光纖通信chap3-3

1、3.3 光無(wú)源器件光無(wú)源器件3.3.1 連接器和接頭連接器和接頭 3.3.2 光耦合器光耦合器3.3.3 光隔離器與光環(huán)行器光隔離器與光環(huán)行器3.3.4 光調(diào)制器光調(diào)制器3.3.5 光開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)3.3 光光 無(wú)無(wú) 源源 器器 件件 插入損耗小、反射損耗大、工作溫度范插入損耗小、反射損耗大、工作溫度范圍寬、性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、圍寬、性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、 體積小、價(jià)體積小、價(jià)格便宜、便于集成等。格便宜、便于集成等。 3.3.1 連接器和接頭連接器和接頭 連接器連接器是實(shí)現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸是實(shí)現(xiàn)光纖與光纖之間可拆卸(活動(dòng)活動(dòng))連接的器件，連接的器件， 主主要用于光纖線路與光發(fā)射機(jī)輸出或光接收機(jī)輸入之

2、間，或光要用于光纖線路與光發(fā)射機(jī)輸出或光接收機(jī)輸入之間，或光纖線路與其他纖線路與其他之間的連接。之間的連接。 光纖連接器按連接頭結(jié)構(gòu)形式可分為：光纖連接器按連接頭結(jié)構(gòu)形式可分為：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種形式。按光纖端面形狀分有等等各種形式。按光纖端面形狀分有PC（包括（包括SPC或或UPC）和）和APC；按光纖芯數(shù)劃分還有單芯；按光纖芯數(shù)劃分還有單芯和多芯（如和多芯（如MT-RJ）之分。）之分。 光纖連接器由三個(gè)部分組成的：兩個(gè)配合插頭和一個(gè)耦合光纖連接器由三個(gè)部分組成的：兩個(gè)配合插頭和一個(gè)耦合管。兩個(gè)插頭裝進(jìn)兩根光纖尾端；耦合管起對(duì)準(zhǔn)套管的作用。管。兩個(gè)插頭裝

3、進(jìn)兩根光纖尾端；耦合管起對(duì)準(zhǔn)套管的作用。連接器的類型按接頭外形分類：FCNTT公司開(kāi)發(fā)：其外部加強(qiáng)方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣 連接器的類型按接頭外形分類：SCNTT公司開(kāi)發(fā)：外殼呈矩形，緊固方式是采用插拔銷閂式，不需旋轉(zhuǎn)，具有安裝密度高的特點(diǎn)由ATT開(kāi)發(fā)出來(lái)，是雙錐型連接器。 ST光纖連接器有一個(gè)直通和卡口式鎖定機(jī)構(gòu)。連接器的類型按接頭外形分類：ST連接器的類型按接頭外形分類：LCBell Lab開(kāi)發(fā)：采用操作方便的模塊化插孔閂鎖機(jī)理制成。其所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，為1.25mm，提高了光配線架中連接器的密度。連接器剖面連接器的類型按插針端面分類PC:

4、 微球面研磨拋光SPC:端面為180度球面。APC: 呈8度角并做微球面研磨拋光。UPC：平面研磨拋光。FC/PC-FC/PC:光纖連接器件兩端均為圓形螺旋式接頭 FC/PC-SC/PC:光纖連接器件一端為圓形螺旋式接頭,一端為方形插拔式接頭。 光纖ODF是光纖配線架的英文縮寫(xiě)，用于光纜和光纜之間的跳接和連接。 表表 3.5 光纖連接器一般性能光纖連接器一般性能 1 . 04050SC型型陶瓷陶瓷-40+80陶瓷陶瓷-20+70不銹鋼不銹鋼工作溫度工作溫度/C不銹鋼不銹鋼壽命（插拔次數(shù)）壽命（插拔次數(shù)）3540FC型型反射損耗反射損耗/dB互換性互換性/dB重復(fù)性重復(fù)性/dB0.20.3插入損

5、耗插入損耗/dB性能性能型號(hào)或材料型號(hào)或材料項(xiàng)目項(xiàng)目3101 . 0410光纖的連接光纖的連接 光纖與光纖的連接有兩種形式，一種是光纖與光纖的連接有兩種形式，一種是永久性連接，另一種是活動(dòng)連接。永久永久性連接，另一種是活動(dòng)連接。永久性連接性連接具有粘接法和熔接法之分，目前多采用具有粘接法和熔接法之分，目前多采用熔接法。熔接法如圖所示。單模光纖的熔接法。熔接法如圖所示。單模光纖的纖芯直徑要在纖芯直徑要在10m以下，因此熔接必須以下，因此熔接必須使用機(jī)器才行。使用機(jī)器才行。 3.3.2 光耦合器光耦合器耦合器的功能是把一個(gè)輸入的光信號(hào)分耦合器的功能是把一個(gè)輸入的光信號(hào)分配給多個(gè)輸出，配給多個(gè)輸出，

6、 或把多個(gè)輸入的光信號(hào)或把多個(gè)輸入的光信號(hào)組合成一個(gè)輸出。組合成一個(gè)輸出。 1. 耦合器類型耦合器類型 T形耦合器形耦合器 星形耦合器星形耦合器 定向耦合器定向耦合器 波分復(fù)用器波分復(fù)用器/解復(fù)用器解復(fù)用器圖 3.28 常用耦合器的類型 T形(a)星 形(b)定向(c)2314l1l2lNl1l2lN(d)波分2. 基本結(jié)構(gòu)的分類基本結(jié)構(gòu)的分類 光纖型光纖型 微器件型微器件型 波導(dǎo)型波導(dǎo)型NN1N光纖耦合器(1) 兩根以上光纖除去涂覆層并靠攏(2) 在高溫加熱下熔融并向兩側(cè)拉伸(3) 加熱區(qū)形成雙錐體形式的波導(dǎo)光纖型光纖型 圖 3.29光纖型耦合器 (a)定向耦合器； (b) 88星形耦合器；

7、 (c) 由12個(gè)22耦合器組成的88星形耦合器 輸 入 光光 強(qiáng) 度光 纖 a光 纖 b 輸 出 光2341(a)(b)123456789101112(c)LCPPbl20sinLCPPPPbal200cos耦合器內(nèi)的光功率分布：隨位移的變化假設(shè)耦合器無(wú)損耗f2=f1-p/2f1=f2-p/2Pa和Pb與拉伸區(qū)寬度有關(guān)zCL為取決于光纖參數(shù)和光波長(zhǎng)的。L是光在耦合區(qū)的傳播距離LClCL=0Pa/P0Pb/P0CL=0CL耦合器內(nèi)的光功率分布：隨波長(zhǎng)的變化P1和P2與入射波長(zhǎng)有關(guān)例如成品上會(huì)標(biāo)注：1550 nm 50 : 50給定拉伸區(qū)長(zhǎng)度(如15 mm) 設(shè)特定波長(zhǎng)為設(shè)特定波長(zhǎng)為1和和2，選

8、擇光纖參數(shù)，選擇光纖參數(shù)，調(diào)整有效作用長(zhǎng)度，使得調(diào)整有效作用長(zhǎng)度，使得當(dāng)光纖當(dāng)光纖a的輸出的輸出Pa(1)最大時(shí)，光纖最大時(shí)，光纖b的的輸出輸出Pb(1)=0；當(dāng)當(dāng)Pa(2)=0時(shí)，時(shí)，Pb(2)最大。最大。對(duì)于對(duì)于1和和2分別為分別為1.3m和和1.55 m的的，可以做到，可以做到為為0.5 dB，大于大于20 dB。直通臂直通臂Pa耦合臂耦合臂Pb 公共臂公共臂影響耦合光功率的參數(shù)耦合光功率P2跟以下參數(shù)有關(guān)： 拉伸區(qū)長(zhǎng)度2L+W 注入光束的波長(zhǎng)l 拉伸區(qū)內(nèi)逐漸變小的光纖半徑r C 耦合區(qū)中兩根光纖的半徑差Dr C 纖芯間的距離 C 光纖折射率分布 C 圖 3.31微器件型耦合器(a) T

9、形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 濾光式解復(fù)用器； (d) 光柵式解復(fù)用器光 纖自 聚 焦 透 鏡自 聚 焦 透 鏡光 纖濾 光 片l1、 l2l1l2l1l2l3l1 l2 l3光 纖自 聚 焦 透 鏡硅 光 柵光 纖自 聚 焦 透 鏡分 光 片1342(b)(a)(c)(d)微器件型微器件型 用自聚焦透鏡和分光片(光部分透射， 部分反射)、濾光片(一個(gè)波長(zhǎng)的光透射，另一個(gè)波長(zhǎng)的光反射)或光柵(不同波長(zhǎng)的光有不同反射方向)等微光學(xué)器件構(gòu)成，如圖3.31所示。 衍射光柵型波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖衍射光柵型波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖光光 纖纖透透 鏡鏡光光 柵柵l l1+ l l2+ l l3l

10、l1+ l l2+ l l3采用棒透鏡的光柵型采用棒透鏡的光柵型WDM光光 纖纖棒棒 透透 鏡鏡光光 柵柵l l1+ l l2+ l l3 l l1 l l2 l l3 圖3.32 波導(dǎo)型耦合器(a) T形耦合器； (b) 定向耦合器； (c) 波分解復(fù)用器；光 波 導(dǎo)開(kāi) 角(a)(b )(c)多 模 波 導(dǎo)多 層 膜 濾 光 片單 模 波 導(dǎo)1.55 m1.55 m1.3 m1.3 m波導(dǎo)型波導(dǎo)型 在一片平板襯底上制作所需形狀的光波導(dǎo)，襯底作支撐體，又作波導(dǎo)包層。波導(dǎo)的材料根據(jù)器件的功能來(lái)選擇，一般是SiO2，橫截面為矩形或半圓形。3. 主要特性主要特性說(shuō)明耦合器參數(shù)的模型如圖3.33所示，

11、 主要參數(shù)定義如下。 耦合比耦合比CR 是一個(gè)指定和的比值，用%表示NnonocOtOCPPPPCR1(3.29)由此可定義功率分路損耗Ls： Ls=10lg )1(CR(3.30)附加損耗附加損耗Le 由散射、吸收和器件缺陷產(chǎn)生的損耗，是全部輸入端的和的比值，用分貝表示插入損耗插入損耗Lt是一個(gè)指定和一個(gè)指定的比值，用分貝表示NnonNninotitePPpPL11lg10lg10(3.31)ocictppLlg10(3.32)方向性方向性DIR(隔離度隔離度) 是一個(gè)輸入端的光功率Pic和由耦合器反射到其它端的光功率Pr的比值，用分貝表示一致性一致性U 是不同輸入端得到的耦合比的均勻性，或

12、者不同輸出端耦合比的等同性。 ricppDIRlg10(3.33)例 22雙錐形光纖耦合器的輸入光功率為P0 = 200 W，另外三個(gè)端口的輸出功率分別為P1 = 90 W， P2 = 85 W，P3= 6.3 nW，可以求得為：48.6%100859085%100122PPP耦合比dB58. 08590200log10log10120PPP附加損耗dB3.4790200log10log10)10(10PP端口端口到插入損耗dB45200103 . 6log10log10303PP串?dāng)_dB3.7285200log10log10)20(20PP端口端口到插入損耗 3.3.3 光隔離器與光環(huán)行器光

13、隔離器與光環(huán)行器耦合器耦合器和其他大多數(shù)光無(wú)源器件的輸入和其他大多數(shù)光無(wú)源器件的輸入端和輸出端是可以互換的，稱之為端和輸出端是可以互換的，稱之為互易互易器件器件。隔離器隔離器就是一種就是一種非互易器件非互易器件，其主要作，其主要作用是只允許光波往一個(gè)方向上傳輸，阻用是只允許光波往一個(gè)方向上傳輸，阻止光波往其他方向特別是反方向傳輸。止光波往其他方向特別是反方向傳輸。隔離器隔離器主要用在激光器或光放大器的后主要用在激光器或光放大器的后面，以避免反射光返回到該器件致使器面，以避免反射光返回到該器件致使器件性能變壞。件性能變壞。插入損耗插入損耗和和隔離度隔離度是是隔離器隔離器。光偏振光偏振(極化極化)

14、 單模光纖中傳輸?shù)墓獾膯文９饫w中傳輸?shù)墓獾钠駪B(tài)偏振態(tài)(SOP： State of Polarization) 是在垂直于光傳輸方向的平面上是在垂直于光傳輸方向的平面上電場(chǎng)矢量電場(chǎng)矢量的振動(dòng)方向。的振動(dòng)方向。在任何時(shí)刻，在任何時(shí)刻，電場(chǎng)矢量電場(chǎng)矢量都可以分解為兩個(gè)正交分都可以分解為兩個(gè)正交分量，這兩個(gè)正交分量分別稱為量，這兩個(gè)正交分量分別稱為水平模水平模和和垂直模垂直模。 隔離器隔離器工作原理如圖工作原理如圖3.34所示。所示。這里假設(shè)入射光只是這里假設(shè)入射光只是，第一個(gè)偏振器，第一個(gè)偏振器的透振方向也在垂直方向，的透振方向也在垂直方向， 因此輸入光能夠通過(guò)因此輸入光能夠通過(guò)第一個(gè)偏振器。第一

15、個(gè)偏振器。緊接第一個(gè)偏振器的是緊接第一個(gè)偏振器的是，法拉弟旋，法拉弟旋轉(zhuǎn)器由旋光材料制成，能使光的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)一定轉(zhuǎn)器由旋光材料制成，能使光的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)一定角度，例如角度，例如45，并且其旋轉(zhuǎn)方向與光傳播方向，并且其旋轉(zhuǎn)方向與光傳播方向無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 偏振器圖 3.34 隔離器的工作原理 法拉弟旋轉(zhuǎn)器偏振器反射光阻塞入射光SOP 法拉弟旋轉(zhuǎn)器法拉弟旋轉(zhuǎn)器后面跟著的是第二個(gè)偏振器，后面跟著的是第二個(gè)偏振器， 這個(gè)這個(gè)偏振器的透振方向在偏振器的透振方向在45方向上，因此經(jīng)過(guò)法拉方向上，因此經(jīng)過(guò)法拉弟旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)弟旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)45后的光能夠順利地通過(guò)第二個(gè)后的光能夠順利地通過(guò)第二個(gè)偏振器，也就是說(shuō)光信號(hào)從左

16、到右通過(guò)這些器件偏振器，也就是說(shuō)光信號(hào)從左到右通過(guò)這些器件(即正方向傳輸即正方向傳輸)是沒(méi)有損耗的是沒(méi)有損耗的(插入損耗除外插入損耗除外)。另一方面，假定在右邊存在某種反射另一方面，假定在右邊存在某種反射(比如接頭的比如接頭的反射反射)， 反射光的偏振態(tài)也在反射光的偏振態(tài)也在45方向上，當(dāng)反方向上，當(dāng)反射光通過(guò)射光通過(guò)時(shí)再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)45，此時(shí)，此時(shí)就變成了就變成了。不能通過(guò)左面不能通過(guò)左面偏振器偏振器(第一個(gè)偏振器第一個(gè)偏振器)，于是就達(dá)到隔離效果。，于是就達(dá)到隔離效果。 然而在實(shí)際應(yīng)用中，入射光的偏振態(tài)然而在實(shí)際應(yīng)用中，入射光的偏振態(tài)(偏振方向偏振方向)是是任意的，并且隨時(shí)間變化，

17、因此必須要求任意的，并且隨時(shí)間變化，因此必須要求的工作與入射光的的工作與入射光的無(wú)關(guān)，于是無(wú)關(guān)，于是的結(jié)的結(jié)構(gòu)就變復(fù)雜了。構(gòu)就變復(fù)雜了。 一種小型的與入射光的偏振態(tài)無(wú)一種小型的與入射光的偏振態(tài)無(wú)關(guān)的關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖3.35所示。所示。圖 3.35 一種與輸入光的偏振態(tài)無(wú)關(guān)的隔離器 光纖輸出SWP半波片法拉弟旋轉(zhuǎn)器SWPSOP光纖輸入(a)光纖輸出SWP半波片法拉弟旋轉(zhuǎn)器SWP光纖輸入(b)2l具有任意具有任意的入射光首先通過(guò)一個(gè)的入射光首先通過(guò)一個(gè)空間分離空間分離偏振器偏振器(SWP: Spatial Walk off Polarizer)。這個(gè)這個(gè)的作用是將入射光分解為兩個(gè)的作用是將入射

18、光分解為兩個(gè)，讓垂直分量直線通過(guò)，讓垂直分量直線通過(guò)， 水平分量偏折通過(guò)。水平分量偏折通過(guò)。 兩個(gè)分量都要通過(guò)兩個(gè)分量都要通過(guò)， 其偏振態(tài)都要其偏振態(tài)都要旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)45。法拉弟旋轉(zhuǎn)器后面跟隨的是一塊半波。法拉弟旋轉(zhuǎn)器后面跟隨的是一塊半波片片 ( plate或或half wave plate)。 這個(gè)半波片的作用是將從左向右傳播的光的這個(gè)半波片的作用是將從左向右傳播的光的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45，將從右向左傳播的光的，將從右向左傳播的光的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45。因而因而與半波片的組合可以使與半波片的組合可以使變?yōu)樽優(yōu)?，反之亦然。，反之亦然。最后兩個(gè)分量的光在輸出端由另一個(gè)最后兩個(gè)分量的光在輸出端

19、由另一個(gè)合在一合在一起輸出，起輸出， 如圖如圖3.35(a)所示。所示。 另一方面，另一方面， 如果存在反射光在反方向上傳輸，如果存在反射光在反方向上傳輸，半波片和半波片和的旋轉(zhuǎn)方向正好相反，的旋轉(zhuǎn)方向正好相反，當(dāng)兩個(gè)分量的光通過(guò)這兩個(gè)器件時(shí)，當(dāng)兩個(gè)分量的光通過(guò)這兩個(gè)器件時(shí)， 其旋轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)效果相互抵消，效果相互抵消，維持不變，在輸入端不維持不變，在輸入端不能被能被再組合在一起，如圖再組合在一起，如圖3.35(b)所示，所示，于是就起到隔離作用。于是就起到隔離作用。 環(huán)行器除了有多個(gè)端口外，其工作原理與環(huán)行器除了有多個(gè)端口外，其工作原理與隔離隔離器器類似。類似。 如圖如圖3.36所示，典型的所示

20、，典型的環(huán)行器環(huán)行器一般有一般有三個(gè)或四個(gè)端口。三個(gè)或四個(gè)端口。在三端口環(huán)行器中，端口在三端口環(huán)行器中，端口1輸入的光信號(hào)在端輸入的光信號(hào)在端口口2輸出，端口輸出，端口2輸入的光信號(hào)在端口輸入的光信號(hào)在端口3輸出，輸出，端口端口3輸入的光信號(hào)由端口輸入的光信號(hào)由端口1輸出。輸出。光環(huán)行器光環(huán)行器主要用于主要用于光分插復(fù)用器光分插復(fù)用器中。中。 圖 3.36 光環(huán)行器 (a) 三端口； (b) 四端口 132(a)(b)1324 3.3.4 光調(diào)制器光調(diào)制器 調(diào)制器調(diào)制器可以用可以用電光效應(yīng)電光效應(yīng)、 磁光效應(yīng)磁光效應(yīng)或或聲光效應(yīng)聲光效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。最有用的調(diào)制器是利用具有強(qiáng)電光效應(yīng)的鈮酸鋰

21、最有用的調(diào)制器是利用具有強(qiáng)電光效應(yīng)的鈮酸鋰(LiNbO3)晶體制成的。晶體制成的。 這種晶體的這種晶體的和和的關(guān)系為的關(guān)系為 n=n0+E+E2 (3.34) 式中，式中，n0為為E=0時(shí)時(shí)。和和是張量，稱為是張量，稱為電光系數(shù)電光系數(shù)。 根據(jù)不同取向，根據(jù)不同取向，當(dāng)當(dāng)=0時(shí)時(shí)，n隨隨E按比例變化，稱為按比例變化，稱為線線性電光效應(yīng)或普克爾性電光效應(yīng)或普克爾(Pockel)效應(yīng)效應(yīng)。 當(dāng)當(dāng)=0時(shí)時(shí)，n隨隨E2按比例變化，按比例變化， 稱為稱為二次電光效應(yīng)二次電光效應(yīng)或或克克爾爾(Kerr)效應(yīng)。效應(yīng)。 調(diào)制器是利用調(diào)制器是利用實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檎凵渎蕦?shí)現(xiàn)的，因?yàn)檎凵渎蕁隨外隨外加電場(chǎng)加電場(chǎng)E(電壓

22、電壓U)而變化，而變化， 改變了入射光的相位和輸出改變了入射光的相位和輸出光功率。光功率。 ppUUUPbScos1(3.35)圖圖3.37是是調(diào)制器的簡(jiǎn)圖。調(diào)制器的簡(jiǎn)圖。在在LiNbO3晶體襯底上，制作兩條光程相同的單晶體襯底上，制作兩條光程相同的單模光波導(dǎo)，其中一條波導(dǎo)的兩側(cè)施加可變電壓。模光波導(dǎo)，其中一條波導(dǎo)的兩側(cè)施加可變電壓。 設(shè)輸入調(diào)制信號(hào)按余弦變化，則輸出信號(hào)的光功設(shè)輸入調(diào)制信號(hào)按余弦變化，則輸出信號(hào)的光功率率 式中式中Us和和Ub 分別為信號(hào)電壓和偏置電壓，分別為信號(hào)電壓和偏置電壓，U為為光功率變化半個(gè)周期光功率變化半個(gè)周期(相位為相位為0)所需的外加電所需的外加電壓，壓， 并稱

23、為并稱為。 由式由式(3.35)可以看到，可以看到， 當(dāng)當(dāng)Us+Ub=0時(shí)，時(shí)，P=2為最大；為最大； 當(dāng)當(dāng)Us+Ub=U時(shí)，時(shí)，P=0。 圖 3.37 馬赫 - 曾德?tīng)柛缮鎯x型調(diào)制器信號(hào)電壓電極輸出光電光晶體光波導(dǎo)輸入光 圖 3.38 馬赫 - 曾德?tīng)柛缮鎯x型調(diào)制器特性 210p輸 出 波 形輸 入 波 形相 位 差輸 出光 功率P外調(diào)制得到的NRZ信號(hào)0p0NRZ input 3.3.5 光開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)的功能是的功能是轉(zhuǎn)換光路轉(zhuǎn)換光路， 實(shí)現(xiàn)光交換，實(shí)現(xiàn)光交換， 它是它是的重要器件。的重要器件。 光開(kāi)關(guān)可分為兩大類：光開(kāi)關(guān)可分為兩大類： 機(jī)械光開(kāi)關(guān)機(jī)械光開(kāi)關(guān) 固體光開(kāi)關(guān)固體光開(kāi)關(guān)傳統(tǒng)機(jī)械光開(kāi)

24、關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)械式光開(kāi)關(guān)機(jī)械式光開(kāi)關(guān)工作原理：工作原理：通過(guò)移動(dòng)光纖將光直接耦合到輸出端或采用棱鏡、通過(guò)移動(dòng)光纖將光直接耦合到輸出端或采用棱鏡、反射鏡切換光路反射鏡切換光路特點(diǎn)：特點(diǎn)：偏振無(wú)關(guān)，插入損耗低、串?dāng)_小、光學(xué)性能好，體積較大、偏振無(wú)關(guān)，插入損耗低、串?dāng)_小、光學(xué)性能好，體積較大、開(kāi)關(guān)速度慢開(kāi)關(guān)速度慢MEMS開(kāi)關(guān)陣列圖 工作原理：工作原理：通過(guò)磁、靜電效應(yīng)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)微反射鏡，利用這通過(guò)磁、靜電效應(yīng)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)微反射鏡，利用這些微鏡片的二維或三維空間運(yùn)動(dòng)，將光直接反射到不同的輸出端些微鏡片的二維或三維空間運(yùn)動(dòng)，將光直接反射到不同的輸出端特點(diǎn)：特點(diǎn)：低損耗、低串?dāng)_、低偏振敏感性、高消光比、體

25、積小、低損耗、低串?dāng)_、低偏振敏感性、高消光比、體積小、集成度高、開(kāi)關(guān)速度快集成度高、開(kāi)關(guān)速度快MEMS光開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)噴墨氣泡熱光開(kāi)關(guān)模塊 n工作原理：工作原理：利用了氣泡（鏡面）對(duì)光反射的原理，當(dāng)入射光照利用了氣泡（鏡面）對(duì)光反射的原理，當(dāng)入射光照入并要求交換時(shí)，一個(gè)熱敏硅片會(huì)在液體中產(chǎn)生一個(gè)氣泡，氣泡入并要求交換時(shí)，一個(gè)熱敏硅片會(huì)在液體中產(chǎn)生一個(gè)氣泡，氣泡將光從入射波導(dǎo)全反射到輸出波導(dǎo)將光從入射波導(dǎo)全反射到輸出波導(dǎo)n特點(diǎn)：特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)速度為開(kāi)關(guān)速度為msms量級(jí)，插損低、串?dāng)_小，具有較好的可擴(kuò)量級(jí)，插損低、串?dāng)_小，具有較好的可擴(kuò)展性展性噴墨氣泡熱光開(kāi)關(guān)噴墨氣泡熱光開(kāi)關(guān) (a)定向耦合器型光開(kāi)關(guān)

26、(b) M-Z干涉儀型光開(kāi)關(guān)電光開(kāi)關(guān)原理示意圖波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)波導(dǎo)光開(kāi)關(guān)n工作原理：工作原理：利用電光效應(yīng)或電吸收效應(yīng)以及硅材料的等離子體色利用電光效應(yīng)或電吸收效應(yīng)以及硅材料的等離子體色散效應(yīng)，在電場(chǎng)的作用下改變材料的折射率和光的相位，再利用光散效應(yīng)，在電場(chǎng)的作用下改變材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或者偏振等方法使光強(qiáng)突變或光路轉(zhuǎn)變的干涉或者偏振等方法使光強(qiáng)突變或光路轉(zhuǎn)變熱光開(kāi)關(guān)原理示意圖 n工作原理：工作原理：通過(guò)電流加熱的方法，使介質(zhì)的溫度變化，導(dǎo)致光通過(guò)電流加熱的方法，使介質(zhì)的溫度變化，導(dǎo)致光在介質(zhì)中傳播的折射率和相位發(fā)生改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的通斷在介質(zhì)中傳播的折射率和相位發(fā)生改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的通斷n典型材料：典型材料：SiOSiO2 2、SiSi、LiNbOLiNbO3 3和有機(jī)聚合物等和有機(jī)聚合物等n特點(diǎn)：特點(diǎn)：可以集成、開(kāi)關(guān)速度優(yōu)于機(jī)械式（可以集成、開(kāi)關(guān)速度優(yōu)于機(jī)械式（msms）熱光開(kāi)關(guān)熱光開(kāi)關(guān)聲光開(kāi)關(guān)原理示意圖 工作原理：工作原理：利用聲光效應(yīng)，即聲波在某些介質(zhì)中傳播時(shí)，該利用聲光效應(yīng)，即聲波在某些介質(zhì)中傳播時(shí)，該介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生與聲波信號(hào)相應(yīng)的、隨時(shí)間和空間周期變化的彈性形介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生與聲波