光网络中的光开关技术

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1、光网络中的光开关技术

2、第1内容显示中随着光纤通信技术的发展和密集波分复用系统的应用，光联网已经成为网络发展的趋势。光联网络技术的实现主要依赖于光开关、光滤波器、光放大器、密集波分复用（D）技术等器件和技术进展。密集波分复用技术的发展是推动全光通信发展的重要因素，而光联网的提出将使设备制造商、电信运营商都面临巨大的机遇与挑战。光开关的应用范围光开关是全光交换中的关键器件，可实现在全光层的路由选择、波长选择、光交*连接以及自愈保护等功能。目前光开关主要应用包括：光交*连接（OXC）。OXC由光开在阵列组成，主要实现动态的光路径管理、光网络的故障保护、灵活增加新业务等。光交*连接对开关的要求

3、主要有低插损、低串扰、你开关时间以及无限塞运作。目前微机电系统技术已经在光交换应用中进入实验阶段，由于其对波长、数据速率和信号格式都透明，在不远的将来有希望实现光层上的交换。用光开关实现网络的自动保护倒换。当光纤断裂或传输发生故障时，就可以通过光开改变业务的传输路径，实现对业务的保护。通常这种保护倒换只需1×2端口的光开关就可以实现。用1×N光开实现网络监控。在远端光纤测试点通过1×N光开关把多根光纤接到一个光时域反射仪（OTDR）上，通过光开关倒换实现对所有光纤的监测。或者插入网络分析仪实现网络在线分析。光纤通信器件测试。光器件、光缆以及子系统产品在测试过程中，可以合作光开关同时测试

4、多个器件，从而简化测试，提高效率。光分插复用器（OADM）。主要应用于环形的城城网中，实现单个波长和多个波长从光路自由上下。用光开关实现的OADM可以通过软件控制动态上下任意波长，这样将增加网络配置的灵活性。各种光开关的技术特点传统的光开关技术主要采用固态波导和光机械两种技术：固态波导开关由于有较高的串音、损耗和功耗，只能在有限的开关阵列中应用，不适合向大规模的开关阵列中扩展；机械开关虽然有比较低的插入损耗和串音，俣其设备庞大、可扩展性一般，也不适用于大规模的开关阵列。目前已经涌现了很多新技术，主要包括微机电光开关、喷墨气泡光开关、液晶光开关、热光效应开关、声光效应开关、全息开关、液晶

5、光栅开关等。一般主要用以下参数考察光开关：开关速度、阵列大小、损耗、可靠性以及可扩展性等。基于不同的应用，各种技术的发展也不尽相同。下面对几种主要技术及其应用进行分析：微机电光开关（MOEMS）基于微机电系统（MEMS）的光开关，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它类型，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。其原理就是通过静电或其他控制力使可以活动的微镜发生转动，从而改变输入光的传播方向。由于MEMS技术可以利用类似IC的工艺成批加工生产，尽管制造过程比较复杂，但是可以批量生产

6、，因此降低了单个的成本。目前二维子系统最大容量是32×32端口，多个子系统可以连接起来形成大的交*阵列，最大可以达到512×512端口。由于是机械运动，MEMS光开关的开关时间都在ms量级。MEMS光开关的插损比较大，主要包括透镜的耦合损耗、高斯光传播损耗以及镜子角度偏差引起的损耗。OMM公司4×4光开关的插损达到3dB，16×16开关阵列的插损增加到5至7dB。另外，任何机械摩擦、磨损以及外部振动都可能使它的可靠性降低。OMM公司预计于2001年中期推出三维产品；在原理上类似二维方案，但在N个输入光纤和N个输出光纤之间仅使用了2×N个微镜，每个微镜都有N个可能的位置，因引驱动结构非常

7、复杂，成本也随之增加。尽管MEMS技术还有很多不足，但仍得到了众多公司的推崇，技术也在蓬勃发展。Nortel在2000年初以32.5亿美元购得制造MEMS光器件在Xros公司。Ucent推出了M，Lucent、Nortel、IMM、Cronos、Memscap、Calient等。气泡开关Aglient(安捷伦)公司结合喷墨打印和硅平面光波导两种技术，开发出一种二维光交*连接系统。安捷伦公司的全光交换芯片曾在OFC2000年会上引起轰动。该设备由计多交*的硅波导和位于每个交*点的微型管道组成，微型管道里填充一种与折射率匹配的液体用以允许缺少条件下的无交换传输。当有入射光照入并需要交换时，

8、一个热敏硅片会在液体中产生一个小泡（Bubble），小泡将光从入射波导中的光信号全反射至输出波导。Aglient公司目前已经制造出32×32和32×16端口光开关子系统，并且可以把这些子系统连接起来组成更大的交换阵列。其开关响应时间小于10ms，可以用于光纤保护倒换。并且，这种开关对偏振相关损耗和偏振模色散都不敏感；由于器件本身没有可活动部件，因此可靠性很好，可以满足电信应用中时间可靠性要求；同时这种光开关可以大批量生产。目前供应商有Aglie