一种新型的波导矩阵光开关

摘要：在分析马赫-曾德尔干涉仪（MZI）基本结构的基础上,定义了二种开关形式,以二者作为结构单元,采用Banyan网络结构,提出了一种新型的可实现1：k(k＞1)多路连接的波导矩阵光开关,以2×2、4×4矩阵光开关为例,给出了该类光开关的结构和功能。对MZI结构进行了性能模拟和优化,分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系,并由此对整个开关的插入损耗进行了分析。基于PLC技术制作出相应的MZI开关单元及2×2、4×4波导SiO2光开关实物,测试结果与仿真结果基本吻合,开关时间均小于1ms,该类光开关能够很好地实现多路开关的功能。     

MEMS光开关的静电驱动技术

本文主要介绍MEMS光开关4种静电驱动的不同结构,及其各自在光开关性能上的优势与不足,这对MEMS光开关的设计研究具有参考价值.     

光生载流子对半导体波导材料折射率影响的模型研究

以半导体矩形波导材料为例 ,提出了正在研究中的全内反射型光控光开关的光注入及光生载流子对折射率影响的分析模型。得出在控制光照射方向上半导体材料的折射率随控制光强度变化而变化的分布情况。并分别得到了 1 .5 5μm和 1 .3 1μm通讯波长的光控光开关的控制光 (0 .8μm)强度阈门     

基于双通道M-Z干涉仪的FBG光开关研究

为降低电光开光的插入损耗并提高性能,提出了一种基于双通道可调谐马赫-曾德(M-Z)干涉仪制作的光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)光开关,通过改变干涉仪中的可调电动光纤延迟线的延迟时间,实现滤波谱周期的可调谐。通过改变干涉仪其中一臂的延迟时间设定,该光开关能够实现对设定波长光波的开关功能。对光纤M-Z干涉滤波原理进行了理论分析,使用C波段宽带放大自发辐射光源对双通道可调M-Z干涉仪的性能进行了测试。结果表明,其可实现大范围及高精度的滤波调节功能。对基于双通道可调谐马赫-曾德干涉仪制作的FBG光开关,通过FBG开关性能检测系统实验,得到该光开关在波长为1 550nm处的输出光谱,光开关的消光比达到25dB。结果表明,该光开关能够实现大范围高精度滤波功能,具有高消光比、结构简单和易于调节等优点。     

光生载流子对半导体波导材料折射率影响的模型研究

以半导体矩形波导材料为例,提出了正在研究中的全内反射型光控光开关的光注入及光生载流子对折射率影响的分析模型.得出在控制光照射方向上半导体材料的折射率随控制光强度变化而变化的分布情况.并分别得到了1.55μm和1.31μm通讯波长的光控光开关的控制光(0.8μm)强度阈门.     

光生载流子对半导体波导材料折射率影响的模型研究

以半导体矩形波导材料为例,提出了正在研究中的全内反射型光控光开关的光注入及光生载流子对折射率影响的分析模型.得出在控制光照射方向上半导体材料的折射率随控制光强度变化而变化的分布情况.并分别得到了1.55μm和1.31μm通讯波长的光控光开关的控制光(0.8μm)强度阈门.     

MOEMS在光通信网络中的应用

主要介绍了微光机电系统(MOEMS)在光通信领域中的应用，重点介绍了MOEMS光开关等器件应用在光通信网络中的原理及优势，并对微光机电系统技术在光网络通信中的应用前景作了展望。     

磁悬浮直线进给单元系统开关功率放大器的研究

对于磁悬浮直线进给单元系统而言,功率放大器可以说是其很重要的构成部分,它的性能将会给系统造成很大的影响。首先介绍了磁悬浮开关功率放大器的基本参数,然后对磁悬浮开关功率放大器的主电路拓扑结构进行了分类和分析。为验证三电平开关功放相对于两电平开关功放的优点,进行了两电平开关功放和三电平开关功放电流纹波的仿真研究以及三电平开关功放的实验研究。结果表明三电平功放相对于两电平功放可以很好的降低电流纹波,从而减少了电流纹波带来的不利影响,提高了磁悬浮直线进给单元系统的性能。最后简单的对磁悬浮直线进给单元系统的开关功放进行了总结。     

静电式MEMS光开关新器件设计开发流程

在研究MEMS集成系统设计经验的基础上,简要论述了设计流程在MEMS设计中的重要性,提出静电式光开关新器件的开发流程,并以悬臂梁式MEMS光开关为例,进行了理论分析、静电-结构耦合场分析、材料选择、结构参数优化和控制电路设计等方面的研究.所提出的设计开发流程也适用于静电驱动的其他器件的开发,如RF-MEMS器件.     

扩展BANYAN网络的可重构 无阻塞8×8矩阵光开关

在分析CROSSBAR网络(CN)和BANYAN网络(BN)结构的基础上,提出了一种新的扩展BANYAN网络(EBN)可重构无阻塞结构。以8×8矩阵光开关为例,分析了EBN结构的两种形式及其可重构无阻塞特性,给出了开关单元驱动逻辑。从理论上计算了SiO₂波导EBN结构矩阵光开关的光学损耗和功耗。对于8×8开关,插入损耗为3.3 dB。按理论计算设计制作了8×8矩阵光开关,测得波导传输损耗为0.1 dB/cm,光纤-波导耦合损耗为0.5 dB/point。光开关插入损耗为4.6 dB,平均串扰为-38 dB,平均偏振相关损耗为0.4 dB,开关平均功率为1.6 W,响应时间约为1 ms。实验结果与理论计算基本符合。     

Ultrashort pulse laser micromachined microchannels and their application in an optical switch

The capability of direct writing makes ultrashort pulse laser significant in the microfabrication of MEMS devices based on polymer and glass. In particular, nanosecond and femtosecond lasers are able to transfer the adequate energy in femtosecond intervals for the removal of the materials. Because of its advantages, just like the small feature size, smooth finishing surface, flexible structuring and the minimum thermal effect, ultrashort pulse lasers have become a convincing technique with the high peak power. This paper presents the femtosecond laser machining results of the polycarbonate, aluminosilicate glasses and nanosecond laser machining of aluminosilicate glasses. The microchannels with the critical micron-scale dimensions and the sub-micron scale surface roughness were achieved by the optimized operating parameters of the laser. The major influence factors such as cutting speed, power energy, and power stability were analyzed to obtain the optimized parameters for the fabrication of the microchannels for a bubble switch. The ultrashort pulse laser micromachining was applied in the prototype of a bubble optical switch. By miniaturization of the structure of the microchannel, the switch speed can be promisingly improved.     

变倍光学系统的公差分析

为了保证可见光变倍光学系统加工和装配后的成像质量,提出一种基于传递函数灵敏度的公差设计方法,该方法通过标准公差等级模拟实际情况,采用蒙特卡罗模拟和曲线拟合确定公差参数的灵敏度,并利用满足成像要求的基本公差等级,合理分配光机公差。结果表明,在满足像质的要求下,通过这个方法可以放宽对公差的要求,降低加工和装调难度。     

Low crosstalk switch unit for dense piezoelectric sensor networks

Structural health monitoring (SHM), on the basis of piezoelectric (PZT) sensors and lamb wave method, is efficient in estimating the state of monitored structures. Furthermore, to monitor large-scale structures, dense piezoelectric sensor networks are required, which usually contain many piezoelectric sensor pairs called actuator-sensor channels. In that case, considering the few data acquisition channels especially in the data acquisition board with a high sampling rate and limited quantity of signal amplifiers used in an integrated computer system, a switch unit is adopted to switch to different channels. Because of the high frequency and power of the lamb wave excitation signal, there exists a crosstalk signal in the switch unit. A large crosstalk signal is mixed into the response signal so that the on/off-line signal processing task is difficult to achieve. This paper first analyzes the crosstalk signal phenomenon, describes its production mechanism, and proposes a method to reduce it. Then a 24-switch channel low crosstalk switch unit based on a digital I/O board PCI7248 produced by Adlink technology is developed. An experiment is implemented to validate it. Its low crosstalk characteristics make it promote the real application of the SHM based active lamb wave method. Finally, a general software program based on LabVIEW software platform is developed to control this switch unit.     

Low crosstalk switch unit for dense piezoelectric sensor networks

Structural health monitoring (SHM), on the basis of piezoelectric (PZT) sensors and lamb wave method, is efficient in estimating the state of monitored structures. Furthermore, to monitor large-scale structures, dense piezoelectric sensor networks are required, which usually contain many piezoelectric sensor pairs called actuator-sensor channels. In that case, considering the few data acquisition channels especially in the data acquisition board with a high sampling rate and limited quantity of signal amplifiers used in an integrated computer system, a switch unit is adopted to switch to different channels. Because of the high frequency and power of the lamb wave excitation signal, there exists a crosstalk signal in the switch unit. A large crosstalk signal is mixed into the response signal so that the on/off-line signal processing task is difficult to achieve. This paper first analyzes the crosstalk signal phenomenon, describes its production mechanism, and proposes a method to reduce it. Then a 24-switch channel low crosstalk switch unit based on a digital I/O board PCI7248 produced by Adlink technology is developed. An experiment is implemented to validate it. Its low crosstalk characteristics make it promote the real application of the SHM based active lamb wave method. Finally, a general software program based on LabVIEW software platform is developed to control this switch unit.     

光开关中静电驱动的微悬臂梁耦合分析

采用顺序耦合法 ,对光开关中的、静电驱动的悬臂梁进行分析 ,得出了悬臂梁的动态响应特性 ,并指出了空气阻尼对器件性能的影响 ,为微机械传感器的设计提供了有力的分析方法     

一种用于高机械可靠性RF MEMS开关制备的新型工艺

为提高介质桥串联接触式MEMS开关的工作寿命,本文改进了常规制备工艺,提出一种侧向钻蚀刻蚀介质桥膜下金属的方法,以获得平坦的介质桥膜,制备得到高机械可靠性的开关。与常规工艺相比,新工艺避免了应力集中问题,成品率从10％提高到了95％,工作寿命从1000次提高到了2500万次。在23.3V的驱动电压下,开关插入损耗 0.55dB＠DC-10GHz,隔离度 53.2dB＠DC-10GHz。     

一类切换模糊PID控制器设计及其仿真

提出了一类高动态性能切换模糊PID控制器设计方法.通过对传统PID控制中比例控制和微分控制作用的分析,结合模糊PID控制器鲁棒性能和自适应性好的优点,设计了一类新的模糊控制器.由于该类控制器先后经历比例控制,微分控制和模糊PID控制的切换,使被控系统不仅具有一般模糊PID控制器的所具有的良好的鲁棒性能和自适应性,而且与一般模糊控制器相比具有更小的超调量和调节时间,是一类动态性能良好的控制器.最后将该控制器应用于一伺服系统进行仿真对比,并给出了Simulink仿真框图.仿真结果说明了该控制器的优越性.     

UV-LIGA技术制作微型螺旋形加速度开关

微型加速度开关是用于空间飞行体中感受加速度并完成致动的重要惯性器件。本文采用UV-LIGA技术,结合SU-8厚胶工艺、微电铸工艺以及牺牲层技术,制作了微型螺旋形加速度开关。研究了牺牲层工艺、SU-8光刻技术以及螺旋形弹簧形变控制等微细加工的工艺细节;分析了多种牺牲层材料的特性,优选了与工艺相适应的Zn牺牲层体系,解决了微结构易脱落的工艺问题。通过优化微电铸工艺来减小金属膜层的内应力,优化牺牲层释放工艺来避免腐蚀过程对弹簧膜结构的冲击。实验结果表明,通过工艺优化可得到平整的微型螺旋形弹簧—质量块结构,螺旋弹簧厚度为20μm,质量块厚度达200μm,本文的工作可为大批量、低成本地研制微型加速度开关提供工艺基础。