En los sistemas de comunicación de fibra óptica, el conmutador óptico (SO) se utiliza principalmente para realizar la conmutación física de señales ópticas u otras operaciones lógicas en trayectos ópticos, y a menudo se utiliza como un dispositivo clave para cambiar las rutas ópticas en la tecnología de conexión cruzada óptica.
Los conmutadores ópticos tienen una o más configuraciones de puerto de transmisión opcional de Windows y se pueden dividir en configuraciones de puerto 2×2, 1×N y M×N. Los interruptores ópticos son ampliamente utilizados en sistemas de comunicación de fibra óptica, y sus tecnologías de realización son varias. El interruptor óptico mecánico y el interruptor óptico MEMS son dos tipos de interruptores ópticos ampliamente utilizados en la actualidad.
Interruptor óptico mecánico
Los interruptores ópticos mecánicos funcionan mediante fibras ópticas en movimiento físico mediante dispositivos mecánicos para redirigir las señales ópticas. Mediante un prisma móvil o un acoplador direccional, la luz de entrada se dirige al puerto de salida deseado. Hay tres tipos principales de interruptores ópticos mecánicos: conmutación de prisma, conmutación de espejos y conmutación de fibra óptica móvil.
Interruptor óptico MEMS
El interruptor óptico MEMS se basa en el sistema microelectromecánico. Adopta micro espejo óptico o matriz de microscopio óptico para cambiar la dirección de propagación del haz de luz para realizar el interruptor de la trayectoria óptica. El principio del interruptor óptico MEMS es muy simple. Al realizar el intercambio óptico, la luz de entrada se puede cambiar a diferentes extremos de salida del interruptor óptico moviendo o cambiando el ángulo del microespema MEMS accionado por energía electrostática o magnética, con el fin de realizar el interruptor y la activación / apagado de la trayectoria óptica. Su diagrama esquemático se muestra en la siguiente figura:
El principio del conmutador óptico de 2×2 puertos basado en la tecnología MEMS se muestra en la figura. Cuatro guías de onda ópticas se establecen en cuatro direcciones, y un micro espejo MEMS vertical se establece en un ángulo de 45o. Cuando el micro espejo no está implicado en la trayectoria óptica, los haces de la guía de onda 1 y 2 se acoplan a la guía de onda 3 y 4 respectivamente, y los estados de conexión del puerto son 1→3 y 2→4, que son el estado recto. Cuando el micropeso se inserta en la trayectoria óptica, los haces de luz de la guía de onda 1 y 2 se reflejan en el micropeso y se acoplan a los puertos 4 y 3, respectivamente. Los estados de conexión de los puertos son 1→4 y 2→3, que son estados cruzados.
Principio de trabajo de interruptor óptico MEMS de 2×2 puertos, figura izquierda: estado recto, figura derecha: estado cruzado
Interruptor óptico mecánico & Comparación de ventajas y desventajas del interruptor óptico MEMS
Comparación de ventajas y desventajas | Ventajas | Desventajas |
Interruptor óptico mecánico | Baja pérdida de inserción; El grado de aislamiento es alto; Es independiente de la longitud de onda y la polarización; El proceso de producción y la tecnología son maduros | El tiempo de acción de conmutación es largo; El gran volumen no es propicio para hacer una matriz de interruptores ópticos grande |
Interruptor óptico MEMS | Pequeño volumen, alta integración; Alta escalabilidad; Baja pérdida de polarización; Velocidad de conmutación rápida | El alto costo; El proceso de producción y los requisitos técnicos son elevados |
Con el rápido desarrollo de la comunicación óptica, el papel de la interconexión óptica y el intercambio óptico como nodos de red óptica es cada vez más importante, y la aplicación de conmutadores ópticos es cada vez más extensa. El interruptor óptico MEMS tiene las ventajas de la velocidad de conmutación rápida compacta y fácil de expansión, y tiene las ventajas de baja pérdida de inserción, baja tabulación cruzada; baja sensibilidad a la polarización, alta relación de extinción e interruptor de guía de onda con alta velocidad de conmutación, pequeño volumen y fácil integración a gran escala. Será la tendencia principal en el desarrollo de conmutadores de red óptica conmutados de gran capacidad.
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