光開關:光路轉換器件-中文百科頻道

簡介

光開關是一種光路轉換器件。在光纖傳輸系統，光開關用于多重監視器，LAN，多光源，探測器和保護以太網的轉換。在光纖測試系統，用于光纖，光纖設備測試和網絡測試，光纖傳感多點監測系統。

背景

光纖通信技術的問世和發展給通信業帶來了革命性的變革，目前世界大約85%的通信業務經光纖傳輸，長途幹線網和本地中繼網也已廣泛使用光纖。特别是近幾年，以IP為主的Internet業務呈現爆炸性增長，這種增長趨勢不僅改變了IP網絡層與底層傳輸網絡的關系，而且對整個網絡的組網方式、節點設計、管理和控制提出了新的要求。

一種智能化網絡體系結構——自動交換光網絡(Automatic Switched Optical Networks，ASON)成為當今系統研究的熱點，核心節點由光交叉連接(Optical Cross-connect，OXC)設備構成，通過OXC，可實現動态波長選路和對光網絡靈活、有效地管理。OXC技術在日益複雜的DWDM網中是關鍵技術之一，而光開關作為切換光路的功能器件，則是OXC中的關鍵部分。

光開關矩陣是OXC的核心部分，可實現動态光路徑管理、光網絡的故障保護、波長動态分配等功能，對解決目前複雜網絡中的波長争用，提高波長重用率，進行網絡靈活配置均有重要的意義。随着光傳送網向超高速、超大容量的方向發展網絡的生存能力、網絡的保護倒換和恢複問題成為網絡關鍵問題，而光開關在光層的保護倒換對業務的保護和恢複起到了更為重要的作用。

應用範圍

光開關基本的形式是2X2即入端和出端各有兩條光纖，可以完成兩種連接狀态，平行連接和交叉連接，如圖2所示。較大型的空分光交換單元可由基本的2X2光開關以及相應的1X2光開關級聯、組合構成。

根據光開關的輸入和輸出端口數，可分為1×1、1×2、1×N、2×2、2×N、M×N等多種，在不同場合中有不同用途。其應用範圍主要有：光網絡的保護倒換系統，光纖測試中的光源控制、網絡性能的實時監控系統、光器件的測試、構建OXC設備的交換核心，光插/分複用、光學測試、光傳感系統等。

研究

依據不同的光開關原理!光開關的實現方法有多種，如：傳統機械光開關、微機械光開關、熱光開關、液晶光開關、電光開關和聲光開關等。其中傳統機械光開關、微機械光開關、熱光開關因其各自的特點在不同場合得到廣泛應用。

目前應用最為廣泛的仍是傳統的1×2和2×2機械式光開關。傳統機械式光開關可通過移動光纖将光直接耦合到輸出端，采用棱鏡、反射鏡切換光路，将光直接送到或反射到輸出端。

機械式光開關分主要有3種類型：一是采用棱鏡切換光路技術，二是采用反射鏡切換技術，三是通過移動光纖切換光路。光纖與起準直作用的透鏡(準直器)相連，并固定不動，通過移動棱鏡改變輸入、輸出端口間的光路。

反射鏡型光開關工作原理：當反射鏡未進入光路時，光開關處于直通狀态，光纖1進入的光進入光纖4，光纖2進入的光進入光纖3；當反射鏡處于兩光線的交點位置時，光開關處于交叉狀态，光纖1進入的光進入到光纖3，光纖2進入的光進入光纖4從而實現光路的切換。移動光纖型光開關如圖5所示，是固定一端的光纖，移動另一端的光纖與固定光纖的不同端口相耦合，實現光路的切換。這類光開關回波損耗低，且受外界環境溫度影響大，并沒有形成真正意義上的商用化産品。中國國内商用化光開關主要是移動棱鏡和反射鏡型的。

機械型光開關的優點是插入損耗低(<1dB)隔離度高(>45dB)與波長和偏振無關，制作技術成熟。缺點在于開關動作時間較長(ms量級)，體積偏大，且不易做成大型的光開關矩陣，有時還存在回跳抖動和重複性差的問題。

機械型光開關在最近幾年得到廣泛應用，但随着光網絡規模的不斷擴大，這種開關難以适應未來高速、大容量光傳送網發展的需求。