光纤型空分光交换的最基本单元是2×2的光交换模块，在输入端有两根 光纤，在输出端也有两根光纤， 可以完成平行连接和交叉连接两种状态：这 样的光开关有三种实现方案
如果将4个交叉连接单元起来，就可以组成一个4×4的交换单元
（2）时分光交换网络 光时分复用和电时分复用类似，也是把一条复用信道划分成若干个时隙，
2) 光交换器件
（1）半导体光开关 半导体光放大器用来对输入的光信号进行光放大，并且通过控制放大器的偏
置信号来控制其放大倍数。当偏置信号为“0”时，输入的光信号将被器件完全吸 收，使得器件的输出端没有任何光信号输出，器件的这个作用相当于一个开关 把光信号给“关断”了。当偏置信号不为“0”且具有某个定值时，输入的光信号便 会被适量放大而出现在输出端上，这相当于开关闭合让光信号“导通”。因此， 这种半导体光放大器也可以用作光交换中的空分交换开关，通过控制电流来控 制光信号的输出选向
空分+时分光交换的二种结构
采用声光可调谐滤波器，它可以根据控制信号的不同，将一个或多 个波长的信号从一个端口滤出，而其他波长的信号从另一端口输出
声光可调谐滤波器
4) 微机电光交换技术
MEMS全称为Micro Electromechanical System，即微机电系统，是指尺寸 在几毫米乃至更小的高科技装置，主要由传感器、动作器（执行器）和微能源 三大部分组成。
1）光交换的概念
光交换是指不经过任何光电转换，在光域直接将输入的光信号交换到不同 的输出端。由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻 辑处理，因此现有的光交换控制单元还是要由电信号来完成，即所谓的电控光 交换。在控制单元输入端进行光电转换，而在输出端完成电光转换。随着光器 件的发展，光交换的最终发展趋势将是光控光交换。
另一种波长交换结构。它是从各个单路的原始信号开始，先用各种不同波长 的单频激光器将各路输入信号变成不同波长的输出光信号，把它们复合在一起， 构成一个波分多路复用信号，然后再由各个输出线上的处理部件从该多路复用信 号中选出各个单路信号来，从而完成交换处理。
（4）复合光交换网络 空分与时分组合、空分与波分组合、空分与时分组合再与波分组合等都是 常用的复合光交换方式。
（6）自由空间光调制器
空间无干涉地控制光路径的光交换叫做自由空间光调制器。这种调 制器的典型器件是由二维光极化控制阵列或开关门器件组成，其示意结 构图示：
3 ) 光交换网络
（1）空分光交换网络
空间光开关（Space Optical Switch）是光交换中最基本的功能开关。 它可以直接构成空分光交换单元，也可以与其他功能开关一起构成时分光交 换单元和波分光交换单元。
（3）波分光交换网络
光波分交换网络的结构 其工作原理为：首先由光分束器把输入的多波长光信号功率均匀地分配到N个 输出端上，它可以采用熔拉锥型-多耦合器件，或者采用硅平面波导技术制成的耦 合器；然后，N个具有不同波长选择功能的法布里-玻罗（F-P）滤波器或者相干检 测器从输入的光信号中检出所需的波长输出，虚线框中的模块组合相当于波长解复 用器的功能；再由波长转换器把输入波长光信号转换成想要交换输出的波长的光信 号；最后通过光波复用器把完成波长交换的光信号复用在一起，经由一条光纤输出。
半导体光放大器及其等效开关逻辑
（2）耦合波导开关 耦合波导开关除了有一个控制电极以外，还有两个输入端和两个输出端。
耦合波导开关是利用铌酸锂（LiNb03）材料制作的。铌酸锂是一种很好的电 光材料，它具有折射率随外界电场变化而改变的光学特性。在铌酸锂基片上进行 钛扩散，以形成折射率逐渐增加的光波导（即光通道），再焊上电极，它便可以 作为光交换元件了。
常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、 MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等以及它们的集成产品。
MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，几乎涉及到自然 及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、物理学、化学、生物医学、 材料科学、能源科学等。其研究内容一般可以归纳为以下三个基本方面：（1） 理论基础：在当前MEMS所能达到的尺度下，宏观世界基本的物理规律仍然起 作用，但由于尺寸缩小带来的影响（Scaling Effects），许多物理现象与宏观 世界有很大区别，因此许多原来的理论基础都会发生变化，如力的尺寸效应、 微结构的表面效应、微观摩擦机理等，因此有必要对微动力学、微流体力学、 微热力学、微摩擦学、微光学和微结构学进行深入的研究。这一方面的研究虽 然受到重视，但难度较大，往往需要多学科的学者进行基础研究。（2）技术 基础研究：主要包括微机械设计、微机械材料、微细加工、微装配与封装、集 成技术、微测量等技术基础研究。（3）微机械在各学科领域的应用研究。
第8章 网络交换新技术
主要内容：
• 光交换技术 • 虚拟交换技术（软件定义网络SDN） • VXLAN技术
1 光交换技术
目前的电子交换和信息处理网络的发展已接近电子速率的极限，其中 所固有的RC参数、漂移、串话、响应速度慢等缺点限制了交换速率的提高。 因此，交换节点成为通信网络的“电子瓶颈”，为解决此问题，研究人员 开始在交换系统中引入光子技术，实现光交换。
每个基带数据光脉冲流分别占用一个时隙，N个基带信道复用成高速光数据流 进行传输。
光时分交换是基于光时分复用中的时隙互换原理实现的，是指把N路时 分复用信号中各个时隙的信号互换位置
光时分交换示意图
二种时隙交换器，图中的空间光开关在一个时隙内保持一种状态，并在时 隙间的保护带中完成状态转换。
二种时隙交换器
耦合波导等效开关逻辑
（3）硅衬底平面光波导开关
硅衬底平面光波导开关等效逻辑
（4）波长转换器 直接波长转换是将波长为λi的输入光信号先由光电探测器转变为电信号，
然后，再驱动一个波长为λj的激光器，使得输出波长成为λj的出射光信号
光波长转换器结构
（5）光存储器
在全光系统中，为了实现光信息的处理，光信号的存பைடு நூலகம்显得极其 重要。在光存储方面，首先试制成功的是光纤延迟线存储器，而后又 研制出了双稳态激光二极管存储器。