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綿陽超光通信

2013-11-25 11:18

光開關(guān)的矩陣化描述

近年來，隨著密集波分復(fù)用系統(tǒng)和全光通信網(wǎng)的研究，要求在各結(jié)點(diǎn)上的交換，如光交叉連接(OXC)、光分插和復(fù)用(OADM)和保護(hù)倒換，直接在光層中完成，這就需要光開關(guān)。由于這些結(jié)點(diǎn)上進(jìn)行交換的光纖和波長數(shù)量很多，所以這種光開關(guān)應(yīng)當(dāng)是多端口數(shù)的矩陣光開關(guān)。

多端口數(shù)的矩陣光開關(guān)一般由單個(gè)的1×2或2×2光開關(guān)級(jí)連而成。傳統(tǒng)的機(jī)械式光開關(guān)雖然在插入損耗、隔離度、消光比和偏振敏感性方面都有良好的性能，但它的尺寸比較大，動(dòng)作時(shí)間比較長，一般為幾十毫秒，不易組成多端口數(shù)的矩陣光開關(guān)。而非機(jī)械式光開關(guān)，主要是電光式的波導(dǎo)光開關(guān)，其開關(guān)速度在毫秒級(jí)到亞毫秒級(jí)，體積非常小，易于集成為大端口數(shù)的矩陣光開關(guān)，但共插入損耗、隔離度、消光比和偏振敏感性等性能都比較差。為此，近年來出現(xiàn)了能集成大規(guī)模矩陣陣列而又有良好性能的兩種新型光開關(guān)，即微機(jī)械光開關(guān)(MEMS)和熱光開關(guān)。

微機(jī)械光開關(guān)是在平面光波導(dǎo)的基體帛制成機(jī)械光開關(guān)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，例如采用深蝕刻、淺擴(kuò)散工藝，可制作出懸臂梁作為光開關(guān)的可動(dòng)部分，懸臂梁的側(cè)面可用作反射鏡。在可動(dòng)和固定部分之間的梭齒式交叉電極上沒有電壓時(shí)，光路有反射輸出;加上電壓時(shí)，懸臂梁在靜電力的作用下產(chǎn)生一個(gè)位移，懸臂梁側(cè)壁的反射輸出為零，從而實(shí)現(xiàn)光的轉(zhuǎn)換。

熱光開關(guān)通過加熱使光波導(dǎo)折射率發(fā)生變化，從而改變光輸出方向。便如，氣泡型光開關(guān)是兩條平面光波導(dǎo)的交叉點(diǎn)上，蝕刻一條管溝，管溝內(nèi)注入折射率匹配液，因而波導(dǎo)內(nèi)的光信號(hào)可以進(jìn)行直線傳輸。采用類似復(fù)用機(jī)中的熱噴墨技術(shù)，在波導(dǎo)交叉點(diǎn)的匹配液內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)氣泡，光信號(hào)在氣泡的全內(nèi)反射作用下，被反射到另一個(gè)光波導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)光的轉(zhuǎn)換。

目前最重要的就是提高矩陣開關(guān)的性能已足以滿足全光網(wǎng)的交換要求。