试论光通信网络中的光开关技术

试论光通信网络中的光开关技术

高予军朱磊

（国网郑州供电公司）

摘要：随着我国社会的不断发展，网络技术也进一步被应用，光通信技术与其融合便显得异常的重要。而光开关技术作为光通信当中的一个重要组成部分，其在光网络保护倒换领域、光纤测试领域、自愈环组网领域等中有着广泛的应用前景。加之现阶段我们国家的各个行业对于光开关技术的研究都保有极大程度的注意。所以光开光技术在近几年的研究过程当中将会具有很大的研究前景。基于此，本文立足于网络技术大环境，对光通信网络中的光开关技术进行了简要的研究。

关键词：光通信；网络技术；光开关；MEMS

1光通信技术内涵意义

光通信技术是一种以光波为传输煤质的通信方式。它属于电磁波，因其光波频率高于无线电波的频率，而波长短。所以它的优点是传输频带宽、通信容量大以及抗电磁干扰能力强等。同时光通信中有大气激光通信、蓝绿光通信、光纤通信、红外线通信等。下面就这几种类别展开论述。

1.1大气激光通信

大气激光通信是指通过大气利用激光来进行信息的传递的一种通信方式，它主要是由发送和接受两个部分，它是通过大气把载波光信号进行信息传输。这种方式信息的传输量很大，因其可以传送声音、图像以及数据等信息，保密性好，故运用的比较广泛。它一般被运用于山谷，沙漠等地。

1.2蓝绿光通信

蓝绿光通信是蓝绿色的光束，介于蓝色与绿色之间。蓝绿光通信一般应用于海水通信与深海通信中。因为海水对于蓝绿光的可见光吸收少，穿透能力强，而且极有方向性。工作原理为将信息按照规律进行编码，变成不连续的电脉冲信再来调制光载波。当信息接收以后，使用透镜系统对信息滤色和聚焦，再还原成电信号，经过低噪音放大等手段，恢复成最初的信号，经过最后的解码顺序就可以得知信息的内容。

1.3光纤通信

光纤通信技术应该是光通信技术中运用最广泛的，是光通信技术中的支柱之一。它是以光波作为信息载体，传输媒介为光纤。它是由光纤、光源和光检测器组成，一般可以分为通信用光纤和传感用光纤。它有着比较多的优点，例如抗干扰性高和信号衰减小和传输频带宽等。它传输量大，传输距离远，损耗性低。因其材料来源比较丰富，这一点就是其比较有利于环境，有利于节约金属，所以有着低辐射，比较难于窃听，可以保护信息的安全性。

1.4红外线通信

红外线通信是利用红外线来传输信号的一种方式。红外线运输主要会受到大气中影响吸收和散射。红外线信息输送有一个局限性是它只能在一些特定的波长区才可以穿透。大气中的水蒸气、二氧化碳和高层中的臭氧分子的造成了对红外线辐射的大部分区域是不透明的。红外线是对二进制数字信号进行调制和解调的，可以方便利用红外信道进行传输。红外线通信是一般在沿海岛屿之间的通信、近距离遥控、飞机内广播和室内通信等方面。

2光开关形式

光开关技术因为其在实际的应用过程当中所具有的低成本性以及高效稳定性能，最终在社会发展过程当中起着重要的作用。笔者认为光开关技术在未来的发展过程当中具有着很大的市场发展前景。当下光开关技术有MEMS、机械式多个方面。

2.1MEMS

MEMS光开关其实是一种自由空间类型的微型光开关。也是当下世界范围内最具研究价值的技术。其主要是应用微镜反射原理对光进行转换的一种开关技术，其实际的组成是半导体。在应用过程当中，它会把电、机械和光共同设计在同一个芯片之上。这样就可以直接透明的进行不同速率、不同协议的业务处理。MEMS光开关所具有的驱动方式为静电驱动、磁致伸缩等多种方式。其应用到的制作材料有单晶硅、氧化硅等多种类型。除了这些材料之外，还将会应用到铝等多种金属材料。基于MEMS光开关的设计特点，其在实际的设计过程当中具有极大的灵活性。

2.2机械式光开关

虽然MEMS光开关具有很大的应用价值，但是目前的市场表现，仍然是机械式光开关的应用最为广泛。其主要的应用价值在于使用简便，并且设备应用的损耗较小。但是其具有的缺点也十分的鲜明，机械式光开关的时间以ms为主，并且其所具有的设备体积较大。单个器件难以做成4×4以上的开关阵列，只能通过级联实现。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。

3新的光开关技术

光开关是光通信网络大容量通信的技术基础。如果在实际的设计过程当中可以让这种技术对光信号进行网络环境当中的顺畅运行，那么基于光通信的优越性，我们完全可以实现数据处理的光速原则。但是现阶段的光开关技术在实际的工作过程当中，当光信号传输到通路的分支点时，那么光信号需要被转化为电信号。所以在实际的应用过程当中，其实际的传输速度一直比不上半导体。随着社会的进一步发展以及技术的水平的进一步提升，光开关在实际生活当中的应用情况越来越多。而世界之上的很多国家都在对其进行积极的研究。瑞士的纳沙泰尔大学研究出了一个微小开关，这个微型光开关可以将一个光纤路线当中所输出的信号，选择性的转换到任何一个接收器当中。而这个实验开关的基本特点在于其内部具有一个自适应反射镜，而这个自适应反射镜可以对光信号在转化过程当中所出现的像差进行修正与调整。日本三菱电机公司也通过进一步的研究，发明了一个无须将光信号转化为电信号的设备，并且这个开关的成本与以往的开关相比也得到了进一步的降低。基于现阶段我们国家的光通信网络在实际的运行过程当中，所应用到的信号传输模式全部是光电光的模式。简单的来说就是在光信号的传输过程当中，需要将原有的光信号转化为电信号，而在随后的传输过程当中，还需要将电信号转化为光信号。而此种运行方式最终将会导致运行成本进一步增加。所以对光开关的进一步完善与发展过程变得越来越重要。而随着人们对于光通信网络的重视程度进一步提升，未来光开关市场将会进一步发展与完善。当市场变得复杂，行业之间的竞争力最终决定必将会落实到科学技术水平之上，而这也正是我们国家现阶段所欠缺的东西。因此，对于科技的发展还需进一步完善。

4光通信技术的发展前景

4.1绿色通信

绿色通信可以说是光通信技术的一个永远的主题。在高速发展的社会中，人们的信息消费也是超越了以前，因此对于光通信技术的需求也是越来越大了。在实现绿色通信的这条道路上，一些新的技术正在慢慢被采纳中，例如新能源、高效率电源模块等，这样的技术的引进，使得光通信技术消耗的能量在减少，同时与环境相处的更加和谐。

4.2全光网络

全光网络是指信号在进出网络的过程中的进行的光与电的转化。因网络在交换的过程中一直是以光的形式存在着，所以这大大提高了网络资源的利用率。而目前全光网正是光通信技术发展的一个前期目标，做到数据只以光的形式进行编码从而将数据可以以更快的速度传输。全光网络在我国经济与科技水平不断进步的条件下，光通信技术系统的大范围的应用将会给我们的生活带来极大的好处，我们的国家将会有一个更好的面貌展现出来。

4.3光孤子通信

光孤子通信是一种全光非线性的方式，他是利用了光纤折射率的非线性效应使得光脉冲展宽相平衡，在一定条件下，它可以使传输速度与通信容量不受光纤色散的限制，因其有着大容量的运输系统，所以被认为是最有发展前途的信息传输方式之一。

结语：

本文以上内容对当下光通信网络中的光开关相关技术进行了简要的研究，并对光通信技术的内涵及发展前景进行了介绍，从其技术的基本应用体现来说，光开关具有着十分鲜明的发展前景，其应用必将会进一步完善与普及。

参考文献：

[1]刁勋涛.光折变自选通光开关技术研究[D].西安电子科技大学，2005.

[2]孙宏.大规模光开关技术:最新进展及未来展望[J].光机电信息，2003，(11):1-6.