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光開關(guān)的介紹與使用 - 筱曉上海光子

更新時間:2022-07-26      點擊次數(shù):1490

光開關(guān)是一種具有一個或多個可選的傳輸端口的光學(xué)器件,其作用是對光傳輸線路或集成光路中的光信號進(jìn)行物理切換或邏輯操作。根據(jù)不同的原理,可以分類為機(jī)械式光開關(guān)、電光開關(guān)、MEMS光開關(guān)、磁光開關(guān)、SOA式開關(guān)等,不過最終呈現(xiàn)的形式都是一樣的,控制一條光路的開啟和關(guān)閉。




機(jī)械式光開關(guān)是比較容易理解的一種系統(tǒng),通過物體的機(jī)械運(yùn)動實現(xiàn)對光路的開啟或關(guān)閉。但由于機(jī)械運(yùn)動不可避免的磨損,決定了這種模式的設(shè)備壽命不長,容易損壞,同時機(jī)械運(yùn)動的頻率上限也十分有限,一般在kHz量級。

MEMS是一個獨立的智能系統(tǒng),可大批量生產(chǎn),其系統(tǒng)尺寸在幾毫米乃至更小,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級。MEMS技術(shù)的目標(biāo)是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。MEMS光開關(guān)通過在硅晶上刻出微小的鏡片,并且可以用電磁力控制微鏡陣列轉(zhuǎn)動,從而控制光的傳輸方向,并結(jié)合光耦合實現(xiàn)光的開關(guān)。

電光開關(guān)是基于電光調(diào)制原理設(shè)計的:利用某些電光晶體,如鈮酸鋰晶體(LiNb03)、砷化鎵晶體(GaAs)和鉭酸鋰晶體(LiTa03)的電光效應(yīng),當(dāng)把電壓加到電光晶體上時,電光晶體的折射率將發(fā)生變化,從而作用到通過該晶體的光波特性的變化,實現(xiàn)對光信號的相位、幅度、強(qiáng)度以及偏振狀態(tài)的調(diào)制。

利用電光效應(yīng)制作的光開關(guān),正是利用電光效應(yīng)和干涉儀,將相位變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度變化,同時通過精密控制電壓值,使得通過激光的強(qiáng)度正好在極大值和極小值兩個位置。它的使用壽命遠(yuǎn)大于機(jī)械式光開關(guān),調(diào)制頻率可以達(dá)到GHz,調(diào)制速率在ns級別。我們的電光開關(guān)測試系統(tǒng)圖如下:







正向輸出信號圖







反向輸出信號圖





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光學(xué)斬波器 (5Hz-20kHz)

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