DWDM使用一组波长为1,553 nm左右的光波(或通道)，通道间距为0.8 nm(100 GHz)，每个波长最多可以承载10 Gbps的信息(STM 64)。可以组合并在单个光纤上传输100个以上这样的信道。正在努力进一步压缩通道并增加每个通道上的数据比特率。

实验上，已经在300 km的长度上成功测试了80条通道的传输，每个通道在单根光纤上传输40 Gbps(相当于3.2 Tbits /秒)。点对点和基于环的DWDM光网络的部署需要一种新型的网元，这些网元可以在运行中处理信号，而无需进行昂贵的OEO转换。光学放大器，滤波器，光学分插复用器，解复用器和光学交叉连接是必不可少的网络元素。 MEMS在这种网络元件的设计和开发中起着重要作用。

MEMS是微电子机械系统的缩写。它用于创建尺寸从几微米到几厘米不等的超小型设备。它们与IC非常相似，但具有将移动的机械零件集成在同一基板上的能力。

MEMS技术起源于半导体行业。这些是使用类似于VLSI的批量制造工艺制造的。典型的MEMS是芯片上的集成微系统，除了电，光学，流体，化学和生物医学元素外，还可以包含移动的机械部件。

在功能上，MEMS包括各种渗漏机制，可将信号从一种能量形式转换为另一种能量形式。

许多不同类型的微传感器和微执行器可以与信号处理，光学子系统和微计算集成在一起，以在芯片上形成完整的功能系统。 MEMS的特色功能是在同一基板上移动机械零件。

由于尺寸小，可以在几乎无法放置机械设备的地方使用MEMS；例如在人体血管内。 MEMS器件的开关和响应时间也比传统机器短，并且消耗的功率更少。

MEMS的应用

如今，MEMS正在各个领域找到应用。电信，生物科学和传感器是主要受益者。基于MEMS的运动，加速度和应力传感器已在飞机和航天器中大规模部署，以提高安全性和可靠性。微型卫星(重约250克)被开发为检查，通信和监视设备。这些将基于MEMS的系统用作有效载荷以及用于其轨道控制。 MEMS用于喷墨打印机的喷嘴以及硬盘驱动器的读/写头。汽车行业在“燃油喷射系统”和安全气囊传感器中使用MEMS。

设计工程师正在将MEMS用于他们的新设计中，以提高其产品的性能。它减少了制造成本和时间。将多种功能集成到MEMS中可提供更高的小型化程度，更少的组件数量和更高的可靠性。

设计与制作技术

在过去的几十年中，半导体行业已经成熟。这项技术极大地受益于MEMS开发。最初，用于集成电路(IC)设计和制造的技术和材料直接用于MEMS开发，但是现在正在开发许多特定于MEMS的制造技术。表面微机械加工，体微机械加工，深反应离子刻蚀(DRIE)和微成型是一些先进的MEMS制造技术。

使用微加工方法，沉积通常为1-100毫米厚的各种多晶硅层，以形成具有金属导体，反射镜和绝缘层的三维结构。精确的刻蚀工艺有选择地去除了下衬膜(牺牲层)，留下了被称为能够机械移动的结构层的覆盖膜。

表面微加工用于以商业规模制造各种MEMS器件。在蚀刻过程之前和之后都可以看到多晶硅和金属层。

体微机械加工是另一种广泛使用的形成MEMS功能组件的工艺。对单个硅晶体进行构图和成形，以形成高精度的三维零件，例如通道，齿轮，薄膜，喷嘴等。这些零件与其他零件和子系统集成在一起，以生产功能齐全的MEMS。

用于MEMS处理和MEMS组件的一些标准化构件是多用户MEMS处理(MUMP)。这些是平台的基础，该平台导致了针对MEMS的专用方法，该方法与在集成电路行业中如此成功的专用方法(ASIC)非常相似。

所有光DWDM网络和MEMS

当今的电信专家正面临着前所未有的挑战，以适应电信网络中不断扩展的高带宽服务阵列。由于Internet和启用Internet的服务的扩展，带宽需求呈指数增长。密集波分复用(DWDM)的到来解决了该技术的不足，并彻底改变了核心光网络的经济性。

DWDM使用大约1553 nm的一组光学波长(或信道)，信道间隔为0.8 nm(100 GHz)，每个波长可以承载高达10 Gbps(STM 64)的信息。可以组合并在单个光纤上传输100个以上这样的信道。正在努力进一步压缩通道并增加每个通道上的数据比特率。

实验上，已经在300 km的长度上成功测试了80条信道的传输，每个信道在一条光纤上的传输速率为40 Gbit / sec(相当于3.2 Tbits / sec)。点对点和基于环的DWDM光网络的部署需要一种新型的网元，这些网元可以在运行中处理信号，而无需进行昂贵的OEO转换。光学放大器，滤波器，光学分插复用器，解复用器和光学交叉连接是一些基本的网络元素。 MEMS在这种网络元件的设计和开发中起着重要作用。我们将详细讨论光分插复用器(OADM)和光交叉连接(OXC)。

光交换的突破

贝尔实验室的科学家在1999年演示了一种实用的基于MEMS的光开关。它的功能就像是跷跷板杆，一端装有镀金的微镜。静电力将杆的另一端拉下，抬起反光镜，该反光镜以直角反射光。因此，入射光从一根光纤移动到另一根光纤。

实际上，技术上的成功是各种设备和系统的基础，例如波长分插复用器，光配置开关，光交叉连接和WDM信号均衡器。

光学分插复用器

与基于环的SDH / SONET网络类似，基于全光DWDM的网络也开始兴起。 SDH网络设计人员已经确立了基于环网的网络优于网状网络的优势。在全光环中，可以保留带宽(ls)以用于保护目的。光学分插复用器(OADM)在功能上类似于SDH / SONET分插复用器(ADM)。可以从多波长光信号中添加或删除一组选定的波长(ls)。 OADM消除了昂贵的OEO(光到电和反光)转换。

如上所述的光开关的二维矩阵用于制造这种OADM，提供的灵活性很小。另一方面，可重新配置的分插复用器(R-OADM)提供了充分的灵活性。可以访问，删除通过的任何通道，也可以添加新通道。可以更改特定通道的波长以避免阻塞。这种光学开关或OADM被称为2D或N2开关，因为所需的开关元件数量等于端口数量的平方，并且因为光仅保留在二维平面中。

八端口OADM需要64个独立的微镜，并在MEMS器件上进行控制。它与电话交换机中使用的“交叉开关”非常相似。

这种光开关已经过严格的机械和光学测试。平均插入损耗小于1.4 db，在一百万次循环中具有±0.25 db的出色重复性。具有大于32×32(1024个切换镜)的配置的2D / N2型OADM实际上变得难以管理且不经济。多层较小的交换矩阵用于创建较大的配置。

光学交叉连接

贝尔实验室通过一项创新的光交换技术克服了2D型光交换的局限性。它被普遍称为“自由空间3-D MEMS”或“光束转向” 。它使用一系列双轴微镜作为光开关。微镜通过一组扭力弹簧安装在一组交叉连接的万向环的轴中的一个上。这种布置允许镜子沿两个垂直轴以任何期望的角度移动。反光镜由反光镜下方四个象限处施加的静电力驱动。使用MEMS技术复制完整的微镜单元，以形成128或256个微镜的“交换结构”。

准直的输入光纤阵列与一组反射镜对准，该组反射镜可以通过将反射镜在X和Y轴上倾斜到与准直的输出光纤对准的第二组反射镜来重新定向光。通过将一组镜子精确对准输入和输出光纤，可以建立所需的光连接。该过程称为“光束转向”。

3D MEMS开关的切换时间少于10毫秒，并且微镜极为稳定。与OEO型交叉连接相比，基于此技术的光学交叉连接具有各种独特的优势。 OXC具有高容量，可扩展性，真正的数据比特率和数据格式独立性。它可以智能地路由光通道，而无需进行昂贵的OEO转换。低占位面积和功耗是全光交换技术的其他优势。