本實用新型專利技術(shù)公開了一種基于MHD控制的光開關(guān)，該光開關(guān)采用三明治結(jié)構(gòu)，第一層為蓋板(1)，兩個電極接線頭出口(2)，以及與儲液管(9)連接的注液孔(3)；第二層為方形透明介質(zhì)層(4)，包括：4個條形波導(dǎo)(5、6、11、12)、儲液管(9)、流道(13)、還有一個MHD驅(qū)動微泵，該MHD驅(qū)動微泵包括電極(8)、電極接線頭(10)和流道(13)正下方的強(qiáng)永磁鐵(7)；第三層為平板基底(14)，上面刻有放置強(qiáng)永磁鐵的凹槽(15)。其通過調(diào)節(jié)流道(13)中匹配液的位置來控制光束的全透射和全反射，進(jìn)而實現(xiàn)光開關(guān)的“開”和“關(guān)”動作，具有良好的操作性，且響應(yīng)速度快，具有實際的應(yīng)用價值。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種基于MHD控制的光開關(guān)，屬于光通信的
技術(shù)介紹
光開關(guān)是光交換的核心器件，也是影響光網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素之一。光開關(guān)作為新一代全光聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，主要用來實現(xiàn)光層面上的路由選擇、波長選擇、光交叉連接和自愈保護(hù)等功能。在全光網(wǎng)中，光分插復(fù)用器件(OADM)和光交叉連接(OXC)是不可缺少的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備，而光開關(guān)和光開關(guān)陣列則是這些設(shè)備中的核心器件。但是，目前的光開關(guān)除了MEMS等少數(shù)類型的光開關(guān)以外，現(xiàn)存光開關(guān)的交換容量總是有限，而且很難制成大陣列，因為MEMS光開關(guān)本身在抗機(jī)械摩擦、磨損或震動等方面存在很多不足之處。而本技術(shù)能夠很好地解決上面的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)存光開關(guān)磨損大、能耗高、響應(yīng)速度慢等問題，本技術(shù)提出了一種基于MHD(S卩:電磁流體動力學(xué))控制的光開關(guān)，該光開關(guān)將MHD微流控驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代光通信技術(shù)中，利用氣/液的流體特性，來控制光束的全透射和全反射，進(jìn)而實現(xiàn)光開關(guān)的“開”和“關(guān)”動作，具有良好的操控性和適應(yīng)性。本技術(shù)解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種基于MHD控制的光開關(guān)，該光開關(guān)是采用三層結(jié)構(gòu)；第一層為蓋板I，蓋板上留有兩個電極接線小孔2以及與儲液管9連接的注液孔3;第二層為方形透明介質(zhì)層4，包括4個條形波導(dǎo)5、6、11、12、儲液管9、流道13及MHD驅(qū)動微栗，該MHD驅(qū)動微栗包括電極8、電極接線頭10和流道13正下方的強(qiáng)永磁鐵7;第三層為平板基底14，包括放置強(qiáng)永磁鐵的凹槽15。本技術(shù)的蓋板I的下表面與方形透明介質(zhì)層4的上表面，以及方形透明介質(zhì)層4的下表面與平板基底14的上表面都是通過等離子輔助鍵合方式連接。進(jìn)一步的，本技術(shù)的流道13位于方形透明介質(zhì)層4的對角線上，流道13中的一端密封有空氣，另一端填充液體并與儲液管9相連，其中所述液體是通過蓋板I上的注液孔3向儲液管9注液的；進(jìn)一步的，本技術(shù)的流道13的上端采用彈性薄膜密封，其中，所述液體是與方形透明介質(zhì)層4折射率相同或相近的匹配液。進(jìn)一步的，本技術(shù)的MHD驅(qū)動微栗的電極8的兩個接線頭10通過電極接線小孔2引出，與外電源相接，通過控制加載在電極8上的電壓驅(qū)動液體流動來控制匹配液在流道13中的位置，進(jìn)而控制光束的全透射和全反射，實現(xiàn)光開關(guān)的“開”和“關(guān)”動作。有益效果:1、本技術(shù)是將MHD微流控驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用于光開關(guān)之中，通過電控實現(xiàn)光開關(guān)的開和關(guān)，其具有良好的操控性和適應(yīng)性，驅(qū)動微流體的電壓低和能耗低，且響應(yīng)速度快、機(jī)械磨損小，具有實際的應(yīng)用價值。2、本技術(shù)由于未使用電機(jī)等復(fù)雜器件，其結(jié)構(gòu)簡單，因而制作成本、生產(chǎn)工藝大大降低，具有重要的技術(shù)價值和經(jīng)濟(jì)價值，能夠在光通信領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。【附圖說明】圖l(a、b、c)為本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1(a)為本技術(shù)的第一層，圖1(b)為第二層，圖1(c)為第三層。標(biāo)識說明:1-蓋板;2-電極接線小孔;3-注液孔;4-方形透明介質(zhì)層;5、6、11、12_條形波導(dǎo)；7-強(qiáng)永磁鐵;8-電極;9-儲液管；10-電極接線頭；14-平板基底；15-強(qiáng)永磁鐵的凹槽。圖2為光開關(guān)波導(dǎo)層俯視圖。標(biāo)識說明:4_方形透明介質(zhì)；5、6、11、12-條形波導(dǎo)；7-強(qiáng)永磁鐵;8-電極;9-儲液管;10-電極接線頭。圖3為MHD驅(qū)動微栗的結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)識說明:4_方形透明介質(zhì);7-強(qiáng)磁鐵;8-電極;10-電極接線頭;13-流道。圖4為MHD驅(qū)動原理示意圖。圖5、圖6為基于MHD控制的光開關(guān)工作原理示意圖。其中，圖5為光束全部透射，即光開關(guān)處于“開”狀態(tài)；圖6為光束全反射，即光開關(guān)處于“關(guān)”狀態(tài)。【具體實施方式】下面結(jié)合說明書附圖對本技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，本技術(shù)提供了一種基于MHD控制的光開關(guān)，該光開關(guān)采用三層結(jié)構(gòu)，第一層為蓋板I，如圖1 (a)所示，頂板上留有兩個電極接線小孔2，以及與儲液管9連接的注液孔3;第二層為方形透明介質(zhì)層4，如圖1(b)所示，包括:4個條形波導(dǎo)(5、6、11、12)、儲液管9、流道13、還有一個MHD驅(qū)動微栗。該MHD驅(qū)動微栗包括電極8、電極接線頭10和流道13正下方的強(qiáng)永磁鐵7;第三層為平板基底14，如圖1(c)所示，上面刻有放置強(qiáng)永磁鐵的凹槽15。流道13位于方形透明介質(zhì)層4的對角線上，流道13中的一端密封有空氣，另一端填充液體并與儲液管9相連。流道13的上端采用彈性薄膜密封，其中，液體是與方形透明介質(zhì)層4折射率相同或相近的匹配液。蓋板I的下表面與方形透明介質(zhì)層4的上表面，以及方形透明介質(zhì)層4的下表面與平板基底14的上表面都是通過等離子輔助鍵和合方式連接。通過蓋板I上的注液孔3向儲液管9注液。調(diào)節(jié)流道13中匹配液的位置來控制光束的全透射和全反射，進(jìn)而實現(xiàn)光開關(guān)的“開”和“關(guān)”動作。本技術(shù)的MHD驅(qū)動微栗原理與【具體實施方式】包括:當(dāng)導(dǎo)電液體中的載流子在電場中定向運動時，若受到和電場方向垂直的磁場作用，就會產(chǎn)生洛倫茲力，克服流體阻力后就可以驅(qū)動液體流動，如圖4所示。改變電場方向，液體流動方向也隨著改變。電極8外加電壓后，驅(qū)動流道中匹配液流動，同時壓縮另一端的氣體或使之體積擴(kuò)張，由于氣體體積變化氣壓隨之改變，所以到某個位置流體將靜止下來，達(dá)到平衡。因此，可通過加載電極上的電壓正負(fù)來控制流道中匹配液流動的方向，通過加載電壓的大小來控制流道中匹配液的位置。本技術(shù)光開關(guān)操控原理與【具體實施方式】包括:圖1(b)中，本技術(shù)是將液體封裝在微流道中，當(dāng)電極為通電狀態(tài)，且加載在電極上的電壓正負(fù)與圖4相同，MHD驅(qū)動微流體向微流道另一端移動，并壓縮微流道中的氣體，當(dāng)液體移動至微流道與光波導(dǎo)交匯處，如圖5，由于微流道中匹配液的折射率與方形透明介質(zhì)的折射率相近，故光束由條形波導(dǎo)5通過微流道，到達(dá)條形波導(dǎo)11，此時為‘開’狀態(tài)；當(dāng)加載在電極上的電壓正負(fù)與圖4相反，MHD驅(qū)動微流體回流，如圖6，微流道與光波導(dǎo)交匯處為空氣時，由于方形透明介質(zhì)的折射率大于空氣折射率，光束在固氣界面發(fā)生全反射，光束由條形波導(dǎo)5到達(dá)條形波導(dǎo)6，此時為‘關(guān)’狀態(tài)。本技術(shù)光開關(guān)的蓋板、方形透明介質(zhì)層和平板基底可采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為基材。PDMS具有良好的透光性，介電性，惰性，無毒，容易加工等性質(zhì)，并且廉價。為了避免光在固液界面上引起較大損耗，液體的折射率應(yīng)與PDMS的折射率相同或相近，可選用甲基硅油，它無味無毒，具有生理惰性，抗氧化，耐高低溫，揮發(fā)性低，溫粘系數(shù)小，表面張力小，電絕緣性好，對金屬無腐蝕等特點。流道上方的薄膜可采用聚乙烯醇(PVA)薄膜，PVA薄膜綠色環(huán)保，韌性好，拉伸強(qiáng)度大，耐油，耐溶劑，耐磨，氣體阻透性好，透明度好，可以熱封合。條形波導(dǎo)、微流道和固定強(qiáng)磁鐵的凹槽可采用熱壓或注塑法。【主權(quán)項】1.一種基于MHD控制的光開關(guān)，其特征在于，所述光開關(guān)采用三層結(jié)構(gòu): 第一層為蓋板(1)，蓋板上留有兩個電極接線小孔(2)以及與儲液管(9)連接的注液孔(3)； 第二層為方形透明介質(zhì)層(4)，包括4個條形波導(dǎo)(5、6、11、12)、儲液管(9)、流道(13)及MHD驅(qū)動微栗，所述MHD驅(qū)動微栗包括電極(8)、電極接線頭(10)和流道(13)正下方的強(qiáng)永磁鐵(7); 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種基于MHD控制的光開關(guān)，其特征在于，所述光開關(guān)采用三層結(jié)構(gòu)：第一層為蓋板(1)，蓋板上留有兩個電極接線小孔(2)以及與儲液管(9)連接的注液孔(3)；第二層為方形透明介質(zhì)層(4)，包括4個條形波導(dǎo)(5、6、11、12)、儲液管(9)、流道(13)及MHD驅(qū)動微泵，所述MHD驅(qū)動微泵包括電極(8)、電極接線頭(10)和流道(13)正下方的強(qiáng)永磁鐵(7)；第三層為平板基底(14)，包括放置強(qiáng)永磁鐵的凹槽(15)；所述蓋板(1)的下表面與方形透明介質(zhì)層(4)的上表面，以及方形透明介質(zhì)層(4)的下表面與平板基底(14)的上表面都是通過等離子輔助鍵合方式連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛鳳蘭，萬靜，吳凌尋，胡健，張偉，府燕君，黃一夫，
申請(專利權(quán))人：南京郵電大學(xué)，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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