סקירה כללית
A מתג אופטי מכניהוא מכשיר המשמש לנתב אותות אופטיים ברשתות סיבים אופטיים . הוא משתמש ברכיבים מכניים, כמו מנועים או מפעילים, כדי להזיז פיזית את הנתיב האופטי {}}} שלא כמו מתגים אלקטרוניים, אלה מסתמכים על תנועה פיזית כדי לבסס חיבורים אופטיים .
סוגים של מתגים אופטיים מכניים
מתגים אופטיים מבוססי קרום:
מִבְנֶה:משתמש בממברנה גמישה שמסיטה תחת כוח מיושם .
עיקרון עבודה:כאשר מופעל, הממברנה מתכופפת להזיז פיזית סיב או קרן אופטית, ומשנה את כיוון אות האור .
בַּקָשָׁה:משמש בעיקר להעצמה נמוכה ומיתוג במהירות נמוכה .
מתגים אופטיים מבוססי סיבוב:
מִבְנֶה:משתמש במנגנון מסתובב (בדרך כלל מראה או עדשה) כדי לשנות את הנתיב האופטי .
עיקרון עבודה:מראה או עדשה מסתובבים משקפים את האות האופטי לכיוון אחר המבוסס על מיקום המראה .
בַּקָשָׁה:משמש במערכות בעלות ביצועים גבוהים הדורשים בקרה מדויקת יותר ומהירויות גבוהות יותר .
מתגים אופטיים ניתנים לכוונון:
מִבְנֶה:אלה משתמשים בעדשות מכוונות או במנגנוני שחבור סיבים כדי להחליף נתיבים .
עיקרון עבודה:עדשה או זוג סיבים מותאמים (מכוונים) כדי להתיישר עם האות האופטי הנכנס, המאפשר מיתוג דינאמי .
בַּקָשָׁה:נפוץ במערכות דיוק גבוה בהן יש להתאים את ניתוב האות בזמן אמת .
מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS) מתגים אופטיים:
מִבְנֶה:רכיבים מכניים מיקרו-סולם כמו מראות או מנופים הניתנים למיקום אלקטרונית .
עיקרון עבודה:מתגי MEMS משתמשים בחלקים מכניים זעירים הנשלטים באופן אלקטרוני כדי לשנות את הנתיב האופטי .
בַּקָשָׁה:משמש בטלקום, מרכזי נתונים ומערכות אחרות הדורשות מתגים קומפקטיים.
עיקרון עבודה
העיקרון הבסיסי העומד מאחורי מתגים אופטיים מכניים הוא להפנות מחדש פיזית אות אופטי מנתיב אחד למשנהו . זה בדרך כלל מושג באמצעות תנועה של רכיבים אופטיים כמו מראות, פריזמות, עדשות, או סיבים אופטיים {}
מפעילים(כגון פיזואלקטרי, סלילי קול או מפעילים מגנטיים) העבירו חלקים מכניים בתגובה לאותות חשמליים, התאמת הנתיב האופטי ומאפשרת מעבר בין תעלות או סיבים .
המתג פועל על ידי שיקוף אור (מראות) או על כיפוף נתיבי אור (עדשות או התאמות סיבים) .
פונקציות
ניתוב אותות:מכוון אור מסיב אופטי אחד למשנהו, ומאפשר העברת אותות על פני רשתות .
בקרת חשמל:ניתן להשתמש כדי לנהל את התפלגות הכוח האופטי במערכות תקשורת סיבים אופטיים .
מיתוג ערוץ:מאפשר מעבר מהיר בין ערוצים במערכות תקשורת אופטיות למניעת גודש ולייעל אופטימיזציה של זרימת נתונים .
ניטור אותות:בכמה עיצובים, מתגים אופטיים מאפשרים פיקוח על שלמות וביצוע האות האופטי במהלך השידור .
יישומים
רשתות טלקומוניקציה:
פוּנקצִיָה:ניתוב אותות אופטיים במערכות תקשורת סיבים אופטיים .
דוּגמָה:מתגים אופטיים מכניים יכולים לנתב באופן דינמי נתיבי אור ברשתות בקנה מידה גדול, מה שמאפשר תצורה מחדש אוטומטית במקרה של כישלון או עומס .
מרכזי נתונים:
פוּנקצִיָה:מעבר יעיל של חיבורים אופטיים בין שרתים או התקני אחסון .
דוּגמָה:במערכות העברת נתונים במהירות גבוהה, מתגים אופטיים מכניים מסייעים בניהול חיבורים אופטיים כדי להבטיח חביון מינימלי ותפוקת נתונים אופטימלית .
עיבוד אות אופטי:
פוּנקצִיָה:משמש לפיצול או שילוב של אותות אופטיים לעיבוד ברשתות אופטיות .
דוּגמָה:מתגים אופטיים ממלאים תפקיד במשימות כמו הגברת אות או ניתוב במגברי סיבים אופטיים .
מערכות בדיקה ומדידה:
פוּנקצִיָה:הקלה על בדיקות אוטומטיות של כבלים או רכיבים סיבים אופטיים על ידי מעבר בין תצורות בדיקה שונות .
דוּגמָה:משמש בהגדרות מעבדה לבדיקת תצורות רשת אופטיות שונות ללא התערבות ידנית .
החלפת רשתות בסיבים אופטיים:
פוּנקצִיָה:משמש בחיבורים צולבים אופטיים ומולטיפסי תוספות אופטיים (OADMS) לניתוב גמיש .
דוּגמָה:במערכות ריבוי מחלקת אורך גל (WDM), מתגים אלה עוזרים לנתב אורכי גל שונים לחלקים שונים של הרשת .
הדמיה וחישה רפואית:
פוּנקצִיָה:מתגים אופטיים משמשים במערכות כמו טומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית (OCT) כדי לכוון אור בין המקור לגלאים .
דוּגמָה:באבחון רפואי, מתגים אופטיים מכניים מסייעים בכיוון קרני הלייזר המשמשות לרקמות הדמיה .
יישומים צבאיים וחללתיים:
פוּנקצִיָה:משמש ברשתות תקשורת בעלות אבטחה גבוהה .
דוּגמָה:מערכות תקשורת אופטיות מאובטחות לתקשורת צבאית או לווינית משתמשים במתגים מכניים לניתוב נתונים רגישים .
יתרונות שלמתגים אופטיים מכניים
דיוק גבוה:הם מספקים שליטה מדויקת על האות האופטי, ומבטיחים מיתוג וניתוב מדויק .
צריכת חשמל נמוכה:מתגים אופטיים מכניים נוטים לצרוך פחות כוח בהשוואה למתגים אלקטרוניים גרידא .
עֲמִידוּת:מערכות מכניות, במיוחד מתגים מבוססי MEMS, יכולות להיות עמידות מאוד עם חיים תפעוליים ארוכים כאשר הם מתוכננים היטב .