光开关

光开关

光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口.其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的光学器件.

光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革，目前世界大约85％的通信业务经光纤传输，长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤。同时，密集波分复用(DWDM)技术的发展和成熟为充分应用光纤传输的带宽和容量开拓了广阔的空间，具有高速率、大带宽明显优势的DWDM光通信网络已经成为目前通信网络发展的趋势。特别是近几年，以IP为主的Internet业务呈现爆炸性增长，这种增长趋势不仅改变了IP网络层与底层传输网络的关系，而且对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。一种智能化网络体系结构—自动交换光网络(ASON：automatic switched optical networks)成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(OXC：optical cross connect)设备构成，通过OXC，可实现动态波长选路和对光网络灵活、有效的管理。光交叉互连(OXC)技术在日益复杂的DWDM网中是关键技术之一，而光开关作为切换光路的功能器件，则是OXC中的关键部分。光开关矩阵是OXC的核心部分，它可实现动态光路径管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。 

光开关的原理及种类 

　　光开关性能参数有多种，如：快切换速度、高隔离度、小插入损耗、对偏振不敏感及可靠性，不同领域对它的要求也各不相同。其种类有保护、切换系统中常用的传统光机械开关，也有这几年飞速发展的新型光开关，如：热光开关、液晶开关、电光开关、声光开关、微光机电系统光开关(MOEMS，micro optic electro mechanical systems)、气泡开关等。在超高速光通信领域，还有马赫-曾德尔(Maeh-Zehnder)干涉型光开关、非线性环路镜(NOLM，nonlinear optical fiber loop mirror)光开关等光控开关。 

光开关从制造工艺来分类

光开关从制造工艺来分类，可分成微光机电MEMS系统方式开关和非微光机电系统方式开关。前者，主要又分为三个小类：

光纤型

电磁驱动光纤：

有利用电磁线圈来驱动光纤的光纤驱动，在光纤外涂有一层磁性膜，在关闭时候，给线圈通电，从而使得光纤移动，开通时候，利用永磁铁将光纤吸引回去；

硅载物台驱动光纤：

有利用硅载物台移动来选择导通光路的开关，载物台滑板用导向槽及光纤固定用V型槽是用单晶硅各向异性蚀刻来 制成。传统技术是在载物台上堆积磁性膜，利用永磁铁使其滑动到目标位置，以便导通光路；现在，有采用光刻技术来制造线圈图样（coil pattern）的做法。

三维反射镜旋转式光纤：

有利用三维反射镜旋转方式，来导通或关闭光纤光路的

透镜驱动开关：

利用透镜的移动（垂直光轴方向的移动）来改变光路方向，焦距、移动量和光偏角度之间有关系；

平面型波导

波导驱动

除洛伦兹力外，还有静电力；

泡驱动：利用热毛细现象，喷墨方式；

微反射镜的取送方式；与光纤类似，有多种方式；

光学膜

MARS，机械抗放射开关；

光栅光阀，GLV；

可以改变衍射光栅栅距离；

非微光机电系统方式开关

主要有：

棱镜驱动开关，用棱镜的微小移动来切换电路；

EO电光效应开关，由电场改变折射率切换电路；

TO热光效应与干涉的应用：利用马赫-曾德尔干涉；

利用等离子体效应开关；

MO磁光效应开关：利用磁场来改变偏振光方向；