论文题目: 应用于光通信的非硅基底光开关与光衰减器的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 曹钟慧
导师: 吴兴坤
关键词: 光无源器件,光开关,可调光衰减器,微加工,微机电系统
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光波作为信息载体,在通信领域发挥着越来越重要的作用。为了突破通信系统信息传输中“电子瓶颈”的限制,需要大力发展全光通信网络,研发一系列全光网络中的关键器件。光开关和可调光衰减器是组建全光网络的两种关键器件。光开关主要用于光信号的交叉连接(OXC),并实现分插复用(OADM)等,可调光衰减器主要用于短距离通信系统的信号衰减,实现增益平坦,宽带光纤传输中的各信道均衡等。作者在阅读国内外相关文献的基础上,利用实验室现有条件,对基于非硅基微加工技术的光开关及可调光衰减器的设计、制作进行了分析探讨和深入研究。 本文内容主要包括四大部分。 第一部分是研究背景综述(第一章),总结了本文的研究工作和贡献,介绍了全光通信与光无源器件的背景情况,综述了光开关和光衰减器的研究现状,并与本文设计的器件进行优缺点对比。 第二部分是非硅基底微加工型光开关的研究(第二章至第三章),研制开发了一种全金属化非硅基底可扩展1×8微加工型光开关。此种光开关具有开关时间短(2ms),低插入损耗和回波损耗等特点,特别是其反射单元落地面积较小,仅为3～4mm直径,在金属非硅基底微加工而成,可扩展为4×4反射单元阵列用于高端口光开关。本文应用有限元方法进行了器件开关时间的理论分析,器件的结构优化设计,并给出样品的实测结果。与国内外同类器件相比较,驱动电压低(±5V),能耗低;具有多数MEMS光开关不具有的断电自锁功能。制造工艺简单,成本低;利用独特设计,在非硅基底上采用微细电火花加工(EDM)技术,摆脱硅微加工的生产工艺复杂性,提高成品率,实现光开关的低成本批量国产化,并已通过浙江省经贸委的成果鉴定,受到鉴定专家的好评。 为了满足光开关阵列的装配要求,开发了一种光纤准直器阵列专用光路对准装置,该装置具有一个沿准直器光轴方向转动,两个正交方向上绕其出射端点的摆动和三个相互正交的方向上的平移共六个分解的调节自由度,同时消除了准直器出射光轴与摆动调节转轴交点之间的距离偏心,可广泛应用于光通讯器件封装领域的光纤准直器阵列的对准调节。该装置己获国家专利。 第三部分是非硅基底微加工型可调光衰减器的研究(第四章至第六章),针对现有
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 概述
§1．1 本论文研究内容、主要工作和创新点
§1．1．1 本论文的研究内容
§1．1．2 作者的主要工作
§1．1．3 本论文的主要创新点
§1．2 全光通信与光无源器件
§1．2．1 光通信结构
§1．2．2 全光通信的发展
§1．2．3 全光通信系统中的光无源器件
§1．3 光开关及其在全光通信系统中的应用
§1．3．1 光开关概述
§1．3．2 光开关在全光通信系统中的应用
§1．4 光衰减器及其在全光通信系统中的应用
§1．4．1 光衰减器概述
§1．4．2 光衰减器在全光通信系统中的应用
§1．5 本论文设计器件与其他类型技术方案的优缺点比较
参考文献
第二章 低电压驱动1×8可扩展光开关
§2．1 引言
§2．2 低电压驱动可扩展光开关的设计
§2．2．1 设计目的
§2．2．2 微反射单元设计
§2．2．3 器件整体结构与工作原理
§2．2．4 器件阵列扩展
§2．3 器件结构的理论与优化分析
§2．3．1 光纤准直器性能分析
§2．3．2 驱动系统磁场分析
§2．4 器件的制作
§2．4．1 器件制作工艺过程
§2．4．2 微细电火花加工
§2．4．3 器件整体组装
§2．5 器件性能测试
§2．5．1 光开关器件性能要求
§2．5．2 器件性能测试结果
§2．6 一种超小型1×2微机械光开关
§2．7 本章小节
参考文献
第三章 光纤准直器阵列对准装置
§3．1 引言
§3．2 装置结构设计
§3．3 具体实施应用
§3．4 装置优点
§3．5 本章小结
参考文献
第四章 齿轮步进型可调光衰减器
§4．1 引言
§4．2 齿轮步进型可调光衰减器的设计
§4．2．1 设计目的
§4．2．2 位移驱动器设计
§4．2．3 位移传动与挡光片设计
§4．2．4 器件整体结构与工作原理
§4．2．5 其他实现方式
§4．3 器件光衰减理论、线性补偿和机构性能优化分析
§4．3．1 挡光片式可调光衰减器光学传播过程的理论分析
§4．3．2 光衰减量的线性补偿
§4．3．3 微驱动机构性能分析
§4．4 器件制作与性能测试
§4．4．1 器件制作
§4．4．2 性能测试
§4．5 本章小结
参考文献
第五章 数字化高速可调光衰减器
§5．1 引言
§5．2 数字化高速可调光衰减器的设计
§5．2．1 器件结构设计
§5．2．2 衰减器原理设计
§5．2．3 智能驱动电路系统设计
§5．3 器件制作
§5．4 器件驱动磁场和响应速度分析
§5．4．1 驱动系统磁场分析
§5．4．2 响应速度分析
§5．5 器件性能测试
§5．6 本章小结
参考文献
第六章 反射式微加工可调光衰减器
§6．1 引言
§6．2 器件结构设计
§6．3 器件衰减特性分析
§6．3．1 反射镜摆动角度与衰减的关系
§6．3．2 驱动电压与衰减的关系
§6．4 器件制作
§6．5 器件性能测试
§6．6 本章小结
参考文献
第七章 总结与展望
§7．1 论文总结
§7．2 今后工作展望
附录1：博士期间发表的学术论文
附录2：博士期间申请和授权的专利
致谢
发布时间: 2005-07-27
参考文献
- [1].基于液晶技术的光无源器件的研究与开发[D]. 黄张迪.南京大学2012
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