光纤网络中的光开关技术与应用.pdf

随着光纤通信技术的发展和密集波分复用系统的应用，光联网已经成为网络发展的趋势。光联网络技术的实现主要依赖于光开关、光滤波液晶光开关理论上的网络重构性可能比较好,但是目前最大端口数为80,因此液晶被认为更适合用于较小的交换系统中。由于在液晶中光被分成偏振方向不同的两束光,最后把它们合起来,如果两束光的传播路径稍有不同,便会产生插损(对1×2开关1dB,1×8开关2.5dB),月前消光比为40~50dB。开关速度方面,可以通过加热液品来提高速度,但不可避免地使设备功耗增加。另外,更多的商家开始研究基于液品的可调光衰减器;由于与偏振相关,也可用于制作偏振模色散(PMD)补偿器。目前供应商包括 Corning、 Chorum、Kent0 tronics等公司。热光技术( Thermal-0 tlcs)主要用来制造小的光开关:如1×2、2×2等,但通过在一块芯片上集成1×2光开关也可以组成较人的交换系统,如64×64端口。现在主要有两种类型的热光开关,数字光开关(D0)和干涉式光开关。干涉式光廾关结构紧凑,但由于对光波长敏感,需要进行温度控制。数字光开关性能更稳定,只要加热到一定温度,光开关就保持同样的状态。最简单的器件是1×2开关,叫做Y型分路器。对Y型的一个分支加热时,材料的折射率就会发生改变,将阻止光沿着这个分支传输。数字光开关可以用硅和高分子聚合物制作;后者功耗小,但插损大。干涉式光开关主要利用 Mach zehnder干涉原理,也就是利用光的相位特性,光的相位变化与传输距离相关。首先输入光被分成两路,在两根光波导里分别传输,最后合在一起。其中一根波导被加热米改变波导的折射率,从而改变光传输距离,使得一束光到达时与另一束光不同相,利用干涉原理使合成光束减弱甚至关断。热光开关阵列还可以和阵列波导光枥(AWG)集成在一起组成光分插复用器。AKZ0 NOBEL公司早在1991年就已绎推出了聚合物数字光开关,目前聚合物热光开关已经进入规模生产。目前供应商包括 NTT Electronics、JDSU、 Corning、 Alcatel、AKZ0 NOBEL等公司。通过全息( Holograms)反射在晶体内部生成布拉格光栅,当加电时,布拉格光把光反射到输出端口,反之,光就直接通过晶伓。利用这种技术可以很容易地组成上千端口的光交换系统。并且它的开关速度非常快,只需几个ns就可以把一个波长交换到另一个波长。由于没有可移动器件,可靠性比较好。根据Trellis photonics公司,240×240端凵的交换系统的插损低于4dB,端到端的重复性也比较好,但是它的功耗比较人,并且需要高电压供电。这种技术可以跟三维MEMS技术竞争,但它更适合单个波长的交换。纳秒量级的交换速度可以用于未来的基丁报文交换的光路由器中目前供应商有 Trellis photonics等公司液体光栅( Liquid gratings)技术是液晶技术和全息技术的综合。液晶微滴置于高分子层面上,然后沉积在硅波导上面。当没有施加电压时,光栅就把一个特定波长的光反射到输出端口,而加上电压时,光栅消失即晶体是全透明的,光信号将直接通过光波导。根据 Digilens公司,这种光开关的响应时间为100ms,插损小于1dB。由于没有移动部分,可靠性比较好。另外功率消耗比较低,典型值为50mW。日前供应商主要有 Digilens.公司。利用声光效应( Acousto-0 ptics)制作的光开关,目前最大端口为256×256,由于没有机械的运动部分,所以可靠性好;对1×2开关,插损为2.5dB,开关速度为525ns;但缺点是成本太高,不利于实际应用。目前供应商有 Gooch and housego、 Light Management、 Brimcom.等随着光联网概念的提出,光开关技术已经成为未来光联网的关键技术。本文综述了目前光开关及其阵列的各种技术研究进展情况,并分析比较了各种技术在制作光开关方面的特点