作者：清華大學電子工程系 禹培棟 王國忠 陳明華 謝世鐘 來源：《電子產品世界》

隨著光纖通信技術的發(fā)展和密集波分復用系統(tǒng)的應用，光聯(lián)網(wǎng)已經成為網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢。光聯(lián)網(wǎng)絡技術的實現(xiàn)主要依賴于光開關、光濾波器、光放大器、密集波分復用（dwdm）技術等器件和技術進展。密集波分復用技術的發(fā)展是推動全光通信發(fā)展的重要因素，而光聯(lián)網(wǎng)的提出將使設備制造商、電信運營商都面臨巨大的機遇與挑戰(zhàn)。 光開關的應用范圍 光開關是全光交換中的關鍵器件，可實現(xiàn)在全光層的路由選擇、波長選擇、光交叉連接以及自愈保護等功能。目前光開關主要應用包括： 光交叉連接（oxc）。oxc由光開在陣列組成，主要實現(xiàn)動態(tài)的光路徑管理、光網(wǎng)絡的故障保護、靈活增加新業(yè)務等。光交叉連接對開關的要求主要有低插損、低串擾、你開關時間以及無限塞運作。目前微機電系統(tǒng)技術已經在光交換應用中進入實驗階段，由于其對波長、數(shù)據(jù)速率和信號格式都透明，在不遠的將來有希望實現(xiàn)光層上的交換。 用光開關實現(xiàn)網(wǎng)絡的自動保護倒換。當光纖斷裂或傳輸發(fā)生故障時，就可以通過光開改變業(yè)務的傳輸路徑，實現(xiàn)對業(yè)務的保護。通常這種保護倒換只需1×2端口的光開關就可以實現(xiàn)。 用1×n光開實現(xiàn)網(wǎng)絡監(jiān)控。在遠端光纖測試點通過1×n光開關把多根光纖接到一個光時域反射儀（otdr）上，通過光開關倒換實現(xiàn)對所有光纖的監(jiān)測�；蛘卟迦刖W(wǎng)絡分析儀實現(xiàn)網(wǎng)絡在線分析。 光纖通信器件測試。光器件、光纜以及子系統(tǒng)產品在測試過程中，可以合作光開關同時測試多個器件，從而簡化測試，提高效率。 光分插復用器（oadm）。主要應用于環(huán)形的城城網(wǎng)中，實現(xiàn)單個波長和多個波長從光路自由上下。用光開關實現(xiàn)的oadm可以通過軟件控制動態(tài)上下任意波長，這樣將增加網(wǎng)絡配置的靈活性。 各種光開關的技術特點 傳統(tǒng)的光開關技術主要采用固態(tài)波導和光機械兩種技術：固態(tài)波導開關由于有較高的串音、損耗和功耗，只能在有限的開關陣列中應用，不適合向大規(guī)模的開關陣列中擴展；機械開關雖然有比較低的插入損耗和串音，俁其設備龐大、可擴展性一般，也不適用于大規(guī)模的開關陣列。目前已經涌現(xiàn)了很多新技術，主要包括微機電光開關、噴墨氣泡光開關、液晶光開關、熱光效應開關、聲光效應開關、全息開關、液晶光柵開關等。 一般主要用以下參數(shù)考察光開關：開關速度、陣列大小、損耗、可靠性以及可擴展性等�；诓煌膽茫鞣N技術的發(fā)展也不盡相同。下面對幾種主要技術及其應用進行分析： 微機電光開關（moems） 基于微機電系統(tǒng)（mems）的光開關，由于其與光信號的格式、波長、協(xié)議、調制方式、偏振傳輸方向等均無關，而且在損耗、擴展性上都要優(yōu)于其它類型，與未來光網(wǎng)絡發(fā)展所要求的透明性和可擴展等趨勢相符合，有可能成為核心光交換器件中的主流。其原理就是通過靜電或其他控制力使可以活動的微鏡發(fā)生轉動，從而改變輸入光的傳播方向。由于mems技術可以利用類似ic的工藝成批加工生產，盡管制造過程比較復雜，但是可以批量生產，因此降低了單個的成本。 目前二維子系統(tǒng)最大容量是32×32端口，多個子系統(tǒng)可以連接起來形成大的交叉陣列，最大可以達到512×512端口。由于是機械運動，mems光開關的開關時間都在ms量級。mems光開關的插損比較大，主要包括透鏡的耦合損耗、高斯光傳播損耗以及鏡子角度偏差引起的損耗。omm公司4×4光開關的插損達到3db，16×16開關陣列的插損增加到5至7db。另外，任何機械摩擦、磨損以及外部振動都可能使它的可靠性降低。 omm公司預計于2001年中期推出三維產品；在原理上類似二維方案，但在n個輸入光纖和n個輸出光纖之間僅使用了2×n個微鏡，每個微鏡都有n個可能的位置，因引驅動結構非常復雜，成本也隨之增加。 盡管mems技術還有很多不足，但仍得到了眾多公司的推崇，技術也在蓬勃發(fā)展。nortel在2000年初以32.5億美元購得制造mems光器件在xros公司。ucent推出了wave star lamda router的全光路由系統(tǒng)，其光交叉連接系統(tǒng)可實現(xiàn)224×224的交換容量。 目前主要供應商包括omm，lucent、nortel、imm、cronos、memscap、calient等。 氣泡開關 aglient(安捷倫)公司結合噴墨打印和硅平面光波導兩種技術，開發(fā)出一種二維光交叉連接系統(tǒng)。安捷倫公司的全光交換芯片曾在ofc2000