[发明专利]一种数字化控制的MEMS可调光衰减器及控制方法

权利要求书

1.一种数字化控制的MEMS可调光衰减器，其特征在于，所述的MEMS可调光衰减器包括N面可独立驱动的扭转微镜阵列，每面扭转微镜只有两个扭转角度状态，通过控制每面微镜的扭转角度状态实现输入光信号衰减量的数字化控制，其中，9≤N≤50。

2.根据权利要求1所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器，其特征在于：所述扭转微镜的两个扭转角度状态分别为0°及最大扭转角度θ，分别对应输入至扭转微镜的光束0dB衰减及最大衰减两种状态，在最大扭转角度θ下，所述扭转微镜可实现输入光束不小于60dB的衰减。

3.根据权利要求1所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器，其特征在于：所述扭转微镜的驱动电压只有两种状态，分别为0和V，其中，V≥V_θ，V_θ为刚好达到最大扭转角度θ对应的驱动电压。

4.根据权利要求1所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器，其特征在于：各面可独立驱动的扭转微镜为悬臂梁支撑的长条状单晶硅膜，各长条状单晶硅膜表面镀制光学高反射膜，每面扭转微镜的宽度根据该面扭转微镜的设计衰减量来确定。

5.根据权利要求4所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器，其特征在于：各可独立驱动的扭转微镜采用静电平板的驱动方式，所述静电平板与各扭转微镜之间设置有限位凸台，以防止扭转微镜与静电平板永久吸合，所述限位凸台决定所述扭转微镜的最大扭转角度θ。

6.根据权利要求4所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器，其特征在于：各面可独立驱动的扭转微镜采用压电的驱动方式，所述悬臂梁由单晶硅和压电材料双层薄膜制成。

7.根据权利要求1所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器，其特征在于：所述N面可独立驱动的扭转微镜阵列具有不小于95％的填充因子。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器的控制方法，其特征在于：

所述MEMS可调光衰减器由N比特二进制小数0.S₁S₂…S_N来控制衰减量，小数点后第1位S₁、第2位S₂到第N位S_N，分别对应着对输入光信号S₁·2^-1、S₂·2^-2到S_N·2^-N的衰减，N比特共同实现将输入光功率为1的光信号衰减为光功率为S₁·2^-1+S₂·2^-2+…+S_N·2^-N的 光信号，其中S_i＝0对应第i面扭转微镜的扭转角度为最大扭转角度θ，S_i＝1对应第i面扭转微镜的扭转角度为0°。

9.根据权利要求8所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器的控制方法，其特征在于：

所述MEMS可调光衰减器的控制数字0.S₁S₂…S_N的确定算法为根据设计的最大衰减量A dB、衰减步长δdB，结合采用的总衰减量控制方式或衰减量控制方式，分别计算每个衰减dB值对应的S₁·2^-1+S₂·2^-2+…+S_N·2^-N衰减值，所得到对应的二进制小数0.S₁S₂…S_N，构成对应的表格，存储在控制器中，根据每次设定的衰减值，查表得到控制数字0.S₁S₂…S_N。

10.根据权利要求8所述的数字化控制的MEMS可调光衰减器的控制方法，其特征在于：

所述MEMS可调光衰减器存在一个不能控制的插入损耗值IL dB，其衰减量控制有两种控制方式，一种是总衰减量控制方式，即从IL dB至A+IL dB以步长δdB进行衰减，另一种是衰减量控制方式，即实际总衰减量扣除IL dB外，从0dB至A dB以步长δdB进行衰减。