Cos'è un interruttore ottico?

Un interruttore ottico è un dispositivo che trasferisce segnali di luce tra diversi canali nelle reti di comunicazione.Le reti di fibre ottiche sono state sviluppate nel 20 ° secolo per trasportare quantità di dati più elevate di quelle possibili con i precedenti sistemi di filo di rame.L'aumento dell'uso di Internet e le offerte di telefonia cellulare e televisione in espansione hanno richiesto maggiori quantità di dati per essere gestite dalle reti di comunicazione.

Quando una rete in fibra ottica trasporta un segnale luminoso da un telefono o un computer all'altro, potrebbe essere necessario spostare ilsegnale tra diversi percorsi in fibra.Per raggiungere questo obiettivo, è richiesto uno switch che può trasferire il segnale con una perdita minima di qualità vocale o dati.Quando la fibra ottica è stata sviluppata per la prima volta, ciò è stato realizzato con un interruttore elettro-ottico che ha cambiato il segnale di luce in un segnale elettrico, ha eseguito la funzione dell'interruttore e ha convertito il segnale in una forma di luce.Questo sistema era accettabile per i sistemi di fibra ottica precoce, ma i problemi sviluppati all'aumentare delle velocità di trasmissione.

Gli interruttori elettrici hanno alcune limitazioni sulla velocità di commutazione rispetto alla velocità di luce utilizzata nelle trasmissioni in fibra.Con l'aumentare dei requisiti di dati, la parte elettrica dell'interruttore elettro-ottico ha creato limiti per quanti dati potrebbero essere trasmessi.Sono state necessarie tecnologie di interruttore ottico più avanzate, in particolare per rimuovere la conversione elettrica durante la commutazione di segnali di luce.

Un grande miglioramento è arrivato con lo sviluppo di sistemi microelettromeccanici (MEMS), che utilizzano piccoli specchi per trasferire segnali di luce.I MEMS erano un vantaggio rispetto agli interruttori elettro-ottici perché non era necessaria la conversione da e verso segnali elettrici.Le trasmissioni di luce sono state trasferite direttamente tra le diverse fibre in un dispositivo MEMS, consentendo velocità di trasmissione equivalenti alla fibra ottica limita fino a un punto.

I dispositivi MEMS trasferiscono i segnali riflettendo i segnali luminosi da un cavo in fibra in arrivo a una fibra diversa con una fibra diversa con una fibra diversa con una piccola fibra con minuscolaspecchi mobili.Un controller del computer determina dove sta andando la chiamata o la comunicazione dei dati e quale fibra in uscita è necessaria per completare la connessione.Ogni fibra ottica in arrivo ha uno specchio vicino all'estremità della fibra che è controllata da un piccolo motore elettrico.Quando il segnale di luce esce dalla fibra, si riflette sullo specchio e fino alla fine della fibra in uscita che il computer determina.Questi switch operano molto rapidamente, consentendo l'invio di una grande quantità di dati su reti in fibra.

I problemi con i progetti MEMS si sono verificati quando le società di fibre ottiche hanno continuato ad espandere i loro sistemi di trasmissione.Man mano che i cavi in fibra ottica diventavano più grandi per adattarsi a più dati, i MEMS iniziarono a causare perdite del segnale perché gli specchi stavano trasferendo segnali luminosi a molte più connessioni.La qualità del segnale ha iniziato a degradare quando le distanze tra le fibre sono diventate più lunghe.Un miglioramento era quello di creare dispositivi MEMS tridimensionali (3D), in cui una serie di interruttori venivano impilati l'uno sull'altro, consentendo a ciascun interruttore di gestire meno segnali utilizzando le distanze di commutazione brevi.

Un altro tipo di interruttore ottico che non ha parti in movimento è un interruttore digitale, che utilizza cristalli di silicio per controllare la luce.In questi interruttori, un cristallo di silicio solido viene posizionato tra coppie di fibre ottiche.L'indice di rifrazione o la quantità che la luce è piegata mentre passa attraverso il cristallo, cambierà se viene applicato il calore.I piccoli riscaldatori vengono posizionati in posizioni lungo il cristallo e vengono attivati quando i segnali della luce entrano.Man mano che l'indice di rifrazione cambia, il segnale di luce può essere diretto a diverse fibre di uscita, senza la necessità di specchi o altre parti in movimento.La qualità del segnale può anche essere migliorata sui dispositivi MEMS, perché gli specchi causano piccole perdite non osservate con interruttori digitali.