光开关的矩阵化描述

近年来，随着密集波分复用系统和全光通信网的研究，要求在各结点上的交换，如光交叉连接(OXC)、光分插和复用(OADM)和保护倒换，直接在光层中完成，这就需要光开关。由于这些结点上进行交换的光纤和波长数量很多，所以这种光开关应当是多端口数的矩阵光开关。

多端口数的矩阵光开关一般由单个的1×2或2×2光开关级连而成。传统的机械式光开关虽然在插入损耗、隔离度、消光比和偏振敏感性方面都有良好的性能，但它的尺寸比较大，动作时间比较长，一般为几十毫秒，不易组成多端口数的矩阵光开关。而非机械式光开关，主要是电光式的波导光开关，其开关速度在毫秒级到亚毫秒级，体积非常小，易于集成为大端口数的矩阵光开关，但共插入损耗、隔离度、消光比和偏振敏感性等性能都比较差。为此，近年来出现了能集成大规模矩阵阵列而又有良好性能的两种新型光开关，即微机械光开关(MEMS)和热光开关。

微机械光开关是在平面光波导的基体帛制成机械光开关的动作机构，例如采用深蚀刻、浅扩散工艺，可制作出悬臂梁作为光开关的可动部分，悬臂梁的侧面可用作反射镜。在可动和固定部分之间的梭齿式交叉电极上没有电压时，光路有反射输出;加上电压时，悬臂梁在静电力的作用下产生一个位移，悬臂梁侧壁的反射输出为零，从而实现光的转换。

热光开关通过加热使光波导折射率发生变化，从而改变光输出方向。便如，气泡型光开关是两条平面光波导的交叉点上，蚀刻一条管沟，管沟内注入折射率匹配液，因而波导内的光信号可以进行直线传输。采用类似复用机中的热喷墨技术，在波导交叉点的匹配液内产生一个气泡，光信号在气泡的全内反射作用下，被反射到另一个光波导，从而实现光的转换。

目前最重要的就是提高矩阵开关的性能已足以满足全光网的交换要求。