Als wichtiger Bestandteil der Glasfaserkommunikation sind optische Module optoelektronische Geräte, die die Funktionen der photoelektrischen Umwandlung und der elektrooptischen Umwandlung im Prozess der optischen Signalübertragung realisieren.
Das optische Modul arbeitet auf der physikalischen Schicht des OSI-Modells und ist eine der Kernkomponenten im Glasfaser-Kommunikationssystem.Es besteht hauptsächlich aus optoelektronischen Geräten (optische Sender, optische Empfänger), Funktionsschaltungen und optischen Schnittstellen.Seine Hauptfunktion besteht darin, die photoelektrischen Umwandlungs- und elektrooptischen Umwandlungsfunktionen in der Lichtwellenleiterkommunikation zu realisieren.Das Arbeitsprinzip des optischen Moduls ist im Arbeitsprinzipdiagramm des optischen Moduls dargestellt.
Die sendende Schnittstelle gibt ein elektrisches Signal mit einer bestimmten Coderate ein, und nach der Verarbeitung durch den internen Treiberchip wird das modulierte optische Signal der entsprechenden Rate vom ansteuernden Halbleiterlaser (LD) oder der lichtemittierenden Diode (LED) emittiert.Nach der Übertragung durch die optische Faser überträgt die Empfangsschnittstelle das optische Signal. Es wird von einer Photodetektordiode in ein elektrisches Signal umgewandelt, und ein elektrisches Signal mit einer entsprechenden Coderate wird nach Passieren eines Vorverstärkers ausgegeben.
Was sind die wichtigsten Leistungsindikatoren des optischen Moduls?
Wie misst man den Leistungsindex des optischen Moduls?Wir können die Leistungsindikatoren von optischen Modulen aus den folgenden Aspekten verstehen.
Sender des optischen Moduls
Durchschnittliche optische Sendeleistung
Die mittlere übertragene optische Leistung bezieht sich auf die von der Lichtquelle am sendenden Ende des optischen Moduls unter normalen Arbeitsbedingungen abgegebene optische Leistung, die als Lichtintensität verstanden werden kann.Die übertragene optische Leistung hängt mit dem Anteil von "1" im übertragenen Datensignal zusammen.Je mehr "1", desto größer die optische Leistung.Wenn der Sender ein Pseudozufallssequenzsignal sendet, machen „1“ und „0“ jeweils ungefähr die Hälfte aus.Zu diesem Zeitpunkt ist die durch den Test erhaltene Leistung die durchschnittliche übertragene optische Leistung, und die Einheit ist W oder mW oder dBm.Darunter ist W oder mW eine lineare Einheit und dBm eine logarithmische Einheit.In der Kommunikation verwenden wir normalerweise dBm, um die optische Leistung darzustellen.
Extinktionsverhältnis
Das Extinktionsverhältnis bezieht sich auf den Mindestwert des Verhältnisses der durchschnittlichen optischen Leistung des Lasers, wenn alle „1“-Codes emittiert werden, zur durchschnittlichen optischen Leistung, die emittiert wird, wenn alle „0“-Codes unter Vollmodulationsbedingungen emittiert werden, und die Einheit ist dB .Wie in Abbildung 1-3 gezeigt, wandelt der Laser im Sendeteil des optischen Moduls ein elektrisches Signal in ein optisches Signal entsprechend der Coderate des elektrischen Eingangssignals in ein optisches Signal um.Die durchschnittliche optische Leistung, wenn alle „1“-Codes die durchschnittliche Leistung des Lasers darstellen, der Licht emittiert, die durchschnittliche optische Leistung, wenn alle „0“-Codes die durchschnittliche Leistung des Lasers darstellen, der kein Licht emittiert, und das Extinktionsverhältnis die Fähigkeit darstellt um zwischen 0- und 1-Signalen zu unterscheiden, sodass das Extinktionsverhältnis als Maß für die Betriebseffizienz des Lasers angesehen werden kann.Typische Mindestwerte für das Extinktionsverhältnis liegen im Bereich von 8,2 dB bis 10 dB.
Die Mittenwellenlänge des optischen Signals
Im Emissionsspektrum entspricht die Wellenlänge dem Mittelpunkt des Liniensegments, das die maximalen Amplitudenwerte von 50℅ verbindet.Unterschiedliche Lasertypen oder zwei Laser des gleichen Typs haben aufgrund des Verfahrens, der Produktion und aus anderen Gründen unterschiedliche Mittenwellenlängen.Sogar derselbe Laser kann unter verschiedenen Bedingungen unterschiedliche Mittenwellenlängen haben.Im Allgemeinen stellen Hersteller von optischen Vorrichtungen und optischen Modulen Benutzern einen Parameter bereit, das heißt die Mittenwellenlänge (wie etwa 850 nm), und dieser Parameter ist im Allgemeinen ein Bereich.Gegenwärtig gibt es hauptsächlich drei zentrale Wellenlängen häufig verwendeter optischer Module: 850-nm-Band, 1310-nm-Band und 1550-nm-Band.
Warum ist es in diesen drei Bändern definiert?Dies hängt mit dem Verlust des Lichtleitfaser-Übertragungsmediums des optischen Signals zusammen.Durch kontinuierliche Forschung und Experimente wurde festgestellt, dass der Faserverlust normalerweise mit der Länge der Wellenlänge abnimmt.Der Verlust bei 850 nm ist geringer und der Verlust bei 900 ~ 1300 nm wird höher;während er bei 1310 nm niedriger wird und der Verlust bei 1550 nm am niedrigsten ist und der Verlust über 1650 nm dazu neigt, zuzunehmen.850 nm ist also das sogenannte kurzwellige Fenster, und 1310 nm und 1550 nm sind langwellige Fenster.
Empfänger des optischen Moduls
Optische Leistung überlasten
Auch als gesättigte optische Leistung bekannt, bezieht sie sich auf die maximale durchschnittliche optische Eingangsleistung, die die empfangsseitigen Komponenten unter einer bestimmten Bedingung der Bitfehlerrate (BER = 10-12) des optischen Moduls empfangen können.Die Einheit ist dBm.
Es sollte beachtet werden, dass der Photodetektor unter starker Lichteinstrahlung ein Photostrom-Sättigungsphänomen zeigt.Wenn dieses Phänomen auftritt, benötigt der Detektor eine gewisse Zeit, um sich zu erholen.Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Empfangsempfindlichkeit ab und das empfangene Signal kann falsch beurteilt werden.Codefehler verursachen.Einfach ausgedrückt, wenn die optische Eingangsleistung diese optische Überlastleistung überschreitet, kann dies zu Schäden an der Ausrüstung führen.Versuchen Sie während der Verwendung und des Betriebs, starke Lichteinwirkung zu vermeiden, um eine Überschreitung der optischen Überlastleistung zu vermeiden.
Empfangsempfindlichkeit
Die Empfangsempfindlichkeit bezieht sich auf die minimale durchschnittliche optische Eingangsleistung, die die empfangsseitigen Komponenten unter der Bedingung einer bestimmten Bitfehlerrate (BER = 10–12) des optischen Moduls empfangen können.Bezieht sich die Sendelichtleistung auf die Lichtintensität auf der Sendeseite, so bezieht sich die Empfangsempfindlichkeit auf die Lichtintensität, die vom optischen Modul detektiert werden kann.Die Einheit ist dBm.
Allgemein gilt, je höher die Rate, desto schlechter die Empfangsempfindlichkeit, dh je größer die minimal empfangene optische Leistung ist, desto höher sind die Anforderungen an die empfangsseitigen Komponenten des optischen Moduls.
Empfangene optische Leistung
Die empfangene optische Leistung bezieht sich auf den durchschnittlichen optischen Leistungsbereich, den die empfangsseitigen Komponenten unter der Bedingung einer bestimmten Bitfehlerrate (BER = 10–12) des optischen Moduls empfangen können.Die Einheit ist dBm.Die obere Grenze der empfangenen optischen Leistung ist die optische Überlastleistung, und die untere Grenze ist der Maximalwert der Empfangsempfindlichkeit.
Wenn die empfangene optische Leistung niedriger als die Empfangsempfindlichkeit ist, kann das Signal im Allgemeinen nicht normal empfangen werden, da die optische Leistung zu schwach ist.Wenn die empfangene optische Leistung größer als die optische Überlastleistung ist, können Signale aufgrund von Bitfehlern nicht normal empfangen werden.
Umfassender Leistungsindex
Schnittstellengeschwindigkeit
Die maximale elektrische Signalrate zur fehlerfreien Übertragung, die optische Geräte übertragen können, schreibt der Ethernet-Standard vor: 125 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 10,3125 Gbit/s, 41,25 Gbit/s.
Übertragungsdistanz
Die Übertragungsdistanz von optischen Modulen wird hauptsächlich durch Verluste und Dispersion begrenzt.Verlust ist der Verlust an Lichtenergie aufgrund der Absorption, Streuung und Leckage des Mediums, wenn Licht in der optischen Faser übertragen wird.Dieser Teil der Energie wird mit zunehmender Übertragungsdistanz mit einer bestimmten Rate dissipiert.Die Dispersion beruht hauptsächlich auf der Tatsache, dass sich elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Wellenlängen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten im selben Medium ausbreiten, was dazu führt, dass unterschiedliche Wellenlängenkomponenten des optischen Signals aufgrund der Akkumulation von Übertragungsentfernungen zu unterschiedlichen Zeiten am Empfangsende ankommen, was zu Impulsen führt Verbreiterung, die es unmöglich macht, den Signalwert zu unterscheiden.
In Bezug auf die begrenzte Dispersion des optischen Moduls ist die begrenzte Entfernung weitaus größer als die begrenzte Entfernung des Verlusts, sodass sie vernachlässigt werden kann.Die Verlustgrenze kann nach folgender Formel abgeschätzt werden: verlustbegrenzte Entfernung = (übertragene optische Leistung – Empfangsempfindlichkeit) / Faserdämpfung.Die Dämpfung des Lichtwellenleiters hängt stark von dem tatsächlich ausgewählten Lichtwellenleiter ab.
Postzeit: 27. April 2023