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Was ist ein optischer Schalter?

Ein optischer Schalter ist ein Gerät, das Lichtsignale zwischen verschiedenen Kanälen in Kommunikationsnetzwerken überträgt.Im 20. Jahrhundert wurden optische Glasfasernetzwerke entwickelt, um höhere Datenmengen zu tragen, als mit früheren Kupferdrahtsystemen möglich waren.Die zunehmende Nutzung des Internets und die Erweiterung von Handy- und Fernsehangeboten erforderten mehr Datenmengen, die von Kommunikationsnetzwerken verwaltet werden müssen.

Wenn ein Glasfasernetzwerk ein Lichtsignal von einem Telefon oder Computer zu einem anderen trägt, muss es möglicherweise erforderlich sein, das zu verschiebenSignal zwischen verschiedenen Faserpfaden.Um dies zu erreichen, ist ein Schalter erforderlich, mit dem das Signal mit einem minimalen Verlust an Sprach- oder Datenqualität übertragen werden kann.Als die Glasfaseroptik zum ersten Mal entwickelt wurde, wurde dies mit einem elektrooptischen Schalter erreicht, der das Lichtsignal in ein elektrisches Signal änderte, die Schalterfunktion ausführte und das Signal wieder in eine Lichtform umwandelte.Dieses System war für frühe Glasfasersysteme akzeptabel, aber Probleme, die mit der Übertragungsgeschwindigkeit entwickelt wurden.Mit zunehmender Datenanforderungen erzeugte der elektrische Teil des elektrooptischen Schalters Grenzwerte für die Übertragung von Daten.Fortgeschrittene optische Switch -Technologien waren erforderlich, insbesondere um die elektrische Umwandlung beim Wechseln von Lichtsignalen zu entfernen.MEMs waren ein Vorteil gegenüber elektrooptischen Schalter, da die Umwandlung zu und von elektrischen Signalen nicht erforderlich war.Die Lichtübertragungen wurden direkt zwischen verschiedenen Fasern in einem MEMS -Gerät übertragen, sodass Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu einem Punkt äquivalent sind.bewegliche Spiegel.Ein Computercontroller bestimmt, wohin die Anruf- oder Datenkommunikation stattfindet und welche ausgehende Faser für die Vervollständigung der Verbindung erforderlich sind.Jede ankommende optische Faser hat einen Spiegel neben dem Ende der Faser, der von einem kleinen elektrischen Motor gesteuert wird.Wenn das Lichtsignal die Faser verlässt, reflektiert es vom Spiegel und in das Ende der ausgehenden Faser, die der Computer ermittelt.Diese Switches funktionieren sehr schnell und ermöglichen eine große Menge an Daten, die über Glasfasernetzwerke gesendet werden können.

Probleme mit MEMS -Designs traten auf, als Glasfaser -Unternehmen ihre Übertragungssysteme weiter erweiterten.Als Faseroptikkabel größer wurden, um mehr Daten aufzunehmen, verursachten MEMS Signalverluste, da die Spiegel Lichtsignale auf viele weitere Verbindungen übertragen hatten.Die Signalqualität begann sich zu verschlechtern, als die Entfernungen zwischen den Fasern länger wurden.Eine Verbesserung bestand darin, dreidimensionale (3D) MEMS-Geräte zu erstellen, bei denen eine Reihe von Schalter aufeinander gestapelt wurde, sodass jeder Schalter weniger Signale mit kurzen Schaltentfernungen verarbeiten konnte.

Eine andere Art des optischen Schalters, der keine beweglichen Teile aufweist, ist ein digitaler Schalter, wobei Siliziumkristalle zur Steuerung des Lichts verwendet werden.In diesen Schalter wird ein fester Siliziumkristall zwischen Paaren von optischen Fasern gelegt.Der Brechungsindex oder die Menge, die das Licht durch den Kristall durchläuft, ändert sich, wenn die Wärme angewendet wird.Kleine Heizungen werden in Positionen entlang des Kristalls platziert und werden aktiviert, wenn Lichtsignale eintreten.Wenn sich der Brechungsindex ändert, kann das Lichtsignal an verschiedene Ausgangsfasern gerichtet werden, ohne dass Spiegel oder andere bewegliche Teile erforderlich sind.Die Signalqualität kann auch gegenüber MEMS -Geräten verbessert werden, da Spiegel kleine Verluste verursachen, die bei digitalen Schalter nicht zu sehen sind.