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光电交换机内包含带有光电晶体材料（诸如锂铌）的波导。交换机通常在输入输出端各有两个波导，波导之间有两条波导通路，这就构成了mach-zehnder干涉结构。这种结构可以实现1×2和2×2的交换配置。两条通路之间的相位差由施加在通路上的电压来控制。当通路上的驱动电压改变两通路之间的相位差时，利用干涉效应就可将信号送到目的输出端。人工交换的效率太低，不能满足大规模部署电.话的需要。
采用钡钛材料的波导交换机已经开发成功，这种交换机使用了一种分子束取相附生的技术。与锂铌交换机相比，这种新的交换机使用了非常少的驱动电能。
光电交换机的主要优点就是交换速度较快，可达到纳秒级。然而，这类交换机的介入损耗、依极化损耗和串音都比较严重，它们对电漂移较敏感，通常需要较高的工作电压。这样，较高的生产成本就限制了光电交换机在商业上的广泛应用。
光机械交换机依赖于成熟的光技术，是目前最常见的交换机。它的操作原理十分简单，在交换机中，通过移动光纤终端或棱镜来将光线引导或反射到输出光纤，这样就实现了输入光信号的机械交换。光机械交换机只能实现毫秒级的交换速度，但由于它的成本较低，设计简单和光性能较好而得到了广泛的应用。

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