光开关

此重定向介紹的是光学元件。关于光电元件，请见「开槽光学开关」。

光学开关是一种能够选择性地接通和断开光信号或从一个通道切换到另一个通道的装置。前者被称为光学（时域）开关或光学调制器，而后者可以具体地称为光学空间开关或光学路由器。在其在时间上或空间上切换的方式中，可以将其视为电路中的单向或双向开关的物理类比。通常，光调制器和路由器可以彼此制造。

术语

这个词适用于几个层面。在商业术语（例如“电信光纤交换机市场规模”）中，它指的是光纤之间的任何电路交换设备。此类别中的大多数已安装系统实际上使用光纤转发器之间的电子切换。通过路由光束来执行该功能的系统通常被称为“光子”开关，与光本身的切换方式无关。远离电信，光开关是实际在光纤之间切换光的单元，光子开关是通过利用非线性材料特性（如半导体材料）来控制光（即切换波长，强度）或者方向）<ref> Jin, C.-Y。; Wada, O. 基于半导体纳米结构的光子开关器件. 物理学杂志D. March 2014. ... 47m3001J Bibcode:2014JPhD ... 47m3001J . arXiv:1308.2389 . doi:10.1088 / 0022-3727 / 47/13/133001 .  </ ref>。因此，光开关市场的某一部分由光子开关组成。这些将在其中包含光学开关，在某些情况下，光学开关将是光子开关。

操作

光学开关可以通过机械装置操作，例如物理地移动光纤以驱动一个或多个替代光纤，或者通过电光效应，磁光效应或其他方法。慢速光开关，例如那些使用移动光纤的光开关，可用于光开关传输（电信）传输路径的交替路由，例如绕故障）路由。快速光学开关，例如那些使用电光或磁光效应的光学开关，可用于执行逻辑运算;此类别中还包括半导体 光放大器，它们是光电器件，可用作光开关并与分立或集成微电子电路集成。

功能

任何交换机的功能都可以根据它可以建立的连接来描述。<ref> GR-1073-CORE，（页面存档备份，存于互联网档案馆）单模光纤开关的通用要求'，'Telcordia。</ ref>如Telcordia / ido / docs.cgi？ID = SEARCH＆DOCUMENT = GR-1073＆GR-1073， 连接是交换机上两个端口之间的关联，表示为a 一对端口标识符（i，j），其中i和j是两个端口， 建立连接。连接标识之间的传输路径 两个端口。光信号可以应用于任何一个连接端口。 然而，在另一个端口出现的信号的性质取决于光学 切换和连接状态。连接可以处于on状态或 关闭状态。如果应用光信号，则称连接处于“开启”状态 一个端口出现在另一个端口，光能基本上没有损失。一个 如果基本上零光能出现，则称连接处于“关闭”状态 在另一个港口。

在光开关中建立的连接可以是单向的或双向的。单向连接仅允许在连接端口之间沿一个方向传输光信号。双向连接允许通过连接在两个方向上传输光信号。无源和透明光开关中的连接是双向的，即，如果建立了连接（“i”，“j”），则可以从“i”到“j”进行光学传输，并且j到i。

如果在输入端发射的光信号在其整个传输路径中保持光学并且在输出端显示为光信号，则该设备在光学上是“透明的”。光学透明设备在称为通带的一系列波长上工作。

无源光开关不具有光学增益元件。有源光学开关具有光学增益元件。全光开关是透明光开关，其中致动信号也是光学的。因此，在全光学开关，光信号用于切换另一个光信号通过开关的路径。

性能

定义和指定各种参数以量化光学开关的性能。光开关（或光开关矩阵）的稳态性能通过其在“开”状态传输路径上有效地将光功率从输入端口传输到N个输出端口中的任何一个的能力来测量，并且其有效隔离的能力通过“关闭”状态传输路径从所有非活动端口输入电源。其他关键的光学性能参数包括在一定波长范围内的传输效率，最小化反射回输入光纤的输入光功率，传输平衡和双向传输的能力。光学开关（或开关矩阵）瞬态行为是另一个重要特性，其通过其在任何给定输出端口上传输或阻挡光学信号所花费的时间间隔对控制刺激的响应速度来指定。   两种速率可与开关相关联：开关速率和信号传输速率。切换速率是开关改变状态的速率。信号传输速率是通过交换机的信息的调制速率。信号传输速率通常远大于切换速率。 （如果开关速率接近或超过传输速率，则开关可称为光调制器。）

开关在压力环境条件下和长时间内维持其稳态和瞬态性能规格的能力也是一个重要特征。

应用

光交换技术是由提供光网络连接灵活性的需要驱动的。 Prime应用包括光保护，测试系统，远程可重配置分插复用器和传感。未来可能的应用包括远程光学配置和恢复。

当前的切换应用包括用于在中断之后的服务恢复的被动保护切换，例如光纤切断。交换机的一个常见应用是远程光纤测试系统（RFTS），它可以监控和定位光纤传输线路上的故障。<ref> .cgi？ID = SEARCH＆DOCUMENT = GR-1295＆GR-1295-CORE，远程光纤测试系统（RFTS）的通用要求，Telcordia。</ ref>光交换机的新兴应用是光交叉连接。光交叉连接利用光交换结构在多个光输入和输出之间建立互连。

专利

2011年对“光学开关”的搜索[1]（页面存档备份，存于互联网档案馆）获得了约8,000项专利，大致分类如下：

• MEMS涉及微镜阵列的方法，其可以将光信号偏转到适当的接收器（例如，US 6396976 ）;
• 压电光束转向涉及压电陶瓷，提供增强的光学开关特性
• 喷墨涉及两个波导的交叉的方法，以便在产生类似喷墨的气泡时光从一个偏转到另一个（例如，US 6212308 ）;
• 液晶 s（例如，Template:专利）根据所应用的电场将偏振光旋转0度或90度;
• 热方法（例如，US 5037169 ）改变干涉仪的一条腿中的折射率以切换信号;
• 非线性方法（例如，US 5319492 ），通过利用材料的非线性特性将光偏转到所需的接收器，改变介质中的衍射图案;
• 声光方法，由于声场引起的应变而改变折射率，以使光偏转（例如，US 6922498 ）;
• 输出光纤中的放大器和光衰减器 s将信号调整到数字“0”电源范围（光纤未切换到时）或者是正常功率范围时（例如，US 7027211 ）。
• Magneto-optic方法（例如US 6577430 ）使用法拉第旋转等现象来影响光偏振并最终确定光路。

另见

• 光交叉连接
• 光学缓冲
• 光学晶体管
• 光网络网

参考

交换机，光纤

国内知名生产企业有：桂林光隆光电科技有限公司（页面存档备份，存于互联网档案馆）