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二维微光开关已被广泛的应用于当今的光通讯领域,然而受微机电系统中的平面微加工技术的工艺限制,使得目前的二维微光开关仅能在二维平面上传送信号。
本文的研究是以现有的二维微光开关架构、基本原理及其信号传送模式为基础,加上立体结构的设计思想,采用双层硅基底,并配合表面微加工工艺制造技术,设计出一种具有双自由度的三维微光开关。将信号的传送功能扩展到三维空间,使其具有垂直及水平方向传送信号的功能,增加了输入与输出光纤之间信号传送选择的可能性。
作者着重参与了驱动器的设计。驱动器包括滑轨和驱动源。采用凸边滑轨,使其能具有单一直线性的滑动自由度。驱动源由梳状致动器和冲击臂构成,加电后梳状致动器产生高频震荡,带动冲击臂,驱动支撑梁沿单一方向行进。作者对梳状致动器的尺寸进行了设计和计算,并通过MEMCAD软件对设计值进行了模拟分析,选择的模拟方式是动力分析,模拟材料是多晶硅,牺牲层材料是硅磷玻璃,分别模拟了受力情况和位移情况,根据模拟结果,得知现有梳状致动器的设计不会受到应力损伤,并得出需要加载的输入电压值;还对不同厚度的材料进行模拟比较,从而选择合适的梳状致动器的材料厚度;最后,通过对以往参考文献中的梳状致动器的实际设计参数进行模拟,验证了模拟的可靠性。