Kiến trúc chuyển mạch quang MEMS ba chiều được xây dựng bằng cách sử dụng 2 mảng vi gương. Trong kiến trúc này, độ nghiêng của vi gương MEMS có thể điều khiển được theo không gian tự do ba chiều nhờ cấu trúc khung cơ khí với hai trục quay vuông góc. Hình 2.9 miêu tả cấu hình cơ bản của một chuyển mạch quang MEMS ba chiều và cấu trúc của vi gương. Cũng giống như trong kiến trúc chuyển mạch quang MEMS hai chiều, chuyển mạch quang MEMS ba chiều thực hiện chuyển mạch toàn bộ luồng sáng tới (có thể là một bước sóng hoặc một nhóm các bước sóng) từ sợi quang đầu vào đến sợi quang đầu ra theo yêu cầu. Vì vậy, cả hai kiến
trúc này đều yêu cầu các bộ tách/ghép kênh bước sóng quang độc lập với trường chuyển mạch. Hoạt động thiết lập kết nối chuyển mạch qua trường chuyển mạch quang ba chiều được thực hiện bằng cách điều khiển nghiêng hai vi gương tương ứng một cách độc lập để định hướng ánh sáng từ đầu vào tới đầu ra được yêu cầu.
Hình 2.9: Kiến trúc trường chuyển mạch quang MEMS ba chiều
2.5.4 Nhận xét
Đối với chuyển mạch quang MEMS một chiều : do chỉ yêu cầu một vi gương cho mỗi bước sóng quang nên kích thước của trường chuyển mạch tỉ lệ tuyến tính với số lượng kênh bước sóng quang. Ngoài ra, các vi gương MEMS sử dụng trong trường chuyển mạch có diện tích rất nhỏ và được điều khiển bằng một hệ thống điều khiển cấu hình vòng mở đơn giản nhờ vào lực tĩnh điện. Điều này giúp giảm kích thước thiết bị, giá thành và công suất tiêu thụ so với các công nghệ chuyển mạch ứng dụng MEMS khác.
Trong chuyển mạch quang MEMS hai chiều thì điều khiển dễ dàng nhưng quãng đường dịch chuyển của luồng sáng qua trường chuyển mạch biến thiên phụ thuộc vào vị trí cổng vào/ra. Điều này đồng nghĩa với suy hao qua trường chuyển
mạch biến thiên theo vị trí cổng vào/ra của luồng sáng chuyển mạch. Hơn nữa, do số lượng vi gương tăng lên dưới dạng bình phương của số lượng cổng vào/ra, kích thước của chuyển mạch quang 2D MEMS bị giới hạn vào khoảng 32x32 hoặc 1024 vi gương. Các yếu tố chính tạo ra sự giới hạn này là kích thước của chíp và khoảng cách tuyến ánh sáng phải truyền qua không gian tự do trong trường chuyển mạch và sự biến thiên suy hao từ cổng vào đến cổng ra.
Chuyển mạch quang MEMS ba chiều: Do số lượng vi gương tỉ lệ tuyến tính với số lượng cổng vào/ra và việc lợi dụng chuyển mạch không gian tự do song song cho phép chuyển mạch mật độ cao cùng các liên kết ba chiều, kiến trúc phần tử chuyển mạch này phù hợp để chế tạo các trường chuyển mạch cỡ lớn với số lượng cổng vào/ra lên đến hàng ngàn. Đặc biệt là kiến trúc phần tử chuyển mạch này đảm bảo suy hao xen thấp và đồng nhất, ít phụ thuộc bước sóng dưới các điều kiện hoạt động khác nhau. Hơn nữa, chuyển mạch này cũng thể hiện độ suy giảm của tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR đối với tín hiệu quang qua trường chuyển mạch, tham số chủ yếu bị gây ra do xuyên âm, suy hao phụ thuộc phân cực (PDL) và tán sắc/tán sắc phân cực, là nhỏ nhất.
Tuy nhiên, việc thiết kế, chế tạo và triển khai các chuyển mạch quang MEMS ba chiều hiện nay vẫn còn gặp nhiều khó khăn thách thức. Về cơ bản, nhà sản xuất cần phải thiết kế thiết bị với số lượng vi gương lớn hơn so với số lượng thực tế yêu cầu trong khi việc kết hợp số lượng lớn các vi gương, kiểm tra và định chuẩn cho các phần tử chuyển mạch cần rất nhiều thời gian để hoàn thành. Không những thế, với trường chuyển mạch kích thước lớn thì vấn đề quản lý các sợi quang đầu vào và đầu ra cũng rất phức tạp. Tùy thuộc vào kích thước trường chuyển mạch, có khoảng từ vài trăm đến vài ngàn sợi quang cần được kết nối giữa trường chuyển mạch với các thiết bị khác. Khó khăn này cũng xuất hiện trong các chuyển mạch quang MEMS hai chiều vì cả hai cùng yêu cầu một sợi quang cho mỗi bước sóng chuyển mạch. Mặt khác, chuyển mạch quang MEMS ba chiều còn yêu cầu hệ thống điều khiển vòng kín phức tạp với độ chính xác cao để điều khiển các vi gương và mỗi gương lại đòi hỏi hệ thống điều khiển riêng rẽ nên giải pháp này có xu hướng trở nên đắt đỏ, yêu cầu kích thước thiết bị lớn hơn và tiêu thụ nhiều nguồn hơn.