在光通信領域，光開關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（美國光纖通訊展覽會及研討會）上，光傳輸技術的突破性進展幾乎都與光開關的創(chuàng)新應用密不可分。本文系統(tǒng)梳理近三年 OFC 光傳輸系統(tǒng)核心成果，深入解析光開關在多芯光纖、超寬波段、長距離傳輸?shù)阮I域的關鍵作用，揭示其對下一代光網(wǎng)絡的支撐價值。

一、多芯光纖傳輸：光開關實現(xiàn)空間維度的容量突破

多芯光纖（MCF）通過空間分割復用（SDM）技術打破單芯容量瓶頸，而光開關的精準切換能力是實現(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）技術中，2×2 聲光光開關（AOM） 成為技術突破的關鍵 —— 通過周期性融合拼接不同纖芯接觸點，AOM 以微秒級響應速度實現(xiàn)芯間動態(tài)切換，有效平均芯間偏移（ICS）效應，使 3000 公里傳輸后 MIMO-DSP 內(nèi)存長度仍保持在 3 納秒以下，大幅降低芯間串擾（IXT）抑制難度。

相關實驗裝置圖

2025 年NICT團隊的19芯隨機耦合多芯光纖系統(tǒng)進一步驗證了光開關陣列的價值。該系統(tǒng)通過19×19光開關矩陣實現(xiàn) 381個WDM通道的動態(tài)路由，配合38×38MIMO 數(shù)字信號處理，在 1808.1 公里傳輸中達成1.02Pb/s速率，創(chuàng)造889Pbps×km 的容量距離乘積新紀錄。廣西科毅光通信的 1×N光開關模塊憑借 0.5dB 以下的插入損耗和 10萬次以上的切換壽命，已在多芯光纖測試系統(tǒng)中實現(xiàn)穩(wěn)定應用，為空間分割復用網(wǎng)絡提供了可靠的光路控制方案。

二、超寬波段傳輸：波長選擇開關拓展頻譜利用邊界

超寬波段傳輸?shù)暮诵奶魬?zhàn)在于多波段信號的靈活調(diào)度，波長選擇開關（WSS） 作為光開關的高端形態(tài)，成為突破波段壁壘的關鍵。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 實現(xiàn) 124 個通道的動態(tài)增益均衡，其偏振不敏感設計確保了 9.33b/s/Hz 頻譜效率的穩(wěn)定輸出。這種基于微機電系統(tǒng)（MEMS）的 WSS 可實現(xiàn) 0.1nm 精度的波長粒度控制，為超寬波段復用提供了精準的光路分配方案。

S+C+L 波段 124-WDM 通道傳輸實驗裝置圖

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

三、長距離無中繼傳輸：光開關保障系統(tǒng)可靠性與靈活性

長距離無中繼系統(tǒng)對光路穩(wěn)定性要求嚴苛，光開關的低損耗與高可靠性成為關鍵支撐。2025 年華中科技大學團隊實現(xiàn) 366.3 公里 76.8Tb/s 傳輸中，采用雙向遠程光泵浦放大器（ROPA）與光開關組合架構(gòu)：通過 1×2 光開關實現(xiàn)信號與泵浦光的高效合波 / 分波，開關的快速切換（≤10μs）確保了拉曼泵浦光的實時功率調(diào)整，最終達成 28.13Pb/s?km 的容量距離乘積。

96×800G 無中繼傳輸實驗裝置圖

空芯光纖（HCF）傳輸中，光開關的低背向散射特性至關重要。2025 年中國電信研究院的 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。而中國移動研究院在 20 公里反諧振空心光纖（AR-HCF）上實現(xiàn) 128Tb/s 全雙工傳輸，其核心在于光開關陣列≤-50dB 的串擾抑制能力，確保了同頻信號的雙向隔離。

四、先進調(diào)制與信號處理：光開關提升系統(tǒng)動態(tài)適應性

在高階調(diào)制與復雜信號處理系統(tǒng)中，光開關的動態(tài)路由能力成為提升靈活性的核心。2023 年復旦大學提出的環(huán)狀神經(jīng)網(wǎng)絡均衡器（RW-NNE）系統(tǒng)中，光開關用于訓練序列的動態(tài)分路：通過將 420Gb/s PS-64QAM 信號按振幅分組，光開關的納秒級響應實現(xiàn)內(nèi)圈 / 外圈信號的獨立訓練，最終使傳輸距離延長 25%，系統(tǒng)復雜度降低 25.3%。

RW-NNE 的內(nèi) / 外神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及實驗裝置圖

2024 年諾基亞的 1000 公里實時傳輸系統(tǒng)中，35 個 WDM 通道的 128-GBaud 信號依賴WSS與可變光衰減器（VOA）集成光開關實現(xiàn)動態(tài)功率均衡。該系統(tǒng)通過光開關實時調(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，驗證了光開關在長距離高符號率傳輸中的穩(wěn)定性控制價值。廣西科毅光通信在此基礎上開發(fā)的智能光開關控制器，已實現(xiàn)與傳輸系統(tǒng)的實時聯(lián)動，可根據(jù)信道狀態(tài)預測并提前調(diào)整光路。

五、技術趨勢與未來展望

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

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

選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(shù)，并優(yōu)先選擇像科毅光通信這樣技術扎實、質(zhì)量可靠、服務專業(yè)的合作伙伴。

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