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光通信器件光開關-資料下載頁

2026-06-09 21:05本頁面

　　

【正文】緊湊、重量輕, 且擴展性較好。 MEMS光開關特性：低插入損耗。低串擾。與波長、速率、調制方式無關。功耗低。堅固、壽命長。可集成擴展成大規模光開關矩陣。適中的響應速度(開關時間從100ns～10ms)。在光交叉連接及需要支持大容最交換的系統中, 基于MEMS 技術的解決方案已是主流。 MEMS光開關分類：MEMS 光開關可以分為二維和三維光開關。二維光開關由一種受靜電控制的二維微小鏡面陣列組成,光束在二維空間傳輸。準直光束和旋轉微鏡構成多端口光開關, 對于MN 的光開關矩陣, 光開關具有MN個微反射鏡。二維光開關的微反射鏡具有兩個狀態0和1(通和斷), 當光開關處于1 態時, 反射鏡處于由輸入光纖準直系統出射的光束傳播通道內, 將光束反射至相應的輸出通道并經準直系統進入目標輸出光纖。當光開關處于0 態時, 微反射鏡不在光束傳播通道內, 由輸入通道光纖出射的光束直接進入其對面的光纖。三維MEMS 的微鏡固定在一個萬向支架上, 可以沿任意方向偏轉。每根輸入光纖都有一個對應的MEMS 輸入微鏡, 同樣, 每根輸出光纖也都有其對應的MEMS 輸出微鏡[17]。因此, 對于MN 三維MEMS 光開關, 則具有M+N 個MEMS 微反射鏡。由每根輸出光纖出射的光束可以由其對應的輸入微鏡反射到任意一個輸出微鏡, 而相應的輸出微鏡可以將來自任一輸入微鏡的光束反射到其對應的輸出光纖。對于MN 三維MEMS 光開關, 每個輸入微鏡有N 個態, 而輸出微鏡則具有M個狀態。目前, Iolon 利用MEMS 實現了光開關的大量自動化生產。該結構開關時間小余5ms。Xeros 基于MEMS 微鏡技術, 設計了能升級到11521152 的光交叉連接設備, 交換時間小余50ms。隨著全光網絡的發展, 三維MEMS 陣列可成為大型交叉連接的最佳候選者之一。基于MEMS技術的光開關主要有微反射鏡型光開關、靜電驅動型光開關、自由空間交換型光開關、無透鏡型光纖光開關等,光開關的驅動方式主要有平行板電容靜電驅動,梳狀靜電驅動器驅動,電致、磁致伸縮驅動,形變記憶合金驅動,光功率驅動和熱驅動等[4].MOEMS光開關所用材料大致分為單晶硅、多晶硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等硅基材料,Au、Al等金屬材料,、表面加工工藝和LIGA(Lithographie,Galvanoformung and Abformung,即光刻、電鑄和注塑)工藝.MEMS開關，在硅片上用微加工技術做出大量可移動的微型鏡片構成的開關陣列。例如采用硅在絕緣層上（SOI）的硅片生長一層多晶硅，再鍍金制成反射鏡，然后通過化學刻蝕或反應離子刻蝕方法除去中間的氧化層，保留反射鏡的轉動支架。通過靜電力使微鏡發生轉動。圖18是一個MEMS實例，它采用16個可以轉動的微型反射鏡，實現兩組光纖束間的44光互連。圖18 用16個移動反射鏡光開關構成的兩組44 MEMS開關陣列機電光開關的優點是：結構簡單；插入損耗低(2dB)；消光比高(60dB)；隔離度好（45dB）；而且不受偏振和波長的影響。缺點是：開關時間較長，；開關結構有移動部分，因而開關壽命有限和重復性較差，有的還存在著回跳抖動等問題。圖18的MEMS可達到如下技術指標（見表1）：表4 MEMS光開關的技術指標項目插損dB串擾dB消光比dB偏振靈敏度dB開關時間ms壽命次開關尺寸mm測值~6060dB401051010全光開關全光開關：無需經過電光轉換，用非線性光學方法實現以光控制光的全光開關。：光在非線性介質中傳播時，強光改變戒指折射率并對弱光相位進行調制，使其不再沿直線傳播而發生光斑移動，就此實現開關效果。：通過改變其中一束入射激光的強度引起原子能級分裂，產生共振現象，從而使得另外幾束不同激光的強度得到增強或抑制，實現開關。四、光開關應用前景分析 20世紀90年代的初期與中期，光開關在世界市場的需求量增長緩慢，只有數十萬件。 90年代后期，隨著全光網絡的興起和發展、經濟信息化過程的加快，全球范圍光交換機及其交換矩陣系統市場需求猛增。今后大容量、高速交換、透明、低損耗的光開關將在光網絡發展中起到更為重要的作用。光調制光開關和波導調制光開關的技術發展較快,其開關時間具有幾個ps 到10ps的開發潛力,可以滿足全光通信網絡實現高速光交換、光交叉連接的要求。因此,光調制光開關和波導調制光開關是今后光開關的發展方向。但是,光調制光開關和波導調制光開關串音大的缺點目前尚無技術突破,還處于實驗室研究階段,而且價格昂貴,近幾年要達到實用化的水平并投入市場不太可能。目前采用較為成熟的MEMS技術研制開發光開關、光開關列陣,并在此基礎上組建、完善全光交換機及其交換矩陣系統等全光網絡節點設備，具有非常大的現實應用價值。參考文獻1. 李玲，黃永清編著，光纖通信基礎，國防工業出版社，1999年，178頁。2. Goh. T, Himeno. A, , et al. Highextinction ratio and lowloss silicabased 8180。8 strictly nonblocking thermooptic matrix switch, J. Lightwave Tech., 1999, 17 (7): 1192.3. 黃章勇編著，光纖通信用光電子器件和組件，北京郵電大學出版社，2001年，165頁。4. Fouquet J. E., LEOS Proceedings of the 1998 11th Annual Meeting IEEE Lasers and Electrooptics Society, Part 2, Dec. 1~4, 1998: 169~170.5. Riza N. A., J. of Lightwave Technology, 1999, 17 (9): 1575~1584.

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