Optik anahtar - Optical switch

Bir optik anahtar seçici bir kanaldan gelen optik sinyalleri geçer bir cihazdır. Anahtarlama geçici veya uzaysal olabilir. İlki optik (zaman etki alanı) anahtarı veya optik modülatör olarak bilinir, ikincisi ise optik alan anahtarı veya optik yönlendirici olarak adlandırılır. Genelde optik modülatörler ve yönlendiriciler birbirlerinden yapılabilir.

Terminoloji

Kelime birkaç düzeyde geçerlidir. Ticari terimlerle ("telekom optik anahtar pazar boyutu" gibi), fiberler arasındaki herhangi bir devre anahtarlama ekipmanı parçasını ifade eder . Bu kategorideki kurulu sistemlerin çoğu aslında fiber transponderler arasında elektronik anahtarlama kullanır . Bu işlevi ışık ışınlarını yönlendirerek gerçekleştiren sistemler, ışığın kendisinin nasıl değiştirildiğinden bağımsız olarak genellikle "fotonik" anahtarlar olarak adlandırılır. Telekomdan uzakta, bir optik anahtar, ışığı lifler arasında değiştiren birimdir ve bir fotonik anahtar, ışığı yönlendirmek için (yani dalga boylarını, yoğunlukları değiştirmek için) yarı iletken bazlı malzemeler gibi doğrusal olmayan malzeme özelliklerinden yararlanarak bunu yapan bir düğmedir. veya yol tarifi). Dolayısıyla, optik anahtar pazarının belirli bir kısmı fotonik anahtarlardan oluşmaktadır. Bunların içinde, bazı durumlarda fotonik bir anahtar olacak olan optik bir anahtar bulunacaktır.

Operasyon

Bir optik anahtar, bir optik fiberin bir veya daha fazla alternatif fiberi sürmek için fiziksel olarak kaydırılması gibi mekanik yollarla veya elektro-optik etkiler , manyeto-optik etkiler veya diğer yöntemlerle çalışabilir . Hareketli fiber kullananlar gibi yavaş optik anahtarlar, bir arıza etrafından yönlendirme gibi bir optik anahtar iletim yolunun alternatif yönlendirmesi için kullanılabilir . Elektro-optik veya manyeto-optik efektleri kullananlar gibi hızlı optik anahtarlar mantık işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılabilir ; bu kategoriye ayrıca optik anahtarlar olarak kullanılabilen ve ayrık veya entegre mikroelektronik devrelerle entegre edilebilen optoelektronik cihazlar olan yarı iletken optik amplifikatörler dahildir .

İşlevsellik

Herhangi bir anahtarın işlevselliği, kurabileceği bağlantılar açısından açıklanabilir. Telcordia GR-1073'te belirtildiği gibi , bir bağlantı, bir anahtardaki iki bağlantı noktası arasındaki ilişkidir ve bir çift bağlantı noktası tanımlayıcısı ( i , j ) olarak gösterilir; burada i ve j , aralarında bağlantının kurulduğu iki bağlantı noktasıdır . Bir bağlantı, iki bağlantı noktası arasındaki aktarım yolunu tanımlar. Bağlı bağlantı noktalarından birine optik bir sinyal uygulanabilir. Bununla birlikte, diğer porttan çıkan sinyalin niteliği, optik anahtara ve bağlantının durumuna bağlıdır. Bir bağlantı açık veya kapalı durumda olabilir. Bir bağlantı noktasına uygulanan bir optik sinyal diğer bağlantı noktasından optik enerjide esasen sıfır kayıp ile ortaya çıkarsa, bağlantının açık durumda olduğu söylenir . Diğer bağlantı noktasında esasen sıfır optik enerji ortaya çıkarsa, bağlantının kapalı durumda olduğu söylenir .

Optik anahtarlarda kurulan bağlantılar tek yönlü veya çift yönlü olabilir. Tek yönlü bir bağlantı, bağlı bağlantı noktaları arasında yalnızca bir yönde optik sinyal aktarımına izin verir. Çift yönlü bağlantı, bağlantı üzerinden her iki yönde de optik sinyal aktarımına izin verir. Bir bağlantı (eğer pasif ve şeffaf optik anahtarlar içinde Bağlantıları, yani çift yönlüdür i , j ) optik iletim mümkündür, kurulduğundan i için j ve gelen j için i .

Girişte başlatılan optik sinyal, cihazdaki iletim yolu boyunca optik olarak kalırsa ve çıkışta optik bir sinyal olarak görünürse, cihaz optik olarak "şeffaftır". Optik olarak şeffaf cihazlar, geçiş bandı adı verilen bir dizi dalga boyunda çalışır.

Pasif bir optik anahtar, optik kazanç elemanlarına sahip değildir. Aktif bir optik anahtar, optik kazanç elemanlarına sahiptir. Tamamen optik bir anahtar, çalıştırma sinyalinin de optik olduğu şeffaf bir optik anahtardır. Bu nedenle, tamamen optik bir anahtarda, başka bir optik sinyalin anahtardan aldığı yolu değiştirmek için bir optik sinyal kullanılır.

Verim

Optik anahtarların performansını ölçmek için çeşitli parametreler tanımlanmış ve belirtilmiştir. Bir optik anahtarın (veya optik anahtarlama matrisinin) sabit durum performansı, optik gücü bir giriş bağlantı noktasından "açık" durum iletim yolu üzerinden N çıkış bağlantı noktalarından herhangi birine etkin bir şekilde iletme yeteneği ve etkin bir şekilde izole etme yeteneği ile ölçülür. "kapalı" durum iletim yolları üzerinden tüm aktif olmayan bağlantı noktalarından giriş gücü kaynakları. Diğer önemli optik performans parametreleri arasında, bir dizi dalga boyunda iletim verimliliği, giriş fiberine geri yansıyan giriş optik gücünü en aza indirme yeteneği, iletim dengesi ve çift yönlü iletim yer alır. Optik anahtar (veya anahtarlama matrisi) geçici davranışı, herhangi bir çıkış portunda optik sinyali iletmek veya bloke etmek için geçen zaman aralığı aracılığıyla stimülasyonu kontrol etmeye yönelik yanıt hızı ile belirlenen bir başka önemli özelliktir.

Anahtarlarla iki oran ilişkilendirilebilir: anahtarlama hızı ve sinyal iletim hızı. Anahtarlama hızı, bir anahtarın durumlarını değiştirdiği hızdır. Sinyal iletim hızı, bir anahtardan geçen bilginin modülasyon hızıdır. Sinyal iletim hızı genellikle anahtarlama oranından çok daha yüksektir. (Anahtarlama hızı iletim hızına yaklaşır veya aşarsa, o zaman anahtar bir optik modülatör olarak adlandırılabilir.)

Bir anahtarın sabit durumunu ve geçici performans özelliklerini stresli çevre koşulları altında ve zaman içinde sürdürme yeteneği de önemli bir özelliktir.

Başvurular

Optik anahtarlama teknolojisi, optik ağ bağlantısında esneklik sağlama ihtiyacından kaynaklanmaktadır. Temel uygulamalar optik koruma, test sistemleri, uzaktan yeniden yapılandırılabilir ekleme-bırak çoklayıcılar ve algılamadır. Gelecekteki olası uygulamalar, uzaktan optik provizyonu ve geri yüklemeyi içerir.

Mevcut anahtarlama uygulamaları, fiber kesilmesi gibi bir kesintinin ardından servis restorasyonu için pasif koruma anahtarlamasını içerir. Anahtarlar için yaygın bir uygulama, fiber iletim hattındaki bir arızayı izleyebilen ve bulabilen Uzak Fiber Test Sistemleridir (RFTS'ler). Optik anahtarların ortaya çıkan bir uygulaması optik çapraz bağlantıdır. Optik çapraz bağlantılar, çoklu optik girişler ve çıkışlar arasında bir ara bağlantı kurmak için optik anahtarlama yapılarını kullanır.

Patentler

"Optik anahtar" [1] üzerine 2011 yılında yapılan bir araştırmada yaklaşık 8.000 patent elde edildi ve kabaca aşağıdaki kategorilere ayrıldı:

Ayrıca bakınız

Referanslar