光通信領域如今正在高速發(fā)展的黃金時期，光纖開關作為光網(wǎng)絡的智能交通樞紐，對整個通信系統(tǒng)的性能起著決定性作用。隨著5G、數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)光纖開關在精度、速度和可靠性方面也面臨前所未有的挑戰(zhàn)。壓電納米技術的突破性應用，正在為光纖開關帶來革命性的變革。

一、光纖開關：光通信的智能指揮家

光纖開關是一種在光纖通信、光網(wǎng)絡或光測試系統(tǒng)中，用于準確、快速控制光信號路徑切換、通斷或路由的器件。光纖開關直接對光信號進行操作，它的核心功能是實現(xiàn)光路的選擇性連接、斷開或切換，是構建光網(wǎng)絡的核心組件之一。

（注：圖片來源于網(wǎng)絡）

根據(jù)控制方式的不同，光纖開關主要分為兩大類：

1.機械式光纖開關：通過物理移動光纖或光學元件來實現(xiàn)光路切換。這類開關一般具有低插入損耗、隔離度高、偏振不敏感等優(yōu)勢，但開關速度相對較慢，并且器件壽命受機械磨損限制。

2.壓電式光纖開關：開關響應速度更快，體積小且易于集成，抗環(huán)境干擾能力強，無機械摩擦，壽命長。

二、光纖開關應用場景：從實驗室到產(chǎn)業(yè)前沿

光纖開關作為光信號路徑控制的核心器件，其應用場景覆蓋了需要靈活調(diào)度光信號的多個領域，尤其在光通信、測試、傳感等對光路可靠性、切換速度有特定要求的場景中不可或缺。

1.光纖通信網(wǎng)絡

光纖開關最核心的應用領域，主要用于光信號的路由、保護和動態(tài)調(diào)度，支撐光網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)的高效運行。光纖開關幫助實現(xiàn)主備鏈路切換，當主鏈路因故障中斷時，開關可快速切換至備用鏈路，保障通信不中斷；在大型光網(wǎng)絡節(jié)點，通過光纖開關實現(xiàn)多端口光信號的交叉連接，靈活調(diào)度不同波長或方向的光信號等。

2.數(shù)據(jù)中心與云計算

數(shù)據(jù)中心正在逐步搭建光互聯(lián)網(wǎng)以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，光纖開關成為高密度、高帶寬鏈路調(diào)度的關鍵。通過光纖開關切換不同光鏈路，避免單一路徑擁塞，平衡數(shù)據(jù)流量，提升數(shù)據(jù)傳輸效率；數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的高速光鏈路需通過光纖開關實現(xiàn)靈活連接，支持服務器、存儲設備的動態(tài)組網(wǎng)和資源調(diào)度。

三、芯明天壓電納米定位技術：光纖開關的性能升級

在光纖開關的眾多技術挑戰(zhàn)中，精確的光路對準和定位是決定性能的關鍵因素。而這正是壓電納米定位技術大顯身手的領域。壓電陶瓷促動器，通過獨特的壓電效應原理可以實現(xiàn)納米級的定位精度。

其核心優(yōu)勢在于：

1.超快響應速度：響應時間可達毫秒級

2.分辨率高：可實現(xiàn)亞納米級分辨率及納米級定位精度

3.使用壽命長：無機械摩擦磨損

壓電納米定位技術在光纖開關中的應用可以帶來的顯著性能提升：

1.降低插入損耗

通過納米級的位置控制，壓電納米技術確保光纖處于最佳位置，將插入損耗降至最低。

2.提高開關速度和精度

壓電陶瓷驅(qū)動器的快速響應特性，使光纖開關能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級的快速切換，同時保持極高的重復定位精度。

3.增強長期穩(wěn)定性

壓電陶瓷超長的使用壽命確保光纖開關達數(shù)十億次操作，大大降低維護需求。

4.擴展應用環(huán)境適應性

壓電納米技術的材料和結構特性使其能夠在高溫、真空、強磁場等極端環(huán)境下穩(wěn)定工作，為特殊應用場景（如航空航天、科學實驗）提供了可靠解決方案。

壓電納米技術主要應用于光纖端面精密對準這一關鍵環(huán)節(jié)：在移動光纖式光開關中，通過壓電陶瓷彎曲片實現(xiàn)彎曲位移，幫助光纖端面進行微納米級對準，最大限度降低連接損耗。

方形壓電陶瓷彎曲片

將方形壓電彎曲片的一端固定，通過壓電陶瓷控制器驅(qū)動，壓電彎曲片另一端會上下擺動或單方向擺動。

可選配標準粘接固定裝置

運動效果

技術參數(shù)：

雙疊片式壓電彎曲片

壓電陶瓷彎曲片是利用壓電陶瓷的逆壓電效應，在電場的驅(qū)動下產(chǎn)生橫向位移的彎曲元件。結構上采用雙疊片結構，兩層壓電陶瓷片同極化方向排列，與中間電極層緊密粘結，在交變電源的驅(qū)動下產(chǎn)生相應的振動幅度，應用于微位移驅(qū)動裝置。

技術參數(shù)

疊堆壓電陶瓷

低壓疊堆共燒工藝壓電陶瓷具有優(yōu)異的性能及長使用壽命，適用于科學實驗以及工業(yè)應用。疊堆壓電陶瓷包含方形及環(huán)形兩種外形結構，多種尺寸及位移可滿足不同應用的需求。特殊的絕緣材料在嚴苛的條件下動態(tài)性能輸出，陶瓷體積小巧，易集成。

特點

·亞納米級分辨率

·大出力可達50000N

·抗磁場干擾

·低功耗

·無磨損

·真空環(huán)境兼容

技術參數(shù)

P06壓電機構放大促動器

機構放大壓電促動器是通過機械放大結構，將預載的低壓壓電陶瓷疊堆產(chǎn)生的位移，進行放大輸出的促動器。機械放大結構為橢圓形機械殼體，它的材料一般為鋼，它對壓電疊堆陶瓷除了提供優(yōu)化預緊力外，也對疊堆陶瓷起到保護作用，使其免于承受拉力，過大的拉力對壓電疊堆陶瓷會產(chǎn)生不可逆甚至致命的損壞。橢圓機械放大結構也為用戶提供了易于集成的機械接口。

特點

·行程30μm至1.9mm可選

·出力可高達1000N

·空載諧振頻率可高達3900Hz

·納米級分辨率

·閉環(huán)可選

技術參數(shù)

審核編輯 黃宇