马赫-曾德干涉仪型光开关
当相互平行的两个波导互相靠近时 ,波导中的传播模式会在传输过程中发生耦合并产生功率交换。
M-Z干涉仪型光开关以铌酸锂为基底,在基底上制作一对平行光波导,并在波导两端分别连接Y型50/50耦合器。通过电极对波导区施加电压,使得耦合区两波导的折射率发生变化,从而使光程相应变化,当折射率大小相同时,形成相干增强,折射率大小相反时,形成相消,达到开关切换的目的。
M-Z干涉仪型光开关的优点在于体积小,开关切换速度快,目前商用水平可以达到0.2ns以下,但是相应的缺点是插损较大,且消光比低,同时可以承受的输入光功率小。
热光开关
通过电流加热使介质的温度发生变化,折射率改变,使得光在介质中传播的相位发生改变,这就是热光效应。目前热光开关按原理分为:M-Z型光开关和数字光开关两种。
热光开关一般使用铌酸锂,硅,二氧化硅和有机聚合物作为可调节热量的波导材料,在基底上通过各种工艺形成分支波导并沉积金属钛或铬形成加热器。对波导阵列的一个分支加热使得波导温度上升,波导折射率下降,阻止光沿该分支的传输,使得光由主波导引导至分支波导。
热光开关的优点是成本较低,串扰较低,功耗较小,体积小,可以与AWG集成在一起组成OADM。但是M-Z型热光开关对波长敏感,数字光开关插损较大,且热光OSW目前切换速度较慢,商用一般只能制作1x2,大大限制了应用范围。
声光开关
声光开关利用的是声光衍射原理,首先将输入的电信号转化为超声波传输到声光互作用的波导介质内,光波导的折射率发生周期变化,形成一个运动的波长选择性布拉格光栅,当输入光波满足布拉格衍射条件时,就可引起光的偏转,实现开关的功能。
该类器件可靠性好,切换速度快。但是插入损耗较大且成本较高。
液晶开关
液晶光开关利用晶体的电光效应,通过外加电压改变光的折射率及偏振态,经由液晶分子的方向改变来改变光的透过率,实现开关的通断。
目前商用主流就是基于以上原理的偏振分束液晶光开关,其原理和实现方式类似于磁光开关。
液晶开关的优势在于能量低,响应速度快,可以实现1xN和NxN的功能,但是由于在液晶中光会分束及合束,多端口应用时容易产生因光的传输路径偏差带来的插入损耗,因此多端口插损较大,而且对温度较敏感。