光交换机

简介

　　光交换机，可以进行光信号的数据交换的设备。

　　随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光领域中就变得越来越重要了。光交换机能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台。尽管现有的通信系统都采用电路交换，但未来的全光网络却需要由纯光交换机来完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议透明性。

应用

　　光交换的传统应用：

　　通信网络中的光交换机的一个基本功能就是在光纤断裂或转发器发生故障时能自动进行恢复。现代的大多数光纤网络都有两条以上的光纤路由连到关键的节点。通过光交换机，光信号能方便地避开出故障的光纤或转发器，重新选择到达目的地的有效路由。但是信号以何种速率重新选择路由对避免信息丢失是十分重要的，在高速电信系统中交换速率尤其重要。

　　光交换机的另一个传统应用是网络监控。在远端光纤测试点上，可使用一个1×N交换机将多条光纤连接到一个光时域反射计（OTDR），对光纤链路进行监控。使用交换机和OTDR可准确定位每一条光纤链路上的故障。在实际的传送网络中，交换机还允许用户取出信号或插入一个网络分析仪来进行实时监控而不会干扰网络数据传输。

　　光交换机通常也可用于光纤器件的现场测试。举例来说，一个多通道交换机是在线测试光纤器件的有力工具。通过监视每一个对应一特定测试参数的交换机通道，可以不间断地测试多个部件。

　　最近，光交换机还开始被应用于光纤传感器网络中。

　　尽管当前有许多种商用光交换机，但它们的光电和光机械模型都彼此十分相似。光电交换机内包含带有光电晶体材料（诸如锂铌）的波导。交换机通常在输入输出端各有两个波导，波导之间有两条波导通路，这就构成了Mach-Zehnder干涉结构。这种结构可以实现1×2和2×2的交换配置。两条通路之间的相位差由施加在通路上的电压来控制。当通路上的驱动电压改变两通路之间的相位差时，利用干涉效应就可将信号送到目的输出端。

　　最近，采用钡钛材料的波导交换机已经开发成功，这种交换机使用了一种分子束取相附生的技术。与锂铌交换机相比，这种新的交换机使用了非常少的驱动电能。

　　光电交换机的主要优点就是交换速度较快，可达到纳秒级。然而，这类交换机的介入损耗、依极化损耗和串音都比较严重，它们对电漂移较敏感，通常需要较高的工作电压。这样，较高的生产成本就限制了光电交换机在商业上的广泛应用。

　　光机械交换机依赖于成熟的光技术，是目前最常见的交换机。它的操作原理十分简单，在交换机中，通过移动光纤终端或棱镜来将光线引导或反射到输出光纤，这样就实现了输入光信号的机械交换。光机械交换机只能实现毫秒级的交换速度，但由于它的成本较低，设计简单和光性能较好而得到了广泛的应用。

　　除了传统的应用外，光交换机还将在新兴的多通路、可重新配置的光子网络中发挥越来越重要的作用。