2×2和1×N端口 MEMS光开关

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光开关在光纤通信系统中有着广泛的应用，其实现技术多种多样，包括：机械光开关、热光开关、声光开关、电光开关、磁光开关、液晶光开关和MEMS光开关，等等。其中MEMS光开关具有尺寸小、功耗低和扩展性好的特点，因而得到广泛的应用。

光开关是一种多端口光器件，端口配置情况有：2×2，1×N，N×N，其中N×N端口光开关又称OXC（光交叉连接开关、矩阵光开关）。根据光开关的端口配置不同，需要采用不同的MEMS芯片来实现，本文先讨论2×2和1×N端口光开关。

2×2 端口光开关

2×2端口光开关被用于光纤环网的保护。基于ROADM技术的智能光网络如图1所示，它是一种三层架构，包括：骨干网、城域网和接入网[1-3]。

图1. 基于ROADM技术的智能光网络架构[3]

城域网是一个以ROADM节点连接的双光纤环网，图2是一个ROADM节点结构，它包括以两个2×2端口光开关连接的ROADM模块和光放大器（OA）。光开关为光纤环网提供保护，当光纤链路或者ROADM节点发生故障时，可通过光开关的直通→交叉状态切换，将故障节点旁路[4]。

随着互联网应用的快速发展，对带宽的需求也迅速增长，进而推动了基于ROADM技术的额城域网的建设。因此，2×2端口光开关的市场前景较好。

图2. 双光纤环网中的ROADM节点结构[4]

基于MEMS技术的2×2端口光开关的原理如图3所示，四根光波导被设置于四个方向，一个竖直的MEMS微镜被设置成45°角方向。当微镜未介入光路时，来自波导1和2的光束分别耦合到波导3和4中，端口连接状态为1→3和2→4，此为直通状态；当微镜插入光路时，来自波导1和2的光束经微镜反射，分别耦合至端口4和3，端口连接状态为1→4和2→3，此为交叉状态[5]。

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