光开关的工作原理.docx
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光开关的工作原理
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什么
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光开关(7)
光开关,光开关的分类,光开关的工作原理是什么
可对光传输线路或集成光路中的光信
光开关是一种具有一个或多个可选择的传输窗口,号进行相互转换或逻辑操作的器件。
机械式光开关:
插入损耗低;隔离度高;不受偏振和波长影响;开关时间长(ms),重复
性较差。
其它光开关:
开关时间短(ms);体积小;插入损耗大;隔离度低。
光开关的特性参数
1.插入损耗(Insertionloss)
2.回波损耗(Returnloss)
从输入端返回的光功率与输入光功率的比值。
A£=-101og^-
两个相隔离的输出端口光功率的比值。
4.串扰
输入光功率与从非导通端口输出的光功率的比值。
5.消光比
两个端口处于导通和非导通状态的插入损耗之差。
ER=IL—IL0
6.开关时间
开关端口从某一初状态转为通或者断所需的时间。
从在开关上施加或撤去能量的时刻算
起。
光开关的工作原理:
1.机械式光开关
移动光纤式光开关
反射辑
移动反射镜式光开关
以上两种体积大,难实现集成化的开关网络。
近年正大力发展一种集成的微机电系统
(MEMS开关,在硅片上用微加工技术做出大量可移动的微型镜片构成的开关阵列。
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用16个移动反射镜光开关构成的两组44MEMS开关阵列
2电光开关
电光开关的原理一般是利用材料的电光效应或电吸收效应,在电场作用下改变材料的折
射率和光的相位,再利用光的干涉或偏振等使光强突变或光路转变。
电光开关一般利用泡克耳斯(Pockels)效应,即折射率n随光场E而变化的电光效应。
折射率变化与光场的变化关系为:
A/?
=-——yE
2
而光波传输距离L相应的相位变化为:
定向耦合型光开关
定向耦合器中两耦合波导光功率周期性相互转换
定向耦合器的开关特性
M-Z型干涉仪光开关
波导型M-Z干涉仪是一种广泛应用的光开关。
它由两个3dB耦合器级联而成。
工作原理:
在两个光波导臂的电极上分别加上电压V和-V,各产生相应电场E1和E2。
因此波导臂
所产生的折射率变化为:
对于对称型M-Z干涉仪,L1=L2=L,两臂的相位差为:
△0二互业矿
令Df=p时的电压为半波电压:
匕=牛°
f1o7L
两臂的相位差可以表示为:
设①端输入的电场强度为E1,从③、④端输出的信号的电场强度为E3、E4,利用耦合器
的传输方程,可得
③、④端的透过率为:
不加电压时,V=0,T3=0,T4=1;加半波电压Vp时,T3=1,T4=0,实现了开关作用。
偏振强度调制型光开关
由电光相位调制器、起偏器P和检偏器Q组成
该功率器件的功率转变比为
「二垃二sill2|
£
—人)
2KJ
Jt
T(V>|
3热光开关
热光开关和电光开关的结构可以是相同的,但是产生开光效应的机理不同。
这里的热光效应是指通过电流加热的方法,使介质的温度变化,导致光在介质传输的折射率和相位发生
改变的物理效应。
这是率随温度的变化可用以下关系式表示:
5打
川(丁)二"o+二"o+—AF二"0+flAZ
01
4液晶光开关
(b)
液晶光开关工作原理
5磁光效应光开关
YYO4HG+滋片YVO4
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双折射晶件双折対品偉
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双析射晶休取折射晶协
6.声光开关
形成布拉格
声光效应是指声波通过材料产生机械应变,引起材料的折射率周期性变化,
光栅,衍射一定波长的输入光的现象。
利用声致光栅使光偏转做成光开关。
声光开关工作原理
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- 开关 工作 原理