光開關(guān)與光互連

前言

　　1970年，半導(dǎo)體激光器室溫連續(xù)振蕩的成功和低損耗光纖的實(shí)現(xiàn)拉開了光電子時(shí)代的序幕。現(xiàn)在主干信息通信網(wǎng)幾乎全部都實(shí)現(xiàn)了光通信，今后光纖也將進(jìn)入每個(gè)家庭。另外，在存儲(chǔ)和顯示領(lǐng)域?qū)π碌墓饧夹g(shù)的期望也越來(lái)越高，而且期望光技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也有所貢獻(xiàn)。在21世紀(jì)這個(gè)高度信息化的社會(huì)中，光技術(shù)將起十分重要的作用，對(duì)它的發(fā)展，人們寄予厚望?！　槭瓜Ｍ兂涩F(xiàn)實(shí)，光技術(shù)必須要不斷地創(chuàng)新和發(fā)展。因而，從事光技術(shù)的人必須具備兩種素質(zhì)：一是具有在任何時(shí)候都能從物理學(xué)的角度對(duì)光的本質(zhì)有深入理解的能力；二是具有敢于開辟新領(lǐng)域的開拓精神。為此，就要不斷地提高基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力水平，而這種水平要建立在從學(xué)術(shù)性的基礎(chǔ)研究到開發(fā)研究，直至應(yīng)用實(shí)踐的較寬領(lǐng)域的知識(shí)積累之上?！　〔邉澗幾緟矔哪康氖鞘鼓切┝⒅境袚?dān)21世紀(jì)光電子技術(shù)發(fā)展重任的大學(xué)生、企業(yè)中的研究人員以及技術(shù)工作者，充分掌握要實(shí)現(xiàn)光電子最新技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用知識(shí)，并把所掌握的知識(shí)有效利用到實(shí)際工作中。光電子技術(shù)人員往往需要較扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)與器件技術(shù)及系統(tǒng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的廣泛知識(shí)。本叢書系統(tǒng)地歸納了這些知識(shí)，因此通過本叢書的學(xué)習(xí)可以掌握光電子最前沿的技術(shù)。本叢書的另一特點(diǎn)是力求敘述簡(jiǎn)明，以使非光電子專業(yè)的學(xué)生或科技工作者也能容易理解；編者在編寫本叢書時(shí)盡量做到使本叢書系統(tǒng)、完整，自成體系，使之達(dá)到不依賴其他參考書也能理解的水平；本叢書中各冊(cè)的執(zhí)筆者都是其相應(yīng)領(lǐng)域中的知名學(xué)者。

內(nèi)容概要

　　《光開關(guān)與光互連》是先進(jìn)光電子技術(shù)叢書之3。書中主要闡述了利用光技術(shù)實(shí)現(xiàn)開關(guān)和互連功能的方法。與利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)開關(guān)和互連的方法相比，利用光學(xué)方法可能開發(fā)出高性能、大容量的開關(guān)和互連系統(tǒng)。　　《光開關(guān)與光互連》匯集了目前開關(guān)與互連領(lǐng)域眾多學(xué)者的工作成果，從開關(guān)，互連與光技術(shù)、開關(guān)的功能，到光開關(guān)、光互連、光開關(guān)，光互連的基本元件，再到光開關(guān)／光互連在信息通信中的應(yīng)用，由淺入深地闡述了光開關(guān)與光互連的理論和技術(shù)，并介紹了世界各國(guó)正在進(jìn)行的相關(guān)研究與試驗(yàn)，分析了其中存在的問題及光開關(guān)與光互連的發(fā)展前景?！　　豆忾_關(guān)與光互連》可作為光電子相關(guān)專業(yè)大學(xué)高年級(jí)師生、研究生的參考教材，亦可供相關(guān)專業(yè)研究人員、技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 開關(guān)／互連與光技術(shù)1.1 信息網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)與互連1.1.1 通信的定義1.1.2 通信網(wǎng)絡(luò)中開關(guān)功能的必要性1.1.3 實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能的方法1.1.4 互連1.2 電話與互連1.2.1 互成對(duì)照的兩種通信服務(wù)1.2.2 電話網(wǎng)1.2.3 互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)1.2.4 因特網(wǎng)服務(wù)的種類1.2.5 因特網(wǎng)的基本思想1.2.6 局域網(wǎng)中的開關(guān)技術(shù)和TCP／IP協(xié)議1.2.7 構(gòu)成局域網(wǎng)的功能部件1.2.8 因特網(wǎng)和電話網(wǎng)的比較1.2.9 從電話網(wǎng)到綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)1.3 開關(guān)方式的現(xiàn)狀和存在的問題1.3.1 各種開關(guān)方式1.3.2 線路交換方式1.3.3 包交換方式1.3.4 ATM交換方式1.3.5 ATM開關(guān)1.4 對(duì)光技術(shù)的期望1.4.1 光技術(shù)的可能性1.4.2 光技術(shù)的作用第2章 開關(guān)的功能2.1 開關(guān)的功能2.2 基本的開關(guān)元件2.2.1 門（開／閉）開關(guān)2.2.2 縱橫開關(guān)2.2.3 多值開關(guān)（旋轉(zhuǎn)開關(guān)）2.3 利用基本開關(guān)元件的多端子開關(guān)的組成法2.3.1 矩陣開關(guān)2.3.2 榕樹型開關(guān)2.3.3 多級(jí)開關(guān)線路網(wǎng)2.3.4 廣播選擇型開關(guān)網(wǎng)2.4 開關(guān)／開關(guān)網(wǎng)的特性評(píng)價(jià)2.4.1 內(nèi)部閉塞率2.4.2 吞吐量2.4.3 開關(guān)速度2.5 重選路由型榕樹網(wǎng)2.5.1 重選路由型榕樹網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)2.5.2 網(wǎng)環(huán)的布線與路由選擇算法2.5.3 路由控制的例子2.5.4 吞吐量特性2.5.5 開關(guān)網(wǎng)的擴(kuò)充第3章 光開關(guān)技術(shù)3.1 前言3.2 空分型光開關(guān)3.2.1 空分型光開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)3.2.2 單元光開關(guān)的具體方式3.2.3 可用來(lái)實(shí)現(xiàn)單元光開關(guān)的物理現(xiàn)象3.2.4 開關(guān)特性3.2.5 空分型光開關(guān)中的問題3.3 波分多路型光開關(guān)3.3.1 波分多路型光開關(guān)的意義3.3.2 波長(zhǎng)多路開關(guān)3.3.3 波分信息高速通道開關(guān)3.3.4 波分多路型光開關(guān)的特性3.4 時(shí)分多路型光開關(guān)3.4.1 時(shí)分多路型光開關(guān)的意義3.4.2 時(shí)間多路開關(guān)3.4.3 光ATM開關(guān)3.4.4 用于光ATM開關(guān)的光器件3.5 自由空間光開關(guān)3.5.1 自由空間光學(xué)3.5.2 SEED開關(guān)3.5.3 EARS開關(guān)3.5.4 智能像素3.5.5 多級(jí)光束位移器型光開關(guān)3.5.6 全息型光開關(guān)3.5.7 液晶開關(guān)第4章 光互連4.1 前言4.2 光互連適用的領(lǐng)域4.3 光互連的基本結(jié)構(gòu)4.4 光互連適用的范圍4.4.1.ATM交換機(jī)與計(jì)算機(jī)4.4.2 光互連的市場(chǎng)預(yù)測(cè)4.5 光纖型光互連4.6 光底板4.7 自由空間光互連第5章 用于光開關(guān)／光互連的基本器件5.1 半導(dǎo)體激光器5.1.1 光波導(dǎo)型激光器5.1.2 面發(fā)射激光器5.2 光波導(dǎo)……第6章 信息通信系統(tǒng)中的應(yīng)用索引

章節(jié)摘錄

　　但是，利用這種方法時(shí)增加使用線路數(shù)或者增加交換機(jī)的處理量。與此相反，也有具備適合于一對(duì)多通信的物理結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。例如，像以太網(wǎng)那樣的媒體共享型LAN中，在連接于同一電纜的全部終端的輸入口上，通常都進(jìn)入相同的信息，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多通信。但是，在以太網(wǎng)中電纜的總長(zhǎng)通常不超過2km（包括中繼器），可容納的終端數(shù)也少，只適用于大樓內(nèi)等狹小的范圍。與此相對(duì)照，如果發(fā)展廣播選擇型光開關(guān)，則有可能建成在媒體共享型中容納幾萬(wàn)到十幾萬(wàn)用戶的局域網(wǎng)。　　在廣播選擇型光開關(guān)中，星形耦合器起著所有用戶共享的信息傳送媒體的作用?？傊?，進(jìn)入星形耦合器一個(gè)輸入口的光信息均等地被分配到所有輸出口，由連接于各輸出口的光接收器同時(shí)接收其信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的通信。到目前為止，開關(guān)網(wǎng)的功能基本上與以太網(wǎng)相同。但是，在廣播選擇型開關(guān)中，連接到各輸入口的光發(fā)送器上分配不同的送信波長(zhǎng)，因此，當(dāng)全部光發(fā)送器同時(shí)發(fā)送光信號(hào)時(shí)，它們?cè)谛切务詈掀髦斜贿M(jìn)行頻率多路化，并不發(fā)生沖突。這時(shí)，如果各接收器有選擇地接收各種不同的波長(zhǎng)（利用設(shè)置于接收器入口的波長(zhǎng)可調(diào)諧濾光器），則可以同時(shí)提供與波長(zhǎng)數(shù)相等的一對(duì)一通信（在以太網(wǎng)中，則同時(shí)只能提供一組一對(duì)一通信）。這樣在廣播選擇型光開關(guān)中，就可以很容易地提供一對(duì)一的通信和一對(duì)多的通信。但是，目前的結(jié)構(gòu)能容納的終端數(shù)（相當(dāng)于光發(fā)送器或光接收器的數(shù)目）決定于可使用的波長(zhǎng)數(shù)，最多也只能達(dá)到幾十個(gè)，其規(guī)模只相當(dāng)于小規(guī)模LAN。

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