Qu'est-ce qu'un interrupteur optique?

Un commutateur optique est un appareil qui transfère les signaux lumineux entre les différents canaux dans les réseaux de communication.Des réseaux de fibres optiques ont été développés au 20e siècle pour transporter des quantités de données plus élevées que celles possibles avec les systèmes de fil de cuivre antérieurs.L'utilisation croissante d'Internet et l'expansion des offres téléphoniques et télévisées cellulaires ont nécessité de plus en plus de quantités de données par les réseaux de communication.

Lorsqu'un réseau à fibre optique transporte un signal léger d'un téléphone ou un ordinateur à un autre, il peut être nécessaire de déplacer lesignal entre différents chemins de fibres.Pour ce faire, un commutateur est requis qui peut transférer le signal avec une perte minimale de qualité vocale ou de données.Lorsque la fibre optique a été développée pour la première fois, cela a été accompli avec un interrupteur électro-optique qui a changé le signal lumineux en un signal électrique, a effectué la fonction de commutation et a converti le signal en une forme lumineuse.Ce système était acceptable pour les premiers systèmes de fibre optique, mais les problèmes se sont développés à mesure que les vitesses de transmission augmentaient.

Les commutateurs électriques ont certaines limites à la vitesse de commutation par rapport à la vitesse de la lumière utilisée dans les transmissions de fibres.À mesure que les exigences de données augmentaient, la partie électrique de l'interrupteur électro-optique a créé des limites pour la quantité de données peut être transmise.Des technologies de commutation optique plus avancées étaient nécessaires, en particulier pour éliminer la conversion électrique lors de la commutation de signaux lumineux.

Une grande amélioration est venue avec le développement de systèmes microélectromécaniques (MEMS), qui utilisent de minuscules miroirs pour transférer des signaux légers.Les MEMS étaient un avantage sur les commutateurs électro-optiques car la conversion vers et des signaux électriques n'était pas nécessaire.Les transmissions lumineuses ont été transférées directement entre différentes fibres dans un dispositif MEMS, permettant des vitesses de transmission équivalentes aux limites de fibre optique jusqu'à un point.

Les dispositifs MEMS transfèrent des signauxmiroirs mobiles.Un contrôleur d'ordinateur détermine où se déroule l'appel ou la communication de données et quelle fibre sortante est nécessaire pour terminer la connexion.Chaque fibre optique entrante a un miroir à côté de l'extrémité de la fibre contrôlée par un petit moteur électrique.Lorsque le signal lumineux quitte la fibre, il se reflète sur le miroir et dans la fin de la fibre sortante que l'ordinateur détermine est nécessaire.Ces commutateurs fonctionnent très rapidement, ce qui permet d'envoyer une grande quantité de données sur les réseaux de fibres.

Des problèmes de conception MEMS se sont produits lorsque les entreprises de fibre optique ont continué à étendre leurs systèmes de transmission.Alors que les câbles de fibre optique devenaient plus grands pour s'adapter à plus de données, les MEM ont commencé à provoquer des pertes de signal parce que les miroirs transfèrent des signaux légers vers de nombreuses autres connexions.La qualité du signal a commencé à se dégrader à mesure que les distances entre les fibres sont devenues plus longues.Une amélioration consistait à créer des dispositifs MEMS tridimensionnels (3D), où une série de commutateurs a été empilée les unes sur les autres, permettant à chaque commutateur de gérer moins de signaux en utilisant de courtes distances de commutation.

Un autre type de commutateur optique qui n'a pas de pièces mobiles est un commutateur numérique, en utilisant des cristaux de silicium pour contrôler la lumière.Dans ces commutateurs, un cristal de silicium solide est placé entre des paires de fibres optiques.L'indice de réfraction, ou la quantité que la lumière est pliée lorsqu'elle passe par le cristal, changera si la chaleur est appliquée.De petits radiateurs sont placés en position le long du cristal et sont activés lorsque les signaux légers entrent.À mesure que l'indice de réfraction change, le signal d'éclairage peut être dirigé vers différentes fibres de sortie, sans avoir besoin de miroirs ou d'autres pièces mobiles.La qualité du signal peut également être améliorée par rapport aux appareils MEMS, car les miroirs provoquent de petites pertes non observées avec des commutateurs numériques.