全光通信中的光開關技術

機械型光開關的優點是插入損耗低(1 dB)、隔離度高(>45 dB)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，且不易做成大型的光開關矩陣，有時還存在回跳抖動和重復性差的問題。機械型光開關在最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。
2．2 徽電子機械系統光開關
近幾年發展很快的是微電子機械光開關，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)光開關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光開關較其他光開關具有明顯優勢：開關時間一般在數ms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；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、易于大規模集成的優點。
按功能實現方法，可將MEMS光開關分為光路遮擋型、移動光纖對接型和微鏡反射型。微鏡反射型MEMS光開關方便集成和控制，易于組成光開關陣列，是MEMS光開關研究的重點，可分為二維MEMS光開關和三維MEMS光開關，并已提出一維MEMS光開關的概念。
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N根輸出光纖相連。對一個NxN光開關矩陣而言，所需的活動微鏡數為N2。因此，這種方式也稱為N2結構方案。例如，一個4x4的2D光開關有16個活動微鏡，而4個4x4光開關可組成1個8×8的光開關，其中有64個活動微鏡。圖5、圖6分別是4x4和8x8的光開關的配置圖。