Principi de funcionament del mòdul òptic

Com a part important de la comunicació de fibra òptica, els mòduls òptics són dispositius optoelectrònics que realitzen les funcions de conversió fotoelèctrica i conversió electro-òptica en el procés de transmissió del senyal òptic.
El mòdul òptic funciona a la capa física del model OSI i és un dels components bàsics del sistema de comunicació de fibra òptica.Està format principalment per dispositius optoelectrònics (transmissors òptics, receptors òptics), circuits funcionals i interfícies òptiques.La seva funció principal és realitzar les funcions de conversió fotoelèctrica i electro-òptica en la comunicació de fibra òptica.El principi de funcionament del mòdul òptic es mostra al diagrama del principi de funcionament del mòdul òptic.

La interfície d'enviament introdueix un senyal elèctric amb una taxa de codi determinada i, després de ser processada pel xip de controlador intern, el senyal òptic modulat de la velocitat corresponent s'emet pel làser semiconductor (LD) o el díode emissor de llum (LED).Després de la transmissió a través de la fibra òptica, la interfície de recepció transmet el senyal òptic. Es converteix en un senyal elèctric mitjançant un díode fotodetector i s'emet un senyal elèctric d'una velocitat de codi corresponent després de passar per un preamplificador.
Quins són els indicadors clau de rendiment del mòdul òptic
Com mesurar l'índex de rendiment del mòdul òptic?Podem entendre els indicadors de rendiment dels mòduls òptics des dels aspectes següents.
Transmissor de mòdul òptic
Potència òptica de transmissió mitjana
La potència òptica transmesa mitjana es refereix a la potència òptica de sortida de la font de llum a l'extrem de transmissió del mòdul òptic en condicions normals de treball, que es pot entendre com la intensitat de la llum.La potència òptica transmesa està relacionada amb la proporció d'"1" en el senyal de dades transmeses.Com més "1", més gran serà la potència òptica.Quan el transmissor envia un senyal de seqüència pseudoaleatòria, "1" i "0" representen aproximadament la meitat de cadascun.En aquest moment, la potència obtinguda per la prova és la potència òptica transmesa mitjana i la unitat és W o mW o dBm.Entre ells, W o mW és una unitat lineal i dBm és una unitat logarítmica.En comunicació, normalment fem servir dBm per representar la potència òptica.
Ratio d'extinció
La relació d'extinció es refereix al valor mínim de la relació entre la potència òptica mitjana del làser quan s'emeten tots els codis "1" i la potència òptica mitjana emesa quan tots els codis "0" s'emeten en condicions de modulació completa, i la unitat és dB .Tal com es mostra a la figura 1-3, quan convertim un senyal elèctric en un senyal òptic, el làser de la part de transmissió del mòdul òptic el converteix en un senyal òptic segons la velocitat de codi del senyal elèctric d'entrada.La potència òptica mitjana quan tots els codis "1" representen la potència mitjana de la llum que emet el làser, la potència òptica mitjana quan tots els codis "0" representen la potència mitjana del làser que no emet llum i la relació d'extinció representa la capacitat per distingir entre 0 i 1 senyals, de manera que la relació d'extinció es pot considerar com una mesura de l'eficiència operativa del làser.Els valors mínims típics de la relació d'extinció oscil·len entre 8,2 dB i 10 dB.
Longitud d'ona central del senyal òptic
A l'espectre d'emissió, la longitud d'ona corresponent al punt mitjà del segment de línia que connecta els valors d'amplitud màxima de 50℅.Diferents tipus de làsers o dos làsers del mateix tipus tindran diferents longituds d'ona centrals a causa del procés, la producció i altres motius.Fins i tot el mateix làser pot tenir diferents longituds d'ona centrals en diferents condicions.En general, els fabricants de dispositius òptics i mòduls òptics proporcionen als usuaris un paràmetre, és a dir, la longitud d'ona central (com ara 850 nm), i aquest paràmetre és generalment un rang.Actualment, hi ha principalment tres longituds d'ona centrals de mòduls òptics d'ús habitual: banda de 850 nm, banda de 1310 nm i banda de 1550 nm.
Per què es defineix en aquestes tres bandes?Això està relacionat amb la pèrdua del mitjà de transmissió de fibra òptica del senyal òptic.A través de contínues investigacions i experiments, es troba que la pèrdua de fibra sol disminuir amb la longitud de la longitud d'ona.La pèrdua a 850 nm és menor i la pèrdua a 900 ~ 1300 nm és més gran;mentre que a 1310 nm, es fa més baix, i la pèrdua a 1550 nm és la més baixa, i la pèrdua per sobre de 1650 nm tendeix a augmentar.Així, 850 nm és l'anomenada finestra de longitud d'ona curta, i 1310 nm i 1550 nm són finestres de longitud d'ona llarga.
Receptor del mòdul òptic
Sobrecàrrega de potència òptica
També coneguda com a potència òptica saturada, es refereix a la potència òptica mitjana d'entrada màxima que poden rebre els components finals receptors sota una determinada taxa d'error de bits (BER = 10-12) del mòdul òptic.La unitat és dBm.
Cal tenir en compte que el fotodetector apareixerà com a fenomen de saturació fotocurrent sota una forta irradiació de llum.Quan es produeix aquest fenomen, el detector necessita un cert període de temps per recuperar-se.En aquest moment, la sensibilitat de recepció disminueix i el senyal rebut es pot valorar malament.provocar errors de codi.Per dir-ho simplement, si la potència òptica d'entrada supera aquesta sobrecàrrega de potència òptica, pot causar danys a l'equip.Durant l'ús i el funcionament, intenteu evitar una exposició a la llum forta per evitar que sobrepassi la potència òptica de sobrecàrrega.
Sensibilitat del receptor
La sensibilitat de recepció es refereix a la potència òptica d'entrada mitjana mínima que poden rebre els components de l'extrem receptor amb una determinada taxa d'error de bits (BER = 10-12) del mòdul òptic.Si la potència òptica de transmissió es refereix a la intensitat de la llum a l'extrem d'enviament, la sensibilitat de recepció es refereix a la intensitat de la llum que pot ser detectada pel mòdul òptic.La unitat és dBm.
En general, com més gran sigui la velocitat, pitjor serà la sensibilitat de recepció, és a dir, com més gran sigui la potència òptica mínima rebuda, més alts seran els requisits dels components finals receptors del mòdul òptic.
Potència òptica rebuda
La potència òptica rebuda es refereix al rang de potència òptica mitjana que poden rebre els components de l'extrem receptor amb una determinada taxa d'error de bits (BER = 10-12) del mòdul òptic.La unitat és dBm.El límit superior de la potència òptica rebuda és la potència òptica de sobrecàrrega, i el límit inferior és el valor màxim de la sensibilitat de recepció.
En termes generals, quan la potència òptica rebuda és inferior a la sensibilitat de recepció, és possible que el senyal no es rebi amb normalitat perquè la potència òptica és massa feble.Quan la potència òptica rebuda és superior a la potència òptica de sobrecàrrega, és possible que els senyals no es rebin normalment a causa d'errors de bits.
Índex de rendiment complet
velocitat de la interfície
La taxa màxima de senyal elèctric de transmissió sense errors que poden portar els dispositius òptics, l'estàndard Ethernet estipula: 125 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 10,3125 Gbit/s, 41,25 Gbit/s.
Distància de transmissió
La distància de transmissió dels mòduls òptics està limitada principalment per la pèrdua i la dispersió.La pèrdua és la pèrdua d'energia lumínica a causa de l'absorció, la dispersió i la fuita del medi quan la llum es transmet a la fibra òptica.Aquesta part de l'energia es dissipa a un ritme determinat a mesura que augmenta la distància de transmissió.La dispersió es deu principalment al fet que les ones electromagnètiques de diferents longituds d'ona es propaguen a diferents velocitats en el mateix medi, donant lloc a diferents components de longitud d'ona del senyal òptic que arriben a l'extrem receptor en diferents moments a causa de l'acumulació de distàncies de transmissió, donant lloc a pols. ampliació, cosa que fa impossible distingir el valor dels senyals.
Pel que fa a la dispersió limitada del mòdul òptic, la distància limitada és molt més gran que la distància limitada de la pèrdua, de manera que es pot ignorar.El límit de pèrdua es pot estimar segons la fórmula: distància limitada de pèrdua = (potència òptica transmesa – sensibilitat de recepció) / atenuació de la fibra.L'atenuació de la fibra òptica està fortament relacionada amb la fibra òptica seleccionada.