自由空间光交换,自由空间光交换是什么意思

自由空间光交换,自由空间光交换是什么意思

自由空间光交换是利用自由空间光传播技术的一种空分交换方式。

自由空间光交换的点是对所需要的互连不用物理接触，没有信号干扰和串音干扰，具有高的空间带宽和瞬时带宽（它在1mm范围内具有高达10 级的分辨率），而且色散很低。这种交换通过平行反射提供很高的信号互连性，能够提供比波导技术更优越的系统性能，所以，自由空间光交换被认为是一种新型交换技术。其构成器件可以二维阵列连接芯片，而不是像连接电线和光纤那样只有一维接口。目前常采用自电光效应（S-SEED）器件组成空间光开关。许多基本的光交换元件组合后可以构成一个大型自由空间交换系统。现已研制出5.6×5.6(mm)芯片的128×256.5 SEED矩阵。据报道，AT&T在最近的试验中采用32×32自由空间交换结构达到了100Mbit/s的交换速率。

目前商用的自由空间光交换系统有很多不同的构成形式，其中最通用的是电光和光机械两种。基于同电子机械系统（MEMS）的光交换机在集成规模、产换吞吐量、交换速度等方面具有无可比拟的优越性，因而成为目前研究的热点。微电子机械光开关是机械开关的原理，但又能像波导开关那样，集成在单片硅基底上，因此兼有机械光开关和波导光开关的优点，同时克服了它们所固有的缺点。基于MEMS的光交换机在入口光纤和出口光纤之间使用微镜阵列，阵列中的镜元可以在光纤之间任意改变角度来改变光束传输方向，达到实时对光信号进行重新选路的目的。当一路波长光信号照到镜面时，镜面倾斜以便将其导引到某一特定出口光纤中，从而实现光路倒换的目的。

自由空间光交换除了硅微电子机械MEMS技术以外，还有一种使用空间衍射光栅技术的所谓无交换光路由器，也称作无交换光交叉连接器。它使用具有波长发射和控制功能的交换功能模块取代了传统的外围光开关交换网络。其关键模块是一种自由空间色差校正（aberration-corrected）凹面光栅，通过它将入射光纤阵列中的波长信道进行发散，然后再聚集到出射光纤阵列中相互独立的单路光纤上，就可实现91x91的波长路由器功能。由于它没有传统的交换设备，所以称其为无交换型波长路由器。该路由器使用的自由空间校色差凹面光珊，其凹面经过特殊设计，不但能够使输入光纤阵列的入射光束发生衍射分光，而且能够将衍射光原路汇聚到出口光纤阵列中。长期以来，衍射光栅都以它低串扰、高解析度而被广泛应用于各种光谱仪和分光仪中，但由于要求它必须能够将不同谱元素在空间进行严格分离而不是仅仅进行谱分解，所以要真正实现灵活的色差控制也并非易事。由于光栅是一种两维设备，任何串扰或散射光都是按照一个固定的夹角而均匀分布的，这样可以大大降低不必要的光功率损耗。自由空间衍射光栅型路由器可以进行大规模集成。