logo
배너 배너

블로그 상세 정보

Created with Pixso. Created with Pixso. 블로그 Created with Pixso.

정밀 광 경로를 위한 편광 허브: PM 광 스위치, 선택 및 산업 응용에 대한 심층 분석

정밀 광 경로를 위한 편광 허브: PM 광 스위치, 선택 및 산업 응용에 대한 심층 분석

2026-06-29

전문


기존 광섬유 통신 시스템에서는 광학 엔지니어는 광학 전력 전송과 라우팅에 주로 초점을 맞추고, 빛의 양극화 상태에 거의 관심을 기울이지 않습니다.광섬유 자이로스코프와 같은 고정도 광전자 시스템에서, 일관된 광 통신, 양자 키 분포, LiDAR 및 간섭 광섬유 센서, 양극화 상태는 전체 장비가 제대로 작동 할 수 있는지 여부를 직접 결정합니다.한 번 선형으로 편광된 빛은 광 채널 전환 중에 빠르고 느린 축 사이의 편광 회전 또는 에너지 결합을 겪습니다., 시스템의 신호와 소음 비율이 급격히 떨어질 것이고 심지어 시스템이 완전히 고장날 수도 있습니다.


기존의 단일 모드 광 스위치는 양극화 변동을 제한하지 않고 광 경로 켜고 끄는 것과 채널 전환만 실현합니다.그래서 그들은 고 정밀 극지 광학 시스템의 요구 사항을 충족 할 수 없습니다이 배경 아래, 양극화 유지 (PM) 광학 스위치는 시대의 요구에 따라 나타납니다. 동적 채널 선택을 실현하는 동안,그들은 단단히 충돌 빛의 편광 방향을 차단하고 최소로 편광 모드 결합을 억제, 모든 양극감각 광회로에서 필수적인 핵심 수동 구성 요소가됩니다.


국내 광섬유 센싱 산업의 급속한 확산, 1.6T 코레런트 광학 송수신기의 대량 생산 및 양자 통신의 엔지니어링 구현에 의해PM 광학 스위치는 틈새 실험실 부품에서 대량 산업 제품으로 진화했습니다.이 문서에서는 이 극진광 라우팅 장치를 여러 차원으로부터 분석합니다.일반 단일 모드 스위치와의 차이점, 선택 기준, 응용 분야 및 산업 동향.


1PM 광 스위치의 기본 정의 및 작동 원칙

1.1 PM 광 스위치는 무엇입니까?

양극화 유지 광 스위치는 모든 입력 및 출력 포트에서 PM pigtails를 장착 한 특수 전기 제어 채널 전환 구성 요소입니다.그것은 엄격하게 발생 선형 극지 빛의 편광 방향을 유지하면서 여러 채널 사이에서 광 신호를 전환 할 수 있습니다그것은 빠르고 느린 축 사이의 모드 결합을 억제하고 출력 끝에서 높은 양극화 소멸 비율 (PER) 을 유지합니다.


일반적인 단일 모드 섬유 내부에는 명백한 이중 굴절이 존재하지 않기 때문에 두 개의 정사각 양극화 모드는 동일한 속도로 전파됩니다.무작위 양극화 이동은 쉽게 외부 구부러짐에 의해 유발 될 수 있습니다반면 PM 섬유는 핵 옆의 스트레스 막대를 통해 강한 인공 이중 굴절을 도입하여 빛의 파도를 빠른 축과 느린 축으로 분리합니다.안정적인 양극화는 부딪히는 빛이 주요 축을 따라 엄격하게 전파 될 때만 유지 될 수 있습니다..


PM 광학 스위치의 핵심 가치는 스위치 노드까지 PM 섬유의 이중 굴절 장점을 확장하고 채널 스위치로 인한 양극화 악화를 방지하는 것입니다.


PANDA 스타일의 PM 섬유는 상업용 제품에서 주류 선택입니다.섬유 핵의 양쪽에 있는 두 개의 보로실리케이트 스트레스 막대는 서로 다른 열 팽창 계수로 인해 지속적인 내부 스트레스를 생성하고 안정적인 쌍결력 필드를 형성합니다.일반적인 섬유 유형에는 PM1550, PM1310, PM980 및 PM1064가 다른 파장 창을 위해 포함됩니다.


정밀 광 경로를 위한 편광 허브: PM 광 스위치, 선택 및 산업 응용에 대한 심층 분석


1.2 편광 유지 및 광 전환의 실현


PM 광 스위치는 두 가지 주요 모듈로 구성됩니다: 채널 스위칭 메커니즘 및 고정밀 극진화 정렬 광 경로.

 

  1. 광적 라우팅: 전자기적으로 구동되는 미시 반사체, 프리즘 또는 마그네토 광학 결정은 광선을 다른 출력 포트에 다시 유도하여 1 × 2, 1 × 4 및 2 × 2와 같은 포트 토폴로지를 형성합니다.
  2. 양극화 잠금: 부품 내부의 모든 콜리머와 PM 섬유는 주축에 정확하게 정렬됩니다.모든 광경 경로의 빠른 축과 느린 축은 섬유 스플라이싱 및 빔 콜리메이션 동안 일관성 유지느린 축에서 빠른 축으로 에너지 누출은 PER 저하를 피하기 위해 제거됩니다.

 

일반 광 스위치에는 광섬유 코어의 동축 정렬만 필요합니다. PM 장치의 경우 코어 동축성 및 양극화 주축의 각 정렬 모두 보장되어야합니다.1도 이상의 각편 편차는 양극화 소멸 비율의 급격한 하락으로 이어질 것입니다., 이것은 조립과 정형화에서 가장 큰 기술적 도전입니다.


2두 가지 주요 기술 솔루션: 전자 기계 PM 스위치 대 모든 고체 상태의 자기 광학 PM 스위치

두 가지 성숙한 상업적 기술 경로는 완전히 다른 적용 가능한 시나리오로 널리 채택되어 모델 선택에 우선 순위를 부여해야합니다.


2.1 전기 기계 PM 광 스위치 (시민 시장의 주류)

이 유형은 광적 요소를 구동하기 위해 소형 전자기 릴레를 채택합니다. 미시 프리즘 또는 반사자는 물리적으로 움직여 빔 방향을 변경하고 채널 전환을 완료합니다.비용과 성능의 균형 덕분에 가장 큰 시장 점유율을 차지합니다..


주요 장점

  1. 우수한 광적 성능: 삽입 손실은 0.8 dB에서 1.5 dB까지 다양하며, 인접한 포트 사이의 낮은 크로스 스톡과 함께 채널 격리는 55 dB를 초과합니다. 전형적인 PER는 20 ~ 25 dB로 유지됩니다.그리고 사용자 정의 고급 버전은 30 dB까지 도달 할 수 있습니다..

  2. 성숙한 제조 프로세스 및 제어 가능한 비용. 1 × 16 및 1 × 32와 같은 다채널 배열은 PM 구성 요소에 대한 자동 테스트 행렬을 구축 할 수 있습니다.

  3. 접착제 없는 광 경로는 수백 밀리와트 연속파 레이저와 펄스된 고전력 빛을 처리할 수 있습니다.장기적인 양극화 안정성 확보.

제한


기계적인 움직이는 부품은 밀리초 수준 (3 ~ 10 ms) 의 전환 시간을 초래하며, 이는 마이크로초 또는 나노초의 고속 선택 요구 사항을 충족시킬 수 없습니다.수십억 회전 이 지나면 기계적 인 피로 가 생길 것 이다, 공기 중 환경과 같은 지속적인 강한 진동 하에서 안정성이 저하됩니다.

 

두 가지 드라이빙 모드가 있습니다: 잠금 및 잠금되지 않습니다. 잠금 스위치는 초저한 전력 소비로 전원을 끄는 후 채널 상태를 유지합니다.잠금되지 않는 종류는 연속 전원 공급을 필요로 하며 주로 실험실 시험 장비에 사용됩니다..


2.2 완전 고체 마그네토 광학 PM 광식 스위치 (군용 및 고속 시나리오에 대한 첫 번째 선택)




자전 광학 PM 스위치에는 움직이는 기계 부품이 없습니다.외부 자기장이 YIG (유트륨 철 자석) 결정을 통과 빛의 극진 평면을 회전양극화 빔 스플리터와 결합하면 광 채널을 전자적으로 선택할 수 있습니다. 그것은 순수한 고체 광 전자 구성 요소입니다.


주요 장점

  1. 초고속 전환 속도는 1 마이크로초 이하로, 고속 펄스 레이저와 퀀텀 통신에서 빠른 광자 채널 선택에 완벽하게 일치합니다.
  2. 기계적 마찰이 없고, 1000억 회전 이상 사용 가능하며, 이 부품은 뛰어난 진동 저항과 반전자기 간섭 성능을 가지고 있습니다.-40°C에서 +85°C까지 안정적으로 작동하는강화 된 패키지는 항공 우주 및 위성 운반 응용 프로그램을 지원합니다.
  3. 광선 빔은 진동으로부터 자유로울 수 있으며, 전자기기 장치보다 훨씬 더 나은 반복성을 가지고 있으며, 양극화 상태의 변동은 매우 낮습니다.

단점


자전 광 결정 물질에 의해 제한되어, 삽입 손실은 1.2 ~ 2.0 dB로 증가합니다. 1 × 8 이상의 대규모 배열은 복잡한 광 구조로 인해 통합하기가 어렵습니다.재료 및 포장 비용은 같은 채널 수의 전자 기계 제품보다 3 ~ 6 배 더 높습니다., 대규모 시민 대중화를 제한합니다.

 

MEMS PM 광학 스위치는 아직 연구 중입니다. 마이크로 미러 배열이 대규모 광학 통합을 지원하지만,양극화 축의 각 정렬은 안정적인 PER를 보장하기에 충분히 성숙하지 않습니다.현재는 대규모 산업화가 이루어지지 않은 적은 수의 시험 기구에서만 시험되고 있습니다.


2.3 두 개의 PM 스위치 솔루션의 매개 변수 비교

성능 지수 전기 기계 PM 스위치 고체 마그네토 광학 PM 스위치
전환 시간 3~10 ms <1μs
양극화 소멸 비율 (PER) 20~28 dB 18~25 dB
삽입 손실 (IL) 0.8~1.5 dB 1.2~2.0 dB
전환 주기 1억원 이내에 100억 이상
진동 저항 중등, 지속적인 진동에 적합하지 않습니다. 우수한, 공기 중 사용에 안정적
최대 채널 규모 1×64 행렬까지 1×8 범위 내에서 제한
비용 중량, 대량 조달에 적합 높은, 주로 과학 연구 및 군사 프로젝트

3PM 광학 스위치와 일반 단일 모드 광학 스위치 사이의 본질적 차이


많은 초등 광학 엔지니어는 이 두 제품을 혼동하고 심지어 PM 스위치를 평범한 단일 모드 스위치로 교체하여 전체 양극화된 광학 시스템의 붕괴로 이어집니다.비록 둘 다 채널 전환을 실현, 그들의 기술적 요구 사항은 근본적으로 다릅니다.


3.1 광선 경로와 광섬유 구조의 차이


일반 단일 모드 스위치는 빠른 / 느린 축이없는 SMF-28 섬유를 채택합니다. 코어 센터링 정렬만 필요하며 커넥터를 회전하면 추가 손실이 발생하지 않습니다.


PM 스위치는 PANDA PM 섬유로 완전히 장착되어 있습니다. 두 개의 정렬이 동시에 달성되어야합니다. 코어 코아시얼리티 및 주축 각 위치.PM 커넥터는 위치 키로 설계되어 임의로 굽힐 수 없습니다.주요 축이 잘못 정렬되면 PER는 25dB에서 10dB 이하로 급격히 떨어질 것이며 구성 요소는 양극화 유지 능력을 완전히 잃게됩니다.


3.2 다른 주요 성능 측정



단일 모드 광 스위치는 포화 지표에 대한 요구 사항 없이 삽입 손실, 격리 및 반복성에 대해서만 테스트됩니다.



PM 광 스위치에는 세 개의 극진 매개 변수가 엄격하게 제어됩니다.


  1. 양극화 소멸 비율 (PER): 빠른 축과 느린 축 사이의 에너지 격리를 측정하는 가장 중요한 지표로 기본 요구 사항은 20 dB 이상입니다.
  2. 양극화 의존적 손실 (PDL): 다른 양극화 상태 사이의 전력 손실 차이; 프리미엄 장치는 PDL ≤0.05 dB를 달성 할 수 있습니다.
  3. 편광 모드 결합: 반복 전환 후 무작위 편광 변동을 피하기 위해 정사각 편광 모드 사이의 광적 교류를 억제합니다.

3.3 환경 민감도와 작동 기준의 차이


일반 단일 모드 스위치는 설치가 쉽습니다. 커넥터 회전, 섬유 굽기 및 작은 진동은 성능에 거의 영향을 미치지 않습니다.


PM 광 경로는 기계적 스트레스에 매우 민감합니다. 과도한 섬유 굽기, 커넥터 트로시션 및 껍질 변형은 추가적인 쌍결절을 도입하고 양극화 결합을 유도합니다.필드 디버깅 중에, 광섬유 레이아웃을 고정시켜 스트레스를 방출해야 작동 문턱을 높입니다.


3.4 비용 및 적용 범위

단일 모드 광 스위치는 저렴한 비용으로 PON 보호 스위칭, 광 전력 모니터링 및 일반적인 수동 구성 요소 테스트에 널리 사용됩니다.PM 광 스위치에는 복잡한 편광 캘리브레이션 과정이 필요합니다., 가격은 2 ~ 5배 더 높습니다. 그들은 극진화 민감 광 회로에만 배치됩니다.


간략한 결론: 일반적인 스위치는 빛의 전송만을 보장합니다. PM 스위치는 광 경로와 양극화 빛의 안정적인 진동 방향을 보장합니다.


4주요 광학 매개 변수 및 엔지니어링 선택 원칙


4.1 핵심 광학 표시기

  1. 작동 파장: 레이저 소스를 엄격하게 일치. 네 개의 주류 대역은 통신을 위해 1550nm C 대역, 1064nm 고체 레이저,양자 시스템용 980nm 펌프 빛과 780nm 단일 광자 창다른 파장의 제품은 교환할 수 없습니다.
  2. 편광 소멸 비율 (PER): 실험실 광 경로에 대한 최소 표준은 20 dB입니다. 인터페로메트릭 광섬유 자이로스코프 및 센서 배열은 PER ≥25 dB를 요구합니다.양자 통신 시스템은 28 dB 이상의 고 소멸 버전이 필요합니다..
  3. 삽입 손실 및 PDL: 다양한 포트 사이의 불균형 극진 손실을 피하기 위해 다채널 스위칭 매트리스를 위해 낮은 PDL 모델이 선호됩니다.
  4. 채널 격리 (Crosstalk): 인접 채널 사이의 신호 간섭을 방지하기 위해 다채널 테스트 플랫폼에서 55 dB 이상의 격리가 필요합니다.
  5. 광학 전력 내구성: 고밀로 밀폐 된 일반적인 광학 경로는 수백 밀리 와트 정도의 연속 광만 지원합니다.고전력 레이저 시스템에서는 고 광 밀도로 인한 접착제 탄화 및 양극화 악화를 피하기 위해 접착제 없는 자유 공간 광 경로가 선택되어야 합니다..

4.2 포트 토폴로지 및 전기 구동 선택

가장 일반적인 포트 구성:


2방향 채널 선택 및 광 경로 보호 스위칭을 위한 1×2; 2×2 양방향 교환; 1×4 / 1×8 다점 투표.1×16 및 1×32 PM 스위치 매트리스는 대규모 자동 테스트 장비에 채택됩니다..


기본 구동 전압은 5 VDC입니다. 장시간 대기 시스템에서 에너지를 절약하기 위해 차단 유형은 전원 차단 후 채널 상태를 유지합니다.단기 실험실 전환을 위해 잠금되지 않는 릴레이 구조가 적용됩니다..

4.3 커넥터 사양

키 FC / APC PM 커넥터는 필수적입니다. 각도 끝면은 반사 빛으로 인한 반사 손실을 줄이고 편광 장애를 억제합니다. PC 평면 끝면은 금지되어 있습니다.구매자는 모든 항구의 주요 축이 일치하는지 명확히 해야 합니다., 주축 정렬 테스트 보고서는 배달 전에 제공되어야 합니다.

4.4 시나리오에 기초한 선택 제안

  1. FBG 다채널 투표 및 PM 결합기의 대량 테스트 실험실에서: 비용 효율적인 전자 기계 1 × N PM 스위치를 선택하십시오.

  2. 광섬유 자이로스코프 및 간섭 측정 감지 배열: 높은 PER (≥ 25 dB) 전기 기계 장치를 선택하고 광 경로의 기계적 스트레스를 조심스럽게 방출하십시오.

  3. 양자 키 분포 및 고속 리다르 광 선택: 마이크로 초 전환 및 장기 진동 안정성을 위해 고체 자원 광 광 PM 스위치를 채택하십시오.

  4. 공기 및 위성 기반 강화 시스템: 진동 및 방사선 방지 패키지를 갖춘 넓은 온도 고체 상태 스위치를 선택하십시오.


5PM 광식 스위치의 주요 응용 분야

양극화된 광전자 기술의 산업화와 함께 PM 광 스위치는 실험실 장비에서 대규모 산업 제품으로 확장되어 군사 및 민간 시장을 모두 다루고 있습니다.


5.1 광섬유 센싱 (최대의 하류 시장)

인터페로메트릭 광섬유 자이로스코프 (FOG), 분산 음향 감지 (DAS), FBG 센서 배열,석유 및 가스 하구 탐지 및 다리 구조 건강 모니터링 모두 선형 극화 빛의 간섭 demodulation에 의존멀티 포인트 센싱 네트워크는 PM 스위치를 사용하여 서로 다른 탐사선을 순서대로 조사하고 양극화 성능은 디모들레이션 정확성을 직접 결정합니다.PM 스위치로 만들어진 자동 다채널 테스트 플랫폼은 국내 섬유 감지 제조사의 테스트 효율성을 크게 향상 시켰습니다..


5.2 일관성 있는 광통신 및 고속 광 모듈 테스트

현재 1.6 T 및 3.2 T PM-QPSK 일관성 송신기는 이중 편광 신호 전송을 채택합니다. PM 광 스위치는 생산 테스트 중에 편광 채널 전환에 필수적입니다.일반 단일 모드 스위치가 사용된다면, 무작위 편광 변동은 수신자 쪽에서 급격한 BER 상승으로 이어질 것이고 성능 테스트는 완료 될 수 없습니다.PM 광 스위치는 고속 코레넌트 광 장치의 생산 라인의 표준 부품이되었습니다..

5.3 양자 통신 및 광학 측정 및 제어

양자키 분포 (QKD) 는 광자의 양극화 상태를 통해 핵심 정보를 암호화합니다. 광학적 경로에서 양극화 장애는 높은 비트 오류율을 초래합니다.PM 광학 스위치는 얽힌 광자의 동적 라우팅과 다른 양극화 코딩 채널의 빠른 선택을 실현합니다.고 소멸 PM 스위치는 안정적인 양극화를 유지하기 위해 양자 위성과 일치하는 지상 양자 통신 네트워크 및 지상 스테이션 광 시스템에서 널리 배포됩니다.

5.4 레이저 광 경로 및 리다르

좁은 직선 너비 PM 레이저, 섬유 레이저 빔 결합 시스템 및 공기 중 LiDAR는 PM 섬유를 채택하여 선형적으로 양극화된 레이저 빔을 전송합니다.PM 스위치는 광 경로 백업 스위칭 및 여러 레이저 빔의 시간 공유 선택에 사용됩니다.고주파 펄스 리다르의 최우선 선택이 되는 것입니다.

5.5 극진 광선의 불필요한 보호

배너
블로그 상세 정보
Created with Pixso. Created with Pixso. 블로그 Created with Pixso.

정밀 광 경로를 위한 편광 허브: PM 광 스위치, 선택 및 산업 응용에 대한 심층 분석

정밀 광 경로를 위한 편광 허브: PM 광 스위치, 선택 및 산업 응용에 대한 심층 분석

전문


기존 광섬유 통신 시스템에서는 광학 엔지니어는 광학 전력 전송과 라우팅에 주로 초점을 맞추고, 빛의 양극화 상태에 거의 관심을 기울이지 않습니다.광섬유 자이로스코프와 같은 고정도 광전자 시스템에서, 일관된 광 통신, 양자 키 분포, LiDAR 및 간섭 광섬유 센서, 양극화 상태는 전체 장비가 제대로 작동 할 수 있는지 여부를 직접 결정합니다.한 번 선형으로 편광된 빛은 광 채널 전환 중에 빠르고 느린 축 사이의 편광 회전 또는 에너지 결합을 겪습니다., 시스템의 신호와 소음 비율이 급격히 떨어질 것이고 심지어 시스템이 완전히 고장날 수도 있습니다.


기존의 단일 모드 광 스위치는 양극화 변동을 제한하지 않고 광 경로 켜고 끄는 것과 채널 전환만 실현합니다.그래서 그들은 고 정밀 극지 광학 시스템의 요구 사항을 충족 할 수 없습니다이 배경 아래, 양극화 유지 (PM) 광학 스위치는 시대의 요구에 따라 나타납니다. 동적 채널 선택을 실현하는 동안,그들은 단단히 충돌 빛의 편광 방향을 차단하고 최소로 편광 모드 결합을 억제, 모든 양극감각 광회로에서 필수적인 핵심 수동 구성 요소가됩니다.


국내 광섬유 센싱 산업의 급속한 확산, 1.6T 코레런트 광학 송수신기의 대량 생산 및 양자 통신의 엔지니어링 구현에 의해PM 광학 스위치는 틈새 실험실 부품에서 대량 산업 제품으로 진화했습니다.이 문서에서는 이 극진광 라우팅 장치를 여러 차원으로부터 분석합니다.일반 단일 모드 스위치와의 차이점, 선택 기준, 응용 분야 및 산업 동향.


1PM 광 스위치의 기본 정의 및 작동 원칙

1.1 PM 광 스위치는 무엇입니까?

양극화 유지 광 스위치는 모든 입력 및 출력 포트에서 PM pigtails를 장착 한 특수 전기 제어 채널 전환 구성 요소입니다.그것은 엄격하게 발생 선형 극지 빛의 편광 방향을 유지하면서 여러 채널 사이에서 광 신호를 전환 할 수 있습니다그것은 빠르고 느린 축 사이의 모드 결합을 억제하고 출력 끝에서 높은 양극화 소멸 비율 (PER) 을 유지합니다.


일반적인 단일 모드 섬유 내부에는 명백한 이중 굴절이 존재하지 않기 때문에 두 개의 정사각 양극화 모드는 동일한 속도로 전파됩니다.무작위 양극화 이동은 쉽게 외부 구부러짐에 의해 유발 될 수 있습니다반면 PM 섬유는 핵 옆의 스트레스 막대를 통해 강한 인공 이중 굴절을 도입하여 빛의 파도를 빠른 축과 느린 축으로 분리합니다.안정적인 양극화는 부딪히는 빛이 주요 축을 따라 엄격하게 전파 될 때만 유지 될 수 있습니다..


PM 광학 스위치의 핵심 가치는 스위치 노드까지 PM 섬유의 이중 굴절 장점을 확장하고 채널 스위치로 인한 양극화 악화를 방지하는 것입니다.


PANDA 스타일의 PM 섬유는 상업용 제품에서 주류 선택입니다.섬유 핵의 양쪽에 있는 두 개의 보로실리케이트 스트레스 막대는 서로 다른 열 팽창 계수로 인해 지속적인 내부 스트레스를 생성하고 안정적인 쌍결력 필드를 형성합니다.일반적인 섬유 유형에는 PM1550, PM1310, PM980 및 PM1064가 다른 파장 창을 위해 포함됩니다.


정밀 광 경로를 위한 편광 허브: PM 광 스위치, 선택 및 산업 응용에 대한 심층 분석


1.2 편광 유지 및 광 전환의 실현


PM 광 스위치는 두 가지 주요 모듈로 구성됩니다: 채널 스위칭 메커니즘 및 고정밀 극진화 정렬 광 경로.

 

  1. 광적 라우팅: 전자기적으로 구동되는 미시 반사체, 프리즘 또는 마그네토 광학 결정은 광선을 다른 출력 포트에 다시 유도하여 1 × 2, 1 × 4 및 2 × 2와 같은 포트 토폴로지를 형성합니다.
  2. 양극화 잠금: 부품 내부의 모든 콜리머와 PM 섬유는 주축에 정확하게 정렬됩니다.모든 광경 경로의 빠른 축과 느린 축은 섬유 스플라이싱 및 빔 콜리메이션 동안 일관성 유지느린 축에서 빠른 축으로 에너지 누출은 PER 저하를 피하기 위해 제거됩니다.

 

일반 광 스위치에는 광섬유 코어의 동축 정렬만 필요합니다. PM 장치의 경우 코어 동축성 및 양극화 주축의 각 정렬 모두 보장되어야합니다.1도 이상의 각편 편차는 양극화 소멸 비율의 급격한 하락으로 이어질 것입니다., 이것은 조립과 정형화에서 가장 큰 기술적 도전입니다.


2두 가지 주요 기술 솔루션: 전자 기계 PM 스위치 대 모든 고체 상태의 자기 광학 PM 스위치

두 가지 성숙한 상업적 기술 경로는 완전히 다른 적용 가능한 시나리오로 널리 채택되어 모델 선택에 우선 순위를 부여해야합니다.


2.1 전기 기계 PM 광 스위치 (시민 시장의 주류)

이 유형은 광적 요소를 구동하기 위해 소형 전자기 릴레를 채택합니다. 미시 프리즘 또는 반사자는 물리적으로 움직여 빔 방향을 변경하고 채널 전환을 완료합니다.비용과 성능의 균형 덕분에 가장 큰 시장 점유율을 차지합니다..


주요 장점

  1. 우수한 광적 성능: 삽입 손실은 0.8 dB에서 1.5 dB까지 다양하며, 인접한 포트 사이의 낮은 크로스 스톡과 함께 채널 격리는 55 dB를 초과합니다. 전형적인 PER는 20 ~ 25 dB로 유지됩니다.그리고 사용자 정의 고급 버전은 30 dB까지 도달 할 수 있습니다..

  2. 성숙한 제조 프로세스 및 제어 가능한 비용. 1 × 16 및 1 × 32와 같은 다채널 배열은 PM 구성 요소에 대한 자동 테스트 행렬을 구축 할 수 있습니다.

  3. 접착제 없는 광 경로는 수백 밀리와트 연속파 레이저와 펄스된 고전력 빛을 처리할 수 있습니다.장기적인 양극화 안정성 확보.

제한


기계적인 움직이는 부품은 밀리초 수준 (3 ~ 10 ms) 의 전환 시간을 초래하며, 이는 마이크로초 또는 나노초의 고속 선택 요구 사항을 충족시킬 수 없습니다.수십억 회전 이 지나면 기계적 인 피로 가 생길 것 이다, 공기 중 환경과 같은 지속적인 강한 진동 하에서 안정성이 저하됩니다.

 

두 가지 드라이빙 모드가 있습니다: 잠금 및 잠금되지 않습니다. 잠금 스위치는 초저한 전력 소비로 전원을 끄는 후 채널 상태를 유지합니다.잠금되지 않는 종류는 연속 전원 공급을 필요로 하며 주로 실험실 시험 장비에 사용됩니다..


2.2 완전 고체 마그네토 광학 PM 광식 스위치 (군용 및 고속 시나리오에 대한 첫 번째 선택)




자전 광학 PM 스위치에는 움직이는 기계 부품이 없습니다.외부 자기장이 YIG (유트륨 철 자석) 결정을 통과 빛의 극진 평면을 회전양극화 빔 스플리터와 결합하면 광 채널을 전자적으로 선택할 수 있습니다. 그것은 순수한 고체 광 전자 구성 요소입니다.


주요 장점

  1. 초고속 전환 속도는 1 마이크로초 이하로, 고속 펄스 레이저와 퀀텀 통신에서 빠른 광자 채널 선택에 완벽하게 일치합니다.
  2. 기계적 마찰이 없고, 1000억 회전 이상 사용 가능하며, 이 부품은 뛰어난 진동 저항과 반전자기 간섭 성능을 가지고 있습니다.-40°C에서 +85°C까지 안정적으로 작동하는강화 된 패키지는 항공 우주 및 위성 운반 응용 프로그램을 지원합니다.
  3. 광선 빔은 진동으로부터 자유로울 수 있으며, 전자기기 장치보다 훨씬 더 나은 반복성을 가지고 있으며, 양극화 상태의 변동은 매우 낮습니다.

단점


자전 광 결정 물질에 의해 제한되어, 삽입 손실은 1.2 ~ 2.0 dB로 증가합니다. 1 × 8 이상의 대규모 배열은 복잡한 광 구조로 인해 통합하기가 어렵습니다.재료 및 포장 비용은 같은 채널 수의 전자 기계 제품보다 3 ~ 6 배 더 높습니다., 대규모 시민 대중화를 제한합니다.

 

MEMS PM 광학 스위치는 아직 연구 중입니다. 마이크로 미러 배열이 대규모 광학 통합을 지원하지만,양극화 축의 각 정렬은 안정적인 PER를 보장하기에 충분히 성숙하지 않습니다.현재는 대규모 산업화가 이루어지지 않은 적은 수의 시험 기구에서만 시험되고 있습니다.


2.3 두 개의 PM 스위치 솔루션의 매개 변수 비교

성능 지수 전기 기계 PM 스위치 고체 마그네토 광학 PM 스위치
전환 시간 3~10 ms <1μs
양극화 소멸 비율 (PER) 20~28 dB 18~25 dB
삽입 손실 (IL) 0.8~1.5 dB 1.2~2.0 dB
전환 주기 1억원 이내에 100억 이상
진동 저항 중등, 지속적인 진동에 적합하지 않습니다. 우수한, 공기 중 사용에 안정적
최대 채널 규모 1×64 행렬까지 1×8 범위 내에서 제한
비용 중량, 대량 조달에 적합 높은, 주로 과학 연구 및 군사 프로젝트

3PM 광학 스위치와 일반 단일 모드 광학 스위치 사이의 본질적 차이


많은 초등 광학 엔지니어는 이 두 제품을 혼동하고 심지어 PM 스위치를 평범한 단일 모드 스위치로 교체하여 전체 양극화된 광학 시스템의 붕괴로 이어집니다.비록 둘 다 채널 전환을 실현, 그들의 기술적 요구 사항은 근본적으로 다릅니다.


3.1 광선 경로와 광섬유 구조의 차이


일반 단일 모드 스위치는 빠른 / 느린 축이없는 SMF-28 섬유를 채택합니다. 코어 센터링 정렬만 필요하며 커넥터를 회전하면 추가 손실이 발생하지 않습니다.


PM 스위치는 PANDA PM 섬유로 완전히 장착되어 있습니다. 두 개의 정렬이 동시에 달성되어야합니다. 코어 코아시얼리티 및 주축 각 위치.PM 커넥터는 위치 키로 설계되어 임의로 굽힐 수 없습니다.주요 축이 잘못 정렬되면 PER는 25dB에서 10dB 이하로 급격히 떨어질 것이며 구성 요소는 양극화 유지 능력을 완전히 잃게됩니다.


3.2 다른 주요 성능 측정



단일 모드 광 스위치는 포화 지표에 대한 요구 사항 없이 삽입 손실, 격리 및 반복성에 대해서만 테스트됩니다.



PM 광 스위치에는 세 개의 극진 매개 변수가 엄격하게 제어됩니다.


  1. 양극화 소멸 비율 (PER): 빠른 축과 느린 축 사이의 에너지 격리를 측정하는 가장 중요한 지표로 기본 요구 사항은 20 dB 이상입니다.
  2. 양극화 의존적 손실 (PDL): 다른 양극화 상태 사이의 전력 손실 차이; 프리미엄 장치는 PDL ≤0.05 dB를 달성 할 수 있습니다.
  3. 편광 모드 결합: 반복 전환 후 무작위 편광 변동을 피하기 위해 정사각 편광 모드 사이의 광적 교류를 억제합니다.

3.3 환경 민감도와 작동 기준의 차이


일반 단일 모드 스위치는 설치가 쉽습니다. 커넥터 회전, 섬유 굽기 및 작은 진동은 성능에 거의 영향을 미치지 않습니다.


PM 광 경로는 기계적 스트레스에 매우 민감합니다. 과도한 섬유 굽기, 커넥터 트로시션 및 껍질 변형은 추가적인 쌍결절을 도입하고 양극화 결합을 유도합니다.필드 디버깅 중에, 광섬유 레이아웃을 고정시켜 스트레스를 방출해야 작동 문턱을 높입니다.


3.4 비용 및 적용 범위

단일 모드 광 스위치는 저렴한 비용으로 PON 보호 스위칭, 광 전력 모니터링 및 일반적인 수동 구성 요소 테스트에 널리 사용됩니다.PM 광 스위치에는 복잡한 편광 캘리브레이션 과정이 필요합니다., 가격은 2 ~ 5배 더 높습니다. 그들은 극진화 민감 광 회로에만 배치됩니다.


간략한 결론: 일반적인 스위치는 빛의 전송만을 보장합니다. PM 스위치는 광 경로와 양극화 빛의 안정적인 진동 방향을 보장합니다.


4주요 광학 매개 변수 및 엔지니어링 선택 원칙


4.1 핵심 광학 표시기

  1. 작동 파장: 레이저 소스를 엄격하게 일치. 네 개의 주류 대역은 통신을 위해 1550nm C 대역, 1064nm 고체 레이저,양자 시스템용 980nm 펌프 빛과 780nm 단일 광자 창다른 파장의 제품은 교환할 수 없습니다.
  2. 편광 소멸 비율 (PER): 실험실 광 경로에 대한 최소 표준은 20 dB입니다. 인터페로메트릭 광섬유 자이로스코프 및 센서 배열은 PER ≥25 dB를 요구합니다.양자 통신 시스템은 28 dB 이상의 고 소멸 버전이 필요합니다..
  3. 삽입 손실 및 PDL: 다양한 포트 사이의 불균형 극진 손실을 피하기 위해 다채널 스위칭 매트리스를 위해 낮은 PDL 모델이 선호됩니다.
  4. 채널 격리 (Crosstalk): 인접 채널 사이의 신호 간섭을 방지하기 위해 다채널 테스트 플랫폼에서 55 dB 이상의 격리가 필요합니다.
  5. 광학 전력 내구성: 고밀로 밀폐 된 일반적인 광학 경로는 수백 밀리 와트 정도의 연속 광만 지원합니다.고전력 레이저 시스템에서는 고 광 밀도로 인한 접착제 탄화 및 양극화 악화를 피하기 위해 접착제 없는 자유 공간 광 경로가 선택되어야 합니다..

4.2 포트 토폴로지 및 전기 구동 선택

가장 일반적인 포트 구성:


2방향 채널 선택 및 광 경로 보호 스위칭을 위한 1×2; 2×2 양방향 교환; 1×4 / 1×8 다점 투표.1×16 및 1×32 PM 스위치 매트리스는 대규모 자동 테스트 장비에 채택됩니다..


기본 구동 전압은 5 VDC입니다. 장시간 대기 시스템에서 에너지를 절약하기 위해 차단 유형은 전원 차단 후 채널 상태를 유지합니다.단기 실험실 전환을 위해 잠금되지 않는 릴레이 구조가 적용됩니다..

4.3 커넥터 사양

키 FC / APC PM 커넥터는 필수적입니다. 각도 끝면은 반사 빛으로 인한 반사 손실을 줄이고 편광 장애를 억제합니다. PC 평면 끝면은 금지되어 있습니다.구매자는 모든 항구의 주요 축이 일치하는지 명확히 해야 합니다., 주축 정렬 테스트 보고서는 배달 전에 제공되어야 합니다.

4.4 시나리오에 기초한 선택 제안

  1. FBG 다채널 투표 및 PM 결합기의 대량 테스트 실험실에서: 비용 효율적인 전자 기계 1 × N PM 스위치를 선택하십시오.

  2. 광섬유 자이로스코프 및 간섭 측정 감지 배열: 높은 PER (≥ 25 dB) 전기 기계 장치를 선택하고 광 경로의 기계적 스트레스를 조심스럽게 방출하십시오.

  3. 양자 키 분포 및 고속 리다르 광 선택: 마이크로 초 전환 및 장기 진동 안정성을 위해 고체 자원 광 광 PM 스위치를 채택하십시오.

  4. 공기 및 위성 기반 강화 시스템: 진동 및 방사선 방지 패키지를 갖춘 넓은 온도 고체 상태 스위치를 선택하십시오.


5PM 광식 스위치의 주요 응용 분야

양극화된 광전자 기술의 산업화와 함께 PM 광 스위치는 실험실 장비에서 대규모 산업 제품으로 확장되어 군사 및 민간 시장을 모두 다루고 있습니다.


5.1 광섬유 센싱 (최대의 하류 시장)

인터페로메트릭 광섬유 자이로스코프 (FOG), 분산 음향 감지 (DAS), FBG 센서 배열,석유 및 가스 하구 탐지 및 다리 구조 건강 모니터링 모두 선형 극화 빛의 간섭 demodulation에 의존멀티 포인트 센싱 네트워크는 PM 스위치를 사용하여 서로 다른 탐사선을 순서대로 조사하고 양극화 성능은 디모들레이션 정확성을 직접 결정합니다.PM 스위치로 만들어진 자동 다채널 테스트 플랫폼은 국내 섬유 감지 제조사의 테스트 효율성을 크게 향상 시켰습니다..


5.2 일관성 있는 광통신 및 고속 광 모듈 테스트

현재 1.6 T 및 3.2 T PM-QPSK 일관성 송신기는 이중 편광 신호 전송을 채택합니다. PM 광 스위치는 생산 테스트 중에 편광 채널 전환에 필수적입니다.일반 단일 모드 스위치가 사용된다면, 무작위 편광 변동은 수신자 쪽에서 급격한 BER 상승으로 이어질 것이고 성능 테스트는 완료 될 수 없습니다.PM 광 스위치는 고속 코레넌트 광 장치의 생산 라인의 표준 부품이되었습니다..

5.3 양자 통신 및 광학 측정 및 제어

양자키 분포 (QKD) 는 광자의 양극화 상태를 통해 핵심 정보를 암호화합니다. 광학적 경로에서 양극화 장애는 높은 비트 오류율을 초래합니다.PM 광학 스위치는 얽힌 광자의 동적 라우팅과 다른 양극화 코딩 채널의 빠른 선택을 실현합니다.고 소멸 PM 스위치는 안정적인 양극화를 유지하기 위해 양자 위성과 일치하는 지상 양자 통신 네트워크 및 지상 스테이션 광 시스템에서 널리 배포됩니다.

5.4 레이저 광 경로 및 리다르

좁은 직선 너비 PM 레이저, 섬유 레이저 빔 결합 시스템 및 공기 중 LiDAR는 PM 섬유를 채택하여 선형적으로 양극화된 레이저 빔을 전송합니다.PM 스위치는 광 경로 백업 스위칭 및 여러 레이저 빔의 시간 공유 선택에 사용됩니다.고주파 펄스 리다르의 최우선 선택이 되는 것입니다.

5.5 극진 광선의 불필요한 보호

008613544277727
" "