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光開關(guān)種類及相關(guān)知識簡介?
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????? 目前，在光傳送網(wǎng)中各種不同交換原理和實現(xiàn)技術(shù)的光開關(guān)被廣泛地提出。不同原理和技術(shù)的光開關(guān)具有不同的特性，適用于不同的場合。依據(jù)不同的光開關(guān)原理，光開關(guān)可分為：機械光開關(guān)、熱光開關(guān)、電光開關(guān)和聲光開關(guān)。依據(jù)光開關(guān)的交換介質(zhì)來分，光開關(guān)可分為：自由空間交換光開關(guān)和波導交換光開關(guān)。
??? 機械式光開關(guān)發(fā)展已比較成熟，可分為移動光纖、移動套管、移動準直器、移動反光鏡、移動棱鏡和移動耦合器。傳統(tǒng)的機械式光開關(guān)介入損耗較低（≤2dB）；隔離度高（>45dB）；不受偏振和波長的影響。其缺陷在于開關(guān)時間較長，一般為毫秒量級，有時還存在回跳抖動和重復性較差的問題。另外其體積較大，不易做成大型的光開關(guān)矩陣。因此，傳統(tǒng)的機械光開關(guān)難以適應(yīng)高速、大容量光傳送網(wǎng)發(fā)展的需求。而新型的以微機械工藝為基礎(chǔ)的微機械光開關(guān)既具有傳統(tǒng)機械光開關(guān)的介入損耗低、隔離度高等優(yōu)點，同時具有體積小易于集成等優(yōu)點，成為大容量交換光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)發(fā)展的主流方向。
??? 熱光、電光、聲光效應(yīng)光開關(guān)通過改變交換介質(zhì)的波導折射率，實現(xiàn)交換目的。
目前常用的光開關(guān)有以下幾種：MEMS光開關(guān)、噴墨氣泡光開關(guān)、熱光效應(yīng)光開關(guān)、液晶光開關(guān)、全息光開關(guān)、聲光開關(guān)、液體光柵光開關(guān)、SOA光開關(guān)等。隨著新技術(shù)的發(fā)展，將有更多類型的光開關(guān)出現(xiàn)。
??? 光開關(guān)的主要性能參數(shù)
交換矩陣的大?。汗忾_關(guān)交換矩陣的大小反映了光開關(guān)的交換能力。光開關(guān)處于網(wǎng)絡(luò)不同位置，對其交換矩陣大小要求也不同。隨著通信業(yè)務(wù)需求的急劇增長，光開關(guān)的交換能力也需要大大提高，如在骨干網(wǎng)上要有超過1000×1000的交換容量。對于大交換容量的光開關(guān)，可以通過較多的小光開關(guān)疊加而成。
交換速度：交換速度是衡量光開關(guān)性能的重要指標。交換速度有兩個重要的量級，當從一個端口到另一個端口的交換時間達到幾個ms時，對因故障而重新選擇路由的時間已經(jīng)夠了。如對SDH/SONET來說，因故障而重新選路時，50ms的交換時間幾乎可以使上層感覺不到。當交換時間到達ns量級時，可以支持光互聯(lián)網(wǎng)的分組交換。這對于實現(xiàn)光互聯(lián)網(wǎng)是十分重要的。
損耗：當光信號通過光開關(guān)時，將伴隨著能量損耗。依據(jù)功率預算設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時，光開關(guān)及其級聯(lián)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響很大。損耗和干擾將影響到功率預算。光開關(guān)損耗產(chǎn)生的原因主要有兩個：光纖和光開關(guān)端口耦合時的損耗和光開關(guān)自身材料對光信號產(chǎn)生的損耗。一般來說，自由空間交換的光開關(guān)的損耗低于波導交換的光開關(guān)。如液晶光開關(guān)和MEMS光開關(guān)的損耗較低，大約1～2db。而鈮酸鋰和固體光開關(guān)的損耗較大，大約4db左右。損耗特性影響到了光開關(guān)的級聯(lián)，限制了光開關(guān)的擴容能力。
交換粒度：不同的光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求，對交換的需求和光域內(nèi)使用的交換粒度也有所不同。交換粒度可分為三類：波長交換、波長組交換和光纖交換。交換粒度反映了光開關(guān)交換業(yè)務(wù)的靈活性。這對于考慮網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)保護和恢復具有重要意義。
無阻塞特性：無阻塞特性是指光開關(guān)的任一輸入端能在任意時刻將光波輸出到任意輸出端的特性。大型或級聯(lián)光開關(guān)的阻塞特性更為明顯。光開關(guān)要求具有嚴格無阻塞特性。
升級能力：基于不同原理和技術(shù)的光開關(guān)，其升級能力也不同。一些技術(shù)允許運營商根據(jù)需要隨時增加光開關(guān)的容量。很多開關(guān)結(jié)構(gòu)可容易地升級為8×8或32×32，但卻不能升級到成百或上千的端口，因此只能用于構(gòu)建OADM或城域網(wǎng)的OXC，而不適用于骨干網(wǎng)上。
可靠性：光開關(guān)要求具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。在某些極端情況下，光開關(guān)可能需要完成幾千幾萬次的頻繁動作。有些情況（如保護倒換），光開關(guān)倒換的次數(shù)可能很少，此時，維持光開關(guān)的狀態(tài)是更主要的因素。如噴墨氣泡光開關(guān)，如何保持其氣泡的狀態(tài)是需要考慮的問題。
很多因素會影響光開關(guān)的性能，如光開關(guān)之間的串擾、隔離度、消光比等都是影響網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素。當光開關(guān)進行級聯(lián)時，這些參數(shù)將影響網(wǎng)絡(luò)性能。光開關(guān)要求對速率和業(yè)務(wù)類型保持透明。
MEMS光開關(guān)
??? MEMS（micro-electro-mechanical－systems）是由半導體材料，如Si等，構(gòu)成的微機械結(jié)構(gòu)。它將電、機械和光集成為一塊芯片，能透明地傳送不同速率、不同協(xié)議的業(yè)務(wù)。MEMS已廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。MEMS器件的結(jié)構(gòu)很像IC的結(jié)構(gòu)，它的基本原理就是通過靜電的作用使可以活動的微鏡面發(fā)生轉(zhuǎn)動。從而改變輸入光的傳播方向。MEMS既有機械光開關(guān)的低損耗、低串擾、低偏振敏感性和高消光比的優(yōu)點，又有波導開關(guān)的高開關(guān)速度、小體積、易于大規(guī)模集成等優(yōu)點。基于MEMS光開關(guān)交換技術(shù)的解決方案已廣泛應(yīng)用于骨干網(wǎng)或大型交換網(wǎng)。
??? 典型的MEMS光開關(guān)器件可分為二維和三維結(jié)構(gòu)?；阽R面的MEMS二維器件由一種受靜電控制的二維微小鏡面陣列組成，并安裝在機械底座上。典型的尺寸是10cm。準直光束和旋轉(zhuǎn)微鏡構(gòu)成多端口光開關(guān)。而對于光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的交換和恢復，基于旋轉(zhuǎn)鉸接微鏡的光開關(guān)是一種最好的選擇，因為對于這樣的應(yīng)用，光開關(guān)不需要經(jīng)常變換（甚至一個微鏡處于一個狀態(tài)可能一年多也不會發(fā)生變化）。而且，亞毫秒的開關(guān)時間也能很好地適應(yīng)于全光網(wǎng)的業(yè)務(wù)提供和恢復。二維MEMS的空間微調(diào)旋轉(zhuǎn)鏡通過表面微機械制造技術(shù)單片集成在硅基底上，準直光通過微鏡的適當旋轉(zhuǎn)被接到適當?shù)妮敵龆?。微鏡的結(jié)構(gòu)和控制如圖2所示，微鉸鏈把微鏡鉸接在硅基底上，微鏡兩邊有兩個推桿，推桿一端連接微鏡鉸接點，另一端連接平移盤鉸接點。轉(zhuǎn)換狀態(tài)通過SDA調(diào)節(jié)器（Scratch Drive Actuator）調(diào)節(jié)平移盤使微鏡發(fā)生轉(zhuǎn)動，當微鏡為水平時，可使光束通過該微鏡，當微鏡旋轉(zhuǎn)到與硅基底垂直時，它將反射入射到它表面的光束，從而使該光束從該微鏡對應(yīng)的輸出端口輸出。二維MEMS需要N2個微鏡來完成N2個自由空間的光交叉連接，其控制電路較簡單，由TTL驅(qū)動器和電壓變換器來提供微鏡所需的電壓。開關(guān)矩陣的規(guī)?？梢詳U展到上千個端口。
??? 三維MEMS的鏡面能向任何方向偏轉(zhuǎn)，這些陣列通常是成對出現(xiàn)，輸入光線到達第一個陣列鏡面上被反射到第二個陣列的鏡面上，然后光線被反射到輸出端口。鏡面的位置要控制得非常精確，達到百萬分之一度。三維MEMS陣列可能是大型交叉連接的正確選擇，特別是當波長帶同時從一根光纖交換到另一根光纖上。三維MEMS主要靠兩個N微鏡陣列完成兩個光纖陣列的光波空間連接，每個微鏡都有多個可能的位置。由于MEMS光開關(guān)是靠鏡面轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)交換，所以任何機械摩擦、磨損或震動都可能損壞光開關(guān)。
??? 目前，朗訊公司已研制了1296×1296端口的MEMS。其單端口傳送容量為1.6Tb/s（單纖復用40個信道，每路信道傳送40Gb/s信號），總傳送容量達到2.07Petabit/s。具有嚴格無阻塞特性，介入損耗為5.1db，串擾（最壞情況）為-38db。使光開關(guān)的交換總?cè)萘窟_到新的數(shù)量級。OMM公司提出的4×4和8×8光開關(guān)，其速率小于10ms。16×16端口的交換時間增加到20ms。其4×4光開關(guān)的損耗為3db，而16×16光開關(guān)的損耗為7db，16×16設(shè)備可重復性達到3dB，而更小的只有0.5db。目前，OMM正在積極開發(fā)三維光開關(guān)，實現(xiàn)更大的交叉連接。Iolon利用MEMS實現(xiàn)光開關(guān)的大量自動化生產(chǎn)。該結(jié)構(gòu)開關(guān)時間小于5ms。Xeros基于MEMS微鏡技術(shù)，設(shè)計了能升級到1152×1152的光交叉連接設(shè)備，對速率和協(xié)議透明，允許高帶寬數(shù)據(jù)流透明交換，無需光電轉(zhuǎn)換。交換時間小于50ms，其微鏡的控制精度達到百萬分之五度。使用三維兩個面對面微鏡陣列，功率消耗小于1千瓦。
噴墨氣泡光開關(guān)
??? 安捷倫公司采用他們的熱噴墨打印和硅平面光波電路兩種技術(shù)，開發(fā)出一種二維光交叉連接系統(tǒng)（圖4、5）。安捷倫把這種技術(shù)稱為“光子交換平臺”。其光開關(guān)平臺包括兩部分：下半部是硅襯底的玻璃波導，上半部是硅片。上下之間抽真空密封，內(nèi)充特定的折射率匹配液，每一個小溝道都對應(yīng)一個微型電阻，通過電阻加熱匹配液形成氣泡，對通過的光產(chǎn)生全反射。電信號的加入在下半部引入。在芯片與光纖的耦合上采用帶狀光纜通過硅V型槽BUTT END接觸解決。當有入射光照入并需要交換時，一個熱敏硅片會在液體中產(chǎn)生一個小泡，小泡將光從入射波導中的光信號全反射至輸出波導。HP的噴墨打印技術(shù)的引入主要反映在對氣泡（微電阻）產(chǎn)生的精密控制上。噴墨打印要在指定的地方產(chǎn)生墨點，這里要在指定的地方產(chǎn)生氣泡。但氣泡光開關(guān)同噴墨技術(shù)又不相同，氣泡也許要維持很長一段時間。安捷倫稱氣泡由封閉的系統(tǒng)控制，因此不會溢出，通過控制蒸氣壓，保持液、氣體能共存的溫度和壓力。噴墨氣泡光開關(guān)交換速度為10ms。由于沒有可移動部分，可靠性較好。32×32子系統(tǒng)損耗為4.5db，由于使用已有的技術(shù)，故其成本不高。同時具有較好的擴展性。
??? 安捷倫噴墨氣泡光開關(guān)具有毫秒的交換速度，具有偏振不敏感性，因此具有小的極化損耗，能對速率和業(yè)務(wù)協(xié)議透明。具有低損耗、低串擾和小于-50db的高消光比。噴墨氣泡光開關(guān)有兩個重要因素要考慮：（1）如何很好地控制光開關(guān)的狀態(tài)，如光開關(guān)頻繁動作或長期維持氣泡狀態(tài)。（2）噴墨氣泡光開關(guān)封裝后，其內(nèi)部材料和液體的生存時間問題（如典型的20年）。
液晶光開關(guān)
??? 液晶光開關(guān)的工作狀態(tài)基于對偏振的控制：一路偏振光被反射，而另一路可以通過。典型的液晶器件將包括無源和有源兩部分。無源部分，如分路器將入射光分為兩路偏振光。根據(jù)是否使用電壓，有源部分或者改變?nèi)肷涔獾钠駪B(tài)或者不加改變。由于電光效應(yīng)，在液晶上施加電壓將改變非常光的折射率，從而改變非常光的偏振狀態(tài)，本來平行光經(jīng)過在液晶中的傳輸會變成垂直光。液晶的電光系數(shù)很高，是鈮酸鋰的幾百萬倍，使液晶成為最有效的光電材料。電控液晶光開關(guān)的交換速度可達亞微秒級，未來將可以達到納秒級。
??? Spectraswitch公司的WaveWalker產(chǎn)品是一個固態(tài)產(chǎn)品，其1×2和2×2介入損耗小于1db，極化損耗為0.2db，交換時間為4ms左右，交換波長的范圍為C波段。液晶光開關(guān)沒有移動部分，所以提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Chorumtech公司的PolarShift液晶光開關(guān)能達到毫秒量級的交換速度，具有高消光比、低介入和極化損耗、低串擾等特點。Corning公司也正投資于液晶光開關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)。
熱光效應(yīng)開關(guān)
??? 熱光技術(shù)一般用于制作小型光開關(guān)。典型的如1×1、1×2、2×2等，更大的光開關(guān)可由1×2光開關(guān)元件在同一晶片上集成。
熱光開關(guān)主要有兩種基本類型：數(shù)字型光開關(guān)（DOS：Digital optical switches）和干涉型光開關(guān)(Interferometric switches)。干涉型光開關(guān)具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點，缺點是對波長敏感。因此，通常需要進行溫度控制。它們都是在介質(zhì)材料，如玻璃或硅基片上，先做上波導結(jié)構(gòu)，然后，在波導上蒸鍍金屬薄膜加熱器，金屬薄膜通電發(fā)熱，導致其下面的波導的折射率發(fā)生變化，從而實現(xiàn)光的開關(guān)動作。
數(shù)字型光開關(guān)
??? 當加熱器溫度加熱到一定溫度，開關(guān)將保持固定狀態(tài)。最簡單的設(shè)備 1×2光開關(guān)，稱為Y型分支熱光開關(guān)。當對Y型的一個臂加熱時，它改變折射率，阻斷了光線通過此臂。DOS可由硅或聚合物制造。后者比前者具有更低的功耗和更高的光損耗。
Y型分支器結(jié)構(gòu)如圖7所示，在硅基底或SiO2基底上生成矩形波導，微加熱器由Ti或Cr在波導分支表面沉積而成，金屬層一般采用光刻法或濕式化學刻蝕，為減小在水平方向的熱傳播，電極旁的SiO2層非常薄。當其中一個分支上的加熱器通電時，在該加熱器下面的波導的折射率減小，相應(yīng)的，光功率被轉(zhuǎn)向另一分支，即處于開的狀態(tài)。同時，在有源加熱器的分支則處于關(guān)的狀態(tài)。波導材料在開始階段經(jīng)常采用Si或SiO2，而現(xiàn)在人們則把更多的研究轉(zhuǎn)向了聚合物波導，這主要是由于聚合物的導熱率很低，而熱光系數(shù)卻很高。介入損耗一般為3-4dB，消光比為20dB左右。
干涉儀型光開關(guān)
?干涉儀型光開關(guān)主要指M-Z干涉儀型。主導思想是利用光相位特性。輸入光被分為兩束，通過兩個分開的波導，再合并。其中一個波導被加熱改變其光程。當兩條路徑長度相同時，光通過其中一個出口，當長度不同時，光線通過另一個出口。由于Si的導熱系數(shù)較大，加熱器的距離至少要100微米，這樣才不會影響到相鄰的開關(guān)。MZI型光開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖8所示。它包括一個MZI和兩個3dB耦合器，兩個波導臂具有相同的長度，在MZI的干涉臂上，鍍上金屬薄膜加熱器形成相位延時器，波導一般生成在硅基底上，硅基底還可看作一個散熱器。波導上的熱量通過它來散發(fā)出去。當加熱器未加熱時，輸入信號經(jīng)過兩個3dB耦合器在交叉輸出端口發(fā)生相干相長而輸出，在直通的輸出端口發(fā)生相干相消，如果加熱器開始工作而使光信號發(fā)生了大小為π的相移，則輸入信號將在直通端口發(fā)生相干相長而輸出，而在交叉端口發(fā)生干涉相消。從而通過控制加熱器可實現(xiàn)開關(guān)的動作。
??? 以1×2和2×2光開關(guān)單元為基礎(chǔ)，其它4×4、8×8、16×16等光開關(guān)矩陣可通過這兩種光開關(guān)單元集成而得到。光開關(guān)矩陣的集成，有多種組網(wǎng)方式，其中，CLOS多級網(wǎng)絡(luò)是最常用的一種，對N×N的開關(guān)矩陣，需要2N－1級的開關(guān)單元級聯(lián)而成。如8×8的矩陣開關(guān)，一般都采用15級開關(guān)單元結(jié)構(gòu)，其中，48個周邊光開關(guān)用作衰減平衡器，始終處于交叉狀態(tài)，而中間組成菱形的64個光開關(guān)構(gòu)成8×8光開關(guān)的核心，每一級的光開關(guān)單元數(shù)目分別為7和8個交叉排列。從而構(gòu)成嚴格無阻塞的8×8光開關(guān)矩陣，NTT公司最近采用雙MZI串聯(lián)的開關(guān)單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單MZI型開關(guān)單元,僅用8級開關(guān)單元就構(gòu)成了嚴格無阻塞的8×8開關(guān)矩陣，圖9即為NTT公司制造的8×8光開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。它有效地減小了波導長度，降低了開關(guān)損耗，提高了消光比，降低了串擾水平。工作帶寬覆蓋了整個EDFA增益譜。
??? NTT公司16×16熱光開關(guān)已經(jīng)商用，它是在一個Si晶片上集成500個以上的開關(guān)元件，其交換速度依賴于對材料的加熱時間。聚合物光開關(guān)交換時間大約是幾個毫秒，Si材料光開關(guān)通常更慢，大約6-8ms。Lynxpn公司的8×8光開關(guān)是由128個1×2熱光開關(guān)構(gòu)成的，具有嚴格無阻塞特性，能支持廣播功能，交換時間小于2ms，極化損耗小于0.4db，介入損耗小于1db。由于熱光開關(guān)的操作是通過重復加熱和冷卻波導進行，因此這將減少光開關(guān)的壽命。Si材料光開關(guān)具有非常低的損耗，聚合物損耗更高。聚合物光開關(guān)需要較低的功率，典型的是5個微瓦，Si開關(guān)將是聚合物的100倍。
全息光開關(guān)
??? 全息光開關(guān)是利用激光的全息技術(shù)，將光纖光柵全息圖寫入KLTN晶體內(nèi)部，利用光纖光柵選定波長的光開關(guān)。電激發(fā)的光纖布拉格光柵的全息圖被寫入到KLTN晶體內(nèi)部后，當不加電壓時，晶體是全透明的，此時光線直通晶體。當有電壓時，光纖光柵的全息圖產(chǎn)生，其對特定波長光反射，將光反射到輸出端。晶體的行和列對光進行選路。KLTN晶體尺寸大約為2×2×1.5毫米，組成一個矩陣，構(gòu)成光開關(guān)的核心。行對應(yīng)于不同的光纖，列同交換的波長有關(guān)。全息圖對照明不敏感，所以通常不會擦除存儲的全息圖。但光全息圖能被擦除并重新寫入。同時，多個全息光柵能高效地存儲到同一晶體內(nèi)部。它具有低損耗特性。交換速度達到納秒量級，全息光開關(guān)可以在線動態(tài)監(jiān)測每一路波長，因為當全息光柵被激活時，大約有95％被反射，剩余5％直通。這5％的信號可以用來監(jiān)測，這對于網(wǎng)絡(luò)管理具有很重要的意義。
??? 利用這種技術(shù)可以很容易地組成上千個端口的光交換系統(tǒng)。并且它的開關(guān)速度非?？?，只需幾納秒就可以把一個波長交換到另一個波長。由于沒有可移動部件，它的可靠性較高。掌握這種技術(shù)的TrellisPhotonics公司聲稱，240×240端口的交換系統(tǒng)的介入損耗低于4dB，端到端的重復性也比較好，但是它的功耗比較大（240×240功耗小于300瓦），并且需要高壓供電。這種技術(shù)可以跟三維MEMS技術(shù)競爭，但它更適合于單個波長的交換。納秒量級的交換速度可以用在未來的基于分組交換的光路由器中。
液體光柵開關(guān)
??? 液體光柵開關(guān)是一種液晶和電全息開關(guān)技術(shù)的結(jié)合體。它基于電交換光柵（ESBG）技術(shù)。通過控制電壓，使布拉格光柵產(chǎn)生和消失。將液晶微滴懸浮于聚合體內(nèi)，同時將它放置在Si波導上，當不加電壓時，布拉格光柵工作并使特定的波長偏轉(zhuǎn)從波導上端輸出。當加上電壓時，布拉格光柵消失，光線直通波導。這樣液體光柵完成選出特定波長并交換的功能。液體光柵開關(guān)的交換時間大約100微秒，比熱光開關(guān)的交換時間快10倍，比氣泡光開關(guān)或MEMS的交換時間快100倍。同樣因沒有移動部件，可靠性高、損耗低。DigiLens聲稱液體光柵開關(guān)的光損耗小于1db。其典型功耗大約50毫瓦左右。它對于波長交換具有靈活性，因為它能從波長群中選擇需要的波長，可作為OADM核心。但其對于多波長群交換或光纖級交換就遠不如MEMS了。
聲光開關(guān)
??? 在這種開關(guān)中，聲波用來控制光線的偏轉(zhuǎn)。交換速度從500ns到10祍。由于沒有移動部分，可靠性較高。1×2光開關(guān)損耗低于2.5db。LMGR公司聲稱其光纖線性聲光開關(guān)沒有機械部分，使用電和計算機控制聲光偏轉(zhuǎn)裝置，能在幾個微秒內(nèi)將輸入信號送到輸出端，轉(zhuǎn)向器可以任意轉(zhuǎn)向。Brimrose公司也開發(fā)自己的聲光開關(guān)，其1×2光開關(guān)的交換速度是525ns，相對損耗為2.5db。
半導體光放大器開關(guān)
??? 半導體光放大器開關(guān)利用SOA的放大特性，實現(xiàn)特定波長的交換。圖11是由4個SOA陣列通過波導互聯(lián)構(gòu)成的2×2光開關(guān)。在關(guān)斷狀態(tài)，SOA是不透明的，即輸入光被SOA吸收。在開啟狀態(tài)，光線允許通過SOA，同時被放大。通過調(diào)節(jié)SOA放大波長，輸入端信號能到達任意輸出端。此種光開關(guān)具有廣播功能，通過調(diào)節(jié)SOA，輸入信號能被廣播到所有輸出端，同時SOA提供的增益補償了光開關(guān)的損耗。2×2光開關(guān)插入損耗為0db（典型光纖增益為12db）, 交換時間1ns左右，極化不敏感。
應(yīng)用及前景分析
??? 光開關(guān)在光網(wǎng)絡(luò)中起到十分重要的作用，它不僅構(gòu)成了波分復用光網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵設(shè)備（如OADM/OXC）的交換核心，本身也是光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵器件。其應(yīng)用范圍主要有：
保護倒換功能：光開關(guān)通常用于網(wǎng)絡(luò)的故障恢復。當光纖斷裂或其他傳輸故障發(fā)生時，利用光開關(guān)實現(xiàn)信號迂回路由，從主路由切換到備用路由上。這種保護通常只需要最簡單的1×2光開關(guān)。
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視功能：使用簡單的1×N光開關(guān)可以將多纖聯(lián)系起來。當需要監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)時，只需在遠端監(jiān)測點將多纖經(jīng)光開關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視儀器上（如OTDR），通過光開關(guān)的動作，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測。
光器件的測試：可以將多個待測光器件通過光纖連接，通過1×N光開關(guān)，可以通過監(jiān)測光開關(guān)的每個通道信號來測試器件。
構(gòu)建OADM設(shè)備核心：OADM是光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備之一，通常用于城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)。實現(xiàn)OADM光信號上下路的具體方式很多，但大多數(shù)情況下都應(yīng)用了光開關(guān)，主要是2×2光開關(guān)，來實現(xiàn)對密集波分復用光網(wǎng)絡(luò)中光信號的上下路功能。由于光開關(guān)的使用，使OADM能動態(tài)配置業(yè)務(wù)，增強了OADM節(jié)點的靈活性，同時，使得OADM節(jié)點能支持保護倒換，當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，節(jié)點將故障業(yè)務(wù)切換到備用路由中，增強了網(wǎng)絡(luò)的生存能力和網(wǎng)絡(luò)的保護和恢復能力。
構(gòu)建OXC設(shè)備的交換核心：OXC主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)，對不同子網(wǎng)的業(yè)務(wù)進行匯聚和交換。因此，需要對不同端口的業(yè)務(wù)交換，同時，光開關(guān)的使用使OXC具有動態(tài)配置交換業(yè)務(wù)和支持保護倒換功能，在光層支持波長路由的配置和動態(tài)選路。由于OXC主要用于高速大容量密集波分復用光骨干網(wǎng)上，要求光開關(guān)具有透明性、高速、大容量和多粒度交換的特點。?

光開關(guān)種類及相關(guān)知識簡介

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