傳統(tǒng)機(jī)械式光開(kāi)關(guān)雖然插入損耗低、隔離度高，但響應(yīng)速度慢、體積大；而非機(jī)械式光開(kāi)關(guān)則在損耗與隔離度之間難以兼顧。針對(duì)這些技術(shù)瓶頸，我們科毅光通信深入研發(fā)，成功引入基于塔爾波特效位相編碼的衍射光柵光纖光開(kāi)關(guān)技術(shù)，該技術(shù)具備低損耗、高隔離、結(jié)構(gòu)緊湊、可編程控制等顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其適合大端口數(shù)1×N光開(kāi)關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景。

一、技術(shù)原理與結(jié)構(gòu)組成

衍射光柵光纖光開(kāi)關(guān)的核心是一對(duì)互補(bǔ)的塔爾波特位相編碼位相板，包括正位相板與負(fù)位相板。光路依次經(jīng)過(guò)輸入光纖、輸入耦合透鏡、互補(bǔ)位相板、輸出耦合透鏡，最終進(jìn)入輸出光纖組。通過(guò)編程控制裝置驅(qū)動(dòng)移動(dòng)器，使正負(fù)位相板沿軸線相對(duì)平行移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光束偏轉(zhuǎn)方向的精確控制，從而將光信號(hào)耦合到不同的輸出光纖中。

圖1：位相板在光開(kāi)關(guān)中使用示意圖 -廣西科毅光通信

該光開(kāi)關(guān)的位相板表面設(shè)計(jì)有周期重復(fù)的二次位相函數(shù)分布柵線，其位相分布遵循塔爾波特陣列照明編碼規(guī)則。

具體而言，每個(gè)周期被均勻分為M等分，每一等分的位相值由以下公式確定：

• 當(dāng)M為偶數(shù)時(shí)：

• 當(dāng)M為奇數(shù)時(shí)：

其中，參數(shù)r由p×r=k_r×M+1p×r=kr×M+1決定，p、r、M為正整數(shù)，k_r為非負(fù)整數(shù)。這種編碼方式使得位相板具備優(yōu)異的光束控制能力。

圖2：一維位相板分布示意圖，展示周期d與M等分位相結(jié)構(gòu)

二、核心優(yōu)勢(shì)：為什么選擇衍射光柵光開(kāi)關(guān)？

1.低插入損耗，高隔離度

傳統(tǒng)光開(kāi)關(guān)在擴(kuò)展端口時(shí)往往伴隨損耗大幅上升。本技術(shù)通過(guò)正負(fù)位相板的互補(bǔ)設(shè)計(jì)，在無(wú)位移狀態(tài)下位相抵消，光幾乎無(wú)損耗直通；在位移狀態(tài)下，通過(guò)線性位相調(diào)制實(shí)現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)，其插入損耗可精確控制在較低水平。根據(jù)理論計(jì)算，插入損耗與位移量Δ、分割數(shù)M密切相關(guān)，公式為：

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化M與Δ，可在維持高隔離度的同時(shí)，將損耗控制在理想范圍內(nèi)。

2.輸出端口數(shù)目大，結(jié)構(gòu)緊湊

該技術(shù)能輕松實(shí)現(xiàn)1×N光開(kāi)關(guān)，N可達(dá)數(shù)十甚至上百端口。光束最大偏轉(zhuǎn)角度為：

通過(guò)縮小周期d、增大M，即可在有限尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)多端口輸出。位相板尺寸可小至數(shù)毫米見(jiàn)方，整機(jī)體積遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)。

3.響應(yīng)快速，控制靈活

采用微位移驅(qū)動(dòng)方式，位移量?jī)H為微米級(jí)，結(jié)合編程控制，可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)切換，適用于動(dòng)態(tài)光網(wǎng)絡(luò)調(diào)配。支持?jǐn)?shù)字化控制，易于集成到智能光系統(tǒng)中。

4.制造工藝成熟，成本可控

位相板采用二元光學(xué)技術(shù)制備，兼容主流微電子工藝，如光刻、反應(yīng)離子刻蝕等，具備量產(chǎn)可行性。臺(tái)階數(shù)L可通過(guò)素?cái)?shù)分解規(guī)則預(yù)估，便于工藝難度與成本評(píng)估。

三、性能曲線與設(shè)計(jì)指導(dǎo)

在實(shí)際應(yīng)用中，插入損耗隨位移量Δ增加而逐漸上升，隨分割數(shù)M增加而下降。下圖展示了M=8時(shí)，IL隨Δ變化的關(guān)系：

圖3：M=8時(shí)插入損耗隨位移量Δ變化曲線

圖4：Δ=1時(shí)插入損耗隨M增加而下降曲線

根據(jù)上述曲線及理論模型，設(shè)計(jì)者可依據(jù)目標(biāo)端口數(shù)N（N=2Δ+1）與允許損耗，反向推導(dǎo)出所需的M與L，從而指導(dǎo)位相板制備。

下表列出在IL=0.92dB時(shí)，N、M與L的對(duì)應(yīng)關(guān)系，供工程參考：

四、應(yīng)用前景與科毅光通信的實(shí)踐

這項(xiàng)技術(shù)特別適用于：

l  光纖通信系統(tǒng)中的路由切換與保護(hù)倒換

l  數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)

l  光纖傳感與測(cè)試系統(tǒng)的多通道選擇

l  航空航天與國(guó)防通信中的高可靠光開(kāi)關(guān)組件

廣西科毅光通信科技有限公司依托該專利技術(shù)，已成功開(kāi)發(fā)系列化衍射光柵光開(kāi)關(guān)模塊，具備低損耗、高隔離、小體積、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。我們持續(xù)優(yōu)化工藝，提升端口密度，并結(jié)合客戶實(shí)際組網(wǎng)需求，提供定制化光開(kāi)關(guān)解決方案。

五、結(jié)語(yǔ)

衍射光柵光纖光開(kāi)關(guān)代表了光開(kāi)關(guān)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，其結(jié)合了衍射光學(xué)與微位移控制的優(yōu)勢(shì)，在性能、尺寸與成本之間取得良好平衡。作為光通信器件領(lǐng)域的創(chuàng)新者，廣西科毅光通信將繼續(xù)深耕光學(xué)設(shè)計(jì)與工藝實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)高性能光開(kāi)關(guān)在更多場(chǎng)景中的應(yīng)用，助力光網(wǎng)絡(luò)向更高速、更智能、更可靠的方向演進(jìn)。

如果您對(duì)衍射光柵光開(kāi)關(guān)、1×N光開(kāi)關(guān)或其他光無(wú)源器件有需求或技術(shù)咨詢，或想了解更多光通信相關(guān)產(chǎn)品信息，訪問(wèn)廣西科毅光通信官網(wǎng)www.m.lytflsy.com瀏覽我們的光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，或聯(lián)系我們的銷售工程師，獲取專屬的選型建議和報(bào)價(jià)！我們將為您提供專業(yè)的產(chǎn)品支持與系統(tǒng)解決方案。

擇合適的光開(kāi)關(guān)等光學(xué)器件及光學(xué)設(shè)備是一項(xiàng)需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應(yīng)商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細(xì)對(duì)比關(guān)鍵參數(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專業(yè)的合作伙伴。

（注：本文部分內(nèi)容由AI協(xié)助習(xí)作，僅供參考）