موضوع تحقیق:

های نوری و کاربردهای آنهاانواع سوئیچ

چکیده:

ایم. ب##رای اینهای ن##وری پرداخت##ه در تحقیق حاضر، به بررسی سوئیچ

ه##ای ن##وری ومنظور در ابتدا توضیح مختصری در مورد اس##اس س##وئیچ

دهیم. در فص##ول بع##دی ان##واعلزوم آنها در قالب فصل مقدمه ارائه می

ه##ا را بط##ور مختص##ر م##ورد بررس##ی ق##رار داده و همچ##نیناین س##وئیچ

شود.بعضی از کاربردهای آنها ارائه می

ها بررسی شده است.برای این منظور چندین نوع از این سوئیچ

Contents4.........................................................................................فصل اول:

4..............................................................................................مقدمه8..........................................................................................فصل دوم

8.........................................................................کاربرد سوئیچهای نوری9.................................................................................اتباطات نوری:

11.........................................................................حفاظت سوئیچینگ:11................................................................(:OADMمالتیپلکس نوری )

12........................................................(:OSMمونیتورینگ سیگنال نوری )12.....................................................................................قید شبکه:

12....................................................................فابریکهای سوئیچ نوری:13................................................................................تلفات داخلی:

Crosstalk:.......................................................................................13

13.....................................................................................نرخ جذب:14......................................................................................فصل سوم:

14.........................................................................انواع سوئیچهای نوری15..........................................................................سوئیچ اپتومکانیک:

15................................................( :MEMSسوئیچ میکروالکترومغناطیس)19.....................................................................سوئیچهای الکترواپتیک:20......................................................................سوئیچهای ترمواپتیک:

20...................................................................سوئیچهای الکترومتریک:21..................................................................سوئیچهای نوری دیجیتال:23.................................................................سوئیچهای کریستال-مایع:

25...........................................................................سوئیچهای حبابی:26...................................................................سوئیچهای آکوستواپتیک:

27............................................................................................مراجع:

فصل اول:

مقدمه

ی نUUوریهای شبکهی سیستمهای نوری، توسعهسابقه برای افزایش شبکهتقاضای بی

ها هزار طول موج را در هUUر فیUUبر،هایی دهکند. چنین سیستمبا برد زیاد را ایجاب می

دهند. تUUاکنون، سUUوئیچینگ در این یا بیشتر انتقال می10Gb/sبا طول موج مدوله شده

-ی الکترونیکی داشته است. در هر گره از سوئیچینگ، سUUیگنالها بیشتر جنبهسیستم

شUUوند وشوند، بصورت الکترونیکی بUUافر میهای نوری به شکل الکترونیکی تبدیل می

روند و در نهایت از شکل الکترونیکی به شUUکل نUUوری تبUUدیلسپس به قدم بعدی می

شوند.می

ی تکامل خUUودهای پیشرفته، به مرحلههای الکترونیکی با استفاده از تکنولوژیسوئیچ

رسUUد کUUهانUUد. بUUا این حUUال، بUUه علت افUUزایش ظUUرفیت شUUبکه، بUUه نظUUر میرسUUیده

باشد. پس از آن، تجهUUیزات الکUUترونیکیسوئیچینگ الکترونیکی قادر به حفظ آن نمی

ی هUUر بUUهباشUUند. و بنUUابراین، نتیجUUهبUUه شUUدت وابسUUته بUUه نUUرخ داده و پروتکUUل می

باشUUد. بنUUابراین اهمیتروزرسUUانی سیسUUتم، جUUایگزینی تجهUUیزات الکUUترونیکی می

شود.های نوری آشکار میسوئیچ

ی بیت و نبUUودهای عناصر نUUوری، نبUUودن پUUردازش درجUUهتاکنون، محدودیت تکنولوژی

بافرینگ موثر در تقاضای نUوری، بUاعث ایجUاد محUUدودیت در کاربردهUای سUوئیچینگ

نوری شده است.

هUUای نUUوریهای نوری آن است که قادر بUUه مسUUیریابی سUUیگنالجذابیت اصلی سوئیچ

باشند و بنابراین مسUUتقل ازداده، بدون نیاز به هرگونه تبدیل سیگنال الکترونیکی می

باشد. انتقال سوئیچینگ از حالت الکترونیکی به حUUالت نUUوری،نرخ داده و پروتکل می

شود و همچنین باعث افزایش سرعت سوئیچینگمنجر به کاهش تجهیزات شبکه می

هUUایدهد. به عالوه حذف مبدلشود و در نهایت توان مصرفی سیستم را کاهش میمی

هUاینوری بUه الکUترونیکی و الکUترونیکی بUه نUوری، بUاعث کUاهش عمUده در هزینUUه

گردد.سیستم می

ی بیت و نبUUودهای عناصر نUUوری، نبUUودن پUUردازش درجUUهتاکنون، محدودیت تکنولوژی

بافرینگ موثر در تقاضای نUوری، بUاعث ایجUاد محUUدودیت در کاربردهUای سUوئیچینگ

نوری شده است.

تواننUUد بUUرایمدل اتصUUال غیرهمزمUUان الکUUترونیکی و روترهUUای پروتکUUل اینUUترنت می

بدستWDMها با یک لینک سوئیچ اطالعات استفاده شوند که از طریق تقسیم کانال

ها و یا شاید صUUدها سUUوئیچ واسUUط بUUرایدارد که باید دهآید. اما این روش بیان میمی

ترمینال لینک سیگنال با یک تعداد باالی کانال مورد استفاده قرار گیرد.

ی این تحقیقUUات، حUUرکتباشUUد. هUUدف کلی در همUUهچندین راه حل مورد مطالعه می

های نوری است. سه روش اصلی برای حUUرکت تUUدریجیبسوی تجهیزات و تکنولوژی

توابع سوئیچینگ از حالت الکترونیکی به حالت نوری وجود دارد که عبارتند از:

سوئیچینگ چند پروتکلی تعمیم( یافتهOPS)

( سوئیچینگ پاکت نوریGMPLS)

سوئچینگ دنباله( ای نوریOBS)

یک پهنUUایOPSآورد، ای را برای طول موج فرآهم می پهنای باند ارهGMPLSدرحالیکه

بین این دو روش قرار دارد.OBSدهد و ای اختیاری را به دست میباند اره

فصل دوم

های نوریکاربرد سوئیچ

اتباطات نوری: های نوری در ارتباط بین دو گUUره قUUرار دارد کUUه از طریUUقیک کاربرد مهم از سوئیچ

هUUا درآید. در این کUUاربرد، سUUوئیچکردن طول موج به مسیر یا لینک بدست میاضافه

( نوری برای بارسUUاخت آنهUUا بUUرای مسUUیرهای نUUوری جدیUUدOXCداخل اتصال نوری )

های مسیریابی نوری در یک شبکه یUUاای برای سیگنالهای پایهها المانOXCقرار دارد.

باشند.سیستم نوری می

باشد: شامل موارد زیر میOXCنیازمندی سوئیچ نوری برای

قابلیت اطمینان

های با تعداد پورت باالسوئیچ

های با تلفات پائینسوئیچ

قابلیت سوئیچ برای مسیرهای خاص نوری بدون هرگونه وقفه در مسیر

-ی الکترونیکی بUرای سUوئیچینگ سUیگنالبیشتر اتصاالت در شبکه بصورت یک هسته

ها بصورت یUUک مبUUدل الکUUترونیکی-نUUوریرود. این نوع از سوئیچهای نوری به کار می

کننUUد. این روش یUUک سUUری نواقصUUی نUUیز دارد. اول، سUUرعت سUUوئیچینگعمUUل می

ی نوری باشد.تواند به اندازهالکترونیکی نمی

تواننUUد بUUرایمدل اتصUUال غیرهمزمUUان الکUUترونیکی و روترهUUای پروتکUUل اینUUترنت می

بدستWDMها با یک لینک سوئیچ اطالعات استفاده شوند که از طریق تقسیم کانال

ها و یا شاید صUUدها سUUوئیچ واسUUط بUUرایدارد که باید دهآید. اما این روش بیان میمی

ترمینال لینک سیگنال با یک تعداد باالی کانال مورد استفاده قرار گیرد.

باشد و یا براساس فرمتدوم، سوئیچینگ نوری-الکترونیکی یا براساس نرخ داده می

-ی ارسالی. وقتی نرخ داده افزایش یابد، قیمت گیرنده و فرستنده افزایش میداده

ی سوئیچ نوری باید مجددا جایگزین شود.یابد و هسته

کننUUد.ی اتصاالت نوری داده را بدون هر تبدیل به شUUکل الکUUترونیکی سUUوئیچ میهمه

باشد که مستقل از نرخ داده و پروتکUUلی یک اتصال نوری یک سوئیچ نوری میهسته

-های اتصال نوری کUUاهش در هزینUUه، ابعUUاد و پیچیUUدگی میباشد. از دیگر مزیتداده می

باشد.

ی مشخص بر اساس نرخ داده نUUیز غUUیر مفیUUد اسUUتاز طرف دیگر، حتی یک شبکه

-ی توابUUع مUUدیریتی بUUاال نمیاکر نتواند بر این اساس مدیریت شود. خوشبختانه هزینه

باشد.

باشUUند. ایننقص دیگر اتصاالت نوری آن است که آنها مجاز به بازتولید سUUیگنال نمی

های نوری برطرف شود.ی سیگنالتواند بوسیلهها، میمحدودیت

هUUای نUUوری-هUUای اتصUUاالت نUUوری و مبUUدلارتباطات غیرشUUفاف یUUک توافUUق بین روش

هUUایباشد. ارتباطات غیرشفاف عمدتا بصورت نوری در سUUوئیچالکترونیکی-نوری می

ای ازهای محدودشUUدهفابریک است. اما باید توجه داشت که وابسته به زیرمجموعه

هUای نUUوریباشند. بنابراین سUUیگنالهای محیطی برای مونیتوریگ سیگنال میالکترونیک

-گردند. سیگنالشوند و سپس به حالت نوری برمیهای الکترونیکی تبدیل میبه سیگنال

-شوند و سپس بصورت سیگنال الکترونیکی تبUUدیل میی نوری سوئیچ میها در حوزه

توانUUد عملکUUرد اتصUUالگردند. این تکنولوژی میشوند و سرانجام به حالت نوری برمی

ی سوئیچ نوری محدودیت پهنای بانUد دارد و بUهنوری را بهبود بخشد، چون که هسته

ی نوری وابسته است.توان مصرفی یک هسته

کننUUد کUUه ترکیUUبی ازارتباطات نوری خصوصیتی را برای تبدیل طول مUUوج اضUUافه می

سوئیچ الکترونیکی، با ضUمانت مونیتورینUگ و بازیUابی سUیگنال اسUت. بUا این حUال،

های نوری-الکترونیکی و الکترونیکی-نوری وجود دارد.مبدل

حفاظت سوئیچینگ:-حفاظت سوئیچینگ اجرای ترافیک انتقال را در یک سیستم یا شبکه با خطای شبکه

هUایهای نوری بUا پUورتدارد. حفاظت سوئیچینگ معموال نیاز به سوئیچای را مجاز می

ها باید دارای قUUابلیت بUUاال باشUUند. چUUون کUUه دارد. این سوئیچ2*2 و 1*2کوچکتر از

شUUوند. طUUرحهUUا بصUUورت تکی در شUUبکه دچUUار نقصUUان میگاهی اوقUUات این سUUوئیچ

تUUر از سUUوئیچحفاظتی اساسا با چندین گام درگیر است. این فرآینUUدها خیلی طUUوالنی

نوری هستند.

(:OADMپلکس نوری )مالتی شUUوند. بUUا اسUUتفاده ازهای شUUبکه اضUUافه ویUUا خUUارج میپلکسرهای نوری در گرهمالتی

OADMدها در یک سیگنال با طول موج کوچک میها، کانالUUه فرآینUUدون هرگونUUتوانند ب

هسUUتند دارایOADMهUایی کUه بصUUورت الکترونیکی اضUUافه و یUUا کم شUUوند. سUUوئیچ

تواننUUد سUUیگنال را براسUUاس طUUول مUUوج سUUوئیچباشUUند و میپUUذیری میقابلیت انتخUUاب

نمایند.

(:OSMمونیتورینگ سیگنال نوری ) OSMباشUUد. های نUUوری میمونیتورینگ سیگنال نوری یک عملکرد بسیار مهم در شبکه

کند که سیگنال را براساس طول مUUوج تفکیUUکیک بخش کوچک نوری را دریافت می

ی تUUوان نUUوری وکند و طیف هر کانال نوری را براساس دقت طUUول مUUوج، درجUUهمی

crosstalkکند. عبوری مونیتور می

ی سوئیچ نوری بUUرای مونیتUUور کUUردن سUUیگنال براسUUاس چگUUالی طUUول مUUوجاندازه

مهم اسUUت، چUUون کUUه ضUUربان وOSMانتخاب شده است. این نکتUUه در اسUUتفاده از

شود که سوئیچ نوری یک نUUرخنوسانات سیگنال نوری خیلی کوچک است و باعث می

کاهشی باال، تلفات داخلی پائین و یکنواختی مناسبی را داشته باشد.

قید شبکه: ی جدیUUد بوجUUود آیUUد و یUUا اینکUUهافتد کUUه مسUUیرهای دادهقید شبکه هنگامی اتفاق می

هUUای امUUروزی، قیUUدمسیرهای قبلی نیاز به اصالح داشته باشUUند. در بسUUیار از شUUبکه

برای قابلیت باالی امنیت داده نیاز به یک فرآیند دستی ساده دارد.

های سوئیچ نوری:فابریک-های نوری نقش مهمی را بUUازی میهای نوری، فابریکدر تالش برای گسترش سوئیچ

هادارند. اکثر روشی نوری مجاز میکنند. این وسایل سوئیچینگ مستقیم را در حوزه

ی استفاده از اینی گستردهباشند. بازهبرای سوئیچ نوری هنوز هم تحت مطالعه می

هUUای نUUوری،ی جزئیUUات سUUوئیچباشUUد. قبUUل از ارائUUهوسایل در کابردهای مختلفی می

هUUای نUUوری بحث خUUواهیمبصورت مختصر در ارتباط با پارامترهای درگیر در سUUوئیچ

نمود.

باشUUد. کاربردهUUای مختلUUف نیUUاز بUUهمهمUUترین پUUارامتر سUUوئیچ، زمUUان سUUوئیچینگ می

-های با زمان سوئیچینگ مختلف دارد. پارامترهای مهم دیگر به قUUرار زیUUر میسوئیچ

باشد:

تلفات داخلی: تواند به علت تلفات سوئیچ باشد. این تلفات معموال بصورتکاهش توان سیگنال می

شوند و بایUد کمUترین مقUدار ممکن را داشUته باشUند. بUه عالوه تلفUاتواحد بیان می

داخلی سوئیچ بهتر در حد صفر باشد.

Crosstalk:شود.ها بیان میبصورت نرخ توان خروجی به ورودی مطلوب نسبت به دیگر ورودی

نرخ جذب: بصورت نرخ توان خUروجی در حUالت روشUUن بUه تUوان خUروجی در حUالت خUاموش

شود. این نرخ باید بیشترین مقدار ممکن را داشته باشد.تعریف می

باشUUند، انUUرژی، قUUابلیت اطمینUUان ودیگUUر پارامترهUUایی کUUه در این میUUان درگUUیر می

هUUای بUUاباشد. قابلیت اطمینان اشاره به قابلیت سUUاخت سUUوئیچمقاومت حرارتی می

پورت بزرگ دارد.

فصل سوم:

های نوریانواع سوئیچ

گیرند ، انواع مختلفی دارند کUUههای نوری که امروزه مورد استفاده قرار میتکنولوژی

کنیم.در این قسمت به بعضی از آنها اشاره می

سوئیچ اپتومکانیک: هUUUایباشUUUد. در سUUUوئیچتکنولUUUوژی اپتومکانیUUUک بصUUUورت تجUUUاری در دسUUUترس می

ها تلفات پUUائینیگیرد. این سوئیچاپتومکانیک، سوئیچینگ بصورت مکانیکی صورت می

باشد. سرعت سوئیچینگ آنهUUا در حUUد چنUUدمیلیی ساخت آنها پائین میدارند و هزینه

ی پUورت اینباشUUد. انUدازهباشد. نقص دیگUUر آنهUا عUدم قUابلیت اطمینUUان میثانیه می

های باالتر نیاز به تUUرکیب چنUUدین سUUوئیچباشد. پورت می2*2 و 1*2ها بصورت سوئیچ

دارد.

( :MEMSسوئیچ میکروالکترومغناطیس) شUUوند، امUUاها نوری تعریUUف میای از سوئیچهای الکترومغناطیس دستهاگرچه سوئیچ

باشند که دلیل آن کاربرد آنها در صنعت مخابرات استای جدا میها دستهاین سوئیچ

هUUا بصUUورت یUUکMEMSهUUای نUUوری دارد. که عملکرد متفاوتی در مقایسه بUUا سUUوئیچ

های نUUوریها و سوئیچباشند. تمایز به این سوئیچی نازک برای شکست نور میصفحه

دوبعدی سوئیچ بصUUورتMEMSباشد. در دوبعدی یا دیجیتال و سه بعدی یا آنالوگ می

دهد: دوبعدی را نشان میMEMSپورت دیجیتال است. شکل زیر نمای باالی

شUUود. هنگامیگUUههای نور انتشاری در روی صفحه بصورت موازی انجام میتنظیم بیم

کند و مستقیما به خUUروجیشود، نور بصورت سری با بیم حرکت مییک آینه فعال می

دهUUدکند. این ترتیب بUUه نUUور اجUUازه می درجه با آئینه ایجاد می45ی رود و یک زاویهمی

توانUUد بUUرایکه نور از یک باریکه بدون اسUUتفاده از آئینUUه عبUUور کنUUد. این شUUرایط می

ها مورد استفاده قرار گیرد.افزایش و یا کاهش کانال

یابUUد، تلفUUات نUUوریها افUUزایش میدر حالیکه طول مسیر بصورت خطی با تعداد پورت

های نوری که تUUاکنون تولیUUد و دریابد. سوئیچنیز بصورت سریع و فزاینده افزایش می

باشUUد و همچUUنین می8*8 بUUرای سUUوئیچ 3.7dBباشند دارای تلفات داخلی دسترس می

. 32*32 برای 7dB و 16*16 برای 5.5dBتلفات

پUورت32 پUورت ورودی و 32های دو بعدی بصUورت عملیUاتی روی بنابراین معماری

بصUUورت32*32هUUای ی سUUوئیچکند. در حالیکUUه مراحUUل چندگانUUهخروجی حرکت می

پورتی است، تلفات نوری باال عدم اجUرای عملیUUاتی آنهUا1000تئوریکی یک سوئیچ

شود.را سبب می

های نوری جبران شود. اما این افزایشکنندهی تقویتتواند بوسیلهتلفات نوری باال می

های نUUوریکنندهای، تقویتهای هزینهنظر از محدودیتتوان با هزینه همراه است. صرف

شUUوند. دوم،های نوری باعث ایجاد نویز میکنندهالی نیستند. اول، تقویتابزارهای ایده

-های ورودی باال، تقویتها بستگی به کل توان خروجی دارد. برای توانکنندهگین تقویت

هUUای نUUوری قUUابلیتکنندهروند. در نهایت، اگرچه تقویتها بسوی اشباع شدن میکننده

هUUا را بصUUورت یکسUUان تقUUویتهای پیوسته را دارند، آنها کانالتقویت بسیاری از کانال

کنند.نمی

ی محرک برای هر پورت ورودی و خروجی درنظرهای سه بعدی، یک آئینهMEMSدر

ی مUUورب مسUUتقل از همی دو آئینUUهگرفته شده است. یک مسUUیر ارتبUUاطی بوسUUیله

ای از پورت ورودی و خروجی وجود دارد. نمونه1000 با بیشتر از OXCبرای سوئیچ

هUUا در طUUول اغتشاشUUات خUUارجیهUUا، از طریUUق مUUوقعیت آئینUUهیکی از این تکنولUUوژی

آید.بدست می

هUUUای سUUUوئیچ برقUUUرار اسUUUت، الکترواسUUUتاتیکی،نیروهUUUای محUUUرکی کUUUه در بخش

باشند. تحریک مغناطیسی یک نیروی خطی در هسUUتهالکترومغناطیسی و گرمایی می

است. اما نیاز به یک فرآیند ساخت و محافظت الکرومغناطیسی مناسب دارد.

-تحریک الکترواستاتیکی اساسا روش مطلوبی است، چون که به راحUUتی سUUاخته می

شود و توان انتشاری پائینی دارد.

قادر به ساخت مکUUانیکی دقیUUق بUUا دقت مناسUUب اسUUت کUUه بUUهMEMSهای تکنولوژی

بUUا توجUUه بUUهMEMSراحUUتی بUUا چشUUم غیرمسUUلح قابUUل مشUUاهده اسUUت. ابزارهUUای

طبیعتشان بصورت فشUUرده هسUUتند و تUUوان مصUUرفی پUUائینی را دارنUUد. یUUک فرآینUUد

-ی کم ممکن میای برای ساخت این ابزارهUUا را در تولیUUد زیUUاد باهزینUUهساخت بسته

سازد.

MEMSرایUUوری بUUوئیچینگ نUUت آوردن سUUهای نوری یک تکنولوژی مناسب برای بدس

باشUUد. از دیگUUر کاربردهUUایی کUUه بUUرایهUUای بUUا ظUUرفیت بUUاال میOXCمورد نیاز بUUرای

MEMSا میUUی،هUUا افزایشUUی و یUUالتی پلکس کاهشUUامل مUUرفت، شUUر گUUوان در نظUUت

هUUاییباشد. از جملUUه چUUالشهای محافظ نوری میسرویس مونیتوریگ نوری و سوئیچ

ای، پکیج اپتومکUUانیکی، وجUUود دارد شUUامل سUUاختار آئینUUهMEMSهUUای که در تکنولUUوژی

باشد.ای و اجرای آنها میالگوریتم کنترل آئینه

های الکترواپتیک:سوئیچ الکترواپتیک از یک کوپلر جهتی برای کوپل نUUرخ تغیUUیرات، بUUا تغیUUیر2*2یک سوئیچ

ی متUUداول مUUورد اسUUتفاده لیUUتیومکند. یUUک مUUادهشاخص بازتابشی مواد استفاده می

نیوبیت است. یک سوئیچ ساخته شده از این مUUاده در شUUکل زیUUر نشUUان داده شUUده

است:

یک ولتاژ الکتریکی برای تغییرات الکترودها استفاده شده اسUUت. تغیUUیر در شUUاخص

گUUردد. یUUک سUUوئیچبازتابش سبب تغییر در مسیر مناسب نور بUUه پUUورت خUUروجی می

باشUUد، اساسUUا کمUUتر از یUUک نانوثانیUUه. این زمUUانالکترواپتیک قادر به تغییر سUUریع می

هایگردد. سوئیچی کاپاسیتانس ساختار الکترود حاصل میمحدود سوئیچینگ بوسیله

های باالی تلفUUات داخلی و نUUیزباشند اما هزینهالکترواپتیک دارای قابلیت اطمینان می

گردد. مستقل بودن پالریزاسیون ممکن است،پالریزاسیون وابسته را نیز شامل مب

اندازی باالتری را نیاز دارد که سUUرعت سUUوئیچینگ را محUUدودهای ولتاژ راهاما هزینه

بUUر روی یUUک2*2سازی چنUUدین سUUوئیچ توانند با مجتمعهای بزرگتر میکند. سوئیچمی

کنند.ها بسوی تلفات باال حرکت میصفحه عملیاتی شوند. با این حال، این سوئیچ

های ترمواپتیک:سوئیچ ی اثUUر الکترواپتیUUک قUUرار دارد. کUUه این شUUامل تغیUUیر درعملکرد این ابزارهUUا برپایUUه

های ترمواپتیک وجUUودشود. دو دسته از سوئیچالکتریک میی دیشاخص بازتابش ماده

دارد:

اینترفرومتریک

های دیجیتال نوریسوئیچ

های الکترومتریک:سوئیچ قUUرار دارنUUد. این ابزارهUUاZehnderی اینترفرومترهUUای هUUا اساسUUا برپایUUهاین سUUوئیچ

اسUUت کUUهdB-3همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، شامل یک کUUوپلر

ها در طول دو بUUازوی متمUUایزکند و سپس این سیگنالسیگنال را به دو بیم تقسیم می

ثانویه، سیگنال را مجددا به حالتdB-3کنند و یک کوپلر اما با طول برابر حرکت می

کند. بنابراین ممکن است که تغییر فازها به سبب گUUرم شUUدن یکی ازاولیه تبدیل می

بازوها متفاوت باشد.

های نوری دیجیتال:سوئیچ-ها بصورت ابزارهای نوری مجتمع از سیلیکا بر روی سUUیلیکن سUUاخته میاین سوئیچ

ها از دو بازوی موجبری برای انتشUUار نUUوری تشUUکیل شUUده اسUUت.شوند. این سوئیچ

شود. گUUرم شUUدن یکی ازها در دو بازو در پورت خروجی تعیین میخطای فاز بین بیم

شUUود.شود و نور به عقب برگشت داده میبازوها سبب تغییر در شاخص بازتابش می

آورد.یک الکترود سراسری کنترلی الکترونیکی گرمایش را فرآهم می

یک سوئیچ نوری دیجیتال در شکل زیر نشان داده شده است:

ی کوپکی هستند، اما نیاز به تUUوانهای ترموالکترواپتیکی اساسا دارای اندازهسوئیچ

-ی این تکنولUوژی محUUدودیت شUUدت مجتمUعاندازی باالیی دارنUUد. مشUکل عمUدهراه

هUUای تجUUاری از اینباشUUد. اکUUثر سUUوئیچسازی و همچنین توان انتشاری بUUاالی آن می

سازی برای عملکرد بهتر دارند. پارامترهای عملکرد نوری همچUUوندسته نیاز به خنک

، ممکن اسUUت بUUرای بعضUUی از کاربردهUUا غیرقابUUل پUUذیرشcrosstalkتلفUUات داخلی و

هUایهای نوری و المانکنندهسازی تضعیفباشند. از طرف دیگر، این تکنولوژی مجتمع

دارند.پذیر طول موج در همان چیپ و با همان تکنولوژی را مجاز میانتخاب

های کریستال-مایع:سوئیچ یی تعداد زیادی از مواد ارگانیک در بازهها فازی است که بوسیلهحالت این سوئیچ

یUابی در مولکUUول ایجUادشود. در فاز کریستال-مUایع، عمUل جهتدمایی معین ارائه می

هUای نUUوریتوانUUد تغیUUیر پیUUدا کنUUد. سUUوئیچهای نوری مUUواد میگردد. بنابراین، ویژگیمی

ی یک کریستال-ی تغییر حالت پالریزاسیون نور تابشی بوسیلهکریستال-مایع، برپایه

مایع قرار دارند..

پUUذیر، سUUوئیچینگ فضUUایهUUای بیم انتخUUابتغییر پالریزاسیون در ترکیب بUUا مجزاکننUUده

هUUا پالریزاسUUیون غیرحساسUUی رادهد. از طرف دیگUUر این سUUوئیچنوری را بدست می

کنUUد پالریزاسUUیون غیرحسUUاس را دردارنUUد. طUUرح چنUUدگانگی پالریزاسUUیون تالش می

-مدهای متفاوت پالریزاسیون بدست آورد. سیگنال خروجی بصورت عناصUUر و المUUان

کنUUد.شوند. هر عنصر بصورت جداگانه در سوئیچ عمل می بازساخته میTM و TEهای

شوند. مجددا ترکیب میTM و TEدر خروجی عناصر

ساختار یک سوئیچ نوری کریستال-مایع در شکل زیر نشان داده شده است:

کنUUد وبدون به کار بردن بایاس، سیگنال درمیUUان سUUلول کریسUUتال-مUUایع حUUرکت می

باشد. با به کار بردن یUUک ولتUUاژپالریزاسیون بیم مجزا کننده با همان پالریزاسیون می

هUUا در میUUاندر مUUدوالتور فضUUایی کریسUUتال-مUUایع، پالریزاسUUیون چرخشUUی مولکUUول

شوند. با یک ولتاژ مUUوثر، پالریزاسUUیون سUUیگنال چرخشUUیسیگنال عبوری برقرار می

متعامUUد خواهUUد بUUود و پالریزاسUUیون بیم مجزاکننUUده سUUیگنال را بUUه پUUورت خUUروجی

کند.بازتابش می

هUUای نUUوری کریسUUتال-مUUایع هیچ بخش محUUرکی ندارنUUد. آنهUUا دارای قUUابلیتسUUوئیچ

تواننUUد بUUهبخش اتس. امUUا آنهUUا میاطمینان باالیی هستند و عملکرد نوری آنها رضUUایت

سبب دماهای شدید، تحت تاثیر قرار گیرند.

های حبابی:سوئیچ بندیهای ترمواپتیک دستهای تکنولوژیتوانند بصورت زیرمجموعههای حبابی میسوئیچ

ی گرم شUUدن و سUUرد شUUدن قUUرار دارد. بUUاها برپایهگردند. چون عملکرد این سوئیچ

شUUوند متفUUاوت از دیگUUرهای حبابی در هنگامی که گUUرم میاین حال، عملکرد سوئیچ

باشد.های الکترواپتیک میسوئیچ

این تکنولوژی براساس همان تکنولوژی کUUه بUUرای پرینترهUUا بکUUار رفتUUه اسUUت قUUرار

دارد. این سوئیچ از دو الیه تشکیل شده است:

کندی پائینی سیلیکا که سیگنال نوری را برقرار میالیه

باشد.ی باالیی که شامل تکنولوژی پرینتر میالیه

کننUUد. درجه قطع می120ی ی پائینی، دو سری از موجبرها یکدیگر را با زاویهدر الیه

ی مUUایع پUUری عبوری بین دو موجبر، یک سوراخ یا کاواک نUUازک بوسUUیلهدر هر نقطه

شده اسUUت کUه همUان شUاخص بازتابشUی سUUیلیکا را دارد. از طUUرف دیگUر، انتشUار

ها در شرایط نرمال برقرار است.سیگنال

کنUد کUهشUود، شUاخص بازتابشUی تغیUیر می هنگامی که یک بخش از سوئیچ گUرم می

-علت آن اتصاالت موجبری است. این شUUرایط در تولیUUد یUک حبUUاب نUازک نتیجUه می

کند.شود. بنابراین یک بیم نور بطور مستقیم در موجبر حرکت می

همانطور که اشاره شد، این تکنولوژی وابسUUته بUUه تکنولUUوژی پرینUUتر اسUUت. بUUا این

های مخابراتی، در مورد قابلیت آنها اطمینانی وجود ندارد.حال، برای محیط

های آکوستواپتیک:سوئیچ ی اثر آکوستیک قرار دارد کUUه فعUUل و انفعUUال بین نUUور وها برپایهعملکرد این سوئیچ

باشد. اساسUUا عملکUUرد یUUک سUUوئیچ آکوسUUتواپتیک بUUا پالریزاسUUیون غیرفعUUالصدا می

ی اساس زیر قرار دارد:برپایه

سیگنال ورودی به دو بخشTE و TMگردد) شکل زیر( تقسیم می

این دو بخشTE و TMشوند در دو موجبر متمایز موازی برقرار می

ایآید. این موج در همان مسیری که مUUوجیک سطح آکوستیک موج متناوبا بوجود می

گردد.کنند، برقرار مینوری حرکت می

مراجع:[1] R. Ramaswami and K. N. Sivarajan, Optical Networks, A Practical Perspective. San

Fransisco, CA: Morgan Kaufmann, 1998.

[2] P. B. Chu, S.-S. Lee, and S. Park, “MEMS: The path to large optical cross-connects,” IEEE

Commun. Mag., pp. 80–87, Mar. 2002.

[3] D. J. Bishop, C. R. Giles, and G. P. Austin, “The Lucent lambdarouter: MEMS technology of

the future here today,” IEEE Commun. Mag., pp. 75–79, Mar. 2002.

[4] P. De Dobbelaere, K. Falta, L. Fan, S. Gloeckner, and S. Patra, “Digital MEMS for optical

switching,” IEEE Commun. Mag., pp. 88–95, Mar.

2002.

[5] A. Dugan, L. Lightworks, and J.-C. Chiao, “The optical switching spectrum: A primer on

wavelength switching technologies,” Telecommun.

Mag., May 2001.

[6] S. Bregni, G. Guerra, and A. Pattavina, “State of the art of optical switching technology for

all-optical networks,” in Communications

World. Rethymo, Greece: WSES Press, 2001.

[7] K. Sakuma, H. Ogawa, D. Fujita, and H. Hosoya, “Polymer Y-branching thermo-optic switch

for optical fiber communication systems,” in The 8th Microoptics Conf. (MOC’01), Osaka,

Japan, Oct. 24–26, 2001.