全光通信中的光開關(guān)技術(shù)

機(jī)械型光開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是插入損耗低(1 dB)、隔離度高(>45 dB)與波長和偏振無關(guān)，制作技術(shù)成熟。缺點(diǎn)在于開關(guān)動(dòng)作時(shí)間較長(ms量級)，體積偏大，且不易做成大型的光開關(guān)矩陣，有時(shí)還存在回跳抖動(dòng)和重復(fù)性差的問題。機(jī)械型光開關(guān)在最近幾年得到廣泛應(yīng)用，但隨著光網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種開關(guān)難以適應(yīng)未來高速、大容量光傳送網(wǎng)發(fā)展的需求。
2．2 徽電子機(jī)械系統(tǒng)光開關(guān)
近幾年發(fā)展很快的是微電子機(jī)械光開關(guān)，它是半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)與微光學(xué)和微機(jī)械技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生的一個(gè)新型微機(jī)-電-光一體化的的新型開關(guān)，是大容量交換光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)發(fā)展的主流方向。
MEMS(Micro Electro-Mechanical System)光開關(guān)是在硅晶上刻出若干微小的鏡片，通過靜電力或電磁力的作用，使可以活動(dòng)的微鏡產(chǎn)生升降、旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，從而改變輸入光的傳播方向以實(shí)現(xiàn)光路通斷的功能。MEMS光開關(guān)較其他光開關(guān)具有明顯優(yōu)勢：開關(guān)時(shí)間一般在數(shù)ms量級；使用了IC制造技術(shù)，體積小、集成度高；工作方式與光信號(hào)的格式、協(xié)議、波長、傳輸方向、偏振方向、調(diào)制方式均無關(guān)，可以處理任意波長的光信；同時(shí)具備了機(jī)械式光開關(guān)的低插損、低串?dāng)_、低偏振敏感性、高消光比和波導(dǎo)開關(guān)的高開關(guān)速度、小體積、易于大規(guī)模集成的優(yōu)點(diǎn)。
按功能實(shí)現(xiàn)方法，可將MEMS光開關(guān)分為光路遮擋型、移動(dòng)光纖對接型和微鏡反射型。微鏡反射型MEMS光開關(guān)方便集成和控制，易于組成光開關(guān)陣列，是MEMS光開關(guān)研究的重點(diǎn)，可分為二維MEMS光開關(guān)和三維MEMS光開關(guān)，并已提出一維MEMS光開關(guān)的概念。
所謂2D是指活動(dòng)微鏡和光纖位于同一平面上，且活動(dòng)微鏡在任一給定時(shí)刻要么處于開態(tài)，要么處于關(guān)態(tài)。在這種方式中，活動(dòng)微鏡陣列與N根輸入光纖和N根輸出光纖相連。對一個(gè)NxN光開關(guān)矩陣而言，所需的活動(dòng)微鏡數(shù)為N2。因此，這種方式也稱為N2結(jié)構(gòu)方案。例如，一個(gè)4x4的2D光開關(guān)有16個(gè)活動(dòng)微鏡，而4個(gè)4x4光開關(guān)可組成1個(gè)8×8的光開關(guān)，其中有64個(gè)活動(dòng)微鏡。圖5、圖6分別是4x4和8x8的光開關(guān)的配置圖。