò))。基于MEMS技術(shù)的光濾波器的功能是：濾除信號噪聲；篩選指定信道；監(jiān)控信道性能等等。采用MEMS技術(shù)的光濾波器，相對其他方案的優(yōu)勢在于：第一，功耗小；第二，體積小；第三，成本低；第四，溫度敏感度低。

然而，MEMS型光通信器件均具有一個先天的劣勢：機械運動敏感度較高。在光濾波器中的表現(xiàn)為，中心頻率指標(biāo)在機械振動和沖擊的過程中會出現(xiàn)偏移和抖動，嚴(yán)重影響器件或模塊的性能。

同時，隨著數(shù)據(jù)通信的高速發(fā)展，光通信器件的應(yīng)用場景愈發(fā)復(fù)雜。模塊的在線插拔需求引入的機械沖擊，以及更高的散熱需求引入的機械振動，都對光器件的機械可靠性提出了更高的要求。

因此，為光通信器件提供更有效的機械可靠性解決方案是迫在眉睫的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種優(yōu)化的MEMS芯片布局、降低振動沖擊試驗中的頻率漂移的MEMS型光濾波器。

本實用新型提供一種MEMS型光濾波器，其包括：光柵、內(nèi)部設(shè)有MEMS芯片的MEMS外殼、與該MEMS連接的底板、MEMS型光濾波器的外盒、以及連接所述底板和外盒的緩沖墊片，其中，所述光柵和MEMS外殼固定連接。

優(yōu)選地，所述MEMS芯片為雙軸MEMS芯片，其包括相互垂直的第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸、以及位于該第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸之間的鏡面。

優(yōu)選地，所述緩沖墊片為高阻尼系數(shù)的墊片。

優(yōu)選地，還包括連接所述光柵和MEMS外殼的連接件。

優(yōu)選地，所述光柵和MEMS外殼通過所述連接件固定連接在一起。

本實用新型通過有針對性的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計和更優(yōu)化的MEMS芯片布局，顯著降低了MEMS型光濾波器在在線振動沖擊試驗中的頻率漂移，提高了器件的機械可靠性，拓展了該類型光濾波器的應(yīng)用場景。

附圖說明

圖1為本實用新型的光柵與MEMS外殼相對位置綁定的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有光柵與MEMS外殼分開的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型雙軸MEMS芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為現(xiàn)有單軸MEMS芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型設(shè)有緩沖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為現(xiàn)有無緩沖機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了提高MEMS型光濾波器的機械可靠性性能，本實用新型MEMS型光濾波器采用如下技術(shù)方案。

第一，光柵2與MEMS(微型機電系統(tǒng))外殼3相對位置綁定：如圖1所示，以光柵2作為分光元件的MEMS型光濾波器的核心元件包括：光柵2、內(nèi)部設(shè)有MEMS芯片的MEMS外殼3、以及連接該光柵2和MEMS外殼3的連接支架。

現(xiàn)有技術(shù)方案是：如圖2所示，光柵2與內(nèi)部設(shè)有MEMS芯片的MEMS外殼3設(shè)計成分立結(jié)構(gòu)，即：光柵2固定在光柵支架1上，內(nèi)部設(shè)有MEMS芯片的MEMS外殼3與該光柵2分立設(shè)置，這樣以便提高制作過程的便利性。

現(xiàn)有技術(shù)的MEMS型光濾波器在振動和沖擊的過程中，光柵和MEMS的鏡面會產(chǎn)生相對角度的改變，即，產(chǎn)生中心通光頻率的漂移。

本實用新型將光柵2與MEMS外殼3通過連接件4直接綁定，減小了光柵2與MEMS外殼3的相對角度改變，從而降低了由前端結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的頻率漂移。

第二，本MEMS型光濾波器具有優(yōu)化的芯片布局：由于光柵的柵格在空間上為一維分布，所以光信號經(jīng)光柵分光后，在空間上按不同頻率也呈一維分布。因此，用于選頻的MEMS芯片通常選用與光柵一致的一維結(jié)構(gòu)，即單軸MEMS。

本實用新型使用了對稱結(jié)構(gòu)的雙軸MEMS芯片作為選頻元件，即：MEMS外殼3內(nèi)設(shè)有雙軸MEMS芯片，將MEMS轉(zhuǎn)鏡在振動沖擊下的隨機繞軸轉(zhuǎn)動(產(chǎn)生頻率變化)，轉(zhuǎn)化為垂直于兩條轉(zhuǎn)軸的隨機上下振動(不產(chǎn)生頻率變化，不敏感)，從而大幅降低了由MEMS鏡面的隨機轉(zhuǎn)動引起的頻率漂移。

如圖3所示為本實用新型雙軸MEMS芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，雙軸MEMS芯片包括相互垂直的第一轉(zhuǎn)軸9和第二轉(zhuǎn)軸10、以及位于該第一轉(zhuǎn)軸9和第二轉(zhuǎn)軸10之間的鏡面8，鏡面8為雙軸MEMS芯片鏡面。圖3中的11為振動沖擊進行中的雙軸MEMS芯片鏡面。

圖4為現(xiàn)有單軸MEMS芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，單軸MEMS芯片包括轉(zhuǎn)軸7、以及位于該轉(zhuǎn)軸7上的單軸MEMS芯片的鏡面5，圖2中的6為振動沖擊進行中的單軸MEMS芯片鏡面。

第三，本MEMS型光濾波器設(shè)有針對性的緩沖機構(gòu)：如圖5所示,本MEMS型光濾波器還包括：MEMS型光濾波器的外盒12、與MEMS外殼連接的底板13、與底板13和外盒12連接的高阻尼墊片15。

通過模態(tài)分析和靜力分析可知，為減小本MEMS型光濾波器的機械沖擊響應(yīng)，提高本MEMS型光濾波器的共振頻率，緩沖機構(gòu)的設(shè)計需遵循以下原則：緩沖機構(gòu)設(shè)置在機械敏感性最高的MEMS外殼3與MEMS型光濾波器的外盒12之間；緩沖機構(gòu)需要有較高的阻尼系數(shù)；緩沖機構(gòu)需要與機械結(jié)構(gòu)兩側(cè)有盡可能大的接觸面積；以及緩沖機構(gòu)與機械結(jié)構(gòu)需要使用軟性介質(zhì)進行連接。

圖6所示為現(xiàn)有技術(shù)方案，MEMS芯片通過高硬度的膠水粘接于MEMS外殼3的內(nèi)部，MEMS外殼3通過激光焊接或硬質(zhì)膠水與MEMS型光濾波器的外盒12連接。圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)方案中，沒有緩沖介質(zhì)，外界的機械振動和機械沖擊會通過連接結(jié)構(gòu)直接傳導(dǎo)至MEMS芯片。因此，現(xiàn)有技術(shù)方案中，MEMS芯片的性能極易受到機械振動和機械沖擊的干擾。

本實用新型中，基于MEMS芯片的光濾波器組件通過高阻尼墊片15與外盒12粘接。

采用緩沖機構(gòu)能很好地吸收來自外界的機械振動和機械沖擊，以減小其對器件本MEMS型光濾波器的作用強度，大幅提高本MEMS型光濾波器的機械可靠性。

對本MEMS型光濾波器進行測試，其測試結(jié)果：依據(jù)本實用新型的三個組合方案制作的光濾波器，具有比常規(guī)方案明顯優(yōu)異的機械可靠性性能，根據(jù)以下測試條件對本實用新型的設(shè)計進行測試：

條件一：機械沖擊，峰值加速度40g，持續(xù)時間1ms；

條件二：機械振動，頻率范圍5-500Hz，正弦掃頻，特征參數(shù)0.5oct；

條件三：共振測試，振動頻率5-1800Hz，正弦掃頻，特征參數(shù)0.75oct。

其測試結(jié)論：由以上測試結(jié)果可知，本實用新型大幅改善了MEMS型光濾波器的在線機械性能，機械沖擊下的頻率漂移由100GHz減小至20GHz至30GHz，機械振動下的頻率漂移由20GHz減小至5GHz，共振頻率由1100Hz提升到2000Hz以上。該性能指標(biāo)已能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用場景的需求。

本實用新型通過有針對性的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計和更優(yōu)化的MEMS芯片布局，顯著降低了MEMS型光濾波器在在線振動沖擊試驗中的頻率漂移，提高了器件的機械可靠性，拓展了該類型光濾波器的應(yīng)用場景。

以上詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本實用新型的保護范圍。