מתג אופטי מכני & MEMS מתג אופטי - ידע

במערכות תקשורת סיבים אופטיים, מתג אופטי (OS) משמש בעיקר למימוש מיתוג פיזי של אותות אופטיים או פעולות לוגיות אחרות בנתיבים אופטיים, והוא משמש לעתים קרובות כהתקן מפתח להחלפת נתיבים אופטיים בטכנולוגיית חיבור צולב אופטי.

מתגים אופטיים כוללים תיבת הילוכים אופציונלית אחת או יותר Windows וניתן לחלקם לתצורות של יציאות 2×2, 1×N ו×N. מתגים אופטיים נמצאים בשימוש נרחב במערכות תקשורת סיבים אופטיים, וטכנולוגיות המימוש שלהם שונות. מתג אופטי מכני ומתג אופטי MEMS הם שני סוגים של מתגים אופטיים בשימוש נרחב כיום.

מתג אופטי מכני

מתגים אופטיים מכניים פועלים על ידי הזזה פיזית של סיבים אופטיים באמצעות התקנים מכניים כדי לנתב מחדש אותות אופטיים. באמצעות מנסרה נעה או מנור כיווני, אור הקלט מופנה אל יציאת הפלט הרצויה. ישנם שלושה סוגים עיקריים של מתגים אופטיים מכניים: החלפת פריזמה, החלפת מראה ומיתוג סיבים אופטיים ניידים.

Mechanical optical switch

מתג אופטי MEMS

מתג אופטי MEMS מבוסס על מערכת מיקרו אלקטרו-מכנית. היא מאמצת מראה מיקרו אופטית או מערך מיקרוסקופ אופטי כדי לשנות את כיוון ההפצה של קרן האור כדי לממש את המתג של נתיב אופטי. העיקרון של מתג אופטי MEMS הוא פשוט מאוד. בעת ביצוע החלפה אופטית, ניתן לעבור את אור הקלט לקצוות פלט שונים של המתג האופטי על-ידי הזזה או שינוי של הזווית של מראה מיקרו MEMS מונעת על ידי כוח אלקטרוסטטי או מגנטי, כדי לממש את המתג והפעלה/כיבוי של הנתיב האופטי. הדיאגרמה השרטוטית שלו מוצגת באות הבאה:

MEMS optical switch operating principle

העיקרון של מתג אופטי × 2 יציאות המבוסס על טכנולוגיית MEMS מוצג בדמות. ארבעה אנשים אופטיים מוגדרים בארבעה כיוונים, ומרה מיקרו MEMS אנכית מוגדרת בזווית של 45°. כאשר המראה הזעירה אינה מעורבת בנתיב האופטי, הקורות מ- waveguide 1 ו- 2 מזוגות ל- waveguide 3 ו- 4 בהתאמה, והמדינות החיבור לנמל הן 1→3 ו- 2→4, שהן המצב הישר. כאשר המראה הזעירה מוכנסת לנתיב האופטי, קרני האור מ-waveguide 1 ו- 2 משתקפות על ידי המראה הזעירה ומשולפות ליציאות 4 ו-3, בהתאמה. מצבי החיבור של יציאות הם 1→4 ו- 2→3, שהם מדינות צולבות.

MEMS optical switch

עקרון עבודה של מתג ×2 יציאות MEMS, דמות שמאל: מצב ישר, דמות ימנית: מצב חוצה מצב

מתג אופטי מכני - השוואה של יתרונות וחסרונות של מתג אופטי MEMS

השוואה בין יתרונות וחסרונות

יתרונות

חסרונות

מתג אופטי מכני

אובדן הכנסה נמוך;

דרגת הבידוד גבוהה;

היא בלתי תלויה באורך גל וקיטוב;

תהליך הייצור והטכנולוגיה הם בוגרים

זמן פעולת ההחלפה ארוך;

אמצעי אחסון גדול אינו מתורם להכנת מטריצת מתג אופטית גדולה

מתג אופטי MEMS

נפח קטן, אינטגרציה גבוהה;

מדרגיות גבוהה;

אובדן קיטוב נמוך;

מהירות מיתוג מהירה

העלות הגבוהה;

תהליך הייצור והדרישות הטכניות גבוהות

עם הפיתוח המהיר של תקשורת אופטית, התפקיד של חיבור אופטי וחילופי אופטיים כמו צתי רשת אופטית הוא יותר ויותר חשוב, ואת היישום של מתגים אופטיים הוא יותר ויותר נרחב. מתג אופטי MEMS יש את היתרונות של קומפקטי, מהירות מיתוג מהירה והרחבה קלה, ויש לו את היתרונות של אובדן הכנסה נמוכה, הצלבות נמוכות; רגישות קיטוב נמוכה, יחס הכחדה גבוה ומתג מדריך גלים עם מהירות מיתוג גבוהה, נפח קטן ושילוב קל בקנה מידה גדול. זו תהיה המגמה העיקרית בפיתוח של מתגי רשת אופטיים בעלי קיבולת גדולה.