आज के तेजी से विकसित हो रहे सूचना राजमार्गों के युग में फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणाली एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। फाइबर ऑप्टिक संचार के मूल घटक के रूप में ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन प्रौद्योगिकी,ऑप्टिकल वाहक के प्रमुख मापदंडों में हेरफेर करके उच्च गति सूचना प्रसंस्करण और संचरण को सक्षम बनाता है, आवृत्ति, चरण और ध्रुवीकरण, जबकि स्थिर और विश्वसनीय सूचना संचरण सुनिश्चित करने के लिए प्रभावी रूप से बाहरी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप का विरोध करते हुए।

घने तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग (डीडब्ल्यूडीएम) प्रौद्योगिकी के व्यापक अनुप्रयोग और फाइबर ऑप्टिक संचरण क्षमता के विस्फोटक विकास के साथ,पारंपरिक समवर्ती डिजिटल पदानुक्रम (एसडीएच) प्रौद्योगिकी अभिभूत हो गई हैइस संदर्भ में, the third-generation reconfigurable optical add-drop multiplexer (ROADM) based on wavelength selective switches (WSS) has emerged as a key technology for building next-generation dynamic all-optical networks, ने ऑप्टिकल संचार के क्षेत्र में अनुसंधान संस्थानों का महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है।

तरल क्रिस्टल ऑन सिलिकॉन (एलसीओएस) तकनीक की शुरुआत ने डब्ल्यूएसएस में क्रांतिकारी बदलाव लाए हैं, जो ROADM प्रणालियों के डिजाइन दर्शन को गहराई से प्रभावित करते हैं।पारंपरिक माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) आधारित डब्ल्यूएसएस की तुलना में, LCoS आधारित WSS का सबसे बड़ा लाभ इसकी लचीली विन्यास क्षमता में निहित है।

पारंपरिक एमईएमएस समाधानों में पूर्वनिर्धारित निश्चित चैनल अंतराल (जैसे 100GHz या 50GHz) की आवश्यकता होती है, जिसे एक बार सेट करने के बाद संशोधित करना मुश्किल हो जाता है। इसके विपरीत,एलसीओएस उपकरणों पर एकीकृत लाखों स्वतंत्र रूप से नियंत्रित पिक्सेल चैनल अंतर के गतिशील समायोजन की अनुमति देते हैं, स्पेक्ट्रल संसाधन उपयोग को अधिकतम करना और 100Gbit/s से अधिक युग में स्पेक्ट्रल दक्षता में काफी सुधार करना। यह लचीलापन लचीली ग्रिड तकनीक के आवेदन के लिए मार्ग प्रशस्त करता है,ऑप्टिकल नेटवर्क को वास्तविक सेवा आवश्यकताओं के अनुसार गतिशील रूप से बैंडविड्थ आवंटित करने की अनुमति देना और संसाधन उपयोग में काफी सुधार करना.

यह समझने के लिए कि एलसीओएस आधारित डब्ल्यूएसएस कैसे काम करता है, हमें पहले एलसीओएस तकनीक की सूक्ष्म संरचना की जांच करनी चाहिए।डिवाइस के शीर्ष परत पर पिक्सेल इलेक्ट्रोड स्वतंत्र रूप से सिलिकॉन आधारित सर्किट द्वारा लागू वोल्टेज के माध्यम से प्रत्येक पिक्सेल के विद्युत क्षेत्र की ताकत को नियंत्रित कर सकते हैंये इलेक्ट्रोड लाखों पिक्सेल तक प्रोग्राम करने योग्य नियंत्रण वोल्टेज प्रदान करते हैं, जो मुख्य ध्रुवीकरण दिशा के समानांतर प्रोग्राम करने योग्य चरण देरी उत्पन्न करते हैं।

भौतिक दृष्टिकोण से, चरण विलंब अत्यधिक ध्रुवीकृत तरल क्रिस्टल अणुओं द्वारा उत्पादित किया जाता है। ऑप्टिक रूप से,प्रत्येक तरल क्रिस्टल अणु को एक छोटा सा एंटीना माना जा सकता है जहां इलेक्ट्रॉन अपनी लंबाई के साथ स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैंजब पिक्सेल इलेक्ट्रोड अनचार्ज होते हैं, तो सभी तरल क्रिस्टल अणु क्षैतिज रूप से संरेखित होते हैं,प्रकाश प्रसार की दिशा के लंबवत और प्रकाश तरंग के दोलन विद्युत क्षेत्र के समानांतर संरेखण परतों द्वारा तय.

तरल क्रिस्टल के अणुओं के भीतर अर्ध-मुक्त इलेक्ट्रॉनों और प्रकाश तरंग के विद्युत क्षेत्र के बीच मजबूत बातचीत के परिणामस्वरूप तत्काल ऊर्जा भंडारण होता है,प्रकाश तरंग की संचरण गति को कम करना. जब पिक्सेल इलेक्ट्रोड में एम्बेडेड सीएमओएस चिप और शीर्ष ग्लास पर इंडियम टिन ऑक्साइड परत के बीच वोल्टेज लागू किया जाता है, प्रत्येक तरल क्रिस्टल अणु के सिर विपरीत दिशाओं में खींचा जाता है.जैसे-जैसे वोल्टेज बढ़ता है, तरल क्रिस्टल अणु प्रकाश तरंग की दिशा के साथ अधिक से अधिक संरेखित हो जाते हैं और लहर के विद्युत क्षेत्र के प्रति अधिक लंबवत हो जाते हैं,तरंग के प्रसार की गति को बढ़ाते हुए अणुओं और प्रकाश तरंग के बीच बातचीत को कमजोर करना.

एलसीओएस आधारित डब्ल्यूएसएस का मूल उद्देश्य अंतरिक्ष प्रकाश मॉड्यूलेटर एलसीओएस पर लाखों पिक्सेल का उपयोग करके पूरे विमान में आने वाली प्रकाश तरंगों के सापेक्ष चरण को सटीक रूप से नियंत्रित करना है।जटिल चरण प्रोग्रामिंग के लिए कोण आभासी दर्पण बनानाफाइबर एरे से विभिन्न तरंग दैर्ध्य चैनलों और विभिन्न चैनल अंतराल वाले प्रकाश संकेतों को एलसीओएस पर विभिन्न आवृत्तियों के "रेनबो" में विवर्तन ग्रिड द्वारा विघटित किया जाता है।

चूंकि विभिन्न कोणों वाले आभासी दर्पणों को एलसीओएस के विभिन्न क्षेत्रों में असाइन करने के लिए प्रोग्राम किया जाता है, इसलिए विभिन्न आवृत्तियों के लिए प्रतिबिंब कोण को थोड़ा समायोजित किया जा सकता है।विवर्तन ग्रिड फिर इन आभासी दर्पणों से अलग-अलग आवृत्तियों पर परावर्तित प्रकाश को पुनः संयोजित करता है, एक लेंस सरणी के माध्यम से इसे ध्यान केंद्रित करने और फाइबर सरणी को वापस भेजने.

LCoS आधारित WSS की मूल संरचना इसकी लचीलापन की कुंजी है। तरल क्रिस्टल स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलेटर आवश्यकता के अनुसार विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के चरण को बदल सकता है,सभी प्रकाश पथों को प्रतिवर्ती होने के साथउदाहरण के लिए, पहले फाइबर से आने वाली सभी तरंग दैर्ध्य की रोशनी, स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलेटर द्वारा चरण मॉड्यूलेशन के बाद,इसी तरह प्रतिबिंबित होने से पहले शेष N-1 तरंग दैर्ध्य के चरण को बदलना, मल्टीप्लेक्स्ड, और दूसरे फाइबर से आउटपुट। इसके अलावा, डाउनस्ट्रीम चरणों को आवश्यकता के अनुसार अलग-अलग बदला जा सकता है और तीसरे फाइबर से आउटपुट,निम्नलिखित शाखाओं को संबंधित संकेतों का प्रसारण.

• रंगहीन:प्रत्येक अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम पोर्ट को किसी भी तरंग दैर्ध्य पर पुनः कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जिससे नेटवर्क प्रबंधन और रखरखाव में काफी आसानी होती है।
• दिशाहीन:प्रत्येक अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम पोर्ट को किसी भी दिशा में फिर से कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जिससे लचीला ऑप्टिकल सिग्नल रूटिंग संभव हो जाता है।
• निर्विवाद:एक ही तरंग दैर्ध्य के ऑप्टिकल सिग्नल को विभिन्न दिशाओं में लचीले ढंग से जोड़ने की अनुमति देता है, जिससे नेटवर्क संसाधन उपयोग में सुधार होता है।
• लचीला ग्रिडःउच्च स्पेक्ट्रल दक्षता के लिए लचीले चैनल स्पेसिंग समायोजन का समर्थन करता है, भविष्य के ऑप्टिकल नेटवर्क की बढ़ती बैंडविड्थ मांगों को पूरा करता है।
• लचीला बैंडविड्थ आवंटन और कम बिजली की खपतःगतिशील रूप से सेवा की जरूरतों के अनुसार बैंडविड्थ आवंटित करता है जबकि कम बिजली की खपत को बनाए रखता है, परिचालन लागत को कम करने में मदद करता है।

एलसीओएस आधारित डब्ल्यूएसएस उपकरणों को तकनीकी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिसमें किनारे क्षेत्र प्रभाव, शोर और क्रॉसस्टॉक मुद्दों के कारण कम विवर्तन दक्षता शामिल है।इन समस्याओं को तकनीकी प्रगति और अनुकूलन के माध्यम से धीरे-धीरे संबोधित किया जा रहा है.

रंगहीन, दिशाहीन, विवाद रहित संचालन और लचीले ग्रिड समर्थन में अपने अनूठे फायदे के साथ,LCoS आधारित WSS पूरी तरह से अगली पीढ़ी के ऑल ऑप्टिकल नेटवर्क की लचीलापन की आवश्यकताओं को पूरा करता है5जी, क्लाउड कंप्यूटिंग, बिग डेटा और अन्य उभरती प्रौद्योगिकियों के तेजी से विकास के साथ ऑप्टिकल नेटवर्क बैंडविड्थ और लचीलेपन की मांग और बढ़ेगी।LCoS आधारित WSS के अनुप्रयोग की संभावनाओं का विस्तार करना.

डब्ल्यूएसएस अनुप्रयोगों के अलावा, एलसीओएस प्रौद्योगिकी ऑप्टिकल संचार के अन्य क्षेत्रों में बड़ी क्षमता दिखाती है, जिसमें पुनः कॉन्फ़िगर करने योग्य ऑप्टिकल फ़िल्टर, ऑप्टिकल स्विच और बीम शेपर्स शामिल हैं।एलसीओएस प्रौद्योगिकी कृत्रिम बुद्धि और मशीन सीखने के साथ संयोजन कर बुद्धिमान नेटवर्क प्रबंधन और अनुकूलन को सक्षम कर सकती है, प्रदर्शन और दक्षता में सुधार।

जैसे-जैसे एलसीओएस तकनीक परिपक्व होती है और लागत कम होती है, यह भविष्य के ऑप्टिकल संचार में एक तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा, जो अधिक कुशल, लचीला,और बुद्धिमान ऑप्टिकल नेटवर्कनिकट भविष्य में, एलसीओएस प्रौद्योगिकी ऑप्टिकल संचार में एक अपरिहार्य प्रमुख प्रौद्योगिकी बन जाएगी, जो सूचना प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने में महत्वपूर्ण योगदान देगी।