Optilise mooduli tööpõhimõte

Kiudoptilise side olulise osana on optilised moodulid optoelektroonilised seadmed, mis teostavad optilise signaali edastamise protsessis fotoelektrilise muundamise ja elektrooptilise muundamise funktsioone.
Optiline moodul töötab OSI mudeli füüsilisel kihil ja on kiudoptilise sidesüsteemi üks põhikomponente.See koosneb peamiselt optoelektroonilistest seadmetest (optilised saatjad, optilised vastuvõtjad), funktsionaalsetest ahelatest ja optilistest liidestest.Selle põhiülesanne on valguskiudsides fotoelektrilise muundamise ja elektrooptilise muundamise funktsioonide realiseerimine.Optilise mooduli tööpõhimõte on näidatud optilise mooduli tööpõhimõtte skeemil.

Saateliides sisestab teatud koodikiirusega elektrisignaali ja pärast töötlemist sisemise draiverikiibi poolt väljastatakse juhitav pooljuhtlaser (LD) või valgusdiood (LED) vastava kiirusega moduleeritud optiline signaal.Pärast optilise kiu kaudu edastamist edastab vastuvõtuliides optilise signaali. See muundatakse fotodetektori dioodi abil elektriliseks signaaliks ja pärast eelvõimendi läbimist väljastatakse vastava koodisagedusega elektriline signaal.
Millised on optilise mooduli peamised jõudlusnäitajad
Kuidas mõõta optilise mooduli jõudlusindeksit?Optiliste moodulite jõudlusnäitajaid saame mõista järgmistest aspektidest.
Optilise mooduli saatja
Keskmine edastuse optiline võimsus
Keskmine edastatud optiline võimsus viitab valgusallika optilisele väljundvõimsusele optilise mooduli edastavas otsas tavalistes töötingimustes, mida võib mõista kui valguse intensiivsust.Edastatud optiline võimsus on seotud "1" osakaaluga edastatavas andmesignaalis.Mida rohkem "1", seda suurem on optiline võimsus.Kui saatja saadab pseudojuhusliku järjestuse signaali, moodustavad "1" ja "0" ligikaudu poole.Sel ajal on testiga saadud võimsus keskmine edastatud optiline võimsus ja ühikuks on W või mW või dBm.Nende hulgas on W või mW lineaarne ühik ja dBm on logaritmiline ühik.Suhtlemisel kasutame optilise võimsuse tähistamiseks tavaliselt dBm.
Väljasuremissuhe
Ekstinktsioonisuhe viitab laseri keskmise optilise võimsuse suhte minimaalsele väärtusele kõigi "1" koodide väljastamisel keskmise optilise võimsusega, kui kõik "0" koodid kiirgatakse täismodulatsiooni tingimustes ja ühik on dB .Nagu on näidatud joonisel 1-3, kui muudame elektrilise signaali optiliseks signaaliks, muundab optilise mooduli edastavas osas asuv laser selle optiliseks signaaliks vastavalt sisendelektrisignaali koodikiirusele.Keskmine optiline võimsus, kui kõik "1" koodid tähistavad valgust kiirgava laseri keskmist võimsust, keskmine optiline võimsus, kui kõik "0" koodid tähistavad laseri keskmist võimsust, mis ei kiirga valgust, ja kustutussuhe esindab võimet. 0 ja 1 signaalide eristamiseks, nii et ekstinktsioonisuhet võib pidada laseri töö efektiivsuse mõõdupuuks.Tüüpilised ekstinktsioonisuhte minimaalsed väärtused jäävad vahemikku 8,2 dB kuni 10 dB.
Optilise signaali keskmine lainepikkus
Emissioonispektris lainepikkus, mis vastab 50℅ maksimaalseid amplituudiväärtusi ühendava joonelõigu keskpunktile.Erinevat tüüpi laseritel või kahel sama tüüpi laseril on protsessi, tootmise ja muude põhjuste tõttu erinevad kesklainepikkused.Isegi samal laseril võib erinevates tingimustes olla erinev kesklainepikkus.Üldiselt pakuvad optiliste seadmete ja optiliste moodulite tootjad kasutajatele parameetrit, st keskmist lainepikkust (näiteks 850 nm) ja see parameeter on üldiselt vahemik.Praegu on tavaliselt kasutatavatel optilistel moodulitel peamiselt kolm lainepikkust: 850 nm, 1310 nm ja 1550 nm.
Miks on see nendes kolmes bändis määratletud?See on seotud optilise signaali optilise kiu edastuskandja kadumisega.Pidevate uuringute ja katsete käigus on leitud, et kiudude kadu väheneb tavaliselt koos lainepikkuse pikkusega.Kadu 850 nm juures on väiksem ja kaotus lainepikkusel 900 ~ 1300 nm muutub suuremaks;samas kui lainepikkusel 1310 nm muutub see madalamaks ja kadu lainepikkusel 1550 nm on väikseim ning kaotus lainepikkusel 1650 nm kipub suurenema.Seega on 850 nm nn lühikese lainepikkuse aken ning 1310 nm ja 1550 nm on pika lainepikkuse aknad.
Optilise mooduli vastuvõtja
Optilise võimsuse ülekoormus
Tuntud ka kui küllastunud optiline võimsus, viitab maksimaalsele sisendi keskmisele optilisele võimsusele, mida vastuvõtuotsa komponendid saavad optilise mooduli teatud bitivea määra (BER=10-12) tingimustes vastu võtta.Ühik on dBm.
Tuleb märkida, et fotodetektor ilmub tugeva valguskiirguse korral fotovoolu küllastumise nähtusena.Selle nähtuse ilmnemisel vajab detektor teatud aja taastumiseks.Sel ajal vastuvõtu tundlikkus väheneb ja vastuvõetud signaali võidakse valesti hinnata.põhjustada koodivigu.Lihtsamalt öeldes, kui sisendi optiline võimsus ületab selle optilise ülekoormusvõimsuse, võib see seadet kahjustada.Kasutamise ja töötamise ajal püüdke vältida tugevat valgust, et vältida optilise ülekoormuse ületamist.
Vastuvõtja tundlikkus
Vastuvõtutundlikkus viitab minimaalsele keskmisele optilisele sisendvõimsusele, mida vastuvõtuotsa komponendid saavad vastu võtta optilise mooduli teatud bitiveamäära (BER=10-12) tingimustes.Kui saate optiline võimsus viitab valguse intensiivsusele saatmisotsas, siis vastuvõtu tundlikkus viitab valguse intensiivsusele, mida optiline moodul suudab tuvastada.Ühik on dBm.
Üldiselt, mida suurem on kiirus, seda halvem on vastuvõtutundlikkus, st mida suurem on minimaalne vastuvõetud optiline võimsus, seda kõrgemad on nõuded optilise mooduli vastuvõtuotsa komponentidele.
Vastu võetud optiline võimsus
Vastuvõetud optiline võimsus viitab keskmisele optilise võimsuse vahemikule, mida vastuvõtuotsa komponendid saavad vastu võtta optilise mooduli teatud bitivea määra (BER=10-12) tingimustes.Ühik on dBm.Vastuvõetud optilise võimsuse ülempiir on ülekoormusoptiline võimsus ja alumine piir on vastuvõtutundlikkuse maksimaalne väärtus.
Üldiselt võib öelda, et kui vastuvõetud optiline võimsus on vastuvõtu tundlikkusest väiksem, ei pruugita signaali normaalselt vastu võtta, kuna optiline võimsus on liiga nõrk.Kui vastuvõetud optiline võimsus on suurem kui ülekoormusoptiline võimsus, ei pruugita signaale bitivigade tõttu normaalselt vastu võtta.
Põhjalik jõudlusindeks
liidese kiirus
Maksimaalne veavaba edastuse elektrilise signaali kiirus, mida optilised seadmed võivad kanda, näeb Etherneti standard ette: 125Mbit/s, 1,25Gbit/s, 10,3125Gbit/s, 41,25Gbit/s.
Edastuskaugus
Optiliste moodulite edastuskaugust piirab peamiselt kadu ja dispersioon.Kadu on valgusenergia kadu, mis on tingitud keskkonna neeldumisest, hajumisest ja lekkimisest valguse edastamisel optilises kius.See osa energiast hajub teatud kiirusega, kui edastuskaugus suureneb.Dispersioon on tingitud peamiselt sellest, et erineva lainepikkusega elektromagnetlained levivad samas keskkonnas erineva kiirusega, mille tulemuseks on optilise signaali erineva lainepikkusega komponendid, mis edastuskauguste kuhjumise tõttu saabuvad vastuvõtuotsa erinevatel aegadel, mille tulemuseks on impulss. laienemine, mis muudab signaalide väärtuse eristamise võimatuks.
Optilise mooduli piiratud hajuvuse osas on piiratud kaugus palju suurem kui kaotuse piiratud kaugus, seega võib seda ignoreerida.Kaopiiri saab hinnata valemiga: kadu piiratud kaugus = (edastatud optiline võimsus – vastuvõtu tundlikkus) / kiudude sumbumine.Optilise kiu sumbumine on tugevalt seotud tegelikult valitud optilise kiuga.