簡介：
光開關(guān)是一種光路轉(zhuǎn)換器件。在光纖傳輸系統(tǒng)，光開關(guān)用于多重監(jiān)視器，LAN，多光源，探測器和保護以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。在光纖測試系統(tǒng)，用于光纖，光纖設(shè)備測試和網(wǎng)絡(luò)測試，光纖傳感多點監(jiān)測系統(tǒng)。
微電子機械系統(tǒng)光開關(guān)
近幾年發(fā)展很快的是微電子機械光開關(guān)，它是半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)與微光學(xué)和微機械技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生的一個新型微機-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，使可以活動的微鏡產(chǎn)生升降、旋轉(zhuǎn)或移動，從而改變輸入光的傳播方向以實現(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)時間一般在ms數(shù)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號；同時具備了機械式光開關(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。
按功能實現(xiàn)方法，可將MEMS光開關(guān)分為光路遮擋型、移動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，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是指活動微鏡和光纖位于同一平面上，且活動微鏡在任一給定時刻要么處于開態(tài)，要么處于關(guān)態(tài)。在這種方式中，活動微鏡陣列與N根輸入光纖和M根輸出光纖相連。對一個N×N光開關(guān)矩陣而言!所需的活動微鏡數(shù)為N2。因此!這種方式也稱為N2結(jié)構(gòu)方案
應(yīng)用場合
光纖環(huán)路、自動測量、光纖網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控、光路切換、系統(tǒng)監(jiān)測、實驗室研發(fā)、動態(tài)配置分插復(fù)用、光路監(jiān)控系統(tǒng)、光環(huán)路保護切換試驗、光纖傳感系統(tǒng)、光器件測試與研究
一 1×1、1×2、2×2機械式光開關(guān)的應(yīng)用方案
1、1×1光開關(guān)具有使光路通斷的功能，通常用于光路中阻斷光傳輸?shù)淖饔?
2、1×2光開關(guān)具有保護倒換功能，通常用于網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)。當(dāng)光纖斷裂或其他傳輸故障發(fā)生時，利用光開關(guān)實現(xiàn)信號迂回路由，從主路由切換到備用路由上。具體實例，如圖一所示：
圖一 1×2光開關(guān)保護倒換功能示例圖
3、2×2光開關(guān)是光開關(guān)系列中最常用的一種，廣泛應(yīng)用于FDDI、光節(jié)點旁路、回路測試傳感系統(tǒng)等方面，還可以與其他類型的光開關(guān)組合起來使用，使開關(guān)系統(tǒng)更完善，更靈活。具體實例，如圖二所示(圖二是2×2光開關(guān)應(yīng)用的典型例子，圖中光開關(guān)的2路和4路處于旁路狀態(tài)，即子環(huán)或者工作站不與主光纖環(huán)路接通，光開的關(guān)1路和3路是插入狀態(tài), 即子環(huán)或者工作站與主光纖環(huán)路接通)。
圖二 2×2關(guān)開關(guān)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用實例
2×2光開關(guān)的另一個用法是構(gòu)建OADM設(shè)備核心。OADM是光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備之一，通常用于城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)。實現(xiàn)OADM光信號上下路的具體方式很多，但大多數(shù)情況下都應(yīng)用了光開關(guān)，主要是2×2光開關(guān)，來實現(xiàn)對密集波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中光信號的上下路功能。由于光開關(guān)的使用，使OADM能動態(tài)配置業(yè)務(wù)，增強了OADM節(jié)點的靈活性，同時，使得OADM節(jié)點能支持保護倒換，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，節(jié)點將故障業(yè)務(wù)切換到備用路由中，增強了網(wǎng)絡(luò)的生存能力和網(wǎng)絡(luò)的保護和恢復(fù)能力。具體實例，如圖三所示：
圖三 2×2關(guān)開關(guān)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用實例
二 M×N 機械式光開光的應(yīng)用方案
1、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視功能：當(dāng)需要監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)時，只需在遠(yuǎn)端監(jiān)測點將多纖經(jīng)光開關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀器上(如OTDR)，當(dāng)光路需要監(jiān)測時，利用光開關(guān)對每一條光纖進行循環(huán)切換，讓光源對每一條光纖進行測試，就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測。光開關(guān)在光纜監(jiān)測項目中主要起到的是跳測的作用，使用簡單的1×N光開關(guān)可以將多纖聯(lián)系起來。具體實例，如圖四所示：
圖四 1×N光開關(guān)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)中的使用
2、光器件的測試：可以將多個待測光器件通過光纖連接，通過1×N光開關(guān)，可以通過監(jiān)測光開關(guān)的每個通道信號來測試器件。具體實例，如圖五所示：
圖五 1×N光開關(guān)在器件測試系統(tǒng)中的使用
3、構(gòu)建OXC設(shè)備的交換核心：OXC主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)，對不同子網(wǎng)的業(yè)務(wù)進行匯聚和交換。因此，需要對不同端口的業(yè)務(wù)進行交換，同時，光開關(guān)的使用使OXC具有動態(tài)配置交換業(yè)務(wù)功能和支持保護倒換功能，在光層支持波長路由的配置和動態(tài)選路。由于OXC主要用于高速大容量密集波分復(fù)用光骨干網(wǎng)上，要求光開關(guān)具有透明性、高速、大容量和多粒度交換的特點。具體實例，如圖六所示：
圖六 M×N光開關(guān)在OXC中的使用
