光開關的應用與結構和性能特點

可以說，沒有開關就沒有通信網絡。從第一代電信網絡開始，即電話交換系統就采用了大量的開關形成交換單元完成用戶間的電路交換。今天，以DWDM為基礎的全光網絡已稱為新一代電信網絡研究的熱點和發展方向，不同波長的光信號在網絡中要實現路由選擇必然要使用光開關，光開關時完成交換的核心器件，在目前廣泛使用的光網絡中具有不可替代的作用。下面我們一起來說說關于光開關的相關知識。

光開關涉及的領域：

1.光網絡的保護倒換系統，實際的光纜傳輸系統中都留有備用光纖，當工作通道傳輸中斷或性能劣化到一定程度，光開關將主信號自動轉至備用光纖系統傳輸，從而使接收端能接收到正常信號而感覺不到網路已出了故障，其會將網絡節點連成環形以進一步改善網絡的生存性。

2.網絡性能的實時監控系統，在遠端光纖測試點，通過1×N多路光開關把多根光纖接到光時域反射儀上，進行實時網絡監控，通過計算機控制光開關倒換順序和時間，實現對所有光纖的檢測，并將檢測結果傳回網絡控制中心，一旦發現某一路出現問題，可在網管中心直接進行處理。

3.光開關還應用在光纖通信器件測試系統以及城域網、接入網的差／分復用和交換設備中。光開關的引入使未來全光網絡更具靈活性、智能性、生存性。光開關技術已經成為未來光聯網、光交換的關鍵技術，在通信、自動控制等領域發揮著越來越重要的作用。

簡單介紹幾種光開關結構與性能特點：

1.機械式光開關

傳統的機械式光開關插入損耗較低（45db)，不受偏振和波長的影響。多路輸入輸出光束的機械光開關中的關鍵單元是具有光路二度對稱的復合反射鏡。復合反射鏡是由幾何形狀尺寸和光學性能完全形同的兩塊鏡子粘合在一起構成，以粘合面為對稱平面，具有二度鏡面對稱性。對單個復合反射鏡的往返運動的控制，可同時改變兩路輸入輸出光路的相互連接狀態，實現光路的平行或交叉連接，形成2X2光開關。采用多個復合反射鏡和合理的光路布局，可實現更多光路之間的相互連接狀態，形成多路輸入輸出光束無阻塞交換，同時大幅度減少光開關矩陣中的光學元件和相應驅動器數量，具有頻帶寬廣、結構緊湊、體積小的特點。

2.微電子機械光開關（MEMS）

MEMS光開關是一種自由空間微型光開關，是目前全世界都十分關注的一項新技術，MEMS主要是利用移動光纖或利用微鏡反射原理進行光交換的光開關。MEMS是由半導體材料，如Si等組成的微機械結構。MEMS光開關結構緊湊、重量輕、易于擴展，此種光開關同時具有機械光開關和波導光開關的優點，又克服了它們的缺點。MEMS光開關的驅動方式主要有靜電驅動、電致伸縮、磁致伸縮、形變記憶合金、光功率驅動、熱驅動和光子開關等。其原理是微反射鏡和上電極連接在一起，在沒有電壓輸入時，上電極的位置不動，微反射鏡處在光通路上，從入射光纖發出的光被微反射鏡反射，改變方向后進入到鏡面同一側的出射光纖中，這是開關的反射狀態。當上電極和下電極之間有電壓輸入時，靜電力的作用下，上電極帶動微反射鏡移開光通路，入射光沿直線傳播進入前方的出射光纖，這是開關的直通狀態。作為一種全光開關，由于具有可移動的反射表面或反射鏡、可通過施加電或熱變化方法改變其反射角，光波長對準反射面按指令讓光子通過，或把光信號分流到另一個端口。

3.波導型光開關

波導型光開關是近年來發展起來的一種光開關，它采用波導結構。波導型光開關同樣利用電光、聲光、熱光、磁光效應來進行控制。最一般的介質波導是平板波導結構，它由襯底、薄膜層和覆蓋層組成。平面波導型開關主要有兩種，熱光型和全內反射型。熱光型開關，是利用Si波導的熱感應折射率變化原理制作的，其M-Z干設計是由兩個3db定向耦合器和兩個波導臂組成，臂上還有一個用作熱光移相器的薄膜加熱器。其工作原理是未受熱時這種單元結構處于分叉態，當對熱光移相器加熱時，開關為條形狀，完成開關功能。全內反射型開關的原理是利用在交叉波導中制作的槽里內反射，實現大型的廣播電路開關。

4.液晶光開關

液晶光開關是根據其偏振特性來完成交換的，其工作狀態時基于對偏振的控制，工作時，一路偏振光被反射。而另一路可以通過。

5.熱光效應開關

熱光技術主要用來制作小的光開關。現在主要有兩種類型的熱光開關，數字型光開關和干涉型光開關。干涉型光開關具有結構緊湊的優點，缺點是對波長敏感，因此，通常需要進行溫度控制。它們都是在介質材料上先做上波導結構，通過改變波導折射率實現光的開關動作。

6.聲光開關

在聲光開關結構中，控制信號采用聲波，主要作用是用來控制光線的偏轉。聲光開關的交換速度從500ns到10us。由于在聲光開關中沒有課移動的部分，因此，1x2聲光開關的可靠性比較高。

7.磁光開關

磁光開關的原理是利用法拉第旋光效應，通過外加磁場的變化來改變磁光晶體對入射偏振光偏振面的作用，從而達到切換光路的作用。相對于傳統的機械式光開關，慈光開關具有開關速度快、穩定性高等優勢，而相對于其他的非機械式光開關，它又具有驅動電壓低、串擾小等優點，因此，磁光開關將是一種具有競爭力的光開關。

以上就是小編對光開關相關知識的詳細介紹，希望對你有幫助，想了解更多相關知識可以到齊家資訊看看。 

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