ভূমিকা

প্রচলিত ফাইবার-অপ্টিক যোগাযোগ ব্যবস্থায়, অপটিক্যাল ইঞ্জিনিয়াররা প্রধানত আলোর মেরুকরণ অবস্থার দিকে সামান্য মনোযোগ দেওয়ার সময় অপটিক্যাল পাওয়ার ট্রান্সমিশন এবং রাউটিং এর উপর ফোকাস করেন। যাইহোক, ফাইবার-অপটিক জাইরোস্কোপ, সুসংগত অপটিক্যাল কমিউনিকেশন, কোয়ান্টাম কী ডিস্ট্রিবিউশন, LiDAR এবং ইন্টারফেরোমেট্রিক ফাইবার-অপ্টিক সেন্সরগুলির মতো উচ্চ-নির্ভুল অপটোইলেক্ট্রনিক সিস্টেমে, মেরুকরণ অবস্থা সরাসরি নির্ধারণ করে যে পুরো সরঞ্জামটি সঠিকভাবে কাজ করতে পারে কিনা। একবার রৈখিকভাবে পোলারাইজড আলো অপটিক্যাল চ্যানেল স্যুইচিংয়ের সময় দ্রুত এবং ধীর অক্ষের মধ্যে মেরুকরণ ঘূর্ণন বা শক্তির সংযোগের শিকার হলে, সিস্টেমের সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাত তীব্রভাবে হ্রাস পাবে এবং সিস্টেমটি সম্পূর্ণরূপে ভেঙে যেতে পারে।

প্রচলিত একক-মোড অপটিক্যাল সুইচগুলি মেরুকরণের বৈচিত্র্যকে সীমাবদ্ধ না করে শুধুমাত্র অপটিক্যাল পাথ অন-অফ এবং চ্যানেল স্যুইচিং উপলব্ধি করে, তাই তারা উচ্চ-নির্ভুল পোলারাইজড অপটিক্যাল সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না। এই পটভূমিতে, সময়ের প্রয়োজন অনুসারে পোলারাইজেশন-রক্ষণাবেক্ষণ (PM) অপটিক্যাল সুইচগুলি আবির্ভূত হয়। গতিশীল চ্যানেল নির্বাচন উপলব্ধি করার সময়, তারা দৃঢ়ভাবে ঘটনা আলোর মেরুকরণ দিক লক করে এবং মেরুকরণ মোড কাপলিংকে ন্যূনতম পর্যন্ত দমন করে, সমস্ত মেরুকরণ-সংবেদনশীল অপটিক্যাল সার্কিটে একটি অপরিহার্য মূল প্যাসিভ উপাদান হয়ে ওঠে।

গার্হস্থ্য ফাইবার-অপ্টিক সেন্সিং শিল্পের দ্রুত সম্প্রসারণ, 1.6 টি সুসংগত অপটিক্যাল ট্রান্সসিভারের ব্যাপক উত্পাদন এবং কোয়ান্টাম যোগাযোগের প্রকৌশল বাস্তবায়নের দ্বারা চালিত, পিএম অপটিক্যাল সুইচগুলি কুলুঙ্গি পরীক্ষাগারের উপাদান থেকে ব্যাপক শিল্প পণ্যগুলিতে বিকশিত হয়েছে। এই নিবন্ধটি কাজের নীতি, প্রযুক্তিগত রুট, কর্মক্ষমতা পরামিতি, সাধারণ একক-মোড সুইচ থেকে পার্থক্য, নির্বাচনের মানদণ্ড, অ্যাপ্লিকেশন সেক্টর এবং শিল্প প্রবণতা সহ একাধিক মাত্রা থেকে এই পোলারাইজড লাইট রাউটিং ডিভাইসটি ব্যাপকভাবে বিশ্লেষণ করে।

1. PM অপটিক্যাল সুইচের প্রাথমিক সংজ্ঞা এবং কাজের নীতি

1.1 একটি PM অপটিক্যাল সুইচ কি

একটি পোলারাইজেশন-রক্ষণাবেক্ষণকারী অপটিক্যাল সুইচ হল একটি বিশেষ বৈদ্যুতিক নিয়ন্ত্রিত চ্যানেল-সুইচিং উপাদান যা সমস্ত ইনপুট এবং আউটপুট পোর্টে পিএম পিগটেল দিয়ে সজ্জিত। এটি একাধিক চ্যানেলের মধ্যে অপটিক্যাল সিগন্যাল স্যুইচ করতে পারে যখন ঘটনার মেরুকরণের দিকটি রৈখিকভাবে মেরুকৃত আলো অপরিবর্তিত রাখে। এটি দ্রুত এবং ধীর অক্ষের মধ্যে মোড কাপলিংকে নিয়ন্ত্রণ করে এবং আউটপুট প্রান্তে একটি উচ্চ মেরুকরণ বিলুপ্তি অনুপাত (PER) বজায় রাখে।

সাধারণ একক-মোড ফাইবারের ভিতরে কোন সুস্পষ্ট বিয়ারফ্রিংজেন্স বিদ্যমান নেই, তাই দুটি অর্থোগোনাল পোলারাইজেশন মোড একই গতিতে প্রচার করে। বহিরাগত নমন, কম্পন এবং তাপমাত্রার ওঠানামা দ্বারা এলোমেলো মেরুকরণ প্রবাহ সহজে ট্রিগার করা যেতে পারে। বিপরীতে, PM ফাইবার কোরের পাশে স্ট্রেস রডের মাধ্যমে শক্তিশালী কৃত্রিম বায়ারফ্রিংজেন্স প্রবর্তন করে, আলোর তরঙ্গকে একটি দ্রুত অক্ষ এবং একটি ধীর অক্ষে পৃথক করে। স্থিতিশীল মেরুকরণ কেবল তখনই বজায় রাখা যেতে পারে যখন ঘটনার আলো প্রধান অক্ষ বরাবর কঠোরভাবে প্রচার করে।

একটি পিএম অপটিক্যাল সুইচের মূল মান হল সুইচিং নোডে পিএম ফাইবারের বিয়ারফ্রিংজেন্স সুবিধা প্রসারিত করা এবং চ্যানেল স্যুইচিংয়ের কারণে মেরুকরণের অবনতি রোধ করা।

PANDA-শৈলীর PM ফাইবার হল বাণিজ্যিক পণ্যের মূলধারার পছন্দ। ফাইবার কোরের উভয় পাশে দুটি বোরোসিলিকেট স্ট্রেস রড বিভিন্ন তাপীয় প্রসারণ সহগগুলির কারণে অবিরাম অভ্যন্তরীণ চাপ তৈরি করে এবং স্থিতিশীল বিয়ারফ্রিঞ্জেন্স ক্ষেত্র তৈরি করে। সাধারণ ফাইবারের প্রকারের মধ্যে রয়েছে PM1550, PM1310, PM980 এবং PM1064 বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জানালার জন্য।

1.2 মেরুকরণ রক্ষণাবেক্ষণ এবং অপটিক্যাল স্যুইচিংয়ের উপলব্ধি

1. অপটিক্যাল রাউটিং: ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক্যালি চালিত মাইক্রো রিফ্লেক্টর, প্রিজম বা ম্যাগনেটো-অপটিক স্ফটিক আলোর রশ্মিকে বিভিন্ন আউটপুট পোর্টে পুনঃনির্দেশিত করে, পোর্ট টপোলজি যেমন 1×2, 1×4 এবং 2×2 গঠন করে।
2. পোলারাইজেশন লকিং: কম্পোনেন্টের অভ্যন্তরে সমস্ত কলিমেটর এবং পিএম ফাইবারগুলি প্রধান অক্ষের উপর সুনির্দিষ্টভাবে সারিবদ্ধ। প্রতিটি অপটিক্যাল পাথের দ্রুত অক্ষ এবং ধীর অক্ষ ফাইবার স্প্লিসিং এবং বীমের সংমিশ্রণের সময় সামঞ্জস্যপূর্ণ থাকে। PER অবক্ষয় এড়াতে ধীর অক্ষ থেকে দ্রুত অক্ষে শক্তি ফুটো দূর করা হয়।

ম্যাগনেটো-অপ্টিক পিএম সুইচের কোন চলমান যান্ত্রিক অংশ নেই। ফ্যারাডে ম্যাগনেটো-অপটিক প্রভাবের উপর ভিত্তি করে, একটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র YIG (Yttrium আয়রন গারনেট) স্ফটিকের মধ্য দিয়ে যাওয়া আলোর মেরুকরণ সমতলে ঘোরে। পোলারাইজেশন বিম স্প্লিটারগুলির সাথে মিলিত, অপটিক্যাল চ্যানেলটি ইলেকট্রনিকভাবে নির্বাচন করা যেতে পারে। এটি একটি বিশুদ্ধ সলিড-স্টেট অপটোইলেক্ট্রনিক উপাদান।

মূল সুবিধা

1. 1 মাইক্রোসেকেন্ডের নিচে অতি-দ্রুত স্যুইচিং গতি, কোয়ান্টাম যোগাযোগে উচ্চ-গতির স্পন্দিত লেজার এবং দ্রুত ফোটন চ্যানেল নির্বাচনের সাথে পুরোপুরি মেলে।
2. কোনও যান্ত্রিক ঘর্ষণ নেই, যার পরিষেবা জীবন 10 বিলিয়ন চক্রের বেশি। উপাদানটি অসামান্য কম্পন প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্য এবং অ্যান্টি-ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ কর্মক্ষমতা, -40℃ থেকে +85℃ থেকে স্থিরভাবে কাজ করে। রিইনফোর্সড প্যাকেজিং মহাকাশ এবং স্যাটেলাইট-বাহিত অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে সমর্থন করে।
3. ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ডিভাইসের তুলনায় অনেক ভালো পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা সহ অপটিক্যাল রশ্মি ঝাঁকুনিমুক্ত থাকে এবং মেরুকরণ অবস্থার ওঠানামা অত্যন্ত কম।

অসুবিধা

ম্যাগনেটো-অপ্টিক স্ফটিক পদার্থ দ্বারা সীমাবদ্ধ, সন্নিবেশ ক্ষতি 1.2~2.0 dB-তে বৃদ্ধি পায়। জটিল অপটিক্যাল স্ট্রাকচারের কারণে 1×8-এর বেশি বড় মাপের অ্যারে একত্রিত করা কঠিন। উপাদান এবং প্যাকেজিং খরচ একই চ্যানেলের গণনার ইলেক্ট্রোমেকানিকাল পণ্যের তুলনায় 3~6 গুণ বেশি, বড় আকারের নাগরিক জনপ্রিয়তা সীমিত করে।

MEMS PM অপটিক্যাল সুইচগুলি এখনও গবেষণার অধীনে রয়েছে। যদিও মাইক্রো-মিরর অ্যারেগুলি বড় আকারের অপটিক্যাল ইন্টিগ্রেশন সমর্থন করে, মেরুকরণ অক্ষগুলির কৌণিক প্রান্তিককরণ স্থিতিশীল PER গ্যারান্টি দেওয়ার জন্য যথেষ্ট পরিপক্ক নয়। বর্তমানে, তারা বড় আকারের শিল্পায়ন ছাড়াই অল্প সংখ্যক পরীক্ষার যন্ত্রে পরীক্ষা করা হয়।

2.3 দুটি পিএম সুইচ সমাধানের প্যারামিটার তুলনা

3. PM অপটিক্যাল সুইচ এবং সাধারণ একক-মোড অপটিক্যাল সুইচের মধ্যে অপরিহার্য পার্থক্য

3.1 অপটিক্যাল পাথ এবং ফাইবার কাঠামোর মধ্যে পার্থক্য

সাধারণ একক-মোড সুইচগুলি দ্রুত/ধীরে অক্ষ ছাড়াই SMF-28 ফাইবার গ্রহণ করে। শুধুমাত্র কোর সেন্টারিং সারিবদ্ধকরণ প্রয়োজন, এবং সংযোগকারী ঘোরানো অতিরিক্ত ক্ষতির কারণ হবে না।

PM সুইচগুলি সম্পূর্ণভাবে PANDA PM ফাইবার দিয়ে সজ্জিত। দুটি প্রান্তিককরণ একই সাথে অর্জন করতে হবে: কোর কোঅক্সিয়ালিটি এবং প্রিন্সিপাল-অক্ষ কৌণিক অবস্থান। PM সংযোগকারীগুলি পজিশনিং কী দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে এবং ইচ্ছামত মোচড় দেওয়া যাবে না। একবার প্রধান অক্ষটি ভুলভাবে সংযোজিত হলে, PER দ্রুত 25 dB থেকে 10 dB-এর কম হয়ে যাবে এবং উপাদানটি সম্পূর্ণরূপে মেরুকরণ-রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষমতা হারাবে।

3.2 বিভিন্ন কী কর্মক্ষমতা মেট্রিক্স

একক-মোড অপটিক্যাল সুইচগুলি শুধুমাত্র সন্নিবেশ ক্ষতি, বিচ্ছিন্নতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতার উপর পরীক্ষা করা হয়, মেরুকরণ সূচকগুলির কোনও প্রয়োজনীয়তা ছাড়াই।

তিনটি মেরুকরণ পরামিতি কঠোরভাবে PM অপটিক্যাল সুইচের জন্য নিয়ন্ত্রিত হয়:

1. 
   
2. মেরুকরণ বিলুপ্তির অনুপাত (PER): দ্রুত এবং ধীর অক্ষের মধ্যে শক্তি বিচ্ছিন্নতা পরিমাপের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সূচক, মৌলিক প্রয়োজন 20 dB-এর বেশি।
3. পোলারাইজেশন ডিপেন্ডেন্ট লস (PDL): বিভিন্ন মেরুকরণ অবস্থার মধ্যে পাওয়ার লস পার্থক্য; প্রিমিয়াম ডিভাইসগুলি PDL ≤0.05 dB অর্জন করতে পারে।
4. পোলারাইজেশন মোড কাপলিং: বারবার স্যুইচ করার পরে এলোমেলো মেরুকরণ ড্রিফট এড়াতে অর্থোগোনাল মেরুকরণ মোডগুলির মধ্যে অপটিক্যাল ক্রসস্টালকে দমন করুন।

3.3 পরিবেশগত সংবেদনশীলতা এবং অপারেশন থ্রেশহোল্ডের পার্থক্য

সাধারণ একক-মোড সুইচগুলি ইনস্টল করা সহজ। সংযোগকারী ঘূর্ণন, ফাইবার নমন এবং ছোট কম্