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Um tipo de controlador de caminho óptico que converte o caminho óptico é o comutador de fibra óptica, incluindo o comutador óptico 1x2. Ele é frequentemente utilizado em sistemas de monitoramento de rotas ópticas secas e sistemas de sensoriamento por fibra óptica, sendo a parte fundamental do sistema de comutação óptica em sistemas de comunicação por fibra óptica. Dispositivos de transmissão óptica e dispositivos de comutação óptica são dois tipos de dispositivos de comunicação por fibra óptica. Após anos de desenvolvimento, os dispositivos de transmissão óptica por multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) tornaram-se cada vez mais sofisticados. Em particular, o multiplexador por divisão de comprimento de onda (WDM), a fonte de luz WDM e o amplificador óptico WDM avançaram significativamente em direção à total-optização, alterando a transmissão óptica de 0-E-0 para 0-0-0. Por outro lado, os comutadores de fibra óptica e outros dispositivos de comutação óptica, como o cross-connector óptico (OXC) e o multiplexador óptico de inserção/extração (OADM), são essencialmente híbridos optoeletrônicos.
Em um sistema de comunicação por fibra óptica, um comutador óptico de fibra tem três funções: primeiro, ele pode interromper ou abrir o sinal óptico de um canal de fibra específico; segundo, ele pode converter um sinal óptico de um comprimento de onda específico de um canal de fibra para outro; e terceiro, ele pode converter um sinal óptico de um comprimento de onda para outro dentro do mesmo canal de fibra (conversor de comprimento de onda). O procedimento utilizado pelos fabricantes de comutadores ópticos está atualmente um tanto padronizado, e o preço dos comutadores ópticos de fibra está se tornando cada vez mais competitivo devido ao aumento da concorrência no mercado.
Quais são as principais características de um switch de fibra óptica?
Embora certos parâmetros sejam exclusivos de comutadores de fibra óptica, outros possuem definições que se aplicam a outros dispositivos. A seguir, uma lista dos parâmetros característicos de comutadores de fibra óptica:
A diminuição da potência óptica entre as portas de entrada e saída é conhecida como perda de inserção.
A relação entre a potência óptica retornada da entrada e a potência óptica de entrada é conhecida como perda de retorno.
Isolamento: relação de potência óptica entre duas portas de saída com isolamento de fase
A relação entre a potência óptica de saída da porta conectada do switch de fibra óptica e a potência óptica de saída da outra porta em série é conhecida como diafonia de extremidade distante.
A relação entre a potência óptica de uma porta conectada e a de outra porta que supostamente está isolada quando a outra porta é terminada é conhecida como diafonia de extremidade próxima.
Comprimentos de onda de operação: 1310, 1550 e 850 nm
Razão de extinção: a razão entre a potência óptica de saída quando as duas portas do comutador de fibra óptica estão ligadas e desligadas.
Vida útil: A quantidade de conversões permitidas para o percurso óptico.
Tempo ou rapidez de comutação: O tempo necessário para que a porta do switch de fibra óptica ligue ou desligue a partir de um tempo inicial específico é aplicado ao switch quando o canal óptico é configurado para comutação, comutação de proteção, comutação de pacotes e modulação externa ou para iniciar a medição assim que a energia de conversão for eliminada.
Em qual categoria se enquadra um switch de fibra óptica?
As variedades de comutadores de fibra óptica e suas características funcionais são descritas na introdução a seguir:
Chave de fibra óptica mecânica: aciona a fibra óptica ativa ou o refletor usando o mecanismo de acionamento para conectá-lo à fibra óptica ou guia de ondas óptica necessário, de acordo com a classificação especificada e os requisitos do sinal de comando: chave de fibra óptica para movimentação de fibras ópticas e chave de fibra óptica para movimentação de micromirrors.
Entre as vantagens, destacam-se o excelente isolamento, a baixa perda de inserção e a independência em relação ao comprimento de onda e à polarização.
Chave de fibra óptica não mecânica: Os diversos tipos de chaves de fibra óptica possuem princípios de funcionamento diferentes. Chaves de fibra compostas por dispositivos ópticos e chaves de fibra baseadas em guias de onda, que são chaves eletro-ópticas, constituem duas categorias adicionais de chaves de fibra óptica não mecânicas. Existem ainda chaves ópticas de efeito, chaves ópticas de efeito acusto-óptico, chaves ópticas de efeito magneto-óptico e chaves ópticas de efeito termo-óptico.
Entre as vantagens, destacam-se os tempos de comutação rápidos, as dimensões compactas e a integração simples.
O comutador de fibra óptica mais estabelecido e convencional no sistema de comunicação por fibra óptica é o comutador mecânico de fibra óptica.
Outros tipos de comutadores de fibra óptica incluem comutadores ópticos não lineares com espelho de loop, comutadores ópticos de cristal líquido, comutadores ópticos de bolha e comutadores ópticos holográficos.
Com base no uso atual, os tipos mais populares de comutadores de fibra óptica são os mecânicos, de cristal líquido, eletro-ópticos, termo-ópticos e acústico-ópticos. Dentre eles, os comutadores de fibra óptica MEMS são mais caros do que as outras variedades, e o método de fabricação também é mais sofisticado.
Existem especificações para o desempenho de comutação do switch de fibra óptica em um sistema de comunicação por fibra óptica. Quais são essas especificações?
Tamanho compacto do dispositivo, alta velocidade de comutação, baixa perda de polarização, bom isolamento, alta eficiência de acoplamento com fibra, baixa diafonia, alta taxa de extinção, baixa perda de inserção, baixa tensão de acionamento e nenhuma dependência de polarização. Integração em larga escala, baixo custo e alta confiabilidade.
O comutador óptico, um componente crucial, precisa aprimorar constantemente seu desempenho devido ao desenvolvimento contínuo do sistema de comunicação por fibra óptica. Consequentemente, os fabricantes de comutadores ópticos devem atender a padrões mais rigorosos, e o custo desses comutadores também sofrerá alterações.
Queremos saber de que tipo de material é feito o comutador de fibra óptica? Quais são as qualidades de cada um?
O silício (Si) e o dióxido de silício (SiO2) possuem um coeficiente termo-óptico significativo, baixa perda, boa correspondência de modos com a fibra óptica, compatibilidade com circuitos integrados de grande escala e adequação para interruptores e matrizes eletro-ópticas termo-ópticas, mas apenas em dispositivos passivos.
LiNbO3: Pode ser usado para criar interruptores eletro-ópticos e acusto-ópticos devido ao seu grande tamanho, alta tensão de trabalho e grandes efeitos eletro-ópticos e acusto-ópticos.
Semicondutores III-V: Possuem efeito eletro-óptico, efeito óptico não linear, são fáceis de miniaturizar e podem ser usados para criar dispositivos eletrônicos e de detecção de emissão de luz. Também podem ser utilizados para criar chaves eletro-ópticas. A adaptação ao modo da fibra óptica é um desafio devido à alta perda no guia de ondas.
Os polímeros orgânicos são baratos, podem ser produzidos em larga escala, possuem efeitos termo-ópticos e eletro-ópticos e podem ser usados para criar interruptores termo-ópticos e eletro-ópticos. Apresentam como desvantagens alta diafonia, alta perda na guia de onda e baixa estabilidade.
Diferentes comutadores ópticos, incluindo o comutador óptico 1x2, possuem diferentes áreas de aplicação em função dos vários tipos de materiais e características envolvidos. Isso significa que o processo de fabricação, o custo dos materiais e o preço final do comutador de fibra óptica serão diferentes.
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