本书旨在对当前光交换的技术和应用从各个方面进行一个比较全面的描述，不仅讨论了当前成熟的并且在通信领域广泛应用的光交换器件和网络技术，还展望了未来可能应用的光交换器件和网络技术。主要内容包括两大部分，第一部分介绍了光交换的各种光开关器件的基本原理和技术特性；第二部分介绍了如何利用光开关器件构成一个光交换矩阵所涉及的技术，建立在不同光交换技术基础上的光交换系统和网络技术及其商业应用情况，其中包含交换矩阵的构造、矩阵的控制算法和矩阵的性能分析。

本书比较全面地介绍了光通信网络中的光交换网络技术和关键器件——光开关，通过相关的应用实例，阐述了这些技术和产品在当前网络中的应用情况，展望了未来光交换网络中可能采用的技术和器件。全书分为两大部分，第一部分介绍各种光开关器件技术、产品及应用，包括已经商用的电光开关、MEMS开关、声光开关和热开关，以及目前还处于研究阶段的全光开关和光开关矩阵；第二部分介绍电信领域正在商用的光电路交换网络及未来的光分组交换网络，介绍了分组交换网络在通信网络中的应用案例，包括实验系统和光子网格等。

本书可供电信运营商、设备商以及高等院校和研究机构中从事光纤通信系统和网络研发的科技人员阅读，使其对现有的和未来的光交换技术有一个比较全面的了解，也可作为企业员工的光交换技术培训教材或相关院校师生的教学参考资料。

第0章 引言/1

 0.1 光交换网络及其发展历程/2

 0.2 光开关的性能参数/5

 0.3 光开关矩阵的性能参数/6

第1章 电光开关/9

 1.1 晶体中的电光效应/11

1.1.1 光在晶体中的传播特性/11

1.1.2 铌酸锂晶体的电光特性/14

 1.2 马赫-泽德干涉型（MZI）电光开关/17

 1.3 定向耦合器电光开关/19

1.3.1 波导中的耦合模理论/19

1.3.2 定向耦合器型电光开关/21

 1.4 Y分叉型电光开关/23

 1.5 多模电光开关/28

 1.6 掺镧锆钛酸铅（PLZT）电光开关/29

1.6.1 PLZT的电光特性/30

1.6.2 PLZT电光开关/31

 1.7 PLZT电光开关的商业应用/33

 参考文献/34

第2章 MEMS光开关/37

 2.1 MEMS光开关的工作原理和驱动方式/38

2.1.1 MEMS光开关的工作原理/38

2.1.2 MEMS光开关的驱动技术/40

 2.2 MEMS光开关的结构/42

2.2.1 二维平面结构MEMS光开关/42

2.2.2 三维空间光束结构MEMS光开关/45

 2.3 MEMS光开关的设计与制作/46

2.3.1 高斯光束及损耗/46

2.3.2 光束成像系统/47

2.3.3 光程变化的影响/48

2.3.4 偏振相关损耗/48

2.3.5 MEMS开关的制作工艺/49

 2.4 MEMS光开关的集成/51

2.4.1 传统矩阵型MEMS光开关架构/51

2.4.2 L型MEMS光开关架构/52

2.4.3 Spark-Benes型MEMS光开关架构/54

2.4.4 5镜型MEMS光开关架构/55

2.4.5 大规模MEMS光开关的集成架构/57

 2.5 MEMS光开关的商业应用/58

 参考文献/59

第3章 声光开关/61

 3.1 晶体中的声光效应/62

3.1.1 声致折射率调制/62

3.1.2 声致布喇格衍射/63

 3.2 基于光束偏振的声光开关/66

3.2.1 声光耦合模方程/66

3.2.2 声光开关的工作原理/67

3.2.3 AOTF的理论分析及制作/69

 3.3 其他类型的声光开关/73

 3.4 声光开关的商业应用/74

 参考文献/75

第4章 热光开关/77

 4.1 热光开关的结构和工作原理/78

4.1.1 光波导中的热光效应/78

4.1.2 定向耦合器热光开关/80

4.1.3 M-Z干涉仪热光开关/81

4.1.4 数字热光开关/82

 4.2 热光开关的设计和制作/83

4.2.1 硅基热光开关/83

4.2.2 聚合物热光开关/84

 4.3 热光开关的商业应用/84

 参考文献/86

第5章 全光开关/89

 5.1 基于非线性光学环路镜的全光开关/90

 5.2 马赫-泽德型光控光开关/94

 5.3 基于SOA的全光开关/95

5.3.1 基于太赫兹光非对称解复用器的全光开关/95

5.3.2 基于UNI的全光开关/97

 5.4 光子晶体全光开关/98

5.4.1 通过光子带隙迁移/99

5.4.2 通过缺陷模式迁移/100

5.4.3 通过非线性频率转换/100

5.4.4 利用光子态密度/100

5.4.5 利用双稳态/101

5.4.6 利用波导和微腔的耦合/101

 5.5 几种光开关的性能分析和比较/102

 参考文献/103

第6章 光交换矩阵/105

 6.1 光交换矩阵的特性/106

 6.2 空间交换矩阵/108

6.2.1 基本光开关模型/108

6.2.2 Crossbar交换矩阵/109

6.2.3 Clos交换矩阵/111

6.2.4 Benes交换矩阵/113

6.2.5 Spanke交换矩阵/114

 6.3 交换矩阵的连接控制算法/115

6.3.1 路径搜索算法/116

6.3.2 重排算法/119

 6.4 AWG交换/121

6.4.1 AWG的结构和原理/122

6.4.2 AWG波长路由选择器/122

 6.5 波长选择开关交换/127

6.5.1 波长选择开关/127

6.5.2 基于MEMS的波长选择开关/128

6.5.3 基于AOTF的波长选择开关/131

 参考文献/135

第7章 光电路交换/137

 7.1 光电路交换概述/138

7.1.1 光电路交换的原理/138

7.1.2 光路保护及恢复/142

 7.2 自动交换光网络/150

7.2.1 传送平面/152

7.2.2 控制平面/152

7.2.3 管理平面/157

7.2.4 DCN/158

7.2.5 接口和参考点/158

 7.3 光电路交换商用系统/159

 参考文献/161

第8章 光分组交换/163

 8.1 光分组交换（OPS）/164

8.1.1 光分组交换的原理/164

8.1.2 光分组交换网络的关键技术/169

 8.2 光突发交换（OBS）/173

8.2.1 OBS网络原理/174

8.2.2 OBS网络节点结构/174

8.2.3 OBS网络关键技术/176

 8.3 光分组交换技术的应用/183

8.3.1 光突发交换试验平台与现场实验/183

8.3.2 基于OBS的以太网EtherBurst/184

 参考文献/186

第9章 光子网格/189

 9.1 网格技术/190

 9.2 光子网格技术/192

9.2.1 基于OCS网络的光子网格/193

9.2.2 基于OBS网络的光子网格/195

9.2.3 基于OBS/OCS混合式网络的光子网格/200

参考文献/202