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体硅微机械光开关的设计与制作工艺的研究

提要第4-9页
第一章 绪论第9-33页
    1.1 引言第9-11页
    1.2 光开关在全光网络中的应用第11-12页
    1.3 光开关的类型第12-15页
        1.3.1 热光效应光开关第12-13页
        1.3.2 液晶光开关第13-14页
        1.3.3 气泡光开关第14-15页
        1.3.4 声光光开关第15页
        1.3.5 MOEMS 光开关第15页
    1.4 MOEMS 光开关的制作工艺第15-19页
        1.4.1 平面微机械加工工艺制作的光开关第16-18页
        1.4.2 体硅微机械加工工艺制作的光开关第18-19页
        1.4.3 体硅工艺和平面工艺相结合制作的光开关第19页
    1.5 MOEMS 光开关的微驱动器第19-23页
        1.5.1 热驱动第19-20页
        1.5.2 电磁驱动第20-21页
        1.5.3 静电驱动第21-23页
    1.6 MOEMS 光开关的现状和市场前景第23-25页
    1.7 本课题的研究意义及主要研究内容第25-26页
        1.7.1 研究意义第25页
        1.7.2 主要研究内容第25-26页
    参考文献第26-33页
第二章 (100)与(110)硅片的各向异性湿法腐蚀第33-57页
    2.1 硅的湿法腐蚀第33-35页
    2.2 硅的各向异性腐蚀的机制第35-37页
    2.3 KOH的腐蚀特性第37-38页
    2.4 (100)硅片的各向异性腐蚀第38-42页
        2.4.1 腐蚀温度对(100)硅片腐蚀表面粗糙度的影响第39-40页
        2.4.2 KOH 浓度对(100)硅片腐蚀表面的粗糙度的影响第40-41页
        2.4.3 KOH 浓度对(100)硅片腐蚀侧面的粗糙度的影响第41-42页
    2.5 (100)硅片上三维结构的制作第42-45页
        2.5.1 V 型槽的制作第43页
        2.5.2 垂直侧壁结构的制作第43-44页
        2.5.3 倾斜侧壁结构的制作第44-45页
    2.6 (110)硅片的各向异性腐蚀第45-50页
        2.6.1 腐蚀温度对(110)硅片腐蚀表面粗糙度的影响第46页
        2.6.2 KOH 浓度对(110)硅片腐蚀表面粗糙度的影响第46-49页
        2.6.3 KOH 浓度对(110)侧面的粗糙度的影响第49页
        2.6.4 KOH 的浓度对各向异性的影响第49-50页
        2.6.5 KOH 溶液腐蚀硅片表面粗糙度产生的原因第50页
    2.7 (110)硅片各向异性腐蚀凸角侧蚀机理的研究第50-54页
        2.7.1 (110)硅片各向异性凸角侧蚀的机制第51-53页
        2.7.2 凸角补偿结构的设计第53-54页
    2.8 本章小结第54页
    参考文献第54-57页
第三章 MOEMS 光开关单元的设计第57-82页
    3.1 开关单元的结构和工作原理第57-59页
    3.2 光开关的插入损耗的分析第59-67页
        3.2.1 输入和输出光纤的连接损耗第59-64页
        3.2.2 菲涅尔反射引起的损耗第64页
        3.2.3 反射镜表面粗糙度对损耗的影响第64-65页
        3.2.4 反射镜厚度产生的损耗第65-66页
        3.2.5 光开关的总的插入损耗第66-67页
    3.3 微反射镜和光纤槽的尺寸的设计第67-69页
        3.3.1 在(100)硅片设计微反射镜和光纤槽第67-68页
        3.3.2 在(110)硅片上设计微反射镜第68-69页
    3.4 静电驱动结构的设计和分析第69-76页
        3.4.1 悬臂驱动结构的设计第69-70页
        3.4.2 平面下电极的扭臂驱动结构的分析第70-74页
        3.4.3 倾斜下电极的扭臂驱动结构的分析第74-76页
    3.5 开关时间的计算第76-78页
    3.6 掩膜设计中应该考虑的问题第78-79页
        3.6.1 (100)和(110)硅片上制作反射镜时侧蚀的问题第78页
        3.6.2 深槽内光刻的问题第78-79页
    3.7 本章小结第79页
    参考文献第79-82页
第四章 MOEMS 光开关制作工艺的研究第82-103页
    4.1 MOEMS 光开关的基本制作工艺第82-87页
        4.1.1 各向异性湿法化学腐蚀掩膜的制作第82-83页
        4.1.2 磁控溅射工艺第83-84页
        4.1.3 光刻工艺第84页
        4.1.4 反应离子刻蚀(RIE)工艺第84-86页
        4.1.5 湿法刻蚀工艺第86-87页
    4.2 MOEMS 光开关的制作工艺流程第87-97页
        4.2.1 腐蚀过程中定位图形的设计与制作第88-90页
        4.2.2 利用(100)硅片制作的微反射镜、光纤槽和扭臂结构第90-94页
        4.2.3 利用(110)硅片制作的微反射镜、光纤槽和扭臂结构第94-96页
        4.2.4 下电极的制作第96-97页
    4.3 微机械光开关的组装第97-99页
        4.3.1 组装需要的仪器和元件第97-98页
        4.3.2 组装过程第98-99页
    4.4 8 ×8 阵列光开关的初步研究第99-100页
    4.5 本章小结第100-101页
    参考文献第101-103页
第五章 MOEMS 光开关性能的测试第103-110页
    5.1 MOEMS 光开关的性能指标第103-104页
    5.2 反射镜的位移和开关时间的测试第104-108页
        5.2.1 测试系统的建立第104-105页
        5.2.2 测试系统的工作原理第105页
        5.2.3 反射镜的位移和驱动电压之间关系的测试第105-107页
        5.2.4 开关时间的测试第107-108页
        5.2.5 开关寿命的测试第108页
    5.3 MOEMS 光开关光学性能的测试第108-109页
        5.3.1 插入损耗的测试第108页
        5.3.2 串话的测试第108-109页
    5.4 本章小结第109页
    参考文献第109-110页
第六章 全文总结与展望第110-113页
    6.1 全文总结第110-112页
    6.2 下一步将开展的工作第112-113页
致谢第113-114页
攻博期间发表的学术论文及其它成果第114-116页
摘要第116-118页
ABSTRACT第118页

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