Co to jest przełącznik optyczny?

Przełącznik optyczny to urządzenie, które przenosi sygnały światła między różnymi kanałami w sieciach komunikacyjnych.W XX wieku opracowano sieci światłowodowe w celu przenoszenia wyższych ilości danych niż były to możliwe w przypadku wcześniejszych systemów drutu miedzianych.Rosnące korzystanie z Internetu i rozszerzanie ofert telefonu komórkowego i telewizyjnego wymagało większych ilości danych, które należy zarządzać przez sieci komunikacyjne.

Gdy sieć światłowodowa przenosi sygnał światła z jednego telefonu lub komputera, może być konieczne przeniesieniesygnał między różnymi ścieżkami włókien.Aby to osiągnąć, wymagany jest przełącznik, który może przenieść sygnał przy minimalnej utraty jakości głosu lub danych.Kiedy po raz pierwszy opracowano światłowodów, osiągnięto to za pomocą elektrooptycznego przełącznika, który zmienił sygnał światła na sygnał elektryczny, wykonał funkcję przełącznika i przekształciła sygnał z powrotem na formę światła.System ten był dopuszczalny w systemach wczesnych światłowodów, ale problemy rozwinięte wraz ze wzrostem prędkości transmisji.

Przełączniki elektryczne mają pewne ograniczenia dotyczące prędkości przełączania w porównaniu z prędkością światła stosowanego w transmisjach włókien.W miarę wzrostu wymagań danych część elektrooptyczna przełącznika elektro-optycznego stworzyła limity dla tego, ile danych można przesyłać.Potrzebne były bardziej zaawansowane technologie przełączników optycznych, szczególnie w celu usunięcia konwersji elektrycznej podczas przełączania sygnałów światła.

Duża poprawa nastąpiła wraz z opracowaniem systemów mikroelektromechanicznych (MEMS), które wykorzystują małe lustra do przesyłania sygnałów światła.MEMS były przewagą ponad elektrooptycznymi przełącznikami, ponieważ konwersja do sygnałów elektrycznych i z sygnałów elektrycznych nie była potrzebna.Transmisje świetlne przeniesiono bezpośrednio między różnymi włóknami w urządzeniu MEMS, umożliwiając prędkości transmisji równoważne ograniczaniu światłowodów do punktu.ruchome lustra.Kontroler komputerowy określa, dokąd zmierza połączenie lub komunikacja danych, a które światłowód wychodzący jest potrzebny do wypełnienia połączenia.Każde przychodzące światłowód ma lustro obok końca włókna kontrolowanego przez mały silnik elektryczny.Gdy sygnał światła wychodzi z włókna, odbija on z lustra i do końca wychodzącego światłowodu, który określa komputer.Przełączniki te działają bardzo szybko, umożliwiając wysyłanie dużej liczby danych w sieci światłowodowej.

Problemy z projektami MEMS wystąpiły, gdy firmy z optyki światłowodowej nadal poszerzają swoje systemy transmisji.Ponieważ kable światłowodowe stały się większe, aby pomieścić więcej danych, MEMS zaczęły powodować straty sygnału, ponieważ lusterka przenosiły sygnały światła do wielu innych połączeń.Jakość sygnału zaczęła się degradować, gdy odległości między włóknami stały się dłuższe.Jedną z ulepszeń było stworzenie trójwymiarowych (3D) urządzeń MEMS, w których szereg przełączników ułożył się na sobie, pozwalając na każdy przełącznik do obsługi mniejszej liczby sygnałów za pomocą krótkich odległości przełączania.

Innym rodzajem przełącznika optycznego, który nie ma ruchomych części, jest przełącznik cyfrowy, używając krzemowych kryształów do sterowania światłem.W tych przełącznikach stały kryształ krzemowy umieszcza się między parami włókien optycznych.Wskaźnik załamania światła lub ilość, którą światło jest wygięte, gdy przechodzi przez kryształ, zmieni się w przypadku zastosowania ciepła.Małe grzejniki są umieszczane w pozycjach wzdłuż kryształu i są aktywowane, gdy wchodzą sygnały światła.W miarę zmiany współczynnika załamania światła sygnał światła może być skierowany do różnych włókien wyjściowych, bez potrzeby luster lub innych ruchomych części.Jakość sygnału można również ulepszyć w stosunku do urządzeń MEMS, ponieważ lusterki powodują małe straty, które nie są widoczne w przypadku przełączników cyfrowych.