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(luò)的關(guān)鍵器件，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)全光層次的路由選擇、波長(zhǎng)選擇、光交叉連接、自愈保護(hù)等功能。目前應(yīng)用較多的光開關(guān)有：機(jī)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(guò)電控方法改變微流控芯片波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光路變化。因此具有良好的可靠性，和MEMS相比其沒(méi)有機(jī)械損耗，且可重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)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(dǎo)電膜塊的絕緣層+光波導(dǎo)層+底導(dǎo)電層”的夾心結(jié)構(gòu)。光波導(dǎo)層由一對(duì)十字交叉的波導(dǎo)和交叉處的微管道組成，微管道的端點(diǎn)有儲(chǔ)存液體的儲(chǔ)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(lái)控制液體的流動(dòng)，從而達(dá)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(dòng)的數(shù)值模擬理論，運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)儲(chǔ)液小槽

3、和微管道中的液體流動(dòng)進(jìn)行了仿真，研究了影響微流體流動(dòng)的各種因素，得到一組使液體流動(dòng)狀態(tài)最好的儲(chǔ)液小槽和微管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并分析了表面張力對(duì)液體流動(dòng)的影響，以及壓力和管道中液體流動(dòng)速度的關(guān)系。
　　 本文對(duì)光開關(guān)的制作材料的性能進(jìn)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(xué)特性。PDMS還是一種耐久性材料，有良好的絕緣性和熱學(xué)穩(wěn)定性，而且價(jià)格便宜，可大規(guī)模生產(chǎn)，制備容易。