यांत्रिक ऑप्टिकल स्विच के प्रकार
1. झिल्ली-आधारित ऑप्टिकल स्विच
संरचना:इस प्रकार का स्विच एक पतली, लचीली झिल्ली (आमतौर पर सिलिकॉन या पॉलिमर जैसी सामग्रियों से बना है) का उपयोग करता है जो लागू बल के तहत चलता है . झिल्ली जब एक एक्ट्यूएटर दबाव डालती है, तो झिल्ली विकृत हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टिकल फाइबर या बीम . की गति होती है।
काम के सिद्धांत:
जब एक वोल्टेज या बल को एक्ट्यूएटर (आमतौर पर पीज़ोइलेक्ट्रिक) पर लागू किया जाता है, तो झिल्ली झुकती है, या तो ऑप्टिकल कनेक्शन . को तोड़ती है या तोड़ती है
यह झुकने से प्रकाश बीम को एक पथ से दूसरे . में पुनर्निर्देशित किया गया है
लाभ:
कॉम्पैक्ट आकार:उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त जहां स्थान सीमित है .
कम बिजली की खपत:ऑपरेशन के लिए न्यूनतम शक्ति की आवश्यकता है .
सीमाएँ:
कम स्विचिंग गति:आमतौर पर अन्य प्रकार के यांत्रिक स्विच की तुलना में धीमा .
सीमित स्विचिंग क्षमता:झिल्ली का उपयोग अक्सर उच्च-क्षमता वाली प्रणालियों में नहीं किया जाता है जहां तेजी से स्विचिंग आवश्यक है .
2. रोटरी-आधारित ऑप्टिकल स्विच
संरचना:ये स्विच ऑप्टिकल सिग्नल . की दिशा को बदलने के लिए एक घूर्णन दर्पण, लेंस या प्रिज्म को नियुक्त करते हैं
काम के सिद्धांत:
ऑप्टिकल पथ को दर्पण या लेंस को घुमाकर बदल दिया जाता है . प्रकाश संकेत को दर्पण या लेंस की स्थिति के आधार पर अलग -अलग आउटपुट फाइबर या ऑप्टिकल पथों के लिए निर्देशित किया जाता है .
आमतौर पर, रोटेशन को एक स्टेपर मोटर या एक सर्वो तंत्र द्वारा नियंत्रित किया जाता है .
लाभ:
शुद्धता:सिग्नल . को पुनर्निर्देशित करने में उच्च सटीकता प्रदान करता है
रफ़्तार:झिल्ली-आधारित स्विच की तुलना में तेजी से स्विच करने में सक्षम .
सीमाएँ:
आकार:ये स्विच चलते -फिरते भागों . के कारण बड़े और बल्कियर होते हैं
जटिलता:तंत्र अधिक जटिल है, सावधानीपूर्वक अंशांकन और रखरखाव की आवश्यकता है .
3. ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल स्विच
संरचना:ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल स्विच प्रकाश पथों को स्विच करने के लिए ट्यून करने योग्य लेंस, ऑप्टिकल फाइबर या फाइबर कप्लर्स का उपयोग करें .
काम के सिद्धांत:
एक ट्यून करने योग्य लेंस प्रकाश के फोकस या स्थिति को समायोजित करता है, जबकि फाइबर कप्लर्स यह निर्धारित करने के लिए युग्मन गुणांक को समायोजित करते हैं कि कौन सा फाइबर सिग्नल . प्रसारित करेगा
ऑप्टिकल पथ को गतिशील रूप से समायोजित किया जाता है, जिससे स्विच को आवश्यकतानुसार . को फिर से कॉन्फ़िगर करने की अनुमति मिलती है
लाभ:
गतिशील पुनर्संरचना:ये स्विच वास्तविक समय समायोजन के लिए अनुमति देते हैं, जो गतिशील नेटवर्क में आदर्श है .
उच्चा परिशुद्धि:ट्यून करने योग्य घटक सिग्नल पथ का ठीक नियंत्रण प्राप्त कर सकते हैं .
सीमाएँ:
लागत:ट्यून करने योग्य स्विच अक्सर उनकी उन्नत तकनीक . के कारण अधिक महंगे होते हैं
रफ़्तार:हालांकि झिल्ली-आधारित स्विच की तुलना में तेजी से, उनके पास विशुद्ध रूप से इलेक्ट्रॉनिक स्विच . की तुलना में अभी भी विलंबता हो सकती है
4. एमईएमएस-आधारित ऑप्टिकल स्विच (माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम)
संरचना:MEMS स्विच माइक्रो-स्केल यांत्रिक घटकों का उपयोग करते हैं, जैसे कि दर्पण, लीवर, या टिका, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों या माइक्रो मोटर्स द्वारा स्थानांतरित किए जाते हैं .
काम के सिद्धांत:
MEMS- आधारित स्विच छोटे दर्पणों का उपयोग करते हैं जो प्रकाश पथ को बदलने के लिए झुकाव या पुनरावृत्ति कर सकते हैं .
इन दर्पणों को आमतौर पर इलेक्ट्रोस्टैटिक एक्ट्यूएटर्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो विद्युत संकेतों का जवाब देते हैं .
लाभ:
कॉम्पैक्ट और लाइटवेट:MEMS स्विच बहुत छोटे और हल्के होते हैं, जिससे उन्हें कॉम्पैक्ट सिस्टम . के लिए आदर्श बना दिया गया
उच्च प्रदर्शन:तेजी से स्विचिंग समय के लिए सक्षम, उन्हें उच्च गति वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बना रहा है .
सीमाएँ:
टूट - फूट:चलती भागों के कारण, एमईएमएस स्विच समय के साथ पहन सकते हैं, विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति स्विचिंग अनुप्रयोगों में .
बिजली की खपत:जबकि आम तौर पर कम, MEMS स्विच अत्यधिक गतिशील नेटवर्क . में उपयोग किए जाने पर अधिक शक्ति का उपभोग कर सकते हैं
विस्तृत कार्य सिद्धांत
यांत्रिक ऑप्टिकल स्विच का कार्य सिद्धांत प्रकाश के पथ को बदलने के लिए ऑप्टिकल घटकों के भौतिक हेरफेर पर आधारित है . यहाँ प्रक्रिया का टूटना है:
प्रकाश प्रसार:
प्रकाश एक ऑप्टिकल फाइबर या वेवगाइड से स्विच में प्रवेश करता है .
स्विच में दर्पण, लेंस, या ऑप्टिकल फाइबर शामिल हो सकते हैं जो या तो प्रकाश को व्यवस्थित करने के लिए व्यवस्थित होते हैं या इसे . के माध्यम से पारित करने या पुनर्निर्देशित करने की अनुमति देते हैं
सक्रियण:
एक एक्ट्यूएटर (जैसे कि एक पीज़ोइलेक्ट्रिक डिवाइस, इलेक्ट्रोमैग्नेट, या मोटर) का उपयोग स्विच के अंदर घटकों को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, जैसे कि दर्पण, लेंस, या फाइबर .
एक्ट्यूएटर को इलेक्ट्रॉनिक संकेतों के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है जो ऑप्टिकल घटकों की सटीक स्थिति को निर्धारित करते हैं .
स्विचिंग:
सक्रिय घटक या तो प्रकाश को एक विशिष्ट आउटपुट पथ (फाइबर या वेवगाइड) की ओर निर्देशित करते हैं या इसे . को ब्लॉक करते हैं
तंत्र सुनिश्चित करता है कि सिग्नल या तो प्रेषित या सिस्टम द्वारा आवश्यक रूप से स्थानांतरित किया गया है .
पुनर्निर्माण:
कई यांत्रिक स्विच पुनर्निर्माण योग्य हैं, जिसका अर्थ है कि वे मांग . के आधार पर कई रास्तों के बीच स्विच कर सकते हैं, यह विशेष रूप से गतिशील ऑप्टिकल नेटवर्क में उपयोगी है, जहां ट्रैफ़िक लोड . के आधार पर रूटिंग की आवश्यकता है
विस्तृत अनुप्रयोग
1. दूरसंचार नेटवर्क
आवेदन पत्र:मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच को ऑप्टिकल नेटवर्क में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है ताकि डिमांड . के आधार पर ऑप्टिकल फाइबर को कनेक्ट या डिस्कनेक्ट किया जा सके
उदाहरण:एक घने तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (DWDM) प्रणाली में, ये स्विच विभिन्न तरंग दैर्ध्य को बैंडविड्थ आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न रास्तों पर रूट करने की अनुमति देते हैं .
2. आंकड़ा केंद्र
आवेदन पत्र:बड़े डेटा केंद्रों में, ऑप्टिकल स्विच ऑप्टिकल फाइबर इन्फ्रास्ट्रक्चर को प्रबंधित करने में मदद करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि डेटा को सर्वर और स्टोरेज सिस्टम . में कुशलता से रूट किया गया है
उदाहरण:मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच का उपयोग डेटा केंद्रों में सर्वर और स्टोरेज एरे के बीच उच्च-बैंडविड्थ कनेक्शन प्रदान करने के लिए किया जाता है, विलंबता को कम करने और थ्रूपुट . में सुधार करना
3. ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग
आवेदन पत्र:ऑप्टिकल ऐड-ड्रॉप मल्टीप्लेक्सर्स (OADMS) और ऑप्टिकल क्रॉस-कनेक्ट्स (OXCs) में मैकेनिकल ऑप्टिकल स्विच का उपयोग ऑप्टिकल नेटवर्क में सिग्नल पथों को प्रबंधित करने के लिए किया जाता है .
उदाहरण:इन स्विचों का उपयोग उन प्रणालियों में किया जाता है जिनके लिए एक ऑप्टिकल सिग्नल . से विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के अतिरिक्त या हटाने की आवश्यकता होती है
4. फाइबर-ऑप्टिक सेंसर
आवेदन पत्र:मैकेनिकल स्विच फाइबर-ऑप्टिक सेंसर सिस्टम में प्रकाश को निर्देशित करने में एक भूमिका निभाते हैं, जैसे कि वितरित तापमान या तनाव सेंसर .
उदाहरण:संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी के लिए सेंसर सिस्टम में उपयोग किया जाता है, जहां स्विच एक संरचना के विभिन्न भागों . की निगरानी के लिए प्रकाश के मार्ग को बदल सकता है
5. चिकित्सा अनुप्रयोग
आवेदन पत्र:ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (OCT) जैसे मेडिकल इमेजिंग सिस्टम में, यांत्रिक ऑप्टिकल स्विच का उपयोग ऊतक को निर्देशित करने के लिए किया जाता है और फिर डिटेक्टर . पर वापस
उदाहरण:ऊतकों के गैर-इनवेसिव इमेजिंग के लिए OCT सिस्टम मैनुअल हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना प्रकाश के फोकस को बदलने के लिए यांत्रिक ऑप्टिकल स्विच का उपयोग कर सकते हैं .
6. सैन्य और वायु
आवेदन पत्र:इन स्विचों का उपयोग सुरक्षित संचार प्रणालियों में किया जाता है जहां ऑप्टिकल सिग्नल को इलेक्ट्रॉनिक इंटरसेप्शन . के बिना रूट करने की आवश्यकता होती है
उदाहरण:सुरक्षित उपग्रह संचार प्रणालियों में, यांत्रिक ऑप्टिकल स्विच विभिन्न घटकों के बीच मार्ग संकेतों की मदद करते हैं, जो मजबूत और एन्क्रिप्टेड संचार सुनिश्चित करते हैं .
के फायदेयांत्रिक ऑप्टिकल स्विच
उच्च विश्वसनीयता:यांत्रिक घटक, जब अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए, लंबे समय तक परिचालन जीवनकाल की पेशकश कर सकते हैं, विशेष रूप से कम मांग वाले अनुप्रयोगों में .
कम सम्मिलन हानि:यांत्रिक स्विच, जब ठीक से संरेखित किया जाता है, तो आमतौर पर बहुत कम सम्मिलन हानि का परिचय देता है, जो ऑप्टिकल सिस्टम के लिए आदर्श है .
शक्ति दक्षता:चूंकि प्रकाश पथों को स्विच करने के लिए किसी भी विद्युत सिग्नल प्रवर्धन की आवश्यकता नहीं है, यांत्रिक ऑप्टिकल स्विच अन्य प्रकारों की तुलना में कम बिजली की खपत के साथ काम कर सकते हैं .
नुकसान
धीमी गति से स्विचिंग गति:ऑल-ऑप्टिकल या इलेक्ट्रॉनिक स्विच की तुलना में, भौतिक घटकों को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक समय के कारण यांत्रिक ऑप्टिकल स्विच अपेक्षाकृत धीमे होते हैं .
सीमित स्केलेबिलिटी:यांत्रिक स्विच की जटिलता और आकार बहुत बड़ी प्रणालियों में उनकी स्केलेबिलिटी को सीमित कर सकता है .
टूट - फूट:यांत्रिक स्विच के चलते हुए हिस्से समय के साथ पहन सकते हैं, जिससे रखरखाव की जरूरतें और उच्च-उपयोग वाले वातावरणों में संभावित विफलता . हो सकती है