在靜態模擬中，分別探討改變壓電控制元件與光開關主體幾何參數時對位 移的影響，首先針對壓電致動器的幾何參數進行探討，其分析條件分為下列四項：
1. 不同壓電片厚度：主要在討論壓電片厚度分別在 0.2mm、0.5mm 及 0.8mm，施加不同電壓負載時輸出位移的大小，結果於圖 1.5 所示，所以可得知 輸出位移與壓電厚度成反比。
2. 不同壓電片長度：主要在討論壓電片長度分別為 3mm、4mm 及 5mm，
施加電壓20~150V 時輸出位移的大小，結果如圖 1.6 所示，因此輸出位移與壓電 圖1.4 光開關尺寸示意圖
片長度成正比。
3. 不同壓電片寬度：主要在討論壓電片寬度分別在 3mm、4mm 及 5mm，
輸入電壓20~150V 時致動位移的大小，其貼法表示於圖 1.7，而其比較位移結果 顯示於圖1.9。
4. 相同壓電片大小，不同壓電貼法：主要探討壓電片大小如果固定為 5mmx5mmx0.2mm，但貼附於光開關不同位置，施加不同電壓時位移的變化量；
貼附方法分為原始設計貼附、由底端貼附、距底端1.5mm 及距底端 3.5mm 貼附，
表示方法如圖1.8 所示，而圖 1.10 為位移比較值。
圖1.5 不同壓電片厚度對輸出位移影響 圖1.6 不同壓電片長度對輸出位移影響
圖1.7 不同壓電片寬度貼法示意圖 圖1.8 不同壓電片貼法示意圖
圖1.9 不同壓電片寬度對輸出位移影響 圖1.10 不同壓電片貼法對輸出位移影響 接下來討論改變光開關機構的幾何形狀參數將會對輸出位移造成什麼樣的 影響，而機構幾何參數主要分為下列4 項。
1. 交接端點長度不同：主要探討懸臂與懸臂基座交接端如果寬度定為 1mm，而長度分別為 0.5mm、1mm、1.5mm，施加電壓 20~150 對位移造成的影 響，圖1.11 表示交接端長度不同的幾何形狀，圖 1.13 則是表示位移比較圖。
2. 交接端點寬度不同：主要探討懸臂與懸臂基座之交接端如果長度定為 1mm，而寬度分別為 0.5mm、1mm、1.5mm，施加電壓 20~150 對位移造成的影 響，圖1.12 表示交接端寬度不同的幾何形狀，圖 1.14 則是表示其位移比較圖。
3. 兩點交接點：主要探討懸臂與懸臂基座交接端如果為兩點連接不同面積 大小的交接點對位移大小的影響，圖1.15 表示兩點交接端寬度不同的幾何形狀，
圖1.17 則是顯示位移比較圖。結果顯示此項參數對提昇光開關之性能影響不大。
4. 前端幾何面積變化：探討懸臂前端面積的面積大小對位移的影響，其示 意如圖1.16 所示，位移比較值如圖 1.18；所以前端面積與輸出位移成正比。
圖1.11 交接端寬度固定而長度不同示意圖 圖1.12 兩點交接點示意圖
交接端寬度固定
圖1.13 不同交接點長度對輸出位移影響 圖1.14 兩點交接點輸出位移比較圖
圖1.15 交接端長度固定寬度不同之示意圖 圖1.16 不同前端面積示意圖
圖1.17 交接端長度固定而寬度不同輸出 位移比較圖
圖1.18 不同前端面積輸出位移比較圖
1.3.1 靜態模式光開關驅動角度
根據分析所得到的結果可以得知壓電片參數以及光開關機構參數對於輸出 位移的影響，依照以上結果將原始設計之光開關進行尺寸修正，而修正尺寸後光 開關如圖1.19 所示，以下就對新型光開關進行進一步的探討。
圖 1.20 為光開關在輸入電壓 100V 時靜態分析，而圖 1.22 表示原始設計之 光開關與參數修正後比較位移圖，當輸入電壓為100V 及 150V 時光開關位移分 別為7.28µm、10.9µm 及 8.3µm 和 12.6µm，由此可知修正後之光開關可以改善原 始設計模型位移輸出性能。
壓電片層數對於輸出位移有著相當大的影響，如圖 1.21 所示，可知當壓電 片為兩層時其輸出位移近乎單層的兩倍；可藉由調整層數來配合輸出位移需求。
圖 1.23 顯示修正前後單層壓電片光開關與雙層壓電片光開關驅動鋁面鏡之不同 角度，輸入電壓20V~150V，使原始光開關角度由 0.023°上升至0.178°，修正參 數後之光開關則是由0.025°上升至0.206°；而雙層光開關則是為單層的兩倍。
圖1.19 修正尺寸後之光開關
圖1.20 修正尺寸過光開關模擬結果
圖1.21 不同層數 PZT 輸出位移 圖1.22 光開關輸出位移比較
1.3.2 光開關動態模擬分析
以下將針對兩光開關模型達到低頻轉動角度或高頻轉動角度的目標，得到之 結果，兩模型自然頻率、頻率響應圖與驅動角度圖如圖1.27 至圖 1.32 所示：
(1). 低頻轉動角度：低頻操作的應用領域，著重的是光束位置或面鏡角度的控 制，模擬結果顯示，原始設計之光開關在第一彎矩模態時輸入100V 電壓，共振 頻率為2.23kHZ，振幅達到 110µm，此時轉角為 0.9 度；修正後光開關於第一彎 矩模態時，共振頻率為2.01kHZ，可產生 2.37 度的轉動角度，其振幅為 290µm，
因此當大角度掃描器運用時可以將元件驅動於第一模態。
(2). 高頻轉動角度：在較高頻操作的應用領域，當原始設計光開關處於第二彎矩 模態時振幅為86µm，其共振頻率高達 13.04KHZ，此時機械扭轉角度為 0.7 度，
因此當大角度運用時可以將元件驅動於第一模態，當高頻率掃描器之應用時可以 將元件驅動於第二模態。
圖1.23 光開關不同層數驅動角度
圖1.24原始設計光開關第一模態振型 圖1.25原始設計光開關第三模態振型
圖1.26 修正後光開關第一模態振型
圖1.27 原始設計光開關之動態響應(第一 彎矩模態)100V
圖1.28 光開關之動態響應(第二彎矩模 態)80V
1st bending mode 2.23 kHZ, 110µm
2nd bending mode 13.04 kHZ, 86µm
圖1.29 修正後光開關之動態響應(第一彎
矩模態)100V 圖1.30 原始光開關第ㄧ bending 模態電 壓與角度關係圖
圖1.31 原始光開關第二 bending 模態電 壓與角度關係圖
圖1.32 修正後光開關第ㄧ bending 模態 電壓與角度關係圖