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的一種空分交換方式。

自由空間光交換的點是對所需要的互連不用物理接觸，沒有信號干擾和串音干擾，具有高的空間帶寬和瞬時帶寬（它在1mm范圍內具有高達10 級的分辨率），而且色散很低。這種交換通過平行反射提供很高的信號互連性，能夠提供比波導技術更優越的系統性能，所以，自由空間光交換被認為是一種新型交換技術。其構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（S-SEED）器件組成空間光開關。許多基本的光交換元件組合后可以構成一個大型自由空間交換系統。現已研制出5.6×5.6(mm)芯片的128×256.5 SEED矩陣。據報道，AT&T在最近的試驗中采用32×32自由空間交換結構達到了100Mbit/s的交換速率。

目前商用的自由空間光交換系統有很多不同的構成形式，其中最通用的是電光和光機械兩種。基于同電子機械系統（MEMS）的光交換機在集成規模、產換吞吐量、交換速度等方面具有無可比擬的優越性，因而成為目前研究的熱點。微電子機械光開關是機械開關的原理，但又能像波導開關那樣，集成在單片硅基底上，因此兼有機械光開關和波導光開關的優點，同時克服了它們所固有的缺點。基于MEMS的光交換機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，達到實時對光信號進行重新選路的目的。當一路波長光信號照到鏡面時，鏡面傾斜以便將其導引到某一特定出口光纖中，從而實現光路倒換的目的。

自由空間光交換除了硅微電子機械MEMS技術以外，還有一種使用空間衍射光柵技術的所謂無交換光路由器，也稱作無交換光交叉連接器。它使用具有波長發射和控制功能的交換功能模塊取代了傳統的外圍光開關交換網絡。其關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信道進行發散，然后再聚集到出射光纖陣列中相互獨立的單路光纖上，就可實現91x91的波長路由器功能。由于它沒有傳統的交換設備，所以稱其為無交換型波長路由器。該路由器使用的自由空間校色差凹面光珊，其凹面經過特殊設計，不但能夠使輸入光纖陣列的入射光束發生衍射分光，而且能夠將衍射光原路匯聚到出口光纖陣列中。長期以來，衍射光柵都以它低串擾、高解析度而被廣泛應用于各種光譜儀和分光儀中，但由于要求它必須能夠將不同譜元素在空間進行嚴格分離而不是僅僅進行譜分解，所以要真正實現靈活的色差控制也并非易事。由于光柵是一種兩維設備，任何串擾或散射光都是按照一個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行大規模集成。