工控摘要：隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展和密集波分復用系統(tǒng)的應用，光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢。光聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)的實現(xiàn)主要依賴于光開關(guān)、光濾波器、光放大器、密集波分復用（DWDM）技術(shù)等器件和技術(shù)的進展。密集波分復用技術(shù)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(shè)備制造商、電信運營商都面臨巨大的機遇與挑戰(zhàn)。
　　
　　光開關(guān)是全光交換中的關(guān)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(guān)主要應用包括：
　　
　　光交叉連接（OXC）。OXC由光開關(guān)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(guān)的要求主要有低插損、低串擾、低開關(guān)時間以及無阻塞運作。目前微機電系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)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(guān)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，就可以通過光開關(guān)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(guān)就可以實現(xiàn)。
　　
　　用1×N光開關(guān)實現(xiàn)網(wǎng)絡監(jiān)控。在遠端光纖測試點通過1×N光開關(guān)把多根光纖接到一個光時域反射儀（OTDR）上，通過光開關(guān)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(chǎn)品在測試過程中，可以使用光開關(guān)同時測試多個器件，從而簡化測試，提率。
　　
　　光分插復用器（OADM）。主要應用于環(huán)形的城域網(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(guān)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。
　　
　　傳統(tǒng)的光開關(guān)技術(shù)主要采用固態(tài)波導和光機械兩種技術(shù)：固態(tài)波導開關(guān)由于有較高的串音、損耗和功耗，只能在有限的開關(guān)陣列中應用，不適合向大規(guī)模的開關(guān)陣列中擴展；機械開關(guān)雖然有比較低的插入損耗和串音，但其設(shè)備龐大、可擴展性一般，也不適用于大規(guī)模的開關(guān)陣列。目前已經(jīng)涌現(xiàn)了很多新技術(shù)，主要包括微機電光開關(guān)、噴墨氣泡光開關(guān)、液晶光開關(guān)、熱光效應開關(guān)、聲光效應開關(guān)、全息開關(guān)、液晶光柵開關(guān)等。
　　
　　一般主要用以下參數(shù)考察光開關(guān)：開關(guān)速度、陣列大小、損耗、可靠性以及可擴展性等。基于不同的應用，各種技術(shù)的發(fā)展也不盡相同。下面對幾種主要技術(shù)及其應用進行分析：
　　
　　基于微機電系統(tǒng)（MEMS）的光開關(guān)，由于其與光信號的格式、波長、協(xié)議、調(diào)制方式、偏振、傳輸方向等均無關(guān)，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(zhuǎn)動，從而改變輸入光的傳播方向。由于MEMS技術(shù)可以利用類似IC的工藝成批加工生產(chǎn)，盡管制造過程比較復雜，但是可以批量生產(chǎn)，因此降低了單個的成本。
　　
　　目前二維子系統(tǒng)zui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，zui大可以達到512×512端口。由于是機械運動，MEMS光開關(guān)的開關(guān)時間都在ms量級。MEMS光開關(guān)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(guān)的插損達到3dB，16×l6開關(guān)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(chǎn)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，因此驅(qū)動結(jié)構(gòu)非常復雜，成本也隨之增加。
　　
　　盡管MEMS技術(shù)還有很多不足，但仍得到了眾多公司的推崇，技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。Nor在2000年初以32.5億美元購得制造MEMS光器件的Xros公司。Lucent推出了WaveStarLamdaRouter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。