光开关应用方案

文摘：本文对全光网络中的光开关技术进行了讨论和研究。下一代光通信网络发展的关键在于其光器件技术的突破。为了克服光网络节点处理的速度瓶颈，实现全光组网，高效传输和交换IP业务，必须积极研究和开发新型光设备。光开关技术等关键光器件技术的突破是构建全光网络的关键。
关键词：全光网络、光开关、光器件
（1） 导言
随着以IP为代表的数据业务的爆炸性增长，出现了新的高速和大容量传输技术，以满足网络不断增长的带宽需求。随着带宽和通信容量的快速增长，网络最终将向全光网络发展。全光网络（AON）是指用户之间的信号传输和交换都采用光技术，即从源节点到目的节点的数据传输过程在光域中进行。在全光网络中，不需要处理电信号，因此允许各种协议和编码形式，信号传输是透明的。

在传统的光-电-光骨干网络节点中，特别是集线器节点，通常约70-80%的流量是直通的。为了处理少量的交通，它们都必须经过光电转换，将着陆光信号转换成电信号，交换和路由它们，然后将它们转换成光信号并发送到适当的光路。这种电处理技术极大地限制了WDM技术的优势，降低了网络节点甚至网络的吞吐量，形成了“电子瓶颈”。考虑到当前网络的运行情况，为了进一步克服“电子瓶颈”现象，全光网络应运而生。
全光网络是一种高速宽带通信网络。DWDM技术用于扩展干线上的容量，光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC）用于实现交叉节点。由于光通信网络发展的每一步都离不开一些关键光器件技术的成果，因此，如果没有先进光器件技术支持，就不可能构建新一代全光网络。可以说，未来能否建成新一代全光网络，取决于关键的光器件技术。
（2） 光开关技术
在全光网络的各种设备和设备中，光交叉连接设备（OXC）和光分插复用设备（OADM）可以说是全光网络中的核心设备技术。全光交叉连接OXC和分插复用OADM设备的开发已成为建设大容量通信干线网络的一项非常紧迫的任务。光开关和光开关阵列是OXC和OADM的核心技术。随着光通信技术的快速发展，新的光网络核心设备技术也对光交换机提出了更高的要求。在光开关的技术指标方面，要求光开关器件具有更高的工作速度、更低的插入损耗和更长的工作寿命[1]；在设备体积方面，由于全光网络单元设备的增加，为了使设备小型化，要求设备具有更高的集成度；在成本方面，由于网络的扩展，所需的设备将大大增加，这也带来了光网络设备的高成本。因此，必须采取技术措施，开发新技术，降低光学器件的成本，以便被用户接受。传统方法制造的光开关难以满足上述要求。
2.1 MEMS光开关技术
MEMS技术被认为是一项革命性技术，为光通信应用带来了一系列前所未有的MEMS研究热点[2,3]。这些研究被称为MOEMS（微光机电系统）。MEMS光开关的研究始于20世纪90年代中期。虽然起步晚，但发展迅速，有许多研究单位和研究人员。它已经成为最流行的光开关制造技术。贝尔实验室的“落板”光开关被称为世界上第一个具有实用价值的MEMS光开关；美国OMM公司的“交叉关”光开关被称为世界上第一个MEMS光开关。公司的小型阵列（4×4和8×8）光开关产品已进入实用阶段，超过32×32阵列光开关也在开发中；此外美国Onix公司也生产了基于微镜技术的光开关，其中微镜技术是该公司的专利技术。在MEMS光开关的制造中，国外的研究单位和公司大多采用MEMS平面技术。

在传统的光-电-光骨干网络节点中，特别是集线器节点，通常约70-80%的流量是直通的。为了处理少量的交通，它们都必须经过光电转换，将着陆光信号转换成电信号，交换和路由它们，然后将它们转换成光信号并发送到适当的光路。这种电处理技术极大地限制了WDM技术的优势，降低了网络节点甚至网络的吞吐量，形成了“电子瓶颈”。考虑到当前网络的运行情况，为了进一步克服“电子瓶颈”现象，全光网络应运而生。
全光网络是一种高速宽带通信网络。DWDM技术用于扩展干线上的容量，光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC）用于实现交叉节点。由于光通信网络发展的每一步都离不开一些关键光器件技术的成果，因此，如果没有先进光器件技术支持，就不可能构建新一代全光网络。可以说，未来能否建成新一代全光网络，取决于关键的光器件技术。
（2） 光开关技术
在全光网络的各种设备和设备中，光交叉连接设备（OXC）和光分插复用设备（OADM）可以说是全光网络中的核心设备技术。全光交叉连接OXC和分插复用OADM设备的开发已成为建设大容量通信干线网络的一项非常紧迫的任务。光开关和光开关阵列是OXC和OADM的核心技术。随着光通信技术的快速发展，新的光网络核心设备技术也对光交换机提出了更高的要求。在光开关的技术指标方面，要求光开关器件具有更高的工作速度、更低的插入损耗和更长的工作寿命[1]；在设备体积方面，由于全光网络单元设备的增加，为了使设备小型化，要求设备具有更高的集成度；在成本方面，由于网络的扩展，所需的设备将大大增加，这也带来了光网络设备的高成本。因此，必须采取技术措施，开发新技术，降低光学器件的成本，以便被用户接受。传统方法制造的光开关难以满足上述要求。