Apa itu sakelar optik?

Sakelar optik adalah perangkat yang mentransfer sinyal cahaya antara berbagai saluran dalam jaringan komunikasi.Jaringan serat optik dikembangkan pada abad ke -20 untuk membawa data dalam jumlah yang lebih tinggi daripada yang dimungkinkan dengan sistem kawat tembaga sebelumnya.Meningkatkan penggunaan Internet dan memperluas penawaran telepon seluler dan televisi membutuhkan jumlah data yang lebih besar untuk dikelola oleh jaringan komunikasi.

Ketika jaringan serat optik membawa sinyal ringan dari satu telepon atau komputer ke yang lain, mungkin diperlukan untuk memindahkansinyal antara jalur serat yang berbeda.Untuk mencapai ini, diperlukan sakelar yang dapat mentransfer sinyal dengan kehilangan minimum suara atau kualitas data.Ketika serat optik pertama kali dikembangkan, ini dilakukan dengan sakelar elektro-optik yang mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal listrik, melakukan fungsi sakelar, dan mengonversi sinyal kembali ke bentuk cahaya.Sistem ini dapat diterima untuk sistem serat optik awal, tetapi masalah yang dikembangkan ketika kecepatan transmisi meningkat.

Sakelar listrik memiliki beberapa keterbatasan pada kecepatan switching dibandingkan dengan kecepatan cahaya yang digunakan dalam transmisi serat.Ketika persyaratan data tumbuh, bagian listrik dari sakelar elektro-optik menciptakan batasan untuk berapa banyak data yang dapat ditransmisikan.Diperlukan teknologi sakelar optik yang lebih canggih, terutama untuk menghilangkan konversi listrik saat beralih sinyal lampu.

Perbaikan besar datang dengan pengembangan sistem mikroelektromekanis (MEMS), yang menggunakan cermin kecil untuk mentransfer sinyal cahaya.MEM adalah keuntungan dibandingkan sakelar elektro-optik karena konversi ke dan dari sinyal listrik tidak diperlukan.Transmisi cahaya ditransfer langsung antara serat yang berbeda dalam perangkat MEMS, memungkinkan kecepatan transmisi yang setara dengan serat optik membatasi hingga suatu titik.

Perangkat MEMS mentransfer sinyal dengan memantulkan sinyal cahaya dari kabel serat yang masuk ke serat yang berbeda dengan kecilcermin yang dapat dipindahkan.Pengontrol komputer menentukan ke mana panggilan atau komunikasi data dan serat keluar mana yang diperlukan untuk menyelesaikan koneksi.Setiap serat optik yang masuk memiliki cermin di sebelah ujung serat yang dikendalikan oleh motor listrik kecil.Ketika sinyal cahaya keluar dari serat, itu memantulkan cermin dan ke ujung serat keluar yang diperlukan komputer.Sakelar ini beroperasi dengan sangat cepat, memungkinkan sejumlah besar data dikirimkan di seluruh jaringan serat.

Masalah dengan desain MEMS terjadi ketika perusahaan serat optik terus memperluas sistem transmisi mereka.Ketika kabel serat optik menjadi lebih besar untuk mengakomodasi lebih banyak data, MEMS mulai menyebabkan kehilangan sinyal karena cermin mentransfer sinyal cahaya ke lebih banyak koneksi.Kualitas sinyal mulai menurun karena jarak antara serat menjadi lebih panjang.Salah satu peningkatan adalah membuat perangkat MEMS tiga dimensi (3D), di mana serangkaian sakelar ditumpuk satu sama lain, memungkinkan setiap sakelar untuk menangani lebih sedikit sinyal menggunakan jarak switching pendek.

Jenis sakelar optik lain yang tidak memiliki bagian bergerak adalah sakelar digital, menggunakan kristal silikon untuk mengontrol cahaya.Dalam sakelar ini, kristal silikon padat ditempatkan di antara pasangan serat optik.Indeks bias, atau jumlah yang ringan ditekuk saat melewati kristal, akan berubah jika panas diterapkan.Pemanas kecil ditempatkan pada posisi di sepanjang kristal, dan diaktifkan saat sinyal cahaya masuk.Saat indeks bias berubah, sinyal cahaya dapat diarahkan ke serat output yang berbeda, tanpa perlu cermin atau bagian bergerak lainnya.Kualitas sinyal juga dapat ditingkatkan dibandingkan perangkat MEMS, karena cermin menyebabkan kerugian kecil yang tidak terlihat dengan sakelar digital.