光纤传输光开关器件（光纤光电开关工作原理）

发布时间：2023-05-12

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本文目录一览：

1、光纤无源器件有哪些种类各类型光纤无源器件特点介绍【详解】
2、光纤器件的器件种类
3、光开关的工作原理
4、光开关是什么？
5、光开关的性能参数汇总
6、光开关的应用与结构和性能特点

光纤无源器件有哪些种类各类型光纤无源器件特点介绍【详解】

光纤无源器件技术

光纤无源器件是光纤通信系统中的重要组成部分。按其功能分类，有光纤连接器、光纤耦合器、波分复用器、光开关、光衰减器、光隔离器和光环行器等。光纤通信系统正在向接入网、宽带网、密集波分复用系统和全光网方向发展，对光纤无源器件的技术提出了新的更高的要求。因此，如何把握光纤无源器件的技术发展方向,以适应市场的需求，已成为业内人士所关注的问题。本文首先介绍光纤无源器件的技术概况，然后就光纤无源器件的技术发展方向，概括地说，就是光纤连接器的小型化、光纤耦合器的宽带化、波分复用器的密集化、光开关的矩阵化以及光纤无源器件的集成化，进行粗浅地讨论。

一、无源器件的技术概况

1.分类和应用

光纤无源器件种类繁多，结构纷呈，一般按器件的功能进行分类。

光纤(缆)连接器　在光纤通信线路中具有连接功能的器件。除光缆之间的固定接头外，大多是单芯或多芯的活动连接器，用于光缆与光配线架(ODF)的连接、光配线架与光端机的连接。

光纤耦合器　在光纤通信线路中个有分路或耦合功能的器件。按其端口配置的形式，又可分为树形耦合器和星形耦合器，一般由单个的1×2(Y型)耦合器和2×2(X型)耦合器级连而成，用于各种光纤网络，如光纤有线电视、局域网(LAN)等。

波分复用器　在光纤通信线路中可以对波长进行分割复用/解复用的器件。按复用波长的数量，可分为二波长复用器和多波长复用器;根据复用波长之间的间隔，又可分为粗波分复用器(CWDM)和密集波分复用器(DWDM)，用于各种波分复用系统、光纤放大器等。

光开关　在光纤通信线路中具有光路转换功能的器件。按其端口的配置，又可以分为多路光开关(1×N)和矩阵光开关(N×N)，一般由单个的1×2或2×2光开关级连而成，用于备用线路、测试系统和全光网络等。

光衰减器　在光纤通信线路中可以按要求衰减一部分光信号能量的器件。按衰减量的可调性，又可以分为固定衰减器和可调衰减器。

光隔离器　在光纤通信线路中使光信号只能单向传输的器件。

光环形器　使光信号只能沿固定途径进行环行传输的器件。

2.结构和工艺

光纤无源器件的结构和工艺大体可以分为3种。

第一种是全光纤型结构。它们在光路中只有光纤，没有其他光学零件。例如光纤端面接触式(又称近场型)连接器，采用精密加工的插头体(单芯一般为陶瓷，多芯一般为聚合物)，光纤插入并固定后进行研磨抛光，然后配以外围零件。又如熔融双锥耦合器(FBT)，采用微火炬加热并拉伸平行接触的两要光纤耦合区，使用形成双锥，通常称为熔融拉锥法。

第二种是分立元件组合型结构，又扒禅称微光器件。它们由光纤与自聚焦透镜、棱镜、滤波器等各种微小光学零件组成光路，其基本的光路是由光纤与2个1/4节距的自聚焦透镜组成的具有扩束/聚焦功能的平行光路。在2个1/4节距的自聚焦透镜之间，根据功能要求设置有关微型光学元件。

第三种是平面波导型结构，又称光子集成器件。其核心的光路是采用集成光学工艺根据功能要求而制成的各种平面光波导，有的还要在一定的位置上沉积电极，然后光波导再与光纤或光纤阵列耦合。

二、光纤连接器的小型化

光纤连接器是光纤系统中使用最多的光纤无源器件。目前的主流品种是FC型(螺纹连接式)、SC型(直插式)和ST型(卡扣式)3种，它们的共同特点是都有直径为2.5mm的陶瓷插针，这种插针可以大批量地进行精密磨削加工，以确保光纤连接的精密准直。插针与光纤组装非常方便，经研磨抛光后，插入损耗一般小于0.2dB。随着光纤接入网的发展，光缆密度和光纤配线架上连接器密度的不断增加，目前使用的连接器已显示出体积过大、价格太贵的缺点，因此小型化是光纤连接器的发展方向。

小型化之一是缩小单芯光纤连接器尺寸，开发小型化(SFF)的连接器，如美国朗讯公司的LC型连接器，日本NTT公司的MU型连接器，瑞士Diamond公司的E-2000型连接器。它们的插针直径只有1.25mm，所以组装密度比现有连接器要提高一倍多。LC型和MU型的插针为陶瓷材料春尘尘，E-2000型的插针则为陶瓷-金属的复合结构。

小型化之二是开发适应带状光纤的多芯光纤连接兄岩器，即MT型的系列光纤连接器。例如，日本藤仓公司采用了mini-MT连接器套管，研制出体积更小、又完全符合日本家电连接器RJ-45标准要求的MT-RJ型二芯光纤连接器;美国US-Conec公司以MT元件为基础，研制了可以连接4，8，10，12芯光纤的MTP/MPO型光纤连接器;美国Siecor公司的小型MT光纤连接器，即小型MAC型连接器，它最多只能用于4芯光纤;此外，美国Berg电子公司也为光纤带研制了小型MAC型连接器，该连接器可以连接2-18芯光纤。这些连接器的插芯均采用聚合物材料制成。预计若干年后，小型化的单芯光纤连接器、以带状光纤连接器为主的多芯光纤连接器将与目前大量使用的直径为2.5mm插针的连接器并贺齐驱，形成三足鼎立的局面。

三、光纤耦合器的宽带化

当前，能进行大批量生产单模光纤耦合器的方法是熔融拉锥，当光纤纤芯变细形成双锥时，由于模场直径的扩大，使一根光纤的信号可以耦合到另一根中去。在这种方法中，由于光纤之间的耦合系数与波长有关，所以光传输波长发生变化时，耦合系数也会发生变化，即耦合器的分光比发生变化，一般分光比随波长的变化率为0.2%nm。这种耦合器允许的带宽一般只有±20nm，称为标准型耦合器。显然，在允许的带宽范围内，分光比的变化≤±4%。这种耦合器可称为波长平坦型耦合器。所以宽带化是耦合器的一个重要发展方向。

为制造宽带耦合器，许多公司在深入研究熔融双锥耦合理论或进行大量实践的基础上，对熔融拉锥的工艺进行了改进。例如，考虑到熔融双锥的耦合是周期性的，耦合周期愈多，耦合系数与传输波长的关系愈大，所以应尽量减少熔融拉锥中的耦合次数，最好在一个周期内完成耦合;又如，改变两要光纤的转播常数也可减小耦合系数与传输波长的关系，所以可选择两根不同纤芯直径的光纤进行熔融拉锥，也可对一根光纤腐蚀或预拉伸后再与另一根光纤一起进行熔融拉锥。

采用分立元件组合结构和平面波导结构，可以从根本上改善耦合器的带宽性。在分立元件结构的耦合器中，一般采用半透膜进行分光，可以通过膜层的设计和制造达到需要的带宽特性，在平面波导结构的宽带耦合器，带宽可以达到350nm，这是目前熔融锥法难以达到的。

四、波分复用器的密集化

当前使用的波分复用器主要是二波长的复用器，如1310/1550nm、980/1550nm和1480/1550nm3种，前者用于通信线路，后面两种用于光纤放大器，其制造方法也是熔融拉锥。随着密集波分复用系统的发展，多波长复用器的需求正在增加，因此复用系统的发展，多波长复用器的需求正在增加，因此复用波长之间的间隔正在缩小。波长之间的间隔为20nm时，一般称为粗波分复用器(CWDM);波长之间的间隔为1-10nm时，一般称为密集波分复用器(FDM)。有时也笼统地将这些多路复用器称为密集波分复用器。密集化是波分复用器的发展方向。根据制造方法的不同，密集波分复用器主要有3种类型：薄膜滤波器型、光纤布拉格光栅型和阵列波导光栅型。

薄膜滤波器是将多层介质膜置于2个1/4节距的自聚焦透镜之间,利用多层介质膜的干涉效应，制成对某一波长透明的带通滤波器(BWDM)，当复用的波长旁轴入射时，只有一个波长透射，其他波长则反射。数个这样的复用器连在一起，就可构成密集波分复用器。这种产品的一般性能为：通带宽度约13nm，隔离度≥25dB，回波损耗≥55dB，插入损耗≤4dB。

光纤布拉格光栅型利用紫外光诱导光纤纤芯的折射率发生周期性的变化，当折射率的周期性变化满足布拉格光栅条件时，相应的波长反射，其他波长则顺利通过。这种反射型光栅相当于一个带阻滤波器，又称切趾滤波器或切趾布拉格光栅。多相这样的光栅以一定的方式可以组成密集型波分复用器。

阵弄波导光栅型是采用平面波导的光子集成器件，其基本结构由3部分组成：输入/输出(I/O)光波导阵列、自由转播区平板波导和弯曲波导阵列。当弯曲波导之间的相位差满足光栅方程时，这种阵列波导即可实现复用/解复用功能。日本NTT研制出复用400个波长的波导阵列光栅，波长间隔为0.2nm，隔离度为30dB，每通道损耗为3.8-6.4dB，尺寸为124mm×64mm。常规用的32或64波长的AWG的波长间隔为0.8nm，隔离度为28dB，每通道的损耗为2-3dB。

当前这3种密集波分复用器技术以薄膜滤波器型最为成熟，约占总市场的45%;其次是阵列波导光栅型，约占总市场的40%;光纤布拉格光栅型比较适宜于制作50GHz(波长间隔为0.4nm)的密集波分复用器，约占总市场的15%。

五、光开关的矩阵化

近年来，随着密集波分复用系统和全光通信网的研究，要求在各结点上的交换，如光交叉连接(OXC)、光分插和复用(OADM)和保护倒换，直接在光层中完成，这就需要光开关。由于这些结点上进行交换的光纤和波长数量很多，所以这种光开关应当是大端口数的矩阵光开关。

大端口数的矩阵光开关一般由单个的1×2或2×2光开关级连而成。传统的机械式光开关虽然在插入损耗、隔离度、消光比和偏振敏感性方面都有良好的性能，但它的尺寸比较大，动作时间比较长，一般为几十毫秒，不易组成大端口数的矩阵光开关。而非机械式光开关，主要是电光式的波导光开关，其开关速度在毫秒级到亚毫秒级，体积非常小，易于集成为大端口数的矩阵光开关，但共插入损耗、隔离度、消光比和偏振敏感性等性能都比较差。为此，近年来出现了能集成大规模矩阵阵列而又有良好性能的两种新型光开关，即微机械光开关(MEMS)和热光开关。

微机械光开关是在平面光波导的基体帛制成机械光开关的动作机构，例如采用深蚀刻、浅扩散工艺，可制作出悬臂梁作为光开关的可动部分，悬臂梁的侧面可用作反射镜。在可动和固定部分之间的梭齿式交叉电极上没有电压时，光路有反射输出;加上电压时，悬臂梁在静电力的作用下产生一个位移，悬臂梁侧壁的反射输出为零，从而实现光的转换。

热光开关通过加热使光波导折射率发生变化，从而改变光输出方向。便如，气泡型光开关是两条平面光波导的交叉点上，蚀刻一条管沟，管沟内注入折射率匹配液，因而波导内的光信号可以进行直线传输。采用类似复用机中的热喷墨技术，在波导交叉点的匹配液内产生一个气泡，光信号在气泡的全内反射作用下，被反射到另一个光波导，从而实现光的转换。

目前国外大端口数的矩阵开关的性能已足以满足全光网的交换要求。例如，美国朗讯公司采用mems技术已研制出1296端口的光交叉连接，插入损耗为5.1db，隔离度为38dB。Agilent公司研制的32×32气泡型光开关，最大损耗为7.5dB。微机械式的转换时间仅为3.7ms，气泡型也小于10ms。

六、无源器件的集成化由上可见，无论是在耦合器的宽带化，还是在波分复用器的密集化以及光开关的矩阵化中，光子集成都是一条重要途径，甚至是惟一的途径。此外，光子集成器件还有体积小，易于大规模生产、成本低等优点，所以光子集成成化是许多光纤无源器件的发展方向。光子集成器件有时也称平面型光无源器件。根据基体的种类，光波导的铌到锂镀钛光波导、硅基体沉积二氧化硅光波导、InGaAsP/InP波导和聚合物(Polymer)波导。

铌酸锂镀钛光波导技术的开发较早，其主要工艺过程是：首先在铌酸锂基体上用蒸发沉积或溅射沉积的方法镀一层钛膜，然后进行光刻，形成需要的光波导图形，再进行扩散，并镀上二氧化硅保护层，制成平面光波导。该波导的损耗较大，一般为0.2-0.5dB/cm。

硅基二氧化硅光波技术是20世纪90年代发展起来的新技术，国外已比较成熟。其制造工艺有火炎水解法(FHD)、化学气相淀积法(CVD,日本NEC公司开发)、等离子CVD法(美国Lucent公司开发)、多孔硅氧化法和熔胶-凝胶(Sol-gel)等。这种波导和损耗很小，约为0.02dB/cm。国外利用这种波导已研制出60路、132路的AWG。

InGaAsP/InP光波导的研究也比较成熟，它可与InP基的有源与无源光子器件及InP基微电子回路集成在同一基片上，虽然它与石英光纤的模场不匹配，与光纤的耦合损耗较大，但可以光回路中引入SOA加以补足。聚合物(Polymer)光波导是近年研究的热点。这波导的热光系数和电光系数都比较大，很适合于研制高速光波导开关、AWG等。德国HHI公司利用这种波导研制成功AWG在25-65℃的波长漂移仅为±0.05nm。聚合物波导及器件制作工艺简单，价廉，很有发展前景。

目前采用平面波导技术制造的无源器件不仅有宽带耦合器、波导阵列光栅(AWG)、大端口数矩阵光开关，而且还有多模干涉分束器，星形耦合器、波长隔离器以及硅微机械F-JP腔可变式衰减器等。由于它可以与有源器件以及微电子回路集成在同一基片上或封装在同一壳体内，构成混合集成光路，所以前途不可限量。

光纤传输光开关器件（光纤光电开关工作原理）

光纤器件的器件种类

光纤器件按功能分类，有光早返槐连接器、光耦合器、光开关、波分复用器和波分解复用器、光衰减器、光环行器、光隔离器和光调制器等。

光连接器　实现光纤与光纤或光纤与其他器件光学连接的器件。它的主要参数是插入损耗。光连接器品种甚多,按插孔的结构型式分，有O型、C型和V型等；按光纤种类和芯数分，有多模、单模光纤连接器，多芯、单芯光缆连接器等；按应用场合分，有通用式、现场装配式、密封式和穿墙式等。通用的多模单芯光缆连接器的插入损耗一般为 0.5～1分贝（图2）。单模光纤连接器的最低插入损耗可达 0.3分贝。

光定向耦合器使光路之间按比例实现能量耦合,且分光路线与传输方向有关，可作成三端口或四端口器件。根据结构和工艺的不同，可分为拼接式、拉锥式、棱镜式、平面式等（图3）。光定向耦合器的主要参数是插入损耗、分光比和隔离度。主要用于单线双向传输及数据网等。　星形耦合器　使一个或几个光路中的光能耦合到同一边(或另一边)一个或几个光路中的近似星形器件。将能量耦合到同一边光路的称为反射式星形耦合器；将能量耦合到另一边光路的称非反射式星形耦合器。按其对称性又可分为1×n型和n×n型等。按结构与工艺的不同，星形耦合器可分为拉锥式、搅模棒式等（图4）。星形耦合器的主要参数与光定向耦合器相同。它主要用于星形光纤网络。

T 形耦合器　使两个端机接到一个主传输线路上去的器件。主要结构和参数与星形耦合器相同，主要用于母线网络。

光开关　使一个或几个光路中的光能接通、切断或转换到另一个或几个光路中去的器件。按转换型式可分为1×n型和n×n型（矩阵开关）；按转换机理可分为机械式和折射率式（图5）。光开关的主要参数是插入损耗、隔离度、重世唤复性、转换时间和寿命。它主要用于光路的切换。

波分复用器　使两个或两个以上不同波长的光载波共用一个光路的器件。按色散元件分有棱镜式、光栅式和干涉模式等。其主要参数是插入损耗、隔离度等。它主要用于单线双向传输和光纤网络传输。

波分解复用器　使共用一个光路的不同波长的多个光载波分到各自光路中去的器件。其主要参数、结构和用途均与波分复用器相同。

光衰减器　使光陆友路的光能按一定比例衰减的器件。按衰减量的可调性可分为固定式、分级可调式和连续可调式（图6）。其主要参数是衰减量及其精度。它主要用于调整中继区间的损耗、评价光纤传输系统损耗和校正光功率计等。

光纤器件除应用于光纤通信外，还可应用于非通信领域，如传感技术、数据处理和计算技术等。特别是光纤传感器尤其受到人们注意，它的进展将会促进光纤器件的发展。此外为了适应单模光纤传输系统的需要，光纤器件将在平面型器件的基础上向混合集成光路方向发展，对光纤传输系统会产生重要的影响。

光开关的工作原理

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。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(AutomaticSwitched Optical Networks，ASON)成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(Optical Cross-connect,OXC)设备构成,通过OXC,可实现动态波长选路和对光网络灵活、有效地管理。OXC技术在日益复杂的DWDM网中是关键技术租宽之一，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，它可实现弊哗亮动态光路径管理、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。随着光传送网向超高速、超大容量的方向发展#网络的生存能力、网络的保护倒换和恢复问题成为网络关键问题，而光开关在光层的保护倒换对业务的保护和恢复起到了更为重要的作用。

应芦陆用范围

光开关(Optical Switch,OS)是一种具有一个或多个可选择的传输窗口,可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器件。光开关基本的形式是2X2即入端和出端各有两条光纤，可以完成两种连接状态，平行连接和交叉连接，如图2所示。较大型的空分光交换单元可由基本的2X2光开关以及相应的1X2光开关级联、组合构成。

图1 光开关的平行连接和交叉连接

光开关在光网络中起到十分重要的作用，在波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM) 传输系统中，光开关可用于波长适配、再生和时钟提取，在光时分复用(Optical Time Division Multiplex,OTDM)系统中，光开关可用于解复用；在全光交换系统中，光开关是光交叉连接(Optical Cross-connect，OXC)的关键器件，也是波长变换的重要器件。根据光开关的输入和输出端口数，可分为1×1、1×2、1×N、2×2、2×N、M×N等多种，它们在不同场合中有不同用途。其应用范围主要有：光网络的保护

光开关是什么？

开关我们大家都很熟悉，每天抬头不见低头见在各个角落里，只是不知道大家是否对光开关很熟悉呢，今天就让我们给大家普及一下光开关的知识吧！

什么是光开关

光开关是一种光路转换器件。在光纤传输系统，光开关用于多重监视器，LAN，多光源，探测器和保护以太网的转换。在光纤测试系统，用于光纤，光纤设备测试和网络测试，光纤传感多点监测系统。

光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。光开关从制造工艺来分类，可分成机械式，微光机电MEMS系统方式开关和其他方式开关。前两种光开关是目前最成熟，市场应用最多的产品，最后一类可细分为液晶式光开关、电光式光开关、热光式光开关、声光式光开关。

光开关的工作原理

1、机械式光开关移动光纤式光开关移动反射镜式光开关以上两种体积大，难实现集成化的开关网络。近年正大力发展一种集成的微机电系统（MEMS）开关，在硅片上用微加工技术做出大量可移动的微型镜片构成的开关阵列。用16个移动反射镜光开关构成的两组44MEMS开关阵列

2、电光开关电光开关的原理一般是利用材料的电光效应或电吸收效应，在电场作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或偏振等使光强突变或光路转变。电光开关一般利用泡克耳斯（Pockels）效应，即折射率n随光场E而变化的电光效应。折射率变化与光场的变化关系为：而光波传输距离L相应的相位变化为：定向耦合型光开关定向耦合器中两耦合波导光功率周期性相互转换定向耦合器的开关特性M-Z型干涉仪光开关波导型M-Z干涉仪是一种广泛应用的光开关。它由两个3dB耦合器级联而成。

光开关应用范围

光开关（OpticalSwitch,OS）是一种具有一个或多个可选择的传输窗口，可对光辩渗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器件。光开关基本的形式是2X2即入端和出端各有两条光纤，可以完成两种连接状态，平行连接和交叉连接，较大型的空分光交换单元可由基本的2X2光开关以及相应的1X2光开关级联、组码搜合构成。

光开关在光网络中起到十分重要的作用，在波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing,WDM）传输系统中，光开关可用于波长适配、再生和时钟提取，在光时分复用（OpticalTimeDivisionMultiplex,OTDM）系统中，光开关可用于解复用；在全光交换系统中，光开关是光交叉连接（OpticalCross-connect，OXC）的关键器件，也是波长变换的重要器件。根据光开关的输入和输出端口数，可分为1×1、1×2、1×N、2×2、2×N、M×N等多种，它们在不同场合中有不同用途。其应用范围主要有：光网络的保护倒换系统，光纤测试中的光源控制、网络性能的实时监控系统、光器件的测试、构建OXC设备的交换核心，光插/分复用、光学测试、光传感系统等。

关于光开关的相关介迟灶历绍今天就到这里了，希望以上的内容可以帮助到大家！

光开关的性能参数汇总

光开关是一种光学器件，一般具有一个或多个可选的传输端口，其作用于光传输线路或集成光路中的光信号的物理切换或者逻辑操作。在光纤通信技术问世和发展给通信业带来革命性的变革前提下，全世界约有85%的通信业务都已经实现光纤传输，而光开关在其应用中较为广泛。光开关根据其不同的原理和技术，具有不同的性能参数，适用于不同的场合。下文将为大家汇总其性能参数。

1、交换矩阵

光开关交换矩阵的大小反映了光开关的交换能力，如在骨干网上要有超过1000*1000的交换容量。对于大交换容量的光开关，可通过较多的扮液橘小光开光叠加而成。

2、交换速度

交换速度是衡量光开光性能的重要指标。其有两个重要的量级，当从一个端口到另一个端口的交换时间达到几个ms时，对因故障而重新选择路由的时间就已经够了。当交换时间达到ns量级时，可以支持光互联网的分组交换。

3、损耗

当光信号通过光开关时，将伴随着能量损耗。而光开关损耗产生的原因主要有两个：光纤和关开关端口耦合时的损耗和光开关自身材料对光信号产生的损耗。损耗特性影响了光开关的级联，限制了光开关的扩容能力。

4、交换粒度

交换粒度可分为三类：波长交换、波长组交换和光纤交换。交换粒度反映了光开关交换业务的灵活性。

5、无阻塞特性

无阻塞特性是指光开关的任一输入端能在任意时刻将光波输出到任一输出端的特性。大型或级联光开关的阻塞特性更为明显，光开关要求具有严格的无阻塞特性。

6、升级能力

很多开关结厅团果可容易的升级为8*8或32*32，但却不能升级到成百或上千的端口，因此只能用于构建OADM或城域网的OXC，而不适用于骨干网上。

7、可靠性

在某些极端情况下，光开关可能需要完成几千几万次的频繁动作。有些情况(如保护倒换)，光开关倒换的次数可能很少，此时，维持光开关的状态是更主埋唤要的因素。

光开关的性能参数有多种，而不同领域对各大性能参数的要求也各不相同。根据其工作原理的不同，其种类分为传统光机械开关、新兴光开关和光控光开关等。各大专业工程师和使用者需要根据自己的实际使用需求，合理选择合适的种类，并选择能满足自己使用需求的性能参数的光开关。以上是小编为大家整理的关于光开关性能参数的汇总。

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光开关的应用与结构和性能特点

可以说，没有开关就没有通信网络。从第一代电信网络开始，即电话交换系统就采用了大量的开关形成交换单元完成用户间的电路交换。今天，以DWDM为基础的全光网络已称为新一代电信网络研究的热点和发展方向，不同波长的光信号在网络中要实现路由选择必然要使用光开关，光开关时完成交换的核心器件，在目前广泛使用的光网络中具有不可替代的作用。下面我们一起来说说关于光开关的相关知识。

光开关涉及的领域：

1.光网络的保护倒换系统，实际的光缆传输系统中都留有备用光纤，

当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度，光开关将主信号自动转至备用光纤系统传输，从而使接收端能接收到正常信号而感觉不到网路已出了故障，其会将网络节点连成环形以进一步改善网络的生存性。

2.网络性能的实时监控系统，在远端光纤测试点，通过1×N多路光开关把多根光纤接到光时域反射仪上，进行实时网络监控，通过计算机控制光开关倒换顺序和时间，实现对所有光纤的检测，并将检测结果传回网络控制中心，一旦发现某一路出现问题，可在网管中心直接进行处理。

3.光开关还应用在光纤通信器件测试系统以及城域网、接入网的差／分复用和交换设备中。光开关的引入使未来全光网络更具灵活性、智能性、生存性。

光开关技术已经成为未来光联网、光交换的关键技术，在通信、自动控制等领域发挥着越来越重要的作用。

简单介绍几种光开关结构与性能特点：

1.机械式光开关

传统的机械式光开关插入损耗较低（45db)，不受偏振和波长的影响。

多路输入输出光束的机械光开关中的关键单元是具有光路二度对称的复合反射镜。复合反射镜是由几何形状尺寸和光学性能完全形同的两块镜子粘合在一起构成，以粘合面为对称平面，具有二度镜面对称性。对单个复合反射镜的往返运动的控制，可同时改变两路输入输出光路的相互连接状态，实现光路的平行或交叉连接，形成2X2光开关。采用多个复合反射镜和合理的光路布局，可实现更多光路之间的相互连接状态，形成多路输入输出光束无阻塞交换，同时大幅度减少光开关矩阵中的光学元件和相应驱动器数量，具有频带宽广、结构紧凑、体积小的特点。

2.微电子机械光开关（MEMS）

MEMS光开关是一种自由空间微型光开关，

是目前全世界都十分关注的一项新技术，MEMS主要是利用移动光纤或利用微镜反射原理进行光交换的光开关。MEMS是由半导体材料，如Si等组成的微机械结构。MEMS光开关结构紧凑、重量轻、易于扩展，此种光开关同时具有机械光开关和波导光开关的优点，又盯橡茄克服了它们的缺点。MEMS光开关的驱动方式主要有静电驱动、电致伸缩、磁致伸缩、形变记忆合金、光功率驱动、热驱动和光子开关等。其原理是微反射镜和上电极连接在一起，在没有电压输入时，上电极的位置不动，微反射镜处在光通路上，从入射光纤发出的光被微反射镜反射，改变方向后进入到镜面同一侧的出射光纤中，这是开关的反射状态。当上电极和下电极之间有电压输入时，静电力的作用下，上电极带动微反射镜移开光通路，入射光沿直线传播进入前方的出射光纤，这是开关的直通状态。作为一种全光开关，由如则于具有可移动的反射表面或反射镜、可通过施加电或热变化方法改变其反射角，光波长对准反射面按指令让光子通过，或把光信号分流到另一个端口。

3.波导型光开关

波导型光开关是近年来发展起来的一种光开关，它采用波导结构。波导型光开关同样利用电光、声光、热光、磁光效应来进行控制。最一般的介质波导是平板波导结构，它由衬底、薄膜层和覆盖层组成。平面波导型开关主凯察要有两种，热光型和全内反射型。热光型开关，是利用Si波导的热感应折射率变化原理制作的，

其M-Z干设计是由两个3db定向耦合器和两个波导臂组成，臂上还有一个用作热光移相器的薄膜加热器。其工作原理是未受热时这种单元结构处于分叉态，当对热光移相器加热时，开关为条形状，完成开关功能。全内反射型开关的原理是利用在交叉波导中制作的槽里内反射，实现大型的广播电路开关。

4.液晶光开关

液晶光开关是根据其偏振特性来完成交换的，其工作状态时基于对偏振的控制，工作时，一路偏振光被反射。而另一路可以通过。

5.热光效应开关

热光技术主要用来制作小的光开关。现在主要有两种类型的热光开关，数字型光开关和干涉型光开关。干涉型光开关具有结构紧凑的优点，缺点是对波长敏感，因此，通常需要进行温度控制。它们都是在介质材料上先做上波导结构，通过改变波导折射率实现光的开关动作。

6.声光开关

在声光开关结构中，控制信号采用声波，主要作用是用来控制光线的偏转。声光开关的交换速度从500ns到10us。由于在声光开关中没有课移动的部分，因此，1x2声光开关的可靠性比较高。

7.磁光开关

磁光开关的原理是利用法拉第旋光效应，通过外加磁场的变化来改变磁光晶体对入射偏振光偏振面的作用，从而达到切换光路的作用。相对于传统的机械式光开关，慈光开关具有开关速度快、稳定性高等优势，而相对于其他的非机械式光开关，它又具有驱动电压低、串扰小等优点，因此，磁光开关将是一种具有竞争力的光开关。

以上就是我对光开关相关知识的详细介绍，希望对你有帮助，想了解更多相关知识可以到资讯看看。