Kas ir optiskais slēdzis?

Ja optiskās šķiedras tīkls pārraida gaismas signālu no viena tālruņa vai datora uz citu, var būt nepieciešams pārvietot signālu starp dažādiem optiskās šķiedras ceļiem. Lai to paveiktu, ir nepieciešams slēdzis, kas var pārsūtīt signālu ar minimālu balss vai datu kvalitātes zudumu. Kad optiskās šķiedras pirmo reizi tika izstrādātas, tas tika paveikts ar elektrooptisko slēdzi, kas mainīja gaismas signālu uz elektrisko signālu, veica slēdža funkciju un pārveidoja signālu atpakaļ gaismas formā. Šī sistēma bija pieņemama agrīnām šķiedru optikas sistēmām, taču problēmas radās, palielinoties pārraides ātrumam.

Elektriskajiem slēdžiem ir daži pārslēgšanas ātruma ierobežojumi salīdzinājumā ar gaismas ātrumu, ko izmanto šķiedru pārraidēs. Pieaugot datu prasībām, elektrooptiskā slēdža elektriskā daļa radīja ierobežojumus datu pārsūtīšanai. Bija vajadzīgas progresīvākas optisko slēdžu tehnoloģijas, jo īpaši, lai novērstu elektrisko pārveidi, pārslēdzot gaismas signālus.

Liels uzlabojums tika panākts, izstrādājot mikroelektromehāniskās sistēmas (MEMS), kas gaismas signālu pārsūtīšanai izmanto mazus spoguļus. MEMS bija priekšrocība salīdzinājumā ar elektrooptiskajiem slēdžiem, jo ​​nebija nepieciešama pārveidošana uz elektriskiem signāliem un no tiem. Gaismas pārraide tika tieši pārnesta starp dažādām šķiedrām MEMS ierīcē, nodrošinot pārraides ātrumu, kas līdzvērtīgs optiskās šķiedras ierobežojumiem.

MEMS ierīces pārraida signālus, atspoguļojot gaismas signālus no ienākošā šķiedras kabeļa uz citu šķiedru ar maziem kustīgiem spoguļiem. Datora kontrolleris nosaka, kur notiek zvans vai datu komunikācija un kura izejošā šķiedra ir nepieciešama savienojuma pabeigšanai. Katrai ienākošajai optiskajai šķiedrai blakus šķiedras galam ir spogulis, ko vada neliels elektromotors. Kad gaismas signāls iziet no šķiedras, tas atspīd no spoguļa un izejošās šķiedras galā, ko dators uzskata par nepieciešamu. Šie slēdži darbojas ļoti ātri, ļaujot šķiedru tīklos nosūtīt lielu datu apjomu.

Problēmas ar MEMS projektiem radās, kad optiskās šķiedras uzņēmumi turpināja paplašināt savas pārraides sistēmas. Tā kā optiskās šķiedras kabeļi kļuva lielāki, lai uzņemtu vairāk datu, MEMS sāka izraisīt signāla zudumus, jo spoguļi pārsūtīja gaismas signālus uz daudziem citiem savienojumiem. Signāla kvalitāte sāka pasliktināties, jo attālumi starp šķiedrām kļuva garāki. Viens no uzlabojumiem bija trīsdimensiju (3D) MEMS ierīču izveide, kur virkne slēdžu tika sakrauti viens uz otra, ļaujot katram slēdzim apstrādāt mazāk signālu, izmantojot īsus pārslēgšanas attālumus.

Cits optiskā slēdža veids, kuram nav kustīgu daļu, ir digitālais slēdzis, kurā gaismas kontrolei tiek izmantoti silīcija kristāli. Šajos slēdžos starp optisko šķiedru pāriem ir novietots ciets silīcija kristāls. Refrakcijas indekss jeb gaismas daudzums, kas ir saliekts, ejot cauri kristālam, mainīsies, ja tiks izmantots siltums. Mazie sildītāji ir novietoti pozīcijās gar kristālu un tiek aktivizēti, kad ienāk gaismas signāli. Mainoties refrakcijas indeksam, gaismas signālu var novirzīt uz dažādām izejas šķiedrām, neizmantojot spoguļus vai citas kustīgas daļas. Signāla kvalitāti var uzlabot arī pār MEMS ierīcēm, jo ​​spoguļi rada nelielus zudumus, kas nav redzami ar digitālajiem slēdžiem.