Ein optischer Schalter ist eine Vorrichtung, mit der optische Signale wahlweise ein- und ausgeschaltet oder von einem Kanal zu einem anderen geschaltet werden können. Ersteres ist als optischer Schalter (Zeitbereich) oder optischer Modulator bekannt, während letzterer spezifisch als optischer Raumschalter oder optischer Router bezeichnet werden kann. Auf seine Weise, zeitlich oder räumlich geschaltet zu werden, kann es als physikalische Analogie zu den Einweg- oder Zweiwegeschaltern in elektrischen Schaltungen gesehen werden. Im Allgemeinen können optische Modulatoren und Router voneinander hergestellt werden.
Terminologie [ edit ]
Das Wort gilt auf mehreren Ebenen. In kommerziellen Begriffen (wie "der Markt für Telekommunikationsoptikschalter") bezieht sich dies auf ein beliebiges Schaltungsvermittlungsgerät zwischen Fasern. Die Mehrheit der installierten Systeme in dieser Kategorie verwendet tatsächlich die elektronische Umschaltung zwischen Glasfasertranspondern. Systeme, die diese Funktion durch Führen von Lichtstrahlen ausführen, werden häufig als "photonische" Schalter bezeichnet, unabhängig davon, wie das Licht selbst geschaltet wird. Außerhalb der Telekommunikation ist ein optischer Schalter die Einheit, die tatsächlich Licht zwischen Fasern umschaltet, und ein photonischer Schalter ist einer, der dies durch die Nutzung nichtlinearer Materialeigenschaften, wie z. B. Materialien auf Halbleiterbasis, zum Lenken von Licht (dh zum Schalten von Wellenlängen, Intensitäten) tut oder Richtungen) [1]. Daher besteht ein bestimmter Teil des Marktes für optische Schalter aus photonischen Schaltern. Diese enthalten einen optischen Schalter, der in einigen Fällen ein photonischer Schalter ist.
Operation [ edit ]
Ein optischer Schalter kann durch mechanische Mittel betrieben werden, beispielsweise durch physikalisches Verschieben einer optischen Faser, um eine oder mehrere alternative Fasern anzutreiben, oder durch elektrooptische Effekte. magnetooptische Effekte oder andere Methoden. Langsame optische Schalter, wie z. B. solche, die sich bewegende Fasern verwenden, können zum abwechselnden Routen eines Übertragungspfads eines optischen Switches verwendet werden, beispielsweise zum Routen um einen Fehler. Schnelle optische Schalter, wie beispielsweise solche, die elektrooptische oder magnetooptische Effekte verwenden, können verwendet werden, um Logikoperationen auszuführen; Zu dieser Kategorie gehören auch optische Halbleiterverstärker, bei denen es sich um optoelektronische Bauelemente handelt, die als optische Schalter verwendet und in diskrete oder integrierte mikroelektronische Schaltungen integriert werden können.
Funktionalität [ edit ]
Die Funktionalität eines beliebigen Schalters kann anhand der Verbindungen beschrieben werden, die er herstellen kann. [2] Wie in Telcordia GR-1073 angegeben. Eine Verbindung ist die Verbindung zwischen zwei Ports an einem Switch und wird als a angegeben Paar Hafenkennungen ( i j ), wobei i und j zwei Ports sind, zwischen denen die Verbindung ist hergestellt. Eine Verbindung identifiziert den Übertragungspfad zwischen zwei Häfen. Ein optisches Signal kann an einen der angeschlossenen Anschlüsse angelegt werden. Die Art des Signals, das am anderen Port austritt, hängt jedoch von der optischen ab wechseln und den Zustand der Verbindung. Eine Verbindung kann im Bundesstaat oder im 19459017 aus dem Bundesstaat . Eine Verbindung soll sich im Zustand auf befinden, wenn ein optisches Signal anliegt Ein Port entsteht am anderen Port mit im Wesentlichen null Verlust an optischer Energie. EIN Verbindung soll sich im Zustand aus befinden, wenn im Wesentlichen null optische Energie entsteht am anderen Hafen.
In optischen Switches eingerichtete Verbindungen können unidirektional oder bidirektional sein. Eine unidirektionale Verbindung ermöglicht nur die optische Signalübertragung in eine Richtung zwischen den angeschlossenen Ports. Eine bidirektionale Verbindung ermöglicht die optische Signalübertragung in beide Richtungen über die Verbindung. Verbindungen in passiven und transparenten optischen Schaltern sind bidirektional, dh wenn eine Verbindung ( i j ) eingerichtet ist, ist eine optische Übertragung von i bis möglich. j und von j bis i .
Ein Gerät ist optisch "transparent", wenn das am Eingang eingekoppelte optische Signal während seines gesamten Übertragungspfads im Gerät optisch bleibt und am Ausgang als optisches Signal erscheint. Optisch transparente Vorrichtungen arbeiten über einen Wellenlängenbereich, der als Durchlassbereich bezeichnet wird.
Ein passiver optischer Schalter hat keine optischen Verstärkungselemente. Ein aktiver optischer Schalter hat optische Verstärkungselemente. Ein rein optischer Schalter ist ein transparenter optischer Schalter, bei dem das Stellsignal ebenfalls optisch ist. Somit wird in einem rein optischen Schalter ein optisches Signal verwendet, um den Weg umzuschalten, den ein anderes optisches Signal durch den Schalter nimmt.
Leistung [ edit ]
Es werden verschiedene Parameter definiert und spezifiziert, um die Leistung optischer Schalter zu quantifizieren. Das stationäre Verhalten eines optischen Schalters (oder einer optischen Schaltmatrix) wird an seiner Fähigkeit gemessen, die optische Leistung effektiv von einem Eingangsport zu einem der N Ausgangsports über den "Ein" -Übertragungspfad zu übertragen, und seiner Fähigkeit, effektiv zu isolieren Eingangsstromquellen von allen nicht aktiven Ports über die Übertragungspfade „Aus“. Andere wichtige optische Leistungsparameter umfassen die Übertragungseffizienz über einen Wellenlängenbereich, die Fähigkeit, die in die Eingangsfaser zurückreflektierte optische Eingangsleistung zu minimieren, die Übertragungsbalance und die bidirektionale Übertragung. Das Übergangsverhalten des optischen Schalters (oder der Schaltmatrix) ist ein weiteres wichtiges Merkmal, das durch seine Reaktionsgeschwindigkeit zur Steuerung der Stimulation über das Zeitintervall festgelegt wird, das zum Übertragen oder Blockieren des optischen Signals an einem bestimmten Ausgangsport benötigt wird.
Switches können zwei Raten zugeordnet werden: die Schaltrate und die Signalübertragungsrate. Die Schaltrate ist die Rate, mit der ein Schalter den Status ändert. Die Signalübertragungsrate ist die Modulationsrate von Informationen, die einen Schalter passieren. Die Signalübertragungsrate ist normalerweise viel größer als die Schaltrate. (Wenn die Schaltrate die Übertragungsrate erreicht oder überschreitet, kann der Schalter als optischer Modulator bezeichnet werden.)
Die Fähigkeit eines Switches, seine stationären und transienten Leistungsspezifikationen unter stressigen Umgebungsbedingungen und im Laufe der Zeit aufrechtzuerhalten, ist ebenfalls ein wichtiges Merkmal.
Anwendungen [ edit ]
Die optische Schalttechnologie wird durch die Notwendigkeit getrieben, Flexibilität bei der Verbindung optischer Netzwerke bereitzustellen. Hauptanwendungen sind optischer Schutz, Testsysteme, fernkonfigurierbare Add-Drop-Multiplexer und Sensing. Mögliche zukünftige Anwendungen umfassen die entfernte optische Bereitstellung und Wiederherstellung.
Gegenwärtige Schaltanwendungen umfassen ein passives Schutzschalten für die Wiederherstellung des Dienstes nach einer Unterbrechung, wie z. B. einem Faserschnitt. Eine weit verbreitete Anwendung für Switches ist das Remote Fiber Test System (RFTS), das einen Fehler auf einer Glasfaserübertragungsleitung überwachen und lokalisieren kann. [3] Eine neue Anwendung von optischen Switches ist die optische Querverbindung. Optische Kreuzverbindungen verwenden optische Schaltgewebe, um eine Verbindung zwischen mehreren optischen Eingängen und Ausgängen herzustellen.
Patente [ edit ]
Bei einer Suche nach „Optical Switch“ [1] aus dem Jahr 2011 wurden rund 8.000 Patente erzielt, die grob wie folgt kategorisiert wurden:
- MEMS-Ansätze umfassen Arrays von Mikrospiegeln, die ein optisches Signal an den entsprechenden Empfänger ablenken können (zB US 6396976 );
- Piezoelektrische Strahllenkung mit piezoelektrischen Keramiken, die verbesserte optische Schalteigenschaften liefern
- 19659032] Tintenstrahlverfahren, bei denen zwei Wellenleiter aufeinander treffen, so dass Licht von einem zum anderen abgelenkt wird, wenn eine tintenstrahlartige Blase erzeugt wird (z. B. US 6212308 );
- Flüssigkristalle ( US 4948229 ), die polarisiertes Licht in Abhängigkeit von dem angelegten elektrischen Feld entweder um 0 Grad oder um 90 Grad drehen;
- Thermische Verfahren (zB US 5037169
- Nichtlineare Verfahren (z. B. US 5319492 )), die das Beugungsmuster in einem Medium variieren, indem sie das Brechungsmuster ausnutzen Kamerad nichtlineare rialische Eigenschaften, um Licht zum gewünschten Empfänger abzulenken; Akustooptische Verfahren, die den Brechungsindex als Ergebnis einer durch ein akustisches Feld induzierten Dehnung ändern, um Licht abzulenken (z. B. US 6922498
- Verstärker und Dämpfungsglieder in Ausgangsfasern, die das Signal auf den digitalen Leistungsbereich "0" (wenn die Faser nicht umgeschaltet wird) oder auf den normalen Leistungsbereich einstellen (z. B. US 7027211 [19659049] ).
- Magnetooptische Verfahren (z US 6577430 ) unter Verwendung von Phänomenen wie der Faraday-Rotation, um die Lichtpolarisation zu beeinflussen und schließlich den Lichtweg zu bestimmen.
Siehe auch [
]Referenzen [ bearbeiten ]
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