导波光学04-20

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1、7.3光开关光开关概状¢机械类光开关：如普通机械光开关，MEMS光开关等。¢非机械类光开关：如、液晶、波导型光开关和光子晶体开关等。¢波导光开关主要有：电光的干涉耦合型、热光型、反射型、光栅型、全息型、光放大型及声光型等。¢目前市场上已有普通机械光开关、MEMS光开关、电光开关、喷墨气泡光开关、热光效应光光开关是波分复用光网络中关键设备（如OADM/OXC）的交换核心。开关、液晶光开关等商品。SwitchTechnologies光开关的要求REQUIREMENTSSLOWSWITCHES(ms)•Micro-optical-electro-m

2、echanical1.小的串音•Matrixsize(MOEMS)•>1000x10002.大的消光比•100x100packetswitch•Thermo-Optic•Bubble3.低的插入损耗•Scalability•groweasily•LiquidCrystal4.小的驱动电压（电流）•Holographic•Reconfigurationspeed•Acousto-Optic5.无极化依赖性•<50nsforSDH•nsforpacketswitch6.与光纤有高的耦合效率FASTSWITCHES(ns)•Lowloss/pola

3、risationsensitivity7.器件尺寸小•Lowsize/power/cost•SOA(InP)•Electro-optic(LiNbO)38.高的开关速度和带宽•Non-linear1波导型光开关干涉型工作原理电极¢波导型光开关工作机理可利用材料的电光效应、载流子效应、热光效应、电吸输入1输出1收效应、声光效应等等。¢从工作方式来看波导型光开关可分为：干涉型、耦合型、反射型，吸收放大型等输入2输出2¢采用电光效应的波导光开关具有开关速度快、器件小、易列阵化、开关消光比M-Z干涉原理相对较低和插入损耗相对较大的特点。2日本NTT的

4、N×N光开关列阵耦合型光开关工作原理L电极∆β定向耦合器单电极结构双电极结构L/Lc满足条件：直通态4Lc为耦合长度3222(/)(LL+∆βπL/)(2)=qc2L/2L/2交叉态1满足条件：直通态⎧∆=β0∆βL/π⎧∆=β0(/)(LL22L/)(4)q2⎨0c+∆βπ=⎩LL/2c=(21q+)⎨⎩LL/21=q+124321/2c⎪⎪⎧⎫⎡⎤⎛⎞LL⎛⎞∆∆221(/⎡L)⎤交叉态2πββπsin⎨⎬⎢⎥⎜⎟+=⎜⎟⎢1+⎥q=0,1,2,3----42LL(/L)2⎪⎪⎩⎭⎣⎦⎢⎥⎝⎠00⎝⎠π⎣⎦3L/Lc铌酸锂电光耦合型光开关

5、12108642∆βL/π特点：速度快，功耗低，但存在偏振04812补偿问题。零间隙耦合型光开关(BOA)4数字型（DOS）光开关Y、X结数字型光开关原理5非对称X结光开关¾Appl.Phys.Lett.,1992,60(6),p.28431×8数字型光开关列阵有机聚合物热光数字光开关6改进的Y分叉数字型基本开关单元带VOA的热光DOS特点：成本低，耦合效率高，与偏振无关，集成度中，但功耗较大，速度低。低串挠数字型光开关全内反射型光开关工作原理全反射区VOAarea输入端直通端ElectrodeHeaterY-brancharea旁路端Y结内

6、全反射光开关示意图¾专利申请号：200310108408.27输出光纤输入光纤(a)单元结构简图(b)列阵结构示意图正交光开关列阵结构示意图X结电注入光开关X结内全反射光开关示意图82×2全内反射型热光光开关0Waveguide1020ReflectionArea30Input1toOutput4(cross)Input1toOutput3(bar)NormalizedOutput(dB)40Input2toOutput3(cross)Input2toOutput4(bar)Ti/AuElectrode50050100150200Drivin

7、gPower(mW)¾★Appl.Phys.Lett.,2002,81(16),p.2947，发明专利：ZL01139124.3光注入全内反射光开关¾★IEEEPhotonicsTechnologyLetters2004,16(2),p.443，发明专利：ZL00122310.09垂直耦合的全内反射光开关特点：尺寸小，集成度高，偏振无关，但功耗大。Agilent公司喷墨液晶光开关1011