从LCOS到MEMS：WSS如何实现精确的单波长布线

中国光通信器件供应商华瑞高光子科技（佛山）有限公司（简称华瑞高，英文名Hirundo Optics）近日发布技术说明，详细解析了其波长选择开关（WSS）产品在单波长路由中的核心技术路径。

WSS的基本工作原理

无论采用LCoS还是MEMS技术，WSS的基本工作逻辑均为“分离—控制—整合”三步：

1. 解复用：不同波长的光通过衍射光栅或棱镜在空间上散开，形成“彩虹”；
2. 空间光处理：彩虹被聚焦到处理引擎（LCoS芯片或MEMS微镜阵列）上，引擎负责将特定颜色的光以特定角度反射/偏转；
3. 复复用：偏转后的光束再次通过透镜和光栅，重新耦合到相应的输出光纤端口。

LCoS技术：相位调制实现灵活路由

LCoS（硅基液晶）是当前WSS最主流的设计方案。

核心原理：LCoS芯片包含数百万个微型像素，每个像素是一个液晶单元。通过控制施加到每个像素的电压，可以改变液晶分子的排列，从而改变该像素的折射率。光在介质中传播的光程为nd（n为折射率，d为传播距离），改变折射率即可改变光通过像素前后的相位。

液晶相控制原理示意图

光束偏转机制：通过LCoS芯片加载可编程的电压模式，形成“闪耀光栅”式的相位梯度，从而控制光的反射角度，将光引导至任意输出端口。

用于WSS相变路由原理的LCOS示意图

MEMS技术：微镜倾斜实现光路切换

MEMS-WSS采用微机电系统技术，核心是可倾斜的微镜阵列。

工作原理：光经光栅分光后，不同波长照射到不同的微镜上。通过施加电压驱动微镜倾斜，改变入射光束的传播方向，从而在不同光纤之间切换光信号。

MEMS的局限性：微镜之间存在间隙导致光谱利用率相对较低；每个微镜对应固定波长通道，灵活性不如LCoS；部分设计中插入损耗较高。

采用解复用器和MEMS微镜组合的WSS模块

两种技术的核心差异

华瑞高表示，其LCoS-WSS和MEMS-WSS产品线覆盖不同应用场景需求，可依据端口数、损耗容忍度和成本约束为客户提供定制化选择。

来源：编译自华瑞高光子科技官方技术说明及Wedbush Securities发布的新闻稿