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在光通信領(lǐng)域，光開關(guān)作為光路控制的核心組件，其性能直接影響傳輸系統(tǒng)的容量、效率與靈活性。近三年 OFC（美國(guó)光纖通訊展覽會(huì)及研討會(huì)）上，光傳輸技術(shù)的突破性進(jìn)展幾乎都與光開關(guān)的創(chuàng)新應(yīng)用密不可分。本文系統(tǒng)梳理近三年 OFC 光傳輸系統(tǒng)核心成果，深入解析光開關(guān)在多芯光纖、超寬波段、長(zhǎng)距離傳輸?shù)阮I(lǐng)域的關(guān)鍵作用，揭示其對(duì)下一代光網(wǎng)絡(luò)的支撐價(jià)值。

一、多芯光纖傳輸：光開關(guān)實(shí)現(xiàn)空間維度的容量突破

多芯光纖（MCF）通過(guò)空間分割復(fù)用（SDM）技術(shù)打破單芯容量瓶頸，而光開關(guān)的精準(zhǔn)切換能力是實(shí)現(xiàn)多芯協(xié)同傳輸?shù)暮诵摹?023 年 NTT 提出的弱耦合多芯光纖循環(huán)芯置換（CCP）技術(shù)中，2×2 聲光光開關(guān)（AOM） 成為技術(shù)突破的關(guān)鍵 —— 通過(guò)周期性融合拼接不同纖芯接觸點(diǎn)，AOM 以微秒級(jí)響應(yīng)速度實(shí)現(xiàn)芯間動(dòng)態(tài)切換，有效平均芯間偏移（ICS）效應(yīng)，使 3000 公里傳輸后 MIMO-DSP 內(nèi)存長(zhǎng)度仍保持在 3 納秒以下，大幅降低芯間串?dāng)_（IXT）抑制難度。

相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置圖

2025 年NICT團(tuán)隊(duì)的19芯隨機(jī)耦合多芯光纖系統(tǒng)進(jìn)一步驗(yàn)證了光開關(guān)陣列的價(jià)值。該系統(tǒng)通過(guò)19×19光開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn) 381個(gè)WDM通道的動(dòng)態(tài)路由，配合38×38MIMO 數(shù)字信號(hào)處理，在 1808.1 公里傳輸中達(dá)成1.02Pb/s速率，創(chuàng)造889Pbps×km 的容量距離乘積新紀(jì)錄。廣西科毅光通信的 1×N光開關(guān)模塊憑借 0.5dB 以下的插入損耗和 10萬(wàn)次以上的切換壽命，已在多芯光纖測(cè)試系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定應(yīng)用，為空間分割復(fù)用網(wǎng)絡(luò)提供了可靠的光路控制方案。

二、超寬波段傳輸：波長(zhǎng)選擇開關(guān)拓展頻譜利用邊界

超寬波段傳輸?shù)暮诵奶魬?zhàn)在于多波段信號(hào)的靈活調(diào)度，波長(zhǎng)選擇開關(guān)（WSS） 作為光開關(guān)的高端形態(tài)，成為突破波段壁壘的關(guān)鍵。2023 年 NTT 在 S+C+L 波段 173.7Tb/s 傳輸系統(tǒng)中，采用 150GHz 間隔的 WSS 實(shí)現(xiàn) 124 個(gè)通道的動(dòng)態(tài)增益均衡，其偏振不敏感設(shè)計(jì)確保了 9.33b/s/Hz 頻譜效率的穩(wěn)定輸出。這種基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的 WSS 可實(shí)現(xiàn) 0.1nm 精度的波長(zhǎng)粒度控制，為超寬波段復(fù)用提供了精準(zhǔn)的光路分配方案。

S+C+L 波段 124-WDM 通道傳輸實(shí)驗(yàn)裝置圖

O波段傳輸中，光開關(guān)的寬波段適配性得到充分驗(yàn)證。2023 年 KDDI 演示的 9.6THz 帶寬 DWDM 系統(tǒng)中，基于薄膜鈮酸鋰（TFLN）的光開關(guān)實(shí)現(xiàn) O 波段 16.4THz 范圍內(nèi)的無(wú)阻塞切換，配合摻鉍光纖放大器（BDFA）在 80.4 公里傳輸中達(dá)成 106Tb/s 凈速率。廣西科毅光通信的寬帶光開關(guān)模塊支持 1260-1650nm 全波段覆蓋，插入損耗波動(dòng)≤0.3dB，已適配 O/E/S/C/L/U 多波段傳輸場(chǎng)景，為數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等場(chǎng)景提供了高性價(jià)比的光路控制方案。

三、長(zhǎng)距離無(wú)中繼傳輸：光開關(guān)保障系統(tǒng)可靠性與靈活性

長(zhǎng)距離無(wú)中繼系統(tǒng)對(duì)光路穩(wěn)定性要求嚴(yán)苛，光開關(guān)的低損耗與高可靠性成為關(guān)鍵支撐。2025 年華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn) 366.3 公里 76.8Tb/s 傳輸中，采用雙向遠(yuǎn)程光泵浦放大器（ROPA）與光開關(guān)組合架構(gòu)：通過(guò) 1×2 光開關(guān)實(shí)現(xiàn)信號(hào)與泵浦光的高效合波 / 分波，開關(guān)的快速切換（≤10μs）確保了拉曼泵浦光的實(shí)時(shí)功率調(diào)整，最終達(dá)成 28.13Pb/s?km 的容量距離乘積。

96×800G 無(wú)中繼傳輸實(shí)驗(yàn)裝置圖

空芯光纖（HCF）傳輸中，光開關(guān)的低背向散射特性至關(guān)重要。2025 年中國(guó)電信研究院的 100 公里 HCF 雙向傳輸系統(tǒng)中，使用廣西科毅光通信的保偏光開關(guān)抑制反向散射噪聲，使雙向傳輸 OSNR 余量均保持在 6.78dB 以上。而中國(guó)移動(dòng)研究院在 20 公里反諧振空心光纖（AR-HCF）上實(shí)現(xiàn) 128Tb/s 全雙工傳輸，其核心在于光開關(guān)陣列≤-50dB 的串?dāng)_抑制能力，確保了同頻信號(hào)的雙向隔離。

四、先進(jìn)調(diào)制與信號(hào)處理：光開關(guān)提升系統(tǒng)動(dòng)態(tài)適應(yīng)性

在高階調(diào)制與復(fù)雜信號(hào)處理系統(tǒng)中，光開關(guān)的動(dòng)態(tài)路由能力成為提升靈活性的核心。2023 年復(fù)旦大學(xué)提出的環(huán)狀神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均衡器（RW-NNE）系統(tǒng)中，光開關(guān)用于訓(xùn)練序列的動(dòng)態(tài)分路：通過(guò)將 420Gb/s PS-64QAM 信號(hào)按振幅分組，光開關(guān)的納秒級(jí)響應(yīng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)圈 / 外圈信號(hào)的獨(dú)立訓(xùn)練，最終使傳輸距離延長(zhǎng) 25%，系統(tǒng)復(fù)雜度降低 25.3%。

RW-NNE 的內(nèi) / 外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)裝置圖

2024 年諾基亞的 1000 公里實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)中，35 個(gè) WDM 通道的 128-GBaud 信號(hào)依賴WSS與可變光衰減器（VOA）集成光開關(guān)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)功率均衡。該系統(tǒng)通過(guò)光開關(guān)實(shí)時(shí)調(diào)整光路衰減，在僅依賴 EDFA 的情況下保持 7.27b/s/Hz 的頻譜效率，驗(yàn)證了光開關(guān)在長(zhǎng)距離高符號(hào)率傳輸中的穩(wěn)定性控制價(jià)值。廣西科毅光通信在此基礎(chǔ)上開發(fā)的智能光開關(guān)控制器，已實(shí)現(xiàn)與傳輸系統(tǒng)的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，可根據(jù)信道狀態(tài)預(yù)測(cè)并提前調(diào)整光路。

五、技術(shù)趨勢(shì)與未來(lái)展望

近三年 OFC 技術(shù)表明，光開關(guān)正從單一功能組件向智能控制核心升級(jí)。多芯光纖系統(tǒng)推動(dòng)光開關(guān)向多維度陣列發(fā)展，19芯光纖傳輸已要求38×38光開關(guān)矩陣的商用化；超寬波段傳輸催生了覆蓋 O 至 X 波段的全譜光開關(guān)，NTT 的 S+C+L+U+X 系統(tǒng)已驗(yàn)證 27THz 帶寬下的開關(guān)可靠性；空芯光纖等新型介質(zhì)則對(duì)光開關(guān)的低損耗、低串?dāng)_特性提出更高要求。

未來(lái)，光開關(guān)將向更低損耗（≤0.1dB）、更高端口數(shù)（128×128）、更快響應(yīng)（亞微秒級(jí)） 演進(jìn)。其在光路保護(hù)、動(dòng)態(tài)帶寬分配、網(wǎng)絡(luò)虛擬化中的應(yīng)用，將成為光傳輸系統(tǒng)向 Pb/s 級(jí)容量突破的關(guān)鍵支撐。廣西科毅光通信（www.www.racimosdehumanidad.com）通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新，已形成涵蓋聲光光開關(guān)、波長(zhǎng)選擇開關(guān)、保偏光開關(guān)等全系列產(chǎn)品，為全球光網(wǎng)絡(luò)提供核心控制組件，助力構(gòu)建更快、更遠(yuǎn)、更智能的光傳輸未來(lái)。

選擇合適的光開關(guān)是一項(xiàng)需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應(yīng)商實(shí)力的工作。希望本指南能為您提供清晰的思路。我們建議您在明確自身需求后，詳細(xì)對(duì)比關(guān)鍵參數(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術(shù)扎實(shí)、質(zhì)量可靠、服務(wù)專業(yè)的合作伙伴。

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