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Eine Art optischer Pfadcontroller, der den optischen Pfad umwandelt, ist der Glasfaserschalter, einschließlich des 1x2-Lichtwellenleiters. Er wird häufig in Systemen zur Überwachung trockener optischer Routen und in optischen Fasersensorsystemen eingesetzt und ist ein grundlegender Bestandteil des optischen Schaltsystems in Glasfaserkommunikationssystemen. Optische Übertragungsgeräte und optische Schaltgeräte sind zwei Arten von Glasfaserkommunikationsgeräten. Nach jahrelanger Entwicklung sind optische Übertragungsgeräte mit Wellenlängenmultiplex (WDM) immer ausgefeilter geworden. Insbesondere Wellenlängenmultiplexer, Wellenlängenmultiplex-Lichtquellen und Wellenlängenmultiplex-Verstärker haben durch die Umwandlung der optischen Übertragung von 0-E-0 auf 0-0-0 bedeutende Fortschritte in Richtung vollständiger Optik erzielt. Glasfaserschalter und andere optische Schaltgeräte wie optische Kreuzverbinder (OXC) und optische Add-Drop-Multiplexer (OADM) sind hingegen im Wesentlichen optoelektronische Hybride.
In einem Glasfaserkommunikationssystem erfüllt ein Glasfaserschalter drei Funktionen: Erstens kann er das optische Signal eines bestimmten Glasfaserkanals unterbrechen oder öffnen; zweitens kann er ein optisches Signal einer bestimmten Wellenlänge von einem Glasfaserkanal in einen anderen umwandeln; und drittens kann er ein optisches Signal innerhalb desselben Glasfaserkanals von einer Wellenlänge in eine andere umwandeln (Wellenlängenkonverter). Die von den Herstellern optischer Schalter angewandten Verfahren sind mittlerweile weitgehend standardisiert, und aufgrund des zunehmenden Wettbewerbs auf dem Markt steigt die Nachfrage nach Glasfaserschaltern stetig.
Was sind die wichtigsten Merkmale eines Glasfaserschalters?
Während einige Parameter ausschließlich für faseroptische Schalter gelten, sind andere so definiert, dass sie auch für andere Geräte anwendbar sind. Nachfolgend finden Sie eine Liste der charakteristischen Parameter faseroptischer Schalter:
Die Abnahme der optischen Leistung zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen wird als Einfügungsdämpfung bezeichnet.
Das Verhältnis der vom Eingang reflektierten optischen Leistung zur zugeführten optischen Leistung wird als Rückflussdämpfung bezeichnet.
Isolation: Optisches Leistungsverhältnis zweier phasenisolierter Ausgangsports
Das Verhältnis der optischen Ausgangsleistung des verbundenen Ports des Glasfaserschalters zur optischen Ausgangsleistung des anderen Ports in Reihe wird als Fernübersprechen bezeichnet.
Das Verhältnis der optischen Leistung eines verbundenen Ports zu der eines anderen Ports, der angeblich isoliert ist, wenn der andere Port terminiert ist, wird als Nahnebensprechen bezeichnet.
Betriebswellenlänge: 1310, 1550 und 850 nm
Extinktionsverhältnis: das Verhältnis der optischen Ausgangsleistung, wenn die beiden Anschlüsse des Glasfaserschalters ein- bzw. ausgeschaltet sind.
Lebensdauer: Die Anzahl der für den optischen Pfad zulässigen Umwandlungen
Zeit oder Geschwindigkeit des Umschaltens: Die Zeit, die der Port des Glasfaserschalters benötigt, um sich von einem bestimmten Anfangszeitpunkt aus ein- oder auszuschalten, wird auf den Schalter angewendet, wenn der optische Kanal für Umschalten, Schutzumschalten, Paketumschalten und externe Modulation konfiguriert ist oder mit der Messung beginnt, sobald die Umwandlungsenergie abgeschaltet ist.
In welche Kategorie fällt ein Glasfaserschalter?
Die verschiedenen Arten von Glasfaserschaltern und ihre Funktionsmerkmale werden in der folgenden Einleitung beschrieben:
Mechanischer Glasfaserschalter : Der aktive Glasfaserschalter oder Reflektor wird mithilfe des Antriebsmechanismus angesteuert, um ihn gemäß den festgelegten Klassifizierungs- und Steuersignalanforderungen mit der erforderlichen Glasfaser oder dem optischen Wellenleiter zu verbinden: Glasfaserschalter für bewegliche Glasfasern und Glasfaserschalter für bewegliche Mikrospiegel.
Zu den Vorteilen gehören eine hervorragende Isolation, geringe Einfügungsdämpfung und Unabhängigkeit von Wellenlänge und Polarisation.
Nicht-mechanische Glasfaserschalter: Die verschiedenen Arten von Glasfaserschaltern basieren auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien. Glasfaserschalter mit optischen Bauelementen und wellenleiterbasierte Glasfaserschalter (elektrooptische Schalter) bilden zwei weitere Kategorien nicht-mechanischer Glasfaserschalter. Weitere Beispiele sind optische Effektschalter, akustooptische optische Effektschalter, magnetooptische optische Effektschalter und thermooptische optische Effektschalter.
Zu den Vorteilen zählen kurze Schaltzeiten, kompakte Abmessungen und einfache Integration.
Der am weitesten verbreitete und gebräuchlichste Glasfaserschalter in optischen Glasfaserkommunikationssystemen ist der mechanische Glasfaserschalter.
Zu den weiteren faseroptischen Schaltern gehören nichtlineare optische Schleifenspiegelschalter, Flüssigkristall-Lichtschranken, Blasen-Lichtschranken und holographische Lichtschranken.
Die gängigsten Arten von Glasfaserschaltern sind derzeit mechanische, Flüssigkristall-, elektrooptische, thermooptische und akustische Schalter. MEMS-Glasfaserschalter sind dabei teurer als andere Varianten und erfordern einen komplexeren Herstellungsprozess.
Es gibt Spezifikationen für die Schaltleistung von Glasfaserschaltern in optischen Faserkommunikationssystemen. Welche genau sind das?
Kompakte Baugröße, hohe Schaltgeschwindigkeit, geringe Polarisationsverluste, gute Isolation, hohe Kopplungseffizienz mit Glasfasern, geringes Übersprechen, hohes Extinktionsverhältnis, geringe Einfügungsdämpfung, niedrige Ansteuerspannung und keine Polarisationsabhängigkeit. Hohe Integration, niedrige Kosten und hohe Zuverlässigkeit.
Der optische Schalter, eine entscheidende Komponente, muss aufgrund der ständigen Weiterentwicklung von Glasfaserkommunikationssystemen seine Leistung kontinuierlich verbessern. Daher müssen die Hersteller optischer Schalter strengere Standards erfüllen, und auch die Kosten für Glasfaserschalter werden sich ändern.
Wollen wir wissen, aus welchem Material der Glasfaserschalter besteht? Welche Eigenschaften hat jedes Material?
Si und SiO2 weisen einen signifikanten thermooptischen Koeffizienten, geringe Verluste, eine gute Modenanpassung an optische Fasern, Kompatibilität mit großflächigen integrierten Schaltungen und Eignung für thermooptische elektrooptische Schalter und Matrizen auf, jedoch nur in passiven Bauelementen.
LiNbO3: Aufgrund seiner großen Größe, hohen Betriebsspannung und großen elektrooptischen und akustooptischen Effekte kann es zur Herstellung von elektrooptischen und akustooptischen Schaltern verwendet werden.
III-V-Halbleiter: Sie weisen einen elektrooptischen und einen nichtlinearen optischen Effekt auf, lassen sich leicht miniaturisieren und eignen sich zur Herstellung von lichtemittierenden Detektoren und elektronischen Bauelementen. Auch für elektrooptische Schalter können sie verwendet werden. Aufgrund der hohen Wellenleiterverluste ist die Anpassung an den optischen Fasermodus eine Herausforderung.
Organische Polymere sind kostengünstig, lassen sich in großem Maßstab herstellen, weisen thermooptische und elektrooptische Effekte auf und können zur Herstellung thermooptischer und elektrooptischer Schalter verwendet werden. Sie weisen jedoch ein hohes Übersprechen, hohe Wellenleiterverluste und eine geringe Stabilität auf.
Unterschiedliche optische Schalter, einschließlich 1x2-Lichtwellenleiterschalter, haben aufgrund der verschiedenen Materialarten und -eigenschaften unterschiedliche Anwendungsbereiche, was bedeutet, dass sich der Herstellungsprozess, die Materialkosten und der Endpreis des Glasfaserschalters unterscheiden.
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