在众多VOA类型中，MEMS VOA因其快速响应、低功耗等优势而备受关注。其中，反射式MEMS VOA凭借其成熟的技术和卓越的性能，成为当前应用最为广泛的一种。
反射式MEMS VOA的工作原理与传统机械型VOA类似，但驱动装置有所不同。它采用静电开合桥、静电梳、翘动结构或压电驱动等方式，实现MEMS芯片反射面的微小角度转动，从而调节反射光与光纤模场的失配，达到衰减光信号的目的。
MEMS VOA的结构主要由两部分组成。第一部分是准直器，包括双芯插针和C透镜等，作为光的输入和反射输出通道。通过对插针斜面角度、C透镜曲率半径和材料等参数的优化设计，可以制作出满足不同指标要求的MEMS VOA。第二部分是MEMS密封件，通过贴片、金丝键合、真空封帽等精密工艺将MEMS芯片封装在稳定可靠的密封环境内。
反射式MEMS VOA具有以下特点：
1. 快速响应：反射式MEMS VOA的响应时间一般在毫秒级，适用于动态网络节点。
2. 低功耗：MEMS VOA的功耗较低，有利于降低系统功耗。
3. 小型化：MEMS VOA的体积小巧，便于集成到光模块中。
4. 动态衰减范围大：MEMS VOA的动态衰减范围较宽，适用于不同光功率调节需求。
5. 插损小、回损大：MEMS VOA的插损小、回损大，有利于提高系统性能。
6. 精度高：MEMS VOA的衰减精度较高，能够为各通道波长提供稳定的衰减量。
反射式MEMS VOA的应用领域主要包括：
1. 光波分复用器（WDM）：在WDM系统中，VOA可以用于调节各通道的功率，保证信号传输质量。
2. 分光探测器（TAP PD）：在TAP PD系统中，VOA可以用于调节信号功率，实现信号的提取。
3. 掺铒光纤放大器（EDFA）：在EDFA系统中，VOA可以用于调节输入和输出功率，提高放大器性能。
4. 光接收机过载保护：VOA可以用于光接收机的过载保护，防止信号过载导致设备损坏。
总之，反射式MEMS VOA凭借其优越的性能和广泛的应用领域，成为光纤通信领域不可或缺的重要器件。随着技术的不断发展，MEMS VOA将迎来更加广阔的市场前景。
1 引言
可变光衰减器（Variable Optical Attenuator，VOA）是光纤通信中一种重要的光无源器件，通过衰减传输光功率来实现对信号的实时控制，可与光波分复用器（WDM）、分光探测器（TAP PD）、掺铒光纤放大器（EDFA）等光器件构成ROADM、VMUX、增益平坦EDFA等模块，还可直接用于光接收机的过载保护。另外，光功率计等仪器仪表的计量、定标，也需要使用到VOA。
随着VOA在光通信中的应用越来越多，对其功能的要求也越来越高：VOA应能精确地控制光信号的功率，为各通道波长提供稳定的衰减量；在动态网络节点上，其响应时间应在ms级；在超长距离DWDM系统中，VOA必须有足够的灵敏度与可靠性，以补偿环境等外界因素引起信号光功率的变化。
根据制造工艺进行区分，常见的VOA类型有传统机械型、液晶型、平面波导型、微机电系统（Micro-Electro-Micromechanical System，MEMS）型、磁光型、高分子可调衍射光栅型和高光电系数材料型。MEMS VOA有反射式和挡光式两种，后者的加工工艺复杂，成本高。反射式MEMS VOA在各种技术中比较成熟，兼有响应时间快、体积小、重量轻、功耗低、动态衰减范围大、插损小、回损大、精度高等显著优点，已被广泛地使用。
2 反射式MEMS VOA
反射式MEMS VOA是基于MEMS芯片封装的微型光器件，设计思想来自于传统机械型VOA，不同的是驱动装置由庞大的步进电机变为静电开合桥，静电梳，翘动结构，压电驱动等，其工作原理如图1所示。
图1 反射式MEMS VOA原理图
基于MEMS技术的反射式VOA的结构主要分为两部分。一部分是由双芯插针和C透镜等构成的准直器组成，作为光的输入和反射输出通道。可对插针斜面角度、C透镜曲率半径和材料等参数进行优化设计，制作出不同指标要求的MEMS VOA。另一部分是MEMS密封件，通过贴片、金丝键合、真空封帽等精密工艺将MEMS芯片封装在稳定可靠的密封环境内。外界施加几伏或十几伏的电压到器件的正负引脚后，由于MEMS芯片的特定构造，在硅基镀金面与镀金反射镜面之间产生静电力，驱动MEMS芯片反射面发生微量角度的转动，从而带来入射到MEMS芯片镜面的反射光同步偏移，导致返回光的模场与耦合的单模光纤模场形成失配，产生了衰减。随着施加电压的变化，衰减也相应地变化，连续可调。当正负极间施加反偏电压时，器件仍能正常地工作。
