Wat is een optische schakelaar?

Een optische schakelaar is een apparaat dat lichtsignalen tussen verschillende kanalen in communicatienetwerken overbrengt.Optische vezelnetwerken werden in de 20e eeuw ontwikkeld om hogere hoeveelheden gegevens te dragen dan mogelijk waren met eerdere koperdraadsystemen.Het verhogen van het gebruik van internet en het uitbreiden van mobiele telefoon- en televisie -aanbiedingen vereiste grotere hoeveelheden gegevens die moesten worden beheerd door communicatienetwerken.Signaal tussen verschillende vezelpaden.Om dit te bereiken is een schakelaar vereist die het signaal kan overbrengen met een minimaal verlies van spraak of gegevenskwaliteit.Toen de vezeloptiek voor het eerst werd ontwikkeld, werd dit bereikt met een elektro-optische schakelaar die het lichtsignaal in een elektrisch signaal veranderde, de schakelfunctie uitvoerde en het signaal terugde naar een lichtvorm.Dit systeem was acceptabel voor vroege glasvezelsystemen, maar problemen die werden ontwikkeld naarmate de transmissiesnelheden toenamen.

Elektrische schakelaars hebben enkele beperkingen op de schakelsnelheid in vergelijking met de snelheid van het licht dat wordt gebruikt bij vezeltransmissies.Naarmate de gegevensvereisten groeiden, creëerde het elektrische deel van de elektro-optische schakelaar limieten voor hoeveel gegevens konden worden verzonden.Meer geavanceerde optische schakeltechnologieën waren nodig, met name om de elektrische conversie te verwijderen bij het schakelen van lichtsignalen.

Een grote verbetering kwam met de ontwikkeling van micro -elektromechanische systemen (MEMS), die kleine spiegels gebruiken om lichtsignalen over te dragen.MEM's waren een voordeel ten opzichte van elektro-optische schakelaars omdat de conversie van en naar elektrische signalen niet nodig was.De lichttransmissies werden rechtstreeks tussen verschillende vezels in een MEMS -apparaat overgebracht, waardoor transmissiesnelheden gelijk zijn aan de limieten van de vezeloptica tot een punt.

MEMS -apparatenoverdrachtsignalen door de lichtsignalen te reflecteren van een inkomende vezelkabel naar een andere vezel met Tinybeweegbare spiegels.Een computercontroller bepaalt waar de oproep- of gegevenscommunicatie naartoe gaat en welke uitgaande vezel nodig is om de verbinding te voltooien.Elke inkomende optische vezel heeft een spiegel naast het uiteinde van de vezel die wordt geregeld door een kleine elektrische motor.Wanneer het lichtsignaal de vezel verlaat, reflecteert het van de spiegel en in het uiteinde van de uitgaande vezel die de computer bepaalt, is nodig.Deze schakelaars werken zeer snel, waardoor een grote hoeveelheid gegevens over vezelnetwerken kon worden verzonden.

Problemen met MEMS -ontwerpen vonden plaats wanneer vezeloptiekbedrijven hun transmissiesystemen bleven uitbreiden.Naarmate de kabels van glasvezel groter werden om meer gegevens op te vangen, begonnen MEMS signaalverliezen te veroorzaken omdat de spiegels lichtsignalen overbrachten naar veel meer verbindingen.De signaalkwaliteit begon af te breken naarmate de afstanden tussen de vezels langer werden.Een verbetering was om driedimensionale (3D) MEMS-apparaten te maken, waarbij een reeks schakelaars op elkaar werden gestapeld, waardoor elke schakelaar minder signalen kon verwerken met korte schakelafstanden.

Een ander type optische schakelaar met geen bewegende delen is een digitale schakelaar, met behulp van siliciumkristallen om het licht te regelen.In deze schakelaars wordt een vast siliciumkristal geplaatst tussen paren van optische vezels.De brekingsindex, of hoeveelheid die licht wordt gebogen als het door het kristal gaat, zal veranderen als warmte wordt toegepast.Kleine kachels worden in posities langs het kristal geplaatst en worden geactiveerd wanneer lichtsignalen binnenkomen.Naarmate de brekingsindex verandert, kan het lichtsignaal worden gericht op verschillende uitgangsvezels, zonder dat spiegels of andere bewegende delen nodig zijn.Signaalkwaliteit kan ook worden verbeterd ten opzichte van MEMS -apparaten, omdat spiegels kleine verliezen veroorzaken die niet worden gezien met digitale schakelaars.