Прынцып працы аптычнага модуля

З'яўляючыся важнай часткай оптавалаконнай сувязі, аптычныя модулі ўяўляюць сабой оптаэлектронныя прылады, якія рэалізуюць функцыі фотаэлектрычнага і электрааптычнага пераўтварэння ў працэсе перадачы аптычнага сігналу.
Аптычны модуль працуе на фізічным узроўні мадэлі OSI і з'яўляецца адным з асноўных кампанентаў валаконна-аптычнай сістэмы сувязі.Ён у асноўным складаецца з оптаэлектронных прылад (аптычных перадатчыкаў, аптычных прыёмнікаў), функцыянальных схем і аптычных інтэрфейсаў.Яго асноўная функцыя - рэалізацыя функцый фотаэлектрычнага і электрааптычнага пераўтварэння ў валаконна-аптычнай сувязі.Прынцып працы аптычнага модуля паказаны на схеме прынцыпу працы аптычнага модуля.

Інтэрфейс адпраўкі ўводзіць электрычны сігнал з пэўнай хуткасцю кодавання, і пасля апрацоўкі ўнутраным чыпам драйвера мадуляваны аптычны сігнал адпаведнай хуткасці выпраменьваецца паўправадніковым лазерам (LD) або святлодыёдам (LED).Пасля перадачы праз аптычнае валакно прыёмны інтэрфейс перадае аптычны сігнал. Ён пераўтворыцца ў электрычны сігнал дыёдам фотадэтэктара, і электрычны сігнал з адпаведнай кодавай хуткасцю выводзіцца пасля праходжання праз папярэдні ўзмацняльнік.
Якія асноўныя паказчыкі працы аптычнага модуля
Як вымераць паказчык прадукцыйнасці аптычнага модуля?Мы можам зразумець паказчыкі прадукцыйнасці аптычных модуляў з наступных аспектаў.
Перадатчык аптычнага модуля
Сярэдняя аптычная магутнасць перадачы
Сярэдняя пераданая аптычная магутнасць адносіцца да выхаднай аптычнай магутнасці крыніцы святла на перадаючай частцы аптычнага модуля ў нармальных умовах працы, што можна разумець як інтэнсіўнасць святла.Перададзеная аптычная магутнасць звязана з доляй «1» у пераданым сігнале даных.Чым больш "1", тым большая аптычная сіла.Калі перадатчык пасылае сігнал псеўдавыпадковай паслядоўнасці, «1» і «0» складаюць прыблізна палову кожны.У гэты час магутнасць, атрыманая ў выніку тэсту, з'яўляецца сярэдняй пераданай аптычнай магутнасцю, а адзінкай з'яўляецца Вт, мВт або дБм.Сярод іх Вт або мВт - лінейная адзінка, а дБм - лагарыфмічная.У сувязі мы звычайна выкарыстоўваем дБм для прадстаўлення аптычнай магутнасці.
Каэфіцыент вымірання
Каэфіцыент згасання адносіцца да мінімальнага значэння адносіны сярэдняй аптычнай магутнасці лазера пры выпраменьванні ўсіх кодаў «1» да сярэдняй аптычнай магутнасці, выпраменьванай пры выпраменьванні ўсіх кодаў «0» ва ўмовах поўнай мадуляцыі, і адзінка дБ .Як паказана на малюнку 1-3, калі мы пераўтвараем электрычны сігнал у аптычны, лазер у перадаючай частцы аптычнага модуля пераўтворыць яго ў аптычны сігнал у адпаведнасці з кодавай хуткасцю ўваходнага электрычнага сігналу.Сярэдняя аптычная магутнасць, калі ўсе коды «1» прадстаўляюць сярэднюю магутнасць лазера, які выпраменьвае святло, сярэдняя аптычная магутнасць, калі ўсе коды «0», прадстаўляюць сярэднюю магутнасць лазера, які не выпраменьвае святло, а каэфіцыент згасання ўяўляе здольнасць адрозніваць сігналы 0 і 1, таму каэфіцыент згасання можна разглядаць як меру эфектыўнасці працы лазера.Тыповыя мінімальныя значэнні каэфіцыента згасання складаюць ад 8,2 дБ да 10 дБ.
Цэнтральная даўжыня хвалі аптычнага сігналу
У спектры выпраменьвання - даўжыня хвалі, якая адпавядае сярэдзіне адрэзка, які злучае максімальныя значэнні амплітуды 50℅.Розныя тыпы лазераў або два лазеры аднаго тыпу будуць мець розныя цэнтральныя даўжыні хваль з-за працэсу, вытворчасці і іншых прычын.Нават адзін і той жа лазер можа мець розныя цэнтральныя даўжыні хваль пры розных умовах.Як правіла, вытворцы аптычных прылад і аптычных модуляў прадастаўляюць карыстальнікам параметр, гэта значыць цэнтральную даўжыню хвалі (напрыклад, 850 нм), і гэты параметр звычайна з'яўляецца дыяпазонам.У цяперашні час існуе ў асноўным тры цэнтральныя даўжыні хваль звычайна выкарыстоўваюцца аптычных модуляў: дыяпазон 850 нм, дыяпазон 1310 нм і дыяпазон 1550 нм.
Чаму ён вызначаецца ў гэтых трох палосах?Гэта звязана са стратай асяроддзя перадачы аптычнага сігналу праз аптычнае валакно.У выніку пастаянных даследаванняў і эксперыментаў выяўлена, што страты валакна звычайна памяншаюцца з павелічэннем даўжыні хвалі.Страты пры 850 нм менш, а страты пры 900 ~ 1300 нм становяцца вышэй;у той час як пры 1310 нм ён становіцца ніжэйшым, а страты пры 1550 нм з'яўляюцца самымі нізкімі, а страты вышэй за 1650 нм маюць тэндэнцыю да павелічэння.Такім чынам, 850 нм - гэта так званае акно кароткай даўжыні хвалі, а 1310 нм і 1550 нм - гэта вокны доўгай даўжыні хвалі.
Прыёмнік аптычнага модуля
Перагрузка аптычнай магутнасці
Таксама вядомая як насычаная аптычная магутнасць, яна адносіцца да максімальнай сярэдняй уваходнай аптычнай магутнасці, якую кампаненты прымаючага канца могуць атрымаць пры пэўным узроўні бітавых памылак (BER=10-12) аптычнага модуля.Адзінка дБм.
Варта адзначыць, што фотадэтэктар будзе з'яўляцца з'ява насычэння фотатоку пры моцным светлавым апрамяненні.Калі адбываецца гэта з'ява, дэтэктар патрабуе пэўнага перыяду часу, каб аднавіцца.У гэты час адчувальнасць прыёму зніжаецца, і атрыманы сігнал можа быць ацэнены няправільна.выклікаць памылкі кода.Прасцей кажучы, калі ўваходная аптычная магутнасць перавышае аптычную магутнасць перагрузкі, гэта можа прывесці да пашкоджання абсталявання.Падчас выкарыстання і працы старайцеся пазбягаць уздзеяння моцнага святла, каб прадухіліць перавышэнне аптычнай магутнасці перагрузкі.
Адчувальнасць прымача
Адчувальнасць прыёму адносіцца да мінімальнай сярэдняй уваходнай аптычнай магутнасці, якую могуць атрымаць кампаненты прымаючага канца пры ўмове пэўнай частаты бітавых памылак (BER=10-12) аптычнага модуля.Калі аптычная магутнасць перадачы адносіцца да інтэнсіўнасці святла на адпраўным канцы, то адчувальнасць прыёму адносіцца да інтэнсіўнасці святла, якую можа вызначыць аптычны модуль.Адзінка дБм.
Увогуле, чым вышэй хуткасць, тым горшая адчувальнасць прыёму, гэта значыць, чым большая мінімальная атрыманая аптычная магутнасць, тым вышэйшыя патрабаванні да кампанентаў прыёмнага канца аптычнага модуля.
Атрымаў аптычную сілу
Прынятая аптычная магутнасць адносіцца да сярэдняга дыяпазону аптычнай магутнасці, які могуць атрымаць прыёмныя канчатковыя кампаненты пры ўмове пэўнай хуткасці бітавых памылак (BER=10-12) аптычнага модуля.Адзінка дБм.Верхняя мяжа прымаемай аптычнай магутнасці - гэта аптычная магутнасць перагрузкі, а ніжняя - максімальнае значэнне прымальнай адчувальнасці.
Наогул кажучы, калі атрыманая аптычная магутнасць ніжэйшая за адчувальнасць прыёму, сігнал можа не прымацца нармальна, таму што аптычная магутнасць занадта слабая.Калі атрыманая аптычная магутнасць перавышае аптычную магутнасць перагрузкі, сігналы могуць не прымацца нармальна з-за бітавых памылак.
Комплексны індэкс эфектыўнасці
хуткасць інтэрфейсу
Стандарт Ethernet прадугледжвае максімальную хуткасць перадачы электрычнага сігналу без памылак, якую могуць перадаваць аптычныя прылады: 125 Мбіт/с, 1,25 Гбіт/с, 10,3125 Гбіт/с, 41,25 Гбіт/с.
Далёкасць перадачы
Далёкасць перадачы аптычных модуляў у асноўным абмежавана стратамі і дысперсіяй.Страта - гэта страта светлавой энергіі з-за паглынання, рассейвання і ўцечкі асяроддзя пры перадачы святла ў аптычным валакне.Гэтая частка энергіі рассейваецца з пэўнай хуткасцю па меры павелічэння адлегласці перадачы.Дысперсія ў асноўным звязана з тым, што электрамагнітныя хвалі розных даўжынь хваль распаўсюджваюцца з рознымі хуткасцямі ў адным і тым жа асяроддзі, у выніку чаго кампаненты аптычнага сігналу з рознымі даўжынямі хваль паступаюць на прыёмны канец у розны час з-за назапашвання адлегласцей перадачы, што прыводзіць да імпульсу пашырэнне, што робіць немагчымым адрозніць значэнне сігналаў.
З пункту гледжання абмежаванай дысперсіі аптычнага модуля, абмежаваная адлегласць значна большая, чым абмежаваная адлегласць страт, таму яе можна ігнараваць.Ліміт страт можна ацаніць па формуле: абмежаваная адлегласць страт = (перадаваная аптычная магутнасць – адчувальнасць прыёму) / згасанне ў валакне.Згасанне аптычнага валакна моцна залежыць ад фактычна абранага аптычнага валакна.