這是一個(gè)關(guān)于光開關(guān)技術(shù)論文PPT，包括了前言，光開關(guān)的概念，光開關(guān)的性能參數(shù)，光開關(guān)的分類，光開關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢等內(nèi)容，光通信無源器件技術(shù)—— 光開關(guān) 10121920 倫建超光電所主要內(nèi)容 前言一 光開關(guān)的概念二 光開關(guān)的性能參數(shù)三 光開關(guān)的分類四 光開關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢前言 光無源器件是信息光電子技術(shù)，特別是光通信設(shè)備的重要組成部分，也是光纖傳感和其他光纖應(yīng)用領(lǐng)域不可缺少的光器件，起工作原理遵守光線理論和電磁波理論，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、計(jì)算公式、測試方法等與纖維光學(xué)、集成光學(xué)息息相關(guān)。光纖連接器光衰減器 在光纖通信向?qū)拵�、大容量、高速率發(fā)展的今天，光無源器件技術(shù)的重要性將更加突出，一種新型器件有關(guān)技術(shù)的解決往往會(huì)有力地促進(jìn)光纖通信的進(jìn)步，有時(shí)甚至使其躍上一個(gè)新臺(tái)階。 下面我們將主要介紹一種光無源器件-—光開關(guān)，通過下面的簡介來全面了解這種器件。一 光開關(guān)的概念什么是光開關(guān)？光開關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選擇的傳輸窗口、課對(duì)光傳輸線路或集成光路中的光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的器件。NxN光開關(guān) 光開關(guān)在光傳送網(wǎng)中各種不同交換 原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的光開關(guān)被廣泛地提出。不同原理和技術(shù)的光開關(guān)具有不同的特性，適用于不同的場合。我們將在第三章介紹各種不同光開關(guān) 分類時(shí)講到它們各自的工作原理，歡迎點(diǎn)擊下載光開關(guān)技術(shù)論文PPT。

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光通信無源器件技術(shù)—— 光開關(guān) 10121920 倫建超光電所主要內(nèi)容 前言一 光開關(guān)的概念二 光開關(guān)的性能參數(shù)三 光開關(guān)的分類四 光開關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢前言 光無源器件是信息光電子技術(shù)，特別是光通信設(shè)備的重要組成部分，也是光纖傳感和其他光纖應(yīng)用領(lǐng)域不可缺少的光器件，起工作原理遵守光線理論和電磁波理論，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、計(jì)算公式、測試方法等與纖維光學(xué)、集成光學(xué)息息相關(guān)。光纖連接器光衰減器 在光纖通信向?qū)拵�、大容量、高速率發(fā)展的今天，光無源器件技術(shù)的重要性將更加突出，一種新型器件有關(guān)技術(shù)的解決往往會(huì)有力地促進(jìn)光纖通信的進(jìn)步，有時(shí)甚至使其躍上一個(gè)新臺(tái)階。 下面我們將主要介紹一種光無源器件-—光開關(guān)，通過下面的簡介來全面了解這種器件。一 光開關(guān)的概念什么是光開關(guān)？ 光開關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選擇的傳輸窗口、課對(duì)光傳輸線路或集成光路中的光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的器件。 NxN光開關(guān) 光開關(guān)在光傳送網(wǎng)中各種不同交換 原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的光開關(guān)被廣泛地提出。 不同原理和技術(shù)的光開關(guān)具有不同的特 性，適用于不同的場合。 我們將在第三章介紹各種不同光開關(guān) 分類時(shí)講到它們各自的工作原理。 2x2光開關(guān) 光開關(guān)可用于光纖通信系統(tǒng)，光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，光線測量系統(tǒng)或儀器以及光纖傳感系統(tǒng)。光通信無源器件技術(shù)—— 光開關(guān) 10121920 倫建超光電所二 光開關(guān)的特性參數(shù) 2.1插入損耗 輸入和輸出端口之間以分貝數(shù)表示的光功率的減少 IL=-10lgPout/P0 式中，P0為進(jìn)入輸入端光功率，Pout為輸出端光功率 插入損耗與開關(guān)的狀態(tài)有關(guān)。 2.2 回波損耗（也稱為反射損耗或反射率） 從輸入端返回的光功率與輸入光功率的比值，以分貝表示 RL=-10lgPr/Po 式中，Po為進(jìn)入輸入端的光功率，Pr為在輸入端口接收到的返回光功率。 回波損耗也與開關(guān)的狀態(tài)有關(guān)。 經(jīng)典實(shí)用光開關(guān) 2.3 隔離度 兩個(gè)相隔輸出端口以分貝數(shù)表示的光功率的比值 Inm=-10lgPim/Pin 式中，m、n為光的兩個(gè)隔離端口（n不等于m）， Pin為光從i端口輸入時(shí)在n端口測得的輸出光功率， Pim為光從i端口輸入時(shí)在m端口測得的輸出光功率。 2.4 遠(yuǎn)端串?dāng)_及近端串?dāng)_ 1 光開關(guān)接通端口的輸出光功率與串入另一端的輸出光功率的比值。 對(duì)于1x2光開關(guān)，當(dāng)?shù)谝惠敵龆丝诮油〞r(shí)，遠(yuǎn)端串?dāng)_定義為 FC12=-10lgP2/P1 式中，P1為從端口1輸出的光功率，P2為從端口2輸出的光功率。 2 當(dāng)其他端口接匹配終端，連接的端口與另一個(gè)名義上是隔離的端口的光功率之比。對(duì)于1x2光開關(guān)，當(dāng)端口1與匹配終端相連接時(shí)，近端串?dāng)_定義為 NC12=-10lgP2/P1 式中，P1為輸入到端口1的光功率，P2為端口2接收到的光功率。 2.5 消光比 兩個(gè)端口處于導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)的插入損耗之差稱為消光比。 ERnm=ILnm-IL'nm 式中，ILnm為n，m端口導(dǎo)通時(shí)的插入損耗， IL'nm為非導(dǎo)通狀態(tài)的插入損耗。 2.6開關(guān)時(shí)間 開關(guān)端口從某一初始態(tài)轉(zhuǎn)為通或斷所需的時(shí)間，開關(guān)時(shí)間從在開關(guān)上施加或撤去轉(zhuǎn)換能量的時(shí)刻起測量。 除此之外，機(jī)械式光開關(guān)還有回跳時(shí)間、壽命、重復(fù)性等指標(biāo);波導(dǎo)型開關(guān)還有偏振相關(guān)性、溫度穩(wěn)定性、耐沖擊與振動(dòng)性及環(huán)境性能方面的指標(biāo)。 比較常見的光開光三 光開關(guān)的分類根據(jù)工作原理可分為： 機(jī)械式、 MEMS式、 集成光波導(dǎo)式三大類。 1 機(jī)械式光開關(guān) 機(jī)械式光開關(guān)依靠光纖或光學(xué)元件移動(dòng)使光路發(fā)生改變。 優(yōu)點(diǎn)： 插入損耗較低， 隔離度高， 不受偏振和波長的影響; 缺點(diǎn)： 開關(guān)時(shí)間較長， 有的還存在回跳抖動(dòng)和重復(fù)性較差的問題。 1xn機(jī)械式光開關(guān) 1x1單模機(jī)械式光開關(guān)機(jī)械式光開關(guān)移動(dòng)光纖型 移動(dòng)套管型 移動(dòng)準(zhǔn)直型 移動(dòng)反光鏡型 移動(dòng)棱鏡型 移動(dòng)耦合器型 移動(dòng)光纖型光開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單重復(fù)性好插入損耗低如果不依靠電驅(qū)動(dòng)而僅依靠外力撥 動(dòng)就不會(huì)產(chǎn)生回跳抖動(dòng)。 移動(dòng)透鏡型光開關(guān) 移動(dòng)透鏡型光開關(guān)的輸入、輸出端口的光纖都是固定的，它依靠微透鏡精密的準(zhǔn)直而實(shí)現(xiàn)輸入、輸出光路的連接，即光從輸入光纖進(jìn)入第一個(gè)透鏡后輸入光變成平行光，這個(gè)透鏡裝在一個(gè)由微處理器控制的步進(jìn)電機(jī)或其他移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，通過透鏡的移動(dòng)將輸入透鏡光準(zhǔn)直到輸出透鏡或零位置上。 當(dāng)兩透鏡成互相準(zhǔn)直狀態(tài)后，光被輸出透鏡、聚焦并進(jìn)入輸出光纖。用微處理器控制的步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)精密的定位。移動(dòng)反射型光開關(guān) 與移動(dòng)透鏡型光開關(guān)類似，移動(dòng)反射型光開關(guān)的輸入、輸出端口光纖都是固定的。它依靠旋轉(zhuǎn)球面或平面反射鏡，使輸入光與不同的輸出端口接通。 用16個(gè)移動(dòng)反射鏡光開關(guān)構(gòu)成的兩組4x4MEMS開關(guān)陣列移動(dòng)自聚焦透鏡型光開關(guān) 自聚焦透鏡特別適用于光纖與光纖的遠(yuǎn)場耦合，因此廣泛適用于各種光學(xué)器件中。在光開關(guān)中，除λ/4的自聚焦透鏡可用于準(zhǔn)直耦合外，λ/2的自聚焦透鏡還可用于移動(dòng)光束的開關(guān)元件。 2 MEMS式光開關(guān) MEMS式光開關(guān)是利用MEMS技術(shù)制作的 微型化的自由空間光學(xué)平臺(tái)，它能夠?qū)⒐馐鴱?一根光纖轉(zhuǎn)移到另一根光纖。 MEMS式光開關(guān) 微反射鏡型 微透鏡型 微反射型MEMS光開關(guān) 微反射型MEMS光開關(guān)通過偏轉(zhuǎn)微反射鏡來改變?nèi)肷涔馐�的方向，從而�?shí)現(xiàn)光開關(guān)的目的。 二維微反射鏡MEMS光開關(guān)陣列 耦合損耗隨微反射鏡半徑的減少而迅速增大， 因此，微反射鏡的半徑需要大于400um方可得到耦 合損耗小的微反射鏡MEMS光開關(guān)陣列。 另外，保持微反射鏡的平整度是非常重要的。 微透鏡型MEMS光開關(guān) 微透鏡型光開關(guān)是通過透鏡的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)光束的移動(dòng)完成開關(guān)動(dòng)作的。光纖-微透鏡陣列結(jié)構(gòu) 3 集成光波導(dǎo)式光開關(guān) 利用一些材料具有電光、聲光、磁光和熱光效應(yīng)，采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)做成。 優(yōu)點(diǎn)： 1 相對(duì)于機(jī)械式光開關(guān)具有較高的開關(guān)速度，一般為毫微秒 量級(jí)，甚至可以達(dá)到微微秒量級(jí)； 2 采用微電子工藝可以做到高密度集成，適用于未來 的集成光交換機(jī)或光電子交換系統(tǒng)。 缺點(diǎn)： 插入損耗大；隔離度低。 集成光波導(dǎo)式光開關(guān) 集成電光波導(dǎo)光開關(guān) 集成聲光波導(dǎo)光開關(guān) 集成熱光波導(dǎo)光開關(guān) 集成電光波導(dǎo)光開關(guān) 集成電光波導(dǎo)光開關(guān)中，使用最多的是馬赫-曾德爾干涉儀，它是由一對(duì)平行的條波導(dǎo)以及分布在條波導(dǎo)上面的表面電級(jí)構(gòu)成。電光波導(dǎo)光開關(guān) 當(dāng)電極外加大小相等、方向相反的偏壓后，出 現(xiàn)相位失配，由于相位的變化，引起在波導(dǎo)耦合器 中的光發(fā)生干涉現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光的開關(guān)或調(diào)制。 集成聲光波導(dǎo)光開關(guān) 在集成聲光波導(dǎo)光開關(guān)中，其工作原理主要基于聲光衍射效應(yīng)。 當(dāng)在換能器上加上射頻電壓后，將產(chǎn)生聲表面波，引起波導(dǎo)中產(chǎn)生一個(gè)相位光柵，使波導(dǎo)中的光強(qiáng)和傳播方向都發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)光的開關(guān)或調(diào)制。聲光波導(dǎo)光開關(guān)集成熱光波導(dǎo)光開關(guān)兩種基本結(jié)構(gòu)由Y分束器構(gòu)成的集成熱光波導(dǎo)光開關(guān)由兩個(gè)3dB定向耦合器構(gòu)成的集成熱光波導(dǎo)光開關(guān) 當(dāng)金屬電極通電發(fā)熱后，導(dǎo)致其下波導(dǎo)折射率發(fā)生變化 n（ t）=n（ t）-no=a t 式中， t為溫度的變化，no為溫度變化之前的折射率， a為折射率熱系數(shù)，它與材料的種類有關(guān)。 由于 n引起的相位的變化 φ=2兀 nL/λ。四 光開關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢 近年來，隨著傳輸領(lǐng)域波分復(fù)用等技術(shù)的成熟，光纖的傳輸容量越來越大，但信息交換與路由選擇的速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足通信網(wǎng)絡(luò)的要求，關(guān)開關(guān)技術(shù)成為光信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸，越來越多地受到學(xué)術(shù)界、企業(yè)界和政府的關(guān)注。光開關(guān)的應(yīng)用 在全光網(wǎng)絡(luò)中，光開關(guān)課實(shí)現(xiàn)全光層的 路由選擇、波長選擇、光交叉連接以及自愈 保護(hù)等重要功能，是全光通信許多設(shè)備中的 關(guān)鍵光器件，其響應(yīng)速度、串音、插入損耗 等性能直接影響全光通信的質(zhì)量。 機(jī)械式光開關(guān)仍為主流 傳統(tǒng)的機(jī)械式光開關(guān)盡管開關(guān)時(shí)間偏長(15ms)， 體積偏大，但其串音小，重復(fù)性好，插入損耗 低，與使用的光波長、偏振態(tài)無關(guān)，不受系統(tǒng)采 用的數(shù)據(jù)格式的限制，價(jià)格相對(duì)便宜，在當(dāng)前全 光網(wǎng)絡(luò)組建的初始實(shí)驗(yàn)階段，仍有不可替代的作用。 參考文獻(xiàn) 朱京平《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第二版） 科學(xué)出版社 胡慶 王敏琦 《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)》 電子工業(yè)出版社 李淳飛 光纖通信光開關(guān)原理 哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系CCS紅軟基地