提出以一种2×2微流控光开关为单元的N×N光开关阵列，采用波导结构，利用微流控气压驱动技术和压电陶瓷阀来控制各个微流道内气体和液体的相对位置，实现开关阵列的光路选择和开关功能。同时给出N×N光开关阵列的部分阻塞型和完全无阻塞型两种拓扑结构，研究和讨论了N×N光开关阵列的最优路径和光传输特性，并进行结构优化。研究结果表明N×N光开关阵列的插入损耗和串扰远小于一般光开关阵列。对于1550 nm波长，其中4×4光开关阵列的插入损耗为0.28 dB~0.54 dB，最大串扰为-43.5 dB~-23.2 dB。该研究实现了微流控光开关阵列，解决了一般光开关阵列中普遍存在的插入损耗和串扰大的问题，具有阵列可控性好、偏振相关性损耗可忽略、宽波带（从可见光到近红外波段）的优点。

随着网络传输数据的爆炸式增长, 传统集成电路芯片面临着难以进一步提升交换速率及继续扩大容量等挑战。相较于传统电子芯片, 硅基光子器件具有交换速度快、功耗低、带宽大和与CMOS工艺兼容性好等优点, 可满足下一代全光交换网络、数据中心和高性能计算光互连的迫切需求, 被视为在后摩尔时代突破芯片容量最具前途的解决方案, 受到日益广泛关注。文章介绍了硅基光子芯片中光开关单元及阵列的技术原理和发展现状, 重点论述了MZI型、MRR型开关单元, 以及常见阵列拓扑结构, 介绍了近年来大规模光开关阵列的国内外研究进展, 讨论了未来硅基光开关及阵列研究中面临的主要问题和解决方法。

针对如何缩短防空导弹系统反应时间的问题, 设计了一种MEMS(micro electro mechanical system, 微机电系统)光开关阵列, 用于控制防空导弹系统各分系统模块之间的信号传输。该光开关阵列由8组双层静电梳齿结构的光开关组成, 每组光开关均控制一个防空导弹系统子模块的通断。根据拉格朗日-麦克斯韦方程, 建立系统的机电动力学模型, 确定质量、弹性系数、电容、气膜阻尼等主要参数。仿真结果表明: MEMS光开关的响应时间为0.627 ms, 稳态位移为4.724 μm, 最大位移为6.801 μm, 将相同阶段的反应时间缩短为原先的1/4。由此可以得出结论: MEMS光开关阵列不仅缩短了防空导弹系统的反应时间, 而且保证了系统的稳定性。

串扰和插入损耗是表征光交换芯片传输性能的重要参数。将串扰与插入损耗特性结合起来，提出一种分析光交换集成芯片串扰的理论模型，考虑了串扰对开关路由的依赖性。实验测量了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的4×4 拜尼兹结构的光交换集成芯片的串扰和插入损耗系数，以及不同开关路由状态下40 Gb/s 差分四相相移键控(DQPSK)信号的传输性能，实验结果与理论分析基本一致。根据测得的串扰和插入损耗系数，计算了16×16光交换芯片串扰范围。

高分辨熔解（HRM）曲线分析技术是近年发展起来的一种用于基因突变检测和单核苷酸多态性(SNP)分析的新方法，它通过实时监测PCR产物升温过程中双链DNA饱和染料的荧光强度变化来分析核酸序列的微小差异。根据HRM分析仪对荧光检测的时间和灵敏度需求，提出基于光开关阵列的多路高速荧光激发和检测模块实现高通量的微弱荧光快速检测；并根据HRM荧光数据特点，对原始荧光曲线进行滤波、基线探测、归一化和对温度微分等处理，从熔解曲线两端的线形区域自动提取基线作为归一化的标准，可以在不损失曲线形态特征信息的情况下获得更为精确的熔解温度，从而实现不同基因型熔解曲线的快速、准确识别。

提出了一种微流控电调谐非机械空间光开关器件，该器件的基本形式为“光输入阵列+光交换空间+光输出阵列”的结构，采用“水/油/水”液体棱镜作为偏光控制单元.在特定电压范围(30~110 V)内，通过电润湿效应作用的液体棱镜光束偏转角可在约－15°~15°之间连续可调.由此可构造多种平面甚至立体光开关阵列.

根据马赫-曾德尔型热光开关的工作原理,提出了可以提高热光开关响应速度的过驱动方法并设计相应的驱动电路,使SOI 4×4 重排无阻塞热光开关阵列的响应时间从大于2 ms提高到了亚微秒。