¿Qué es un interruptor óptico?
Un interruptor óptico es un dispositivo que transfiere señales de luz entre diferentes canales en las redes de comunicaciones. Las redes de fibra óptica se desarrollaron en el siglo XX para transportar mayores cantidades de datos que las posibles con los sistemas de alambre de cobre anteriores. El uso creciente de Internet y la expansión de las ofertas de teléfono y televisión celular requirieron mayores cantidades de datos para ser administradas por las redes de comunicaciones.
Cuando una red de fibra óptica lleva una señal de luz de un teléfono o computadora a otro, puede ser necesario mover la señal entre diferentes rutas de fibra. Para lograr esto, se requiere un interruptor que pueda transferir la señal con una pérdida mínima de calidad de voz o datos. Cuando la fibra óptica se desarrolló por primera vez, esto se logró con un interruptor electroóptico que cambió la señal de luz a una señal eléctrica, realizó la función del interruptor y convirtió la señal en forma de luz. Este sistema era aceptable para los primeros sistemas de fibra óptica, peroLos problemas desarrollados a medida que aumentaron las velocidades de transmisión.
Los interruptores eléctricos tienen algunas limitaciones en la velocidad de conmutación en comparación con la velocidad de la luz utilizada en las transmisiones de fibra. A medida que crecían los requisitos de datos, la parte eléctrica del interruptor electroóptico creó límites para la cantidad de datos que podrían transmitirse. Se necesitaban tecnologías de interruptor óptico más avanzadas, particularmente para eliminar la conversión eléctrica al cambiar las señales de luz.
Una gran mejora vino con el desarrollo de sistemas microelectromecánicos (MEM), que usan pequeños espejos para transferir señales de luz. Los MEMS fueron una ventaja sobre los interruptores electroópticos porque no se necesitaba la conversión hacia y desde las señales eléctricas. Las transmisiones de luz se transfirieron directamente entre diferentes fibras en un dispositivo MEMS, lo que permite velocidades de transmisión equivalentes a los límites de fibra óptica hasta un punto.
dispositivos MEMSTransfiera las señales reflejando las señales de luz de un cable de fibra entrante a una fibra diferente con pequeños espejos móviles. Un controlador de computadora determina hacia dónde va la llamada o la comunicación de datos y qué fibra saliente se necesita para completar la conexión. Cada fibra óptica entrante tiene un espejo al lado del extremo de la fibra que está controlado por un pequeño motor eléctrico. Cuando la señal de luz sale de la fibra, se refleja en el espejo y al final de la fibra saliente que la computadora determina que es necesaria. Estos interruptores funcionan muy rápidamente, lo que permite que se envíen una gran cantidad de datos a través de las redes de fibra.
Los problemas con los diseños de MEMS ocurrieron cuando las compañías de fibra óptica continuaron expandiendo sus sistemas de transmisión. A medida que los cables de fibra óptica se hicieron más grandes para acomodar más datos, MEMS comenzó a causar pérdidas de señal porque los espejos transfirían señales de luz a muchas más conexiones. La calidad de la señal comenzó a degradarse a medida que las distancias entre las fibrasllegó más tiempo. Una mejora fue crear dispositivos MEMS tridimensionales (3D), donde se apilaron una serie de interruptores entre sí, permitiendo que cada interruptor maneje menos señales utilizando distancias de conmutación cortas.
Otro tipo de interruptor óptico que no tiene partes móviles es un interruptor digital, que usa cristales de silicio para controlar la luz. En estos interruptores, se coloca un cristal de silicio sólido entre pares de fibras ópticas. El índice de refracción, o la cantidad que se dobla la luz a medida que pasa a través del cristal, cambiará si se aplica calor. Los calentadores pequeños se colocan en posiciones a lo largo del cristal y se activan cuando entran las señales de luz. A medida que cambia el índice de refracción, la señal de luz se puede dirigir a diferentes fibras de salida, sin la necesidad de espejos u otras partes móviles. La calidad de la señal también se puede mejorar con los dispositivos MEMS, porque los espejos causan pequeñas pérdidas que no se ven con interruptores digitales.