一、光交叉互連器件的行業(yè)需求：從帶寬瓶頸到高效互聯

隨著大數據、云計算、人工智能等技術的爆發(fā)式增長，數據中心的數據流量呈指數級增長，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，無法滿足數據中心高密度、低延遲、低能耗的互聯需求。

光交叉互連器件作為光通信網絡的核心樞紐，承擔著光信號的路由和交換功能，其性能直接決定了整個光通信系統的傳輸效率和穩(wěn)定性。廣西科毅光通信科技有限公司基于自主研發(fā)的層狀結構光開關，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，實現多端口光信號的高效交換，為數據中心等核心場景提供理想的互聯解決方案。

二、光交叉互連器件結構設計：陣列化布局與靈活互聯

（一）整體結構組成

廣西科毅的光交叉互連器件由多個前文所述的層狀結構光開關組成，多個光開關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，可根據實際需求設定）。

每行光開關設有一個輸入接口，每列光開關設有一個輸出接口，每個光開關可獨立控制光信號的橫向傳輸或縱向傳輸，通過多個光開關的協同工作，實現任意輸入接口到任意輸出接口的光信號路由。

圖1 光開關陣列化光交叉互連器件結構示意圖

具體布局特點：

1.      N行光開關的起始光開關設于矩形陣列的第一側邊，每行相鄰光開關的輸入端和輸出端依次連接，形成橫向傳輸路徑。

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

3.      每個光輸入接口與第一側邊的每個光開關輸入端連接，每個光輸出接口與第二側邊的每個光開關輸出端連接，實現全端口覆蓋。

4.      N×M個光開關集成于同一硅基底，進一步提升集成度，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光開關的偏振態(tài)控制和傳輸方向切換，通過對每個光開關的工作狀態(tài)進行精準控制，實現光信號的路徑規(guī)劃和交換。

1.      光信號接入：光波通過光輸入接口進入光開關陣列，與對應的起始光開關輸入端連接，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，通過光開關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，對應光開關的橫向電極不接通驅動電壓，液晶分子保持均勻排列，光波偏振態(tài)不變，光開關引導光波在橫向波導中傳輸，依次通過該行相鄰光開關。

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

通過對每個光開關的工作狀態(tài)進行編程控制，可實現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、光交叉互連器件應用場景：覆蓋多領域光互聯需求

（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景，該器件可用于服務器集群、存儲陣列、網絡設備之間的光互聯，實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(jié)省機房空間，提升機房利用率。

（二）光通訊網絡核心節(jié)點

在骨干網、城域網等光通訊網絡的核心交換節(jié)點，該光交叉互連器件可實現不同線路、不同波長光信號的路由和交換，解決傳統交換節(jié)點帶寬不足、延遲高的問題。其快速響應能力和高可靠性確保網絡的穩(wěn)定運行，單片集成特性可降低節(jié)點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、量子通信等新興領域，推動光子技術的產業(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、實驗室測試設備等場景，安裝便捷，維護簡單，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，可根據應用場景靈活配置端口數量，實現大規(guī)模光信號的并行交換，滿足數據中心等場景的高密度互聯需求。

2.      低能耗設計：采用雙折射液晶材料和CMOS電開關驅動，驅動電壓低（橫向電極驅動電壓優(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(jié)能趨勢。

3.      光學損耗低：繼承單個光開關的低損耗設計，結合陣列化布局的優(yōu)化路由，整體光學損耗顯著低于傳統MEMS或LCoS方案，提升光信號傳輸距離和質量。

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(guī)模端口的靈活擴展，適配不同規(guī)模的應用場景，投資回報比高。

5.      集成度高：多個光開關集成于同一硅基底，體積遠小于傳統器件，可實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、振動等復雜環(huán)境下仍能穩(wěn)定工作，提升系統可靠性。

五、廣西科毅技術實力：從研發(fā)到量產的全鏈條保障

廣西科毅光通信科技有限公司深耕光通信器件領域，擁有專業(yè)的研發(fā)團隊和完善的生產體系，將層狀結構光開關和光交叉互連器件技術成功轉化為量產產品。公司嚴格遵循ISO質量體系標準，從原材料采購、生產加工到成品檢測，每個環(huán)節(jié)都進行嚴格把控，確保產品性能穩(wěn)定可靠。

針對不同行業(yè)用戶的個性化需求，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，滿足光通信網絡、數據中心、光子集成等不同場景的應用需求。

擇合適的光開關是一項需要綜合考量技術、性能、成本和供應商實力的工作。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，詳細對比關鍵參數，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術扎實、質量可靠、服務專業(yè)的合作伙伴。

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