傳統的光交換在交換過(guò)程中存在光變電、電變光的相互轉換，而且它們的交換容量都要受到電子器件工作速度的限制，使得整個(gè)光通信系統的帶寬受到限制。直接光交換可省去光／電、電／光的交換過(guò)程，充分利用光通信的寬帶特性。因此，光交換被認為是未來(lái)寬帶通信網(wǎng)最具潛力的新一代交換技術(shù)。對光交換的探索始于上世紀70年代，80年代中期發(fā)展比較迅速。
和電交換技術(shù)類(lèi)似，光交換技術(shù)按交換方式可分為電路交換和包交換。電路交換又含有空分（SD）、時(shí)分（TD）、波分／頻分（WD／FD）等方式；包交換則有ATM光交換等方式。其原理、結構特點(diǎn)和研究進(jìn)展狀況如下。
1．空分光交換
空分光交換是由開(kāi)關(guān)矩陣實(shí)現的，開(kāi)關(guān)矩陣節點(diǎn)可由機械、電或光進(jìn)行控制，按要求建立物理通道，使輸入端任一信道與輸出端任一信道相連，完成信息的交換。各種機械、電或光控制的相關(guān)器件均可構成空分光交換。構成光矩陣的開(kāi)關(guān)有鈮酸鋰定向耦合器、微機電系統MEMS等。
2．時(shí)分光交換
時(shí)分光交換系統采用光器件或光電器件作為時(shí)隙交換器，通過(guò)光讀寫(xiě)門(mén)對光存儲器的受控有序讀寫(xiě)操作完成交換動(dòng)作。因為時(shí)分光交換系統能與光傳輸系統很好配合構成全光網(wǎng)，所以時(shí)分光交換技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展很快，其交換速率幾乎每年提高一倍，目前已研制出幾種時(shí)分光交換系統。上世紀80年代中期成功地實(shí)現了256Mbps（4路64Mbps）彩色圖像編碼信號的光時(shí)分交換系統。它采用1×4鈮酸鋰定向耦合器矩陣開(kāi)關(guān)作選通器，雙穩態(tài)激光二極管作存儲器（開(kāi)關(guān)速度1Gbps），組成單級交換模塊。上世紀90年代初又推出了512Mbps試驗系統。實(shí)現光時(shí)分交換系統的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高速光邏輯器件，即光的讀寫(xiě)器件和存儲器件。
3．波分／頻分光交換
波分交換即信號通過(guò)不同的波長(cháng)，選擇不同的網(wǎng)絡(luò )通路來(lái)實(shí)現，由波長(cháng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行交換。波分光交換網(wǎng)絡(luò )由波長(cháng)復用器／去復用器、波長(cháng)選擇空間開(kāi)關(guān)和波長(cháng)互換器（波長(cháng)開(kāi)關(guān)）組成。
目前已研制成波分復用數在10左右的波分光交換實(shí)驗系統。最近開(kāi)發(fā)出一種太比級光波分交換系統，它采用的波分復用數為128，最大終端數達2048，復用級相當于1．2Tbps的交換吞吐量。
4．ATM光交換
ATM光交換遵循電領(lǐng)域ATM交換的基本原理，采用波分復用、電或光緩沖技術(shù)，由信元波長(cháng)進(jìn)行選路。依照信元的波長(cháng)，信元被選路到輸出端口的光緩沖存儲器中，然后將選路到同一輸出端口的信元存儲于輸入公用的光緩沖存儲器內，完成交換的目的。 }
