Sakelar optikadalah komponen kunci dalam peralihan optik, yang memiliki satu atau lebih port transmisi yang dapat dipilih yang dapat mengubah atau melakukan operasi logis pada sinyal optik di jalur transmisi optik. Mereka memiliki aplikasi luas dalam sistem jaringan serat optik.
Sakelar optik dapat dibagi menjadi dua kategori utama: mekanis dan-non-mekanis. Sakelar optik mekanis mengandalkan pergerakan serat optik atau komponen optik untuk mengubah jalur optik; sakelar optik non-mekanis mengandalkan efek elektro-optik, akustik-optik, atau termo-optik untuk mengubah indeks bias pandu gelombang, sehingga mengubah jalur optik. Struktur dan prinsip kerja kedua jenis sakelar optik ini dijelaskan di bawah.
Sakelar optik mekanis
Jenis sakelar optik mekanis baru mencakup sakelar optik-sistem elektromekanis mikro (MEMS) dan sakelar optik film tipis-logam.
Sakelar optik Sistem Mikroelektromekanis (MEMS) dibuat pada bahan substrat semikonduktor, menciptakan serangkaian cermin-mikro yang mampu melakukan pergerakan dan rotasi kecil. Cermin mikro-ini berukuran sangat kecil, kira-kira 140 μm x 150 μm, dan di bawah pengaruh gaya penggerak, cermin ini mengalihkan sinyal optik masukan ke serat keluaran berbeda. Gaya penggerak yang diterapkan pada cermin-mikro dihasilkan menggunakan efek termal, magnetik, atau elektrostatis. Struktur saklar optik MEMS ditunjukkan pada gambar.
Ketika cermin-mikro berada pada orientasi 1, cahaya masukan dikeluarkan melalui pandu gelombang keluaran 1; ketika cermin-mikro berada pada orientasi 2, cahaya masukan dikeluarkan melalui pandu gelombang keluaran 2. Rotasi cermin-mikro dikendalikan oleh tegangan (100-200V). Perangkat ini memiliki ukuran yang kecil, rasio pemadaman yang tinggi (rasio daya optik keluaran dalam keadaan hidup dengan daya optik keluaran dalam keadaan mati), ketidakpekaan terhadap polarisasi, biaya rendah, kecepatan peralihan sedang, dan kerugian penyisipan kurang dari 1 dB. Struktur saklar optik film tipis logam ditunjukkan pada Gambar 3-40. Pada saklar optik jenis ini, lapisan inti pandu gelombang berada di bawah lapisan bawah, dan lapisan tipis logam berada di atasnya, dengan udara di antara lapisan tipis logam dan pandu gelombang. Tegangan yang diterapkan antara film tipis logam dan substrat menghasilkan gaya elektrostatis pada film tipis logam. Di bawah gaya ini, film tipis logam bergerak ke bawah dan menyentuh pandu gelombang, mengubah indeks bias pandu gelombang dan dengan demikian mengubah pergeseran fasa sinyal optik yang melewati pandu gelombang. Pada Gambar 3-40c, tanpa tegangan, film tipis emas diangkat, dan pergeseran fasa di kedua lengan sama, sehingga sinyal optik dikeluarkan dari port 2; dengan tegangan yang diterapkan, film tipis logam menghubungi pandu gelombang, menyebabkan pergeseran fasa π pada lengan tersebut, dan sinyal optik dikeluarkan dari port 1.
Sakelar optik non-mekanis
Sakelar optik non-mekanis mencakup jenis seperti sakelar optik kristal cair, sakelar optik efek-optik elektro, sakelar optik efek optik termo-, dan sakelar penguat optik semikonduktor.
Sakelar optik kristal cair dibuat dengan membuat pandu gelombang percabangan berkas cahaya terpolarisasi pada bahan semikonduktor. Sebuah alur digores pada sudut tertentu di persimpangan pandu gelombang, dan kristal cair disuntikkan ke dalam alur tersebut. Pemanas ditempatkan di bawah alur. Jika alur tidak dipanaskan, berkas cahaya akan melewatinya secara lurus; ketika dipanaskan, gelembung dihasilkan di dalam kristal cair, dan karena pemantulan internal total, cahaya berubah arah dan dikeluarkan ke pandu gelombang yang diinginkan.
Efek elektro-optik dan termo-optik memanfaatkan fenomena indeks bias bahan tertentu yang berubah seiring tegangan dan suhu, sehingga memungkinkan terciptanya perangkat peralihan optik.
Sakelar optik penguat optik semikonduktor (SOA) mencapai fungsionalitas peralihan dengan mengubah tegangan bias penguat optik semikonduktor.
Parameter utama sakelar optik meliputi rentang panjang gelombang, kerugian penyisipan, kehilangan pengembalian optik, crosstalk, daya masukan optik, kehilangan ketergantungan{0}}polarisasi, kemampuan pengulangan, kecepatan peralihan, dan masa pakai.
Filter optik
Filter optik adalah perangkat selektif-panjang gelombang yang memiliki aplikasi penting dalam sistem komunikasi serat optik, seperti menyaring kebisingan pada amplifier optik seperti yang dibahas di bagian sebelumnya. Khususnya pada jaringan serat optik WDM, di mana setiap receiver harus memilih saluran yang dibutuhkan, filter menjadi komponen yang sangat diperlukan. Filter dibagi menjadi dua kategori utama: filter tetap dan filter merdu. Yang pertama memungkinkan cahaya sinyal dengan panjang gelombang tertentu melewatinya, sedangkan yang kedua dapat secara dinamis memilih panjang gelombang dalam bandwidth optik tertentu. Fungsi dan klasifikasi filter optik ditunjukkan pada gambar.
Karakteristik transmisi filter optik praktis ditunjukkan pada gambar. Parameter utama filter optik dengan panjang gelombang tetap-adalah panjang gelombang pusat λ2 dan bandwidth Δλ. Selain itu, ada juga parameter seperti insertion loss dan isolasi.
Kisi serat optik
Kisi-kisi Fiber Bragg memanfaatkan cacat yang terjadi selama pembuatan serat, menggunakan iradiasi sinar ultraviolet untuk menciptakan variasi periodik dalam distribusi indeks bias inti serat. Efek penyaringan dari kisi serat Bragg ditunjukkan pada gambar; panjang gelombang yang memenuhi kondisi kisi Bragg akan dipantulkan seluruhnya, sementara panjang gelombang lainnya melewatinya, menjadikannya-filter takik serat sepenuhnya.
Ada dua metode untuk membuat kisi-kisi serat Bragg:
(1) Metode interferensi:Metode interferensi menggunakan prinsip interferensi dua{0}}balok. Seberkas sinar ultraviolet dipecah menjadi dua berkas paralel, menciptakan medan interferensi di luar serat optik. Dengan mengatur panjang kedua lengan interferensi, periode pinggiran interferensi yang dihasilkan dapat dibuat untuk memenuhi persyaratan pembuatan kisi serat Bragg.
(2) Metode topeng fase:Metode masker fase menggunakan-masker yang telah dibuat sebelumnya. Ketika sinar ultraviolet melewati masker fase, terjadi interferensi, menciptakan medan interferensi pada permukaan silinder serat optik, sehingga menulis kisi-kisi ke dalam serat.
