基于微加工技術的光開關及光互連結構研究.pdf

1、本博士論文對基于非硅基微加工技術的光開關的設計分析與器件制作以及基于軟光刻技術的微光學器件進行了研究。 本文主體由兩大部分構成。第一部分主要是基于非硅基微加工技術的光開關的研究，第二部分則是基于軟光刻技術的微光學器件的研究。文中從理論分析和實驗驗證兩個方面對器件的設計分析及制作封裝進行了深入的研究。 第一部分包括四個章節(jié)，其中前三個章節(jié)分別介紹了三種非硅基光開關的設計，驅動原理及測試結果，另外一個章節(jié)則對這三種光開關的制

2、作工藝做了一個總結。各章的主要內容分別介紹如下：其中第二章介紹了由自鎖型電磁驅動單元構筑的一種非硅基低電壓驅動1×8光開關，該光開關具有小體積，低成本，可擴展的特點。該開關采用的自鎖型電磁微鏡驅動單元具有落地面積小，集成度高的特點，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?；诖藛卧?×2，1×4，1×8，2×2光開關已經試制成功，并通過了浙江省新產品鑒定。 第三章介紹了一種非硅基微機械小型可擴展1×2光開關

3、，該開關封裝體積小，開關速度快，功耗低，是一種性能優(yōu)越的光路切換器件，可廣泛應用于光交換網絡和光纖測試系統(tǒng)中。通過對原有1×8開關驅動單元的改進，實現(xiàn)了0-5VDC的標準開關電源驅動，便于系統(tǒng)集成，同時繼承了原反射單元體積小，切換速度快的特點，通過活動單元的陣列，可將其擴展為1×N光開關。 第四章介紹了光纖直接耦合型非硅基1×2光開關，該器件是在我們前面兩種采用光纖準直器類型的光開關基礎上研究開發(fā)的。該器件使用電磁微線圈驅動一封

4、裝在微加工柔性框架上的活動光纖來對準另兩根固定光纖，實現(xiàn)光路轉換。驅動電壓為5V，開關時間小于2ms，插入損耗0.9dB～1.1dB。器件構造工藝采用了CNC雕刻技術和EDM技術。 第五章對前面幾種開關器件的制作及封裝工藝進行了總結和分析，分開關實現(xiàn)技術、元件分析、封裝方式比較、制作工藝流程及專用工裝等幾個方面進行了詳細介紹?？偨Y出了一整套光無源器件制作的工藝流程。 第二部分包括兩個章節(jié)，其中各章節(jié)的主要內容如下：其中第

5、六章介紹了我們設計制作的一種基于軟光刻的光互連耦合結構。該結構具有設計新穎，低損耗，安裝簡單，與高聚物光學波導集成一體的特點，其光束對準偏差容忍度為其他設計的四倍，極大的簡化了光學互連耦合結構在PCB板上的應用。針對該光學互連耦合結構申請的國家發(fā)明專利已獲得授權。 第七章介紹了一種定向耦合器型高聚物光開關的理論設計。根據(jù)BeamPropTM軟件模擬分析，該器件實現(xiàn)了低插入損耗和串擾，并具有偏振不敏感，波長響應平坦，易于集成等顯著