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一、前言
光纖通信技術(shù)的問世和發(fā)展給通信業(yè)帶來了革命性的變革，目前世界大約85％的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，長途干線網(wǎng)和本地中繼網(wǎng)也已廣泛使用光纖。同時，密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的發(fā)展和成熟為充分應(yīng)用光纖傳輸?shù)膸捄腿萘块_拓了廣闊的空間，具有高速率、大帶寬明顯優(yōu)勢的DWDM光通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為目前通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。特別是近幾年，以IP為主的Internet業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆炸性增長，這種增長趨勢不僅改變了IP網(wǎng)絡(luò)層與底層傳輸網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系，而且對整個網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式、節(jié)點設(shè)計、管理和控制提出了新的要求。一種智能化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)—自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON：automatic switched optical networks)成為當(dāng)今系統(tǒng)研究的熱點，它的核心節(jié)點由光交叉連接(OXC：optical cross connect)設(shè)備構(gòu)成，通過OXC，可實現(xiàn)動態(tài)波長選路和對光網(wǎng)絡(luò)靈活、有效的管理。光交叉互連(OXC)技術(shù)在日益復(fù)雜的DWDM網(wǎng)中是關(guān)鍵技術(shù)之一，而光開關(guān)作為切換光路的功能器件，則是OXC中的關(guān)鍵部分。光開關(guān)矩陣是OXC的核心部分，它可實現(xiàn)動態(tài)光路徑管理、光網(wǎng)絡(luò)的故障保護、波長動態(tài)分配等功能，對解決目前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的波長爭用，提高波長重用率，進行網(wǎng)絡(luò)靈活配置均有重要的意義。
光開關(guān)不僅是OXC中的核心器件，它還廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域。
�。�1）光網(wǎng)絡(luò)的保護倒換系統(tǒng)，實際的光纜傳輸系統(tǒng)中都留有備用光纖，當(dāng)工作通道傳輸中斷或性能劣化到一定程度，光開關(guān)將主信號自動轉(zhuǎn)至備用光纖系統(tǒng)傳輸，從而使接收端能接收到正常信號而感覺不到網(wǎng)路已出了故障，其會將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連成環(huán)形以進一步改善網(wǎng)絡(luò)的生存性。
�。�2）網(wǎng)絡(luò)性能的實時監(jiān)控系統(tǒng)，在遠端光纖測試點，通過1×N多路光開關(guān)把多根光纖接到光時域反射儀上，進行實時網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，通過計算機控制光開關(guān)倒換順序和時間，實現(xiàn)對所有光纖的檢測，并將檢測結(jié)果傳回網(wǎng)絡(luò)控制中心，一旦發(fā)現(xiàn)某一路出現(xiàn)問題，可在網(wǎng)管中心直接進行處理。
（3）光開關(guān)還應(yīng)用在光纖通信器件測試系統(tǒng)以及城域網(wǎng)、接入網(wǎng)的差／分復(fù)用和交換設(shè)備中。光開關(guān)的引入使未來全光網(wǎng)絡(luò)更具靈活性、智能性、生存性。光開關(guān)技術(shù)已經(jīng)成為未來光聯(lián)網(wǎng)、光交換的關(guān)鍵技術(shù)，在通信、自動控制等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。
在眾多種類的光開關(guān)中，微機械(MEMS)光開關(guān)被認為最有可能成為光開關(guān)的主流器件。本文在概述多種光開關(guān)原理特點的基礎(chǔ)上，重點分析了幾種主要的MEMS光開關(guān)，并闡述了各自的結(jié)構(gòu)與性能特點。
二、光開關(guān)的原理及種類
光開關(guān)性能參數(shù)有多種，如：快切換速度、高隔離度、小插入損耗、對偏振不敏感及可靠性，不同領(lǐng)域?qū)λ囊笠哺鞑幌嗤�。其種類有保護、切換系統(tǒng)中常用的傳統(tǒng)光機械開關(guān)，也有這幾年飛速發(fā)展的新型光開關(guān)，如：熱光開關(guān)、液晶開關(guān)、電光開關(guān)、聲光開關(guān)、微光機電系統(tǒng)光開關(guān)(MOEMS，micro optic electro mechanical systems)、氣泡開關(guān)等。在超高速光通信領(lǐng)域，還有馬赫-曾德爾(Maeh-Zehnder)干涉型光開關(guān)、非線性環(huán)路鏡(NOLM，nonlinear optical fiber loop mirror)光開關(guān)等光控開關(guān)。
