光开关
光开关
光传感系统:空分复用的光纤传感系统,节约解调系统,降 低成本。
作为开关的主要技术参数：
插入损耗：输入和输出端口间光功率的减少； 回波损耗：从输入端返回的光功率与输入光功率的比值
隔离度：两个相隔离输出端口光功率的比值
消光比：端口处于导通和非导通状态的插入损耗之差。 开关时间：指开关端口从某一初始转为通或断所需的时 间从在开关上施加或撤去转换能量的时刻起测量。
定义：一种具有一个或多个可选择的传输端口，可对 光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻 辑操作的器件。 主要功能：目前主要是光交换系统和主备倒换，即利 用光开关技术实现全光层的路由选择、波长选择、光 交叉连接以及自愈保护等功能。1，将某一光纤通道的 光信号切断或开通；2，将某波长光信号由一光纤通道 转换到另一光纤通道去；3，在同一光纤通道中将一种 波长的光信号转换为另一波长的光信号（波长转换器） 多信道光通信系统还需要光插／分复用技术和快速的 网间信息交换技术以及光的交叉连接（ＯＸＣ）技术 都需要超高速大规律集成的光开关矩阵。
光开关的应用范围
光纤测试中的光源控制：１ＸN光开关在光纤测 试技术中主要应用于控制光源的接通和切断。 光网络的自动保护倒换 光网络监控 光纤通信器件测试光交叉连接 光插分复用器 光传感系统 光学测试
保护倒换功能：光 开关通常用于网络 的故障恢复。当光 纤断裂或其他传输 故障发生时，利用 光开关实现信号迂 回路由，从主路由 切换到备用路由上。 这种保护通常只需 要最简单的1×2光 开关。 SNCP: 子网连接保护
( 1 ) 2 1 n 1 ( 2 ) 2 11 n ( 1 ) 21 n 2 3 31 1 ) 41 ( 2 4 n 51 ( 1 ) n 2 5 61 1) ( 2 6 n
光开关的工作原理
光开关的工作原理
光开关是一种根据光的强度变化来控制电路开关状态的装置。
它利用光敏元件，如光敏二极管或光敏电阻，来感受光的强度，并将其转化为电信号。
光开关的工作原理可以描述为以下几个步骤：
1. 光源发出光线：光开关通常需要一个光源，如LED灯或激
光器，来产生光线。
这个光源可以是连续的光束或者脉冲光。
2. 光线照射到光敏元件上：光线从光源发出后，经过适当的光路，照射到光敏元件上。
光敏元件通常被安装在光开关的接收端。
3. 感光元件感应光信号：光敏元件对光的强度进行感应，并将其转化为电信号。
光敏元件的电阻或电流值将随着光线的强度变化而变化。
4. 信号处理：光敏元件输出的电信号接入到一个信号处理电路中。
这个电路可以是一个比较器、一个运算放大器、一个逻辑电路等等，用于处理光敏元件输出的电信号。
5. 控制开关状态：信号处理电路将根据光敏元件输出的电信号来控制开关的状态。
当光线强度高于一定阈值时，开关可以是打开状态，或者反之。
总之，光开关利用光敏元件感应光线的强度变化，将其转化为
电信号，并通过信号处理电路来控制开关的状态。
这种工作原理使光开关在很多领域中得到了广泛的应用，例如光电自动控制、照明系统等。
光开关定义分类
1.光开关是按一定要求将一个光通道的光信号转换到另一个光通道的器件。
2.光开关可使光路之间进行直接交换, 是光网络中完成全光交换的核心器件,在全光网络中, 光开关可实现在全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接以及自愈保护等重要功能。
3.其中光交叉连接设备(OXC) 和光分插复用设备(OADM) 可以说是全光网的核心。
而光开关和光开关阵列恰恰是OXC 和OADM的核心技术。
4.全光网络中应用的光开关应具有快的响应速度、低的插入损耗、低通道串音、对偏振不敏感、可集成性和可扩展性、低成本、低功耗、热稳定性好等特性。
今后光开关发展的方向：光调制光开关和波导调制光开关的技术发展较快,其开关时间具有几个ps 到10ps的开发潜力,可以满足全光通信网络实现高速光交换、光交叉连接的要求。
因此,光调制光开关和波导调制光开关是今后光开关的发展方向。
但是,光调制光开关和波导调制光开关串音大的缺点目前尚无技术突破,还处于实验室研究阶段,而且价格昂贵,近几年要达到实用化的水平并投入市场不太可能。
目前采用较为成熟的MEMS技术研制开发光开关、光开关列阵,并在此基础上组建、完善全光交换机及其交换矩阵系统等全光网络节点设备，具有非常大的现实应用价值。
目前,MEMS技术还存在一些问题:一是迫切需要用于微电子机械系统设计的先进的模拟工具和模型建立工具(大多数微电子机械设备都是用功能差的不能准确预测执行情况的分析工具来建立的,这种方式效率低下,费时费力),只有运用合适的开发工具,并配以连通高性能工作站以及本地的和远程的超级计算机网络才能从根本上改变这种局面;其次,微电子机械系统的包装面临独特的挑战,因为微电子机械装置形状差异大,并且部分装置还要求放置于特定的环境中,所以几乎每开发一套微电子机械系统就需要为其设计一个专用的包装。
容许设计者从已有的标准包中挑选出新的微电子机械设备的包装也不失为一个较好的办法。
（应用光学2005）常见的光开关：1.MEMS光开关：而MEMS光开关是基于半导体微细加工技术构筑在半导体基片上的微镜阵列, 即将电、机械和光集成为一块芯片, 能透明地传送不同速率、不同协议的业务。
光开关工作原理
光开关工作原理
光开关是一种基于光学效应的开关装置，它利用光的特性来控制电路的通断。
光开关通常由光源、光探测器和控制电路组成。
光开关的工作原理如下：
1. 光源发射光线：光开关的光源发射出光线，这些光线可以是可见光、红外线等。
2. 光线传输：发射的光线通过光纤或者空气等媒介传输到目标位置。
光纤是一种能够将光线高效传输的材料，在光开关中得到广泛应用。
3. 光探测：在光线到达目标位置时，光开关中的光探测器开始工作。
光探测器能够感知到光线的存在，并将其转换成电信号。
4. 控制电路：光探测器将光信号转换成电信号后，这些电信号被传送到控制电路。
控制电路根据光信号的变化来判断开关的状态，并做出相应的控制操作。
5. 控制操作：控制电路会根据光信号的强弱或者存在与否来控制开关的通断。
当光信号满足设定条件时，开关闭合，电路通断；反之，开关断开，电路断开。
通过以上工作原理，光开关实现了通过光信号来控制电路通断的功能。
它具有灵敏度高、响应速度快、无机械结构、抗干扰能力强等优点，在许多应用中得到广泛使用。
例如，光开关可
以用于光纤通信系统中的光路选择、光传感器中的信号检测等领域。
光开关的工作原理
光开关的工作原理光开关是一种很有用的电子元件，它能够检测光强度并作出相应的反应。
由一个受光线影响的极性晶体管（PTC）、一个定向变压器的主线圈、一个定向变压器的副线圈和一个多功能定向芯片组成。
开关的结构比较复杂，但它的工作原理其实很简单。
首先，当光线通过极性晶体管（PTC）时，晶体管的特性就会发生变化。
过极性晶体管（PTC）的电流可以由定向变压器的主线圈转换，从而产生一个相应的磁场。
另一个定向变压器的副线圈中，输出的低压信号可以被多功能定向芯片接收到，然后被转换为高压信号，从而产生一个输出信号。
当光强度达到一定强度时，PTC特性会发生变化，引起磁场变化，从而产生磁吸式调整器的作用。
吸式调整器的作用就是调节多功能定向芯片的输出信号，从而达到控制设备的目的。
光开关的原理就是这样，不管是用于日常家电控制还是工业控制系统，光开关都可以控制电力系统中的设备，满足用户的需求。
此，光开关在各种电子设备中都有着重要的作用。
光开关的主要特点就是能够检测光的强度，具有精确的控制和高灵敏度。
可以根据光线的强度，对控制设备作出快速反应，从而达到控制电子设备的效果。
时，光开关的反应速度很快，且操作简单。
开关可以实现自动控制，从而提升了设备的效率。
在实际应用中，光开关可以用于家用电器、计算机硬件和工业控制系统等设备。
例如，它可以用于自动控制空调，根据室内光线的强度调节温度；它还可以用于工厂流水线生产，根据条件变化控制设备的自动开关。
总之，光开关具有很多优点，它的工作原理很简单，但在实际使用中可以节省很多的成本，从而提高系统的可靠性和效率。
此，光开关在电子技术领域中越来越受欢迎，它可以在各种电子设备中发挥作用，为人们的生活创造更多的便利。
光 开 关
1.1 光开关的主要技术参量
光开关的主要技术参量有插入损耗、开关时间、消 光比、串扰、回波损耗、功耗、寿命（开关次数）等。
Pin1
Pout1
Pin2
Pout2
图 4.30 一个 2×2 光开关的示意图
消光比（也可称作开关比）：由于光开关的各种非理想因素，在某一光路 被光开关关断时仍有少量输入光功率从该光路传送到输出处。按照图 4.30
6.微电光机械系统（MEMS）光开关
图4.35 一个8×8的MEMS光开关矩阵示意图
由图可见，此种光开关也是一种空间光开关。其中右 端一排光纤和下方一排光纤分别为输出和输入光纤， 用微透镜将空间光束与光纤偶合。光束的交换是由自 由旋转的反射镜实现的。图中可以看到，该反射镜可 以按箭头所示方向旋转，可以立起，也可以倒下。当 反射镜倒下时，光束不受阻挡，继续直线传输；当反 射镜立起来时光束正好射在反射镜上被反射，光束向 右转弯并耦合到输出光纤中。此种光开关的开关时间 可以做到亚毫秒量级。
串扰：仍按图 4.30 的符号，设 Pin2 0 ，则串扰定义为
CT
ห้องสมุดไป่ตู้
10
log(
P Bar out 2
/ Pin1 )
(4.89)
P Bar out 2
为光开关处于“Bar”状态时，输出端口
2
的输出功率，
该功率是输入端口１串到输出端口２的功率。 插入损耗：假定光开关的各种可能光路的插入损耗都一样 （如果不一样，则需对每一个光路进行定义），则可选择某 一光路进行定义。则插入损耗定义为
L
10
log(
P Bar out1
/
Pin1 )
(4.90)
osw光开关标准
OSW光开关是一种基于光纤的光学开关，可以实现对光信号的快速切换和控制。
在通信、网络和光学测量等领域中，OSW光开关具有广泛的应用前景。
为了确保OSW光开关的性能和可靠性，国际上制定了一系列相关的标准。
其中，OSW光开关的标准主要包括以下几个方面：
1. 电气特性：OSW光开关需要满足一定的电气特性要求，例如输入输出电压范围、开关时间、导通电阻等。
这些参数对于保证光开关的稳定性和可靠性至关重要。
2. 光学特性：OSW光开关需要具备良好的光学特性，例如插入损耗、反射损耗、带宽等。
这些参数对于保证光信号的传输质量和性能有着重要的影响。
3. 环境适应性：OSW光开关需要在各种恶劣环境下正常工作，例如高温、低温、高湿度、振动等。
因此，需要对其环境适应性进行测试和评估。
4. 安全性：OSW光开关需要符合相关的安全标准，例如EMC指令、UL认证等。
这些标准可以确保光开关在使用过程中不会对人体造成伤害或损坏其他设备。
5. 其他标准：除了上述几个方面的标准外，还有一些其他的技术标准和规范，例如机械结构设计、材料选择、生产工艺等。
这些标准可以确保OSW光开关的质量和可靠性。
总之，OSW光开关标准的制定和完善对于推动其应用和发展具有重要意义。
通过遵循相关的标准和规范，可以提高OSW光开关的性能和可靠性，满足不同领域的需求。
单模光纤光开关
单模光纤光开关单模光纤光开关是一种能够控制光信号传输路径的设备，它在光通信、光传感、光计算等领域具有重要应用价值。
本文将从单模光纤光开关的原理、结构、工作方式及应用等方面进行阐述。
一、单模光纤光开关的原理单模光纤光开关是利用光的折射原理来实现对光信号的控制。
它通常由光纤、电极和控制电路等组成。
通过对电极施加电压，使电场强度发生变化，从而改变光纤中的折射率，进而控制光信号的传输路径。
单模光纤光开关一般采用微机电系统（MEMS）技术制造，具有小尺寸、低功耗和高可靠性等优点。
其结构主要包括输入光纤、输出光纤和光开关芯片。
光开关芯片上有若干个微小的电极，通过对这些电极施加电压来控制光信号的传输路径。
三、单模光纤光开关的工作方式在工作时，单模光纤光开关的输入光纤将光信号输入到光开关芯片上，然后通过控制电路控制电极施加电压，从而改变光信号的传输路径。
当电场强度改变时，光纤中的折射率也会发生变化，从而使光信号沿不同的路径传输。
最后，输出光纤将光信号输出到指定的位置。
四、单模光纤光开关的应用1. 光通信：单模光纤光开关可以用于光纤通信系统中的光交换、光保护和光监测等功能，提高光通信系统的可靠性和灵活性。
2. 光传感：单模光纤光开关在光纤传感系统中可以实现对光信号的精确控制，用于光纤传感器的信号采集和处理。
3. 光计算：单模光纤光开关可以用于光计算系统中的光逻辑运算和光路选择等功能，实现大规模并行计算和高速数据处理。
4. 光学成像：单模光纤光开关在光学成像系统中可以用于光路切换和光信号调制，提高成像质量和图像处理速度。
单模光纤光开关是一种具有广泛应用前景的光学设备，它可以实现对光信号传输路径的精确控制，为光通信、光传感、光计算和光学成像等领域的发展提供了重要支持。
随着技术的不断进步和应用需求的增加，相信单模光纤光开关将在未来发展中发挥更加重要的作用。
光开关工作原理
光开关工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊光开关这神奇的玩意儿，它的工作原理就像一场奇妙的魔术表演呢！你想想看，光就像一群欢快奔跑的小精灵，而光开关呢，就是那个指挥小精灵们该往哪儿跑的神奇指挥棒。
光开关可以决定让光从这儿通过，或者让它拐个弯跑到别的地方去。
比如说，在我们日常生活里，有时候我们需要光在这个通道里跑，可下一刻呢，我们又想让它跑到另一个通道里去，这时候光开关就派上大用场啦！它能快速又准确地切换光的路径，就像变戏法一样。
光开关的工作原理其实并不复杂，简单来说，就是通过一些巧妙的设计和机制，来控制光的传播方向。
这就好比是一个十字路口，光开关就是那个控制红绿灯的装置。
当绿灯亮时，光就可以畅通无阻地通过；而当红灯亮时，光就得乖乖停下来或者改变方向。
有些光开关是利用机械的方式来工作的，就像一个小小的机关，轻轻一按或者一转，光的道路就改变啦。
还有些光开关是利用电光效应、磁光效应这些高科技手段呢！是不是听起来很厉害？你说这光开关是不是很神奇？它在很多领域都发挥着重要的作用呢。
比如在通信领域，它能让光信号准确无误地传输到我们想要的地方，就像快递员准确地把包裹送到我们手中一样。
没有光开关，那通信可就乱套啦！在数据中心里，光开关就像一个忙碌的调度员，指挥着大量的数据光信号跑来跑去，保证一切都井井有条。
要是没有它，那数据传输不就成了一团乱麻啦？再想想我们家里的网络，如果没有光开关在背后默默地工作，我们怎么能顺畅地看视频、玩游戏呢？总之，光开关虽然小小的，但是它的作用可大着呢！它就像一个默默无闻的英雄，在我们看不见的地方辛勤工作着，为我们的生活带来便利和精彩。
所以啊，可别小看了这小小的光开关哦，它可是有着大大的能量呢！这就是光开关工作原理的神奇之处，你是不是也觉得很有意思呀？。
光开关
光开关是较为重要的光无源器件，在光网络系统中可对光信号进行通断和切换。
光开关在光分/插复用(OADM)、时分复用（TDM）、波分复用（WDM）中有着广泛的应用。
光开关以其高速度、高稳定性、低串扰等优势成为各大通信公司和研究单位的研究重点。
光开关有着广阔的市场前景，是最具发展潜力的光无源器件之一。
一、光开关与全光网络近几年，随着远程通信和计算机通信的飞速发展，特别是Internet/Intranet业务的爆炸式崛起，传统的基于电子领域的传输系统已难以满足日益增加的业务需要。
密集波分复用（DWDM）技术利用单模光纤的低损耗窗口，在一根光纤中同时传输多路波长载波，并采用掺铒光纤放大器（EDFA）来取代传统的光电中继系统。
不但在不增加光纤的基础上使容量成倍增加，还摆脱了由于光电转换过程中“电子瓶颈”所带来的单根光纤传输速率制约。
因而被认为是提高光纤通信容量的一种有效途径，如图1所示。
从图2中我们看到，光交叉连接器（OXC）和光上/下路复用器（OADM）是全光网络的关键。
OADM和OXC可以管理任意波长的信号，从而更充分地利用带宽。
而且，环状网络拓扑结构增强了WDM设备的可靠性以及数据的生存性。
光交叉连接矩阵是OXC的核心，它要求无阻塞、低延迟、宽带和高可靠性，并且要具有单向、双向和广播形式的功能，如图3所示。
而光开关又是光交换和光互连中最基本的器件，它的性能、价格将直接影响到OXC系统的商用化进程。
二、光开关概述目前，在光传送网中各种不同交换原理和实现技术的光开关被广泛地提出。
不同原理和技术的光开关具有不同的特性，适用于不同的场合。
依据不同的光开关原理，光开关可分为：机械光开关、磁光开关、热光开关、电光开关和声光开关。
依据光开关的交换介质来分，光开关可分为：自由空间交换光开关和波导交换光开关。
机械式光开关：机械式光开关发展已比较成熟，可分为移动光纤、移动套管、移动准直器、移动反光镜、移动棱镜和移动耦合器。
光开关
光开关的作用：
光开关是一种光路控制器件，其作用是对光传输线路或集成 光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作，最主要的作用是转换 光路。在光纤传输系统，光开关用于多重监视器，LAN，多光源， 探测器和保护以太网的转换。在光纤测试系统，光开关用于光纤， 光纤设备测试和网络测试，光纤传感多点监测系统。
光开关的分类
光纤 可动光纤 光纤固定装置
图1.b
2、非机械式光开关
非机械式光开关依靠电光、磁光、热光等效应来改变波导的 折射率，使光路发生变化。此类开关有电光式开关、磁光式开关 和热光式开关。 电光式开关
热光式开关
磁光式开关
非机械式光开关
三类非机械式光开关简介：
电光式开关：这类光开关是电控光开关，有两种类型，一 种是利用某些晶体具有很强的电光效应制作的电控光开关，如 钕酸锂(LiNdO3)、钽酸锂(LiTaO3)、铋硅氧化物(BSO)等，它们 有很高的电光系数，不仅可以做成电光开关，而且可以做成调 制器和光分路器等；另一种是液晶结构的光开关，如采用液晶 作旋光材料的电光开关。 磁光式开关：它是靠外磁场影响磁畴的宽度和角度，进而 影响磁畴的有效光衍射和方位角来达到转换即开关目的的，即 利用外磁场作用下的法拉第旋光效应。 热光式开关：它是利用热量转换达到开关目的的，用一个 薄膜加热器代替加控制电压的电极,就可构成热光开关。
光开关的应用前景
光开关在光通信、光计算机、光信息处理和全光数据处理、高 速摄影、影视制作等领域得到广泛使用。随着光联网概念的提出， 光开关技术已经成为未来光联网的关键技术，他不仅构成了波分复 用光网络中关键设备（如光分插复用设备（OADM）/光交叉连接设 备（OXC））的交换核心，而其本身也是光网络中的关键器件。 在各种光开关中，热光开光列阵、微机械光开关列阵、液晶光 开关、气泡式光开关列阵以及光子集成（PIC）光开关列阵由于集 成度较大，因而将是大规模阵列光开关的发展方向。而铌酸锂电光 光开关、电光聚合物光开关等，将是高速光开关的发展方向。同时， MEMS光开关的集成化和产业化将是未来MEMS光开关的发展方向。 随着光开关技术的不断进步，特别是多功能集成光开关在关键技术 上的突破，必将对全光通信网的发展起到巨大的促进作用。
光开关工作原理
光开关工作原理
光开关是一种利用光信号控制电路开闭的装置，其工作原理可以大致分为以下几个步骤：
1. 光源：光源发出的光线作为输入信号。
常见的光源有LED （发光二极管）、光电二极管等。
2. 光传输：光线通过光传输介质（如光纤）传输到光开关器件中。
光纤常采用全反射原理使光信号能够在光纤中传输。
3. 光开关器件：光开关器件通常由光探测器和光调制器组成。
- 光探测器：光探测器用于接收并转换入射光信号为电信号，常见的光探测器有光电二极管和光电管等。
光探测器的选择一般会考虑到灵敏度、响应速度和工作波长等因素。
- 光调制器：光调制器用于根据接收到的光信号控制电路的
开闭状态。
常见的光调制器有光电晶体开关（EOM）、光电
晶体晶格调制器等。
光调制器可以通过电压、电流或其他控制信号来调节光的传输状态，从而实现光开关的开闭操作。
4. 控制信号输入：控制信号（一般为电信号）通过控制电路输入光调制器，改变光的传输状态。
控制信号的变化可以使得光开关在接通或断开状态之间转换。
5. 输出信号：开关器件将根据控制信号的输入，调节光的传输状态，最终输出光信号。
输出光信号可以用来驱动其他光学组
件或用于数据传输等。
光开关工作原理的具体实现方式有多种，可以根据实际需求选择合适的光源、光传输介质和光开关器件等，以实现不同的应用。
光开关的用途
光开关的用途光开关是一种新型的电子开关器件，它的工作原理是基于光电效应。
在光开关中，通过控制光的传输与阻隔来实现电路结构的开关。
光开关具有高速、高稳定性、低噪声、低功耗等特点，广泛应用于通信、光电传感、计算机、医疗器械等领域。
本文将在介绍光开关的工作原理基础上，分别阐述其在通信、光电传感、计算机和医疗器械等领域的应用和发展前景。
一、光开关的工作原理光开关是一种基于光电效应的电子开关器件。
通俗地讲，就是通电后能够控制光的开合。
以最常见的工作方式为例，将光源（LED或激光器）、电路控制部件和光敏器件（例如光电二极管或光敏电阻）等器件连接起来，构成一个简单的光开关电路。
电路通电后，电流会经过控制部件（如晶体管），控制部件即使得基极与发射极垂直放置的光源没有电流通过，因此不发光；当电控部件发生改变时，光源开始发出光。
光源发出的光线会经过透镜或光纤等传输媒介，最终达到光敏器件。
在光线照射下，光敏器件的导电性质会有所改变，电路便会开关，从而实现对信号的控制。
二、光开关在通信领域中的应用1. 光纤通信随着互联网技术的发展，传统的铜缆线路已经无法满足快速、高清、大容量数字信息传输的需求。
光开关在光纤通信中具有重要意义。
光开关是将光信号转换成电信号的核心组成部分之一，用于控制信号的发送和接收。
由于光开关具有高速、高稳定性、低噪声、低功耗等特点，在光纤通信的传输过程中具有重要作用，能够实现数字信息高速传输。
2. 光波导技术光开关在光波导技术中也有广泛的应用。
光波导技术是一种采用光的全反射原理在非晶态材料中制作出来的光导器件。
通过在光波导上集成光开关器件，可以实现光路切换、光电转换、光信号处理等多种功能的实现。
在光电子学、光通信、光计算、光传感等领域均有重要应用。
光电传感领域与安防技术、健康医疗等领域有着密不可分的联系。
在安防系统中，光开关具有感应灯、安全光幕、激光雷达等功能；在健康医疗领域中，光开关则有着血液分析、遗传检测、光学成像等多种应用。
光开关基础知识培训
Page ▪ 21
产品光路
1×1
Page ▪ 22
1×2
Page ▪ 23
管脚定义说明举例（1×2光开关）：
型号 1×2 锁定 非锁
状态 光 路
A P1-P2 B P1-P3 A P1-P2 B P1-P3
工作原理
反射型
当反射镜置入光路时，光束被反射 进一光路，该光路称为反射通道， 反射镜退出光路时光束耦合进另一 光路，称这一光路为直通通道
透射型
当棱镜置入光路时，光束经过棱镜的折 射，出射光束相对入射光束产生一个错 位，光束耦合进一个光路，该通道称为 透射通道；棱镜退出光路时光束直接耦 合进另一通道，该通道称为直通通道
非锁定式：加电驱动后，保持在一种通光状态，如需保持该状态，需 长期加电。无电驱动或断电后恢复另一种通断状态
Page ▪ 16
特性参数
光纤类型：SM9/125
MM50/125
MM62.5/125
工作电压：实质就是驱动继电器切换工作状态的控制电压，有3V和5V两种 开关类型：实质就是继电器的控制方式，有锁定和非锁定两种
184×78×66-DB25 (N≤45)
184×156×66-DB25 (N≤88)
184×220×66-DB25 (N≤128)
140×77.5×32-DB15-C (N≤16) 140×77.5×64-DB15-C (N≤32)
135×95×32-DB9-CF (M≤3，N≤16)
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Pin 1
-V+ -V+
电驱动
状态监测
光开关的原理及种类
光开关的原理及种类光开关是一种使用光信号控制电路开闭的器件，其工作原理基于光学效应。
光开关通常由光源、光探测器和控制电路组成。
当光源发出光线并照射到光探测器上时，光探测器会将光信号转换为电信号，并通过控制电路控制相关电路的开闭。
1.光电效应：当物质受到光照射时，光子会激发物质中的电子，使其跃迁到导电带或从导电带跃迁到价带，从而改变物质的导电性质。
光开关利用这一原理，通过光探测器接收光信号并转换为电信号，从而实现控制电路的开闭。
2.光电二极管效应：光开关中常使用光电二极管作为光探测器，光电二极管具有光电导性能，当光照射到光电二极管上时，会改变其电阻或电流，从而实现控制电路的开闭。
3.红外线传感：基于物体对红外线的吸收和反射特性，通过使用红外线传感器来实现控制电路的开闭。
当红外线照射到传感器上时，传感器将信号转化为电信号，从而实现控制电路的开闭。
4.光电导效应：利用光照使导电材料的电导率发生变化，从而实现控制电路的开闭。
光照可以提高或降低导电材料的电导率，从而改变电路的导通和断开状态。
根据光源类型和工作原理，光开关主要有以下几种种类：1.光电耦合器开关：光电耦合器开关是一种将输入电路和输出电路进行电气隔离的器件。
其工作原理是通过输入端的光信号激发光电耦合器内部的光探测器产生电信号，进而控制输出电路的开闭。
2.光电晶体管：光电晶体管是一种以光电效应为基础的光开关。
光电晶体管由半导体材料制成，其输入和输出电路之间是电气隔离的。
通过控制输入端的光信号，可以实现光电晶体管的开闭。
3.光开关阵列：光开关阵列是一种使用光源和光探测器组成的矩阵结构，可以同时控制多个开关的状态。
光开关阵列广泛用于光纤通信系统和光网络中，可以实现灵活的光路连接和光信号的分配。
4.光纤开关：光纤开关是一种通过控制光纤的光传输路径来实现开闭的器件。
光纤开关通常采用机械或电磁原理，通过调节光纤的位置或弯曲程度来控制光信号的传输路径，从而实现光纤通信系统中不同光信号的切换和连接。
光开关分类
光开关分类一、引言光开关是一种用于控制光信号传输的关键设备，广泛应用于光纤通信、光电子器件等领域。
光开关的分类对于研究和应用具有重要意义。
本文将深入探讨光开关的分类方法以及各类光开关的特点和应用。
二、光开关的分类方法2.1 按照工作原理分类光开关根据其工作原理可以分为以下几类： 1. 电光开关：通过外加电场来控制光信号的传输。
常见的电光开关有PN结光开关、Mach-Zehnder干涉仪光开关等。
2. 热光开关：通过热效应来控制光信号的传输。
常见的热光开关有热光波导开关、热光晶体开关等。
3. 机械光开关：通过机械结构来控制光信号的传输。
常见的机械光开关有微型机械光开关、MEMS光开关等。
4. 光学开关：通过光学效应来控制光信号的传输。
常见的光学开关有波导光开关、光学开关阵列等。
2.2 按照工作方式分类光开关根据其工作方式可以分为以下几类： 1. 全光开关：光信号在光开关中全程保持光传输状态，无需光电转换。
全光开关具有低损耗、高速传输等优点，适用于光通信等领域。
2. 光电光开关：光信号需要在光开关中进行光电转换才能实现控制。
光电光开关具有较高的控制精度和灵活性，适用于光电子器件等领域。
2.3 按照结构分类光开关根据其结构可以分为以下几类： 1. 波导光开关：利用波导结构来控制光信号的传输。
波导光开关具有较小的尺寸和较高的集成度，适用于集成光学器件等领域。
2. 光纤光开关：利用光纤来控制光信号的传输。
光纤光开关具有较好的光损耗特性和较高的稳定性，适用于光通信等领域。
3. 自由空间光开关：利用自由空间传输光信号并进行控制。
自由空间光开关具有较大的传输距离和较高的自由度，适用于光电子器件等领域。
三、各类光开关的特点和应用3.1 电光开关电光开关是利用外加电场对光信号进行调控的一类光开关。
其特点包括： - 高速响应：电光开关的调控速度快，适用于高速光通信等领域。
- 低功耗：电光开关的能耗较低，适用于低功耗设备和系统。
光开关的工作原理
光开关的工作原理
1 光电开关是光电子元件
光电开关是一种可以检测光线强度变化并根据变化来控制开关状
态的光电子元件，它是由光电池发生电流而控制开关运行的一种电路，当外部环境发射光强度到达某一程度，光电池就可以产生电路。
根据
电流的大小来控制开关的变换，从而控制电路的开关。
2 工作原理
光电开关一般由外壳、阳极、隔膜、緞帶、电池、开关和其他组
件组成。
当外部光线照射到光电开关，光电池就会产生一定的电流，
这个电流就会使开关进入感应状态，开关的开闭由电流的大小而定。
如果光线强度达到一定值，足以使电流达到相应的平台值，通过特定
的内部连接，便可把外部开关动作变换为开关动作。
3 光电开关的应用
由于光电开关的特性，被广泛用于家用电器、车用电子设备、机
械设备等，其中有简单的按钮式开关，也有更复杂的诸如温度控制器、定时器、安全装置等多种多样的产品。
其中它可以实现灯光、按钮的
自动操作，节约人力，提高全自动量化程度，从而更好地提高生产效率。
此外，它也可以用于照明检测、光纤通讯、智能交通系统等电子
应用领域。
4 结论
光电开关由于其占地小、功耗低、运行稳定等特点，在电子装置应用上有着广泛的用途，并逐渐代替传统的机械开关，从而实现自动控制，提高了整个系统的控制精度，是一种非常有用的电子元件。
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Mems光开关在光通信中的作用
将某一光纤通道的光信号切断或开通；
将某波长光信号由一光纤通道转换到另一 光纤通道去；
在同一光纤通道中将一种波长的光信号转 换为另一波长的光信号（波长转换器）。
分类
MEMS光开关有2D(二维)数字和3D(三维)模 拟两种结构（如图1和图2所示）
原理
在2D结构中，所有微反射镜和输入输出 光纤位于同一平面上，通过 静电致动器使微镜直立和倒 下或使微镜以“翘翘板”的 方式处于光路和弹出光路的 图1 动纤式光开关 工作方式来实现“开”和 “关”的功能，所以2D结构 又称为数字型。
图2 反射式光开关
在3D结构中，所有微反射镜处于相向的两个 平面上，通过改变每个微镜的不同位置来实现 光路的切换。一个N×N的3D光开关只需要2N个 微反射镜，但每个微反射镜至少需要N个可精确 控制的可动位置，所以3D结构又称为模拟型。 右图它采用16个可以转动 的微型反射镜，实现两组 光纤束间的4×4光互连。
MEMS技术的应用领域不仅仅是光通信，依 然保持着强劲的生命力。以其研究方元化、 加工工艺多样化、系统单片集成化、制造 与封装统一化、应用领域全面化为标志的 固有特征和先天优势，必将在通信、导航、 传感、医用、交通、航空航天等军事和民 用领域得到广泛的推广和应用。 MEMS光开关能够满足现代光通信对光开关 性能的要求,研究与应用工作取得了一定进 展,但在计算机辅助设计、微细加工、系统 集成和封装检测等方面有待进一步研究。
MEMS技术调研
在光纤通讯领域中的技术 ——mems光开关
概述
什么是Mems技术 Mems光开关发展史 制作、分类及原理 性能指标及其优点 研究公司 我的感想
MEMS技术
MEMS技术的英文全称是: Micro-ElectroMechanical Systems，一般也称作微机电系 统技术，其含义是指可批量制作的，集微 型机构、微型传感器、微型执行器以及信 号处理和控制电路、直至接口、通信和电 源等于一体的微型器件或系统。MEMS是 随着半导体集成电路微细加工技术和超精 密机械加工技术的发展而发展起来的。
Байду номын сангаас
2D和3D的区别
与2D结构相反，3D结构的优点是交换端口 数能做得很大，可实现上千端口数的交换 能力，缺点是控制机理和驱动结构相当复 杂，控制部分的成本很高。
产品实物图
4*4电磁致动
性能指标
光开关的特性参数主要有插入损耗、回波 损耗、隔离度、串扰、工作波长、消光比、 开关时间等
项目 插损 dB 串扰 dB
消光 比 dB
偏振灵敏 度 dB
<0.3dB
开关时 寿命 间 次 ms
<40 >105
开关尺 寸 mm 10 10
测值 0.7~1.3 <-60 >60dB
Mems光开关的优点
MEMS光开关的优势体现在性能、功能、规模、 可靠性和成本等几个方面。
MEMS技术制作的光开关是将机械结构、微触 动器和微光元件在同一衬底上集成，结构紧凑、 重量轻，易于扩展。
感想
Mems光开关作为理想的开关器件，工作效 率高，以后一定会替代传统模拟的开关。 Mems光开关技术在微加工、集成度及封装 方面不足，所以，以后从事此研究领域应 该解决这些方面有所突破。 如果从事此方面研究，现在只能好好学习。
谢谢
Mems光开关的发展史
光纤通信在实现了高速、大容量点对点的 传输后，上世纪末进入了光纤网络时代
块状堆集型 光纤型 MEMS型 集成型
Mems型光开关制作
MEMS光开关采用硅在绝缘层上（SOI）的 硅片生长一层多晶硅,再镀金制成反射镜,然 后通过化学刻蚀或反应离子刻蚀方法除去 中间的氧化层，保留反射镜的转动支架通 过静电力或电磁力的作用,使可以活动的微 镜产生升降、旋转或移动,从而改变输入光 的传播方向以实现光路通断的功能。
在关键的性能指标如插入损耗、波长平坦 度、PDL(偏振相关损耗)和串扰方面， MEMS技术能达到的性能可与其他技术所能 达到的最高性能相比 MEMS光开关较其他光开关具有明显优势 开关时间一般在数ms量级。
公司及产品发展趋势
拥有MEMS技术设备并能提供相关光器件的 公司主要有：JDSU（捷迪讯）、Santec、 Memscap 、 Intpax 、 Umachines 、 Baynet 、 Lightconnect、Cypress、Novera等。 最近Fujitsu（富士通）宣布将发展一项采用 MEMS技术的80通道的光开关，其切换速度 将是1微秒，这是截至目前多通道光开关的 最高切换速度。