전광 스위치 소개

전광 스위치는 광통신망의 핵심 요소입니다. 전광 네트워크를 구현하는 핵심 요소로서, 낮은 펌핑 전력, 높은 스위치 효율, 빠른 응답 속도 등의 특징을 가지고 있어 최근 많은 주목을 받고 있습니다.

1980년대 후반부터 현재까지 많은 연구 그룹이 모든 종류의 전광 스위치에 대한 심층 연구를 수행해 왔습니다. 전광 스위치는 매우 중요한 기술로, 광통신, 광컴퓨터, 광정보 처리 및 광데이터 처리 분야에 적용될 수 있습니다. 광 스위치는 차세대 전광 네트워크의 핵심 구성 요소로, 주로 광 레벨 라우팅, 파장 선택, 광 합산-분기 다중화, 그리고 광 교차 연결 및 자가 회복 보호 기능을 구현하는 데 사용됩니다. 따라서 광 스위치의 응답 속도, 누화, 삽입 손실 성능은 광통신 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 광 네트워킹 구현은 광 스위치, 광 필터, 차세대 증폭기, 고밀도 파장 분할 다중화 기술 장치, 그리고 기술 발전에 달려 있습니다.

전광 네트워크에서 광 스위치 는 빠른 응답 속도, 낮은 삽입 손실, 낮은 채널 누화 및 편파 민감도를 가져야 하며, 집적도와 확장성이 뛰어나고 저비용, 저전력, 우수한 열 안정성 등의 특성을 가져야 합니다. 전광 스위치는 다음과 같은 분야에서 막대한 잠재력을 발휘할 것으로 예상됩니다.

(1) 컴퓨터의 연산 속도는 스위칭 소자의 속도 향상과 칩 크기 감소에 따라 결정되는데, 이러한 측면에서 병목 현상에 직면해 왔습니다. 광 컴퓨터의 개발은 이를 극복할 수 있는 하나의 방안입니다. 광 컴퓨터는 고속 광 스위칭 칩과 외부 광 상호연결을 구성하는 칩으로 구성될 수 있습니다. 따라서 광 스위치는 광 컴퓨터 개발의 핵심 요소입니다.

(2) 증가하는 통신 용량 수요를 충족하기 위해 전자 통신은 점차 광섬유 통신으로 대체되고 있습니다. 고밀도 파장 분할 다중화(Dense Wavelength Division Multiplexing) 기술을 이용한 광섬유 통신 신호 전송은 모든 광 신호 교환을 실현하기 위해 전자 장치에 의존하고 있어 광 통신 속도 향상에 한계가 있습니다. 따라서 전광 통신은 전광 스위치의 핵심입니다.

(3) 장거리 네트워크, 광역 네트워크(MEAN)의 광섬유 통신 시스템은 접속망 간의 광 스위치가 광 교차 연결을 완료하는 데 필요합니다. 사용자 간의 광 스위치 네트워크는 OADM에 의존합니다. 광 교차 연결 및 분기 결합 다중화기는 광 스위치 어레이로 구성되며, 따라서 광 스위치는 전광 스위칭의 기반이 됩니다.

1970년대부터 광 쌍안정성 연구가 시작된 지 30년이 넘었습니다. 그러나 전광 스위칭 연구는 주로 세 가지 이유로 인해 많은 실질적인 문제에 직면해 있습니다.

(1) 전광 스위치는 3차 비선형 효과를 기반으로 합니다. 스위치의 원하는 광 출력이 너무 높아 신호광의 광 세기보다 5배 이상 큰 광량이 필요한 경우가 많습니다. 저전력 전자 스위치와는 달리, 저전력 광 제어를 달성할 수 없습니다.

(2) 파장 스위칭 소자의 유전율 흡수 피크에서 특히 강한 열 효과로 인해 발생하는 강한 입력광으로 인해 열 흡수가 발생하여 소자가 매우 불안정해지고 소자의 연속 동작을 달성하기 어렵습니다.

(3) 레이저 빔은 중간 마이크론 단위로 전파되므로 출력 밀도는 높지 않지만 비선형 효과로 인해 비선형 출력을 생성하는 데 필요한 거리가 제한되어 빔의 횡차원으로 압축하기가 너무 어렵습니다.

따라서 스위칭 전력을 줄이는 것은 전광 스위치 연구에 있어 중요한 과제입니다. 파장 단위의 크기를 갖는 광섬유 도파관 또는 평면형 집적 광 도파관을 통해 빛을 조사하면 더 높은 광 출력 밀도와 더 긴 상호작용 길이를 얻을 수 있으며, 이를 통해 비선형 광 효과 생성 효율을 크게 향상시키고, 광 출력을 낮춰 전광 스위치를 구현할 수 있습니다. 도파관형 광 스위치가 주요 연구 대상이 되고 있습니다. 실리콘 도파관(광섬유 포함)은 통신 대역에서 흡수율이 낮지만, 비선형성이 너무 약하여 사용 가능한 링 공동의 축적이 비선형적입니다.