光传送网中光开关器件的进展

谢世钟　陈明华　王国忠

摘要：

随着波分复用技术的广泛应用和光联网的发展，光开关将成为组建未来光网络的关键器件。光开关的类型有光微电机械开关、马赫-曾德干涉仪型开关、热光效应光开关、液晶光开关、喷墨气泡光开关、光栅开关和声光开关等。文章概述了这些光开关的原理，并进而介绍了光开关器件的最新进展。

关键词：

光开关；光联网；光微电机械开关；多功能集成

ABSTRACT:

With the wide application of the DWDM technology and the rapid development of the optical transport network, optical switches will become the key components for the construction of future optical networks. At present, various optical switches in terms of micro-opto-electro-mechanical system, Mach-Zender interferometer, thermo-optic effect,liquid crystals, bubbles, holograms and acousto-optic effect are under comprehensive research and development. In this paper, the basic principles of those devices are illustrated and the state-of-the-art advances of optical switches are introduced.

KEY WORDS:

Optical switch;Optical networking;Micro-opto-electro-mechanical system switch; Multi-function integration

1、引言

光传送网(OTN)是当前全光网络的发展趋势, 光联网的实现将依赖于新一代光开关、波分复用器、光衰减器和光放大器等元器件的进展。新一代器件的特征将是它们在光域性能的提高和多功能的集成。其中光开关是实现光传输路径变换的关键器件，被广泛应用于光层的路由选择、波长选择、光交叉连接器(OXC)、光分插复用器(OADM)、光网络监控、器件测试及自愈保护等方面。表征光开关的特性主要有开关速度、开关矩阵规模、损耗、串扰、偏振敏感性、可靠性以及可扩展性等参数。基于不同的应用，采用不同技术的光开关的发展不尽相同。图1展示了不同开关速度和端口数的开关的主要应用领域和发展趋势^[1]。

2、光开关的类型和原理

传统的光开关主要有介质波导和机械两种类型。介质波导光开关的开关速度在微秒到亚毫秒量级，体积小且易于集成为大规模的阵列，但插入损耗、隔离度、消光比、偏振敏感性等指标都较差；机械光开关虽然有较低的插入损耗和串扰，但体积庞大，不适合用于大规模开关矩阵及OXC应用。……