第_10_章__光交换技术精要.ppt

第 10 章 光交换技术 【本章内容简介】 光交换技术是交换技术未来的发展方向。 本章从交换光交换概念出发，介绍了光纤通信的发展简史及主要特点，阐述了光交换技术的实现方式与原理，主要涉及光交换器件、各种光交换网络、光交换系统等内容，同时对光交换技术的现状和发展概况进行了简要介绍。 【本章重点难点】 重点掌握光交换器件和光交换网络。 难点是光存储器的工作原理。 10.1 概述 光交换（photonic switching）技术是在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端，完成光信号的交换。 10.1.1 光纤通信 1．光纤通信技术的发展 光纤用于通信是1978年，首先应用于商业性实验。 1980年美国建成了长度为1?241.6km的干线光缆。 1985年，纵贯日本的干线光纤宣告完成，全长为3?400km。1988年，大西洋海底光缆宣告建成，长度为13?000km。 进入21世纪，光纤通信发展较快的几项技术是波分复用技术、光纤接入网技术（OAN）和全光网技术。 2．光纤通信技术 所谓光纤通信，就是利用光纤来传送携带信息的光波以达到通信之目的。 （1）光纤通信的基本原理 光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息（如语音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。 （2）数字光纤通信系统 3．光纤通信的优点 大家知道，光波也是电磁波，但它的频率比电信中利用的其他电磁波频率高出几个数量级。 频率极高使得通信系统拥有极大的通信容量，所用光纤和由多根光纤组成的光缆体积小，重量轻，易于运输和施工。 光纤的衰耗很低，故无中断，通信距离很长。 此外，光纤是绝缘体，不会受高压线和雷电的电磁感应，抗核辐射的能力也强，因而在某些特殊场合，电通信受干扰不能工作而光纤通信却能照常工作。 光纤几乎可做得不漏光，因此必威体育官网网址性好，光缆中的光纤也互不干扰。 当通信容量较大，距离较远时，光纤通信系统的每话路公里的造价较电缆通信的为低。 光纤通信因有这些优点而得到迅速发展。 10.1.2 全光通信网 全光通信是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换则采用全光网络交换技术。 全光通信技术是针对普通光纤系统中存在着较多的光电/转换设备而进行改进的技术。 1．全光通信的发展过程 全光通信的实现，可以分为两个阶段来完成。 2．全光通信的特点 （1）全光通信是历史发展的必然 （2）降低成本 （3）解决了“电子瓶颈”问题 3．全光网络的基本技术 全光网络的基本技术有全光交换、全光交叉连接、全光中继、全光复用与解复用等。 10.2 光交换器件 实现光交换的设备是光交换机。 光交换器件是实现全光网络的基础。 光交换机的光交换器件有光开关、光波长转换器和光存储器等。 10.2.1 光开关 光开关在光通信中的作用一是将某一光纤通道中的光信号切断或开通；其次是将某波长光信号由一个光纤通道转换到另一个光纤通道中去；再是在同一光纤通道中将一种波长的光信号转换成另一种波长的光信号。 依据开关实现技术的物理机理来分，可分为机械式光开关、热光开关和电光开关等。 1．半导体光开关 2．耦合波导开关 3．液晶光开关 液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。 一般的液体内部分子排列是无序的，而液晶具有流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的各向异性。 当光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。 液晶分子是含有极性基因团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种引外电场引起液晶光学性质的改变称为液晶的光电效应。 4．微电子机械光开关（MEMS） 10.2.2 光调制器 在光纤通信中，通信信息由光波携带，光波就是载波，把信息加载到光波上的过程就是调制。 光调制器是实现电信号到光信号转换的器件，也就是说，它是一种改变光束参量传输信息的器件，这些参量包括光波的振幅、频