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Driving Voltage Analysis for Fast Response of Waveguide Optical Switch Based on Movement of Liquid Droplet Driven by Electrostatic Force Analyse de tension de commande pour une réponse rapide du commutateur optique de guide d'ondes basée sur le mouvement de gouttelettes de liquide entraîné par la force électrostatique

Takuji IKEMOTO, Yasuo KOKUBUN

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Résumé:

La force électrostatique requise pour l'entraînement d'une gouttelette de liquide injectée dans un microcanal a été étudiée pour obtenir le principe directeur permettant de réduire la tension d'entraînement du commutateur optique du guide d'onde en fonction du mouvement de la gouttelette. Nous avons calculé analytiquement la relation entre la tension de seuil et la vitesse de la gouttelette et la rugosité de la surface du microcanal, et avons clarifié certains paramètres non confirmés en comparant les résultats expérimentaux et l'analyse aéromécanique. L'entraînement des gouttelettes dans un microcanal a été mieux analysé en utilisant la théorie des flux de Hagen-Poiseuille, en tenant compte du mouvement des deux extrémités de la gouttelette. Lorsque la gouttelette est entraînée par une force externe, un seuil de force externe se produit au début du mouvement et une hystérésis se produit dans l'angle de contact de la gouttelette avec la paroi latérale du microcanal. L'hystérésis de l'angle de contact est provoquée par la rugosité de la paroi latérale. Dans notre expérience, la tension de seuil variait de 200 à 350 V et le temps de commutation de 34 à 36 ms. La vitesse des gouttelettes a été évaluée à 0.3-0.4 mm/s à partir de ces résultats expérimentaux. D'autre part, la distribution angulaire mesurée de la rugosité des parois latérales variait de 30 à 110 degrés et la tension de seuil a été évaluée comme étant de 100 à 320 V, ce qui montre un bon accord avec les résultats expérimentaux. La réduction de la tension de seuil peut être réalisée en lissant la rugosité de la paroi latérale du microcanal. Le temps de commutation de 10 ms, requis pour la commutation du flux optique, peut être obtenu en raccourcissant la taille du spot horizontal jusqu'à 1.5 µm.

Publication
IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E91-C No.12 pp.1923-1932
Date de publication
2008/12/01
Publicisé
ISSN en ligne
1745-1353
DOI
10.1093/ietele/e91-c.12.1923
Type de manuscrit
PAPER
Catégories
Optoélectronique

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