全光网络中的光开关技术及应用

合集下载

浅谈全光网络在医疗项目中的关键技术应用

浅谈全光网络在医疗项目中的关键技术应用摘要:5G､数据中心等新基建的部署和产业整体数字化转型进一步加速了光纤通信网络的发展和应用｡本文以某新建医院建筑智能化网络设计为例,提出了现代医院建筑全光网络建设的解决方案,并和传统LAN网络进行较全面的对照比较,分析了全光网络的架构特点及其优势所在,为现代医院建筑全光网建设提供参考和借鉴｡关键词：PON网络技术;POL全光网络;医院全光网架构;无线AP11全光网络关键技术进展1.1光域技术1.1.1光交换(交叉)技术光交换(交叉)技术主要包括基于分组或者类分组的光交换､基于光波长通路的光交叉､基于光端口的光交叉等技术,其中基于分组或者类分组的光交换技术近十年没有取得突破性进展,近期公开报道聚焦点偏少,距离普适性商用时间无法预计｡基于光波长通路的光交叉技术经历了不同的发展阶段,由最初主要面向两维可重构光分插复用器(ReconfigurableOpticalAdd-DropMultiplexe,ROADM)结构的波长阻断､平面波导等技术演进到支持多端口维度的波长选择开关(WavelengthSelectiveSwitch,WSS)技术,其中WSS包括微型电子机械系统(MicroElectroMechanicalSystem,MEMS)､液晶(LiquidCrystal,LC)和硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon,LCoS)3种技术原理｡综合考虑全光节点维度､切换时间､灵活栅格支持等特性,基于LCoS的WSS是目前全光交叉节点的主要技术[2-3]｡1.1.2全光节点结构全光交叉节点结构基于波长通路的光交叉连接目前主要采用WSS器件组合实现,基于端口的光交叉连接基于光开关矩阵实现,前者是目前全光网络应用的主要类型｡结合线路､上下路等不同功能特性需求(如是否考虑方向受限､波长限定､栅格可调和波长冲突等需求),可构成CD(波长无关､方向无关)､CDC(波长无关､方向无关､竞争无关)､CDCF(波长无关､方向无关､竞争无关､灵活栅格)等不同架构的ROADM全光网络节点｡1.2管控技术基于波长交叉的全光网络的管控架构目前主要有两种,即基于分布式控制的波长交换光网络(WavelengthSwitchedOpticalNetwork,WSON)和基于集中式控制的ROADM光网络,后者如OpenROADM,主要由美国为主的运营商和设备商牵头构建的多源协议(Multi-SourceAgreement,MSA)组织进行推动和规范｡另外,国内外多个互联网巨头也在牵头推动基于OpenConfig工作组的YANG模型实现全光线路系统的集中式管控功能｡2全光网络在医疗项目的功能分析分析根据当前业务及未来业务的发展分析,网络应当建成GE/10GE到桌面,100GE骨干的无阻塞网络,能够实现以下功能需求｡(1)高性能高带宽:医院的各种业务不断增多,会出现某个瞬间的业务突发导致网络带宽需求很大,对设备性能要求很高,同时影像资料以及后续的远程会诊､远程学术研讨等对网络带宽要求很高｡(2)稳定可靠:医院网络系统是投入运行的信息系统的生命线,门诊收费､医生工作站､LIS､RIS､PACS等医院系统繁多,网络系统需确保各种应用系统的稳定运行和实时系统的快速响应｡(3)安全性:确保医院内部信息安全和网络系统安全｡(4)高效运维:对于整网设备进行统一高效监控管理,提高网络运维效率｡3全光网络架构简述3.1POL全光网络方案简述本项目即运用了采纳PON技术的院区局域网解决方案———全光网络局域网POL解决方案｡在POL组网中,传统LAN中的汇聚交换机被OLT替代;水平铜缆被光纤替代;接入交换机由无源的分光器替代;ONU提供二/三层功能,通过有线或者无线接入医疗建筑各功能区的数据､语音及视频等智能化业务｡通过POL网络的建设,可以为医院院区多业务的使用需求提供灵活可控的网络接入,为医疗业务提供高速可靠的网络带宽,为运维人员提供便捷智能的运维管理手段,为医院园区网络建设提供可延续､可扩展､可升级的设计目标｡3.2医院全光网络系统架构具体到本医院项目智能化网络建设而言,共设置三套网络,即医疗外网､医疗内网和设备网,分别设置三套独立无源光网络｡以医疗外网为例,其POL网络拓扑图如图1所示｡图1医院外网拓扑图网络主要设备包括:(1)核心交换机:配置无线控制器功能,满足有线无线一体化转发;选用高端框式交换机,支持双主控､独立交换网板､多电源,保证设备的高可靠性和后期业务扩容的平滑演进｡(2)OLT通过20G链路与核心交换机连接;OLT和ONU通过分光器分光,万兆光纤互联;ONU千兆到桌面｡(3)无线网络:所有有线和无线的用户认证均通过认证软件进行认证,认证通过后分配访问权限｡其中,1)病房区采用敏分AP方式,每个房间放置1个敏分面板子AP;2)走廊､开阔办公室､医护站采用普通放装AP;3)报告厅和大会议室采用高密放装AP满足高密用户场景Wi-Fi接入;(4)DMZ区:出口放置两台万兆防火墙,用于服务器对外提供访问的安全防护,放置两台WAF设备,用于WEB访问防护｡WAF对来自Web应用程序客户端的各类请求进行内容检测和验证,确保其安全性与合法性,对非法的请求予以实时阻断,从而对各类网站站点进行有效防护;(5)管理区:部署1套运维审计系统(堡垒机),能够拦截非法访问和恶意攻击,对不合法命令进行阻断､过滤掉所有对目标设备的非法访问行为｡(6)网络边界区:放置两台防火墙和两台入侵防御,用于保护员工访问医疗专网的安全管理(如实时､主动拦截黑客攻击､蠕虫､网络病毒､后门木马､DOS等恶意流量,保护企业信息系统和网络架构免受侵害,防止操作系统和应用程序损坏或宕机等)。

光开关

光传感系统:空分复用的光纤传感系统,节约解调系统,降低成本。
作为开关的主要技术参数：
插入损耗：输入和输出端口间光功率的减少；回波损耗：从输入端返回的光功率与输入光功率的比值
隔离度：两个相隔离输出端口光功率的比值
消光比：端口处于导通和非导通状态的插入损耗之差。开关时间：指开关端口从某一初始转为通或断所需的时间从在开关上施加或撤去转换能量的时刻起测量。
定义：一种具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。主要功能：目前主要是光交换系统和主备倒换，即利用光开关技术实现全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接以及自愈保护等功能。1，将某一光纤通道的光信号切断或开通；2，将某波长光信号由一光纤通道转换到另一光纤通道去；3，在同一光纤通道中将一种波长的光信号转换为另一波长的光信号（波长转换器）多信道光通信系统还需要光插／分复用技术和快速的网间信息交换技术以及光的交叉连接（ＯＸＣ）技术都需要超高速大规律集成的光开关矩阵。
光开关的应用范围
光纤测试中的光源控制：１ＸN光开关在光纤测试技术中主要应用于控制光源的接通和切断。光网络的自动保护倒换光网络监控光纤通信器件测试光交叉连接光插分复用器光传感系统光学测试
保护倒换功能：光开关通常用于网络的故障恢复。当光纤断裂或其他传输故障发生时，利用光开关实现信号迂回路由，从主路由切换到备用路由上。这种保护通常只需要最简单的1×2光开关。 SNCP: 子网连接保护
( 1 ) 2 1 n 1 ( 2 ) 2 11 n ( 1 ) 21 n 2 3 31 1 ) 41 ( 2 4 n 51 ( 1 ) n 2 5 61 1) ( 2 6 n

光开关综述

2 光开关的作用
(1)自动保护倒换：在光纤断开或者转发设备发生故障时能够自动进行恢复。现在大多数光纤网络都有数条路由连接到节点上，一旦光纤或节点设备发生故障，通过光开关，信号就可以避开故障，选择合适的路由传输。这在高速通信系统中尤为重要。一般采用1×2和1×N光开关就可以实现这种功能。
(3)光纤通信器件测试：利用1×N光开关可以实现元器件的生产和检验测试。每一个通道对应一个特定的测试参数，这样不用把每个器件都单独与仪表连接，就可以测试多种光器件。从而测试得到简化，效率得到提高。
(4)光交叉连接（OXC）： OXC是全光网络的核心器件，它能在光纤和波长两个层次上提供光路层的带宽管理，并能在光路层提供网络保护机制，还可以通过重新选择波长路由实现更
(1)热光效应光开关热光效应是指通过对波导加热来产生折射率的变化。热光开关利用热光效应，实现光路的转化，采用可调节热量的波导材料，如SiO2，Si和有机聚合物等。而其中聚合波导技术是非常有吸引力的技术，它成本低、串扰小、功耗小、与偏振和波长无关、对交换偏差和工作温度不敏感，通常采用的原理结构有 M-Z干涉仪和数字型开关。数字型光开关：当加热器温度加热到一定温度，开关将保持固定状态，最简单的设备 1× 2光开关，成为Y型分支热光开关，如图3.1所示。当对Y型的一个臂加热时，它改变折射率，阻断了光通过此臂。干涉仪型光开关：干涉型光开关具有结构紧凑的优点，缺
oxc是全光网络的核心器件它能在光纤和波长两个层次上提供光路层的带宽管理并能在光路层提供网络保护机制还可以通过重新选择波长路由实现更江山光开关综述图22光开关构成oxc提供路由光开关阵列信号入信号入信号出信号上信号下22开关22开关22开关22开关图23oadm图31y型分支热光光开关输入输出1输出2加热器12

光开关定义分类

1.光开关是按一定要求将一个光通道的光信号转换到另一个光通道的器件。

2.光开关可使光路之间进行直接交换, 是光网络中完成全光交换的核心器件,在全光网络中, 光开关可实现在全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接以及自愈保护等重要功能。

3.其中光交叉连接设备(OXC) 和光分插复用设备(OADM) 可以说是全光网的核心。

而光开关和光开关阵列恰恰是OXC 和OADM的核心技术。

4.全光网络中应用的光开关应具有快的响应速度、低的插入损耗、低通道串音、对偏振不敏感、可集成性和可扩展性、低成本、低功耗、热稳定性好等特性。

今后光开关发展的方向：光调制光开关和波导调制光开关的技术发展较快,其开关时间具有几个ps 到10ps的开发潜力,可以满足全光通信网络实现高速光交换、光交叉连接的要求。

因此,光调制光开关和波导调制光开关是今后光开关的发展方向。

但是,光调制光开关和波导调制光开关串音大的缺点目前尚无技术突破,还处于实验室研究阶段,而且价格昂贵,近几年要达到实用化的水平并投入市场不太可能。

目前采用较为成熟的MEMS技术研制开发光开关、光开关列阵,并在此基础上组建、完善全光交换机及其交换矩阵系统等全光网络节点设备，具有非常大的现实应用价值。

目前,MEMS技术还存在一些问题:一是迫切需要用于微电子机械系统设计的先进的模拟工具和模型建立工具(大多数微电子机械设备都是用功能差的不能准确预测执行情况的分析工具来建立的,这种方式效率低下,费时费力),只有运用合适的开发工具,并配以连通高性能工作站以及本地的和远程的超级计算机网络才能从根本上改变这种局面;其次,微电子机械系统的包装面临独特的挑战,因为微电子机械装置形状差异大,并且部分装置还要求放置于特定的环境中,所以几乎每开发一套微电子机械系统就需要为其设计一个专用的包装。

容许设计者从已有的标准包中挑选出新的微电子机械设备的包装也不失为一个较好的办法。

（应用光学2005）常见的光开关：1.MEMS光开关：而MEMS光开关是基于半导体微细加工技术构筑在半导体基片上的微镜阵列, 即将电、机械和光集成为一块芯片, 能透明地传送不同速率、不同协议的业务。

全光网络与光开关技术概述

全光网络与光开关技术概述单位代码11834学号_1101021065密级_ __一级____课程设计全光网络与光开关技术概述院（系）名称信息工程学院专业名称光电信息工程学生姓名熊凤华指导教师李利平目录关于光开关技术的概述 (1)摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1全光网络与光开关 (2)1.2光开关技术及进展 (3)1.2.1 光开关的应用领域 (3)1.2.2 光开关的性能指标 (4)1.2.3 几种新型光开关的技术特点分析 (5)1.3光控光开关的研究现状及分析 (7)1.3.1 非线性耦合器型 (8)1.3.2 Mach-Zehnder 型光开关 (9)1.3.3 非线性Sagnac 干涉仪光开关 (10)1.4本章小结 (11)第2章光开关阵列简述 (13)2.1基于M-Z干涉仪的光开关矩阵设计 (13)2.1.1 M-Z干涉仪的原理 (13)2.1.2 光开关矩阵的性能参数 (13)2.2基于MEMS的光开关矩阵设计 (14)2.2.1 MEMS静电式光开关 (14)2.2.2 MEMS光发大器的可扩展型的光开关矩阵 (15)2.2.3喷墨气泡MEMS光开关 (17)2.2.4 电磁驱动移动式微型光开关 (17)2.3本章小结 (18)第3章开关矩阵的无阻塞性 (20)3.1网络结构的简介 (20)3.1.1 Crossbar (20)3.1.2 Benes (21)3.2开关矩阵的无阻塞性和光路选择的算法 (23)3.2.1 无阻塞性 (23)3.2.2 光路选择的算法简介 (24)3.3本章小结 (25)结束语 (26)参考文献： (26)关于光开关技术的概述摘要随着现代社会对信息传输容量和速度要求的不断提高，基于密集波分复用技术和全光交换技术的全光网络将成为新一代高速宽带综合业务网络首选。

光开关作为全光交换的核心器件，它的作用也日益突出，主要应用于全光层的路由选择、波长选择、光交叉连接及自愈保护等功能。

卢志鑫文献综述

基于全光网络中的光开关技术及应用摘要随着网络化时代的到来，人们对光纤通信的要求也在不断的提高，同时也就促进了光纤通信技术的发展，我国是一个通信的大国，光纤通信技术也正向着高速、超长传输距离、超大容量以及全光网的方向迅速发展。

本课题是全光网络中的光开关技术及应用，在整个光纤通信系统中，光开关是较为重要的光无源器件，在光网络系统中可对光信号进行选择性操作。

光开关的研究日益成为全光通信领域关注的焦点发展前景很好，全光开关是解决“电子瓶颈”问题，实现全光网络(all optical network，AON)的关键元件。

因此近些年一直倍受人们关注，本文中讨论了热光开关的结构和原理，以及常见的几种热光开关。

如：微电子机械光开关，液晶光开关，数字热光开关，而且例举了热光开关的应用并简要分析其市场前景。

关键词：全光网络；光开关1 主题部分1.1国内外研究现状对比分析随着光纤通信技术的发展和密集波分复用( DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）)系统的应用，光联网( OTN(Oracle Technology Network))已经成为网络发展的趋势，光开关技术已经成为未来光联网的关键技术之一。

对比国内外光开关技术的发展，目前，在光传送网中各种不同交换原理和实现技术的光开关被广泛地提出。

不同原理和技术的[1]光开关具有不同的特性，适用于不同的场合。

依据不同的光开关原理，光开关可分为：机械光开关、磁光开关、热光开关、电光开关和声光开关。

依据光开关的交换介质来分，光开关可分为：自由空间交换光开关和波导交换光开关。

传统机械光开关的工作原理：通过热、静电等动力，旋转微反射镜，将光直接送到或反射到输出端。

特点是开关速度比较慢、性价比好，在很多领域有市场前景，但体积大、不易规模集成的缺点限制了其在未来光通信领域的应用。

在此基础上，近几年发展很快的是MOEMS光开关，它是微机电系统和传统光技术相结合的新型开关，特别是具有光信号的数据格式透明、与偏振无关、差损小、可靠性好、速度快、容易集成的优点。

光通信中的光开关技术研究

光通信中的光开关技术研究随着城市化进程与信息化普及的加速，光通信技术的快速发展成为当下的一个热点话题。

其中一项关键技术——光开关技术，更是光通信系统中的一把“智能大门”，能够实现光信号的快速分发、交换和调度，是光通信系统中的“大脑”之一。

一、光开关技术的发展历程早在20世纪60年代，光开关技术就被广泛研究。

当时的“光开关”是指光学领域中可用于控制和调节光的开关系统，如电光、声光、磁光等。

随着发光二极管（LED）和半导体激光器的问世，光通信技术进入了一个全新的阶段。

在此之后，光开关技术也得到了进一步的发展。

1990年代，光网络技术的快速发展促进了光开关技术的研究。

2000年后，随着计算机技术的发展，光开关技术也得到了进一步的提高和发展。

目前，光开关技术已经进入了无源集成光芯片时代。

二、光开关技术的应用光开关技术在光通信系统中的应用范围非常广泛。

主要应用于光通信网络中的光交换设备（OXC）、光路交叉网（OXC）、多波长交叉网络等。

1. OXCOXC全称光交换设备，主要功能是通过光开关技术，将多个光通信网络中的光信号进行交换或分发，将传输业务从一条光纤线路切换到另外一条光纤线路，同时可以实现光信号的缓冲、转化、分析和监控。

2. OXCOXC全称光路交叉网，主要功能是实现光通信网络中不同光信号的交叉，将一个端口的光信号转换到另一个端口，同时可以实现激光器的开关、声光调制等功能。

3. 多波长交叉网络多波长交叉网络是一类基于光开关技术的光通信网络，其核心是多波长光开关。

在多波长交叉网络中，可以将不同波长的光信号分别经过不同波长的路由器进行交叉、转换和分发，从而实现高速、高带宽、大容量、高可靠性的传输。

三、光开关技术的研究进展随着光通信技术的发展，光开关技术也得到了很大的提升和发展。

目前，光开关技术主要包括机械式光开关、电光式光开关、热光式光开关和MEMS型光开关。

1. 机械式光开关机械式光开关是在光学领域中较为成熟的一种光开关技术。

光开关

光开关是较为重要的光无源器件，在光网络系统中可对光信号进行通断和切换。

光开关在光分/插复用(OADM)、时分复用（TDM）、波分复用（WDM）中有着广泛的应用。

光开关以其高速度、高稳定性、低串扰等优势成为各大通信公司和研究单位的研究重点。

光开关有着广阔的市场前景，是最具发展潜力的光无源器件之一。

一、光开关与全光网络近几年，随着远程通信和计算机通信的飞速发展，特别是Internet/Intranet业务的爆炸式崛起，传统的基于电子领域的传输系统已难以满足日益增加的业务需要。

密集波分复用（DWDM）技术利用单模光纤的低损耗窗口，在一根光纤中同时传输多路波长载波，并采用掺铒光纤放大器（EDFA）来取代传统的光电中继系统。

不但在不增加光纤的基础上使容量成倍增加，还摆脱了由于光电转换过程中“电子瓶颈”所带来的单根光纤传输速率制约。

因而被认为是提高光纤通信容量的一种有效途径，如图1所示。

从图2中我们看到，光交叉连接器（OXC）和光上/下路复用器（OADM）是全光网络的关键。

OADM和OXC可以管理任意波长的信号，从而更充分地利用带宽。

而且，环状网络拓扑结构增强了WDM设备的可靠性以及数据的生存性。

光交叉连接矩阵是OXC的核心，它要求无阻塞、低延迟、宽带和高可靠性，并且要具有单向、双向和广播形式的功能，如图3所示。

而光开关又是光交换和光互连中最基本的器件，它的性能、价格将直接影响到OXC系统的商用化进程。

二、光开关概述目前，在光传送网中各种不同交换原理和实现技术的光开关被广泛地提出。

不同原理和技术的光开关具有不同的特性，适用于不同的场合。

依据不同的光开关原理，光开关可分为：机械光开关、磁光开关、热光开关、电光开关和声光开关。

依据光开关的交换介质来分，光开关可分为：自由空间交换光开关和波导交换光开关。

机械式光开关：机械式光开关发展已比较成熟，可分为移动光纤、移动套管、移动准直器、移动反光镜、移动棱镜和移动耦合器。

光网络的主要技术、发展及其应用

光网络技术课程综述——你所了解光网络的主要技术、发展及其应用（10级电子与通信工程丁彦学号：**********）光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的一种通信方式。

随着通信网传输容量的不断增加，光纤通信也发展到了一定的高度。

但是目前的光纤通信技术存在不少弊端，急需对其进行改进。

为了解决这些弊端，人们提出了光网络。

光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，已成为下一代高速宽带网络的首选。

这，AON）。

里的光网络，是指全光网络（All Optical Network1 全光网络的概念全光网络是指光信息流从源节点到目的节点之间进行传输与交换中均采用光的形式，即端到端的完全的光路，中间没有电信号的介入，在各网络节点的交换，则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）。

它是建立在光时分复用（OTDM）或者密集波分复用（DWDM）基础上的高速宽带信息网。

2 全光网络的特点全光网络的发明与运用，可以不用在源节点与目的节点之间的各节点进行光电交换、电光交换，弥补了传统光纤通信中存在的带宽限制、严重串话、时钟偏移、高功耗等一些不足，拥有更强的可管理性、透明性、灵活性。

全光网络与传统通信系统相比，具有以下一些特点：1)节约成本。

由于全光网络中不需要进行光电转换，这就避免使用传统通信系统中需要的光电转换器材，节省这些昂贵的器材费用，也克服了传输途中由于电子器件处理信号速率难以提高的困难，大大提高了传输速率。

此外，在全光网络中，大多会采用无源光学器件，这也带来了成本和功耗的降低。

2)组网灵活。

全光网络可以根据通信容量的需求，在任何节点都能抽出或加入某个波长，动态地改变网络结构，组网极具灵活性。

当出现突发业务时，全光网络可以提供临时连接，达到充分利用网络资源的目的。

3)透明性好。

全光网络采用波分复用技术，以波长选择路由，对传输码率、数据格式以及调制方式等具有透明性。

可方便地提供多种协议的业务。

光开关

光开关的作用：
光开关是一种光路控制器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作，最主要的作用是转换光路。在光纤传输系统，光开关用于多重监视器，LAN，多光源，探测器和保护以太网的转换。在光纤测试系统，光开关用于光纤，光纤设备测试和网络测试，光纤传感多点监测系统。
光开关的分类
光纤可动光纤光纤固定装置
图1.b
2、非机械式光开关
非机械式光开关依靠电光、磁光、热光等效应来改变波导的折射率，使光路发生变化。此类开关有电光式开关、磁光式开关和热光式开关。电光式开关
热光式开关
磁光式开关
非机械式光开关
三类非机械式光开关简介：
电光式开关：这类光开关是电控光开关，有两种类型，一种是利用某些晶体具有很强的电光效应制作的电控光开关，如钕酸锂(LiNdO3)、钽酸锂(LiTaO3)、铋硅氧化物(BSO)等，它们有很高的电光系数，不仅可以做成电光开关，而且可以做成调制器和光分路器等；另一种是液晶结构的光开关，如采用液晶作旋光材料的电光开关。磁光式开关：它是靠外磁场影响磁畴的宽度和角度，进而影响磁畴的有效光衍射和方位角来达到转换即开关目的的，即利用外磁场作用下的法拉第旋光效应。热光式开关：它是利用热量转换达到开关目的的，用一个薄膜加热器代替加控制电压的电极,就可构成热光开关。
光开关的应用前景
光开关在光通信、光计算机、光信息处理和全光数据处理、高速摄影、影视制作等领域得到广泛使用。随着光联网概念的提出，光开关技术已经成为未来光联网的关键技术，他不仅构成了波分复用光网络中关键设备（如光分插复用设备（OADM）/光交叉连接设备（OXC））的交换核心，而其本身也是光网络中的关键器件。在各种光开关中，热光开光列阵、微机械光开关列阵、液晶光开关、气泡式光开关列阵以及光子集成（PIC）光开关列阵由于集成度较大，因而将是大规模阵列光开关的发展方向。而铌酸锂电光光开关、电光聚合物光开关等，将是高速光开关的发展方向。同时， MEMS光开关的集成化和产业化将是未来MEMS光开关的发展方向。随着光开关技术的不断进步，特别是多功能集成光开关在关键技术上的突破，必将对全光通信网的发展起到巨大的促进作用。

全光通信中的光开关技术

ＴｅｈｏｏｙｏｐｔｃｌｓｔｈｎａｌｏｉａｏｍｕｉａｉｎｃｎｌｇｆｏｉａｗｉｃｉｌｐｔｃｌｃｍｎｃｔｏＬｏｇｃｕＺＡｉ — ａ，ＡｉｏａＷＡＧＤｕｄｕＩｎ — ｎ，ＨＯＱａｘ２ＴＯＸａ— ｎ，Ｎｏ・ｏＨｈｏｉｙ（．ｌａｙＲｐｅｅｔｉｆｃｎｔａｅｏ３Ｘ ’ ７０６，ｈａ１ＭｉｔｅｒｓｎａｖＯｅｏｓｔ．１，ｉｉｒｔｅｆｆｌａＮ６ｉｍ１０８Ｃｉ；ｎ
ｓｉｈＴｅｔｄｔｎｌｃａｉａ，ｃｏｅｅｔ－ｃａｉａｙｔｍ（ＭＳｎｈｒ－ｐｉｗｉｈｗｅｅｆｒｅｉｉｅｗｔ．ａｉｏａｈｎｃｌｍｉｒｌｃｒｍｅｈｎｃｌｓｅｃｈｒｉｍｅｏｓＭＥ）ａｄｔｅｍｏｏｔｓｔｒｕｔｒｖｄｄ，ｃｃｈｄ
Ａｂｔａ￣Ｏｐｉａｗｔｈｉｔｅｋｒｅｅｉｅｏ１ｏｔａｗｔｈｎ．ｕｒｎｌｈｔｄｎｏｔａｗｉｈｈｓｂｃｍｅｔｅｓｒｃｔｌｓｉｓｈｅｎｌｖｃｆａｌｐｉｌｓｉｉｇＣｒｅｔｔｅｓｙｏｐｉｌｓｔａｅｏｈｃｃｄｃｃｙｕｃｃｆｃｓｏｌｏｔａｏｏｕｆａｌｐｉｌｍｍｕｉａｉｎＴｉｐｐｒｓｍｍａｉｄｔｅｐｎｉｌｆｐｉａｗｉｈｎｌｚｄｔｅａｐｉａｉｎｏｐｉａｃｃｎｃｔ．ｈｓａｅｕｏｒｅｒｃｐｅｏｔｌｔ，ａａｙｅｐｌｔｆｏｔｌｚｈｉｏｃｓｃｈｃｏｃ

全光网络组网方案

全光网络组网方案一、简介全光网络组网方案是一种基于光纤通信技术的网络架构方案，通过利用光纤的高带宽和低延迟优势，实现高速、稳定和可靠的数据传输。

本文将介绍全光网络组网方案的原理、特点、应用场景和未来发展趋势。

二、原理全光网络组网方案采用光纤作为传输介质，通过光信号进行数据传输。

在全光网络中，光信号被调制成数字信号，通过光纤进行传输，并在目的地处进行解调。

全光网络采用的关键技术包括：1. 光传输技术：利用光纤传输信号，克服了铜缆等传输介质的带宽和距离限制，实现了超高速的数据传输。

2. 光交换技术：利用光开关实现数据的交换与传输，提高网络的灵活性和可伸缩性。

3. 光时钟与同步技术：通过同步模块对光信号进行同步，确保数据传输的准确性和可靠性。

4. 光放大技术：利用光放大器对光信号进行放大，增强信号的强度和传输距离。

5. 光路由技术：通过光纤中的光开关实现精确的光路由，快速地将数据从源点传输到目的地。

三、特点1. 高带宽：全光网络利用光纤传输信号，具备高带宽的特点，可以满足日益增长的数据传输需求。

2. 低延迟：光信号传输速度快，延迟低，提供实时的数据传输和响应。

3. 高可靠性：光纤具备抗干扰性强、抗电磁干扰等优点，保证数据传输的稳定性和可靠性。

4. 高安全性：光信号在传输过程中难以被窃听或干扰，提供更高的数据安全性。

5. 灵活可扩展：全光网络具备高度的灵活性和可伸缩性，便于根据需求进行网络扩展和升级。

四、应用场景1. 高速互联网：全光网络作为大型数据中心和互联网骨干网的主要传输方式，能够满足高速大容量的数据传输需求。

2. 通信运营商网络：全光网络作为通信运营商的核心网络，可以提供高质量的语音、视频和数据传输服务。

3. 金融行业：光纤传输速度快、安全性高的特点，使得全光网络在金融行业的高频交易、数据备份、金融信息传输等方面具备重要应用价值。

4. 校园网络：全光网络能够满足学校内部大量数据传输的需求，提供稳定、高速的网络连接，支持教育教学和科研工作。

光电开关光纤开关

信号处理技术包括信号放大、滤波、整形、比较等处理方式，可以提高光电信号的信噪比和识别准确性。
抗干扰技术
抗干扰技术是光电开关光纤开关的重要保障之一，它通过抑制干扰源、降低干扰强度、提高信号的抗干扰能力等方式，保证光电开关光纤开关的正常运行。
抗干扰技术包括硬件抗干扰和软件抗干扰两种方式，可以根据不同的应用场景选择合适的抗干扰技术。
机器人导航
在工业机器人中，光电开关光纤开关可以用于机器人的环境感知和避障，提高机器人的自主导航能力。
智能交通系统
交通信号控制
光电开关光纤开关可以用于检测交通信号灯的状态，实现交通信号的自动控制和调整。
车辆检测与监控
在智能交通系统中，光电开关光纤开关可以用于检测车辆的行驶轨迹、速度等参数，实现交通监控和违章抓拍等功能。
光纤传输技术
光纤传输技术是光电开关光纤开关的重要技术之一，它利用光纤作为传输介质，将光信号传输到远方。
光纤传输技术具有传输距离远、传输速度快、传输容量大、抗电磁干扰等优点，广泛应用于通信、电力、能源等领域。
信号处理技术
信号处理技术是光电开关光纤开关的关键技术之一，它通过对光信号的处理和转换，实现光电信号的转换和识别。
在雷电天气下应停止使用，并采取防雷措施。
避免振动
使用过程中应避免强烈的振动，以免影响其正常工作。
感谢您的观看
THANKS
光电开关光纤开关
目录 CONTENT
• 光电开关光纤开关概述 • 光电开关光纤开关技术 • 光电开关光纤开关的优势与挑战 • 光电开关光纤开关的应用案例 • 光电开关光纤开关的维护与保养
01
光电开关光纤开关概述
定义与工作原理
定义

浅谈全光网络

浅谈全光网络光通信就是以光波为载波的通信,是将光信号先转换成为电信号,经传输后再还原成光信号。

随着近年来全光网络及光开关技术的应用,光通信网络技术得到飞速发展。

标签：光交换全光网络光分插复用光交叉连接1 什么是全光网络技术全光通信网络是指从源节点到终端用户节点之间的数据传输与交换的整个过程均在光域内进行,即端到端的完全的光路,中间没有电信号的介入。

所以不需要经过光/电、电/光变换。

因此,全光网络具有对信号的透明性。

它通过波长选择器件实现路由选择。

除此之外,全光网络还具有扩展性、兼容性、可重构性和可操作性。

2 全光网络的优点全光网络具备如下以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点:2.1 省掉了大量电子器件。

全光网络中光信号的流动不再有光电转换的障碍,克服了途中由于电子器件处理信号速率难以提高的困难,省掉了大量电子器件,大大提高了传输速率。

2.2 提供多种协议的业务。

全光网络采用波分复用技术,以波长选择路由,可方便地提供多种协议的业务。

2.3 组网灵活性高。

全光网络组网极具灵活性,在任何节点可以抽出或加入某个波长。

2.4 可靠性高。

由于沿途没有变换和存储,全光网络中许多光器件都是无源的,因而可靠性高。

3 全光网络中的关键技术3.1 光交换技术光交换技术是指不经过任何光/电转换,在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。

光交换技术是全光网络系统中的一个重要支撑技术,它的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。

光交换技术又可以分成光路交换技术和分组交换技术。

光路交换又可分成3种类型,即空分(SD)、时分(TD)和波分/频分(WD/FD)光交换,以及由这些交换形式组合而成的结合型。

其中空分交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类,一是基于波导技术的波导空分,另一个是使用自由空间光传播技术的自由空分光交换。

光分组交换中,异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式。

光交换系统主要由输入接口、光交换矩阵、输出接口和控制单元四部分组成。

mems光开关

MEMS光开关研究袁矿英（深圳大学研究生一年级信息工程学院通信专业2100130220 ）摘要：光开关是光网络中完成全光交换的核心器件，它的研究日益成为全光通信领域关注的焦点。

文章重点介绍了MEMS光开关的结构和工作原理以及在全光网络中的应用，并就其他光开关作了简要介绍。

文章比较全面地综述了近几年来各种光开关技术的研究进展，并详细分析了各种技术相应的发展状况、技术特点和发展趋势，概述了光开关的各种性能指标。

最后文章介绍了MEMS光开关的发展动态。

关键词 MEMS光开关全光网络1 引言光开关是光纤通信系统重要的光器件之一，具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行互相转换或逻辑操作。

光开关可用于光纤通信系统、光线测量系统、以及光纤传感系统中，起到切换光路的作用。

交换作为光网络中的关键技术，而光交换系统的基本单元是光开关，作为光通信中的一种重要器件，人们对光开关的研究已有二三十年的历史。

由于人们对器件材料、器件工作原理和加工工艺等多方面认识和研究的不断深化。

光开关的类型呈现出多元化发展的趋势。

当今通信研究中，如何实现大规模数据在任意两点的高速、高效、可靠的传输，一直是通信研究的方向。

光纤通信的出现，为高速信息传输提供了巨大的频带资源，目前世界大约85%的通信业务京广线传输，长途干线网和本地网也已广泛使用光纤。

同时，随着密集波分复用（DWDM）技术的应用和新型光通信器件技术的发展，光联网（OTN）已成为下一代高速度宽带通讯网络的发展趋势。

光联网技术以新型光开关、光放大器、光衰减器、光限幅器等器件为核心技术。

九十年代中期，密集波分复用技术（DWDM）的应用为宽带高速光联网的发展提供了可能，同时也对作为光通信网络连接的光交叉互联系统（OXCS）和波长上下路复用上下路技术的核心器件。

OXCS中的光开关矩阵可实现动态光路经管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。

光开关分类

光开关分类一、引言光开关是一种用于控制光信号传输的关键设备，广泛应用于光纤通信、光电子器件等领域。

光开关的分类对于研究和应用具有重要意义。

本文将深入探讨光开关的分类方法以及各类光开关的特点和应用。

二、光开关的分类方法2.1 按照工作原理分类光开关根据其工作原理可以分为以下几类： 1. 电光开关：通过外加电场来控制光信号的传输。

常见的电光开关有PN结光开关、Mach-Zehnder干涉仪光开关等。

2. 热光开关：通过热效应来控制光信号的传输。

常见的热光开关有热光波导开关、热光晶体开关等。

3. 机械光开关：通过机械结构来控制光信号的传输。

常见的机械光开关有微型机械光开关、MEMS光开关等。

4. 光学开关：通过光学效应来控制光信号的传输。

常见的光学开关有波导光开关、光学开关阵列等。

2.2 按照工作方式分类光开关根据其工作方式可以分为以下几类： 1. 全光开关：光信号在光开关中全程保持光传输状态，无需光电转换。

全光开关具有低损耗、高速传输等优点，适用于光通信等领域。

2. 光电光开关：光信号需要在光开关中进行光电转换才能实现控制。

光电光开关具有较高的控制精度和灵活性，适用于光电子器件等领域。

2.3 按照结构分类光开关根据其结构可以分为以下几类： 1. 波导光开关：利用波导结构来控制光信号的传输。

波导光开关具有较小的尺寸和较高的集成度，适用于集成光学器件等领域。

2. 光纤光开关：利用光纤来控制光信号的传输。

光纤光开关具有较好的光损耗特性和较高的稳定性，适用于光通信等领域。

3. 自由空间光开关：利用自由空间传输光信号并进行控制。

自由空间光开关具有较大的传输距离和较高的自由度，适用于光电子器件等领域。

三、各类光开关的特点和应用3.1 电光开关电光开关是利用外加电场对光信号进行调控的一类光开关。

其特点包括： - 高速响应：电光开关的调控速度快，适用于高速光通信等领域。

- 低功耗：电光开关的能耗较低，适用于低功耗设备和系统。

全光网络的关键技术及其发展

系统的新发展有重要作用。
一
可称为波长交换。光交换技术可以分为分组交换技术和光路交换技术。其中，光路交换又可分为空分光交换（Ｄ、Ｓ）时分光交换
、
全光网络及其特点
Ｔ）Ｗ／Ｄ光以及由这三种交换形式组全光网络（Ｏ）指光信息流从源节点到目的节点之间进（Ｄ和波分／频分（ＤＦ）交换，ＡＮ是
协议。全光网由于无需电信号的处理，采用波分复用技术，以信号转变为电信号，然后经过电路把电信号整形放大后，再重
波长选择路由，传输码率、据格式以及调制方式等方面均新驱动成一个光源，在数由此实现光信号的再生。这种方法中所使具有透明性，方便灵活地提供多种协议的业务。（）网灵用的光电中继器一般体积会很大，可３组装置也很复杂，能又多。为耗活。全光网可以根据通信容量的需求，任何节点都能抽出或了避免这些缺点，又可以从根本上消除色散等不利因素的影在加入某个波长，态地改变网络结构，网极具灵活性。当出现响，信息再生技术便出现了，种技术就是首先要在光纤链动组光这
行传输与交换中均采用光的形式，即端到端的完全的光路，中合而成的复合型光交换。空分光交换是使光信号的传输通路在其按光矩阵开关所使用的技术又分成基于波间没有电信号的介入，在各网络节点的交换，则使用高可靠、大空间上发生改变，容量和高度灵活的光交叉连接设备（ｘ）ｏｃ。它是建立在光时分导技术的波导空分与使用自由空间光传播技术的自由空分光复用（ＴＭ或者密集波分复用（ＷＭ基础上的高速宽带信息交换。时分光交换是以时分复用为基础，用时隙互换原理来ＯＤ）ＤＤ）运

光开关的技术现状和展望

光开关的技术现状和展望中国自动化网发表时间:2006-4-27 10:19:011、引言光开关可以实现光束在时间、空间、波长上的切换，在光网络中有许多应用场合，是光通信、光计算机、光信息处理等光信息系统的关键器件之一。

广义上来说，光开关可以分为两个类型：干涉仪型和非干涉仪型。

干涉仪型依赖于光路之中的相位关系，通过普克尔(Pockels)效应或热效应一般就可以达到相位控制。

这类器件对环境非常敏感，尤其是对环境温度。

它们对控制信号有循环响应，这些控制信号通常需要对光输出进行监视，亦即反馈，以维持所要求的状态。

方向耦合器就是典型的干涉仪型开关。

非干涉仪型可用多种多样的方式制成，它们对偏振、波长、温度和其他影响的敏感性低于干涉仪型器件，要控制这些影响很困难。

对于非干涉仪型开关，开关功能的动态范围(或开关比)可以非常高，而另一方面，在干涉仪型开关中的动态范围，则依赖于干涉束的光功率的精确平衡，而且通常精度较低并较难保持。

2、技术现状这里讨论的光开关现状，主要集中于已经取得的技术与应用或商业上有希望接受的技术与应用。

应用决定了要求，所以就从已经取得商业成就的应用或近期有望实现的应用，来开始评述光开关。

近年来，除了改进传统类型光开关之外，光开关的研究与开发也采用了新的技术、新的机理和新的材料，光开关的规模越来越大(已达到上千乘上千的端口数)，切换速度不断提高(如LiNbO3波导电光效应的光开关已达到纳秒量级)，集成化程度越来越高。

2.1 非干涉仪型开关非干涉仪型开关可用较大变化的方式做出，通常不要求反馈来确定状态，光机型或某些热开关就属于这种类型。

2．1．1 微机械开关微机械开关技术是多学科交叉的新兴领域，融合了微电子与精密机械加工技术，包含微传感器、微执行器及信号处理、控制电路等，利用三维加工技术制造微米或纳米尺度的零件、部件或集光机电于一体，完成一定功能的复杂微细系统，是实现“片上系统”的发展方向。

对于光纤系统来说，微机械开关技术已经成为探讨开关组件未来发展的一个极有希望的入门途径。