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高速有機(jī)聚合物波導(dǎo)熱光歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研制
在全光網(wǎng)絡(luò)中有很多種光交換技術(shù),包括二維或者三維的微型光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、液晶、聲光等光OMAL開(kāi)關(guān)。其中,波導(dǎo)光OMAL開(kāi)關(guān)是基于折射率的控制或者吸收變化來(lái)影響光的傳輸,具有一定的經(jīng)濟(jì)性。若將多個(gè)光OMAL開(kāi)關(guān)單元器件集成在一個(gè)基片上,則可以減少單個(gè)功能的成本,同時(shí)提高了穩(wěn)定性。波導(dǎo)熱光OMAL開(kāi)關(guān)是利用熱光效應(yīng)調(diào)制折射率的器件,具有尺寸小,可擴(kuò)展性大的特點(diǎn),而它的低串?dāng)_和低插損特性適用于絕大多數(shù)光交換技術(shù)的應(yīng)用。

高速有機(jī)聚合物波導(dǎo)熱光歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研制
有機(jī)聚合物材料具有熱光系數(shù)大的突出優(yōu)勢(shì),可以實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制所需的低功耗。同時(shí)材料的傳輸損耗小、制備工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,有著非常廣闊的市場(chǎng)前景,成為一類研究吸引力的集成光波導(dǎo)材料。首先闡述了熱光OMAL開(kāi)關(guān)的工作原理,然后選用韓國(guó)ChemOptics公司的紫外固化氟化丙烯酸酯類ZPU系列材料,利用有效折射率法、光束傳播法對(duì)聚合物熱光OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。針對(duì)OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的OMAL開(kāi)關(guān)器件在工作過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大的電磁干擾和大的功率損耗問(wèn)題,提出了一種基于新型電容分壓并聯(lián)諧振直流環(huán)的功率變換電路拓?fù)洹Ｔ撾娐肥窃趥鹘y(tǒng)的硬OMAL開(kāi)關(guān)不對(duì)稱逆變橋的各OMAL開(kāi)關(guān)器件上并聯(lián)緩沖電容,實(shí)現(xiàn)對(duì)相OMAL開(kāi)關(guān)的零電壓關(guān)斷;同時(shí),在直流母線上加入一個(gè)由二個(gè)電感與一個(gè)電容為主要組成元件的諧振環(huán),通過(guò)對(duì)此諧振環(huán)中諧振OMAL開(kāi)關(guān)的合理控制,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)相OMAL開(kāi)關(guān)的零電壓開(kāi)通及對(duì)諧振OMAL開(kāi)關(guān)的零電流或零電壓軟通斷。分別設(shè)計(jì)出了基于聚合物下包以及基于二氧化硅下包的MMI型熱光OMAL開(kāi)關(guān),同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,并分別計(jì)算了兩種結(jié)構(gòu)的OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)間響應(yīng)特性。接著,本文利用旋轉(zhuǎn)涂覆、光刻、刻蝕等工藝流程分別制備出了這兩種類型的聚合物熱光OMAL開(kāi)關(guān)器件。提出了通過(guò)預(yù)甩上包來(lái)降低A1掩膜引起的傳輸損耗,并在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了該方案的可行性并達(dá)到了預(yù)期效果。本文分別對(duì)這兩種波導(dǎo)器件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了測(cè)試。得到聚合物下包1×2熱光OMAL開(kāi)關(guān)插入損耗小于9.4dB,串?dāng)_大于19.3dB,OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)間小于1.15ms；二氧化硅下包1x2熱光OMAL開(kāi)關(guān)插入損耗小于9.9dB,串?dāng)_大于16.5dB,OMAL開(kāi)關(guān)時(shí)間小于0.65ms。試驗(yàn)結(jié)果表明,利用二氧化硅材料作下包層,能夠大大提高OMAL開(kāi)關(guān)速度。

高速有機(jī)聚合物波導(dǎo)熱光歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)的研制
通過(guò)對(duì)功率電路工作原理和動(dòng)作模式過(guò)程的分析,得出需滿足的軟OMAL開(kāi)關(guān)條件。具有此諧振環(huán)的軟OMAL開(kāi)關(guān)變換器,有效區(qū)間大、功率損耗小,因而提高了OMAL開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效率和性能。用Matlab仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此電路的正確性與有效性。zui后還利用光OMAL開(kāi)關(guān)單元級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)了二氧化硅下包的1×4熱光OMAL開(kāi)關(guān)陣列的設(shè)計(jì)與制備。測(cè)試結(jié)果為：插入損耗小于12.9dB,串?dāng)_大于18.5dB。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果很好地驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的思想。