电光开关热光开关磁光开关声光开关及开关矩阵

《电光开关热光开关磁光开关声光开关及开关矩阵》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电光开关、热光开关、磁光开关、声光开关及开关矩阵光开关综述电光开关热光开关磁光开关声光开关目录：光开关综述光开关历史发展光开关定义光开关分类光开关主要性能参数光开关的历史发展光学和电磁学是18世纪开始形成的物理学的两个姊妹学科激光的产生标志着光学有了与电学一样的相干光源。自此以后光子技术与电子技术展开了长期的竞赛。电子技术在20世纪取得了辉煌的成就，计算机、互联网、移动通信的普及，使人类的生活发生了彻底变化，这是因为电子技术擅长信息处理，特别是数字化信息的处理。至于光子技术，则擅长信息传输，并具有宽带、大容量和并行处理等优点，因此近30年来光子技术有很大的发展。现在信息的有线传输和信息存

2、储等电子技术领域已经被光子技术占领。例如，光纤通信代替了电缆通信；光盘存储代替了磁盘存储。在传感领域光子技术也逐渐变成了主角：光纤光栅传感器代替了电子应变传感器。但是，在目前的光纤通信中，光信号的交换还要靠电子学方法，这限制了光通信速率的提高，因此，发展全光交换技术是十分必要的，而全光交换技术是建立在全光开关的基础之上的。OXC（光学交叉连接器）和OADM（光交换器件）都是由光开关阵列构成的(a)由12个2*2光开关构成的8*8光学交叉连接器；(b)由多个2*2光开关组成的分插复用器光开关在信息光子技术中的应用很多波分复用（WDM）和时分复用（TDM）全光通信系统中的光交换器；光通信的安

3、全防护、监控系统中的光开关器件；通信网络中的多节点在线测控和批量器件产品的性能测试；未来光计算机芯片的基本器件，用以组成各种光学逻辑门；组成光纤传感网络，检测多个传感器的输出信号；数字光存储器的基础器件，用于双光子三维光存储或纳米杆5维光存储；在精密光学计量和光学时钟发生器中的应用；构成超短脉冲激光器以及脉冲激光雷达（测距和测速）的应用。光开关的定义光开关是一种光路控制器件，起着控制光路通断和光路转换的作用，在光通信系统中有着重要的应用，如主、备光纤线路的切换，光纤或光缆的测量，及光交换等。光开关分类按光参量与工作域分类强度开关、方向开关、波长开关、空域开关、时域开关按工作特性分类普通光

4、开关、光限制开关、光双稳开关按控制方法分类电控光开关、光控光开关强度开关是在同一输入光功率（或光强）下输出光功率（或光强）在“有”和“无”（或强和弱）间转换的开关，如光学双稳器件。许多光开关都是3端（1*2）或4端（2*2）的器件，具有两个输出端口。方向开关是在同一输入光功率下输出光功率在不同输出端口间转换的光开关，如非线性定向耦合器。波长开关是一个有确定波长的光信号在两个不同输出端口转换的光开关埋在转换中其波长保持不变。按光参量分类按工作域分类线路开关（circuitswitching）是对同一输入波长信道，在不同输出端口间实现空间转换，但该波长信道所携带的比特谱在转换输出端口时保持不

5、变。波长转换（wavelengthconversion）的功能是将一个波长信道转变为另一个波长信道，但其中的比特谱在波长转换中保持不变。包开关（packetswitching）是根据时域中各数据包的信息头的指令发送各个包到不同的指定端口。普通光开关在开关动作之前一直处于低透射功率状态，直到入射光强达到阈值，才突然开启到高透射功率状态。而光光限制开关在弱光功率下其透射光功率随入射光功率的增大而线性地增大（透射率不变），当入射光功率达到一个阈值时，透射光功率被限制在一个较低的光功率水平（透射率为零）。光双稳开关对应于一个入射光功率有两个稳定的透射光功率状态，若要实现这两个输出状态间的转换，要

6、靠另外两个控制光来开启和关闭开关，相当于电子学的触发开关。普通光开关抗噪声的能力较低，如果噪声处于Pon附近，容易产生开关的误导动作，工作不稳定；而对于光双稳开关，在双稳区以内的工作点，弱噪声幅度远小于双稳区的幅度，工作非常稳定，不受噪声影响。目前有产品销售的光开关，大部分是电控光开关。这些开关成本较低，工作可靠，但存在着必须经过光电转换而效率较低，开关速度慢（毫秒量级至纳秒），以及噪声较大等问题。集中常用的电控光开关及其开关时间列于表1.2.1中。电光开关的开关速度比较快，热光开关和电控机械开关的开关速度比较慢。按控制方法分类光控光开关是基于非线性光学原理的全光开关。其优点是无需经过光

7、电转换，直接在光域中运作，因而效率高，噪声小，而且开关速度较快（纳秒或至皮秒以下）。对于实用的光开关，要求控制光的功率小于或接近信号光的功率。一般光通信的信号光功率在毫瓦以下，因此要求光开关的阈值开关功率至少在毫瓦级水平。同时要求光开关的速度高于现有电子开关的速度，现有电子开关的最高开关速度是皮秒量级，用此要求光开关的开关时间达到皮秒以下。但是目前研究的全光开关还不能同时达到两个指标。光开关性能参数光开关的特性参数主要有插入损耗、隔