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標題: 空間光調制器的應用 [打印本頁]

作者: rayscience 時間: 2013-7-4 12:10
標題: 空間光調制器的應用

空間光調制器在光網絡中主要是用于全光網絡的光交換和光互連。光交叉互連設備主要用于骨干網中，完成任一光纖中的某個波長信號到其它光纖的傳送連接。

光交換技術是指，不經過任何光/電轉換，直接在光域上完成輸入端到輸出端的信息交換。光交換的優點：提高了交換節點的吞吐量、降低了交換節點成本、以及良好的升級能力。

光交叉互連（OXC）定義

WDM光網絡要求光節點具備交換功能，來自不同光纖通道的信號或同一光纖的不同波長通道的信號根據實際情況需要直通或交換通道進行傳輸，這一功能叫做光的交叉連接（Optical Cross Connection,簡稱OXC）。OXC的主要功能是完成光通道的交叉連接，同時還具備本地的上下路功能。

OXC節點的交叉互連原理

在下圖中，用戶通道1,3的信號需要在用戶通道3’，1’中傳輸，而通道2的信號需要直通。

圖（1）

OXC節點的交叉互連原理

在圖（2）中，用戶通道1中波長為的信號需要交換到通道2’中進行傳輸，用戶通道2中波長為信號需要交換到通道1’中進行傳輸，其余的信號需要在原通道中傳輸，即直通。上述交叉連接功能就是由OXC節點來實現的。

圖（2）

OXC的光交換中有兩種基本交換機制：空間交換和波長交換。實現空間交換的器件有各種類型的光開關，它們在空間域上完成通信信道之間的交換。實現波長交換的器件是指各種類型的波長交換器，它們將信號從一個波長轉換到另一個波長，即實現波長域上的交換。

光交換模塊中還廣泛使用波長選擇器（如各種類型的可調諧光濾波器和解復用器），它實現對WDM信號中一個或多個波長信號的選擇，并濾掉其它波長的信號。這些器件的不同組合可以構成不同結構的OXC。目前已提出的OXC結構很多，大致分為兩大類：一類是基于空間交換的OXC結構，另一類是基于波長交換的OXC結構。

基于空間交換的OXC結構

空間交換結構主要包括：

• 基于空間光開關矩陣和波分復用/解復用器對、

• 基于空間光開關矩陣和可調諧濾波器、

• 基于分送耦合開關、

• 基于平行波長開關的OXC結構。

這些不同結構的OXC具有不同的特點，但其核心部分——交換功能都是由不同的空間光開關來完成的。

基于空間光開關矩陣和波分復用/解復用器對的兩種典型的OXC結構如下圖所示：

在上圖中，波分解復用器將鏈路中的WDM信號在空間上分開，空間光開關矩陣在空間上實現交換。完成空間交換后各波長信號直接經波分復用器復用到輸出鏈路中。結構（a）中只能實現一個輸入光信號被唯一地交叉連接到一條輸出光通道中，而不能被廣播發送到多條輸出光通道中，它不具備廣播發送能力。另外，這種結構無波長交換器，只能支持波長通道，并不支持虛波長通道。

結構（b）中，MN X MN開關矩陣可以實現 MN X MN無阻塞交換，任一輸入鏈路中的任一波長都可以根據需要交換到任一輸出鏈路中的任一波長，它支持虛波長通道。此外，它與結構（a）一樣，也不具備廣播發送能力。

空間光調制器用作光開關矩陣的原理

空間光交換是由空間光開關矩陣來完成的，用可動態控制的空間光調制器作為空間光開關矩陣。空間光調制器的主要組成部分有液晶屏和控制器，液晶屏上的像素相當于光開關器件。下面以一個簡單的OXC結構說明空間光調制器作為空間光開關矩陣的技術原理。

如上圖所示，用戶信號分別用紅、綠、藍三個可見點光源來表示，分別代表WDM信號中已被解復用的三個信號。利用柱面透鏡將用戶信號發散的球迷波轉換成準直的平面波，并讓它們同時照射到空間光調制器上。空間光調制器上光信號分布如下圖所示：

空間光調制器后面的柱面透鏡將傳輸過來的平面波轉換為水平方向匯聚的柱面波，因此在不同水平位置上的光波將匯聚到輸出端面的不同位置上。

如上面圖（a）和圖（b）所示，當a行開關（像素）打開而其它開關全部關閉時，即僅（a,1）,(a,2),(a,3)為開狀態時，（a,1）,(a,2),(a,3)處透過的光信號經柱面透鏡后將重合于A處，從而實現了從多點到一點的連接。當僅（a,2）打開時，A處只能接收到信號2的信號而收不到1,3的信號，從而實現了點到點的連接。

同理，b或c行信號如果在相應像素開關打開的情況下，光信號經柱面透鏡后將到達接收端上的另一位置B或C。可見，只要控制空間光調制器就可使輸入端面上的紅、綠、藍三路光信號交換在接收端上的不同光線上，從而實現了光的交叉互連。

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