自由空間光交換,自由空間光交換是什么意思

自由空間光交換是利用自由空間光傳播技術(shù)的一種空分交換方式。

自由空間光交換的點(diǎn)是對(duì)所需要的互連不用物理接觸，沒有信號(hào)干擾和串音干擾，具有高的空間帶寬和瞬時(shí)帶寬（它在1mm范圍內(nèi)具有高達(dá)10 級(jí)的分辨率），而且色散很低。這種交換通過平行反射提供很高的信號(hào)互連性，能夠提供比波導(dǎo)技術(shù)更優(yōu)越的系統(tǒng)性能，所以，自由空間光交換被認(rèn)為是一種新型交換技術(shù)。其構(gòu)成器件可以二維陣列連接芯片，而不是像連接電線和光纖那樣只有一維接口。目前常采用自電光效應(yīng)（S-SEED）器件組成空間光開關(guān)。許多基本的光交換元件組合后可以構(gòu)成一個(gè)大型自由空間交換系統(tǒng)。現(xiàn)已研制出5.6×5.6(mm)芯片的128×256.5 SEED矩陣。據(jù)報(bào)道，AT&T在最近的試驗(yàn)中采用32×32自由空間交換結(jié)構(gòu)達(dá)到了100Mbit/s的交換速率。

目前商用的自由空間光交換系統(tǒng)有很多不同的構(gòu)成形式，其中最通用的是電光和光機(jī)械兩種?；谕?a target="_blank">電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）的光交換機(jī)在集成規(guī)模、產(chǎn)換吞吐量、交換速度等方面具有無可比擬的優(yōu)越性，因而成為目前研究的熱點(diǎn)。微電子機(jī)械光開關(guān)是機(jī)械開關(guān)的原理，但又能像波導(dǎo)開關(guān)那樣，集成在單片硅基底上，因此兼有機(jī)械光開關(guān)和波導(dǎo)光開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了它們所固有的缺點(diǎn)?；贛EMS的光交換機(jī)在入口光纖和出口光纖之間使用微鏡陣列，陣列中的鏡元可以在光纖之間任意改變角度來改變光束傳輸方向，達(dá)到實(shí)時(shí)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行重新選路的目的。當(dāng)一路波長(zhǎng)光信號(hào)照到鏡面時(shí)，鏡面傾斜以便將其導(dǎo)引到某一特定出口光纖中，從而實(shí)現(xiàn)光路倒換的目的。

自由空間光交換除了硅微電子機(jī)械MEMS技術(shù)以外，還有一種使用空間衍射光柵技術(shù)的所謂無交換光路由器，也稱作無交換光交叉連接器。它使用具有波長(zhǎng)發(fā)射和控制功能的交換功能模塊取代了傳統(tǒng)的外圍光開關(guān)交換網(wǎng)絡(luò)。其關(guān)鍵模塊是一種自由空間色差校正（aberration-corrected）凹面光柵，通過它將入射光纖陣列中的波長(zhǎng)信道進(jìn)行發(fā)散，然后再聚集到出射光纖陣列中相互獨(dú)立的單路光纖上，就可實(shí)現(xiàn)91x91的波長(zhǎng)路由器功能。由于它沒有傳統(tǒng)的交換設(shè)備，所以稱其為無交換型波長(zhǎng)路由器。該路由器使用的自由空間校色差凹面光珊，其凹面經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，不但能夠使輸入光纖陣列的入射光束發(fā)生衍射分光，而且能夠?qū)⒀苌涔庠穮R聚到出口光纖陣列中。長(zhǎng)期以來，衍射光柵都以它低串?dāng)_、高解析度而被廣泛應(yīng)用于各種光譜儀和分光儀中，但由于要求它必須能夠?qū)⒉煌V元素在空間進(jìn)行嚴(yán)格分離而不是僅僅進(jìn)行譜分解，所以要真正實(shí)現(xiàn)靈活的色差控制也并非易事。由于光柵是一種兩維設(shè)備，任何串?dāng)_或散射光都是按照一個(gè)固定的夾角而均勻分布的，這樣可以大大降低不必要的光功率損耗。自由空間衍射光柵型路由器可以進(jìn)行大規(guī)模集成。