第9章 光交换技术

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1、第9章光交换技术宋宝安宁波大学信息科学与工程学院2009-12-15目录9.1光交换概述9.2光交换器件9.3光交换网络9.4网络与通信技术的发展（从网络与通信技术的发展，看交换技术的发展及其作用）硬件系统的基本组成承上启下：交换(信号、分类)—复用—开关（交换单元）—连接（连接函数）—网络(单级与多级交换网络区别)—电路交换接口电路—存储程序控制—分组交换和帧中继——信令系统——ATM交换设想一下，接下来内容是什么？随着世界通信业务量的飞速增长，光传送网技术已成为国际上的研究热点。据估计，以光电

2、子信息技术为主导的信息产业产值将在2010年达5万亿美元，成为二十一世纪最大的产业。研究热点随着世界通信业务量的飞速增长，光传送网技术已成为国际上的研究热点。（全光通信网、WDM全光网、光传送网是同一事物的不同名称，最近ITU的建议是光传送网opticaltransportnetwork）。趋势九十年代初，在一些发达国家中，人们预计原有的铜电缆会从1995年起逐渐被FTTH（光纤到户）代替。1998年这种趋势已被证实。但是，步子已经放慢，特别是光纤到户。光传送网的推广，光纤到户能否实现，取决于网络

3、的价格，只有价格到了可接受的地步，才能真正进入家庭，光传送网中低价位光学元器件是降低光传送网成本的关键。9.1光交换概述传统的光纤网络的缺点：原因传统的光纤网络中存在大量的光/电、电/光转换节点和数字交叉互联电分插复用器，1)既限制了网络的交换速度。2)又对不同形式的光信号是不透明的。3)光功能器件和波导或光纤的连接需要亚微米的定位精度，精密定位是复杂的调整操作，所以提高了光功能器件的成本，限制了光传送网的发展。4)且光/电、电/光器件的微型化也是很难解决的问题。因此，光通信器件的价格和微型化已成

4、为光传送网发展的瓶颈。可用于全光网络的MEMS器件包括微型光开关阵列、可调衰减器和光滤波器等。对上述技术的研究是MEMS用于光通讯领域的关键。在全光通信网中，光交换技术的好坏直接决定了传输网的规模、复杂性和灵活性等技术指标。光开关是光交换技术中的核心器件，是影响光交换技术的关键。微机械光开关在开关速度、透明性、功耗和串扰等性能比其它各类光开关具有明显的优点。除此之外，微机械光开关还用于光信息处理系统和光学测量系统，实现光路的转换、切换和光信息处理。在军事领域中，微机械光开关用于核弹、导弹等的引信装

5、置。且因其巨大的商业应用前景，而备受关注。光开关是光交换技术中的核心器件，是影响光交换技术的关键。光滤波器/密集解复用器是构建OXC的重要器件。今天在DWDM系统中使用得最多的是下面三种光滤波器：多层介质膜干涉滤波器、光纤光栅和阵列波导光栅。9.2光交换器件多层介质膜干涉滤波器利用镀在玻璃衬底上的多层介电薄膜将某个波长从WDM系统中分离出来或复用进去。可以制成各种窄带、宽带或增益平坦用滤波器，也可以级联成为各种DWDM模块，非常灵活。它是无源器件，可以在相邻或非相邻信道之间提供40dB甚至更高的隔

6、离度，插入损耗和偏振相关损耗很低，可能是多信道DWDM系统最佳的选择之一，也可能是最适合于宽带应用的一种DWDM器件。但对于信道间隔等于或小于100GHz(0.8nm)的DWDM系统，镀膜的控制很困难。，目前难以采用。光纤光栅是利用紫外激光能够改变光敏光纤折射率的原理，在光纤芯子里产生折射率的周期性调制制成的。这种光栅能够反射特定的波长。可以制成具有很陡反射谱形状和很高信道隔离度的DWDM滤波器。其优点是插入损耗低、成本低，因而特别适合制作DWDM组件。其缺点有：它是两端口反射元件，需要昂贵的光环

7、行器或制成马赫-曾德尔干涉仪结构来实现被选信号的下路，尤其在信道数很大时会导致成本的急剧增加。再就是它是温度敏感的，需要温度控制或补偿。阵列波导光栅是通过在硅片上沉积SiO2玻璃薄膜，经过高温处理后，再利用光刻制出波导电路图案。其工艺类似于在计算机芯片上集成电子器件。从结构看，它是由两个集成星形耦合器组成的，这两个耦合器则由一系列长度变化的波导连接起来。星形耦合器完成不同波长的耦合，而在两个星形耦合器之间长度等差排列的波导构成了一种相位光栅，而这正是波长选择的基础。其主要优点是可以很紧凑地制出信道

8、数很大的DWDM器件，而且成本低，便于集成。而缺点是：与其他滤波器技术相比，它的滤波器通带特性较差、偏振相关损耗很大，而且对温度很敏感，需要温度控制。不同类型的光栅光学研究和应用微光学平台是微光机电系统技术应用的一个典型例子，它主要用于光学测量和实验。传统的光学系统平台体积大，系统中的元件是先分开制造然后组装而成，装配量很大，成本很高。而微光学平台，体积小，系统中的元件可集成加工在单一芯片上，对准精度高，可成批生产，成本低。这些优点使微光学平台相对于传统的光学系统有很大的优势。所以