【摘要】：光學開關是一種在民用領域應用廣泛的MEMS光路轉(zhuǎn)換元件，具有低能耗、高響應、高精度、低成本等諸多優(yōu)點，應用范圍正從民用領域轉(zhuǎn)向軍用領域，并不斷向其它領域擴展。 傳統(tǒng)的二維平面光路轉(zhuǎn)換光學開關技術已經(jīng)成熟，但轉(zhuǎn)換范圍僅能局限在較小的平面空間，為了提高光學開關的轉(zhuǎn)換范圍，本文根據(jù)傳統(tǒng)光學開關的不足，提出一種能進行三維空間轉(zhuǎn)換的新型MEMS光學開關。通過對多物理場耦合情況下的分析，簡化光學開關模型，分析了在慣性力場，靜電力場與不同形式阻尼作用下光學開關的物理力學特性，從而為光學開關的設計提供理論基礎與參考依據(jù)。 使用CoventorWare對光學開關進行系統(tǒng)級仿真與有限元仿真，驗證光學開關的結(jié)構(gòu)合理性。通過系統(tǒng)級仿真，為光學開關結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計指明方向；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。 本文所設計的MEMS光學開關的有效空間轉(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)強度要求。該開關可大規(guī)模布置成光學開關陣列運用在大規(guī)模復雜光路中，實現(xiàn)光路在空間中多角度多方向的自由轉(zhuǎn)換，解決傳統(tǒng)開關方向的局限性。
【圖文】：

MEMS構(gòu)成

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

【參考文獻】

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本文編號：2563663