基于微流控技術(shù)的陣列光開關(guān)控制單元的研究.pdf

1、光開關(guān)是新一代全光網(wǎng)絡的關(guān)鍵器件，主要用來實現(xiàn)全光層次的路由選擇、波長選擇、光交叉連接、自愈保護等功能。目前應用較多的光開關(guān)有：機械光開關(guān)、熱光開關(guān)、電光開關(guān)和聲光開關(guān)。論文中提出的微流控光開關(guān)將現(xiàn)代微流控技術(shù)和微光電子技術(shù)相結(jié)合，通過電控方法改變微流控芯片波導結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)光路變化。因此具有良好的可靠性，和MEMS相比其沒有機械損耗，且可重復性好、結(jié)構(gòu)簡單、有利于光開關(guān)集成化、微型化及制作。
　　 根據(jù)光開關(guān)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展，以及

2、微流控芯片中的流體驅(qū)動和控制技術(shù)，論文提出了基于微流控技術(shù)的光開關(guān)結(jié)構(gòu)，即“上蓋板+帶導電膜塊的絕緣層+光波導層+底導電層”的夾心結(jié)構(gòu)。光波導層由一對十字交叉的波導和交叉處的微管道組成，微管道的端點有儲存液體的儲液小槽。光開關(guān)的基本思想是：利用電壓在蓋板和基底上電荷的吸引力和排斥力來控制液體的流動，從而達到控制光路的目的。
　　 微結(jié)構(gòu)中的流體性質(zhì)和宏觀結(jié)構(gòu)中有很大的不同，基于流體流動的數(shù)值模擬理論，運用ANSYS軟件對儲液小槽

3、和微管道中的液體流動進行了仿真，研究了影響微流體流動的各種因素，得到一組使液體流動狀態(tài)最好的儲液小槽和微管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并分析了表面張力對液體流動的影響，以及壓力和管道中液體流動速度的關(guān)系。
　　 本文對光開關(guān)的制作材料的性能進行了分析，光開關(guān)結(jié)構(gòu)基材采用性能良好的聚合物材料PDMS，它是一種各向同性的彈性材料，具有良好的光學特性。PDMS還是一種耐久性材料，有良好的絕緣性和熱學穩(wěn)定性，而且價格便宜，可大規(guī)模生產(chǎn)，制備容易。