光交換機(jī)

簡介

　　光交換機(jī)，可以進(jìn)行光信號(hào)的數(shù)據(jù)交換的設(shè)備。

　　隨著通信網(wǎng)絡(luò)逐漸向全光平臺(tái)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、路由、保護(hù)和自愈功能在光領(lǐng)域中就變得越來越重要了。光交換機(jī)能夠保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和提供靈活的信號(hào)路由平臺(tái)。盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都采用電路交換，但未來的全光網(wǎng)絡(luò)卻需要由純光交換機(jī)來完成信號(hào)路由功能以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率和協(xié)議透明性。

應(yīng)用

　　光交換的傳統(tǒng)應(yīng)用：

　　通信網(wǎng)絡(luò)中的光交換機(jī)的一個(gè)基本功能就是在光纖斷裂或轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)進(jìn)行恢復(fù)。現(xiàn)代的大多數(shù)光纖網(wǎng)絡(luò)都有兩條以上的光纖路由連到關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)。通過光交換機(jī)，光信號(hào)能方便地避開出故障的光纖或轉(zhuǎn)發(fā)器，重新選擇到達(dá)目的地的有效路由。但是信號(hào)以何種速率重新選擇路由對避免信息丟失是十分重要的，在高速電信系統(tǒng)中交換速率尤其重要。

　　光交換機(jī)的另一個(gè)傳統(tǒng)應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。在遠(yuǎn)端光纖測試點(diǎn)上，可使用一個(gè)1×N交換機(jī)將多條光纖連接到一個(gè)光時(shí)域反射計(jì)（OTDR），對光纖鏈路進(jìn)行監(jiān)控。使用交換機(jī)和OTDR可準(zhǔn)確定位每一條光纖鏈路上的故障。在實(shí)際的傳送網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)還允許用戶取出信號(hào)或插入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析儀來進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控而不會(huì)干擾網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

　　光交換機(jī)通常也可用于光纖器件的現(xiàn)場測試。舉例來說，一個(gè)多通道交換機(jī)是在線測試光纖器件的有力工具。通過監(jiān)視每一個(gè)對應(yīng)一特定測試參數(shù)的交換機(jī)通道，可以不間斷地測試多個(gè)部件。

　　最近，光交換機(jī)還開始被應(yīng)用于光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)中。

　　盡管當(dāng)前有許多種商用光交換機(jī)，但它們的光電和光機(jī)械模型都彼此十分相似。光電交換機(jī)內(nèi)包含帶有光電晶體材料（諸如鋰鈮）的波導(dǎo)。交換機(jī)通常在輸入輸出端各有兩個(gè)波導(dǎo)，波導(dǎo)之間有兩條波導(dǎo)通路，這就構(gòu)成了Mach-Zehnder干涉結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)1×2和2×2的交換配置。兩條通路之間的相位差由施加在通路上的電壓來控制。當(dāng)通路上的驅(qū)動(dòng)電壓改變兩通路之間的相位差時(shí)，利用干涉效應(yīng)就可將信號(hào)送到目的輸出端。

　　最近，采用鋇鈦材料的波導(dǎo)交換機(jī)已經(jīng)開發(fā)成功，這種交換機(jī)使用了一種分子束取相附生的技術(shù)。與鋰鈮交換機(jī)相比，這種新的交換機(jī)使用了非常少的驅(qū)動(dòng)電能。

　　光電交換機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)就是交換速度較快，可達(dá)到納秒級(jí)。然而，這類交換機(jī)的介入損耗、依極化損耗和串音都比較嚴(yán)重，它們對電漂移較敏感，通常需要較高的工作電壓。這樣，較高的生產(chǎn)成本就限制了光電交換機(jī)在商業(yè)上的廣泛應(yīng)用。

　　光機(jī)械交換機(jī)依賴于成熟的光技術(shù)，是目前最常見的交換機(jī)。它的操作原理十分簡單，在交換機(jī)中，通過移動(dòng)光纖終端或棱鏡來將光線引導(dǎo)或反射到輸出光纖，這樣就實(shí)現(xiàn)了輸入光信號(hào)的機(jī)械交換。光機(jī)械交換機(jī)只能實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的交換速度，但由于它的成本較低，設(shè)計(jì)簡單和光性能較好而得到了廣泛的應(yīng)用。

　　除了傳統(tǒng)的應(yīng)用外，光交換機(jī)還將在新興的多通路、可重新配置的光子網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來越重要的作用。