随着全光网络的日益发展,光分叉交换起着越来越重要的作用,其核心器件光开关及阵列更是广泛研究的热点。本文研制了一种基于磁流体驱动的低成本、可大规模化集成的波导型光开关阵列器件。本文围绕以下四个方面展开了研究:1、对光开关现状进行调研并简述了多种关键技术,在比较了各类光开关性能的基础上,提出了一种基于磁流体驱动的波导型光开关阵列器件结构。该器件结构分为四层,从下到上分别为带有储液池功能的下盖板、带阵列通孔的磁流体驱动内芯、平板波导内芯和带有空穴的上盖板。其中,平板波导内芯的波导交叉节点处设有三角形通孔,磁流体驱动内芯上的通孔、上盖板的空穴阵列都与之一一对应。由于该器件的分层结构,每层可独立制作及实验验证,易于加工,成品率高。其基本工作原理是利用电流磁效应控制磁流体上方匹配液柱的运动,从而实现波导节点通孔处折射率匹配液的填充与否,达到光路的“开”、“关”作用。2、对光开关节点磁流体驱动单元结构进行了设计与实验验证,计算、分析并优化了控制线圈的形状、匝数及磁场分布。对磁流体驱动单元的结构进行了优化设计,对其工作参数如响应时间、插入损耗、工作电流等进行了充分研究,并制作了实验模型,进行了实验验证。理论分析及实验表明,本节点磁流体驱动结构设定驱动液柱运动30?m时,驱动电流小于1.5A。最后,使用化学沉淀法自制磁流体。3、设计了适用于本光开关的光波导阵列及节点模型,使用lumerical软件对本模型进行了3D仿真研究,得到合适的节点形状、插损和串扰。优化结构后单个节点的插损小于0.2dB,回波损耗大于49dB。4、完成了4×4波导型光开关阵列模型的制作,并对其进行多次性能测试,实验表明,本光开关的响应时间约为20ms,插入损耗在3.1dB左右,回波损耗在45dB左右。