光纖通信系統(tǒng)中,光開關(guān)(Optical Switch,OS)主要用于光路中實現(xiàn)光信號的物理切換或其他邏輯操作,多用于光交叉連接OXC(Optical Cross-connect)技術(shù)中作為切換光路的關(guān)鍵器件。
光開關(guān)具有一個或多個可選擇的傳輸窗口,可分為2×2,1×N,M×N多種端口配置形式。光開關(guān)在光纖通信系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用,其實現(xiàn)技術(shù)多種多樣,包括:機械光開關(guān)、熱光開關(guān)、聲光開關(guān)、電光開關(guān)、磁光開關(guān)、液晶光開關(guān)和MEMS光開關(guān),等等。其中機械光開關(guān)和MEMS光開關(guān)是目前應(yīng)用較為廣泛的兩種光開關(guān)。
機械光開關(guān)的工作原理是借助機械裝置物理地移動光纖來重定向光信號。通過移動棱鏡或定向耦合器,將輸入端的光導向所需要輸出的端口。機械式光開關(guān)分主要有3種類型:一是采用棱鏡切換光路技術(shù),二是采用反射鏡切換技術(shù),三是通過移動光纖切換光路。
MEMS光開關(guān)是 基 于 微 機 電 系 統(tǒng)(micro-electro-mechanical system),采用光學微鏡或光學魏鏡陣列來改變光束的傳播方向?qū)崿F(xiàn)光路的切換。MEMS光開關(guān)原理十分簡單,當進行光交換時,通過靜電力或磁電力的驅(qū)動,移動或改變MEMS微鏡的角度,把輸入光切換到光開關(guān)的不同輸出端以實現(xiàn)光路的切換及通斷。其原理圖如下圖所示:
MEMS光開關(guān)工作原理
基于MEMS技術(shù)的2×2端口光開關(guān)的原理如圖所示,四根光波導被設(shè)置于四個方向,一個豎直的MEMS微鏡被設(shè)置成45°角方向。當微鏡未介入光路時,來自波導1和2的光束分別耦合到波導3和4中,端口連接狀態(tài)為1→3和2→4,此為直通狀態(tài);當微鏡插入光路時,來自波導1和2的光束經(jīng)微鏡反射,分別耦合至端口4和3,端口連接狀態(tài)為1→4和2→3,此為交叉狀態(tài)。
2×2端口MEMS光開關(guān)的工作原理,左圖:直通狀態(tài),右圖:交叉狀態(tài)
機械光開關(guān)&MEMS光開關(guān)優(yōu)缺點對比
隨著光通信的快速發(fā)展,作為光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光互連與光交換的地位越來越重要,光開關(guān)的應(yīng)用也越來越廣泛。MEMS光開關(guān)具有緊湊、切換速度快、易于擴展的優(yōu)點,同時具備了機械式光開關(guān)的低插損、低串擾、低偏振敏感性、高消光比和波導開關(guān)的高開關(guān)速度、小體積、易于大規(guī)模集成的優(yōu)點。將會是大容量交換光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)發(fā)展的主流方向。
責任編輯:gt
-
開關(guān)
+關(guān)注
關(guān)注
19文章
3088瀏覽量
93146 -
mems
+關(guān)注
關(guān)注
128文章
3868瀏覽量
189851 -
耦合器
+關(guān)注
關(guān)注
8文章
710瀏覽量
59473
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論