光交換技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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1、光交換技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢=I光通信技術(shù)OPTICALCOMMUNICATIONTECHNOLOGYVo1.22No.4光交換技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢龐翠/,簡水生(北方交通大學(xué)波所北京1...44)冉摘要光交換技術(shù)是未來全光網(wǎng)絡(luò)(A0N)中的關(guān)鍵技術(shù).本文論述1光交換技術(shù)的現(xiàn)狀覆發(fā)展趨勢,并對我茸發(fā)展光交換技術(shù)RecentResearchIssuesandTrendsofPhoto,:cSwitchingTechnology/XuTlanhul,PangCulzhu,JlanShulsheng/lnsUtuteofllghtwavetechnology,NorthernJiaoton

2、gUniversityAbgtractPhotonicswitchingisakeytechnologyinthefutureAIlOpticalNetwork(AON).Inthisarticlewediscussrecentresearchiashesandtrendsinphotonicswitch-ing,andgivesomepersonalrecommandonhowtodevelopphotonicswitchinginourcountry-KeywordsPhotonicswitchingAllopticalnetworkl引售日前,人類社會正處于向信息社會過渡的階

3、段.當(dāng)許多國家提出本國信息高速公路計劃的同時,也意識到大量新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)會使網(wǎng)絡(luò)資源的需求成倍增長,通信網(wǎng)絡(luò)有可能變得擁擠不堪,今天國際互聯(lián)網(wǎng)上的狀況即為一例.然而,目前商用光通信系統(tǒng)的速率已經(jīng)高達(dá)尼十Gb/s(采用WDM技術(shù)),實(shí)驗(yàn)室中的速率已突破Tb,Is大關(guān),為什么還會出現(xiàn)這樣的狀況呢?原因是在現(xiàn)有的通信網(wǎng)中,高速光通信系統(tǒng)僅僅充當(dāng)點(diǎn)一點(diǎn)間的傳輸工具,網(wǎng)絡(luò)中重要的交換功能還要將光信號還原成低速的電信號.由于目前電子交換機(jī)的端口速率一般只有幾Mb/s至幾十Mb/s,這就與光通信系統(tǒng)的高速率形成巨大的失配.為了充分利用光通信系統(tǒng)巨大的帶寬資源,人們只有將許多端口的低速信號復(fù)用起來,

4、這就要求在網(wǎng)絡(luò)的眾多節(jié)麒中進(jìn)行頻繁的復(fù)用/解復(fù)用,光/電和電/光轉(zhuǎn)換,增加了設(shè)備的成本和復(fù)雜性.另寺面,如此低的端口速率已無法滿足寬帶業(yè)務(wù)的需求.采用ATM技術(shù)可以緩解這一矛盾,它可以提供155Mb/s的端口速率甚至更高.但電子線路的極限速率只有20Gb/s左右,如果僅采用電子系統(tǒng)完成交換功能,就不可能最終突破交換這一"瓶頸".正是認(rèn)識到這一點(diǎn),人們希望直接對高速的光信號實(shí)現(xiàn)交換功能.有人提出可以利用光交換技術(shù)構(gòu)造全光網(wǎng)絡(luò),顯許天暉.男.1973年生,在讀磺士1997—01—28收稿光通信技術(shù)1997年第l期示了光交換技術(shù)的光明前景2光交換技術(shù)的分類近年來,光交換技術(shù)已經(jīng)成為各國努

5、力開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù).研究人員根據(jù)不同的原理提出了多種交換方式,這里將它們分成三類:光空分,光波長和光時分交換.2.1光空分交換光空分交換的概念最早被提出,技術(shù)也最成熟.這種交換方式使光信號的傳輸路徑發(fā)生改變,以實(shí)現(xiàn)交換功能.光空分交換中的核心器件是光開關(guān).人們根據(jù)不同的機(jī)理研制出多種2×2光開關(guān),然后再用這些2×2光開關(guān)單元構(gòu)成大規(guī)模交換矩陣.目前主要的光開關(guān)類型有:電光型,聲光型,磁光型,熱光型等等.其中電光型光開關(guān)具有開關(guān)速度高,串音小,結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),有很好的應(yīng)用前景.典型的電光型光開關(guān)是擴(kuò)鈦的鈮酸鋰(LiNbO)波導(dǎo)型光開關(guān),如圖1所示.在LiNbO,襯底上采用鈦熱擴(kuò)散技術(shù)形

6、成低傳輸損耗的光波導(dǎo),并在耦合區(qū)裝上電極,就構(gòu)成了2×2光開關(guān).它利甩了普克爾效應(yīng),當(dāng)在電極上施加電壓時,LiNbO,晶體的折射率發(fā)生變化,從而引起光傳擒方向的改變.為了降低開關(guān)電壓,光波導(dǎo)的芯徑很小,一般都在幾m以下,因而與光纖的耦合損耗較大,同時也限制了大規(guī)模制造.這一矛盾可以通過級問光放大加以克服.在日本NTT開發(fā)的光空分交換機(jī)中,采用光半導(dǎo)體放大器補(bǔ)償由光開關(guān)矩陣引起的光信號衰減,使端口數(shù)達(dá)到了128,代表了目前光空分交換的較電報?=翻l錕藏乜鍵導(dǎo)開美示意圖高水平,并用它散了提供多媒體寬帶信息服務(wù)的試驗(yàn).一相對于其它光交換方式,光空分交換是最接近實(shí)用化的一種.由于目前鋪設(shè)的

7、光纜都是多芯結(jié)構(gòu),因此光空分交換大有用武之地.普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為,光空分交換與正在迅速發(fā)展的光波分交換技術(shù)相結(jié)合,是構(gòu)造未來全光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ).2.2光波長交換光波長交換是指光信號在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中不經(jīng)過光/電轉(zhuǎn)換,直接將所攜帶的信息從一個波長轉(zhuǎn)移到另一個波長上,如圖2所示.光濾.碹器.澶長轉(zhuǎn)換圈2波長交換原理圉隨著光纖光柵濾波器的應(yīng)用,光信號的濾波問題基本得到了解決.目前研究的熱點(diǎn)更多地集中在光波長轉(zhuǎn)換器上.各國研究者們提出了多種進(jìn)行的波長轉(zhuǎn)換的方法,并且太多數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.光