本文選題：微流控光開關(guān)　切入點：平面光波導　出處：《南京郵電大學》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,微流控芯片由于在集成化、微型化等很多方面具有的獨特優(yōu)勢,得到了迅猛的發(fā)展,并且在眾多領(lǐng)域取得了顯著的成果。微流控光學技術(shù)融合了微流控技術(shù)和光學技術(shù),在當前的應(yīng)用中還比較新穎。微流控光學器件的種類日益繁多,而微流控光開關(guān)的研制也逐漸成為其中的一個熱點。由于微流控光開關(guān)的重復性好、尺寸小、可重構(gòu)性好,它具有良好的應(yīng)用前景。本文在微流控技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用COMSOL仿真軟件,設(shè)計研究了一種由壓力驅(qū)動的1ⅹ2微流控光開關(guān)模型。該光開關(guān)利用微流道內(nèi)不互溶液體界面形成了三層平面波導結(jié)構(gòu),通過調(diào)節(jié)不同液體的入口流速可以控制光線的出射方向?qū)崿F(xiàn)光開關(guān)的功能。本文主要研究了對稱結(jié)構(gòu)和非對稱結(jié)構(gòu)的微流控光開關(guān)的流場、波導結(jié)構(gòu)隨流速的變化、光程與波導結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系。研究表明,在非對稱結(jié)構(gòu)的微流控光開關(guān)中,下包層的入口寬度隨著下包層的入口流速的增加而增加;芯層的寬度隨著下包層的入口流速的增加而減小,光程長是隨著下包層的寬度的變大而減小。在對稱結(jié)構(gòu)的微流控光開關(guān)中,當芯層的流速增大時,芯層的寬度會隨著芯層入口的流速的增大而增大;光程長是隨著芯層的寬度的變大而增大。并且,根據(jù)仿真結(jié)果得出了光開關(guān)在實現(xiàn)開時所滿足的具體參數(shù)。計算結(jié)果表明,可以通過調(diào)節(jié)芯包層流速的大小,控制芯包層液體的寬度,改變平面波導的結(jié)構(gòu),以改變出射光的出射端口,實現(xiàn)光開關(guān)的切換。
[Abstract]:In recent years, microfluidic chips have developed rapidly because of their unique advantages in integration and miniaturization, and have achieved remarkable results in many fields.Microfluidic optics, which combines microfluidic and optical technologies, is novel in current applications.There are more and more kinds of microfluidic optical devices, and the development of microfluidic optical switches has gradually become a hot spot.Because of its good repeatability, small size and good reconfiguration, microfluidic optical switch has a good prospect of application.On the basis of microfluidic technology, a 1 x 2 microfluidic optical switch model driven by pressure is designed and studied by using COMSOL simulation software in this paper.The optical switch forms a three-layer planar waveguide structure by using the insoluble liquid interface in the microchannel. The function of the optical switch can be realized by adjusting the inlet velocity of different liquids to control the outgoing direction of the light.In this paper, the flow field of microfluidic optical switches with symmetric and asymmetric structures is studied. The variation of waveguide structure with the flow velocity and the relationship between optical path and waveguide structure are studied.The results show that the inlet width of the lower cladding increases with the increase of the inlet velocity of the lower cladding, while the width of the core decreases with the increase of the inlet velocity of the lower cladding in the asymmetric microfluidic optical switch.The optical path length decreases with the width of the lower cladding.In the symmetric microfluidic optical switch, the width of the core increases with the increase of the flow velocity at the inlet of the core layer, and the optical path length increases with the width of the core layer.According to the simulation results, the specific parameters of the optical switch are obtained.The calculation results show that the width of the core-cladding liquid can be controlled by adjusting the flow velocity of the core-cladding layer, and the structure of the planar waveguide can be changed to change the output port of the emitting light and the switch of the optical switch can be realized.
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN492

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本文編號：1703106