基于微流控技术的光开关数值模拟分析.pdf

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2、，？＇？．．＇‘．－ｙ、．论义题目：基于微流控技术的光开关数值模拟分析＾．一＇．．．，－／．Ｖｔ－．＊—ｒ．＊？．ｋ．，＇．＾－私＇—．？’Ｉ＊１‘，、＇＂＇■学号１０１２０３０９０８■‘＊＇－＊‘姓名孔春丽．ｒ导师梁忠诚教授Ｔ学科专业光学：硏究方向信息光学与应用一＇ｆ－：，＇．＂申请学位类别理学硕ｄｒ论文提交日期二零一五年五月，；＾，。节：

3、ｒ爲諸ｔｅ；巧如夺舞．１誦昼．眉；南京邮电大学学位论文原创性声明取。本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作得的研成果及充，，己经尽我所知除了文中特别加标注和致谢的地方外论文中不包含其他人发表或撰写过，。的研成果也不包含为获得南京邮电大学或其它育构的学位或证而使用过的材料巧教机书一。与我工的志对的任献均己在论了明确的说明并了意同作同本研充所做何贡文中作表示谢一，。人学位论文及涉及相关料有不愿意承担切相关的法本资若实律责任：日：研究生签名如泰兩期大南京邮电学学位论文

4、使用授权声巧＾子文本人授权南京邮电大学可保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印和电文件允许论文被查阅和借阅；可将学位论的全部或部分内容编入有数库进行检索；档：文关据可、描等、。容质Ｗ采用影印缩印或扫复制手段保存汇编本学位论文本文电子文档的内和纸一生。（理。论文的内容相致论文的公布包括刊登）授权南京邮电大学研究院办涉密学位论文在解密后适用授权书。本疋ｂ＼１；秦疏．．研巧生签名导师签名Thenumericalsimulationandanalysisofopticalswitchbased

5、onmicrofluidicsThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofScienceByKongChunliSupervisor:Prof.LiangZhongchengJune2015摘要近年来，微流控芯片由于在集成化、微型化等很多方面具有的独特优势，得到了迅猛的发展，并且在众多领域取得了显著的成果。微流控光学技术融合了微流控技术和光学技术，在当前的应用中还比较新颖。微流控光学器件的种类日益

6、繁多，而微流控光开关的研制也逐渐成为其中的一个热点。由于微流控光开关的重复性好、尺寸小、可重构性好，它具有良好的应用前景。本文在微流控技术的基础上，利用COMSOL仿真软件，设计研究了一种由压力驱动的1ⅹ2微流控光开关模型。该光开关利用微流道内不互溶液体界面形成了三层平面波导结构，通过调节不同液体的入口流速可以控制光线的出射方向实现光开关的功能。本文主要研究了对称结构和非对称结构的微流控光开关的流场、波导结构随流速的变化、光程与波导结构的对应关系。研究表明，在非对称结构的微流控光开关中，下包层的入口宽度随着下包层的入口

7、流速的增加而增加；芯层的宽度随着下包层的入口流速的增加而减小，光程长是随着下包层的宽度的变大而减小。在对称结构的微流控光开关中，当芯层的流速增大时，芯层的宽度会随着芯层入口的流速的增大而增大；光程长是随着芯层的宽度的变大而增大。并且，根据仿真结果得出了光开关在实现开时所满足的具体参数。计算结果表明，可以通过调节芯包层流速的大小，控制芯包层液体的宽度，改变平面波导的结构，以改变出射光的出射端口，实现光开关的切换。关键词：微流控光开关，平面光波导，有限元方法，水平集方法，数值仿真IAbstractAsthemicroflu

8、idicchiphavemanyuniqueadvantagesinintegrationandmicrosize,ithasbeenamazingdevelopedinrecentyearsandmadeagreatachievementsinmanyfields.Whiletheoptofluidicstechnologyco