Mechanický optický spínač Optický spínač&MEMS - Znalosti

V komunikačních systémech s optickými vlákny se Optical Switch (OS) používá hlavně k realizaci fyzického přepínání optických signálů nebo jiných logických operací v optických cestách a často se používá jako klíčové zařízení pro přepínání optických cest v technologii optického křížového připojení.

Optické přepínače mají jeden nebo více volitelných přenosových oken a lze je rozdělit na konfigurace portů 2 × 2, 1 × N a M × N. Optické přepínače jsou široce používány v komunikačních systémech s optickými vlákny a jejich realizační technologie jsou různé. Mechanický optický spínač a optický spínač MEMS jsou dva druhy optických spínačů, které jsou v současnosti široce používány.

Mechanický optický spínač

Mechanické optické spínače fungují fyzicky pohybujícími se optickými vlákny pomocí mechanických zařízení k přesměrování optických signálů. Pomocí pohyblivého hranolu nebo směrového vazebního členu je vstupní světlo směrováno na požadovaný výstupní port. Existují tři hlavní typy mechanických optických spínačů: přepínání hranolů, přepínání zrcadel a přepínání mobilních optických vláken.

Mechanical optical switch

MEMS optický spínač

Optický spínač MEMS je založen na mikroelektromechanickém systému. Přijímá optické mikro zrcadlo nebo pole optického mikroskopu ke změně směru šíření světelného paprsku, aby došlo k přepnutí optické dráhy. Princip optického spínače MEMS je velmi jednoduchý. Při provádění optické výměny lze vstupní světlo přepínat na různé výstupní konce optického spínače pohybem nebo změnou úhlu mikro zrcadla MEMS poháněného elektrostatickým nebo magnetickým výkonem, aby bylo možné provést zapnutí a vypnutí optické dráhy . Jeho schematický diagram je znázorněn na následujícím obrázku:

MEMS optical switch operating principle

Princip optického přepínače 2 × 2 port založeného na technologii MEMS je znázorněn na obrázku. Čtyři optické vlnovody jsou nastaveny ve čtyřech směrech a vertikální mikro zrcadlo MEMS je nastaveno pod úhlem 45 °. Když mikro zrcadlo není zapojeno do optické dráhy, paprsky z vlnovodu 1 a 2 jsou spojeny s vlnovodem 3 a 4 a stavy připojení portu jsou 1 → 3 a 2 → 4, což jsou přímé stavy. Když je mikro zrcadlo zasunuto do optické dráhy, světelné paprsky z vlnovodu 1 a 2 jsou odraženy mikro zrcadlem a připojeny k portům 4, respektive 3. Stavy připojení portů jsou 1 → 4 a 2 → 3, což jsou křížové stavy.

MEMS optical switch

Princip fungování optického přepínače MEMS 2 × 2, obrázek vlevo: přímý stav, obrázek vpravo: křížový stav

Mechanický optický spínač& Porovnání výhod a nevýhod optického přepínače MEMS

Srovnání výhod a nevýhod

Výhody

Nevýhody

Mechanický optický spínač

Nízká ztráta vložení;

Stupeň izolace je vysoký;

Je nezávislý na vlnové délce a polarizaci;

Výrobní proces a technologie jsou vyspělé

Spínací doba je dlouhá;

Velký objem neprospívá vytváření velké optické matice spínače

MEMS optický spínač

Malý objem, vysoká integrace;

Vysoká škálovatelnost;

Nízká ztráta polarizace;

Rychlá rychlost spínání

Vysoké náklady;

Výrobní proces a technické požadavky jsou vysoké

S rychlým rozvojem optické komunikace je role optického propojení a optické výměny jako uzlů optické sítě stále důležitější a aplikace optických přepínačů je stále rozsáhlejší. Optický přepínač MEMS má výhody kompaktní, rychlé rychlosti přepínání a snadné expanze a má výhody nízké vložné ztráty, nízké křížové tabulky; nízká polarizační citlivost, vysoký extinkční poměr a přepínač vlnovodu s vysokou spínací rychlostí, malým objemem a snadnou integrací ve velkém měřítku. Bude to hlavní trend ve vývoji velkokapacitních přepínaných optických síťových přepínačů.