簡介
光交換機,可以進行光信號的數(shù)據(jù)交換的設備。
隨著通信網(wǎng)絡逐漸向全光平臺發(fā)展,網(wǎng)絡的優(yōu)化、路由、保護和自愈功能在光領域中就變得越來越重要了。光交換機能夠保證網(wǎng)絡的可靠性和提供靈活的信號路由平臺。盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都采用電路交換,但未來的全光網(wǎng)絡卻需要由純光交換機來完成信號路由功能以實現(xiàn)網(wǎng)絡的高速率和協(xié)議透明性。
應用
光交換的傳統(tǒng)應用:
通信網(wǎng)絡中的光交換機的一個基本功能就是在光纖斷裂或轉發(fā)器發(fā)生故障時能自動進行恢復?,F(xiàn)代的大多數(shù)光纖網(wǎng)絡都有兩條以上的光纖路由連到關鍵的節(jié)點。通過光交換機,光信號能方便地避開出故障的光纖或轉發(fā)器,重新選擇到達目的地的有效路由。但是信號以何種速率重新選擇路由對避免信息丟失是十分重要的,在高速電信系統(tǒng)中交換速率尤其重要。
光交換機的另一個傳統(tǒng)應用是網(wǎng)絡監(jiān)控。在遠端光纖測試點上,可使用一個1×N交換機將多條光纖連接到一個光時域反射計(OTDR),對光纖鏈路進行監(jiān)控。使用交換機和OTDR可準確定位每一條光纖鏈路上的故障。在實際的傳送網(wǎng)絡中,交換機還允許用戶取出信號或插入一個網(wǎng)絡分析儀來進行實時監(jiān)控而不會干擾網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。
光交換機通常也可用于光纖器件的現(xiàn)場測試。舉例來說,一個多通道交換機是在線測試光纖器件的有力工具。通過監(jiān)視每一個對應一特定測試參數(shù)的交換機通道,可以不間斷地測試多個部件。
最近,光交換機還開始被應用于光纖傳感器網(wǎng)絡中。
盡管當前有許多種商用光交換機,但它們的光電和光機械模型都彼此十分相似。光電交換機內(nèi)包含帶有光電晶體材料(諸如鋰鈮)的波導。交換機通常在輸入輸出端各有兩個波導,波導之間有兩條波導通路,這就構成了Mach-Zehnder干涉結構。這種結構可以實現(xiàn)1×2和2×2的交換配置。兩條通路之間的相位差由施加在通路上的電壓來控制。當通路上的驅(qū)動電壓改變兩通路之間的相位差時,利用干涉效應就可將信號送到目的輸出端。
最近,采用鋇鈦材料的波導交換機已經(jīng)開發(fā)成功,這種交換機使用了一種分子束取相附生的技術。與鋰鈮交換機相比,這種新的交換機使用了非常少的驅(qū)動電能。
光電交換機的主要優(yōu)點就是交換速度較快,可達到納秒級。然而,這類交換機的介入損耗、依極化損耗和串音都比較嚴重,它們對電漂移較敏感,通常需要較高的工作電壓。這樣,較高的生產(chǎn)成本就限制了光電交換機在商業(yè)上的廣泛應用。
光機械交換機依賴于成熟的光技術,是目前最常見的交換機。它的操作原理十分簡單,在交換機中,通過移動光纖終端或棱鏡來將光線引導或反射到輸出光纖,這樣就實現(xiàn)了輸入光信號的機械交換。光機械交換機只能實現(xiàn)毫秒級的交換速度,但由于它的成本較低,設計簡單和光性能較好而得到了廣泛的應用。
除了傳統(tǒng)的應用外,光交換機還將在新興的多通路、可重新配置的光子網(wǎng)絡中發(fā)揮越來越重要的作用。
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