Принципът на работа на оптичния модул

Като важна част от комуникацията с оптични влакна, оптичните модули са оптоелектронни устройства, които реализират функциите на фотоелектрично преобразуване и електрооптично преобразуване в процеса на предаване на оптичен сигнал.
Оптичният модул работи на физическия слой на модела OSI и е един от основните компоненти в комуникационната система с оптични влакна.Състои се главно от оптоелектронни устройства (оптични предаватели, оптични приемници), функционални схеми и оптични интерфейси.Основната му функция е да реализира функциите на фотоелектрическо преобразуване и електрооптично преобразуване в комуникацията с оптични влакна.Принципът на работа на оптичния модул е ​​показан в диаграмата на принципа на работа на оптичния модул.

Изпращащият интерфейс въвежда електрически сигнал с определена кодова скорост и след като бъде обработен от вътрешния драйверен чип, модулираният оптичен сигнал със съответната скорост се излъчва от управляващия полупроводников лазер (LD) или светодиод (LED).След предаване през оптичното влакно, приемният интерфейс предава оптичния сигнал. Той се преобразува в електрически сигнал от фотодетекторен диод и електрически сигнал със съответна кодова скорост се извежда след преминаване през предусилвател.
Какви са основните показатели за ефективност на оптичния модул
Как да измерим индекса на производителност на оптичния модул?Можем да разберем показателите за производителност на оптичните модули от следните аспекти.
Предавател на оптичен модул
Средна оптична мощност на предаване
Средната предавана оптична мощност се отнася до изходната оптична мощност от източника на светлина в предавателния край на оптичния модул при нормални работни условия, което може да се разбира като интензитет на светлината.Предаваната оптична мощност е свързана с дела на „1″ в предавания сигнал за данни.Колкото повече е „1″, толкова по-голяма е оптичната мощност.Когато предавателят изпраща сигнал с псевдослучайна последователност, „1″ и „0″ представляват приблизително половината всеки.В този момент мощността, получена от теста, е средната предавана оптична мощност, а единицата е W, или mW, или dBm.Сред тях W или mW е линейна единица, а dBm е логаритмична единица.В комуникацията обикновено използваме dBm за представяне на оптична мощност.
Коефициент на изчезване
Коефициентът на екстинкция се отнася до минималната стойност на съотношението на средната оптична мощност на лазера при излъчване на всички „1″ кодове към средната оптична мощност, излъчена, когато всички „0″ кодове се излъчват при условия на пълна модулация, и единицата е dB .Както е показано на фигура 1-3, когато преобразуваме електрически сигнал в оптичен сигнал, лазерът в предавателната част на оптичния модул го преобразува в оптичен сигнал според кодовата скорост на входния електрически сигнал.Средната оптична мощност, когато всички кодове „1″ представляват средната мощност на лазера, излъчващ светлина, средната оптична мощност, когато всички кодове „0″ представляват средната мощност на лазера, който не излъчва светлина, а съотношението на екстинкция представлява способността за разграничаване на сигналите 0 и 1, така че съотношението на екстинкция може да се разглежда като мярка за ефективността на работа на лазера.Типичните минимални стойности за съотношението на екстинкция варират от 8,2 dB до 10 dB.
Централната дължина на вълната на оптичния сигнал
В емисионния спектър, дължината на вълната, съответстваща на средната точка на сегмента, свързващ максималните стойности на амплитуда от 50℅.Различните типове лазери или два лазера от един и същи тип ще имат различни централни дължини на вълната поради процес, производство и други причини.Дори един и същ лазер може да има различни централни дължини на вълната при различни условия.Обикновено производителите на оптични устройства и оптични модули предоставят на потребителите параметър, тоест централната дължина на вълната (като 850 nm), и този параметър обикновено е диапазон.Понастоящем има основно три централни дължини на вълната на често използвани оптични модули: лента 850nm, лента 1310nm и лента 1550nm.
Защо се определя в тези три ленти?Това е свързано със загубата на предавателната среда на оптичното влакно на оптичния сигнал.Чрез непрекъснати изследвания и експерименти е установено, че загубата на влакна обикновено намалява с дължината на вълната.Загубата при 850nm е по-малка, а загубата при 900 ~ 1300nm става по-висока;докато при 1310nm тя става по-ниска, а загубата при 1550nm е най-ниска, а загубата над 1650nm има тенденция да се увеличава.Така че 850 nm е така нареченият прозорец с къса дължина на вълната, а 1310 nm и 1550 nm са прозорци с дълга дължина на вълната.
Приемник на оптичен модул
Претоварване на оптична мощност
Известен също като наситена оптична мощност, той се отнася до максималната входна средна оптична мощност, която приемащите крайни компоненти могат да получат при определен процент битови грешки (BER=10-12) състояние на оптичния модул.Единицата е dBm.
Трябва да се отбележи, че фотодетекторът ще се появи феномен на насищане на фототока при силно светлинно облъчване.Когато се случи това явление, детекторът се нуждае от определен период от време, за да се възстанови.По това време чувствителността на приемане намалява и полученият сигнал може да бъде неправилно преценен.причиняват грешки в кода.Казано по-просто, ако входната оптична мощност надвиши тази оптична мощност на претоварване, това може да причини повреда на оборудването.По време на употреба и работа се опитвайте да избягвате излагането на силна светлина, за да предотвратите превишаване на оптичната мощност на претоварване.
Чувствителност на приемника
Чувствителността на приемане се отнася до минималната средна входна оптична мощност, която приемащите крайни компоненти могат да приемат при условие на определен процент битови грешки (BER=10-12) на оптичния модул.Ако предавателната оптична мощност се отнася до интензитета на светлината в изпращащия край, тогава чувствителността на получаване се отнася до интензитета на светлината, който може да бъде открит от оптичния модул.Единицата е dBm.
Като цяло, колкото по-висока е скоростта, толкова по-лоша е чувствителността на приемане, т.е. колкото по-голяма е минималната получена оптична мощност, толкова по-високи са изискванията към приемащите крайни компоненти на оптичния модул.
Получена оптична мощност
Получената оптична мощност се отнася до средния обхват на оптичната мощност, който приемащите крайни компоненти могат да приемат при условие на определен процент битови грешки (BER=10-12) на оптичния модул.Единицата е dBm.Горната граница на получената оптична мощност е оптичната мощност на претоварване, а долната граница е максималната стойност на чувствителността на приемане.
Най-общо казано, когато получената оптична мощност е по-ниска от чувствителността на приемане, сигналът може да не се получи нормално, защото оптичната мощност е твърде слаба.Когато получената оптична мощност е по-голяма от оптичната мощност на претоварване, сигналите може да не се приемат нормално поради битови грешки.
Изчерпателен индекс на ефективност
скорост на интерфейса
Стандартът Ethernet определя максималната скорост на електрически сигнал за предаване без грешки, която оптичните устройства могат да носят: 125Mbit/s, 1.25Gbit/s, 10.3125Gbit/s, 41.25Gbit/s.
Разстояние на предаване
Разстоянието на предаване на оптичните модули е ограничено главно от загуба и дисперсия.Загубата е загуба на светлинна енергия поради абсорбцията, разсейването и изтичането на средата, когато светлината се предава в оптичното влакно.Тази част от енергията се разсейва с определена скорост с увеличаване на разстоянието на предаване.Дисперсията се дължи главно на факта, че електромагнитните вълни с различни дължини на вълната се разпространяват с различни скорости в една и съща среда, което води до компоненти с различна дължина на вълната на оптичния сигнал, пристигащи в приемащия край по различно време поради натрупването на разстояния за предаване, което води до импулс разширяване, което прави невъзможно разграничаването на стойността на сигналите.
По отношение на ограничената дисперсия на оптичния модул, ограниченото разстояние е много по-голямо от ограниченото разстояние на загубата, така че може да бъде игнорирано.Границата на загубите може да се оцени по формулата: ограничено разстояние на загуба = (предадена оптична мощност – чувствителност на приемане) / затихване на влакното.Затихването на оптичното влакно е тясно свързано с действително избраното оптично влакно.