光开关（光路转换器件）

光开关（光路转换器件）

光开关 （光路转换器件） 次浏览 | 2022.10.31 09:58:00 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 光开关光路转换器件

光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口。其作用是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光学器件。光开关在光网络中起到十分重要的作用，在波分复用传输系统中，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的关键器件，也是波长变换的重要器件。

中文名

光开关

外文名

optical switch

应用学科

光纤通信技术

属性

光路转换器件

简介

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。

背景

光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(Automatic Switched Optical Networks，ASON)成为当今系统研究的热点，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，可实现动态光路径管理、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。

应用范围

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。

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，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。

研究

依据不同的光开关原理!光开关的实现方法有多种，如：传统机械光开关、微机械光开关、热光开关、液晶光开关、电光开关和声光开关等。其中传统机械光开关、微机械光开关、热光开关因其各自的特点在不同场合得到广泛应用。

目前应用最为广泛的仍是传统的1×2和2×2机械式光开关。传统机械式光开关可通过移动光纤将光直接耦合到输出端，采用棱镜、反射镜切换光路，将光直接送到或反射到输出端。

机械式光开关分主要有3种类型：一是采用棱镜切换光路技术，二是采用反射镜切换技术，三是通过移动光纤切换光路。光纤与起准直作用的透镜(准直器)相连，并固定不动，通过移动棱镜改变输入、输出端口间的光路。

反射镜型光开关工作原理：当反射镜未进入光路时，光开关处于直通状态，光纤1进入的光进入光纤4，光纤2进入的光进入光纤3；当反射镜处于两光线的交点位置时，光开关处于交叉状态，光纤1进入的光进入到光纤3，光纤2进入的光进入光纤4从而实现光路的切换。移动光纤型光开关如图5所示，是固定一端的光纤，移动另一端的光纤与固定光纤的不同端口相耦合，实现光路的切换。这类光开关回波损耗低，且受外界环境温度影响大，并没有形成真正意义上的商用化产品。中国国内商用化光开关主要是移动棱镜和反射镜型的。

机械型光开关的优点是插入损耗低(<1dB)隔离度高(>45dB)与波长和偏振无关，制作技术成熟。缺点在于开关动作时间较长(ms量级)，体积偏大，且不易做成大型的光开关矩阵，有时还存在回跳抖动和重复性差的问题。

机械型光开关在最近几年得到广泛应用，但随着光网络规模的不断扩大，这种开关难以适应未来高速、大容量光传送网发展的需求。

分类

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。

应用场合

光纤环路、自动测量、光纤网络远程监控、光路切换、系统监测、实验室研发、动态配置分插复用、光路监控系统、光环路保护切换试验、光纤传感系统、光器件测试与研究。

参考资料