Jako důležitá součást komunikace optických vláken jsou optické moduly optoelektronická zařízení, která realizují funkce fotoelektrické konverze a elektrooptické konverze v procesu přenosu optického signálu.
Optický modul pracuje na fyzické vrstvě modelu OSI a je jednou ze základních součástí komunikačního systému s optickými vlákny.Skládá se především z optoelektronických zařízení (optické vysílače, optické přijímače), funkčních obvodů a optických rozhraní.Jeho hlavní funkcí je realizovat funkce fotoelektrické konverze a elektro-optické konverze v komunikaci optických vláken.Princip činnosti optického modulu je znázorněn na schématu fungování optického modulu.
Vysílací rozhraní přivádí elektrický signál s určitou kódovou rychlostí a po zpracování interním čipem ovladače je modulovaný optický signál s odpovídající rychlostí emitován budícím polovodičovým laserem (LD) nebo diodou vyzařující světlo (LED).Po přenosu optickým vláknem přenáší přijímací rozhraní optický signál. Ten je pomocí fotodetekční diody přeměněn na elektrický signál a po průchodu předzesilovačem je vyveden elektrický signál s odpovídající kódovou rychlostí.
Jaké jsou klíčové ukazatele výkonu optického modulu
Jak měřit výkonnostní index optického modulu?Výkonnostní ukazatele optických modulů můžeme chápat z následujících hledisek.
Vysílač optického modulu
Průměrný přenosový optický výkon
Průměrný přenášený optický výkon se týká optického výkonu světelného zdroje na vysílacím konci optického modulu za normálních pracovních podmínek, který lze chápat jako intenzitu světla.Přenášený optický výkon souvisí s podílem „1“ v přenášeném datovém signálu.Čím více „1“, tím větší je optický výkon.Když vysílač vysílá pseudonáhodný sekvenční signál, „1“ a „0“ představují zhruba polovinu každého.V tomto okamžiku je výkon získaný testem průměrný přenášený optický výkon a jednotkou je W nebo mW nebo dBm.Mezi nimi W nebo mW je lineární jednotka a dBm je logaritmická jednotka.V komunikaci obvykle používáme dBm k vyjádření optického výkonu.
Poměr vymírání
Extinkční poměr se vztahuje k minimální hodnotě poměru průměrného optického výkonu laseru při vyzařování všech kódů „1“ k průměrnému emitovanému optickému výkonu, když jsou všechny kódy „0“ emitovány za podmínek plné modulace, a jednotka je dB .Jak je znázorněno na obrázku 1-3, když převádíme elektrický signál na optický signál, laser ve vysílací části optického modulu jej převádí na optický signál podle kódové rychlosti vstupního elektrického signálu.Průměrný optický výkon, když všechny kódy „1″ představují průměrný výkon laseru emitujícího světlo, průměrný optický výkon, když všechny kódy „0“ představují průměrný výkon laseru, který nevyzařuje světlo, a poměr extinkce představuje schopnost rozlišovat mezi 0 a 1 signály, takže extinkční poměr lze považovat za měřítko provozní účinnosti laseru.Typické minimální hodnoty pro extinkční poměr se pohybují od 8,2 dB do 10 dB.
Střední vlnová délka optického signálu
V emisním spektru vlnová délka odpovídající středu úsečky spojující 50℅ maximální hodnoty amplitudy.Různé typy laserů nebo dva lasery stejného typu budou mít různé střední vlnové délky v důsledku procesu, výroby a dalších důvodů.I stejný laser může mít za různých podmínek různé střední vlnové délky.Obecně výrobci optických zařízení a optických modulů poskytují uživatelům parametr, to znamená střední vlnovou délku (jako je 850 nm), a tento parametr je obecně rozsah.V současnosti existují především tři centrální vlnové délky běžně používaných optických modulů: pásmo 850nm, pásmo 1310nm a pásmo 1550nm.
Proč je definován v těchto třech pásmech?Souvisí to se ztrátou optického vlákna přenosového média optického signálu.Neustálým výzkumem a experimenty bylo zjištěno, že ztráta vlákna obvykle klesá s délkou vlnové délky.Ztráta při 850nm je menší a ztráta při 900 ~ 1300nm je vyšší;zatímco při 1310nm se sníží a ztráta při 1550nm je nejnižší a ztráta nad 1650nm má tendenci se zvyšovat.Takže 850nm je takzvané okno s krátkou vlnovou délkou a 1310nm a 1550nm jsou okna s dlouhými vlnovými délkami.
Přijímač optického modulu
Přetížení optického výkonu
Také známý jako saturovaný optický výkon, odkazuje na maximální vstupní průměrný optický výkon, který mohou přijímací koncové komponenty přijmout za podmínek určité bitové chybovosti (BER=10-12) optického modulu.Jednotkou je dBm.
Je třeba poznamenat, že fotodetektor bude při silném ozáření světlem jevit saturační jev fotoproudu.Když k tomuto jevu dojde, detektor potřebuje určitou dobu na zotavení.V tomto okamžiku se citlivost příjmu snižuje a přijímaný signál může být nesprávně vyhodnocen.způsobit chyby kódu.Jednoduše řečeno, pokud vstupní optický výkon překročí tento přetížený optický výkon, může to způsobit poškození zařízení.Během používání a provozu se snažte vyhnout silnému světlu, abyste zabránili překročení optického výkonu při přetížení.
Citlivost přijímače
Citlivost příjmu se týká minimálního průměrného vstupního optického výkonu, který mohou přijímací koncové komponenty přijímat za podmínky určité bitové chybovosti (BER=10-12) optického modulu.Pokud se vysílací optický výkon vztahuje k intenzitě světla na vysílací straně, pak se citlivost příjmu vztahuje k intenzitě světla, kterou lze detekovat optickým modulem.Jednotkou je dBm.
Obecně platí, že čím vyšší je rychlost, tím horší je citlivost příjmu, to znamená, že čím větší je minimální přijímaný optický výkon, tím vyšší jsou požadavky na přijímací koncové komponenty optického modulu.
Přijímaný optický výkon
Přijímaný optický výkon se týká průměrného rozsahu optického výkonu, který mohou přijímací koncové komponenty přijímat za podmínky určité bitové chybovosti (BER=10-12) optického modulu.Jednotkou je dBm.Horní limit přijímaného optického výkonu je přetížení optického výkonu a spodní limit je maximální hodnota přijímací citlivosti.
Obecně řečeno, když je přijímaný optický výkon nižší než přijímací citlivost, signál nemusí být přijímán normálně, protože optický výkon je příliš slabý.Když je přijímaný optický výkon větší než přetížený optický výkon, signály nemusí být přijímány normálně kvůli bitovým chybám.
Komplexní výkonnostní index
rychlost rozhraní
Maximální rychlost elektrického signálu bezchybného přenosu, kterou mohou přenášet optická zařízení, standard Ethernet stanovuje: 125 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 10,3125 Gbit/s, 41,25 Gbit/s.
Přenosová vzdálenost
Přenosová vzdálenost optických modulů je omezena především ztrátou a rozptylem.Ztráta je ztráta světelné energie v důsledku absorpce, rozptylu a úniku média při přenosu světla v optickém vláknu.Tato část energie se s rostoucí přenosovou vzdáleností rozptyluje určitou rychlostí.Rozptyl je způsoben především skutečností, že elektromagnetické vlny různých vlnových délek se šíří různými rychlostmi ve stejném prostředí, což má za následek, že různé složky vlnové délky optického signálu přicházejí na přijímací konec v různých časech v důsledku akumulace přenosových vzdáleností, což má za následek puls rozšíření, které znemožňuje rozlišit hodnotu signálů.
Z hlediska omezeného rozptylu optického modulu je omezená vzdálenost mnohem větší než omezená vzdálenost ztráty, takže ji lze ignorovat.Limit ztráty lze odhadnout podle vzorce: vzdálenost omezená ztrátou = (přenášený optický výkon – citlivost příjmu) / útlum vlákna.Útlum optického vlákna silně souvisí s aktuálně zvoleným optickým vláknem.
Čas odeslání: 27. dubna 2023