基于微流控技术阵列光开关波导层研制

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要随着光纤通信技术的发展，特别是数据通信和DWDM（密集波分复用）系统的应用，使得具有插/分和交换功能的光开关与光开关阵列成为了光纤通信系统的重要光学器件。随着网络转向全光平台，光域优化、路由、保护和自愈的网络功能已成为关键，这一切都离不开光开关。论文中提出的微流控光纤光开关将现代微流控技术和微光电子技术相结合，通过电控方式实现光路转换。开关结构简单，速度快，易于制作。论文首先根据光开关的研究现状和发展，以及光波导理论，提出了基于微流控技术的光纤光开关结构，包括盖板、交换区域和波导层。波导层由光纤及底板组成，交换区域包括微流道、储存液体的储液小槽以及压电

2、陶瓷。光开关的基本思想是：利用压电陶瓷的逆压电效应，挤压储液小槽中的液体及微流道中的气体，以此来控制液体的流动，从而达到控制光路的目的。损耗是光开关重要的性能参数之一，光纤光开关结构的损耗主要来源于结构中波导层及交换区域的耦合损耗。运用光波导理论及Opti-fiber软件对该损耗进行了理论仿真研究，研究了影响光开关损耗的各种因素。之后通过实验测量了光开关在不同情况下的损耗。通过仿真及实验研究得到，采用光纤作为波导光开关的损耗较大，不能达到光开关的国家标准。因此对光开关波导层的结构及材料进行分析和优化，通过实验研究证明，优化后光开关的插入损耗降低至0.73dB，为后续光开关的进一步研究和制作

3、奠定理论及实验基础。关键词：光开关，微流控技术，光耦合损耗，偏移，数值分析I南京邮电大学硕士研究生学位论文ABSTRACTABSTRACTOpticalswitchesandopticalswitcharrayareimportantcomponentsinopticalfibercommunicationsystem.Inthedevelopmentofopticalfibercommunicationtechnology,especiallyintheapplicationofdatacommunicationsandDWDMsystems,complexnetworktopology

4、producesastrongdemandforreliableandflexiblenetworkmanagement.TheapplicationofDWDMinthemetroandaccessnetworkneedsopticalswitchwiththefunctionsofplug/minandswitchingmoreurgently.Asthenetworkturnedtoall-opticalplatform,thenetworkcapabilitiessuchasopticaldomainoptimization,routing,protectionandself-he

5、alinghavebecomeveryimportantwhichcannotbeseparatedfromopticalswitch.Fiberopticalswitchwhichisproposedinthispapercombinesmodernmicrofluidictechnologywiththetwilightelectronicstechnology.Thestructureofwaveguideinthisswitchiscontrolledbyelectricmethodinordertoachievethechangeofopticalpath.Thiskindofo

6、pticalswitcheshasmanyadvantages,suchasshortswitch-time,littlecubage,goodstability,easytointegratedetc.Onthebasisoftheresearchanddevelopmentofopticalswitchandthetheoryofopticalwaveguide,anovelopticalswitchbasedonthemicro-fluidictechnologyisproposedinthispaper.Thestructureoffiberopticalswitchinclude

7、scover,theexchangeregionandwaveguidelayer.Waveguidelayeriscomposedoffiberandbaseplate.Theexchangeregioniscomposedofmicroflowchannel,liquidreservoirandpiezoelectricceramic.Thebasicideaofopticalswitchisthatsqueezin