Princip rada optičkog modula

Kao važan dio komunikacije optičkim vlaknima, optički moduli su optoelektronski uređaji koji ostvaruju funkcije fotoelektrične konverzije i elektrooptičke konverzije u procesu prijenosa optičkog signala.
Optički modul radi na fizičkom sloju OSI modela i jedna je od ključnih komponenti u komunikacijskom sistemu optičkih vlakana.Uglavnom se sastoji od optoelektronskih uređaja (optičkih predajnika, optičkih prijemnika), funkcionalnih kola i optičkih interfejsa.Njegova glavna funkcija je realizacija funkcija fotoelektrične konverzije i elektro-optičke konverzije u komunikaciji optičkim vlaknima.Princip rada optičkog modula prikazan je na dijagramu principa rada optičkog modula.

Interfejs za slanje unosi električni signal sa određenom brzinom koda, a nakon obrade od strane internog upravljačkog čipa, modulirani optički signal odgovarajuće brzine emituje pogonski poluvodički laser (LD) ili dioda koja emituje svjetlost (LED).Nakon prijenosa kroz optičko vlakno, prijemni interfejs prenosi optički signal. On se pretvara u električni signal pomoću fotodetektorske diode, a električni signal odgovarajuće kodne brzine izlazi nakon prolaska kroz pretpojačalo.
Koji su ključni pokazatelji performansi optičkog modula
Kako izmjeriti indeks performansi optičkog modula?Indikatore performansi optičkih modula možemo razumjeti sa sljedećih aspekata.
Predajnik optičkog modula
Prosječna optička snaga prijenosa
Prosječna prenesena optička snaga odnosi se na izlaznu optičku snagu izvora svjetlosti na odašiljajućem kraju optičkog modula u normalnim radnim uvjetima, što se može shvatiti kao intenzitet svjetlosti.Prenesena optička snaga je povezana sa udjelom “1″ u signalu prenesenih podataka.Što je više „1″, veća je optička snaga.Kada predajnik pošalje signal pseudo-slučajnog niza, “1″ i “0″ otprilike čine polovinu svakog.U ovom trenutku, snaga dobijena testom je prosječna prenesena optička snaga, a jedinica je W ili mW ili dBm.Među njima, W ili mW je linearna jedinica, a dBm je logaritamska jedinica.U komunikaciji obično koristimo dBm za predstavljanje optičke snage.
Omjer izumiranja
Omjer ekstinkcije se odnosi na minimalnu vrijednost omjera prosječne optičke snage lasera kada emituje sve "1" kodove prema prosječnoj optičkoj snazi ​​emitovanoj kada se svi "0" kodovi emituju u uvjetima pune modulacije, a jedinica je dB .Kao što je prikazano na slici 1-3, kada pretvaramo električni signal u optički signal, laser u odašiljajućem dijelu optičkog modula pretvara ga u optički signal u skladu s kodnom brzinom ulaznog električnog signala.Prosječna optička snaga kada svi "1" kodovi predstavljaju prosječnu snagu lasera ​​koji emituje svjetlost, prosječna optička snaga kada svi "0" kodovi predstavljaju prosječnu snagu lasera ​​koji ne emituje svjetlost, a omjer ekstinkcije predstavlja sposobnost da razlikuje signale 0 i 1, tako da se omjer izumiranja može smatrati mjerom efikasnosti rada lasera.Tipične minimalne vrijednosti za omjer ekstinkcije kreću se od 8,2 dB do 10 dB.
Centralna talasna dužina optičkog signala
U spektru emisije, talasna dužina koja odgovara sredini segmenta linije koji povezuje maksimalne vrednosti amplitude od 50℅.Različiti tipovi lasera ili dva lasera istog tipa će imati različite centralne talasne dužine zbog procesa, proizvodnje i drugih razloga.Čak i isti laser može imati različite centralne talasne dužine pod različitim uslovima.Općenito, proizvođači optičkih uređaja i optičkih modula korisnicima daju parametar, odnosno središnju valnu dužinu (kao što je 850 nm), a ovaj parametar je općenito raspon.Trenutno postoje uglavnom tri centralne talasne dužine najčešće korišćenih optičkih modula: opseg od 850nm, opseg od 1310nm i opseg od 1550nm.
Zašto je definisan u ova tri opsega?Ovo je povezano sa gubitkom medija za prenos optičkog signala optičkim vlaknom.Kontinuiranim istraživanjem i eksperimentima ustanovljeno je da se gubitak vlakana obično smanjuje sa dužinom talasne dužine.Gubitak na 850 nm je manji, a gubitak na 900 ~ 1300 nm postaje veći;dok na 1310nm, on postaje manji, a gubitak na 1550nm je najmanji, a gubitak iznad 1650nm ima tendenciju povećanja.Dakle, 850nm je takozvani prozor kratke talasne dužine, a 1310nm i 1550nm su prozori dugih talasnih dužina.
Prijemnik optičkog modula
Preopteretiti optičku snagu
Poznata i kao zasićena optička snaga, ona se odnosi na maksimalnu ulaznu prosječnu optičku snagu koju komponente prijemnog kraja mogu primiti pod određenom stopom bitnih grešaka (BER=10-12) uvjeta optičkog modula.Jedinica je dBm.
Treba napomenuti da će se na fotodetektoru pojaviti fenomen zasićenja fotostruje pod jakim svjetlosnim zračenjem.Kada dođe do ovog fenomena, detektoru je potrebno određeno vreme da se oporavi.U ovom trenutku, osjetljivost prijema se smanjuje, a primljeni signal može biti pogrešno procijenjen.uzrok greške koda.Pojednostavljeno rečeno, ako ulazna optička snaga premašuje ovu optičku snagu preopterećenja, to može uzrokovati oštećenje opreme.Tokom upotrebe i rada, pokušajte izbjeći jako izlaganje svjetlosti kako biste spriječili prekoračenje optičke snage preopterećenja.
Osetljivost prijemnika
Osetljivost prijema se odnosi na minimalnu prosečnu ulaznu optičku snagu koju komponente prijemnog kraja mogu primiti pod uslovom određene stope greške u bitu (BER=10-12) optičkog modula.Ako se optička snaga odašiljanja odnosi na intenzitet svjetlosti na kraju odašiljanja, tada se osjetljivost prijema odnosi na intenzitet svjetlosti koji optički modul može detektovati.Jedinica je dBm.
Općenito, što je veća brzina, to je lošija osjetljivost prijema, odnosno što je veća minimalna primljena optička snaga, veći su zahtjevi za prijemne krajnje komponente optičkog modula.
Primljena optička snaga
Primljena optička snaga se odnosi na prosječni opseg optičke snage koji komponente prijemnog kraja mogu primiti pod uslovom određene stope greške u bitu (BER=10-12) optičkog modula.Jedinica je dBm.Gornja granica primljene optičke snage je optička snaga preopterećenja, a donja granica je maksimalna vrijednost prijemne osjetljivosti.
Općenito govoreći, kada je primljena optička snaga niža od osjetljivosti prijema, signal se možda neće normalno primati jer je optička snaga preslaba.Kada je primljena optička snaga veća od optičke snage preopterećenja, signali se možda neće normalno primati zbog grešaka u bitu.
Sveobuhvatan indeks performansi
brzina interfejsa
Maksimalna brzina električnog signala prijenosa bez grešaka koju optički uređaji mogu prenijeti, Ethernet standard predviđa: 125Mbit/s, 1.25Gbit/s, 10.3125Gbit/s, 41.25Gbit/s.
Udaljenost prijenosa
Udaljenost prijenosa optičkih modula uglavnom je ograničena gubicima i disperzijom.Gubitak je gubitak svjetlosne energije zbog apsorpcije, raspršivanja i curenja medija kada se svjetlost prenosi u optičko vlakno.Ovaj dio energije se rasipa određenom brzinom kako se udaljenost prijenosa povećava.Disperzija je uglavnom zbog činjenice da se elektromagnetski valovi različitih valnih dužina šire različitim brzinama u istom mediju, što rezultira različitim valnim komponentama optičkog signala koji dolaze na kraj prijema u različito vrijeme zbog akumulacije udaljenosti prijenosa, što rezultira pulsom. proširenje, što onemogućava razlikovanje vrijednosti signala.
U smislu ograničene disperzije optičkog modula, ograničena udaljenost je daleko veća od ograničene udaljenosti gubitka, pa se može zanemariti.Granica gubitaka se može procijeniti prema formuli: ograničena udaljenost gubitka = (prenesena optička snaga – osjetljivost prijema) / slabljenje vlakana.Slabljenje optičkog vlakna je snažno povezano sa stvarnim odabranim optičkim vlaknom.