工控摘要：隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展和密集波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用，光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)。光聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)于光開(kāi)關(guān)、光濾波器、光放大器、密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)等器件和技術(shù)的進(jìn)展。密集波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展是推動(dòng)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(yùn)營(yíng)商都面臨巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
　　
　　光開(kāi)關(guān)是全光交換中的關(guān)鍵器件，可實(shí)現(xiàn)在全光層的路由選擇、波長(zhǎng)選擇、光交叉連接以及自愈保護(hù)等功能。目前光開(kāi)關(guān)主要應(yīng)用包括：
　　
　　光交叉連接（OXC）。OXC由光開(kāi)關(guān)陣列組成，主要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的光路徑管理、光網(wǎng)絡(luò)的故障保護(hù)、靈活增加新業(yè)務(wù)等。光交叉連接對(duì)開(kāi)關(guān)的要求主要有低插損、低串?dāng)_、低開(kāi)關(guān)時(shí)間以及無(wú)阻塞運(yùn)作。目前微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)在光交換應(yīng)用中進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，由于其對(duì)波長(zhǎng)、數(shù)據(jù)速率和信號(hào)格式都透明，在不遠(yuǎn)的將來(lái)有希望實(shí)現(xiàn)光層上的交換。
　　
　　用光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)保護(hù)倒換。當(dāng)光纖斷裂或傳輸發(fā)生故障時(shí)，就可以通過(guò)光開(kāi)關(guān)改變業(yè)務(wù)的傳輸路徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的保護(hù)。通常這種保護(hù)倒換只需1×2端口的光開(kāi)關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)。
　　
　　用1×N光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。在遠(yuǎn)端光纖測(cè)試點(diǎn)通過(guò)1×N光開(kāi)關(guān)把多根光纖接到一個(gè)光時(shí)域反射儀（OTDR）上，通過(guò)光開(kāi)關(guān)倒換實(shí)現(xiàn)對(duì)所有光纖的監(jiān)測(cè)?；蛘卟迦刖W(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線分析。
　　
　　光纖通信器件測(cè)試。光器件、光纜以及子系統(tǒng)產(chǎn)品在測(cè)試過(guò)程中，可以使用光開(kāi)關(guān)同時(shí)測(cè)試多個(gè)器件，從而簡(jiǎn)化測(cè)試，提率。
　　
　　光分插復(fù)用器（OADM）。主要應(yīng)用于環(huán)形的城域網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)單個(gè)波長(zhǎng)和多個(gè)波長(zhǎng)從光路自由上下。用光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的OADM可以通過(guò)軟件控制動(dòng)態(tài)上下任意波長(zhǎng)，這樣將增加網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性。
　　
　　傳統(tǒng)的光開(kāi)關(guān)技術(shù)主要采用固態(tài)波導(dǎo)和光機(jī)械兩種技術(shù)：固態(tài)波導(dǎo)開(kāi)關(guān)由于有較高的串音、損耗和功耗，只能在有限的開(kāi)關(guān)陣列中應(yīng)用，不適合向大規(guī)模的開(kāi)關(guān)陣列中擴(kuò)展；機(jī)械開(kāi)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(kuò)展性一般，也不適用于大規(guī)模的開(kāi)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(jī)電光開(kāi)關(guān)、噴墨氣泡光開(kāi)關(guān)、液晶光開(kāi)關(guān)、熱光效應(yīng)開(kāi)關(guān)、聲光效應(yīng)開(kāi)關(guān)、全息開(kāi)關(guān)、液晶光柵開(kāi)關(guān)等。
　　
　　一般主要用以下參數(shù)考察光開(kāi)關(guān)：開(kāi)關(guān)速度、陣列大小、損耗、可靠性以及可擴(kuò)展性等。基于不同的應(yīng)用，各種技術(shù)的發(fā)展也不盡相同。下面對(duì)幾種主要技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析：
　　
　　基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的光開(kāi)關(guān)，由于其與光信號(hào)的格式、波長(zhǎng)、協(xié)議、調(diào)制方式、偏振、傳輸方向等均無(wú)關(guān)，而且在損耗、擴(kuò)展性上都要優(yōu)于其它類(lèi)型，與未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所要求的透明性和可擴(kuò)展等趨勢(shì)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(guò)靜電或其他控制力使可以活動(dòng)的微鏡發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變輸入光的傳播方向。由于MEMS技術(shù)可以利用類(lèi)似IC的工藝成批加工生產(chǎn)，盡管制造過(guò)程比較復(fù)雜，但是可以批量生產(chǎn)，因此降低了單個(gè)的成本。
　　
　　目前二維子系統(tǒng)zui大容量是32×32端口，多個(gè)子系統(tǒng)可以連接起來(lái)形成大的交叉陣列，zui大可以達(dá)到512×512端口。由于是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，MEMS光開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)時(shí)間都在ms量級(jí)。MEMS光開(kāi)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(kāi)關(guān)的插損達(dá)到3dB，16×l6開(kāi)關(guān)陣列的插損增加到5至7dB。另外，任何機(jī)械摩擦、磨損以及外部振動(dòng)都可能使它的可靠性降低。
　　
　　OMM公司預(yù)計(jì)于2001年中期推出三維產(chǎn)品；在原理上類(lèi)似二維方案，但在N個(gè)輸入光纖和N個(gè)輸出光纖之間僅使用了2×N個(gè)微鏡，每個(gè)微鏡都有N個(gè)可能的位置，因此驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)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(gòu)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(shí)現(xiàn)224×224的交換容量。