光スイッチとは何ですか？

光スイッチは、通信ネットワークの異なるチャネル間で光信号を転送するデバイスです。光ファイバーネットワークは、20世紀に開発され、初期の銅線システムで可能なよりも高いデータを運ぶことができました。インターネットの使用を増やし、携帯電話とテレビの提供を拡大するには、通信ネットワークによって管理されるために大量のデータを管理する必要がありました。

光ファイバーネットワークがある携帯電話またはコンピューターから別の携帯電話に光信号を運ぶ場合、異なるファイバーパス間で信号を移動する必要がある場合があります。これを達成するには、音声またはデータ品質の最小損失で信号を転送できるスイッチが必要です。光ファイバーが最初に開発されたとき、これは電気光信号を電気信号に変更し、スイッチ関数を実行し、信号を光フォームに変換した電気光学スイッチで達成されました。このシステムは、初期光ファイバーシステムでは受け入れられましたが、伝送速度が上昇するにつれて問題が発生しました。

電気スイッチには、繊維伝達で使用される光速度と比較して、スイッチング速度にいくつかの制限があります。データ要件が成長するにつれて、電気光学スイッチの電気部分は、どのデータを送信できるかについて制限を作成しました。特に、光信号を切り替えるときに電気変換を除去するために、より高度な光スイッチテクノロジーが必要でした。

大規模な改善は、光信号を伝達するために小さなミラーを使用するマイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）の開発によりもたらされました。電気信号との間の変換が必要ではなかったため、MEMSは電気光学スイッチよりも利点でした。光送信は、MEMSデバイス内の異なる繊維の間に直接転送され、光ファイバーに相当するトランスミッション速度がポイントまで制限されました。

MEMSデバイス入ってくるファイバーケーブルから小さな可動ミラーを備えた別のファイバーに光信号を反映して信号を転送します。コンピューターコントローラーは、接続を完了するために、コールまたはデータ通信がどこに進んでいるか、どの発信ファイバーが必要かを決定します。各入ってくる光ファイバには、小さな電気モーターによって制御されるファイバーの端の隣にミラーがあります。光信号が繊維を出ると、それは鏡から反射し、コンピューターが決定する発信ファイバーの端に反射します。これらのスイッチは非常に迅速に動作し、ファイバーネットワーク全体で大量のデータを送信できます。

MEMSの設計に関する問題は、光ファイバー企業が送信システムの拡大を続けたときに発生しました。光ファイバーケーブルがより多くのデータに対応するために大きくなると、ミラーがより多くの接続に光信号を転送しているため、MEMSが信号損失を引き起こし始めました。繊維間の距離があると、信号の品質が低下し始めましたもっと長く来ました。改善の1つは、3次元（3D）MEMSデバイスを作成することでした。ここでは、一連のスイッチが互いに積み重ねられ、各スイッチが短いスイッチング距離を使用してより少ない信号を処理できるようになりました。

可動部品がない別のタイプの光スイッチは、シリコンクリスタルを使用してライトを制御するデジタルスイッチです。これらのスイッチでは、光ファイバーのペアの間に固体シリコンクリスタルが配置されます。屈折率、または光がクリスタルを通過するときに曲がっている量は、熱が加えられると変化します。小さなヒーターはクリスタルに沿って位置に配置され、光信号が入ると活性化されます。屈折率が変化すると、光信号は、ミラーやその他の可動部品を必要とせずに、異なる出力繊維に向けることができます。ミラーはデジタルスイッチでは見られない小さな損失を引き起こすため、信号の品質をMEMSデバイスで改善することもできます。