光開關(guān),光開關(guān)的分類,光開關(guān)的工作原理是什么?

光開關(guān),光開關(guān)的分類,光開關(guān)的工作原理是什么?

光開關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選擇的傳輸窗口，可對(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。

機(jī)械式光開關(guān)：插入損耗低；隔離度高；不受偏振和波長影響；開關(guān)時(shí)間長(ms)，重復(fù)性較差。

其它光開關(guān)：開關(guān)時(shí)間短(ms)；體積??；插入損耗大；隔離度低。

光開關(guān)的特性參數(shù)

1.插入損耗(Insertion loss)

2.回波損耗（Return loss）

從輸入端返回的光功率與輸入光功率的比值。

3.隔離度

兩個(gè)相隔離的輸出端口光功率的比值。

4. 串?dāng)_

輸入光功率與從非導(dǎo)通端口輸出的光功率的比值。

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。

ER＝IL－IL0

6.開關(guān)時(shí)間

開關(guān)端口從某一初狀態(tài)轉(zhuǎn)為通或者斷所需的時(shí)間。從在開關(guān)上施加或撤去能量的時(shí)刻算起。

光開關(guān)的工作原理：

1. 機(jī)械式光開關(guān)

移動(dòng)光纖式光開關(guān)

移動(dòng)反射鏡式光開關(guān)

以上兩種體積大，難實(shí)現(xiàn)集成化的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。近年正大力發(fā)展一種集成的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)開關(guān)，在硅片上用微加工技術(shù)做出大量可移動(dòng)的微型鏡片構(gòu)成的開關(guān)陣列。

用16 個(gè)移動(dòng)反射鏡光開關(guān)構(gòu)成的兩組4 4MEMS開關(guān)陣列

2 電光開關(guān)

電光開關(guān)的原理一般是利用材料的電光效應(yīng)或電吸收效應(yīng)，在電場作用下改變材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或偏振等使光強(qiáng)突變或光路轉(zhuǎn)變。

電光開關(guān)一般利用泡克耳斯(Pockels)效應(yīng)，即折射率n隨光場E而變化的電光效應(yīng)。折射率變化與光場的變化關(guān)系為：

而光波傳輸距離L相應(yīng)的相位變化為：

定向耦合型光開關(guān)

定向耦合器中兩耦合波導(dǎo)光功率周期性相互轉(zhuǎn)換

定向耦合器的開關(guān)特性

M-Z型干涉儀光開關(guān)

波導(dǎo)型M-Z干涉儀是一種廣泛應(yīng)用的光開關(guān)。它由兩個(gè)3dB耦合器級(jí)聯(lián)而成。

工作原理：

在兩個(gè)光波導(dǎo)臂的電極上分別加上電壓V和-V，各產(chǎn)生相應(yīng)電場E1和E2。因此波導(dǎo)臂所產(chǎn)生的折射率變化為：

對(duì)于對(duì)稱型M-Z干涉儀，L1=L2=L，兩臂的相位差為：

令Df＝p時(shí)的電壓為半波電壓：

兩臂的相位差可以表示為：

設(shè)①端輸入的電場強(qiáng)度為E1,從③、④端輸出的信號(hào)的電場強(qiáng)度為E3 、E4,利用耦合器的傳輸方程，可得

③、④端的透過率為：

不加電壓時(shí)，V=0，T3=0，T4=1；加半波電壓Vp時(shí)，T3=1, T4=0，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)作用。偏振強(qiáng)度調(diào)制型光開關(guān)

由電光相位調(diào)制器、起偏器P和檢偏器Q組成

該功率器件的功率轉(zhuǎn)變比為

3 熱光開關(guān)

熱光開關(guān)和電光開關(guān)的結(jié)構(gòu)可以是相同的，但是產(chǎn)生開光效應(yīng)的機(jī)理不同。這里的熱光效應(yīng)是指通過電流加熱的方法，使介質(zhì)的溫度變化，導(dǎo)致光在介質(zhì)傳輸?shù)恼凵渎屎拖辔话l(fā)生改變的物理效應(yīng)。這是率隨溫度的變化可用以下關(guān)系式表示：

4 液晶光開關(guān)

液晶光開關(guān)工作原理

5 磁光效應(yīng)光開關(guān)

6.聲光開關(guān)

聲光效應(yīng)是指聲波通過材料產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)變，引起材料的折射率周期性變化，形成布拉格光柵，衍射一定波長的輸入光的現(xiàn)象。利用聲致光柵使光偏轉(zhuǎn)做成光開關(guān)。

聲光開關(guān)工作原理