ऑप्टिकल स्विचऑप्टिकल स्विचिंग में प्रमुख घटक हैं, जिनमें एक या अधिक चयन योग्य ट्रांसमिशन पोर्ट होते हैं जो ऑप्टिकल ट्रांसमिशन लाइनों में ऑप्टिकल सिग्नल पर तार्किक संचालन को परिवर्तित या निष्पादित कर सकते हैं। फ़ाइबर ऑप्टिक नेटवर्क सिस्टम में इनका व्यापक अनुप्रयोग है।
ऑप्टिकल स्विच को दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: मैकेनिकल और गैर-मैकेनिकल। मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच ऑप्टिकल पथ को बदलने के लिए ऑप्टिकल फाइबर या ऑप्टिकल घटकों की गति पर निर्भर करते हैं; गैर-{2}मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच वेवगाइड के अपवर्तक सूचकांक को बदलने के लिए इलेक्ट्रो-{3-ऑप्टिक, एकॉस्टो-ऑप्टिक, या थर्मो-5-ऑप्टिक प्रभावों पर निर्भर करते हैं, जिससे ऑप्टिकल पथ बदल जाता है। इन दो प्रकार के ऑप्टिकल स्विचों की संरचना और कार्य सिद्धांत नीचे वर्णित हैं।
मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच
नए प्रकार के मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच में माइक्रो {{0}इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) ऑप्टिकल स्विच और मेटल थिन -फिल्म ऑप्टिकल स्विच शामिल हैं।
माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) ऑप्टिकल स्विच सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट सामग्री पर निर्मित होते हैं, जो सूक्ष्म गति और घूर्णन में सक्षम सूक्ष्म दर्पणों की एक श्रृंखला बनाते हैं। ये सूक्ष्म दर्पण बहुत छोटे होते हैं, लगभग 140 μm x 150 μm, और एक ड्राइविंग बल के प्रभाव में, वे इनपुट ऑप्टिकल सिग्नल को विभिन्न आउटपुट फाइबर पर स्विच करते हैं। सूक्ष्म दर्पणों पर लागू प्रेरक बल थर्मल, चुंबकीय या इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रभावों का उपयोग करके उत्पन्न होता है। एमईएमएस ऑप्टिकल स्विच की संरचना चित्र में दिखाई गई है।
जब माइक्रो-मिरर ओरिएंटेशन 1 में होता है, तो इनपुट लाइट आउटपुट वेवगाइड 1 के माध्यम से आउटपुट होता है; जब माइक्रो {{3} दर्पण ओरिएंटेशन 2 में होता है, तो इनपुट लाइट आउटपुट वेवगाइड 2 के माध्यम से आउटपुट होता है। माइक्रो {{6} दर्पण का घूर्णन वोल्टेज (100 - 200V) द्वारा नियंत्रित होता है। इस उपकरण में छोटा आकार, उच्च विलुप्ति अनुपात (चालू स्थिति में आउटपुट ऑप्टिकल पावर और ऑफ स्थिति में आउटपुट ऑप्टिकल पावर का अनुपात), ध्रुवीकरण के प्रति असंवेदनशीलता, कम लागत, मध्यम स्विचिंग गति और 1 डीबी से कम प्रविष्टि हानि शामिल है। धातु पतली-फिल्म ऑप्टिकल स्विच की संरचना चित्र 3-40 में दिखाई गई है। इस प्रकार के ऑप्टिकल स्विच में, वेवगाइड कोर परत नीचे की क्लैडिंग के नीचे होती है, और एक धातु की पतली फिल्म उसके ऊपर होती है, धातु की पतली फिल्म और वेवगाइड के बीच हवा होती है। धातु की पतली फिल्म और सब्सट्रेट के बीच लगाया गया वोल्टेज धातु की पतली फिल्म पर एक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल उत्पन्न करता है। इस बल के तहत, धातु की पतली फिल्म नीचे की ओर बढ़ती है और वेवगाइड से संपर्क करती है, जिससे वेवगाइड का अपवर्तनांक बदल जाता है और इस प्रकार वेवगाइड से गुजरने वाले ऑप्टिकल सिग्नल के चरण बदलाव में परिवर्तन होता है। चित्र 3-40सी में, वोल्टेज के बिना, सोने की पतली फिल्म को उठा लिया जाता है, और दोनों भुजाओं में चरण बदलाव समान होता है, इसलिए ऑप्टिकल सिग्नल पोर्ट 2 से आउटपुट होता है; वोल्टेज लागू होने पर, धातु की पतली फिल्म वेवगाइड से संपर्क करती है, जिससे उस बांह में π चरण बदलाव होता है, और ऑप्टिकल सिग्नल पोर्ट 1 से आउटपुट होता है।
गैर-मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच
गैर-{0}}मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच में लिक्विड क्रिस्टल ऑप्टिकल स्विच, इलेक्ट्रो-{1-ऑप्टिक इफेक्ट ऑप्टिकल स्विच, थर्मो-ऑप्टिक इफेक्ट ऑप्टिकल स्विच और सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर स्विच जैसे प्रकार शामिल हैं।
एक अर्धचालक सामग्री पर ध्रुवीकृत प्रकाश किरण शाखा तरंग गाइड बनाकर एक लिक्विड क्रिस्टल ऑप्टिकल स्विच बनाया जाता है। वेवगाइड के चौराहे पर एक विशिष्ट कोण पर एक नाली खोदी जाती है, और तरल क्रिस्टल को नाली में इंजेक्ट किया जाता है। खांचे के नीचे एक हीटर रखा गया है। जब खांचे को गर्म नहीं किया जाता है, तो प्रकाश किरण सीधे गुजरती है; गर्म होने पर, लिक्विड क्रिस्टल के भीतर बुलबुले उत्पन्न होते हैं, और कुल आंतरिक प्रतिबिंब के कारण, प्रकाश दिशा बदलता है और वांछित वेवगाइड में आउटपुट होता है।
इलेक्ट्रो{0}ऑप्टिक और थर्मो{1}}ऑप्टिक प्रभाव इस घटना का उपयोग करते हैं कि कुछ सामग्रियों का अपवर्तक सूचकांक वोल्टेज और तापमान के साथ बदलता है, जिससे ऑप्टिकल स्विचिंग उपकरणों का निर्माण संभव होता है।
सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (एसओए) ऑप्टिकल स्विच सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर के बायस वोल्टेज को बदलकर स्विचिंग कार्यक्षमता प्राप्त करते हैं।
ऑप्टिकल स्विच के मुख्य मापदंडों में तरंग दैर्ध्य रेंज, सम्मिलन हानि, ऑप्टिकल रिटर्न हानि, क्रॉसस्टॉक, ऑप्टिकल इनपुट पावर, ध्रुवीकरण निर्भरता हानि, दोहराव, स्विचिंग गति और जीवनकाल शामिल हैं।
ऑप्टिकल फिल्टर
ऑप्टिकल फिल्टर तरंग दैर्ध्य के चुनिंदा उपकरण हैं जिनका फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होता है, जैसे कि ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में शोर को फ़िल्टर करना जैसा कि पिछले अनुभाग में चर्चा की गई है। विशेष रूप से WDM फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क में, जहां प्रत्येक रिसीवर को आवश्यक चैनल का चयन करना होता है, फ़िल्टर एक अनिवार्य घटक बन जाते हैं। फ़िल्टर को दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया गया है: निश्चित फ़िल्टर और ट्यून करने योग्य फ़िल्टर। पूर्व एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के सिग्नल प्रकाश को गुजरने की अनुमति देता है, जबकि बाद वाला गतिशील रूप से एक निश्चित ऑप्टिकल बैंडविड्थ के भीतर तरंग दैर्ध्य का चयन कर सकता है। ऑप्टिकल फिल्टर के कार्य और वर्गीकरण चित्र में दिखाए गए हैं।
एक व्यावहारिक ऑप्टिकल फिल्टर की ट्रांसमिशन विशेषताओं को चित्र में दिखाया गया है। एक निश्चित तरंग दैर्ध्य ऑप्टिकल फिल्टर के मुख्य पैरामीटर केंद्र तरंग दैर्ध्य λ2 और बैंडविड्थ Δλ हैं। इनके अलावा, सम्मिलन हानि और अलगाव जैसे पैरामीटर भी हैं।
फाइबर ऑप्टिक झंझरी
फाइबर ब्रैग झंझरी फाइबर कोर के अपवर्तक सूचकांक वितरण में आवधिक भिन्नता पैदा करने के लिए पराबैंगनी प्रकाश विकिरण का उपयोग करके फाइबर निर्माण के दौरान पेश किए गए दोषों का उपयोग करती है। फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग का फ़िल्टरिंग प्रभाव चित्र में दिखाया गया है; ब्रैग ग्रेटिंग स्थिति को संतुष्ट करने वाली तरंग दैर्ध्य पूरी तरह से प्रतिबिंबित होती है, जबकि अन्य तरंग दैर्ध्य इससे गुजरती हैं, जिससे यह एक संपूर्ण फाइबर नॉच फिल्टर बन जाता है।
फ़ाइबर ब्रैग झंझरी बनाने की दो विधियाँ हैं:
(1) हस्तक्षेप विधि:हस्तक्षेप विधि दो-बीम हस्तक्षेप के सिद्धांत का उपयोग करती है। पराबैंगनी प्रकाश की किरण को दो समानांतर किरणों में विभाजित किया जाता है, जिससे ऑप्टिकल फाइबर के बाहर एक हस्तक्षेप क्षेत्र बनता है। दो हस्तक्षेप भुजाओं की लंबाई को समायोजित करके, परिणामी हस्तक्षेप फ्रिंज की अवधि को फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग के निर्माण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बनाया जा सकता है।
(2) चरण मुखौटा विधि:फेज़ मास्क विधि एक प्री{0}}फैब्रिकेटेड मास्क का उपयोग करती है। जब पराबैंगनी प्रकाश चरण मास्क से गुजरता है, तो हस्तक्षेप होता है, ऑप्टिकल फाइबर की बेलनाकार सतह पर एक हस्तक्षेप क्षेत्र बनता है, इस प्रकार फाइबर में झंझरी लिखता है।
