光交换作为光网络中的关键技术,对光通信系统发挥着重要的作用。近年来,英国的布里斯托大学研究开发了一种纳秒级的基于有源垂直耦合器(AVC)的4×4 Crosspoint电控光开关矩阵模块,与其它的光开关相比具有极大的优势。本文研究了此器件开关特性及其在光网络方面的应用等,主要包括以下几个方面:首先对耦合模理论进行了简单的分析,这是Crosspoint工作的基本原理,便于从物理机制上了解其工作过程。基于耦合模理论,描述了Crosspoint的设计过程,包括波导和晶片结构,并利用FIMMWAVE软件建立了器件的物理模型,通过对开关过程的模拟,调整参数使得输出最优化,并反馈至设计制作过程。并简要介绍了器件的制作、封装及在封装后的具体开关特性参数。介绍了基于Crosspoint的光报头检测系统,即通过接收处理155Mbps的光报头,对所需要开启的开关进行操作。对如何设计整个系统和相应的控制电路各部分进行了详细的描述,分析了实验的结果和Crosspoint的误码率(BER)特性。在此基础上,设计了一种使输入光包的功率均衡的方法,实验结果表明Crosspoint可以很好的运用于光分组交换和光功率均衡。研究了不同的码型调制方式及其对Crosspoint的影响,对RZ-DPSK、RZ和NRZ信号分别经过开关后的特性进行了比较分析,结果表明优化传输码型可以有效的提高接收系统的灵敏度,改善系统的误码率特性。由于Crosspoint独特的设计,可以独立的完成无损耗的组播技术,相当于集成了开关、分路器和放大器的功能于一体。对不同级数的组播技术分别进行了详尽的研究,从1×2、1×4、2×4到4×4的完全利用,当开关的注入电流变化时,分析研究了在每个不同级数的情况下的系统的传输特性、接收误码率特性和光信噪比的变化情况。实验结果表明Crosspoint光开关可以很好的实现无损耗的组播技术。在光交换节点中,实现光包的缓存和时隙分配是必备的要求。提出了一种Crosspoint的新型光缓存方案,实验结果表明即使在光环路中光包循环9次,功率代价依然不大。基于此误码率特性,能够提供从1个时隙到999个时隙连续可调的缓存深度,并且时隙长度可调。这种新型的光缓存方案可以简单的实现多种方式的时隙分配,包括光包的时隙交换、串并和并串转换、压缩等功能。实验结果充分的表明了这种有大范围可变长度、简单结构的光缓存的可行性和实用性。