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大数据、云计算、物联网等新兴技术的高速发展带来了IT产业的全新变革,光传送网对数据通信容量、传输速度和通信质量的要求不断提高,这与现有网络技术的发展进程之间的矛盾愈加突出。一方面,针对网络带宽需求持续高速的增长,研究人员在超大容量的光纤传输技术上已经取得了快速的发展。面对当下单模光纤传输能力的物理限制,新型的光纤复用技术和自由空间大容量短距离的空分复用技术被进一步挖掘以缓解数据容量危机;另一方面,超高速光传送网和软件定义网络的新兴架构应运而生,整个社会网络正在“去中心化”,数据中心逐渐地成为数据网络通信的核心。总的来讲,超高速、大容量光传输技术和全光网络交换技术将会成为下一代光网络发展的方向。面向数据中心的大容量、短距离光互连技术旨在构建弹性光网络以提高通信带宽资源的利用率。根据数据流量大小灵活调整分配带宽进行数据梳理整合,将可用的资源有效调配到需求最大的地方。光网络的组网技术也将会从纯粹的电层组网演进为大容量的电交叉互联结合光交叉互联的统一组网模式。本论文重点关注和解决传统光交换技术在光交换时间上的局限性,针对数据中心特定的应用场景,进行了基于数字微反射镜(DMD)的高速光开关技术研究,研究主要包含两个方面。(1)首先在工程上设计并加工闪耀微光栅阵列,突破了DMD光开关在“衍射极限”上的瓶颈限制,实现了DMD光开关工作效率的提升,增加了DMD光开关在数据中心领域的可应用性;(2)在DMD光开关基础之上结合贝塞尔光束无衍射、自愈合的特性进行了研究,提出了一种增强DMD光开关应用在数据中心领域抗热湍流扰动的方法,并在实验上验证了其可行性。总之,本论文对DMD光开关开展的一系列技术研究,特别是在突破DMD光开关“衍射极限”研究方面有重要意义,为数据中心和光网络对高速可拓展线路提供了潜在的应用价值。