2.1 光开关

在全光网络各种设备器件当中，光交叉连接设备和光分插复用设备可以说是全光联网的核心器件技术。研制全光的交叉连接OXC和分插复用OADM设备，成为建设大容量通信干线网络十分迫切的任务。而光开关和光开关阵列恰恰是OXC和OADM的核心技术之一。

2.1.1非对称Y分叉光开关

    非对称Y分叉光开关^[4]是基于全内反射机理，采用垂直光注入来改变信号光的传输方向的高速光开关。这种光开关主要是利用光致折射率变化的性质来工作的，开关速度可达10⁰~10²ns，消光比18dB。

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图2-1 Y型光开关

   

如上图Y分叉光开关结构：Y夹角为2⁰，不能太大，反射区扩展波导的宽度为12μm, 而其他区域波导宽度为7μm。当未注入光时，信号光沿水平方向传输，从端口2输出；垂直注入光时，由于折射率发生变化（就象多了Y接口黑线），信号光从3端口输出，达到了开关的目的。

    除了上面的光控Y分叉光开关，目前还在很多地方使用电控光开关^[3]。把非对称Y分叉光开关中的垂直光注入控制波导的折射率改为在Y分叉处加上一个电场，来控制光信号的传输方向。这样就实现了电致使折射率变化，完成开关的功能。

2.1.2马赫-曾德尔干涉型光开关

下面介绍一种动态全光开关^[6]，这种光开关是通过使用马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）干涉型掺铒光纤来实现的。它工作在1.55μm波长处，开关时间限制在9ns内，需要0.6mW的供应功率。其中的一条通道输入980nm的泵浦光信号，当改变泵浦光的功率就能控制耦合器的反射。这种马赫-曾德尔干涉结构由两个3dB的耦合器DC1和DC2，配两个臂的高精度非线性环型谐振器（HNRR，high nonlinear ring resonator），非线性掺铒光纤耦合器组成（NEDC，nonlinear erbium-doped coupler）。1.55μm信号光通过NEDC进入HNRR，在环型谐振器中环绕。同时信号从端口C和D输出，输出率取决于非线性环引起的相移。当两臂的相移差刚好是π的奇数倍时，理论上，可以完全消光，即起到了光开关的作用。在低通道耦合器的WDM1和WDM2分别用于980nm的连续泵浦光的输入和输出。耦合器的两个通道泵浦能量引起了折射率的不对称，继而导致耦合器的反射率的变化，最终使得开关时间和开关功率的改变。