基于微加工技術(shù)的光開關(guān)及光互連結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、本博士論文對(duì)基于非硅基微加工技術(shù)的光開關(guān)的設(shè)計(jì)分析與器件制作以及基于軟光刻技術(shù)的微光學(xué)器件進(jìn)行了研究。 本文主體由兩大部分構(gòu)成。第一部分主要是基于非硅基微加工技術(shù)的光開關(guān)的研究，第二部分則是基于軟光刻技術(shù)的微光學(xué)器件的研究。文中從理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)方面對(duì)器件的設(shè)計(jì)分析及制作封裝進(jìn)行了深入的研究。 第一部分包括四個(gè)章節(jié)，其中前三個(gè)章節(jié)分別介紹了三種非硅基光開關(guān)的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)原理及測(cè)試結(jié)果，另外一個(gè)章節(jié)則對(duì)這三種光開關(guān)的制

2、作工藝做了一個(gè)總結(jié)。各章的主要內(nèi)容分別介紹如下：其中第二章介紹了由自鎖型電磁驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)筑的一種非硅基低電壓驅(qū)動(dòng)1×8光開關(guān)，該光開關(guān)具有小體積，低成本，可擴(kuò)展的特點(diǎn)。該開關(guān)采用的自鎖型電磁微鏡驅(qū)動(dòng)單元具有落地面積小，集成度高的特點(diǎn)，有很高的通用性，能夠組成多種單元陣列，拓展出多種端口光開關(guān)?；诖藛卧?×2，1×4，1×8，2×2光開關(guān)已經(jīng)試制成功，并通過了浙江省新產(chǎn)品鑒定。 第三章介紹了一種非硅基微機(jī)械小型可擴(kuò)展1×2光開關(guān)

3、，該開關(guān)封裝體積小，開關(guān)速度快，功耗低，是一種性能優(yōu)越的光路切換器件，可廣泛應(yīng)用于光交換網(wǎng)絡(luò)和光纖測(cè)試系統(tǒng)中。通過對(duì)原有1×8開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了0-5VDC的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)，便于系統(tǒng)集成，同時(shí)繼承了原反射單元體積小，切換速度快的特點(diǎn)，通過活動(dòng)單元的陣列，可將其擴(kuò)展為1×N光開關(guān)。 第四章介紹了光纖直接耦合型非硅基1×2光開關(guān)，該器件是在我們前面兩種采用光纖準(zhǔn)直器類型的光開關(guān)基礎(chǔ)上研究開發(fā)的。該器件使用電磁微線圈驅(qū)動(dòng)一封

4、裝在微加工柔性框架上的活動(dòng)光纖來對(duì)準(zhǔn)另兩根固定光纖，實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換。驅(qū)動(dòng)電壓為5V，開關(guān)時(shí)間小于2ms，插入損耗0.9dB～1.1dB。器件構(gòu)造工藝采用了CNC雕刻技術(shù)和EDM技術(shù)。 第五章對(duì)前面幾種開關(guān)器件的制作及封裝工藝進(jìn)行了總結(jié)和分析，分開關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)、元件分析、封裝方式比較、制作工藝流程及專用工裝等幾個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹?？偨Y(jié)出了一整套光無源器件制作的工藝流程。 第二部分包括兩個(gè)章節(jié)，其中各章節(jié)的主要內(nèi)容如下：其中第

5、六章介紹了我們?cè)O(shè)計(jì)制作的一種基于軟光刻的光互連耦合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)新穎，低損耗，安裝簡(jiǎn)單，與高聚物光學(xué)波導(dǎo)集成一體的特點(diǎn)，其光束對(duì)準(zhǔn)偏差容忍度為其他設(shè)計(jì)的四倍，極大的簡(jiǎn)化了光學(xué)互連耦合結(jié)構(gòu)在PCB板上的應(yīng)用。針對(duì)該光學(xué)互連耦合結(jié)構(gòu)申請(qǐng)的國(guó)家發(fā)明專利已獲得授權(quán)。 第七章介紹了一種定向耦合器型高聚物光開關(guān)的理論設(shè)計(jì)。根據(jù)BeamPropTM軟件模擬分析，該器件實(shí)現(xiàn)了低插入損耗和串?dāng)_，并具有偏振不敏感，波長(zhǎng)響應(yīng)平坦，易于集成等顯著