Optik anahtar, iletişim ağlarındaki farklı kanallar arasında ışık sinyallerini aktaran bir cihazdır. 20. yüzyılda, önceki bakır kablo sistemlerinde mümkün olandan daha fazla miktarda veri taşımak için optik fiber ağlar geliştirilmiştir. İnternet kullanımının arttırılması ve hücresel telefon ve televizyon olanaklarının genişletilmesi, iletişim ağları tarafından yönetilmesi için daha büyük miktarlarda veri gerektiriyordu.
Bir fiber optik ağ bir telefondan veya bilgisayardan diğerine bir ışık sinyali taşıdığında, sinyalin farklı fiber yolları arasında hareket etmesi gerekebilir. Bunu gerçekleştirmek için, sinyali minimum ses kaybı veya veri kalitesiyle aktarabilen bir anahtar gerekir. Fiber optik ilk geliştirildiğinde, ışık sinyalini elektrik sinyaline dönüştüren, anahtar işlevini yerine getiren ve sinyali tekrar ışık şekline dönüştüren bir elektro-optik anahtarla gerçekleştirildi. Bu sistem, erken fiber optik sistemler için kabul edilebilirdi, ancak iletim hızları arttıkça gelişen problemler.
Elektrik anahtarlarının, fiber iletimlerinde kullanılan ışık hızına kıyasla anahtarlama hızında bazı sınırlamaları vardır. Veri gereksinimleri arttıkça, elektro-optik anahtarın elektrik kısmı, ne kadar veri iletilebileceği konusunda sınırlar oluşturdu. Özellikle ışık sinyalleri değiştirilirken elektrik dönüşümünü gidermek için daha gelişmiş optik anahtar teknolojilerine ihtiyaç vardı.
Işık sinyallerini aktarmak için küçük aynalar kullanan mikroelektromekanik sistemlerin (MEMS) geliştirilmesiyle birlikte büyük bir gelişme sağlanmıştır. MEMS, elektro-optik anahtarlara göre bir avantajdı, çünkü elektrik sinyallerine dönüş ve elektrik sinyallerine ihtiyaç duyulmadı. Işık iletimleri, bir MEMS cihazında farklı lifler arasında doğrudan aktarıldı ve bir noktaya kadar fiber optik limitlerine eşdeğer iletim hızlarına izin verildi.
MEMS cihazları, ışık sinyallerini gelen bir fiber kablodan küçük hareketli aynalara sahip farklı bir fibere yansıtarak sinyalleri aktarır. Bilgisayar denetleyicisi, aramanın veya veri iletişiminin nereye gittiğini ve bağlantıyı tamamlamak için hangi giden fiberin gerekli olduğunu belirler. Her gelen optik fiber, küçük bir elektrik motoru tarafından kontrol edilen fiberin ucunun yanında bir aynaya sahiptir. Işık sinyali fiberden çıktığında, aynadan ve bilgisayarın gerekli olduğunu belirten giden fiberin sonuna doğru yansıtır. Bu anahtarlar çok hızlı çalışır ve fiber ağlar arasında büyük miktarda veri gönderilmesine izin verir.
MEMS tasarımlarındaki problemler, fiber optik şirketleri iletim sistemlerini genişletmeye devam ettiklerinde ortaya çıkmıştır. Fiber optik kablolar daha fazla veri içerecek şekilde büyüdükçe, MEMS sinyal kayıplarına neden oldu çünkü aynalar ışık sinyallerini birçok bağlantıya aktarıyordu. Lifler arasındaki mesafeler uzadıkça sinyal kalitesi düşmeye başladı. Bir gelişme, bir dizi anahtarın birbiri üzerine istiflendiği ve her bir anahtarın kısa anahtarlama mesafeleri kullanarak daha az sinyalle başa çıkmasına izin veren üç boyutlu (3B) MEMS cihazları yaratmaktı.
Hareketli parçaları olmayan bir diğer optik anahtar tipi, ışığı kontrol etmek için silikon kristalleri kullanan dijital bir anahtardır. Bu anahtarlarda, optik fiber çiftleri arasına katı bir silikon kristal yerleştirilir. Isı uygulanırsa kırılma indisi veya ışığın kristalin içinden geçerken kıvrıldığı miktar değişecektir. Küçük ısıtıcılar kristal boyunca konumlara yerleştirilir ve ışık sinyalleri girdiğinde etkinleşir. Kırılma indisi değiştikçe, ışık sinyali aynalara veya diğer hareketli parçalara ihtiyaç duyulmadan farklı çıkış liflerine yönlendirilebilir. Sinyal kalitesi MEMS cihazlarında da artırılabilir, çünkü aynalar dijital anahtarlarda görünmeyen küçük kayıplara neden olur.
