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硅基聚合物熱光歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)陣列
隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，全光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，而光OMAL開(kāi)關(guān)及OMAL開(kāi)關(guān)陣列在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因此研究人員對(duì)光OMAL開(kāi)關(guān)及OMAL開(kāi)關(guān)陣列開(kāi)展了大量的研究。在光OMAL開(kāi)關(guān)類型方面，平面波導(dǎo)型光OMAL開(kāi)關(guān)與傳統(tǒng)的機(jī)械式光OMAL開(kāi)關(guān)相比，在尺寸、可靠性、抗干擾性、成本等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)；在材料方面，新興的聚合物材料與無(wú)機(jī)材料相比，具有種類多、價(jià)格廉、工藝簡(jiǎn)單、功耗低、熱光系數(shù)大等特點(diǎn)，更適合制備功耗低且響應(yīng)速度快的光OMAL開(kāi)關(guān)。

硅基聚合物熱光歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)陣列
目前熱光OMAL開(kāi)關(guān)的研究方向主要是降低功耗、提高響應(yīng)速度、研制集成度高的大規(guī)模OMAL開(kāi)關(guān)陣列，針對(duì)這幾方面的需求，本論文采用聚合物材料對(duì)MZI和TIR兩種結(jié)構(gòu)的熱光OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。為了提高平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的位置精確度，研究一種基于模型參考自適應(yīng)控制理論的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制方法。采用zui小二乘法辨識(shí)了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的線性化模型參數(shù)，根據(jù)李亞普若夫穩(wěn)定性理論，以力指令為控制量并采用輸入輸出變量設(shè)計(jì)了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)模型參考自適應(yīng)位置控制器，基于dSPACE半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，構(gòu)建了實(shí)時(shí)在線控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的模型參考自適應(yīng)位置控制實(shí)驗(yàn)。研究表明：基于模型參考自適應(yīng)控制的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)能平穩(wěn)、準(zhǔn)確地跟隨給定位置，提高了電機(jī)位置精確度，驗(yàn)證了提出的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)模型參考自適應(yīng)控制方法的可行性和有效性。MZI型熱光OMAL開(kāi)關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且功耗低的優(yōu)勢(shì)，適合研制低功耗且響應(yīng)快速的熱光OMAL開(kāi)關(guān)。為了進(jìn)一步提高熱光OMAL開(kāi)關(guān)的響應(yīng)速度，采用導(dǎo)熱系數(shù)大的無(wú)機(jī)SiO2為下包層，制備了基于Polymer/SiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的MZI型熱光OMAL開(kāi)關(guān)，響應(yīng)時(shí)間僅為200μs；為了大幅降低熱光OMAL開(kāi)關(guān)的功耗，采用導(dǎo)熱系數(shù)小且厚度容易控制的有機(jī)聚合物為下包層，制備了三層聚合物結(jié)構(gòu)的MZI型熱光OMAL開(kāi)關(guān)，通過(guò)優(yōu)化下包層厚度得到功耗僅為2.59mW的熱光OMAL開(kāi)關(guān)，該項(xiàng)指標(biāo)與同類聚合物熱光OMAL開(kāi)關(guān)相比，具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。 TIR型熱光OMAL開(kāi)關(guān)具有結(jié)構(gòu)緊湊且工藝容差大的優(yōu)勢(shì)，適合研制大規(guī)模OMAL開(kāi)關(guān)陣列。論文采用聚合物材料設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)制備出功耗約為50mW，直通態(tài)和交叉態(tài)串?dāng)_均小于-22dB的2×2TIR型熱光OMAL開(kāi)關(guān)，并以2×2TIR型熱光OMAL開(kāi)關(guān)為基本OMAL開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行級(jí)聯(lián)，研制出結(jié)構(gòu)新穎的3×3TIR型熱光OMAL開(kāi)關(guān)陣列，測(cè)試結(jié)果顯示器件實(shí)現(xiàn)了3個(gè)端口間的光路切換功能。為了進(jìn)一步完善平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)理論及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，本文深入研究平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電磁性能。詳細(xì)介紹了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)，理論分析了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電磁模型，利用Ansoft Maxwell建立了平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)三維瞬態(tài)有限元模型，基于建立的有限元模型深入探討了電磁推力、法向力與勵(lì)磁電流、氣隙長(zhǎng)度、動(dòng)子軛厚度之間的關(guān)系，研制了一臺(tái)平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)樣機(jī)，并搭建了樣機(jī)測(cè)力系統(tǒng)，進(jìn)行了樣機(jī)電磁性能的實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元仿真結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了提出的平面OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電磁性能分析方法的有效性和正確性。

硅基聚合物熱光歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)陣列
在此基礎(chǔ)上，對(duì)更大規(guī)模TIR型OMAL開(kāi)關(guān)陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，極大地減少OMAL開(kāi)關(guān)單元數(shù)目的同時(shí)，有效地提高了OMAL開(kāi)關(guān)陣列集成度，為研制更大規(guī)模OMAL開(kāi)關(guān)陣列奠定了基礎(chǔ)。