Η αρχή λειτουργίας της οπτικής μονάδας

Ως σημαντικό μέρος της επικοινωνίας οπτικών ινών, οι οπτικές μονάδες είναι οπτοηλεκτρονικές συσκευές που πραγματοποιούν τις λειτουργίες της φωτοηλεκτρικής μετατροπής και της ηλεκτροοπτικής μετατροπής στη διαδικασία μετάδοσης οπτικού σήματος.
Η οπτική μονάδα λειτουργεί στο φυσικό επίπεδο του μοντέλου OSI και είναι ένα από τα βασικά στοιχεία του συστήματος επικοινωνίας οπτικών ινών.Αποτελείται κυρίως από οπτοηλεκτρονικές συσκευές (οπτικοί πομποί, οπτικοί δέκτες), λειτουργικά κυκλώματα και οπτικές διεπαφές.Η κύρια λειτουργία του είναι να πραγματοποιεί τις λειτουργίες φωτοηλεκτρικής μετατροπής και ηλεκτροοπτικής μετατροπής στην επικοινωνία οπτικών ινών.Η αρχή λειτουργίας της οπτικής μονάδας φαίνεται στο διάγραμμα αρχής λειτουργίας της οπτικής μονάδας.

Η διεπαφή αποστολής εισάγει ένα ηλεκτρικό σήμα με συγκεκριμένο ρυθμό κωδικού και αφού υποβληθεί σε επεξεργασία από το εσωτερικό τσιπ οδηγού, το διαμορφωμένο οπτικό σήμα του αντίστοιχου ρυθμού εκπέμπεται από το λέιζερ ημιαγωγού οδήγησης (LD) ή τη δίοδο εκπομπής φωτός (LED).Μετά τη μετάδοση μέσω της οπτικής ίνας, η διεπαφή λήψης μεταδίδει το οπτικό σήμα. Μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα από μια δίοδο φωτοανιχνευτή και ένα ηλεκτρικό σήμα αντίστοιχου ρυθμού κωδικού εξάγεται αφού περάσει από έναν προενισχυτή.
Ποιοι είναι οι βασικοί δείκτες απόδοσης της οπτικής μονάδας
Πώς να μετρήσετε τον δείκτη απόδοσης της οπτικής μονάδας;Μπορούμε να κατανοήσουμε τους δείκτες απόδοσης των οπτικών μονάδων από τις ακόλουθες πτυχές.
Πομπός οπτικής μονάδας
Μέση οπτική ισχύς μετάδοσης
Η μέση μεταδιδόμενη οπτική ισχύς αναφέρεται στην οπτική ισχύ εξόδου από την πηγή φωτός στο άκρο εκπομπής της οπτικής μονάδας υπό κανονικές συνθήκες εργασίας, η οποία μπορεί να γίνει κατανοητή ως η ένταση του φωτός.Η μεταδιδόμενη οπτική ισχύς σχετίζεται με την αναλογία "1" στο μεταδιδόμενο σήμα δεδομένων.Όσο περισσότερο “1″, τόσο μεγαλύτερη είναι η οπτική ισχύς.Όταν ο πομπός στέλνει ένα ψευδοτυχαίο σήμα ακολουθίας, το "1" και το "0" αντιπροσωπεύουν περίπου το μισό το καθένα.Αυτή τη στιγμή, η ισχύς που λαμβάνεται από τη δοκιμή είναι η μέση μεταδιδόμενη οπτική ισχύς και η μονάδα είναι W ή mW ή dBm.Μεταξύ αυτών, το W ή το mW είναι μια γραμμική μονάδα και το dBm είναι μια λογαριθμική μονάδα.Στην επικοινωνία, χρησιμοποιούμε συνήθως dBm για να αναπαραστήσουμε την οπτική ισχύ.
Αναλογία εξαφάνισης
Ο λόγος εξάλειψης αναφέρεται στην ελάχιστη τιμή του λόγου της μέσης οπτικής ισχύος του λέιζερ κατά την εκπομπή όλων των κωδικών "1" προς τη μέση οπτική ισχύ που εκπέμπεται όταν όλοι οι κωδικοί "0" εκπέμπονται υπό συνθήκες πλήρους διαμόρφωσης και η μονάδα είναι dB .Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1-3, όταν μετατρέπουμε ένα ηλεκτρικό σήμα σε οπτικό σήμα, το λέιζερ στο τμήμα εκπομπής της οπτικής μονάδας το μετατρέπει σε οπτικό σήμα σύμφωνα με τον ρυθμό κωδικού του ηλεκτρικού σήματος εισόδου.Η μέση οπτική ισχύς όταν όλοι οι κωδικοί "1" αντιπροσωπεύουν τη μέση ισχύ του φωτός που εκπέμπει λέιζερ, η μέση οπτική ισχύς όταν όλοι οι κωδικοί "0" αντιπροσωπεύουν τη μέση ισχύ του λέιζερ που δεν εκπέμπει φως και ο λόγος εξαφάνισης αντιπροσωπεύει την ικανότητα για τη διάκριση μεταξύ 0 και 1 σημάτων, επομένως ο λόγος κατάσβεσης μπορεί να θεωρηθεί ως μέτρο της απόδοσης λειτουργίας λέιζερ.Οι τυπικές ελάχιστες τιμές για τον λόγο εξαφάνισης κυμαίνονται από 8,2 dB έως 10 dB.
Το κεντρικό μήκος κύματος του οπτικού σήματος
Στο φάσμα εκπομπής, το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στο μέσο του τμήματος γραμμής που συνδέει τις τιμές μέγιστου πλάτους 50℅.Διαφορετικοί τύποι λέιζερ ή δύο λέιζερ του ίδιου τύπου θα έχουν διαφορετικά κεντρικά μήκη κύματος λόγω διαδικασίας, παραγωγής και άλλων λόγων.Ακόμη και το ίδιο λέιζερ μπορεί να έχει διαφορετικά μήκη κύματος κέντρου υπό διαφορετικές συνθήκες.Γενικά, οι κατασκευαστές οπτικών συσκευών και οπτικών μονάδων παρέχουν στους χρήστες μια παράμετρο, δηλαδή το κεντρικό μήκος κύματος (όπως τα 850 nm), και αυτή η παράμετρος είναι γενικά ένα εύρος.Επί του παρόντος, υπάρχουν κυρίως τρία κεντρικά μήκη κύματος των κοινώς χρησιμοποιούμενων οπτικών μονάδων: ζώνη 850nm, ζώνη 1310nm και ζώνη 1550nm.
Γιατί ορίζεται σε αυτές τις τρεις μπάντες;Αυτό σχετίζεται με την απώλεια του μέσου μετάδοσης οπτικών ινών του οπτικού σήματος.Μέσα από συνεχείς έρευνες και πειράματα, διαπιστώνεται ότι η απώλεια ινών συνήθως μειώνεται με το μήκος του μήκους κύματος.Η απώλεια στα 850 nm είναι μικρότερη και η απώλεια στα 900 ~ 1300 nm γίνεται μεγαλύτερη.ενώ στα 1310nm γίνεται χαμηλότερη και η απώλεια στα 1550nm είναι η χαμηλότερη και η απώλεια πάνω από τα 1650nm τείνει να αυξάνεται.Έτσι τα 850nm είναι το λεγόμενο παράθυρο μικρού μήκους κύματος και τα 1310nm και τα 1550nm είναι παράθυρα μεγάλου μήκους κύματος.
Δέκτης οπτικής μονάδας
Υπερφόρτωση οπτικής ισχύος
Γνωστό και ως κορεσμένη οπτική ισχύς, αναφέρεται στη μέγιστη μέση οπτική ισχύ εισόδου που μπορούν να λάβουν τα εξαρτήματα του τερματικού λήπτη υπό μια ορισμένη συνθήκη ρυθμού σφάλματος bit (BER=10-12) της οπτικής μονάδας.Η μονάδα είναι dBm.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο φωτοανιχνευτής θα εμφανιστεί φαινόμενο κορεσμού φωτορεύματος υπό ισχυρή ακτινοβολία φωτός.Όταν συμβεί αυτό το φαινόμενο, ο ανιχνευτής χρειάζεται ένα ορισμένο χρονικό διάστημα για να ανακάμψει.Αυτή τη στιγμή, η ευαισθησία λήψης μειώνεται και το λαμβανόμενο σήμα μπορεί να εκτιμηθεί εσφαλμένα.προκαλέσει σφάλματα κώδικα.Για να το θέσω απλά, εάν η οπτική ισχύς εισόδου υπερβαίνει αυτήν την οπτική ισχύ υπερφόρτωσης, μπορεί να προκαλέσει βλάβη στον εξοπλισμό.Κατά τη χρήση και τη λειτουργία, προσπαθήστε να αποφύγετε την έντονη έκθεση στο φως για να αποτρέψετε την υπέρβαση της υπερφόρτωσης της οπτικής ισχύος.
Ευαισθησία δέκτη
Η ευαισθησία λήψης αναφέρεται στην ελάχιστη μέση οπτική ισχύ εισόδου που μπορούν να λάβουν τα ακραία στοιχεία λήψης υπό την προϋπόθεση ενός συγκεκριμένου ρυθμού σφάλματος bit (BER=10-12) της οπτικής μονάδας.Εάν η οπτική ισχύς εκπομπής αναφέρεται στην ένταση φωτός στο άκρο αποστολής, τότε η ευαισθησία λήψης αναφέρεται στην ένταση φωτός που μπορεί να ανιχνευθεί από την οπτική μονάδα.Η μονάδα είναι dBm.
Γενικά, όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός, τόσο χειρότερη είναι η ευαισθησία λήψης, δηλαδή όσο μεγαλύτερη είναι η ελάχιστη λαμβανόμενη οπτική ισχύς, τόσο υψηλότερες είναι οι απαιτήσεις για τα εξαρτήματα του άκρου λήψης της οπτικής μονάδας.
Έλαβε οπτική ισχύ
Η λαμβανόμενη οπτική ισχύς αναφέρεται στο μέσο εύρος οπτικής ισχύος που μπορούν να λάβουν τα ακραία στοιχεία λήψης υπό την προϋπόθεση ενός συγκεκριμένου ρυθμού σφάλματος bit (BER=10-12) της οπτικής μονάδας.Η μονάδα είναι dBm.Το ανώτερο όριο της λαμβανόμενης οπτικής ισχύος είναι η υπερφόρτωση της οπτικής ισχύος και το κατώτερο όριο είναι η μέγιστη τιμή της ευαισθησίας λήψης.
Γενικά, όταν η λαμβανόμενη οπτική ισχύς είναι χαμηλότερη από την ευαισθησία λήψης, το σήμα μπορεί να μην λαμβάνεται κανονικά επειδή η οπτική ισχύς είναι πολύ ασθενής.Όταν η λαμβανόμενη οπτική ισχύς είναι μεγαλύτερη από την οπτική ισχύ υπερφόρτωσης, τα σήματα ενδέχεται να μην λαμβάνονται κανονικά λόγω σφαλμάτων bit.
Ολοκληρωμένος δείκτης απόδοσης
ταχύτητα διεπαφής
Ο μέγιστος ρυθμός ηλεκτρικού σήματος μετάδοσης χωρίς σφάλματα που μπορούν να μεταφέρουν οι οπτικές συσκευές, το πρότυπο Ethernet ορίζει: 125Mbit/s, 1,25Gbit/s, 10,3125Gbit/s, 41,25Gbit/s.
Απόσταση μετάδοσης
Η απόσταση μετάδοσης των οπτικών μονάδων περιορίζεται κυρίως από απώλεια και διασπορά.Απώλεια είναι η απώλεια φωτεινής ενέργειας λόγω της απορρόφησης, της διασποράς και της διαρροής του μέσου όταν το φως μεταδίδεται στην οπτική ίνα.Αυτό το μέρος της ενέργειας διαχέεται με ορισμένο ρυθμό καθώς αυξάνεται η απόσταση μετάδοσης.Η διασπορά οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαφορετικών μηκών κύματος διαδίδονται με διαφορετικές ταχύτητες στο ίδιο μέσο, ​​με αποτέλεσμα διαφορετικές συνιστώσες μήκους κύματος του οπτικού σήματος να φτάνουν στο άκρο λήψης σε διαφορετικούς χρόνους λόγω της συσσώρευσης αποστάσεων μετάδοσης, με αποτέλεσμα παλμό διεύρυνση, γεγονός που καθιστά αδύνατη τη διάκριση της τιμής των σημάτων.
Όσον αφορά την περιορισμένη διασπορά της οπτικής μονάδας, η περιορισμένη απόσταση είναι πολύ μεγαλύτερη από την περιορισμένη απόσταση της απώλειας, επομένως μπορεί να αγνοηθεί.Το όριο απώλειας μπορεί να εκτιμηθεί σύμφωνα με τον τύπο: περιορισμένη απόσταση απώλειας = (εκπεμπόμενη οπτική ισχύς – ευαισθησία λήψης) / εξασθένηση ινών.Η εξασθένηση της οπτικής ίνας σχετίζεται στενά με την πραγματική επιλεγμένη οπτική ίνα.