【摘要】：光學(xué)開關(guān)是一種在民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的MEMS光路轉(zhuǎn)換元件，具有低能耗、高響應(yīng)、高精度、低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍正從民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)向軍用領(lǐng)域，并不斷向其它領(lǐng)域擴(kuò)展。 傳統(tǒng)的二維平面光路轉(zhuǎn)換光學(xué)開關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，但轉(zhuǎn)換范圍僅能局限在較小的平面空間，為了提高光學(xué)開關(guān)的轉(zhuǎn)換范圍，本文根據(jù)傳統(tǒng)光學(xué)開關(guān)的不足，提出一種能進(jìn)行三維空間轉(zhuǎn)換的新型MEMS光學(xué)開關(guān)。通過對(duì)多物理場(chǎng)耦合情況下的分析，簡(jiǎn)化光學(xué)開關(guān)模型，分析了在慣性力場(chǎng)，靜電力場(chǎng)與不同形式阻尼作用下光學(xué)開關(guān)的物理力學(xué)特性，從而為光學(xué)開關(guān)的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)與參考依據(jù)。 使用CoventorWare對(duì)光學(xué)開關(guān)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真與有限元仿真，驗(yàn)證光學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)合理性。通過系統(tǒng)級(jí)仿真，為光學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)指明方向；通過有限元仿真，得出優(yōu)化后不同結(jié)構(gòu)的各個(gè)性能。所有分析包括、電壓-角位移分析、靈敏度分析、模態(tài)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析和蒙特卡洛分析等。 本文所設(shè)計(jì)的MEMS光學(xué)開關(guān)的有效空間轉(zhuǎn)換角度為5°，額定電壓范圍為0~25V，靈敏度為0.121°/V，抗最大干擾沖擊加速度25g，可以向任何空間方向旋轉(zhuǎn)并滿足硅結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。該開關(guān)可大規(guī)模布置成光學(xué)開關(guān)陣列運(yùn)用在大規(guī)模復(fù)雜光路中，實(shí)現(xiàn)光路在空間中多角度多方向的自由轉(zhuǎn)換，解決傳統(tǒng)開關(guān)方向的局限性。
【圖文】：

MEMS構(gòu)成

圖 1.2 MEMS 微機(jī)構(gòu)與螨蟲尺寸比較造工藝：硅與其衍生材料多晶硅等材料，為半導(dǎo)體工藝好的機(jī)械力學(xué)性能，且其擁有較好的電學(xué)性能與熱性能量制造：在單位晶圓上，通過采用微機(jī)械加工特有工藝結(jié)構(gòu)，不僅大大降低了成本，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并能減集成：MEMS 技術(shù)將微小機(jī)械結(jié)構(gòu)，光學(xué)元件，微流控等諸多物理場(chǎng)形態(tài)的部分集成在一個(gè) IC 芯片上，實(shí)現(xiàn)性[7]；科交叉：MEMS 技術(shù)是機(jī)械電子光學(xué)流體等諸多不同學(xué)造，須將上述各個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)籌的考慮[2]。不僅需要考需要將設(shè)計(jì)與工藝緊密相聯(lián)，設(shè)計(jì)決定工藝，，而工藝
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM564;TH-39

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2563663