MEMS光開關(guān)的建模與仿真.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對傳輸速度與帶寬提出了更高的要求，傳統(tǒng)的機(jī)械光開關(guān)難以適應(yīng)高速、大容量光傳送網(wǎng)發(fā)展的需求，新型的以MEMS為基礎(chǔ)的微機(jī)械光開關(guān)以其具有體積小、易于集成、對波長、折射率、溫度等物理參數(shù)不敏感的特性，成為大容量交換光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)發(fā)展的主流方向。 本文針對靜電梳齒驅(qū)動結(jié)構(gòu)的MEMS光開關(guān)，介紹了光開關(guān)的工作原理，選擇微反射鏡的位移作為系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)，通過計(jì)算系統(tǒng)的動能、勢能、磁能及電能構(gòu)造了系統(tǒng)的拉格朗日函數(shù)，確定了耗散

2、函數(shù)，最終建立了系統(tǒng)的機(jī)電動力學(xué)方程。在此基礎(chǔ)上，通過仿真計(jì)算，得出了階躍電壓驅(qū)動下的動態(tài)響應(yīng)過程，并對影響微反射鏡位移與響應(yīng)時(shí)間的因素進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論：驅(qū)動電壓與鎳梁的尺寸是影響梳齒光開關(guān)性能的關(guān)鍵因素，此外，平板電容的邊緣效應(yīng)對系統(tǒng)的影響不可忽略，且它對提高微反射鏡的位移具有重要作用。最后，為了提高微反射鏡的響應(yīng)速度，對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇鎳梁的質(zhì)量作為舊標(biāo)函數(shù)，通過減小鎳梁的質(zhì)量提高微反射鏡的加速度，以鎳梁的寬高作為設(shè)