Was ist ein optischer Schalter?
Optischer Schalter ist ein Gerät, das ein optisches Signal innerhalb eines bestimmten Bereichs von einem optischen Kanal in einen anderen optischen Kanal umwandelt. Es hat ein oder mehrere wählbare Übertragungsfenster. Glasfaser-Switch ist eines der Kerngeräte für optische Querverbindungen, optisches Add/Drop-Multiplexing, Netzwerküberwachung und automatisches Schutzsystem.
Seine Implementierungstechnologien sind vielfältig, darunter: mechanische optische Schalter, thermooptische Schalter, akusto-optische Schalter, elektrooptische Schalter, magneto-optische Schalter, optische Flüssigkristallschalter und optische MEMS-Schalter. Der traditionelle Switch mit Strom als Kern kann die Nachfrage nach optischer Hochgeschwindigkeitskommunikation mit großer Kapazität allmählich nicht mehr erfüllen, weshalb der rein optische Switch auf den Markt kommt. Unter ihnen sind optische MEMS-Faserschalter aufgrund ihrer geringen Größe, ihres geringen Stromverbrauchs und ihrer guten Skalierbarkeit weit verbreitet.
Funktionsprinzip des optischen MEMS-Schalters
Was ist MEMS? MEMS steht für Micro-Electro-Mechanical System, was sich auf ein Mikrogerät oder -system bezieht, das in Massenproduktion hergestellt werden kann und Mikromaschinen, Mikroaktuatoren, Signalverarbeitung und Steuerschaltungen integriert. Der Herstellungsprozess von mikromechanischen Strukturen umfasst Fotolithografie, Ionenstrahlätzen, chemisches Ätzen, Waferbonden usw.
MEMS wird durch elektronische Technologien wie elektrostatische Anziehung, elektromagnetische Kraft, Elektrostriktion und Thermoelemente angetrieben. Unter allen Antriebsmechanismen von MEMS-Vorrichtungen ist die elektrostatische Anziehungsstruktur die am weitesten verbreitete aufgrund ihrer einfachen Herstellung, einfachen Steuerung und ihres geringen Stromverbrauchs.
Der optische MEMS-Schalter soll eine Reihe winziger Spiegel auf den Siliziumkristall gravieren. Das Mikroarray wird durch elektrostatische Kraft oder elektromagnetische Kraft gedreht, um die Ausbreitungsrichtung des Eingangslichts zu ändern, wodurch die Ein- und Ausschaltfunktion des Lichtwegs realisiert wird.
Struktur eines MEMS-Glasfaserschalters
Glasfaser-Switch ist ein Multiport-Gerät. Die Anschlusskonfigurationen umfassen 2×2, 1×N, N×N. Ein optischer Switch mit N×N Ports wird üblicherweise als OXC (Optical Cross Connect) bezeichnet. Die Struktur eines MEMS-basierten optischen 1×N-Schalters ist in Abb. dargestellt, der aus einem MEMS-Torsionsspiegel, einer Kollimationslinse und einem Mehrfaser-Pigtail besteht. Der MEMS-Spiegel wird normalerweise auf einer TO-Basis montiert, dann wird die Kollimationslinse durch die TO-Kappe mit der Unterbaugruppe verbunden. Schließlich wird das Mehrfaser-Pigtail aktiv auf die Unterbaugruppe ausgerichtet.
Optischer MEMS-Schalter VS Mechanischer optischer Schalter
Das Arbeitsprinzip mechanischer optischer Schalter besteht darin, optische Signale umzuleiten, indem optische Fasern mit Hilfe mechanischer Geräte physikalisch bewegt werden. Durch Bewegen des Prismas oder Richtkopplers wird das Licht am Eingangsende zum gewünschten Ausgangsport gelenkt. Es gibt drei Haupttypen mechanischer optischer Schalter: Der eine verwendet ein Prisma zum Umschalten der optischen Pfadtechnologie, der andere verwendet die Spiegelschalttechnologie und der dritte dient zum Umschalten des optischen Pfads durch Bewegen einer optischen Faser.
Optische MEMS-Schalter basieren auf mikroelektromechanischen Systemen, die optische Mikrospiegel oder optische Mikrospiegel-Arrays verwenden, um die Richtung von Lichtstrahlen zu ändern, um optische Pfade umzuschalten. Das Prinzip optischer MEMS-Schalter ist sehr einfach. Wenn das Licht ausgetauscht wird, wird der Winkel des MEMS-Mikrospiegels durch den Antrieb der elektrostatischen Kraft oder der magnetischen Kraft bewegt oder geändert, und das Eingangslicht wird zu den verschiedenen Ausgangsanschlüssen des optischen Schalters geschaltet, um das Schalten zu realisieren und Ein-Aus des optischen Weges.
