光纤通信，四种光开关，今天你学会他们的原理了吗光纤通信，四种光开关，今天你学会他们的原理了吗第狂想曲百家号随着全光网的普及和完善，光开关成为光纤通信网络中不可或缺的一个重要原件。光开关的主要任务是切换光路。从光开关的发明至今，形形色色的光开关已经层出不穷。我们进行一下梳理，从原理上讲，光开关可以分为四类。但是不管哪一类光开关，都必须满足小的串音、大的消光比、低损耗、低电压、对光纤没有依赖、紧凑以及高速的特点。一、机械式光开关机械式光开关可以分为三种。第一种是基于MEMS微光机电系统的技术，成本低效果好，得到广泛应用。第二种是毛细管效应光开关，这种结构极为简单，但是也牺牲了性能。第三者是金属薄膜光开关，主要原理是基于不同电压下金属薄膜的折射率变化，实现导通和关闭。二、光电效应光开关这种光开关主要利用半导体材料的光电效应，使波导材料的折射率发生变化，进而实现功能。三、液晶光开关这种光开关利用了液晶受热时产生气泡，进行光纤阻隔，降温时光纤导通。这种可以实现极为复杂的光路变化。缺点是系统制造较难，且变换速度较低。四、热光效应光开关这种光开关是利用薄膜加热改变光波导的折射率进行光耦合，实现其功能。有点是体积小、速度极快，缺点是需要散热，串扰大，性能稍微低一些。好了今天我们了解了以上四种光开关，请收藏一下吧！本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。第狂想曲百家号最近更新：简介:勾起嘴角浅浅微笑阳光或许微暖至少不会刺眼作者最新文章相关文章什么是光通信?光通信的优势优点和基本原理
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摘要: 使用光网络将每个人发送的信息，传播到世界各地。接下来介绍可以一次性快速传输海量信息的技术。
　光通信就是使用光，向对方传输信息的技术。
　　｜光通信的基本结构
　　我们身边的和手机，通过电信号“0和1”发送信息。光通信是由将电信号转换成光信号的“发送机”、将光信号转换成电信号的“接收机”，以及传输光的回路“光纤”构成。
　　｜光通信的优点
　　1.传输距离长，经济节能
　　2.一次性传输海量信息
　　3.通信速度快
　　1）传输距离长，经济节能
　　假设1秒钟内要传输10Gb的信息（100亿个信号），如果使用电通信的话，每隔100米就要调整一次信号。与此相比，使用光通信的话，需要调整间隔可为100千米以上。调整信号的次数越少，所使用的机器数量也越少，因此具有经济节能的效果。
　　比如说，现在和国外的朋友通话或上网聊天时，感觉与在国内通话没什么两样。不像以前那样声音会滞后。在只有电通信的时代，一次能传输的距离短而且传输的信息量少，国际间的通信主要通过人造卫星作为中继传输。但是，使用光通信的话，一次性传输的距离长而且传输的信息量多，因此，通过使用铺设在海底的光纤光缆，就能实现与海外自然畅通的通信。（电波和光的速度相同。但是，由于经由卫星的话传输路径会变长，信号到达较慢。海底电缆的距离短很多，所以信号会更快达到。）
　　2）一次性传输海量信息
　　大量用户可以同时接收需要的信息（电影或新闻等）。在1秒钟内，电通信最多只能传输10Gb（100亿个0和1信号）的信息，与此相比，光通信最多可以传输1Tb（1万亿个0和1信号）的信息。
　　3）通信速度快
　　电通信会因电噪声出现错误，导致通信速度下降。但是，光通信不会受到噪声的影响，因此可快速传输信号。
　　光通信用在什么地方
　　｜光通信存在于身边乃至世界
　　互联网、手机、IP电话等使用网络的设备，将每个人与其所在地区、与整个国家联系起来，甚至连接至全球通信网。比如说，电脑和手机发出的信号聚集在本地通信运营商的基站和网络供应商，再通过海底光缆中的光纤传输至世界各地。
　　｜连接网络的各种设备
　　我们平常所使用的各种设备都能联网。网络的出现，让我们的生活变得更加舒适便捷。
　　为什么需要光通信技术
　　｜通信量
　　我们的通信量每年都在增加。我们平时使用手机、短信、接收图像、网络（虚拟）商店时进行信息交流。设备性能逐年改善，使用方法也随之改变。我们可以想象，今后的通信量还会不断增大。光通信技术就运用于信息交流中。
　　｜传输量
　　随着整个社会通信量的增加，不断出现了只需1根光纤就能传输更多信息的技术。
　　表示传输量的单位
　　单位是bps。即bit per second的简称，表示1秒钟内可以传输的比特数。比如说，1bps表示的则是1秒钟内可以传输1比特的数据。
　　光通信中所使用的装置（光传输装置）
　　｜光传输装置是做什么的呢
　　光通信网的关键部位装有光传输装置。这个装置发挥着许多作用。
　　1.信号转换（发送信号）：将电信号转换成光信号。
　　2.信号复用：将多个窄的信号汇聚成一个宽的信号。
　　3.信号中继：远距离传输，中途中继信号。
　　4.信号转向：转换信号的传输方向。
　　5.信号解复用：将复用的信号分解成原来的单独信号。
　　6.信号转换（接收信号）：将光信号转换成电信号。
　　｜光传输装置
　　装置中安装了各种部件。
　　1. 转换（发送信号）
　　将接收的电信号转换成光信号。
　　2.复用
　　复用多个信号同时发送。
　　3.中继
　　传输过程中，信号的波形和强度发生劣化，因此需要将波形复原到原信号那样整齐的波形，加大光强。如果波形劣化严重，就需要暂时将光信号转换成电信号，波形错误修正后，重新转换成光信号进行传输。
　　4.转向
　　根据信号的去向，光开关切换光信号的传输方向。
　　5.解复用
　　将复用的信号分解成原来的单独信号。
　　6.转换（接收信号）
　　将接收的光信号转换成电信号。
通信方式（现在与将来）
　　下面通过汽车和车道来说明通信方式。假设汽车代表占有车道的时间（1区间）、货物代表每次搬运的信息量（比特数）、车道代表光的一个波长。
　　｜现在的通信速度：每波长传输10Gbps、40Gbps
　　·时分复用法（TDM: Time Division Multiplexing)
　　因为每次可以传输的信息有限，所以需要分时段传输。比如说，多个用户同时发送信息时，搬运信息的车道只有一条，因此装载不同信息包裹的货车需要排成一列进行搬运。车道出现堵塞时，传输速度就会变慢。
　　·波分复用法(WDM: Wavelength Division Multiplexing)
　　一次能传输的信息量较多，通过改变波长，可同时传输多位用户的信息。比如说，即使多位用户同时发送信息，只要分布着多条车道就不易造成堵塞，能够流畅地运送货物（比特数），而且传输速度比较平稳。
　　·多级调制法 (MM:Multi-level Modulation)
　　在1波长的1个区间传输多个信号的方法。通过改变光的波形，在同一波长上传输多位用户的信息。具有代表性的技术是四相差分相移键控调制法（DQPSK:Differential Quadrature Phase-Shift-Keying)。通常情况下，每辆货车装载的货物是1比特，但是，使用“DQPSK”时，每辆货车可装载2比特货物。
　　｜将来的通信速度：每波长传输100Gbps
　　100Gbps相当于约0.4秒传输一张DVD的速度。（假设换算成容量为4.7GB的DVD）
　　·偏振复用法(Polarization multiplexing)
　　光在振动的同时向前进。振动的方向叫做“偏波”，分成垂直振动前进的光（垂直偏波）和水平振动前进的光（水平偏波）两种。偏波中包含的信息不会互相干扰，可传输大量信息。比如说，1条车道上同时行驶着2辆货车，这2辆货车在传输信息时不会发生碰撞。
　　神通广大的光网络（实例介绍）
　　光纤遍布全世界，我们在各种场合都能获得高质量的服务。接下来介绍相关实例。
　　小故事（为什么天空是蓝色的，夕阳是红色的呢）
　　｜为什么天空是蓝色的，夕阳是红色的呢？
　　你有没有想过，为什么天空看起来是蓝色的呢？ 天空呈现蓝色是有原因的。光的波长不同，呈现的颜色也不尽相同。太阳光进入地球的空气层（大气层）后会与空气中的灰尘（分子）发生碰撞，因此会改变光的朝向。也就是说，因为波长较短的光（比起红光蓝光波长更短）更容易与灰尘发生碰撞，所以光线容易到处扩散。天空之所以看起来是蓝色，是因为波长较短的蓝光扩散至整片天空。
　　｜太阳光的波长
　　太阳光看上去泛白，实际上因为混杂着从红光到蓝光的各色光。也就是说，太阳光中的光的波长各不相同。
　　｜天空呈现蓝色的原因（太阳光与灰尘发生碰撞）
　　1)太阳光进入空气层。空气层中漂浮着许多灰尘。
　　2)波长较短的蓝光容易与灰尘发生碰撞，光就向四周扩散。
　　另外，波长较长的红光在灰尘间自由穿梭。
　　3)蓝光扩散至整片天空，从远处看，天空呈现蓝色。
　　｜夕阳呈现红色的原因
　　为什么蓝色的天空在傍晚时分会呈现红色呢？这与太阳光穿过空气层的距离有关。太阳下山时，太阳的位置从我们的正上方向水平方向移动。于是，太阳光穿过空气层的距离，比起在正上方时，水平方向时变得更长，之前从灰尘缝隙中穿过的波长较长的红光开始与灰尘发生碰撞。而且，由于蓝光的波长较短，无法到达远处，只有被红光覆盖的天空映入我们的眼帘，因此，夕阳看上去是红色。
　　如上图所示，夕阳呈现红色的原因是，波长较长的光即使穿过厚厚的大气层后也不容易发生散射，具有能够到达远处的特性。光通信正是利用了这一原理，为了减少光纤中的散射，实现远距离传输，使用的是波长稍长的光。
　　预备知识（什么是波长）
　　｜什么是波长
　　从字面上看，“波长”就是“波的长度”。“波”包括声波、电波和光波等。波长是指一个波到下一个波之间的“一波”之长。
　　波长的差异随处可见。比如说，颜色的差异和声音高低的差异都取决于波长的“长短”。
　　｜波的伙伴
　　波长不同，种类各异。光通信中所使用的频率是1.3微米或1.55微米，属于红外线的一种。
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【技术分享】H&S Polatis光开关模块使用说明
来源：北京 && 日期： && 点击次数：
& 美国H&S Polatis公司是全球光开关技术的领导者，成立于2000年，一直专注于光交换产品的研发、生产。
DBS技术简介
& H&S Polatis光开关产品基于独特的DBS（DirectLight Beam-Steering）直接光束偏转全光交换专利技术，具有三个核心部件：光纤准直器，二维压电致动器，精确位置传感器。
& 每个准直器端口的转动位置都是提前精确标定，通过压电效应产生的致动器二维伸缩位移，实现准直器的精确转动，并通过位置传感器构成闭环反馈控制，将两个光纤准直器连成同一条直线。
& DBS技术原理简单可靠，核心技术在于精确转动与定位，并且没有对光信号做任何其他处理，光性能最好。
光开关模块使用说明
1.硬件连接
& 以16*16模块化光开关为例，下图是到货打开包装的实物图，右上角是电源接口、串口通信接口。
& 电源接口、通信接口分别对应下图中的J4、J1，J3未使用。
& J4管脚定义：Pins 1, 2 (top two pins): Ground；Pins 3, 4 (bottom 2 pins): +12 VDC，对应的线缆型号是A--A。
& J3管脚定义：Pin 1 (right pin): RXD；Pin 2 (center pin): TXD；Pin 3 (left pin): Ground，对应的线缆型号是A--B。
& 将随模块化光开关一起的线缆连接上J4，J1，如上图所示，J4提供12V直流稳压源，J1与电脑串口连接，硬件搭建完毕。
2.超级终端设置
& 我们推荐使用超级终端Teraterm，相关设置如下：
& ①&启动Teraterm后选择serial port，port选择对应的COM口
& ②&Setup下拉菜单选择Serial Port，port选择对应的COM口后，其他设置保持与下图一致
& ③&Teraterm设置
& 这样我们就可以通过超级终端Teraterm给光开关下发命令，创建或断开端口连接，查询等操作了。
3.常见使用命令
& 模块化光开关上电预热1分钟，完成初始化后才能开始下发命令进行通信，在Teraterm界面输入*idn?后返回SCPI READY，表示可以输入配置SCPI命令了。
& 常见使用命令如下表所示，请注意命令中的空格。
H&S Polatis光开关主要特点及应用
& Polatis光开关的主要特点是：可靠性高、光学性能指标显著优于其他光开关产品（如：插损小、回损小、可承受光功率范围大、开关矩阵规模灵活等）。
& Polatis光开关广泛应用在如下领域：光学层连接和软件定义网络（SDN）的解决方案、数据中心、电信、政府和国防、产线测试、石油和天然气设备、视频传输等。豆丁微信公众号
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光纤通信光开关原理
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