国外光开关技术现状及其市场 无 定购报告: 010---82751808、82751809 ·前言/综述 光纤通讯技术快速发展，它在把人类带入一个全新的信息化时代。在构筑信息社会的过程中，各种信息高速公路一条一条地建立起来，其中各种光网络的建立更是引人注目。在建设各种光网络时，无论是光网络结构、保护、故障后恢复，还是光传输、光交换、自动指配、交叉互联、都需要使用大量的开关控制，光通信需求迫切，光开关潜在应用市场巨大，前景喜人。本文将介绍几种新型的光开关技术及国外厂商的典型产品，同时展望一下光开关技术的发展趋势及市场。 2．最新的光开关技术 在市场上应用的各种光开关中，半导体光开关独树一帜。在半导体光开关领域中，已经有许多新技术问世。这些新技术主要包括微机电开关技术、喷墨汽泡光开关技术、声光效应光开关技术、热光效应光开关技术、液晶光开关技术、全息光开关技术、固体波导、液晶光栅开关及其它光开关技术。 2.1 微机械光开关技术(OMEMS) 微机械光开关采用微电子机械系统（MEMS）技术制作，MEMS是80年代初发展起来的一门高新技术。用该技术制作的光开关器件具有体积小、重量轻、功耗低、精度高、测量速度快、易大规模集成、低插入损耗、低偏振敏感性和高消光比、成本低及制造简便等一系列优点。是目前光网络中光开关的最佳选择器件。开发具有逻辑功能的光开关集成更是智能化光信息系统入网与交换的需要。微机电光开关由于其与光信号的格式、波长、协议、调制方式、偏振、传输方向等均无关，而且在损耗、扩展性上都要优于其他类型，与未来光网络发展所要求的透明性和可扩展等趋势相符合，有可能成为核心光交换器件中的主流技术。 2.2 固体波导光开关技术（Waveguide and Solid State） 固体波导光开关主要是利用波导的热光、磁光效应来改变波导性质，从而实现开关动作。目前最具代表性的是硅基热光开关、高速二氧化硅波导光开关及其阵列、密集波导光栅阵列A WG、有机聚合物波导光开关等。 2.3 液晶光开关技术（Liquid crystal） 液晶光开关是根据其偏振特性来完成交换的。它包括有源部分和无源部分。液晶光开关理论上的网络重构性比较好，被认为更适合用于较小的交换系统中，目前最大端口数为80，消光比为40~50dB。许多厂商在研发基于液晶的可调光衰减器和制作偏振模色散（PMD）补偿器。
集成电路专业学年论文 论文题目：MEMS光开关的研究及市场分析学院：电子工程学院 年级：2008级 专业：集成电路设计与集成系统 姓名：刘欣 学号：20083410 指导教师：窦雁巍 2011年7月8日
摘要 光开关是光通信网络的重要功能器件,MEMS光开关是最具发展前景的光开关之一。在简介不同种类光开关原理特点的基础上，详细分析了当前主要的MEMS光开关的分类、结构、工艺与性能特点，并给出了研究与发展情况和采用MEMS体硅工艺制作的三种结构的微机械光开关。它们的工作原理都基于硅数字微镜技术。这三种光开关采用了静电力驱动，具有较低的驱动电压。在硅基上制作了光纤自对准耦合槽，并对光开关的开关特性进行了计算机模拟与分析，并进行结果分析。 关键词 微机械；光开关；开关阵列；微镜；硅-玻璃键合；光纤通信
Abstract Optical switch is an important functional device in optical fibre communication networks, MEMS optical switch is one of the most promiseful optical switches. This paper introduces basic principles and characters of several kinds of optical switches, and illustrates the classification, structures, fabrication methods and functional characters of current MEMS optical switch in details. And recent development and progress on this research area are presented and three kinds of MEMS optical switches with different mechanical structures are produced by the bulk-micromachining processes. Their principles of operation are all based on silicon digital micro mirrors technology. The electrostatic actuators with low driving voltage are used in the three kinds of optical switch. The grooves used for optical fibers being self-aligned coupling are made on silicon substrate for device. Computer simulation and analysis of on-off characteristic show that the second and the third optical switches have switching time. Key words MEMS; optical switch; switch array; micro mirror; silicon-on-glass bonding; ptical fiber communication
实验仪器: 本实验所用仪器为液晶光开关电光特性综合实验仪，其外部结构如图6所示。下面简单介绍仪器各个按钮的功能。 模式转换开关：切换液晶的静态和动态（图像显示）Array两种工作模式。在静态时，所有的液晶单元所加电压相同， 在（动态）图像显示时，每个单元所加的电压由开关矩阵 控制。同时，当开关处于静态时打开发射器，当开关处于 动态时关闭发射器； 静态闪烁/动态清屏切换开关： 时候， 作在动态的时候，此开关可以清除液晶屏幕因按动开关矩 阵而产生的斑点； 供电电压显示：显示加在液晶板上的电压，范围在 0.00V～7.60V之间； 供电电压调节按键：改变加在液晶板上的电压，调节范围在0V～7.6V之间。其中单击＋按键（或－按键）可以增大（或减小）0.01V。一直按住＋按键（或－按键）2秒以上可以快速增大（或减小）供电电压，但当电压大于或小于一定范围时需要单击按键才可以改变电压； 透过率显示：显示光透过液晶板后光强的相对百分比； 透过率校准按键：在接收器处于最大接收状态的时候（即供电电压为0V时），如果显示值大于“250”，则按住该键3秒可以将透过率校准为100％；如果供电电压不为0，或显示小于“250”，则该按键无效，不能校准透过率。 液晶驱动输出：接存储示波器，显示液晶的驱动电压； 光功率输出：接存储示波器，显示液晶的时间响应曲线，可以根据此曲线来得到液晶响应时间的上升时间和下降时间； 发射器：为仪器提供较强的光源； 液晶板：本实验仪器的测量样品； 接收器：将透过液晶板的光强信号转换为电压输入到透过率显示表； 开关矩阵：此为16×16的按键矩阵，用于液晶的显示功能实验； 液晶转盘：承载液晶板一起转动，用于液晶的视角特性实验； 电源开关：仪器的总电源开关。
液晶显示器的工作原理 我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 1. 被动矩阵式LCD工作原理 TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。 在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板? 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基
板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC 与印刷电路板相连接。 在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白
红外线光控开关电路图及工作原理一、特点 该装置采用锁相环单音检测电路ＬＭ５６７构成自发射自接收的闭环控制形式。就是说，把ＬＭ５６７产生的方波电信号调制在红外线光信号上并发射出去，红外线光敏二极管接收该信号，并把其变为电信号，经放大，又被该ＬＭ５６７自身检测。这样，ＬＭ５６７自身的振荡频率与要接收的信号频率永远相同，即使由于某种原因使ＬＭ５６７的振荡频率发生了变化。在一定的频带宽度内，由于ＬＭ５６７只对与自身振荡频率非常接近的信号产生响应，而对其他频率的干扰信号不响应，所以，该装置具有可靠性高、抗干扰性强、安装调试简单的特点。该装置可应用于自动门、自动水龙头、防盗报警、危险区域误入报警、警戒区域侵入报警等控制。 二、工作原理 电路原理图见图１。红外线光敏二极管ＰＨ检测到由红外线发射二极管ＬＥ发出的红外线光信号，并将其转换成电信号。该信号经由ＩＣ１Ａ构成有源高通滤波器，滤除外界低频干扰信号；再经ＩＣ１Ｂ、ＩＣ１Ｃ两级固定增益放大器的放大、以及ＩＣ１Ｄ可调增益限幅放大器的放大，进入锁相环单音检测电路 ＩＣ２的第③脚。ＩＣ２检测到与自身振荡频率相同的信号后，其第⑧脚输出低电平，使继电器ＤＬ吸合，触点Ｓ１、Ｓ２接通，控制其他设备。ＩＣ２第⑧脚的最大吸入电流为１００ｍＡ。ＩＣ２第⑤脚输出的方波信号，经Ｃ８、Ｒ１６组成的微分电路和Ｎ１、Ｎ２驱动电路，使红外线发射二极管发出该频率调制的红外线光信号。微分电路使正方波信号变为低占空比的方波信号。用低占空比方波调制红外线发射管，可提高红外线发射管的工作效率，即其峰值电流很大，而平均工作电流却很小。这样，有利于红外线光敏二极管的接收。电阻Ｒ１２、Ｒ１３和电解电容Ｅ３是集成电路ＩＣ１的中点电位偏置电路，使ＩＣ１工作于单电源方式。该装置有两种工作方式。一种是：红外线发射二极管和红外线光敏二极管都在同一侧，构成反射检测方式，见图２。另一种是：红外线发射二极管在一侧，而红外线光敏二极管在另一侧，构成对射式检测方式，见图３。一般情况下，反射式控制距离可达两米，对射式控制距离可达五米。控制距离的远近可由调节电位器Ｗ来控制，Ｗ的阻值越大，ＩＣ１Ｄ放大器的增益越大，控制距离越远。反之，控制距离越近。如果给红外线发射二极管或光敏二极管一方加上光学透镜，可增加控制距离；给双方都加上光学透镜，更可增加控制距离。红外线发射二极管的外面要套上长度为５０ｍｍ左右的金属管，以防止其散射光干扰红外接收管。 电解电容Ｅ５的容量越大，抗干扰性越好，但响应的时间也越长，一般Ｅ５的选取范围是１０μＦ～１００μＦ。由于该装置工作在闭环状态，所以对ＩＣ２工作频率的稳定度要求不严格，并且可在很宽的范围内设定频率值，范围可达５ｋＨｚ～４０ｋＨｚ，频率由电
液晶电光效应实验实验报告 【实验目的】 1．在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。 2．测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。 3．测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。 4．了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。 【实验仪器】 液晶电光效应实验仪一台，液晶片一块 【实验原理】 1．液晶光开关的工作原理 液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。 TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。 理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。 取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。 在未加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。 在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。从P1 透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。 由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式。 液晶可分为热致液晶与溶致液晶。热致液晶在一定的温度范围内呈现液晶的光学各向异性，溶致液晶是溶质溶于溶剂中形成的液晶。目前用于显示器件的都是热致液晶，它的特性随温度的改变而有一定变化。 2．液晶光开关的电光特性
一、前言 光纤通信技术的问世和发展给通信业带来了革命性的变革，目前世界大约85％的通信业务经光纤传输，长途干线网和本地中继网也已广泛使用光纤。同时，密集波分复用(DWDM) 技术的发展和成熟为充分应用光纤传输的带宽和容量开拓了广阔的空间，具有高速率、大带宽明显优势的DWDM 光通信网络已经成为目前通信网络发展的趋势。特别是近几年，以IP 为主的Internet 业务呈现爆炸性增长，这种增长趋势不仅改变了IP 网络层与底层传输网络的关系，而且对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。一种智能化网络体系结构—自动交换光网络(ASON ：automatic switched optical networks) 成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(OXC ：optical cross connect) 设备构成，通过OXC ，可实现动态波长选路和对光网络灵活、有效的管理。光交叉互连(OXC) 技术在日益复杂的DWDM 网中是关键技术之一，而光开关作为切换光路的功能器件，则是OXC 中的关键部分。光开关矩阵是OXC 的核心部分，它可实现动态光路径管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。 光开关不仅是OXC 中的核心器件，它还广泛应用于以下领域。 (1)光网络的保护倒换系统，实际的光缆传输系统中都留有备用光纤，当工作通道传输中断或性能劣化到一定程度，光开关将主信号自动转至备用光纤系统传输，从而使接收端能接收到正常信号而感觉不到网路已出了故障，其会将网络节点连成环形以进一步改善网络的生存性。 (2)网络性能的实时监控系统，在远端光纤测试点，通过1XN多路光开关把多根 光纤接到光时域反射仪上，进行实时网络监控，通过计算机控制光开关倒换顺序和时间，实现对所有光纤的检测，并将检测结果传回网络控制中心，一旦发现某一路出现问题，可在网管中心直接进行处理。 ( 3)光开关还应用在光纤通信器件测试系统以及城域网、接入网的差／分复用和交 换设备中。光开关的引入使未来全光网络更具灵活性、智能性、生存性。光开关技术已经成为未来光联网、光交换的关键技术，在通信、自动控制等领域发挥着越来越重要的作用。 在众多种类的光开关中，微机械(MEMS) 光开关被认为最有可能成为光开关的主流器件。本文在概述多种光开关原理特点的基础上，重点分析了几种主要的MEMS 光开关，并阐述了各自的结构与性能特点。 二、光开关的原理及种类 光开关性能参数有多种，如：快切换速度、高隔离度、小插入损耗、对偏振不敏感及可靠性，不同领域对它的要求也各不相同。其种类有保护、切换系统中常用的传统光机械开关，也有这几年飞速发展的新型光开关，如：热光开关、液晶开关、电光开关、声光开关、微光机电系统光开关(MOEMS ，micro optic electro mechanical systems) 、 气泡开关等。在超高速光通信领域，还有马赫-曾德尔(Maeh-Zehnder) 干涉型光开关、非线性环路镜(NOLM ，nonlinear optical fiber loop mirror) 光开关等光控开关。 1、机械光开关 传统机械光开关的工作原理：通过热、静电等动力，旋转微反射镜，将光直接送到或反射到
液晶显示器电源工作原理及维修 详细介绍液晶显示器电源的作用、工作原理、维修及代换， 一、电源的作用 1、电源的基本知识 液晶电源的作用是为整机提供能量，常见的电源适配器外观如图所示 它的输入是220V交流电，输出为12V、4A直流电。电源适配器的内部电路结构如图所示
2、液晶电源的常见存在形式 常见的液晶电源有内置式和外置式两种。内置式电源一般是和高压板做在一起，形成二合一电源板，驱动板需要的各路电压均有电源板产生。外置式电源也就是通常所说的电源适配器，它一般是220V交流电输入，12V直流电输出，驱动板需要的其他电原在驱动板上进行变换。 二、电源的工作原理 由于LCD采用低电压工作，而一般市电提供提是110V或220V的交流电压，因此显示器需要配备电源。电源的作用是将市电的220V交流电压转变成12V或其它低压直流电，以向液晶显示器供电。 LCD显示器中的电源部分均采用开关电源。由于开关电源具有体积小、重量轻、变换效率高等优点，因此被广泛应用于各种电子产品中，特别是脉宽调制（PWM）型的开关电源。PW M型开关电源的特点是固定开关频率、通过改变脉冲宽度的占空比来调节电压。 PWM开关电源的基本工作原理是：交流电220V输入电源经整流滤波是路变成300V直流电压，再由开关功率管控制和高频变压器降压，得到高频矩形波电压，经整流滤波后获得显示器所需要的各种直流输出电压。脉宽调制器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定具脉冲宽度可调的驱动信号，控制开关功率管的导通与截止的占空比，用来调节输出电压的高低，从而达到稳压的目的。 以下将要介绍的电源适配器就是此类开关电源，我们以采用UC3842脉宽调制集成控制器的电源为例讲解相关电路。 1、UC3842的性能特点 （1）它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少，外围是路简单、安装调试方便、性能优良、价格低廉等优点。而且通过高频变压器与电网隔离，适合构成无工频变压器的20-50W小功率开关电源。 （2）最高开关频率为500KHZ，频率稳定度高达0.2%。电源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体管或VMOS管、DMOS管、TMOS管工作。 （3）内部有高稳定的基准电压源，档准值为5V，允许有+0.1%的偏差，温度系数为
光开关,光开关的分类,光开关的工作原理是 什么? 2010 年03 月20 日 17:30 www.elecfans.co 作者：佚名用户评论（0） 关键字：光开关(7) 光开关,光开关的分类,光开关的工作原理是什么? 光开关是一种具有一个或多个可选择的传输窗口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。 机械式光开关：插入损耗低；隔离度高；不受偏振和波长影响；开关时间长(ms)，重复性较差。 其它光开关：开关时间短(ms)；体积小；插入损耗大；隔离度低。 光开关的特性参数 1.插入损耗(Insertion loss) 2.回波损耗（Return loss） 从输入端返回的光功率与输入光功率的比值。
3.隔离度 两个相隔离的输出端口光功率的比值。 4. 串扰 输入光功率与从非导通端口输出的光功率的比值。 5.消光比 两个端口处于导通和非导通状态的插入损耗之差。 ER＝IL－IL0 6.开关时间 开关端口从某一初状态转为通或者断所需的时间。从在开关上施加或撤去能量的时刻算起。 光开关的工作原理： 1. 机械式光开关
移动光纤式光开关 移动反射镜式光开关 以上两种体积大，难实现集成化的开关网络。近年正大力发展一种集成的微机电系统(MEMS)开关，在硅片上用微加工技术做出大量可移动的微型镜片构成的开关阵列。 用16 个移动反射镜光开关构成的两组4 4MEMS开关阵列 2 电光开关
电光开关的原理一般是利用材料的电光效应或电吸收效应，在电场作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或偏振等使光强突变或光路转变。 电光开关一般利用泡克耳斯(Pockels) 效应，即折射率 n随光场E而变化的电光效应。 折射率变化与光场的变化关系为： 而光波传输距离L相应的相位变化为： 定向耦合型光开关 定向耦合器中两耦合波导光功率周期性相互转换
西安交通大学实验报告 第1页（共9页）课程：_______近代物理实验_______ 实验日期：年月日 专业班号______组别_______交报告日期：年月日 姓名__Bigger__学号__报告退发：（订正、重做） 同组者__________教师审批签字： 实验名称：液晶的电光特性 一、实验目的 1)了解液晶的特性和基本工作原理； 2)掌握一些特性的常用测试方法； 3)了解液晶的应用和局限。 二、实验仪器 激光器，偏振片，液晶屏，光电转换器，光具座等。 三、实验原理 液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状，长度在十几埃，直径为4～6埃， 液晶层厚度一般为5-8微米。排列方式和天然胆甾相液晶的主要区别是：扭曲向 列的扭曲角是人为可控的，且“螺距”与两个基片的间距和扭曲角有关。而天然胆 甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人为控制。扭曲向列排列的液晶对入射光会 有一个重要的作用，他会使入射的线偏振光的偏振方向顺着分子的扭曲方向旋转，类似于物质的旋光效应。在一般条件下旋转的角度(扭曲角)等于两基片之间的取 向夹角。 对于介电各向异性的液晶当垂直于螺旋轴的方向对胆甾相液晶施加一电场时，会发现随着电场的增大，螺距也同时增大，当电场达到某一阈值时，螺距趋 于无穷大，胆甾相在电场的作用下转变成了向列相。这也称为退螺旋效应。由于 液晶分子的结构特性,其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶 分子有规律的排列时,其总体的电学和光学特性,如介电常数、折射率也将呈现出 各向异性的特点。如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。
从而使液晶材料的光学特性发生改变，1963年有人发现了这种现象。这就是液晶的的电光效应。 为了对液晶施加电场，我们在两个玻璃基片的内侧镀了一层透明电极。将这个由基片电极、取向膜、液晶和密封结构组成的结构叫做液晶盒。根据液晶分子的结构特点,假定液晶分子没有固定的电极,但可被外电场极化形成一种感生电极矩。这个感生电极矩也会有一个自己的方向，当这个方向以外电场的方向不同时，外电场就会使液晶分子发生转动，直到各种互相作用力达到平衡。液晶分子在外电场作用下的变化，也将引起液晶合中液晶分子的总体排列规律发生变化。当外电场足够强时，两电极之间的液晶分子将会变成如图1中的排列形式。这时，液晶分子对偏振光的旋光作用将会减弱或消失。通过检偏器，我们可以清晰地观察到偏振态的变化。大多数液晶器件都是这样工作的。 图1液晶分子的扭曲排列变化 若将液晶盒放在两片平行偏振片之间，其偏振方向与上表面液晶分子取向相同。不加电压时，入射光通过起偏器形成的线偏振光，经过液晶盒后偏振方向随液晶分子轴旋转90°，不能通过检偏器；施加电压后，透过检偏器的光强与施加在液晶盒上电压大小的关系见图2；其中纵坐标为透光强度，横坐标为外加电压。最大透光强度的10%所对应的外加电压值称为阈值电压(U th)，标志了液晶电光效应有可观察反应的开始(或称起辉)，阈值电压小，是电光效应好的一个重要指标。最大透光强度的90%对应的外加电压值称为饱和电压(U r)，标志了获得最大对比度所需的外加电压数值，U r小则易获得良好的显示效果，且降低显示功耗，对显示寿命有利。对比度D r=I max/I min，其中I max为最大观察(接收)亮度(照度)，I min 为最小亮度。陡度β=U r/U th即饱和电压与阈值电压之比。
图4 液晶板方向 （1）将模式转换开关置于静态模式，液晶转盘的转角置于0度，保持当前转盘状态。在供电电压为0V，透过率显示大于250时，按住“透过率校准”按键3秒以上，将透过率校准为100%。 （2）调节“供电电压调节”按键，按照表4中的数据逐步增大供电电压，记录下每个电压值下对应的透过率值。 （3）将供电电压重新调回0V（此时若透过率不为100%，则需重新校准）。重复步骤2，完成3次测量。 实验所用到表格
仪器用具 (报告)：液晶光开关电光特性综合实验仪（ZKY-LCDEO 型） DS-5000型数字式存储示波器 实验目的（预习）：1、 在掌握液晶光开关的基本工作原理的 基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阀值电压和关断电压； 2、 观察测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的 时间响应曲线，并求出液晶的上升时间和下降时间； 3、 测量液晶显示器的视角特性； 4、 了解液晶光开关构成矩阵式图像显示的原理 实验原理及数据图（预习）： 1液晶光开关工作原理 两张偏振片贴于玻璃的两面，上下电极的定向方向相互垂直，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。 在未加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过（参照下图） 当施加足够电压时(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，液晶分子趋于平行于电场方向排列。原来的扭曲结构被破坏，从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。 由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常白模式。 液晶光开关电光特性曲线
TFT-LCD液晶显示器的工作原理(上) 谢崇凯 我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广。 如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。 液晶(LC，liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程(请见图1)，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
光开关,光开关得分类,光开关得工作原理就 是什么？ 2010年03月２0日 17:３0 作者:佚名用户评论(0） 关键字：光开关（7） 光开关,光开关得分类，光开关得工作原理就是什么? 光开关就是一种具有一个或多个可选择得传输窗口,可对光传输线路或集成光路中得光信号进行相互转换或逻辑操作得器件。 机械式光开关：插入损耗低；隔离度高;不受偏振与波长影响;开关时间长（ｍs），重复性较差。 其它光开关：开关时间短(mｓ）;体积小；插入损耗大;隔离度低。 光开关得特性参数 1、插入损耗（Insｅrtion lｏss） ２、回波损耗（Return loss) 从输入端返回得光功率与输入光功率得比值。 3、隔离度 两个相隔离得输出端口光功率得比值. 4、串扰 输入光功率与从非导通端口输出得光功率得比值。
5、消光比 两个端口处于导通与非导通状态得插入损耗之差。 ER=ＩＬ-IＬ0 6、开关时间 开关端口从某一初状态转为通或者断所需得时间.从在开关上施加或撤去能量得时刻算起。 光开关得工作原理: 1、机械式光开关 移动光纤式光开关 移动反射镜式光开关
以上两种体积大,难实现集成化得开关网络.近年正大力发展一种集成得微机电系统(MEMS）开关,在硅片上用微加工技术做出大量可移动得微型镜片构成得开关阵列. 用16 个移动反射镜光开关构成得两组４ 4MＥMS开关阵列 2 电光开关 电光开关得原理一般就是利用材料得电光效应或电吸收效应,在电场作用下改变材料 得折射率与光得相位，再利用光得干涉或偏振等使光强突变或光路转变。 电光开关一般利用泡克耳斯(Ｐockels）效应，即折射率n随光场E而变化得电光效应。折射率变化与光场得变化关系为: 而光波传输距离L相应得相位变化为： 定向耦合型光开关
液晶电光效应实验 液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。一般的液体内部分子排列是无序的，而液晶既具有液体的流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的各向异性，当光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。。 一、实验目的 （1）在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性，由光开关的特性曲线，得到液晶的阈值电压和关断电压，上升时间和下降时间。 （2）测量液由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶的工作条件。 （3）了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构文字和图形的的显示模式，从而了解液晶显示器件的工作原理。 二、实验仪器简介 本实验所用仪器为液晶电光效应综合实验仪，其外部结构如图1所示，下面简单介绍仪器各个按钮的功能。 模式转换开关：切换液晶的静态和动态（图像显示）两种工作模式。在静态时，所有的液晶单元所加电压相同，在动态图像显示时，每个单元所加的电压由开关矩阵控制。同时，当开关处于静态时打开发射器，当开关处于动态时关闭发射器； 静态闪烁/动态清屏切换开关：当仪器工作在静态的时候，此开关可以切换到闪烁和静止两种方式；当仪器工作在动态的时候，此开关可以清除液晶屏幕因按动开关矩阵而产生的斑点； 供电电压显示：显示加在液晶板上的电压，范围在0.00V-7.60V之间； 供电电压调节按键：改变加在液晶板上的电压，调节范围在0V-7.6V之间。其中单击“＋”按键或“－”按键可以增大或减小0.01V。一直按住“＋”按键或“－”按键2秒以上可以快速增大或减小供电电压，但当电压大于或小于一定范围时需要单击按键才可以改变电压； 透过率显示：显示光透过液晶板后光强的相对百分比； 透过率校准按键：在接收器处于最大接收状态的时候（即供电电压为0V时），如果显示值大于“250”，则按住该键3秒可以将透过率校准为100％；如果供电电压不为0，或显示小于“250”，则该按键无效，不能校准透过率； 液晶驱动输出：接存储示波器，显示液晶的驱动电压； 光功率输出：接存储示波器，显示液晶的时间响应曲线，可以根据此曲线来得到液晶响应时间的上升时间和下降时间； 扩展接口：连接LCDEO信号适配器的接口，通过信号适配器可以使用普通示波器观测液晶光开关特性的响应时间曲线，此时用信号适配器的液晶驱动输出和光功率输出接双踪示波器； 发射器：为仪器提供较强的光源； 液晶板：本实验仪器的测量样品； 接收器：将透过液晶板的光强信号转换为电压输入到透过率显示表； 开关矩阵：此为16×16的按键矩阵，用于液晶的显示功能实验； 液晶转盘：承载液晶板一起转动，用于液晶的视角特性实验； 电源开关：仪器的总电源开关。
液晶显示器高压板电路基本工作原理2010-06-11 10:21
高压板电路是一种DC/AC(直流/交流)变换器，它的工作过程就是开关电源工作的逆变过程。开关电源是将市电电网的交流电压转变为稳定的12V直流电压，而高压板电路正好相反，将开关电源输出的12V直流电压转变为高频(40～80kHz)的高压(600～800V)交流电。 电路主要由驱动电路(振荡电路、调制电路)、直流变换电路、Royer结构的驱动电路、保护检测电路、谐振电容、输出电流取样、CCFL等组成。在实际的高压板中，常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起，组成一块小型集成电路，一般称为PWM控制IC。 驱动电路采用Royer结构形式。Royer结构的驱动电路也称为自激式推挽多谐振荡器，主要由功率输出管及升压变压器等组成， 、 组成一个具有亮度调整和保护功能的高压板电路。 图中的ON/OFF为振荡器启动/停止控制信号输入端，该控制信号来自驱动板(主板)微控制器(MCU)。当液晶显示器由待机状态转为正常工作状态后，MCU向振荡器送出启动工作信号(高/低电平变化信号)，振荡器接收到信号后开始工作，产生频率40～80kHz的振荡信号送入调制器，在调制器内部与PWM激励脉冲信号，送往直流变换电路，使直流变 Royer L1(相当于电感)组成自激振荡电路，产生的振荡信号经功率放大和升压变压器升压耦合，输出高频交流高压，点亮背光灯管。 为了保护灯管，需要设置过电流和过电压保护电路。过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻R上取得，输送到驱动控制IC IC。当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制IC控制调制器停止输出，从而起到保护的作用。 调节亮度时，亮度控制信号加到驱动控制IC，通过改变驱动控制IC输出的PWM脉冲的占空比，进而改变直流变换器输出的直流电压大小，也就改变了加在驱动输出管上的电压大小，即改变了自激振荡的振荡幅度，从而使升压变压器输出的信号幅度、CCFL两端的电压幅度发生变化，达到调节亮度的目的。 该电路只能驱动一只背光灯管。由于背光灯管不能并联或串联应用，所以，若需要驱动多只背光灯管，必须由相应的多个升压变压器输出电路及相适配的激励电路来驱动。
光电开关的工作原理 光是一种电磁射线，其特性如同无线电波和X射线，传递速度约为300000千米/秒，因此它可以在发射的一瞬间被其接收。红外线光电开关是利用人眼不可见（波长为780nm-1mm）的近红外线和红外线的来检测、判别物体。通过光电装置瞬间发射的微弱光束能被安全可靠的准确的发射和接收。 光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化：利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。 光电开关的工作原理 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。 光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。 光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。 光电开关的类型 按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。可分为对射型、漫反射型、镜面反射型。 对射型光电开关（如图1所示）:由发射器和接收器组成，结构上是两者相互分离的，在光束被中断的情况下会产生一个开关信号变化，典型的方式是位于同一轴线上的光电开关可以相互分开达50米。特征：辨别不透明的反光物体；有效距离大，因为光束跨越感应距离的时间仅一次；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中；装置的消耗高，两个单元都必须敷设电缆。 漫反射型光电开关:是当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化，作用距离的典型值一直到3米。特征：有效作用距离是由目标的反射能力决定，由目标表面性质和和颜色决定；较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常是可以达到粗定位；采用背景抑制功能调节测量距离；对目标上的灰尘敏感和对目标变化了的反射性能敏感。 镜面反射型光电开关（如图2所示）:由发射器和接收器构成的情况是一种标准配置，从发射器发出的光束在对面的反射镜被反射，即返回接收器，当光束被中断时会产生一个开关信号的变化。光的通过时间是两倍的信号持续时间，有效作用距离从0.1米至20米。特征：辨别不透明的物体；借助反射镜部件，形成高的有效距离范围；不易受干扰，可以可靠合适的使用在野外或者有灰尘的环境中。
LCD 液晶显示屏工作原理 一、工作原理和概念术语 1、液晶显示屏的工作原理 液晶（Liquid Crystal ）：是一种介于固态和液态之间的具有规则性分子排列，及晶体的光学各向异性的有机化合物，液晶在受热到一定温度的时候会呈现透明状的液体状态，而冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，因为物理上具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。 液晶显示器LCD （Liquid Crystal Display ）：是新型平板显示器件。显示器中的液晶体并不发光，而是控制外部光的通过量。当外部光线通过液晶分子时，液晶分子的排列扭曲状态不同，使光线通过的多少就不同，实现了亮暗变化，可重现图像。液晶分子扭曲的大小由加在液晶分子两边的电压差的大小决定。因而可以实现电到光的转换。即用电压的高低控制光的通过量，从而把电信号转换成光像。 （1）、液晶分子的电－光特性（如图2-1所示） （2）、液晶的电光控制特性（如图2-2所示） (a) （光 光控制电压010 9050%液晶显示器的电光特性（常暗模式） 101009050%b ）液晶显示器的电光特性（常亮模式） 液晶显示器的电光控制特性 图中Uth —阈值电压（临界电压）；Usat —饱和电压 透过率透过率控制电压 图2-1液晶的电－光特性图 图2-2 旋光性
（3）、 液晶分子排列状态的改变可实现对光的控制 液晶分子在偏光板间排列成多层，在不同层间， 液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90°，与偏光板的偏振光方向一致的偏振光，垂直射向无外加电场的液晶分子时，入射光将因其偏振方向随液晶分子轴的扭曲而旋转射出。故称为扭曲向列型液晶显示器。 当给液晶层施以某一电压差时，液晶分子会改变它的初始排列状态而不扭转，不改变光的极化方向，因此经过液晶的光会被第二层偏光片吸收而整个结构呈现不透光的状态。 2、概念和术语 （1）、光学的各向异性 液晶的特有性质，改变液晶两端电压，可改变液晶某一方向折射出的光的大小 （2）、偏振片（器） 只能在特定方向上透过光线的器件 （3）、像素、子像素、节距、分辨率(如图2-3所示) （4）、视角 当背光源的入射光通过偏极片、液晶后，输出光便具备了特定的方向特性，假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真。这个效应在某些场合有用，但在大部分的应用上是我们不希望要的。制造商们已经花了很多时间来试图改善液晶显示器的视角特性，有数种广视角技术被提出：IPS(IN-PLANE -SWITCHING 、MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)、TN+FILM 。 这些技术都能把液晶显示器的视角增加到160度，甚至更多，就如同CRT 屏幕的视角特性一样。最大视角的定义是对比值至少能达到10:1的视角(通常有四个方向，上/下/左/右)，如图2-4。 平板显示器的象素结构 绿、蓝三个组成一个像1024 列） 图2-3 平板显示器的像素结构 水平视角 显示器件的视角 图2-4 显示器件的视角