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De nombreux dispositifs à fibre optique sont utilisés dans les réseaux de communication. Le commutateur optique est l'élément qui transmet les signaux lumineux entre différents canaux. Lorsqu'un signal lumineux se propage d'un téléphone ou d'un ordinateur à un autre, il peut être nécessaire qu'il emprunte différents chemins de fibre. Dans ce cas, le commutateur optique joue un rôle crucial, car il permet de transférer le signal avec une perte minimale de qualité vocale ou de données. Avec le développement des technologies, de nombreuses nouvelles méthodes ont été combinées au commutateur optique pour atteindre des performances de plus haut débit. Aujourd'hui, plongeons au cœur du commutateur optique et découvrons ses secrets.
Types de commutateurs optiques
Il existe deux types principaux de commutateurs optiques : les commutateurs OEO (optique-électrique-optique) et les commutateurs OOO (optique-optique-optique). Les fonctions de gestion de réseau sont aujourd'hui assurées par un commutateur optique doté d'une matrice de commutation électronique. Le commutateur OEO reçoit le signal optique et le convertit en signal électrique. Il achemine ensuite ce signal vers un autre port et le reconvertit en signal optique pour le réseau. Grâce à son architecture électronique, le commutateur OEO optimise la bande passante et compense les perturbations du réseau.
Le commutateur tout optique (ou OOO) permet de gérer et de commuter les signaux optiques sans les convertir en signaux électroniques. Cette solution est particulièrement intéressante pour les opérateurs exploitant de grands centres d'appels où jusqu'à 80 % du trafic transite par ces centres avant d'être acheminé vers différentes destinations à travers le monde. Le commutateur reçoit le signal optique, le commute vers un autre port du réseau optique, puis le réinjecte dans le réseau sous forme de signal optique.
Technologies appliquées dans les commutateurs optiques
La technologie MEMS (système microélectromécanique) utilise de nombreux miroirs mobiles pour commuter les signaux en déviant les ondes lumineuses d'un port à un autre. Il existe deux types de structures MEMS : les miroirs MEMS 2D et les miroirs MEMS 3D. Le commutateur optique basé sur la technologie MEMS 3D est plus répandu dans l'industrie. La figure suivante illustre le processus de fonctionnement de la commutation MEMS.
Commutation à cristaux liquides
La technologie des cristaux liquides exploite les effets de polarisation de la lumière dans les cristaux liquides pour la commutation optique. La lumière est d'abord filtrée par un séparateur de faisceau polarisant afin d'être divisée en deux ou plusieurs faisceaux. Elle traverse ensuite un cristal liquide où sa polarisation peut être modifiée. Enfin, elle atteint un combineur de faisceaux polarisants pour être dirigée vers le port de sortie. Ce dernier est déterminé par la nouvelle polarisation de la lumière.
Commutation basée sur les bulles
Un interrupteur à bulles utilise des bulles d'air et des micro-rainures alignées verticalement et horizontalement pour commuter la lumière. Lorsqu'aucune commutation n'est nécessaire, la lumière traverse les rainures sans interruption. Cette technologie présente l'avantage d'un faible coût et d'une commutation rapide.
Commutation thermo-optique
Un commutateur thermo-optique dirige la lumière vers un guide d'ondes. La lumière est ensuite divisée en plusieurs guides d'ondes. Lorsqu'une commande de commutation est émise, l'un des bras du guide d'ondes est chauffé, ce qui modifie le trajet optique de la lumière à l'intérieur. La lumière est ensuite recombinée et les trajets optiques des faisceaux sont mesurés. Si les trajets sont différents, le faisceau est dirigé vers un port de sortie. S'ils sont identiques, il est dirigé vers un autre port.
Applications
Les commutateurs optiques trouvent des applications variées. Dans les réseaux à haut débit, ils sont généralement utilisés dans les commutateurs de commutation optique pour gérer un trafic important. Ils servent également à la commutation de protection. En cas de défaillance d'une fibre, le commutateur permet de rediriger le signal vers une autre fibre avant que le problème ne survienne. De plus, les multiplexeurs optiques d'insertion-extraction (OADM) utilisent des commutateurs optiques pour convertir les signaux d'un flux DWDM, permettant ainsi aux porteuses de supprimer sélectivement certaines longueurs d'onde d'un signal.
Conclusion
Le commutateur optique est un dispositif essentiel qui achemine les signaux lumineux vers différents canaux. Dérivés des commutateurs optiques de type OOO et OEO d'origine, de nombreuses technologies innovantes ont été intégrées, garantissant ainsi leurs hautes performances. Face à la demande croissante de bande passante, l'avenir du commutateur optique s'annonce prometteur.
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