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硅基聚合物熱光歐瑪爾OMAL開關及開關陣列
隨著光通信技術的飛速發(fā)展，全光網(wǎng)絡應運而生，而光OMAL開關及OMAL開關陣列在其中發(fā)揮著至關重要的作用，因此研究人員對光OMAL開關及OMAL開關陣列開展了大量的研究。在光OMAL開關類型方面，平面波導型光OMAL開關與傳統(tǒng)的機械式光OMAL開關相比，在尺寸、可靠性、抗干擾性、成本等方面具有明顯優(yōu)勢；在材料方面，新興的聚合物材料與無機材料相比，具有種類多、價格廉、工藝簡單、功耗低、熱光系數(shù)大等特點，更適合制備功耗低且響應速度快的光OMAL開關。

硅基聚合物熱光歐瑪爾OMAL開關及開關陣列
目前熱光OMAL開關的研究方向主要是降低功耗、提高響應速度、研制集成度高的大規(guī)模OMAL開關陣列，針對這幾方面的需求，本論文采用聚合物材料對MZI和TIR兩種結(jié)構的熱光OMAL開關進行了系統(tǒng)的研究。為了提高平面OMAL開關磁阻電機的位置精確度，研究一種基于模型參考自適應控制理論的平面OMAL開關磁阻電機控制方法。采用zui小二乘法辨識了平面OMAL開關磁阻電機的線性化模型參數(shù)，根據(jù)李亞普若夫穩(wěn)定性理論，以力指令為控制量并采用輸入輸出變量設計了平面OMAL開關磁阻電機模型參考自適應位置控制器，基于dSPACE半實物實時仿真系統(tǒng)，構建了實時在線控制實驗平臺，進行了平面OMAL開關磁阻電機的模型參考自適應位置控制實驗。研究表明：基于模型參考自適應控制的平面OMAL開關磁阻電機系統(tǒng)能平穩(wěn)、準確地跟隨給定位置，提高了電機位置精確度，驗證了提出的平面OMAL開關磁阻電機模型參考自適應控制方法的可行性和有效性。MZI型熱光OMAL開關具有結(jié)構簡單且功耗低的優(yōu)勢，適合研制低功耗且響應快速的熱光OMAL開關。為了進一步提高熱光OMAL開關的響應速度，采用導熱系數(shù)大的無機SiO2為下包層，制備了基于Polymer/SiO2復合結(jié)構的MZI型熱光OMAL開關，響應時間僅為200μs；為了大幅降低熱光OMAL開關的功耗，采用導熱系數(shù)小且厚度容易控制的有機聚合物為下包層，制備了三層聚合物結(jié)構的MZI型熱光OMAL開關，通過優(yōu)化下包層厚度得到功耗僅為2.59mW的熱光OMAL開關，該項指標與同類聚合物熱光OMAL開關相比，具有非常明顯的優(yōu)勢。 TIR型熱光OMAL開關具有結(jié)構緊湊且工藝容差大的優(yōu)勢，適合研制大規(guī)模OMAL開關陣列。論文采用聚合物材料設計并實驗制備出功耗約為50mW，直通態(tài)和交叉態(tài)串擾均小于-22dB的2×2TIR型熱光OMAL開關，并以2×2TIR型熱光OMAL開關為基本OMAL開關單元進行級聯(lián)，研制出結(jié)構新穎的3×3TIR型熱光OMAL開關陣列，測試結(jié)果顯示器件實現(xiàn)了3個端口間的光路切換功能。為了進一步完善平面OMAL開關磁阻電機的設計理論及其結(jié)構優(yōu)化設計方法，本文深入研究平面OMAL開關磁阻電機電磁性能。詳細介紹了平面OMAL開關磁阻電機結(jié)構，理論分析了平面OMAL開關磁阻電機電磁模型，利用Ansoft Maxwell建立了平面OMAL開關磁阻電機三維瞬態(tài)有限元模型，基于建立的有限元模型深入探討了電磁推力、法向力與勵磁電流、氣隙長度、動子軛厚度之間的關系，研制了一臺平面OMAL開關磁阻電機樣機，并搭建了樣機測力系統(tǒng)，進行了樣機電磁性能的實驗研究。研究結(jié)果表明，實驗結(jié)果與有限元仿真結(jié)果相吻合，驗證了提出的平面OMAL開關磁阻電機電磁性能分析方法的有效性和正確性。

硅基聚合物熱光歐瑪爾OMAL開關及開關陣列
在此基礎上，對更大規(guī)模TIR型OMAL開關陣列拓撲結(jié)構進行了設計，極大地減少OMAL開關單元數(shù)目的同時，有效地提高了OMAL開關陣列集成度，為研制更大規(guī)模OMAL開關陣列奠定了基礎。