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柔性悬臂电磁驱动光开关的仿真与制作

徐大伟 梁中翥 梁静秋 李伟 李小奇 孙智丹 王维彪

柔性悬臂电磁驱动光开关的仿真与制作

徐大伟, 梁中翥, 梁静秋, 李伟, 李小奇, 孙智丹, 王维彪
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  • 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.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:60578036)和吉林省科技发展计划(批准号:20080343,20080122)资助的课题.
    [1]

    [1]Shi W, Jia W L, Ji W L, Liu K 2007 Acta Phys. Sin. 56 6334(in Chinese)[施卫、 贾婉丽、 纪卫莉、 刘锴 2007 物理学报 56 6334]

    [2]

    [2]Lao Y F, Cao C F, Wu H Z, Cao M, Gong Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1954(in Chinese)[劳燕锋、 曹春芳、 吴惠桢、 曹萌、 龚谦 2009 物理学报 58 1954]

    [3]

    [3]Chen D P, Cheng T, Gao J, Shi H T, Wu X P, Zhang Q C 2009 Acta Phys. Sin. 58 852(in Chinese)[陈大鹏、 程腾、 高杰、 史海涛、 伍小平、 张青川 2009 物理学报 58 852]

    [4]

    [4]Chen D P, Dong F L, Guo Z Y, Li C B, Miao Z Y, Wu X P, Xiong Z M, Zhang Q C 2007 Acta Phys. Sin. 56 2529(in Chinese)[陈大鹏、 董凤良、 郭哲颖、 李超波、 缪正宇、 伍小平、 熊志铭、 张青川 2007 物理学报 56 2529]

    [5]

    [5]Wang A B, Wang Y C, Zhang J Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 3793(in Chinese)[王安帮、 王云才、 张建忠 2009 物理学报 58 3793]

    [6]

    [6]Fang Y M, Huang Q A, Li W H 2008 Chin. Phys B 17 1709

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    [7]Zhang T, Wu Y H, Li H W, Liu B, Zhang P, Wang S R 2007 Opt. Prec. Engn. 15 866 (in Chinese) [张涛、 吴一辉、 黎海文、 刘波、 张平、 王淑荣 2007 光学精密工程 15 866]

    [8]

    [8]Sun B Y, Yao H F,Wang J,Meng X L, Yu X L, Xu X R 2007 Magnet. Mater. Compon. 38 51 (in Chinese)[ 孙宝玉、 姚洪福、 王健、 孟祥龙、 于祥利、 徐孝荣 2007 磁性材料及器件 38 51]

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    [9]Guan B L, Guo X, Yang H, Liang T, Gu X L, Guo J, Deng J, Gao G, Shen G D 2007 Acta Phys. Sin.56 4585 (in Chinese) [关宝璐、 郭霞、 杨浩、 梁庭、 顾晓玲、 郭晶、 邓军、 高国、 沈光地 2007 物理学报 56 4585]

    [10]

    ]Khoo M, Chang L 2000 Proceeding of the 22nd Annual EMBS International Conference,ChicagoIL, November 9—10 p 2394

    [11]

    ]Cui Y L, Zhang Z H, Jiang L 2005 Plast. Sci. Technol. 3 50 (in Chinese) [崔永丽、 张仲华、 江利 2005 塑料科技 3 50]

    [12]

    ]Yang J W, Wu Y H, Jia H G, Zhang P, Wang S R 2006 Opt. Prec. Engng. 14 83 (in Chinese)[杨杰伟、 吴一辉、 贾宏光、 张平、 王淑荣 2006 光学精密工程 14 83]

    [13]

    ]Liu B D, Li D S, Yang X B 2007 Opt. Prec. Engng. 15 544 (in Chinese)[刘本东、 李德胜、 杨晓波2007光学精密工程 15 544]

  • [1]

    [1]Shi W, Jia W L, Ji W L, Liu K 2007 Acta Phys. Sin. 56 6334(in Chinese)[施卫、 贾婉丽、 纪卫莉、 刘锴 2007 物理学报 56 6334]

    [2]

    [2]Lao Y F, Cao C F, Wu H Z, Cao M, Gong Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1954(in Chinese)[劳燕锋、 曹春芳、 吴惠桢、 曹萌、 龚谦 2009 物理学报 58 1954]

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    [3]Chen D P, Cheng T, Gao J, Shi H T, Wu X P, Zhang Q C 2009 Acta Phys. Sin. 58 852(in Chinese)[陈大鹏、 程腾、 高杰、 史海涛、 伍小平、 张青川 2009 物理学报 58 852]

    [4]

    [4]Chen D P, Dong F L, Guo Z Y, Li C B, Miao Z Y, Wu X P, Xiong Z M, Zhang Q C 2007 Acta Phys. Sin. 56 2529(in Chinese)[陈大鹏、 董凤良、 郭哲颖、 李超波、 缪正宇、 伍小平、 熊志铭、 张青川 2007 物理学报 56 2529]

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    [5]Wang A B, Wang Y C, Zhang J Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 3793(in Chinese)[王安帮、 王云才、 张建忠 2009 物理学报 58 3793]

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    [8]Sun B Y, Yao H F,Wang J,Meng X L, Yu X L, Xu X R 2007 Magnet. Mater. Compon. 38 51 (in Chinese)[ 孙宝玉、 姚洪福、 王健、 孟祥龙、 于祥利、 徐孝荣 2007 磁性材料及器件 38 51]

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    [9]Guan B L, Guo X, Yang H, Liang T, Gu X L, Guo J, Deng J, Gao G, Shen G D 2007 Acta Phys. Sin.56 4585 (in Chinese) [关宝璐、 郭霞、 杨浩、 梁庭、 顾晓玲、 郭晶、 邓军、 高国、 沈光地 2007 物理学报 56 4585]

    [10]

    ]Khoo M, Chang L 2000 Proceeding of the 22nd Annual EMBS International Conference,ChicagoIL, November 9—10 p 2394

    [11]

    ]Cui Y L, Zhang Z H, Jiang L 2005 Plast. Sci. Technol. 3 50 (in Chinese) [崔永丽、 张仲华、 江利 2005 塑料科技 3 50]

    [12]

    ]Yang J W, Wu Y H, Jia H G, Zhang P, Wang S R 2006 Opt. Prec. Engng. 14 83 (in Chinese)[杨杰伟、 吴一辉、 贾宏光、 张平、 王淑荣 2006 光学精密工程 14 83]

    [13]

    ]Liu B D, Li D S, Yang X B 2007 Opt. Prec. Engng. 15 544 (in Chinese)[刘本东、 李德胜、 杨晓波2007光学精密工程 15 544]

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-04-16
  • 修回日期:  2009-07-21
  • 刊出日期:  2010-02-05

柔性悬臂电磁驱动光开关的仿真与制作

  • 1. (1)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,长春 130033; (2)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,长春 130033;中国科学院研究生院,北京 100049
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:60578036)和吉林省科技发展计划(批准号:20080343,20080122)资助的课题.

摘要: 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.

English Abstract

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