Un interruptor óptico es un dispositivo que transfiere señales de luz entre diferentes canales en las redes de comunicaciones. Las redes de fibra óptica se desarrollaron en el siglo XX para transportar mayores cantidades de datos de las que eran posibles con los sistemas de cables de cobre anteriores. El uso cada vez mayor de Internet y la expansión de la oferta de teléfonos móviles y televisión requirieron que las redes de comunicaciones gestionaran mayores cantidades de datos.
Cuando una red de fibra óptica transmite una señal luminosa de un teléfono o computadora a otro, puede ser necesario mover la señal entre diferentes rutas de fibra. Para lograr esto, se requiere un conmutador que pueda transferir la señal con una pérdida mínima de calidad de voz o datos. Cuando se desarrolló por primera vez la fibra óptica, esto se logró con un interruptor electroóptico que cambió la señal de luz a una señal eléctrica, realizó la función de interruptor y convirtió la señal de nuevo a una forma de luz. Este sistema era aceptable para los primeros sistemas de fibra óptica, pero se desarrollaron problemas a medida que aumentaban las velocidades de transmisión.
Los interruptores eléctricos tienen algunas limitaciones en la velocidad de conmutación en comparación con la velocidad de la luz utilizada en las transmisiones de fibra. A medida que aumentaron los requisitos de datos, la parte eléctrica del interruptor electroóptico creó límites para la cantidad de datos que se podían transmitir. Se necesitaban tecnologías de interruptores ópticos más avanzadas, en particular para eliminar la conversión eléctrica al cambiar las señales de luz.
Se produjo una gran mejora con el desarrollo de sistemas microelectromecánicos (MEMS), que utilizan espejos diminutos para transferir señales de luz. Los MEMS eran una ventaja sobre los interruptores electroópticos porque no era necesaria la conversión hacia y desde señales eléctricas. Las transmisiones de luz se transfirieron directamente entre diferentes fibras en un dispositivo MEMS, permitiendo velocidades de transmisión equivalentes a los límites de la fibra óptica hasta cierto punto.
Los dispositivos MEMS transfieren señales al reflejar las señales de luz de un cable de fibra entrante a una fibra diferente con pequeños espejos móviles. Un controlador de computadora determina hacia dónde se dirige la llamada o la comunicación de datos y qué fibra saliente se necesita para completar la conexión. Cada fibra óptica entrante tiene un espejo al lado del extremo de la fibra que está controlado por un pequeño motor eléctrico. Cuando la señal de luz sale de la fibra, se refleja en el espejo y en el extremo de la fibra saliente que la computadora determina que es necesaria. Estos conmutadores funcionan muy rápidamente, lo que permite enviar una gran cantidad de datos a través de redes de fibra.
Los problemas con los diseños de MEMS ocurrieron cuando las empresas de fibra óptica continuaron expandiendo sus sistemas de transmisión. A medida que los cables de fibra óptica se hicieron más grandes para acomodar más datos, los MEMS comenzaron a causar pérdidas de señal porque los espejos estaban transfiriendo señales de luz a muchas más conexiones. La calidad de la señal comenzó a degradarse a medida que aumentaban las distancias entre las fibras. Una mejora fue la creación de dispositivos MEMS tridimensionales (3D), donde una serie de interruptores se apilaron entre sí, lo que permitió que cada interruptor manejara menos señales utilizando distancias de conmutación cortas.
Otro tipo de interruptor óptico que no tiene partes móviles es un interruptor digital, que utiliza cristales de silicio para controlar la luz. En estos interruptores, se coloca un cristal de silicio sólido entre pares de fibras ópticas. El índice de refracción, o la cantidad de luz que se dobla al pasar a través del cristal, cambiará si se aplica calor. Se colocan pequeños calentadores en posiciones a lo largo del cristal y se activan cuando entran señales de luz. A medida que cambia el índice de refracción, la señal de luz puede dirigirse a diferentes fibras de salida, sin necesidad de espejos u otras partes móviles. La calidad de la señal también se puede mejorar con respecto a los dispositivos MEMS, porque los espejos causan pequeñas pérdidas que no se ven con los interruptores digitales.