Tärkeänä osana optista kuituviestintää, optiset moduulit ovat optoelektronisia laitteita, jotka toteuttavat valosähköisen muuntamisen ja sähköoptisen muuntamisen toiminnot optisen signaalin siirtoprosessissa.
Optinen moduuli toimii OSI-mallin fyysisellä kerroksella ja on yksi valokuituviestintäjärjestelmän ydinkomponenteista.Se koostuu pääasiassa optoelektronisista laitteista (optiset lähettimet, optiset vastaanottimet), toiminnallisista piireistä ja optisista liitännöistä.Sen päätehtävänä on toteuttaa valosähköinen muunnos ja sähkö-optinen muunnostoiminto optisessa kuituviestinnässä.Optisen moduulin toimintaperiaate on esitetty optisen moduulin toimintaperiaatekaaviossa.
Lähetysrajapinta syöttää sähköisen signaalin tietyllä koodinopeudella, ja sisäisen ohjainsirun käsittelyn jälkeen ohjauspuolijohdelaser (LD) tai valodiodi (LED) lähettää vastaavan nopeuden moduloidun optisen signaalin.Optisen kuidun läpi lähetyksen jälkeen vastaanottorajapinta lähettää optisen signaalin. Se muunnetaan sähköiseksi signaaliksi valoilmaisindiodilla ja vastaavan koodinopeuden sähköinen signaali lähetetään esivahvistimen läpi kulkemisen jälkeen.
Mitkä ovat optisen moduulin tärkeimmät suorituskykyindikaattorit
Kuinka mitata optisen moduulin suorituskykyindeksi?Optisten moduulien suorituskykyindikaattorit voidaan ymmärtää seuraavista näkökohdista.
Optisen moduulin lähetin
Keskimääräinen lähetyksen optinen teho
Keskimääräisellä lähetetyllä optisella teholla tarkoitetaan valonlähteen optista tehoa optisen moduulin lähettävässä päässä normaaleissa työoloissa, mikä voidaan ymmärtää valon intensiteetiksi.Lähetetty optinen teho on suhteessa "1":n osuuteen lähetetyssä datasignaalissa.Mitä enemmän "1", sitä suurempi optinen teho.Kun lähetin lähettää näennäissatunnaisen signaalin, "1" ja "0" vastaavat suunnilleen puolta kumpikin.Tällä hetkellä testillä saatu teho on keskimääräinen lähetetty optinen teho ja yksikkö on W tai mW tai dBm.Niistä W tai mW on lineaarinen yksikkö ja dBm on logaritminen yksikkö.Viestityksessä käytämme yleensä dBm kuvaamaan optista tehoa.
Extinction Ratio
Ekstinktiosuhde viittaa laserin keskimääräisen optisen tehon suhteen vähimmäisarvoon, kun se lähettää kaikki "1"-koodit, keskimääräiseen optiseen tehoon, kun kaikki "0"-koodit lähetetään täydessä modulaatioolosuhteissa, ja yksikkö on dB .Kuten kuvasta 1-3 näkyy, kun muunnamme sähköisen signaalin optiseksi signaaliksi, optisen moduulin lähettävässä osassa oleva laser muuntaa sen optiseksi signaaliksi sisääntulosignaalin koodinopeuden mukaisesti.Keskimääräinen optinen teho, kun kaikki "1"-koodit edustavat laserin säteilevän valon keskimääräistä tehoa, keskimääräinen optinen teho, kun kaikki "0"-koodit edustavat laserin keskimääräistä tehoa, joka ei lähetä valoa, ja sammutussuhde edustaa kykyä erottamaan 0 ja 1 signaalit, joten extinction-suhdetta voidaan pitää laserin toimintatehokkuuden mittana.Tyypilliset minimiarvot ekstinktiosuhteelle vaihtelevat välillä 8,2 dB - 10 dB.
Optisen signaalin keskiaallonpituus
Emissiospektrissä aallonpituus, joka vastaa 50℅:n maksimiamplitudiarvoja yhdistävän janan keskipistettä.Erityyppisillä lasereilla tai kahdella samantyyppisellä laserilla on erilaiset keskiaallonpituudet prosessista, tuotannosta ja muista syistä johtuen.Jopa samalla laserilla voi olla eri keskiaallonpituudet eri olosuhteissa.Yleensä optisten laitteiden ja optisten moduulien valmistajat tarjoavat käyttäjille parametrin eli keskiaallonpituuden (kuten 850 nm), ja tämä parametri on yleensä alue.Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä optisia moduuleja on pääasiassa kolme keskeistä aallonpituutta: 850 nm kaista, 1 310 nm kaista ja 1 550 nm kaista.
Miksi se on määritelty näissä kolmessa kaistassa?Tämä liittyy optisen signaalin optisen kuidun siirtovälineen katoamiseen.Jatkuvan tutkimuksen ja kokeiden avulla on havaittu, että kuituhäviö yleensä pienenee aallonpituuden pituuden myötä.Häviö aallonpituudella 850 nm on pienempi ja häviö aallonpituudella 900 ~ 1300 nm kasvaa;kun taas aallonpituudella 1310 nm, se pienenee, ja häviö aallonpituudella 1550 nm on pienin, ja häviöllä 1650 nm:n yläpuolella on taipumus kasvaa.Joten 850 nm on niin sanottu lyhyen aallonpituuden ikkuna, ja 1310 nm ja 1550 nm ovat pitkiä aallonpituuksia.
Optisen moduulin vastaanotin
Optisen tehon ylikuormitus
Tunnetaan myös kyllästettynä optisena tehona, se viittaa maksimitulon keskimääräiseen optiseen tehoon, jonka vastaanottopään komponentit voivat vastaanottaa optisen moduulin tietyssä bittivirhesuhteessa (BER=10-12).Yksikkö on dBm.
On huomattava, että valoilmaisin näyttää valovirran kyllästymisilmiöltä voimakkaassa valosäteilyssä.Kun tämä ilmiö ilmenee, ilmaisin tarvitsee tietyn ajan palautuakseen.Tällä hetkellä vastaanottoherkkyys pienenee ja vastaanotettu signaali voidaan arvioida väärin.aiheuttaa koodivirheitä.Yksinkertaisesti sanottuna, jos optinen tuloteho ylittää tämän ylikuormitusoptisen tehon, se voi vahingoittaa laitetta.Yritä käytön ja käytön aikana välttää voimakasta valoa, jotta optinen ylikuormitusteho ei ylity.
Vastaanottimen herkkyys
Vastaanottoherkkyydellä tarkoitetaan pienintä keskimääräistä optista tulotehoa, jonka vastaanottopään komponentit voivat vastaanottaa optisen moduulin tietyn bittivirhesuhteen (BER=10-12) olosuhteissa.Jos lähetyksen optinen teho viittaa valon voimakkuuteen lähetyspäässä, niin vastaanottoherkkyys viittaa valon intensiteettiin, jonka optinen moduuli pystyy havaitsemaan.Yksikkö on dBm.
Yleisesti ottaen mitä suurempi nopeus, sitä huonompi vastaanottoherkkyys, eli mitä suurempi pienin vastaanotettu optinen teho, sitä korkeammat vaatimukset optisen moduulin vastaanottopään komponenteille asetetaan.
Vastaanotettu optinen teho
Vastaanotettu optinen teho viittaa keskimääräiseen optiseen tehoalueeseen, jonka vastaanottopään komponentit voivat vastaanottaa optisen moduulin tietyn bittivirhesuhteen (BER=10-12) olosuhteissa.Yksikkö on dBm.Vastaanotetun optisen tehon yläraja on ylikuormitusoptinen teho ja alaraja vastaanottoherkkyyden maksimiarvo.
Yleisesti ottaen, kun vastaanotettu optinen teho on pienempi kuin vastaanottoherkkyys, signaalia ei ehkä voida vastaanottaa normaalisti, koska optinen teho on liian heikko.Kun vastaanotettu optinen teho on suurempi kuin ylikuormitusoptinen teho, signaaleja ei ehkä voida vastaanottaa normaalisti bittivirheiden vuoksi.
Kattava suoritusindeksi
käyttöliittymän nopeus
Virheettömän siirron sähköisen signaalin maksiminopeus, jonka optiset laitteet voivat kuljettaa, Ethernet-standardi määrittelee: 125 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 10,3125 Gbit/s, 41,25 Gbit/s.
Lähetysetäisyys
Optisten moduulien lähetysetäisyyttä rajoittaa pääasiassa häviö ja dispersio.Häviö on valoenergian menetys, joka johtuu väliaineen absorptiosta, sironnasta ja vuotamisesta, kun valoa siirretään optisessa kuidussa.Tämä osa energiasta haihtuu tietyllä nopeudella lähetysetäisyyden kasvaessa.Dispersio johtuu pääasiassa siitä, että eri aallonpituiset sähkömagneettiset aallot etenevät eri nopeuksilla samassa väliaineessa, jolloin optisen signaalin eri aallonpituuskomponentit saapuvat vastaanottopäähän eri aikoina lähetysetäisyyksien kertymisen vuoksi, mikä johtaa pulssiin. leveneminen, mikä tekee signaalien arvon erottamisen mahdottomaksi.
Mitä tulee optisen moduulin rajoitettuun hajaantumiseen, rajoitettu etäisyys on paljon suurempi kuin häviön rajoitettu etäisyys, joten se voidaan jättää huomiotta.Hävioraja voidaan arvioida kaavalla: häviörajoitettu etäisyys = (lähetetty optinen teho – vastaanottoherkkyys) / kuidun vaimennus.Optisen kuidun vaimennus liittyy vahvasti varsinaiseen valittuun optiseen kuituun.
Postitusaika: 27.4.2023