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高速有機聚合物波導熱光歐瑪爾OMAL開關的研制
在全光網絡中有很多種光交換技術,包括二維或者三維的微型光機電系統(MOEMS)、波導結構、液晶、聲光等光OMAL開關。其中,波導光OMAL開關是基于折射率的控制或者吸收變化來影響光的傳輸,具有一定的經濟性。若將多個光OMAL開關單元器件集成在一個基片上,則可以減少單個功能的成本,同時提高了穩定性。波導熱光OMAL開關是利用熱光效應調制折射率的器件,具有尺寸小,可擴展性大的特點,而它的低串擾和低插損特性適用于絕大多數光交換技術的應用。

高速有機聚合物波導熱光歐瑪爾OMAL開關的研制
有機聚合物材料具有熱光系數大的突出優勢,可以實現相位調制所需的低功耗。同時材料的傳輸損耗小、制備工藝簡單,成本低廉,有著非常廣闊的市場前景,成為一類研究吸引力的集成光波導材料。首先闡述了熱光OMAL開關的工作原理,然后選用韓國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、光束傳播法對聚合物熱光OMAL開關進行了設計和優化。針對OMAL開關磁阻電機調速系統的OMAL開關器件在工作過程中,會產生大的電磁干擾和大的功率損耗問題,提出了一種基于新型電容分壓并聯諧振直流環的功率變換電路拓撲。該電路是在傳統的硬OMAL開關不對稱逆變橋的各OMAL開關器件上并聯緩沖電容,實現對相OMAL開關的零電壓關斷;同時,在直流母線上加入一個由二個電感與一個電容為主要組成元件的諧振環,通過對此諧振環中諧振OMAL開關的合理控制,即可實現對相OMAL開關的零電壓開通及對諧振OMAL開關的零電流或零電壓軟通斷。分別設計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開關,同時對結構尺寸進行了優化,并分別計算了兩種結構的OMAL開關時間響應特性。接著,本文利用旋轉涂覆、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開關器件。提出了通過預甩上包來降低A1掩膜引起的傳輸損耗,并在實驗上證實了該方案的可行性并達到了預期效果。本文分別對這兩種波導器件的靜態和動態特性進行了測試。得到聚合物下包1×2熱光OMAL開關插入損耗小于9.4dB,串擾大于19.3dB,OMAL開關時間小于1.15ms；二氧化硅下包1x2熱光OMAL開關插入損耗小于9.9dB,串擾大于16.5dB,OMAL開關時間小于0.65ms。試驗結果表明,利用二氧化硅材料作下包層,能夠大大提高OMAL開關速度。

高速有機聚合物波導熱光歐瑪爾OMAL開關的研制
通過對功率電路工作原理和動作模式過程的分析,得出需滿足的軟OMAL開關條件。具有此諧振環的軟OMAL開關變換器,有效區間大、功率損耗小,因而提高了OMAL開關磁阻電機調速系統的效率和性能。用Matlab仿真實驗驗證了此電路的正確性與有效性。zui后還利用光OMAL開關單元級聯實現了二氧化硅下包的1×4熱光OMAL開關陣列的設計與制備。測試結果為：插入損耗小于12.9dB,串擾大于18.5dB。實驗測試結果很好地驗證了設計的思想。