Optički prekidačisu ključne komponente u optičkoj komutaciji, poseduju jedan ili više selektabilnih portova za prenos koji mogu da konvertuju ili izvode logičke operacije na optičkim signalima u optičkim prenosnim linijama. Imaju široku primjenu u sistemima optičkih mreža.
Optički prekidači se mogu podijeliti u dvije glavne kategorije: mehaničke i ne-mehaničke. Mehanički optički prekidači se oslanjaju na kretanje optičkih vlakana ili optičkih komponenti za promjenu optičke putanje; ne-nemehanički optički prekidači se oslanjaju na elektro-optičke, akusto{4}}optičke ili termo-optičke efekte za promjenu indeksa prelamanja talasovoda, čime se mijenja optička putanja. Struktura i principi rada ova dva tipa optičkih prekidača su opisani u nastavku.
Mehanički optički prekidač
Nove vrste mehaničkih optičkih prekidača uključuju optičke prekidače mikro-elektromehaničkog sistema (MEMS) i metalne tankoslojne optičke prekidače-.
Optički prekidači mikroelektromehaničkih sistema (MEMS) su proizvedeni na materijalu poluvodičke podloge, stvarajući niz mikro{0}}ogledala sposobnih za sitno kretanje i rotaciju. Ova mikro-ogledala su vrlo mala, otprilike 140 μm x 150 μm, i pod utjecajem pokretačke sile, prebacuju ulazni optički signal na različita izlazna vlakna. Pokretačka sila primijenjena na mikro{6}}ogledala se generiše korištenjem termičkih, magnetnih ili elektrostatičkih efekata. Struktura MEMS optičkog prekidača prikazana je na slici.
Kada je mikro{0}}ogledalo u orijentaciji 1, ulazna svjetlost izlazi kroz izlazni talasovod 1; kada je mikro-ogledalo u orijentaciji 2, ulazna svjetlost izlazi kroz izlazni talasovod 2. Rotaciju mikro-ogledala kontroliše napon (100-200V). Ovaj uređaj ima malu veličinu, visok omjer ekstinkcije (omjer izlazne optičke snage u uključenom-u odnosu na izlaznu optičku snagu u isključenom- stanju), neosjetljivost na polarizaciju, nisku cijenu, umjerenu brzinu prebacivanja i gubitak umetanja manji od 1 dB. Struktura metalnog tankoslojnog optičkog prekidača prikazana je na slici 3-40. Kod ovog tipa optičkog prekidača, sloj jezgre talasovoda je ispod donje obloge, a metalni tanki film je iznad njega, sa vazduhom između metalnog tankog filma i talasovoda. Napon primijenjen između metalnog tankog filma i podloge stvara elektrostatičku silu na metalnom tankom filmu. Pod ovom silom, metalni tanki film se pomiče naniže i dolazi u kontakt sa talasovodom, menjajući indeks prelamanja talasovoda i na taj način menjajući fazni pomak optičkog signala koji prolazi kroz talasovod. Na slici 3-40c, bez napona, zlatni tanak film se podiže, a fazni pomak u oba kraka je isti, tako da se optički signal izlazi iz priključka 2; sa primijenjenim naponom, metalni tanki film dolazi u kontakt s valovodom, uzrokujući π fazni pomak u tom kraku, a optički signal izlazi iz priključka 1.
Ne-mehanički optički prekidač
Ne-nemehanički optički prekidači uključuju tipove kao što su optički prekidači s tekućim kristalima, optički prekidači s elektro-optičkim efektom, optički prekidači s termo-optičkim efektom i poluvodički optički pojačivači.
Optički prekidač s tekućim kristalima se proizvodi stvaranjem polariziranog svjetlosnog snopa granajućih valovoda na poluvodičkom materijalu. Žleb je urezan pod određenim uglom na preseku talasovoda, a tečni kristal se ubrizgava u žleb. Ispod žlijeba je postavljen grijač. Kada se žljeb ne zagrije, svjetlosni snop prolazi pravo kroz njega; kada se zagrije, mjehurići se stvaraju unutar tečnog kristala, a zbog ukupne unutrašnje refleksije, svjetlost mijenja smjer i izlazi u željeni talasovod.
Elektro{0}}optički i termo{1}}optički efekti koriste fenomen da se indeks loma određenih materijala mijenja sa naponom i temperaturom, čime se omogućava stvaranje optičkih sklopnih uređaja.
Poluprovodnički optički pojačavač (SOA) optički prekidači postižu funkcionalnost prebacivanja promjenom prednapona poluvodičkog optičkog pojačala.
Glavni parametri optičkih prekidača uključuju opseg talasne dužine, gubitak umetanja, optički povratni gubitak, preslušavanje, optičku ulaznu snagu, gubitak ovisan o polarizaciji,{0}}ponovljivost, brzinu prebacivanja i vijek trajanja.
Optički filter
Optički filteri su uređaji{0}}selektivni po talasnoj dužini koji imaju važne primjene u optičkim komunikacionim sistemima, kao što je filtriranje šuma u optičkim pojačavačima kao što je objašnjeno u prethodnom odjeljku. Posebno u WDM optičkim mrežama, gdje svaki prijemnik mora odabrati traženi kanal, filteri postaju nezaobilazna komponenta. Filteri su podijeljeni u dvije glavne kategorije: fiksni filteri i podesivi filteri. Prvi omogućava prolazak signalne svjetlosti određene valne dužine, dok drugi može dinamički birati valne dužine unutar određenog optičkog opsega. Funkcije i klasifikacija optičkih filtera prikazani su na slici.
Karakteristike prijenosa praktičnog optičkog filtera prikazane su na slici. Glavni parametri optičkog filtera fiksne-talasne dužine su centralna talasna dužina λ2 i širina pojasa Δλ. Pored ovih, postoje i parametri kao što su gubitak umetanja i izolacija.
Rešetka od optičkih vlakana
Vlaknaste Braggove rešetke koriste defekte unesene tokom proizvodnje vlakana, koristeći ultraljubičasto zračenje da bi se stvorile periodične varijacije u distribuciji indeksa prelamanja jezgre vlakna. Efekat filtriranja vlaknaste Braggove rešetke prikazan je na slici; talasne dužine koje zadovoljavaju uslov Braggove rešetke se potpuno reflektuju, dok druge talasne dužine prolaze kroz njih, što ga čini filterom za sve-fiber zareze.
Postoje dvije metode za proizvodnju vlaknastih Braggovih rešetki:
(1) Metoda interferencije:Metoda interferencije koristi princip interferencije dva -snopa. Snop ultraljubičastog svjetla se dijeli na dva paralelna snopa, stvarajući interferentno polje izvan optičkog vlakna. Podešavanjem dužine dva interferentna kraka, period rezultujućih interferencijskih resa može se podesiti tako da ispuni zahtjeve za izradu vlaknaste Braggove rešetke.
(2) Metoda fazne maske:Metoda fazne maske koristi gotovu-masku. Kada ultraljubičasto svjetlo prođe kroz faznu masku, dolazi do interferencije, stvarajući interferentno polje na cilindričnoj površini optičkog vlakna, čime se upisuje rešetka u vlakno.
