Τι είναι ένας οπτικός διακόπτης;

Ένας οπτικός διακόπτης είναι μια συσκευή που μεταφέρει σήματα φωτός μεταξύ διαφορετικών καναλιών σε δίκτυα επικοινωνιών.Τα δίκτυα οπτικών ινών αναπτύχθηκαν τον 20ό αιώνα για να μεταφέρουν υψηλότερες ποσότητες δεδομένων από ό, τι ήταν δυνατές με προηγούμενα συστήματα σύρματος χαλκού.Η αύξηση της χρήσης του Διαδικτύου και η επέκταση των προσφορών κυψελοειδούς τηλεφώνου και τηλεόρασης απαιτούσαν μεγαλύτερες ποσότητες δεδομένων που πρέπει να διαχειρίζονται από δίκτυα επικοινωνιών.

Όταν ένα δίκτυο οπτικών ινών μεταφέρει ένα φως από ένα τηλέφωνο ή υπολογιστή σε άλλο, μπορεί να χρειαστεί να μετακινήσετε τοσήμα μεταξύ διαφορετικών διαδρομών ινών.Για να επιτευχθεί αυτό, απαιτείται ένας διακόπτης που μπορεί να μεταφέρει το σήμα με ελάχιστη απώλεια φωνής ή ποιότητας δεδομένων.Όταν αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά οπτικά οπτικά ινών, αυτό ολοκληρώθηκε με έναν ηλεκτρο-οπτικό διακόπτη που άλλαξε το σήμα φωτός σε ένα ηλεκτρικό σήμα, πραγματοποίησε τη λειτουργία του διακόπτη και μετέτρεψε το σήμα πίσω σε μια φωτεινή μορφή.Το σύστημα αυτό ήταν αποδεκτό για τα συστήματα οπτικών ινών πρώιμων ινών, αλλά τα προβλήματα που αναπτύχθηκαν καθώς αυξήθηκαν οι ταχύτητες μετάδοσης.

Οι ηλεκτρικοί διακόπτες έχουν ορισμένους περιορισμούς στην ταχύτητα εναλλαγής σε σύγκριση με την ταχύτητα του φωτός που χρησιμοποιούνται στις μεταδόσεις ινών.Καθώς οι απαιτήσεις δεδομένων αυξήθηκαν, το ηλεκτρικό τμήμα του ηλεκτρο-οπτικού διακόπτη δημιούργησε όρια για το πόσα δεδομένα θα μπορούσαν να μεταδοθούν.Απαιτούνται πιο προηγμένες τεχνολογίες οπτικών διακόπτη, ιδιαίτερα για την απομάκρυνση της ηλεκτρικής μετατροπής κατά την εναλλαγή σημάτων φωτός.Τα MEMS ήταν ένα πλεονέκτημα έναντι των ηλεκτρο-οπτικών διακοπτών, επειδή δεν ήταν απαραίτητη η μετατροπή προς και από τα ηλεκτρικά σήματα.Οι μεταδόσεις φωτός μεταφέρθηκαν απευθείας μεταξύ διαφορετικών ινών σε μια συσκευή MEMS, επιτρέποντας τις ταχύτητες μετάδοσης ισοδύναμες με τα όρια των οπτικών ινών μέχρι ένα σημείο.κινητοί καθρέφτες.Ένας ελεγκτής υπολογιστών καθορίζει πού πηγαίνει η επικοινωνία κλήσεων ή δεδομένων και ποιες εξερχόμενες ίνες απαιτούνται για την ολοκλήρωση της σύνδεσης.Κάθε εισερχόμενη οπτική ίνα έχει έναν καθρέφτη δίπλα στο τέλος της ίνας που ελέγχεται από έναν μικρό ηλεκτρικό κινητήρα.Όταν το σήμα φωτός εξέρχεται από την ίνα, αντανακλά τον καθρέφτη και στο τέλος της εξερχόμενης ίνας που καθορίζει ο υπολογιστής απαιτείται.Αυτοί οι διακόπτες λειτουργούν πολύ γρήγορα, επιτρέποντας την αποστολή μεγάλων δεδομένων σε δίκτυα ινών.

Προβλήματα με τα σχέδια MEMS εμφανίστηκαν όταν οι εταιρείες οπτικών ινών συνέχισαν να επεκτείνουν τα συστήματα μεταφοράς τους.Καθώς τα καλώδια οπτικών ινών έγιναν μεγαλύτερα για να φιλοξενήσουν περισσότερα δεδομένα, τα MEMs άρχισαν να προκαλούν απώλειες σήματος επειδή οι καθρέφτες μεταφέρουν σήματα φωτός σε πολλές περισσότερες συνδέσεις.Η ποιότητα του σήματος άρχισε να υποβαθμίζεται καθώς οι αποστάσεις μεταξύ των ινών έγιναν μεγαλύτερες.Μία βελτίωση ήταν η δημιουργία τρισδιάστατων (3D) συσκευών MEMS, όπου μια σειρά από διακόπτες στοιβάζονταν ο ένας στον άλλο, επιτρέποντας σε κάθε διακόπτη να χειρίζεται λιγότερα σήματα χρησιμοποιώντας βραχείες αποστάσεις μεταγωγής.

Ένας άλλος τύπος οπτικού διακόπτη που δεν έχει κινούμενα μέρη είναι ένας ψηφιακός διακόπτης, χρησιμοποιώντας κρυστάλλους πυριτίου για τον έλεγχο του φωτός.Σε αυτούς τους διακόπτες, τοποθετείται ένα στερεό κρύσταλλο πυριτίου μεταξύ ζευγών οπτικών ινών.Ο δείκτης διάθλασης ή το ποσό που λυγίζεται το φως καθώς διέρχεται από τον κρύσταλλο, θα αλλάξει εάν εφαρμοστεί θερμότητα.Οι μικρές θερμαντικές θέσεις τοποθετούνται σε θέσεις κατά μήκος του κρυστάλλου και ενεργοποιούνται όταν εισέρχονται τα σήματα φωτός.Καθώς ο δείκτης διάθλασης αλλάζει, το σήμα φωτός μπορεί να κατευθύνεται σε διαφορετικές ίνες εξόδου, χωρίς την ανάγκη για καθρέφτες ή άλλα κινούμενα μέρη.Η ποιότητα του σήματος μπορεί επίσης να βελτιωθεί σε σχέση με τις συσκευές MEMS, επειδή οι καθρέφτες προκαλούν μικρές απώλειες που δεν παρατηρούνται με ψηφιακούς διακόπτες.