非硅基微機(jī)械光開關(guān)及可調(diào)光衰減器的設(shè)計(jì),制作與分析.pdf

1、該碩士論文對(duì)基于非硅基微加工技術(shù)的光開關(guān)及可調(diào)光衰減器的設(shè)計(jì)制作與分析進(jìn)行了研究.在閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件,制作了一系列器件,并對(duì)器件進(jìn)行了性能測(cè)試與分析.該論文主要分為三大部分.第一部分主要研究了現(xiàn)有光開關(guān)及可調(diào)光衰減器的實(shí)現(xiàn)技術(shù),對(duì)各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)進(jìn)行了分析,并對(duì)光開關(guān)及可調(diào)光衰減器技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了概述.第二部分主要提出了一種設(shè)計(jì)獨(dú)特的基于精密電火花加工技術(shù)的微驅(qū)動(dòng)單元,并在此單元的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)制作了一種1

2、×4微機(jī)械光開關(guān),一種1×8微機(jī)械光開關(guān),并對(duì)開關(guān)的結(jié)構(gòu)及工作原理做了敘述.論文首先測(cè)試并分析了光纖準(zhǔn)直器的平移失配特性以及角度失配特性,并作出了擬合函數(shù).然后通過有限元分析軟件ANSYS對(duì)微驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行了電磁場(chǎng)分析,并對(duì)光開關(guān)的開關(guān)時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果相近,此開關(guān)實(shí)測(cè)速度小于2ms.該器件封裝尺寸達(dá)到并小于某些國(guó)外產(chǎn)品,其中1×8光開關(guān)封裝尺寸僅為50×25×10mm3.第三部分主要提出了關(guān)于可調(diào)光衰減器的設(shè)計(jì)制作與

3、分析,首先設(shè)計(jì)制作了一種彈性力回復(fù)式可調(diào)光衰減器,此器件利用微反射單元的變型,以電磁線圈驅(qū)動(dòng)微反射鏡.論文利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)該器件進(jìn)行工作曲線分析及動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析,分析結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果接近,實(shí)測(cè)結(jié)果表明,驅(qū)動(dòng)電壓0~8V,工作范圍0~35dB,動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間為2ms,插入損耗小于0.8dB,回波損耗小于-50.5dB.由于彈性力回復(fù)式可調(diào)光衰減器的主要缺點(diǎn)在于器件工作重復(fù)性不夠理想,彈簧隨時(shí)間變化而產(chǎn)生老化現(xiàn)象,使得器件工作曲線發(fā)

4、生變化,且此器件工作曲線線性度不好.于是該文提出改進(jìn)方案,設(shè)計(jì)并制作了一種利用永磁體磁力作為回復(fù)力的可調(diào)光衰減器,器件封裝尺寸進(jìn)一步降低,具有較好的工作線性度及穩(wěn)定度,且結(jié)構(gòu)緊湊,工作穩(wěn)定,工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,易于批量生產(chǎn).器件插入損耗小于0.8dB,回波損耗-50.7dB,工作范圍0~40dB.這兩種可調(diào)光衰減器都具有偏振不敏感,工作波段寬的特點(diǎn),適應(yīng)于WDM全光網(wǎng)絡(luò)的要求.論文最后針對(duì)現(xiàn)有數(shù)字可調(diào)光衰減器均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),體積龐大,