一、光交叉互連器件的行業(yè)需求：從帶寬瓶頸到高效互聯(lián)

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)級增長，對光交換系統(tǒng)的帶寬、端口擴(kuò)展性、能耗和可靠性提出了更高要求。傳統(tǒng)光交叉互連器件要么體積龐大、集成困難，要么綜合性能失衡，無法滿足數(shù)據(jù)中心高密度、低延遲、低能耗的互聯(lián)需求。

光交叉互連器件作為光通信網(wǎng)絡(luò)的核心樞紐，承擔(dān)著光信號的路由和交換功能，其性能直接決定了整個(gè)光通信系統(tǒng)的傳輸效率和穩(wěn)定性。廣西科毅光通信科技有限公司基于自主研發(fā)的層狀結(jié)構(gòu)光開關(guān)，推出高性能光交叉互連器件，通過陣列化布局和智能化控制，實(shí)現(xiàn)多端口光信號的高效交換，為數(shù)據(jù)中心等核心場景提供理想的互聯(lián)解決方案。

二、光交叉互連器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：陣列化布局與靈活互聯(lián)

（一）整體結(jié)構(gòu)組成

廣西科毅的光交叉互連器件由多個(gè)前文所述的層狀結(jié)構(gòu)光開關(guān)組成，多個(gè)光開關(guān)采用陣列排布且縱橫交叉連接，形成N行M列的矩形陣列（N和M為任意正整數(shù)，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定）。

每行光開關(guān)設(shè)有一個(gè)輸入接口，每列光開關(guān)設(shè)有一個(gè)輸出接口，每個(gè)光開關(guān)可獨(dú)立控制光信號的橫向傳輸或縱向傳輸，通過多個(gè)光開關(guān)的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)任意輸入接口到任意輸出接口的光信號路由。

圖1 光開關(guān)陣列化光交叉互連器件結(jié)構(gòu)示意圖

具體布局特點(diǎn)：

1.      N行光開關(guān)的起始光開關(guān)設(shè)于矩形陣列的第一側(cè)邊，每行相鄰光開關(guān)的輸入端和輸出端依次連接，形成橫向傳輸路徑。

2.      M列光開關(guān)的末端光開關(guān)設(shè)于矩形陣列的第二側(cè)邊（與第一側(cè)邊相鄰），每列相鄰光開關(guān)的輸入端和輸出端依次連接，形成縱向傳輸路徑。

3.      每個(gè)光輸入接口與第一側(cè)邊的每個(gè)光開關(guān)輸入端連接，每個(gè)光輸出接口與第二側(cè)邊的每個(gè)光開關(guān)輸出端連接，實(shí)現(xiàn)全端口覆蓋。

4.      N×M個(gè)光開關(guān)集成于同一硅基底，進(jìn)一步提升集成度，縮小器件整體體積。

（二）核心工作原理

光交叉互連器件的工作邏輯基于單個(gè)光開關(guān)的偏振態(tài)控制和傳輸方向切換，通過對每個(gè)光開關(guān)的工作狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)光信號的路徑規(guī)劃和交換。

1.      光信號接入：光波通過光輸入接口進(jìn)入光開關(guān)陣列，與對應(yīng)的起始光開關(guān)輸入端連接，由平面波導(dǎo)引導(dǎo)光信號傳輸。

2.      液晶分子取向控制：根據(jù)傳輸需求，通過光開關(guān)的取向膜層或上下層工作電極，控制波導(dǎo)層中液晶分子的取向狀態(tài)，為偏振態(tài)切換奠定基礎(chǔ)。

3.      橫向傳輸控制：當(dāng)光信號需要沿橫向傳輸時(shí)，對應(yīng)光開關(guān)的橫向電極不接通驅(qū)動(dòng)電壓，液晶分子保持均勻排列，光波偏振態(tài)不變，光開關(guān)引導(dǎo)光波在橫向波導(dǎo)中傳輸，依次通過該行相鄰光開關(guān)。

4.      縱向傳輸控制：當(dāng)光信號需要轉(zhuǎn)向縱向傳輸時(shí)，對應(yīng)光開關(guān)的橫向電極接通驅(qū)動(dòng)電壓，電場控制液晶分子扭轉(zhuǎn)排列，改變光波偏振態(tài)。此時(shí)光波在轉(zhuǎn)向波導(dǎo)中傳輸，進(jìn)入縱向波導(dǎo)后沿縱向傳輸，依次通過該列相鄰光開關(guān)，最終從對應(yīng)的輸出接口輸出。

通過對每個(gè)光開關(guān)的工作狀態(tài)進(jìn)行編程控制，可實(shí)現(xiàn)任意輸入接口到任意輸出接口的光信號交換，滿足多端口、靈活路由的需求。

三、光交叉互連器件應(yīng)用場景：覆蓋多領(lǐng)域光互聯(lián)需求

（一）數(shù)據(jù)中心光交換

數(shù)據(jù)中心是光交叉互連器件的核心應(yīng)用場景，該器件可用于服務(wù)器集群、存儲陣列、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的光互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸和靈活調(diào)度。其低損耗特性確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕叨丝跀U(kuò)展性支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的擴(kuò)容需求，低能耗設(shè)計(jì)符合綠色數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢，緊湊的結(jié)構(gòu)可節(jié)省機(jī)房空間，提升機(jī)房利用率。

（二）光通訊網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)

在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)等光通訊網(wǎng)絡(luò)的核心交換節(jié)點(diǎn)，該光交叉互連器件可實(shí)現(xiàn)不同線路、不同波長光信號的路由和交換，解決傳統(tǒng)交換節(jié)點(diǎn)帶寬不足、延遲高的問題。其快速響應(yīng)能力和高可靠性確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，單片集成特性可降低節(jié)點(diǎn)設(shè)備的復(fù)雜度和成本。

（三）光子集成回路

作為光子芯片的重要組成部分，該光交叉互連器件可與其他光子器件（如激光器、探測器、調(diào)制器等）進(jìn)行單片集成，形成功能完整的光子集成回路，應(yīng)用于光計(jì)算、光傳感、量子通信等新興領(lǐng)域，推動(dòng)光子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

（四）獨(dú)立器件應(yīng)用

在光交叉互連器件基礎(chǔ)上增加電氣接口與光纖接口，可作為獨(dú)立器件應(yīng)用于中小型光通信系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室測試設(shè)備等場景，安裝便捷，維護(hù)簡單，為用戶提供靈活的部署選擇。

四、光交叉互連器件核心性能優(yōu)勢：超越傳統(tǒng)方案的綜合升級

1.      多端口高效交換：陣列化布局支持N×M端口擴(kuò)展，可根據(jù)應(yīng)用場景靈活配置端口數(shù)量，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光信號的并行交換，滿足數(shù)據(jù)中心等場景的高密度互聯(lián)需求。

2.      低能耗設(shè)計(jì)：采用雙折射液晶材料和CMOS電開關(guān)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電壓低（橫向電極驅(qū)動(dòng)電壓優(yōu)選頻率1KHz、幅度可調(diào)的正弦交流電壓），大幅降低器件運(yùn)行能耗，符合綠色節(jié)能趨勢。

3.      光學(xué)損耗低：繼承單個(gè)光開關(guān)的低損耗設(shè)計(jì)，結(jié)合陣列化布局的優(yōu)化路由，整體光學(xué)損耗顯著低于傳統(tǒng)MEMS或LCoS方案，提升光信號傳輸距離和質(zhì)量。

4.      端口擴(kuò)展性好：N和M可靈活設(shè)定為任意正整數(shù)，支持從少量端口到大規(guī)模端口的靈活擴(kuò)展，適配不同規(guī)模的應(yīng)用場景，投資回報(bào)比高。

5.      集成度高：多個(gè)光開關(guān)集成于同一硅基底，體積遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)器件，可實(shí)現(xiàn)單片集成或與外圍電路集成，降低系統(tǒng)復(fù)雜度和安裝空間需求。

6.      魯棒性強(qiáng)：成熟的材料體系和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其具有較強(qiáng)的抗干擾能力，在溫度變化、振動(dòng)等復(fù)雜環(huán)境下仍能穩(wěn)定工作，提升系統(tǒng)可靠性。

五、廣西科毅技術(shù)實(shí)力：從研發(fā)到量產(chǎn)的全鏈條保障

廣西科毅光通信科技有限公司深耕光通信器件領(lǐng)域，擁有專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和完善的生產(chǎn)體系，將層狀結(jié)構(gòu)光開關(guān)和光交叉互連器件技術(shù)成功轉(zhuǎn)化為量產(chǎn)產(chǎn)品。公司嚴(yán)格遵循ISO質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)，從原材料采購、生產(chǎn)加工到成品檢測，每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。

針對不同行業(yè)用戶的個(gè)性化需求，廣西科毅可提供定制化解決方案，包括端口數(shù)量、響應(yīng)速度、封裝形式等方面的定制服務(wù)，滿足光通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、光子集成等不同場景的應(yīng)用需求。

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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