Interruptores ópticos, clasificación de los interruptores ópticos y ¿cuál es el principio de funcionamiento de los interruptores ópticos?
Un interruptor óptico es un dispositivo con una o más ventanas de transmisión seleccionables que pueden realizar conversión mutua u operación lógica en señales ópticas en líneas de transmisión óptica o circuitos ópticos integrados.
Interruptor óptico mecánico: baja pérdida de inserción; alto aislamiento; no afectado por la polarización y la longitud de onda; largo tiempo de conmutación (ms) y mala repetibilidad.
Otros interruptores ópticos: tiempo de conmutación corto (ms); tamaño pequeño; gran pérdida de inserción;
Parámetros característicos de los interruptores ópticos
1. Pérdida de inserción (Insertion
pérdida)
2. > p>
pérdida)
La relación entre la potencia óptica devuelta desde el extremo de entrada y la potencia óptica de entrada.
3. Aislamiento
La relación de la potencia óptica de dos puertos de salida aislados.
4.
Crosstalk
La relación entre la potencia óptica de entrada y la potencia óptica de salida del puerto no conductor.
5. Relación de extinción
La diferencia en la pérdida de inserción entre los dos puertos en los estados conductor y no conductor.
ER＝IL－IL0
6. Tiempo de conmutación
El tiempo necesario para que el puerto del conmutador se encienda o apague desde un determinado estado inicial. Contado desde el momento en que se aplica o retira energía del interruptor.
El principio de funcionamiento del conmutador óptico:
1.
Conmutador óptico mecánico
Conmutador óptico de fibra óptica móvil
Conmutador óptico de espejo móvil
Los dos tipos anteriores son de gran tamaño y difíciles de implementar en redes de conmutadores integrados. En los últimos años, se están realizando esfuerzos para desarrollar un interruptor de sistema microelectromecánico integrado (MEMS), que utiliza tecnología de micromecanizado para crear una matriz de interruptores compuesta por una gran cantidad de microlentes móviles sobre una oblea de silicio.
Dos conjuntos de 4
conjuntos de conmutadores 4MEMS compuestos por 16 interruptores ópticos de espejo móvil
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Interruptor electroóptico
El principio del interruptor electroóptico es generalmente utilizar el efecto electroóptico o el efecto de electroabsorción del material para cambiar el índice de refracción del material y la fase de la luz bajo la acción del campo eléctrico, y luego utiliza la interferencia o polarización de la luz para hacer que la luz mute fuerte o cambie la trayectoria de la luz.
Los interruptores electroópticos generalmente utilizan el efecto Pockels, es decir, el efecto electroóptico en el que el índice de refracción n cambia con el campo luminoso E. La relación entre el cambio en el índice de refracción y el cambio en el campo luminoso es:
Y el cambio de fase correspondiente a lo largo de la distancia de transmisión de la onda de luz L es:
Interruptor óptico de acoplamiento direccional
Acoplamiento direccional La potencia óptica de las dos guías de ondas acopladas en el dispositivo se convierte periódicamente entre sí
Las características de conmutación del acoplador direccional
Interruptor óptico del interferómetro M-Z
El interferómetro de guía de ondas M-Z es un interruptor óptico ampliamente utilizado. Consta de dos acopladores de 3dB en cascada.
Principio de funcionamiento:
Aplicar voltajes V y -V a los electrodos de los dos brazos de guía de ondas ópticas, respectivamente, para generar los campos eléctricos correspondientes E1 y E2. Por lo tanto, el cambio de índice de refracción producido por el brazo de la guía de ondas es:
Para el interferómetro simétrico M-Z, L1=L2=L, la diferencia de fase entre los dos brazos es:
Cuando Df =p El voltaje es un voltaje de media onda:
La diferencia de fase entre los dos brazos se puede expresar como:
Supongamos que la entrada de intensidad del campo eléctrico en el terminal ① es E1, y el campo eléctrico de las señales emitidas desde los terminales ③ y ④ La intensidad es E3
y E4 Usando la ecuación de transmisión del acoplador, podemos obtener
La transmitancia de los terminales ③ y. ④:
Cuando no se aplica voltaje, V=0, T3=0, T4=1; al agregar voltaje de media onda Vp, T3=1,
T4=0, realizando la función de conmutación. El interruptor óptico de intensidad de polarización modulada
está compuesto por un modulador de fase electroóptico, un polarizador P y un analizador Q
La relación de conversión de energía de este dispositivo de potencia es
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Interruptor termoóptico
Las estructuras de los interruptores termoópticos y de los interruptores electroópticos pueden ser las mismas, pero los mecanismos que producen el efecto de encendido son diferente. El efecto termoóptico aquí se refiere al efecto físico que cambia la temperatura del medio a través del calentamiento actual, provocando que cambie el índice de refracción y la fase de transmisión de luz en el medio.
Este es el cambio de tasa con la temperatura, que se puede expresar mediante la siguiente relación:
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Interruptor de luz de cristal líquido
Principio de funcionamiento de la luz de cristal líquido interruptor
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Interruptor óptico de efecto magnetoóptico
6. Interruptor acústico-óptico
El efecto acústico-óptico se refiere al mecánico. Deformación causada por ondas sonoras que pasan a través del material, lo que provoca el período del índice de refracción del material. Fenómeno en el que se forma una rejilla de Bragg y la luz de entrada de una determinada longitud de onda se difracta. Un interruptor óptico se fabrica utilizando una rejilla acústica para desviar la luz.
Principio de funcionamiento del interruptor de luz y sonido