面向OXC的MEMS光開關(guān)設(shè)計與分析技術(shù)研究.pdf

1、隨著全社會信息化程度的普遍提高，通信網(wǎng)容量增長迅速，當(dāng)前光纖通信網(wǎng)中光——電——光的交換方式已經(jīng)成為限制通信容量的“電子瓶頸”。全光交換是光纖通信網(wǎng)的發(fā)展方向，光交叉連接(OXC)是全光交換的核心，光開關(guān)作為OXC的關(guān)鍵器件，是當(dāng)前光通信領(lǐng)域的研究熱點，同時，MEMS光開關(guān)由于其眾多優(yōu)點也己成為微機(jī)電系統(tǒng)的一個重要研究方向。本文針對OXC應(yīng)用，提出了一種基于雙軸微反射鏡的自由空間自定位MEMS光開關(guān)，研究其設(shè)計、分析技術(shù)和工藝實現(xiàn)方法，

2、主要內(nèi)容包括： (1)MEMS光開關(guān)的集成化設(shè)計方法 論述了MEMS設(shè)計中的分層模擬和自底向上與自頂向下兩種設(shè)計方法，結(jié)合MEMS集成化設(shè)計工具，討論了光開關(guān)集成化設(shè)計方法的體系結(jié)構(gòu)，建立了雙軸微鏡的機(jī)電模型和光開關(guān)的系統(tǒng)宏模型，奠定了系統(tǒng)級模擬分析的基礎(chǔ)。 (2)雙軸微反射鏡結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析 在闡述有限元分析思想方法的基礎(chǔ)上，建立了雙軸微反射鏡結(jié)構(gòu)的有限元模型，進(jìn)行了模態(tài)、剛度和動響應(yīng)分析；采用耦合場分析

3、工具和方法，對雙軸微反射鏡在正常工作條件下的靜電和結(jié)構(gòu)耦合場進(jìn)行了分析，同時分析了光開關(guān)結(jié)構(gòu)的吸合與釋放電壓。 (3)微鏡光學(xué)特性分析 討論了多層鏡面的反射、折射參數(shù)及表面粗糙度與光學(xué)特性的關(guān)系，結(jié)合光開關(guān)在OXC中的工作方式，以高斯激光束作光源，對于不同的鏡面開孔尺寸和光纖高度，模擬分析了反射鏡面和出射光纖端面的光能和光強(qiáng)分布，計算了不同條件下光開關(guān)的插入損耗、回波損耗和串?dāng)_等特性參數(shù)。 (4)雙軸微鏡MEMS