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北京錦坤科技有限公司
主營產品： 射頻光纖傳輸模塊-微波光纖傳輸模塊-RF over Fiber-微波光纖延遲線-雷達目標模似器 |
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2016-3-31 閱讀(2285)
光開關是一種具有一個或多個可選的傳輸端口的光學器件，其作用是對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行物理切換或邏輯操作.
光開關是一種光路轉換器件。在光纖傳輸系統，光開關用于多重監視器，LAN，多光源，探測器和保護以太網的轉換。在光纖測試系統，用于光纖，光纖設備測試和網絡測試，光纖傳感多點監測系統。
光纖通信技術的問世和發展給通信業帶來了革命性的變革，目前世界大約85%的通信業務經光纖傳輸，長途干線網和本地中繼網也已廣泛使用光纖。特別是近幾年，以IP為主的 Internet業務呈現爆炸性增長，這種增長趨勢不僅改變了IP網絡層與底層傳輸網絡的關系， 而且對整個網絡的組網方式、節點設計、管理和控制提出了新的要求。一種智能化網絡體系 結構——自動交換光網絡(Automatic Switched Optical Networks，ASON)成為當今系統研究的熱點，它的核心節點由光交叉連接(Optical Cross-connect,OXC)設備構成,通過OXC,可實現動態波長選路和對光網絡靈活、有效地管理。OXC技術在日益復雜的DWDM網中是關鍵技術之一，而作為切換光路的功能器件，則是OXC中的關鍵部分。矩陣是OXC的核心部分，它可實現動態光路徑管理、光網絡的故障保護、波長動態分配等功能，對解決目前復雜網絡中的波長爭用，提高波長重用率，進行網絡靈活配置均有重要的意義。隨著光傳送網向超高速、超大容量的方向發展#網絡的生存能力、網絡的保護倒換和恢復問題成為網絡關鍵問題，而在光層的保護倒換對業務的保護和恢復起到了更為重要的作用。
(Optical Switch,OS)是一種具有一個或多個可選擇的傳輸窗口,可對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉換或邏輯操作的器件。基本的形式是2X2即入端和出端各有兩條光纖，可以完成兩種連接狀態，平行連接和交叉連接，如圖2所示。較大型的空分光交換單元可由基本的2X2以及相應的1X2級聯、組合構成。
在光網絡中起到十分重要的作用，在波分復用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)傳輸系統中，可用于波長適配、再生和時鐘提取，在光時分復用(Optical Time Division Multiplex,OTDM)系統中，可用于解復用；在全光交換系統中，是光交叉連接(Optical Cross-connect，OXC)的關鍵器件，也是波長變換的重要器件。根據的輸入和輸出端口數，可分為1×1、1×2、1×N、2×2、2×N、M×N等多種，它們在不同場合中有不同用途。其應用范圍主要有：光網絡的保護倒換系統，光纖測試中的光源控制、網絡性能的實時監控系統、光器件的測試、構建OXC設備的交換核心，光插/分復用、光學測試、光傳感系統等。
依據不同的原理!的實現方法有多種，如：傳統機械、微機械、熱、液晶、電和聲等。其中傳統機械、微機械、熱因其各自的特點在不同場合得到廣泛應用。
目前應用的仍是傳統的1×2和2×2機械式。傳統機械式可通過移動光纖將光直接耦合到輸出端，采用棱鏡、反射鏡切換光路，將光直接送到或反射到輸出端。
機械式分主要有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。移動棱鏡的基本結構如圖2所示。光纖與起準直作用的透鏡(準直器)相連，并固定不動，通過移動棱鏡改變輸入、輸出端口間的光路。反射鏡型工作原理如圖3所示，當反射鏡未進入光路時，處于直通狀態，光纖1進入的光進入光纖4，光纖2進入的光進入光纖3；當反射鏡處于兩光線的交點位置時，處于交叉狀態，光纖1進入的光進入到光纖3，光纖2進入的光進入光纖4從而實現光路的切換。移動光纖型如圖5所示，是固定一端的光纖，移動另一端的光纖與固定光纖的不同端口相耦合，實現光路的切換。這類回波損耗低，且受外界環境溫度影響大，并沒有形成真正意義上的商用化產品。我國國內商用化主要是移動棱鏡和反射鏡型的。
機械型的優點是插入損耗低(<1dB)隔離度高(>45dB)與波長和偏振無關，制作技術成熟。缺點在于開關動作時間較長(ms量級)，體積偏大，且不易做成大型的矩陣，有時還存在回跳抖動和重復性差的問題。
機械型在zui近幾年得到廣泛應用，但隨著光網絡規模的不斷擴大，這種開關難以適應未來高速、大容量光傳送網發展的需求。
微電子機械系統
近幾年發展很快的是微電子機械，它是半導體微細加工技術與微光學和微機械技術相結合，產生的一個新型微機-電-光一體化的的新型開關，是大容量交換光網絡開關發展的主流方向。
MEMS(Micro Electro-Mechanical System)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生升降、旋轉或移動，從而改變輸入光的傳播方向以實現光路通斷的功能。MEMS較其他具有明顯優勢：開關時間一般在ms數量級；使用了IC制造技術，體積小、集成度高；工作方式與光信號的格式、協議、波長、傳輸方向、偏振方向、調制方式均無關，可以處理任意波長的光信號；同時具備了機械式的低插損、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、易于大規模集成的優點。
按功能實現方法，可將MEMS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方便集成和控制，易于組成陣列，是MEMS研究的重點，可分為二維MEMS和三維MEMS，并已提出一維MEMS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，要么處于關態。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矩陣而言!所需的活動微鏡數為N²。因此!這種方式也稱為N²結構方案
光纖環路、自動測量、光纖網絡遠程監控、光路切換、系統監測、實驗室研發、動態配置分插復用、光路監控系統、光環路保護切換試驗、光纖傳感系統、光器件測試與研究
1、1×1具有使光路通斷的功能，通常用于光路中阻斷光傳輸的作用. 2、1×2具有保護倒換功能，通常用于網絡的故障恢復。當光纖斷裂或其他傳輸故障發生時，利用實現信號迂回路由，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保護倒換功能示例圖 3、2×2是系列中zui常用的一種，廣泛應用于FDDI、光節點旁路、回路測試傳感系統等方面，還可以與其他類型的組合起來使用，使開關系統更完善，更靈活。具體實例，如圖二所示(圖二是2×2應用的典型例子，圖中的2路和4路處于旁路狀態，即子環或者工作站不與主光纖環路接通，光開的關1路和3路是插入狀態, 即子環或者工作站與主光纖環路接通)。 圖二 2×2關開關在光網絡中的應用實例 2×2的另一個用法是構建OADM設備核心。OADM是光網絡關鍵設備之一，通常用于城域網和骨干網。實現OADM光信號上下路的具體方式很多，但大多數情況下都應用了，主要是2×2，來實現對密集波分復用光網絡中光信號的上下路功能。由于的使用，使OADM能動態配置業務，增強了OADM節點的靈活性，同時，使得OADM節點能支持保護倒換，當網絡出現故障時，節點將故障業務切換到備用路由中，增強了網絡的生存能力和網絡的保護和恢復能力。具體實例，如圖三所示： 圖三 2×2關開關在光網絡中的應用實例 二 M×N 機械式光開光的應用方案 1、網絡監視功能：當需要監視網絡時，只需在遠端監測點將多纖經連接到網絡監視儀器上(如OTDR)，當光路需要監測時，利用對每一條光纖進行循環切換，讓光源對每一條光纖進行測試，就可以實現網絡在線監測。在光纜監測項目中主要起到的是跳測的作用，使用簡單的1×N可以將多纖起來。具體實例，如圖四所示： 圖四 1×N在網絡監視系統中的使用 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，可以通過監測的每個通道信號來測試器件。具體實例，如圖五所示： 3、構建OXC設備的交換核心：OXC主要應用于骨干網，對不同子網的業務進行匯聚和交換。因此，需要對不同端口的業務進行交換，同時，的使用使OXC具有動態配置交換業務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選路。由于OXC主要用于高速大容量密集波分復用光骨干網上，要求具有透明性、高速、大容量和多粒度交換的特點。 |
