激光点火系统用MEMS光开关研究与设计

发布时间：2017-11-07 14:29

  本文关键词：激光点火系统用MEMS光开关研究与设计

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【摘要】：激光点火是把激光作为一种“精密”点火源,利用激光的高能量特性,通过传输介质起爆或点燃火工品的技术。在激光点火系统的传能光路中加入光开关,使用光开关作为激光点火系统的激光保险与解除保险装置,可以增加系统的安全性、有利于系统的小型化。本文针对激光点火系统的应用需求,设计了一种基于静电梳齿驱动结构的1×2MEMS光开关,分析了光路切换原理、静电梳齿驱动结构工作原理及其侧向稳定性;利用ANSYS及CoventorWare软件开展了模态仿真、静态仿真、瞬态仿真和机电耦合仿真,并对光开关结构进行了优化设计,确定了光开关结构优选参数。研究了其微加工工艺和光纤耦合工艺,设计了光开关微加工工艺流程,并对光刻、阳极键合、ICP高深宽比刻蚀等关键工艺进行了详细的分析与讨论;设计了光纤耦合底座,搭建了手动光纤耦合平台,完成了光开关芯片的光纤耦合。完成光开关驱动电路设计,研制了MEMS光开关样机,并针对激光点火系统应用的性能及环境适应性要求,开展了工程化技术研究,测试分析了其插入损耗、隔离度、开关时间等关键性能指标,同时进行了高低温试验、冲击力学试验、振动力学试验和寿命试验。经测试,样机达到了驱动位移110 m,插入损耗1.5dB,开关时间1ms,隔离度50dB的综合性能,满足激光点火系统的使用需求。
【学位授予单位】：中国航天科技集团公司第一研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH-39

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本文编号：1152826