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(zhù)大數據、云計算、人工智能等技術(shù)的爆發(fā)式增長(cháng)，數據中心的數據流量呈指數級增長(cháng)，對光交換系統的帶寬、端口擴展性、能耗和可靠性提出了更高要求。傳統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(wú)法滿(mǎn)足數據中心高密度、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，承擔著(zhù)光信號的路由和交換功能，其性能直接決定了整個(gè)光通信系統的傳輸效率和穩定性。廣西科毅光通信科技有限公司基于自主研發(fā)的層狀結構光開(kāi)關(guān)，推出高性能光交叉互連器件，通過(guò)陣列化布局和智能化控制，實(shí)現多端口光信號的高效交換，為數據中心等核心場(chǎng)景提供理想的互聯(lián)解決方案。

二、光交叉互連器件結構設計：陣列化布局與靈活互聯(lián)

（一）整體結構組成

廣西科毅的光交叉互連器件由多個(gè)前文所述的層狀結構光開(kāi)關(guān)組成，多個(gè)光開(kāi)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，可根據實(shí)際需求設定）。

每行光開(kāi)關(guān)設有一個(gè)輸入接口，每列光開(kāi)關(guān)設有一個(gè)輸出接口，每個(gè)光開(kāi)關(guān)可獨立控制光信號的橫向傳輸或縱向傳輸，通過(guò)多個(gè)光開(kāi)關(guān)的協(xié)同工作，實(shí)現任意輸入接口到任意輸出接口的光信號路由。

圖1 光開(kāi)關(guān)陣列化光交叉互連器件結構示意圖

具體布局特點(diǎn)：

1.      N行光開(kāi)關(guān)的起始光開(kāi)關(guān)設于矩形陣列的第一側邊，每行相鄰光開(kāi)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(kāi)關(guān)的末端光開(kāi)關(guān)設于矩形陣列的第二側邊（與第一側邊相鄰），每列相鄰光開(kāi)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邊的每個(gè)光開(kāi)關(guān)輸入端連接，每個(gè)光輸出接口與第二側邊的每個(gè)光開(kāi)關(guān)輸出端連接，實(shí)現全端口覆蓋。

4.      N×M個(gè)光開(kāi)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(kāi)關(guān)的偏振態(tài)控制和傳輸方向切換，通過(guò)對每個(gè)光開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)進(jìn)行精準控制，實(shí)現光信號的路徑規劃和交換。

1.      光信號接入：光波通過(guò)光輸入接口進(jìn)入光開(kāi)關(guān)陣列，與對應的起始光開(kāi)關(guān)輸入端連接，由平面波導引導光信號傳輸。

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

3.      橫向傳輸控制：當光信號需要沿橫向傳輸時(shí)，對應光開(kāi)關(guān)的橫向電極不接通驅動(dòng)電壓，液晶分子保持均勻排列，光波偏振態(tài)不變，光開(kāi)關(guān)引導光波在橫向波導中傳輸，依次通過(guò)該行相鄰光開(kāi)關(guān)。

4.      縱向傳輸控制：當光信號需要轉向縱向傳輸時(shí)，對應光開(kāi)關(guān)的橫向電極接通驅動(dòng)電壓，電場(chǎng)控制液晶分子扭轉排列，改變光波偏振態(tài)。此時(shí)光波在轉向波導中傳輸，進(jìn)入縱向波導后沿縱向傳輸，依次通過(guò)該列相鄰光開(kāi)關(guān)，最終從對應的輸出接口輸出。

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

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

（一）數據中心光交換

數據中心是光交叉互連器件的核心應用場(chǎng)景，該器件可用于服務(wù)器集群、存儲陣列、網(wǎng)絡(luò )設備之間的光互聯(lián)，實(shí)現數據的高速傳輸和靈活調度。其低損耗特性確保數據傳輸的完整性，高端口擴展性支持數據中心的擴容需求，低能耗設計符合綠色數據中心的發(fā)展趨勢，緊湊的結構可節省機房空間，提升機房利用率。

（二）光通訊網(wǎng)絡(luò )核心節點(diǎn)

在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)等光通訊網(wǎng)絡(luò )的核心交換節點(diǎn)，該光交叉互連器件可實(shí)現不同線(xiàn)路、不同波長(cháng)光信號的路由和交換，解決傳統交換節點(diǎn)帶寬不足、延遲高的問(wèn)題。其快速響應能力和高可靠性確保網(wǎng)絡(luò )的穩定運行，單片集成特性可降低節點(diǎn)設備的復雜度和成本。

（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、調制器等）進(jìn)行單片集成，形成功能完整的光子集成回路，應用于光計算、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)化應用。

（四）獨立器件應用

在光交叉互連器件基礎上增加電氣接口與光纖接口，可作為獨立器件應用于中小型光通信系統、實(shí)驗室測試設備等場(chǎng)景，安裝便捷，維護簡(jiǎn)單，為用戶(hù)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端口擴展，可根據應用場(chǎng)景靈活配置端口數量，實(shí)現大規模光信號的并行交換，滿(mǎn)足數據中心等場(chǎng)景的高密度互聯(lián)需求。

2.      低能耗設計：采用雙折射液晶材料和CMOS電開(kāi)關(guān)驅動(dòng)，驅動(dòng)電壓低（橫向電極驅動(dòng)電壓優(yōu)選頻率1KHz、幅度可調的正弦交流電壓），大幅降低器件運行能耗，符合綠色節能趨勢。

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

4.      端口擴展性好：N和M可靈活設定為任意正整數，支持從少量端口到大規模端口的靈活擴展，適配不同規模的應用場(chǎng)景，投資回報比高。

5.      集成度高：多個(gè)光開(kāi)關(guān)集成于同一硅基底，體積遠小于傳統器件，可實(shí)現單片集成或與外圍電路集成，降低系統復雜度和安裝空間需求。

6.      魯棒性強：成熟的材料體系和結構設計使其具有較強的抗干擾能力，在溫度變化、振動(dòng)等復雜環(huán)境下仍能穩定工作，提升系統可靠性。

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(zhuān)業(yè)的研發(fā)團隊和完善的生產(chǎn)體系，將層狀結構光開(kāi)關(guān)和光交叉互連器件技術(shù)成功轉化為量產(chǎn)產(chǎn)品。公司嚴格遵循ISO質(zhì)量體系標準，從原材料采購、生產(chǎn)加工到成品檢測，每個(gè)環(huán)節都進(jìn)行嚴格把控，確保產(chǎn)品性能穩定可靠。

針對不同行業(yè)用戶(hù)的個(gè)性化需求，廣西科毅可提供定制化解決方案，包括端口數量、響應速度、封裝形式等方面的定制服務(wù)，滿(mǎn)足光通信網(wǎng)絡(luò )、數據中心、光子集成等不同場(chǎng)景的應用需求。

擇合適的光開(kāi)關(guān)是一項需要綜合考量技術(shù)、性能、成本和供應商實(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，詳細對比關(guān)鍵參數，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(zhuān)業(yè)的合作伙伴。

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