Optiniai jungikliaiyra pagrindiniai optinio perjungimo komponentai, turintys vieną ar daugiau pasirenkamų perdavimo prievadų, kurie gali konvertuoti arba atlikti logines operacijas su optiniais signalais optinėse perdavimo linijose. Jie plačiai naudojami šviesolaidinio tinklo sistemose.
Optinius jungiklius galima suskirstyti į dvi pagrindines kategorijas: mechaninius ir ne{0}}mechaninius. Mechaniniai optiniai jungikliai priklauso nuo optinių skaidulų arba optinių komponentų judėjimo, kad pakeistų optinį kelią; Ne-mechaniniai optiniai jungikliai remiasi elektro-optiniais, akustiniais-optiniais arba termo{5}}optiniais efektais, kad pakeistų bangolaidžio lūžio rodiklį ir taip pakeistų optinį kelią. Šių dviejų tipų optinių jungiklių struktūra ir veikimo principai aprašyti toliau.
Mechaninis optinis jungiklis
Nauji mechaninių optinių jungiklių tipai apima mikro{0}}elektromechaninės sistemos (MEMS) optinius jungiklius ir metalinius plonasluoksnius optinius jungiklius.
Mikroelektromechaninių sistemų (MEMS) optiniai jungikliai yra pagaminti ant puslaidininkinio pagrindo medžiagos, sukuriant daugybę mikro{0}}veidrodžių, galinčių minutiškai judėti ir suktis. Šie mikro-veidrodžiai yra labai maži, maždaug 140 μm x 150 μm, ir veikiami varomosios jėgos įvesties optinį signalą perjungia į skirtingus išvesties pluoštus. Mikro{6}}veidrodžių varomoji jėga sukuriama naudojant terminį, magnetinį arba elektrostatinį poveikį. MEMS optinio jungiklio struktūra parodyta paveikslėlyje.
Kai mikro{0}}veidrodis yra 1 orientacijoje, įvesties šviesa išvedama per 1 išėjimo bangolaidį; kai mikro-veidrodis yra 2 padėtyje, įvesties šviesa išvedama per 2 išėjimo bangolaidį. Mikro-veidrodžio sukimasis valdomas įtampa (100-200 V). Šis įrenginys pasižymi mažu dydžiu, dideliu išnykimo koeficientu (įjungtos būsenos ir išėjimo optinės galios santykis išjungtoje būsenoje), nejautrumas poliarizacijai, maža kaina, vidutinis perjungimo greitis ir įterpimo nuostoliai, mažesni nei 1 dB. Metalinio plonasluoksnio optinio jungiklio struktūra parodyta 3-40 pav. Šio tipo optiniuose jungikliuose bangolaidžio šerdies sluoksnis yra žemiau apačios, o virš jo yra plona metalinė plėvelė, o tarp metalinės plonosios plėvelės ir bangolaidžio yra oras. Įtampa, taikoma tarp plonos metalinės plėvelės ir pagrindo, sukuria elektrostatinę jėgą ant plonos metalinės plėvelės. Veikiant šiai jėgai, metalinė plona plėvelė juda žemyn ir liečiasi su bangolaidžiu, pakeisdama bangolaidžio lūžio rodiklį ir taip pakeisdama optinio signalo, einančio per bangolaidį, fazės poslinkį. 3-40c paveiksle be įtampos auksinė plona plėvelė pakeliama, o fazės poslinkis abiejose rankose yra vienodas, todėl optinis signalas išvedamas iš 2 prievado; esant įtampai, plona metalinė plėvelė susiliečia su bangolaidžiu, sukeldama π fazės poslinkį toje rankoje, o optinis signalas išvedamas iš 1 prievado.
Ne{0}}mechaninis optinis jungiklis
Ne{0}}mechaniniai optiniai jungikliai apima tokius tipus kaip skystųjų kristalų optiniai jungikliai, elektro-optinio efekto optiniai jungikliai, termo-optinio efekto optiniai jungikliai ir puslaidininkinių optinių stiprintuvų jungikliai.
Skystųjų kristalų optinis jungiklis yra pagamintas sukuriant poliarizuotus šviesos pluošto šakojančius bangolaidžius ant puslaidininkinės medžiagos. Bangolaidžių sankirtoje tam tikru kampu išgraviruotas griovelis, o į griovelį įpurškiamas skystasis kristalas. Po grioveliu dedamas šildytuvas. Kai griovelis nešildomas, šviesos spindulys praeina tiesiai; kaitinant skystajame kristale susidaro burbuliukai, o dėl viso vidinio atspindžio šviesa keičia kryptį ir išvedama į norimą bangolaidį.
Elektro-optiniai ir termo{1}}optiniai efektai naudoja reiškinį, kad tam tikrų medžiagų lūžio rodiklis keičiasi priklausomai nuo įtampos ir temperatūros, todėl galima sukurti optinius perjungimo įrenginius.
Puslaidininkinio optinio stiprintuvo (SOA) optiniai jungikliai perjungimo funkcionalumą pasiekia keičiant puslaidininkinio optinio stiprintuvo poslinkio įtampą.
Pagrindiniai optinių jungiklių parametrai apima bangos ilgio diapazoną, įterpimo praradimą, optinio grąžinimo praradimą, skersinį pokalbį, optinę įvesties galią, nuo poliarizacijos -priklausomą praradimą, pakartojamumą, perjungimo greitį ir tarnavimo laiką.
Optinis filtras
Optiniai filtrai yra bangos ilgio{0}}atrankiniai įrenginiai, kurie yra svarbūs šviesolaidinio ryšio sistemose, pvz., filtruoja triukšmą optiniuose stiprintuvuose, kaip aptarta ankstesniame skyriuje. Ypač WDM šviesolaidiniuose tinkluose, kur kiekvienas imtuvas turi pasirinkti reikiamą kanalą, filtrai tampa nepakeičiamu komponentu. Filtrai skirstomi į dvi pagrindines kategorijas: fiksuotus filtrus ir derinamus filtrus. Pirmasis leidžia praeiti tam tikro bangos ilgio signalinei šviesai, o antroji gali dinamiškai pasirinkti bangos ilgius tam tikroje optinėje juostoje. Optinių filtrų funkcijos ir klasifikacija parodyta paveikslėlyje.
Praktinio optinio filtro perdavimo charakteristikos parodytos paveikslėlyje. Pagrindiniai fiksuoto -bangos ilgio optinio filtro parametrai yra centrinis bangos ilgis λ2 ir juostos plotis Δλ. Be šių, taip pat yra parametrų, tokių kaip įterpimo praradimas ir izoliacija.
Skaidulinės optinės grotelės
Fiber Bragg grotelės naudoja defektus, atsiradusius pluošto gamybos metu, naudojant ultravioletinę šviesą, kad periodiškai keistųsi pluošto šerdies lūžio rodiklio pasiskirstymas. Pluoštinių Bragg grotelių filtravimo efektas parodytas paveikslėlyje; bangos ilgiai, atitinkantys Braggo grotelių sąlygą, visiškai atsispindi, o kiti bangos ilgiai praeina, todėl tai yra viso-pluošto įpjovos filtras.
Yra du pluoštinių Bragg grotelių gamybos būdai:
(1) Trukdžių metodas:Taikant trukdžių metodą naudojamas dviejų -spindulių trukdžių principas. Ultravioletinės šviesos spindulys yra padalintas į du lygiagrečius pluoštus, sukuriant trukdžių lauką už optinio pluošto ribų. Reguliuojant dviejų trukdžių svirties ilgius, susidarančių trukdžių kraštų periodas gali būti pritaikytas taip, kad atitiktų pluoštinės Bragg grotelės gamybos reikalavimus.
(2) Fazinės kaukės metodas:Fazinės kaukės metodas naudoja iš anksto{0}}pagamintą kaukę. Kai ultravioletinė šviesa praeina per fazinę kaukę, atsiranda trukdžių, sukuriančių interferencijos lauką ant optinio pluošto cilindrinio paviršiaus, taip įrašant gardelę į skaidulą.
