12004-11-09
光
开
关
第十一周
22004-11-09
0,序
? 光开关和光开关阵列是光纤通信系统重要
的光器件，随着网络转向全光平台，光域
优化、路由、保护和自愈的网络功能已成
为关键，这一切都离不开 ……
?光 开 关
32004-11-09
光开关的几个参数
（ 1）插入损耗
ai=10Lg(Pin/Pout) (dB)
(2) 通断消光比
开关处于接通状态的输出光功率和处于断开
状态的输出光功率之比。
a=10Lg(P通 /P断 )
42004-11-09
光开关
(3)寿命
允许转换光路的次数
（ 4）转换速度
光通道的设置开关,1~10ms
保护倒换,1~10us
分组交换,1ns
外调制,10ps
光开关的几个参数
52004-11-09
1.光开关概念
概念：
光开关是一种光路控制器，起 转换光路 的作用
如：使用 1× 2光开关转换光路示意图
光端机 光端机1× 2光开关 1× 2光开关
62004-11-09
1.光开关概念
概念：
光开关是一种光路控制器，起 转换光路 的作用
如：使用 1× 2光开关转换光路示意图
光端机 光端机1× 2光开关 1× 2光开关
72004-11-09
2.光开关 的类型 1
（ 1）机械式光开关 —— 利用 驱动机构 带动活动的
光纤（或微反射镜）使之
根据指令信号要求与所需
光纤（或光波导）连接
（ 2）非机械式光开关 ——工作原理视不同器件而
各不相同
非机械式光开关又分为：
体光学器件 组成的光开关
以波导为基础 的光开关
82004-11-09
? 从目前看，可以把所有 光开关 归为以下几
大类：
–机械式光开关；
–液晶式光开关；
–电光式光开关；
–热光式光开关；
–声光式光开关。
我们重点讲述第一种
2.光开关 的类型 2
92004-11-09
?小的串音；
?大的消光比；
?低的插入损耗；
?小的驱动电压；
?无极化依赖性；
?与光纤有高的耦合效率；
?紧凑的器件尺寸；
?开关速度和频率带宽可设定。
3对光开关及光开关阵列的要求：
102004-11-09
4 几种类型光开关简介
? 4.1 机械式光开关
? 4.2 电光式光开关
? 4.3 热光式光开关
? ……
112004-11-09
4.1 机械式光开关
? 机械式光开关是目前光通信系统最传统、
技术最成熟的光开关。
? 一种实用化的 机械式多模光纤光开关 的插
入损耗已达到小于 1dB，开关时间小于 1ms
122004-11-09
最具成效的光开关
“微光机电系统光开关,
,金属膜与无源波导相结合 的光开关”
132004-11-09
4.1.1 微光机电系统光开关
? Micro-Opto-Electro-Mechanical System
————MOEMS
? 微光机电系统光开关 ——是微机电系统
（ MEMS）技术与传统光技术相结合的新
型 机械式 光开关。
? 什么是 MEMS？
?MEMS
152004-11-09
4.1.2 MEMS技术
? 微机电系统技术是 基于半导体微细加工技
术 而成长起来的 平面制作工艺技术 ；
? 利用这种技术可以制作 微小而活动的机械
系统。
? MEMS与微光学结合便构成了 MOEMS。
162004-11-09
4.1.3 MOEMS优点
? 微型化；
? 高的交换速度；
? 小的插入损耗；
? 提供光功能器件和波导或光纤所需的亚微
米级定位精度；
? 与 IC工艺相容，可大规模生产，成本低。
172004-11-09
4.1.4 MOEMS分类
? 根据被驱动的部件不同,MOEMS可分两类
基于传统的机械式光开关
移动其他部件的光开关
对二者进行比较
182004-11-09
4.1.5 基于传统的机械式光开关
光纤 1
玻璃套筒
方空玻璃套筒套管
光 纤 2
光纤 3
光纤 1
光纤 2
光纤 3
移动光纤式：
192004-11-09
4.1.6 移动其他部件的光开关 1
棱 镜
自聚焦透镜
移动棱镜式：
?移动反射镜、透射镜式
4.1.6 移动其他部件的光开关 2
212004-11-09
4.1.7基于微镜 MOEMS光开关的设计
? 组成：
? 活动微镜、驱动执行器、输入 /出光纤
? MOEMS有两种基本结构方式：
? 1.二维（ 2D）数字逼近方式；
? 2.三维（ 3D）模拟逼近方式。
222004-11-09
二维（ 2D）
232004-11-09
三维（ 3D）
242004-11-09
252004-11-09
4.1.8 产品例举 1
? 电磁驱动光纤移动的光开关
262004-11-09
4.1.8 产品例举 2
? NTT公司电磁驱动型光纤开关
272004-11-09
4.1.8 产品例举 3
? 采用 MOEMS技术移动微反射镜的光开关
282004-11-09
T3 T2 T1T4
T1
T2
T3
T4
复合光交换
2t
4t
6t
光开关或耦合器
T2 T3 T4T1
光开关
292004-11-09
作 业
1、英文翻译
2,利用光开关设计 一个简单的光交换阵列，
完成下列交换,
注：作业在 11月 16日 交。
我 和 你 我和你
2、磁光、电光效应式光开关
3、集成光学光开关
?集成光波导光开关（电光、热光）
M-Z型 光开关
用 DWDM+光开关 可构成 OADM,OXC等光交换系统
本节点信息
输入光纤
?1?2?3?4
DEM MUX
输出光纤
?1?2?3?4
?1?1
?2?2
?3?3
?4 ?4
RXTX
?1 ?2 ?3 ?4
?1 ?2 ?3 ?4 ?1 ?2 ?3 ?4
?1 ?2 ?3 ?4
?1
?2
?3
?4
?1
?2
?3
?4
动态交叉连接 光开关
1
1
光
开
关
第十一周
22004-11-09
0,序
? 光开关和光开关阵列是光纤通信系统重要
的光器件，随着网络转向全光平台，光域
优化、路由、保护和自愈的网络功能已成
为关键，这一切都离不开 ……
?光 开 关
32004-11-09
光开关的几个参数
（ 1）插入损耗
ai=10Lg(Pin/Pout) (dB)
(2) 通断消光比
开关处于接通状态的输出光功率和处于断开
状态的输出光功率之比。
a=10Lg(P通 /P断 )
42004-11-09
光开关
(3)寿命
允许转换光路的次数
（ 4）转换速度
光通道的设置开关,1~10ms
保护倒换,1~10us
分组交换,1ns
外调制,10ps
光开关的几个参数
52004-11-09
1.光开关概念
概念：
光开关是一种光路控制器，起 转换光路 的作用
如：使用 1× 2光开关转换光路示意图
光端机 光端机1× 2光开关 1× 2光开关
62004-11-09
1.光开关概念
概念：
光开关是一种光路控制器，起 转换光路 的作用
如：使用 1× 2光开关转换光路示意图
光端机 光端机1× 2光开关 1× 2光开关
72004-11-09
2.光开关 的类型 1
（ 1）机械式光开关 —— 利用 驱动机构 带动活动的
光纤（或微反射镜）使之
根据指令信号要求与所需
光纤（或光波导）连接
（ 2）非机械式光开关 ——工作原理视不同器件而
各不相同
非机械式光开关又分为：
体光学器件 组成的光开关
以波导为基础 的光开关
82004-11-09
? 从目前看，可以把所有 光开关 归为以下几
大类：
–机械式光开关；
–液晶式光开关；
–电光式光开关；
–热光式光开关；
–声光式光开关。
我们重点讲述第一种
2.光开关 的类型 2
92004-11-09
?小的串音；
?大的消光比；
?低的插入损耗；
?小的驱动电压；
?无极化依赖性；
?与光纤有高的耦合效率；
?紧凑的器件尺寸；
?开关速度和频率带宽可设定。
3对光开关及光开关阵列的要求：
102004-11-09
4 几种类型光开关简介
? 4.1 机械式光开关
? 4.2 电光式光开关
? 4.3 热光式光开关
? ……
112004-11-09
4.1 机械式光开关
? 机械式光开关是目前光通信系统最传统、
技术最成熟的光开关。
? 一种实用化的 机械式多模光纤光开关 的插
入损耗已达到小于 1dB，开关时间小于 1ms
122004-11-09
最具成效的光开关
“微光机电系统光开关,
,金属膜与无源波导相结合 的光开关”
132004-11-09
4.1.1 微光机电系统光开关
? Micro-Opto-Electro-Mechanical System
————MOEMS
? 微光机电系统光开关 ——是微机电系统
（ MEMS）技术与传统光技术相结合的新
型 机械式 光开关。
? 什么是 MEMS？
?MEMS
152004-11-09
4.1.2 MEMS技术
? 微机电系统技术是 基于半导体微细加工技
术 而成长起来的 平面制作工艺技术 ；
? 利用这种技术可以制作 微小而活动的机械
系统。
? MEMS与微光学结合便构成了 MOEMS。
162004-11-09
4.1.3 MOEMS优点
? 微型化；
? 高的交换速度；
? 小的插入损耗；
? 提供光功能器件和波导或光纤所需的亚微
米级定位精度；
? 与 IC工艺相容，可大规模生产，成本低。
172004-11-09
4.1.4 MOEMS分类
? 根据被驱动的部件不同,MOEMS可分两类
基于传统的机械式光开关
移动其他部件的光开关
对二者进行比较
182004-11-09
4.1.5 基于传统的机械式光开关
光纤 1
玻璃套筒
方空玻璃套筒套管
光 纤 2
光纤 3
光纤 1
光纤 2
光纤 3
移动光纤式：
192004-11-09
4.1.6 移动其他部件的光开关 1
棱 镜
自聚焦透镜
移动棱镜式：
?移动反射镜、透射镜式
4.1.6 移动其他部件的光开关 2
212004-11-09
4.1.7基于微镜 MOEMS光开关的设计
? 组成：
? 活动微镜、驱动执行器、输入 /出光纤
? MOEMS有两种基本结构方式：
? 1.二维（ 2D）数字逼近方式；
? 2.三维（ 3D）模拟逼近方式。
222004-11-09
二维（ 2D）
232004-11-09
三维（ 3D）
242004-11-09
252004-11-09
4.1.8 产品例举 1
? 电磁驱动光纤移动的光开关
262004-11-09
4.1.8 产品例举 2
? NTT公司电磁驱动型光纤开关
272004-11-09
4.1.8 产品例举 3
? 采用 MOEMS技术移动微反射镜的光开关
282004-11-09
T3 T2 T1T4
T1
T2
T3
T4
复合光交换
2t
4t
6t
光开关或耦合器
T2 T3 T4T1
光开关
292004-11-09
作 业
1、英文翻译
2,利用光开关设计 一个简单的光交换阵列，
完成下列交换,
注：作业在 11月 16日 交。
我 和 你 我和你
2、磁光、电光效应式光开关
3、集成光学光开关
?集成光波导光开关（电光、热光）
M-Z型 光开关
用 DWDM+光开关 可构成 OADM,OXC等光交换系统
本节点信息
输入光纤
?1?2?3?4
DEM MUX
输出光纤
?1?2?3?4
?1?1
?2?2
?3?3
?4 ?4
RXTX
?1 ?2 ?3 ?4
?1 ?2 ?3 ?4 ?1 ?2 ?3 ?4
?1 ?2 ?3 ?4
?1
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?3
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动态交叉连接 光开关
1
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