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(dōu)要受到電子器件工作速度的限制，使得整個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(bèi)認爲是未來寬帶通信網最具潛力的新一代交換技術。對(duì)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。
    和電交換技術類似，光交換技術按交換方式可分爲電路交換和包交換。電路交換又含有空分（SD）、時分（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)關矩陣實現的，開(kāi)關矩陣節點可由機械、電或光進(jìn)行控制，按要求建立物理通道(dào)，使輸入端任一信道(dào)與輸出端任一信道(dào)相連，完成(chéng)信息的交換。各種(zhǒng)機械、電或光控制的相關器件均可構成(chéng)空分光交換。構成(chéng)光矩陣的開(kāi)關有铌酸锂定向(xiàng)耦合器、微機電系統MEMS等。
2．時分光交換
　　時分光交換系統采用光器件或光電器件作爲時隙交換器，通過(guò)光讀寫門對(duì)光存儲器的受控有序讀寫操作完成(chéng)交換動作。因爲時分光交換系統能(néng)與光傳輸系統很好(hǎo)配合構成(chéng)全光網，所以時分光交換技術的研究開(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(zhǒng)時分光交換系統。上世紀80年代中期成(chéng)功地實現了256Mbps（4路64Mbps）彩色圖像編碼信号的光時分交換系統。它采用1×4铌酸锂定向(xiàng)耦合器矩陣開(kāi)關作選通器，雙穩态激光二極管作存儲器（開(kāi)關速度1Gbps），組成(chéng)單級交換模塊。上世紀90年代初又推出了512Mbps試驗系統。實現光時分交換系統的關鍵是開(kāi)發(fā)高速光邏輯器件，即光的讀寫器件和存儲器件。
3．波分／頻分光交換
　　波分交換即信号通過(guò)不同的波長(cháng)，選擇不同的網絡通路來實現，由波長(cháng)開(kāi)關進(jìn)行交換。波分光交換網絡由波長(cháng)複用器／去複用器、波長(cháng)選擇空間開(kāi)關和波長(cháng)互換器（波長(cháng)開(kāi)關）組成(chéng)。
　　目前已研制成(chéng)波分複用數在10左右的波分光交換實驗系統。最近開(kāi)發(fā)出一種(zhǒng)太比級光波分交換系統，它采用的波分複用數爲128，最大終端數達2048，複用級相當于1．2Tbps的交換吞吐量。
4．ATM光交換
　　ATM光交換遵循電領域ATM交換的基本原理，采用波分複用、電或光緩沖技術，由信元波長(cháng)進(jìn)行選路。依照信元的波長(cháng)，信元被(bèi)選路到輸出端口的光緩沖存儲器中，然後(hòu)將(jiāng)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内，完成(chéng)交換的目的。 }