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高速有機(jī)聚合物波導(dǎo)熱光歐瑪爾OMAL開關(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開關(guān)。其中,波導(dǎo)光OMAL開關(guān)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(jīng)濟(jì)性。若將多個光OMAL開關(guān)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(wěn)定性。波導(dǎo)熱光OMAL開關(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,可以實(shí)現(xiàn)相位調(diào)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(dǎo)材料。首先闡述了熱光OMAL開關(guān)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(guān)進(jìn)行了設(shè)計和優(yōu)化。針對OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的OMAL開關(guān)器件在工作過程中,會產(chǎn)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(lián)諧振直流環(huán)的功率變換電路拓?fù)?。該電路是在傳統(tǒng)的硬OMAL開關(guān)不對稱逆變橋的各OMAL開關(guān)器件上并聯(lián)緩沖電容,實(shí)現(xiàn)對相OMAL開關(guān)的零電壓關(guān)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(huán),通過對此諧振環(huán)中諧振OMAL開關(guān)的合理控制,即可實(shí)現(xiàn)對相OMAL開關(guān)的零電壓開通及對諧振OMAL開關(guān)的零電流或零電壓軟通斷。分別設(shè)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(guān),同時對結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,并分別計算了兩種結(jié)構(gòu)的OMAL開關(guān)時間響應(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開關(guān)器件。提出了通過預(yù)甩上包來降低A1掩膜引起的傳輸損耗,并在實(shí)驗上證實(shí)了該方案的可行性并達(dá)到了預(yù)期效果。本文分別對這兩種波導(dǎo)器件的靜態(tài)和動態(tài)特性進(jìn)行了測試。得到聚合物下包1×2熱光OMAL開關(guān)插入損耗小于9.4dB,串?dāng)_大于19.3dB,OMAL開關(guān)時間小于1.15ms；二氧化硅下包1x2熱光OMAL開關(guān)插入損耗小于9.9dB,串?dāng)_大于16.5dB,OMAL開關(guān)時間小于0.65ms。試驗結(jié)果表明,利用二氧化硅材料作下包層,能夠大大提高OMAL開關(guān)速度。

高速有機(jī)聚合物波導(dǎo)熱光歐瑪爾OMAL開關(guān)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(guān)條件。具有此諧振環(huán)的軟OMAL開關(guān)變換器,有效區(qū)間大、功率損耗小,因而提高了OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效率和性能。用Matlab仿真實(shí)驗驗證了此電路的正確性與有效性。zui后還利用光OMAL開關(guān)單元級聯(lián)實(shí)現(xiàn)了二氧化硅下包的1×4熱光OMAL開關(guān)陣列的設(shè)計與制備。測試結(jié)果為：插入損耗小于12.9dB,串?dāng)_大于18.5dB。實(shí)驗測試結(jié)果很好地驗證了設(shè)計的思想。