柔性悬臂电磁驱动光开关的仿真与制作

设计并制作了一种用于波长信道选择系统的新型柔性悬臂梁电磁驱动光开关,该光开关采用微光机电系统技术制作,由带有平面螺旋形线圈的聚酰亚胺悬臂梁、圆柱形永磁体、基座以及双面反射棱镜组成.通过改变线圈中激励电流的方向来控制开关动作.运用有限元的方法,模拟分析了线圈与永磁体之间电磁力的分布以及悬臂梁回复力、电磁力与挠度的关系.对该光开关的驱动性能进行了测试,实验结果表明：加载较小的工作电流（0.15A）,悬臂梁便可以产生较大的挠度（0.925mm）,满足波长信道选择系统光路偏转的要求.     

一种微型光开关的设计与仿真分析

介绍了一种新型的聚酰亚胺(PI)悬臂梁式电磁驱动微机电系统(MEMS)光开关,并对其总体结构进行了设计与仿真分析.运用有限元分析的方法,设计了永磁体的最佳尺寸并优化了悬臂梁的结构;分析了聚酰亚胺悬臂梁的扭转力、电磁力与挠度的关系.当输入电流为75 mA时,聚酰亚胺悬臂梁达到平衡时的挠度约为1.02 mm,能够满足器件转换光路的要求.     

微机电光开关

对微机械光开关的特点和应用作了简要的论述 ,并对近年国外几种典型微机械光开关的结构、原理和研制方法作了简要的介绍和评述。这类新型的开关器件的主要优点是串话小 ,插入损耗小 ,消光比高 ,对波长和偏振不敏感 ,且体积小 ,造价低等 ,在光纤通信和光纤测试系统中具有广阔的应用前景     

可调光衰减器的光衰减量线性补偿

设计制成一种数字化电磁驱动微机械MOEMS可调光衰减器.与传统可调光衰减器相比,该器件不仅可实现光衰减量数字化电控调节,并且可通过器件结构的优化设计,对光衰减量的非线性进行补偿,最终得到线性衰减.器件性能测试表明,插入损耗IL＜0.3 dB,偏振相关损耗PDL＜0.1 dB,波长相关损耗WDL＜0.2 dB,衰减范围0～40 dB,回波损耗RL＞50 dB.     

用于电磁驱动实验装置CQ-7的多间隙气体开关

基于电磁驱动实验装置CQ-7研制需求,设计了一套6间隙气体开关,开关高131 mm,直径108 mm,总间隙36 mm,开关电感约40 nH。采用模拟软件Ansoft Maxwell计算分析开关电场强度分布,电场分布较均匀,不均匀系数为1.14。开展了开关放电特性研究,充电100 kV条件下,开关放电电流峰值可达70 kA,放电延时约35 ns,抖动3 ns。根据开关自击穿电压值,采用正态分析开关自击穿概率,开关80%安全系数下,自放电概率小于10-4。该开关满足CQ-7实验装置研制需求。     

光梯度力驱动的纳米硅基光开关

通过一道光改变另一道光的传输路线是光子集成网络中重要而长远的目标, 然而, 由于硅材料的光学非线性较弱, 在硅材料上实现开关的全光控制难以实现. 因此本文提出了一种由光梯度力驱动的纳米硅基光开关, 实现了硅基光开关的全光控制. 该光开关由一个部分悬空的微环谐振器和一个交叉波导结构构成, 当通入一道控制光时, 悬空的微环谐振器在光梯度力的作用下发生弯曲, 微环谐振器的谐振波长随之发生变化, 从而实现光信号的传输路线发生改变. 该光开关利用纳米光子制造技术在标准绝缘体上硅晶圆上制造, 实验数据得出其最小消光比为10.67 dB, 最大串扰为 -11.01 dB, 开关时间分别为180 ns和170 ns. 该光开关具有尺寸小, 响应速度快, 低损耗和可拓展等优点, 在片上集成光路、高速信号处理以及下一代光纤通信网络中具有潜在应用.     

FP腔中光驱动微悬臂的双稳效应的研究

研究了高灵敏度悬臂梁与光纤端面构筑的低精细度FP型光腔中光驱动的悬臂梁振动的双稳效应。通过改变输入到光腔内的激光功率,检测与之相应的悬臂梁的形变。在实验中发现悬臂梁的形变随激光功率的改变呈现非线性变化的关系,在激光功率增大到一定闽值时可以诱导产生光力双稳效应。通过改变光腔初始腔长成功实现了对产生光力双稳效应阈值的调节。     

电磁驱动与电磁阻尼演示仪原理探究

将演示仪电磁驱动和电磁阻尼二者巧妙地结合起来,并利用单片机测量及数字化显示技术,更好地演示了电和磁这两种特殊物质抽象的物理本质和物理原理.     

对“ 涡流电磁驱动原理演示仪的制作”的改进

随着科技的发展, 新材料、 新技术为教具制作提供了更广阔的空间, 使原本笨重的教具制作可以更简 单化、 轻便化, 而且效果更理想. 不仅教师能够制作, 学生也可动手操作, 边制作边进行实验探究. 既增强了学生的 动手能力, 又能提高学生的科学素养. 现就电磁驱动和电磁制动提供一个改进案例, 供同行们参考     

Optical switch based on hydraulic actuation

In this paper we demonstrate an optical switch based on hydraulic actuation. Two chambers are filled with dyed oil and water, respectively. The oil–water interface changes as the external pressure is applied to the chamber. A transparent pillar shaped platform with a round dome is fixed on the top substrate and submerged in the oil. When pressure is increased, the shape of the oil–water interface can be changed from concave to convex and the oil is pushed aside. As a result, the water touches the transparent pillar thus forming a light channel which allows the incident light to pass through. Our experiments show that the device can obtain a wide optical attenuation from ∼1 dB to ∼29 dB. The diameter of the aperture can be tuned between 0∼5.1 mm by changing the external pressure. The switchable aperture ratio of the device is ∼39%. By using two immiscible liquids with matched densities, the gravity effect can be overcome. The proposed optical switch has potential applications in variable optical attenuators and adaptive irises.     

数字光开关网络中四功能交换开关光学Omega网络

本文提出了一种用于数字光开关网络中，四功能交换开关光学Ｏｍｅｇａ网络。文中详细地阐述了用液晶空间光调制方法实现光学四功能交换开关，和Ｏｍｅｇａ互连网络的原理，并给出了光学系统和实验结果。     

Optical computation based on nonlinear total reflectional optical switch at the interface

A new scheme of binary half adder and full adder is proposed. It realizes a kind of all-optical computation which is based on the polarization coding technique and the nonlinear total reflectional optical switches.      

用于多程放大系统光束反转器的等离子体电极电光开关

等离子体电极电光开关将用在多程放大系统光束反转器中,作为输出控制和抑制主放大前系统内的自激振荡,由于光束反转器空间限制,等离子体电极电光开关采用一体化结构设计。介绍了紧缩型等离子体电极电光开关特性,以及在多程放大系统中的应用。实验结果表明,等离子体电极电光开关具有优良的开关性能,全口径静态透过率为94%,开关效率为989%,能够有效抑制放大器产生的自激振荡。     

Atom-loss-induced quantum optical bi-stability switch

We investigate the nonlinear dynamics of a system composed of a cigar-shaped Bose-Einstein condensate and an optical cavity with the two sides coupled dispersively.By adopting discrete-mode approximation for the condensate,taking atom loss as a necessary part of the model to analyze the evolution of the system,while using trial and error method to find out steady states of the system as a reference,numerical simulation demonstrates that with a constant pump,atom loss will trigger a quantum optical bi-stability switch,which predicts a new interesting phenomenon for experiments to verify.     

Cosine bend-linear waveguide digital optical switch with parabolic heater

A new digital optical switch (DOS) with large branching angle and short device length that exhibits low crosstalk and low power consumption is demonstrated. The Y-branch shape was optimized by introducing constant effective refractive index difference between branches (ΔN_eff) along the propagation direction through beam propagation method (BPM) scheme. To provide decreasing local branching angle that results in the improvement of the crosstalk, two modified cosine bend was introduced to form the Y-branch. The modified cosine branch was then connected to a linear branch. The heater electrode was optimized so that the temperature fields induce a constant ΔN_eff to satisfy initial assumption in designing the Y-branch shape. With branching angle of 0.299° and device length of only 5 mm, the simulation shows that the device could exhibits crosstalk of −33 dB at calculated required power of only 26 mW.     

旋转柔性悬臂梁动力学的Bezier插值离散方法研究

在旋转柔性梁变形场描述中,引入Bezier插值离散方法.首先构建旋转运动悬臂梁物理模型,接着采用第二类Lagrange动力学方程和Bezier插值离散方法,在计入柔性梁横向弯曲变形引起的纵向缩短的情况下,推导了旋转柔性梁的刚柔耦合动力学方程,并编制旋转柔性梁的动力学仿真软件,然后通过仿真算例对系统的动力学问题进行研究.最后将仿真结果与有限元法、假设模态法进行分析比较,验证了提出的Bezier插值离散方法的正确性,并得出Bezier插值离散法的计算效率较高;计算精度符合工程实际需要,高速时计算精度大于假设模态法;Bezier插值离散方法在处理大柔性问题时比假设模态法合理.因此在多体系统动力学领域具有优良性能和应用价值的Bezier插值离散方法将具有推广价值.