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在电子产品形态的发展和高速通信技术的驱动下,埋入光纤的刚挠光电印制板作为新一代高端印制板,凭借其体积小、重量轻,且具有可弯折、高速通信和低损耗的特点,受到国内外企业和研究者的高度关注。但是,由于光纤是由脆性材料制作而成,在埋入工艺过程中,其周围材料受热膨胀后会对其造成挤压,容易导致光纤受损甚至断裂;同时,光纤埋入后会产生一定偏移,如果偏移量过大,会降低光纤与其他光学元件的耦合效率,这样会导致整体板件无法正常工作。而刚挠光电印制板的制作成本较高,无论光纤在埋入过程遭到破坏或埋入后光纤的偏移现象严重,都会直接降低产品的成品率,增加了制作成本。为了提高埋入光纤刚挠光电印制板产品的可靠性,降低制作成本。本文在前人的研究基础上,结合光电印制板的相关科研项目产品研发实际需求,以埋入光纤刚挠光电印制板为研究对象,通过有限元分析方法研究了热固耦合载荷下,光纤埋入槽形结构对内部光纤的应力和偏移的影响,并对优选后的槽形结构参数进行优化,研究结果对国内外同类产品开发设计具有重要现实指导意义。主要的科研内容和成果如下:(1)针对埋入光纤槽形结构、埋入光纤类型和光纤埋入位置三个因素对光纤应力和光纤偏移的影响进行研究。利用COMSOL仿真软件,建立了光纤埋入不同槽形的刚挠光电印制板有限元分析模型,并仿真分析了层压工艺下,埋入光纤槽形结构、光纤涂覆层以及光纤埋入位置这三个因素对光纤应力和偏移的影响。仿真结果显示,埋入三种槽形中的光纤最大应力和最大偏移都出现在层压工艺的层压阶段;光纤涂覆层能够有效减小内部光纤在层压工艺下的受力;光纤埋入位置越靠近挠性基板两端,在层压工艺下光纤的应力值越大,而偏移量越小。在层压工艺下,带有涂覆层的光纤埋入梯形槽中时,光纤的最大应力值为25.671MPa,光纤的最大偏移量为5.368μm,最大应力值较埋入不带涂覆层光纤时要小14.167MPa,最大偏移量较埋入不带涂覆层光纤时要大0.05μm,兼顾光纤应力和光纤偏移考虑,选择带有涂覆层的光纤埋入梯形槽结构来制作刚挠光电印制板。(2)采用梯形槽埋入带有涂覆层的光纤时,基于单目标分析方法,选择梯形槽的槽深、槽宽、刻槽角度和光纤埋入间距这4个因素对光纤应力和偏移的影响规律进行分析。分析结论表明,光纤应力随槽深的增加先减小,而后缓慢增大,光纤偏移随槽深的增加而增大;光纤应力随槽宽的增加而增大,光纤偏移随槽宽的增加而减小;光纤应力随刻槽角度的增加而减小,光纤偏移随刻槽角度的增加而增大;光纤应力和偏移都随光纤埋入间距的增加而增大。(3)基于响应面法,选择梯形槽的槽深、槽宽和刻槽角度这3个因素为设计变量,以光纤应力和光纤偏移作为优化目标,通过结合实验设计,得到了优化目标关于三个设计变量的响应面拟合模型,并对响应面拟合模型进行分析。分析结果显示,对光纤应力和光纤偏移这两个优化目标采用二次项拟合的拟合效果较好;拟合后模型的显著性较好。对拟合模型的响应曲面分析可得,当槽深、槽宽和刻槽角度这3个设计变量交叉变化时,光纤应力随槽宽和刻槽角度的增加而增大,随槽深的增加先减小,而后增大;光纤偏移随槽深和刻槽角度的增加而增大,随槽宽的增加而减小。(4)在基于响应面法得到的拟合模型基础上,将非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)应用于光纤埋入槽形结构参数的双目标优化设计,并验证了相关优化模型的预测精度和应用价值。根据优化后得到的Pareto前沿可知,由槽形结构参数引起的光纤应力和光纤偏移呈现负相关,因此,不存在使光纤应力和光纤偏移同时达到最小的槽形结构参数;基于光纤应力最小的优化后的结构参数为188.24μm,槽宽为155μm,刻槽角度为65°,对应此结构参数下光纤的实际应力为18.589MPa,优化率为27.59%;基于光纤偏移最小的优化后的结构参数为169.76μm,槽宽为185μm,刻槽角度为65°,对应此结构参数下光纤的实际偏移为5.2387μm,优化率为2.4%;Pareto前沿解集中光纤应力和光纤偏移的预测值与实际值的偏差均在5%以内,说明优化模型具有较高的预测精度和应用价值。