Composants optiques avancés - Commutateur optique

Composants optiques avancés - Commutateur optique

Un commutateur optique (ou un commutateur à fibre optique) peut être un dispositif mécanique, opto-mécanique ou électronique qui ouvre ou ferme un circuit optique. Le commutateur optique peut être utilisé pour compléter ou interrompre un chemin optique. Les commutateurs passifs à fibres optiques acheminent un signal optique sans conversion électro-optique ou opto-électrique. Cependant, un commutateur optique passif peut utiliser un dispositif électromécanique pour le positionner physiquement. Un commutateur optique peut avoir un ou plusieurs ports d'entrée et deux ou plusieurs ports de sortie. Voici un commutateur optique opto-mécanique avec un port d’entrée et quatre ports de sortie, c’est-à-dire un commutateur optique 1 × 4).

Comme avec tout autre type de commutateur, le commutateur optique a de nombreuses utilisations, en fonction de la complexité de la conception. En substance, le commutateur est la commande permettant d'établir, de rompre ou de modifier les connexions au sein d'un circuit optique. Cette définition peut être élargie pour intégrer le concept de commutateur en tant que commande qui interconnecte ou transfère les connexions d’un circuit optique à un autre.

Selon le principe de fonctionnement et la fonction, il existe trois types de commutateurs optiques: commutateur opto-mécanique, commutateur thermo-optique, commutateur électro-optique. Remarque: Fiberstore élargit sa gamme de commutateurs optiques, mais n'inclut pas encore les commutateurs thermo-optiques et électro-optiques.

Commutateur opto-mécanique
Un commutateur opto-mécanique redirige un signal optique en déplaçant des éléments optiques en fibres ou en vrac au moyen de dispositifs mécaniques. Ces types de commutateurs optiques sont généralement entraînés par un moteur pas à pas. Le stepper déplace un miroir qui dirige la lumière de l'entrée vers la sortie souhaitée, comme illustré dans la figure ci-dessous. Bien que les commutateurs opto-mécaniques soient intrinsèquement lents en raison du mouvement physique réel des éléments optiques, leur fiabilité, leurs faibles pertes d’insertion et leur diaphonie peu développée en font un type de commutateur optique largement déployé.

Le commutateur opto-mécanique fonctionne sur le principe que les faisceaux lumineux d'entrée et de sortie sont collimatés dans la fibre et «adaptés» dans le dispositif de commutation (les faisceaux sont déplacés dans le dispositif pour assurer la connexion commutée des entrées aux sorties). Le commutateur opto-mécanique peut être physiquement plus grand que les commutateurs alternatifs, mais de nombreux commutateurs à fibres optiques micromécaniques deviennent disponibles, tels que le commutateur optique à microsystèmes électromécaniques (MEMS). Voici un mini-commutateur opto-mécanique 1 × 4 et un commutateur optique 1 × 8 MEMS de Fiberstore .

Commutateur thermo-optique
Le commutateur thermo-optique est basé sur la théorie des guides d'ondes et utilise des guides d'ondes en polymères ou en silice. En d'autres termes, ce commutateur optique utilise les propriétés d'indice thermique / de réfraction du matériau du dispositif. Le principe de ce commutateur repose sur la modification de l'indice de réfraction du guide d'onde due à un changement de température.

Le changement de température peut être accompli de nombreuses manières, mais le dispositif est généralement chauffé à l'aide d'un chauffage résistif, ce qui a pour effet de ralentir la lumière dans l'un des chemins. Le dispositif combine ensuite la lumière dans les deux chemins dans un effet constructif ou destructif, permettant d'atténuer ou de commuter le signal. Ce type de commutateur est par nature lent en raison du temps nécessaire pour chauffer le guide d'ondes. C'est comme un brûleur sur une cuisinière électrique: il faut un certain temps pour chauffer et un moment pour se refroidir.

Ce type de dispositif a généralement moins de pertes optiques que le commutateur opto-mécanique. Les commutateurs thermo-optiques sont attrayants pour plusieurs raisons: ils fonctionnent bien dans les applications à faible puissance optique, sont de petite taille et peuvent être intégrés à un certain nombre de dispositifs basés sur la théorie des tranches de silicium.

Commutateur électro-optique
L'électro-optique fait référence à une variété de phénomènes qui se produisent lorsqu'une onde électromagnétique dans le spectre optique traverse une matière sous la contrainte d'un champ électrique. Un commutateur électro-optique est basé sur la modification de l'indice de réfraction d'un guide d'onde en utilisant un champ électrique. Cet appareil est à base de semi-conducteurs et présente donc une perte de puissance optique élevée et à haute vitesse similaire à celle des appareils thermo-optiques. Cet appareil est encore au stade de la recherche; Cependant, la technologie progresse rapidement.

Les commutateurs optiques peuvent être utilisés dans diverses applications, grandes et petites. L'utilisation d'un commutateur à fibre optique permet d'acheminer les données où et quand cela est nécessaire. Il est important de connaître les paramètres de base d’un commutateur optique lorsque vous choisissez le bon. Certains des paramètres de performance à prendre en compte sont la taille requise (nombre de ports d’entrée et de sortie), le type de fibre optique, le type de connecteur, la longueur d’onde centrale, la largeur de bande, les pertes, la diaphonie, la vitesse de commutation, la durabilité (nombre de cycles de commutation), la gestion de l'alimentation, et Répétabilité (la quantité de changement de puissance de sortie chaque fois que le commutateur change d'état).