Die Hauptanwendung des optischen Schalters

Optische Schalter sind ein integraler Bestandteil von faseroptischen Übertragungssystemen und tragen zur Entwicklung des "all-optischen" Netzwerks bei. Ein optischer Schalter ist einfach ein Schalter, der ein photonisches Signal an einem seiner Ports akzeptiert und es aufgrund der getroffenen Routing-Entscheidung über einen anderen Port ausgibt.

Es gibt zwei grundlegende Arten von optischen Schaltern - den O-E-O (Optical to Electrical to Optical) und den O-O-O, oder volloptischen Schalter. Jedes hat seinen Platz in Glasfasersystemen mit seinen einzigartigen Eigenschaften und Fähigkeiten.

Der OEO-Switch ist eine Technologie, die bereits heute in Netzwerken eingesetzt wird. Das Problem mit dieser Technologie ist, dass sie in Zukunft möglicherweise nicht mehr mit der Geschwindigkeit der optischen Übertragung mithalten kann. OEO-Schalter sind ebenfalls bitraten- und protokollabhängig, was bedeutet, dass Protokolle verwendet werden müssen und Bits von den übertragenen Frames noch verarbeitet werden müssen (im Gegensatz zu OOO-Schaltern). Sie sind in der Lage, Kopfinformationen zu verarbeiten und darauf aufbauend Routingentscheidungen zu treffen. Der OOO-Switch hält das Versprechen der zukünftigen AON-All Optical Networks, aber er ist immer noch eine aufstrebende Technologie und kann ohne die Intelligenz, die OEO-Switches derzeit besitzen, nicht ausreichend funktionieren.

Protokolle und Standards

OEO-Schalter werden bereits im Rahmen von SONET Synchronous Optical Networks oder SDH.- synchronous Digital Hierarchy eingesetzt.  SONET und SDH sind Multiplex-Protokollstandards, die eingerichtet wurden, um die sehr schnellen Datenraten zu unterstützen, die in optischen Netzwerken erforderlich sind.

Optische Koppelnetze nutzen das DWDM (Dense Wave Division Multiplexing). Dies ist eine Multiplextechnik, bei der mehrere Signale auf einer einzigen Glasfaser geteilt werden können, wobei jedes Signal eine andere Wellenlänge (d.h. ein anderes Lichtspektrum) hat. DWDM-Systeme übertragen heute bis zu 160 verschiedene Signale auf einer einzigen Faser. Dies erhöht die Bandbreite der heutigen Netzwerke erheblich. Optische Netzwerke verwenden das Standardprotokoll herkömmlicher Netzwerke wie IP und Ethernet.

Der optische Switch wird in Kürze in einer Netzwerkarchitektur betrieben, die als GMPLS (Generalised MPLS) bekannt ist.

Anwendungen

Hauptanwendungen sind optischer Schutz, Testsysteme und fernkonfigurierbare Add-Drop-Multiplexer.

• NxM Matrix Switch - Dieser Switch verwendet standardmäßige optische SFP (Small Form Pluggable) Transceiver an den Eingängen, um das eingehende optische Signal in seinen nativen elektrischen digitalen Datenstrom zu konvertieren. An jedem der entsprechenden Ausgänge werden ähnliche optische Sende-Empfänger verwendet, um den geschalteten elektrischen Datenstrom wieder in ein optisches Signal zur weiteren Übertragung umzuwandeln. Die Schaltmatrix ist elektrisch und beinhaltet andere Funktionen wie Wiedereinschalten und Retiming, um das Signal zu bereinigen und in seinen ursprünglichen Zustand zurückzubringen, wobei alle umrechnungsbedingten Anomalien ausgeschlossen werden.
• Passive Schutzumschaltung für die Servicewiederherstellung nach einer Unterbrechung, wie z.B. einem Faserschnitt. An der Sendeposition wird das Signal in zwei redundante Signale aufgeteilt und über zwei verschiedene optische Wege gesendet. Dieses Schalterdesign akzeptiert diese beiden optischen Signale vom gleichen Sender über die verschiedenen Faserwege und überwacht die optische Aktivität auf jeder Faser. Ein Weg wird als primärer optischer Weg eingestellt und schaltet automatisch auf den redundanten Glasfaserweg um, wenn dieser unterbrochen werden soll oder wenn der Signalpegel unter einen vorgegebenen optischen Schwellenwert fällt.
• Eine häufige Anwendung für Switches sind Remote Fiber Test Systems (RFTSs), die einen Fehler auf einer Glasfaserleitung überwachen und lokalisieren können.
• Eine neue Anwendung optischer Schalter ist die optische Querverbindung. Optische Querverbindungen verwenden optische Schaltgewebe, um eine Verbindung zwischen mehreren optischen Ein- und Ausgängen herzustellen. Optische Querverbindungen sind ähnlich wie elektronische Router, die Daten über Schalter weiterleiten. Ein OXC kann eine ganze Reihe von optischen Schaltern enthalten.

Arten von optischen Schaltern MEMS

Das Mikroelektrische Mechanische System (MEMS) war das erste optische Gerät, das zu einem physikalisch machbaren Produkt entwickelt wurde und ist heute die gebräuchlichste Wellenlängenumschalttechnik ohne vorherige elektronische Umwandlung. Bei diesen Geräten handelt es sich in der Regel um winzige Mechanismen aus Silizium, wobei viele bewegliche Spiegel von einigen hundert Mikrometern bis zu einigen Millimetern reichen. Diese Spiegel befinden sich auf einem Siliziumwafer und sind als Array verpackt. Der Schalter funktioniert, indem er Lichtwellen von einem Port zum anderen durch diese Spiegel ablenkt.

Flüssigkristallschalter

Der Flüssigkristallschalter nutzt die Polarisationseffekte des Lichts in Flüssigkristallen (ähnlich dem für Laptop-Bildschirme verwendeten Typ), um das Licht zu schalten. Die Vorteile des Flüssigkristallschalters liegen in seinem geringen Stromverbrauch....

Blasenbildender Schalter

Ein blasenbasierter Schalter, genannt die Photonic Switching Platform, wurde von Agilent Technologies Inc. entwickelt, mit einer Technologie, die derjenigen ähnelt, die in Inkjet-Druckern verwendet wird. Dieser Schalter ist in der Lage, 32x32 Schalter ohne die beweglichen Teile von MEMS zu verwenden.

Thermo-Optik

Diese Switches sind normalerweise klein in der Skalierbarkeit, von 1x2 bis 6x6 Switches. Es gibt zwei Haupttypen von Schaltern: digitale optische Schalter (DOS) und interferometrische Schalter. Das DOS arbeitet, indem es den Brechungsindex des Lichts ändert. Mit einem 1x2 Y-Schalter wandert das Licht durch beide Arme des Schalters. Einer der Arme wird erwärmt und das Licht wird im Schalter blockiert.