光纖通信系統(tǒng)中，光開關（Optical Switch，OS）主要用于光路中實現(xiàn)光信號的物理切換或其他邏輯操作，多用于光交叉連接OXC（Optical Cross－connect）技術中作為切換光路的關鍵器件。

光開關具有一個或多個可選擇的傳輸窗口，可分為2×2，1×N，M×N多種端口配置形式。光開關在光纖通信系統(tǒng)中有著廣泛的應用，其實現(xiàn)技術多種多樣，包括：機械光開關、熱光開關、聲光開關、電光開關、磁光開關、液晶光開關和MEMS光開關，等等。其中機械光開關和MEMS光開關是目前應用較為廣泛的兩種光開關。

機械光開關的工作原理是借助機械裝置物理地移動光纖來重定向光信號。通過移動棱鏡或定向耦合器，將輸入端的光導向所需要輸出的端口。機械式光開關分主要有3種類型：一是采用棱鏡切換光路技術，二是采用反射鏡切換技術，三是通過移動光纖切換光路。

MEMS光開關是 基 于 微 機 電 系 統(tǒng)（micro－electro－mechanical system），采用光學微鏡或光學魏鏡陣列來改變光束的傳播方向實現(xiàn)光路的切換。MEMS光開關原理十分簡單，當進行光交換時，通過靜電力或磁電力的驅動，移動或改變MEMS微鏡的角度，把輸入光切換到光開關的不同輸出端以實現(xiàn)光路的切換及通斷。其原理圖如下圖所示：

MEMS光開關工作原理

基于MEMS技術的2×2端口光開關的原理如圖所示，四根光波導被設置于四個方向，一個豎直的MEMS微鏡被設置成45°角方向。當微鏡未介入光路時，來自波導1和2的光束分別耦合到波導3和4中，端口連接狀態(tài)為1→3和2→4，此為直通狀態(tài)；當微鏡插入光路時，來自波導1和2的光束經(jīng)微鏡反射，分別耦合至端口4和3，端口連接狀態(tài)為1→4和2→3，此為交叉狀態(tài)。

2×2端口MEMS光開關的工作原理，左圖：直通狀態(tài)，右圖：交叉狀態(tài)

機械光開關＆MEMS光開關優(yōu)缺點對比

隨著光通信的快速發(fā)展，作為光網(wǎng)絡節(jié)點的光互連與光交換的地位越來越重要，光開關的應用也越來越廣泛。MEMS光開關具有緊湊、切換速度快、易于擴展的優(yōu)點，同時具備了機械式光開關的低插損、低串擾、低偏振敏感性、高消光比和波導開關的高開關速度、小體積、易于大規(guī)模集成的優(yōu)點。將會是大容量交換光網(wǎng)絡開關發(fā)展的主流方向。

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