Le principe de fonctionnement du module optique

En tant que partie importante de la communication par fibre optique, les modules optiques sont des dispositifs optoélectroniques qui réalisent les fonctions de conversion photoélectrique et de conversion électro-optique dans le processus de transmission du signal optique.
Le module optique fonctionne au niveau de la couche physique du modèle OSI et est l'un des composants essentiels du système de communication par fibre optique.Il est principalement composé de dispositifs optoélectroniques (émetteurs optiques, récepteurs optiques), de circuits fonctionnels et d'interfaces optiques.Sa fonction principale est de réaliser les fonctions de conversion photoélectrique et de conversion électro-optique dans la communication par fibre optique.Le principe de fonctionnement du module optique est illustré dans le schéma de principe de fonctionnement du module optique.

L'interface d'envoi entre un signal électrique avec un certain taux de code, et après avoir été traité par la puce de pilote interne, le signal optique modulé du taux correspondant est émis par le laser à semi-conducteur (LD) ou la diode électroluminescente (LED) d'entraînement.Après transmission à travers la fibre optique, l'interface de réception transmet le signal optique. Celui-ci est converti en un signal électrique par une diode photodétectrice, et un signal électrique d'un taux de code correspondant est émis après avoir traversé un préamplificateur.
Quels sont les indicateurs de performance clés du module optique
Comment mesurer l'indice de performance du module optique ?Nous pouvons comprendre les indicateurs de performance des modules optiques à partir des aspects suivants.
Emetteur du module optique
Puissance optique de transmission moyenne
La puissance optique transmise moyenne fait référence à la puissance optique émise par la source lumineuse à l'extrémité émettrice du module optique dans des conditions de travail normales, qui peut être comprise comme l'intensité de la lumière.La puissance optique transmise est liée à la proportion de "1" dans le signal de données transmis.Plus il y a de "1", plus la puissance optique est grande.Lorsque l'émetteur envoie un signal de séquence pseudo-aléatoire, "1" et "0" représentent environ la moitié chacun.A ce moment, la puissance obtenue par le test est la puissance optique transmise moyenne, et l'unité est W ou mW ou dBm.Parmi eux, W ou mW est une unité linéaire et dBm est une unité logarithmique.En communication, nous utilisons généralement dBm pour représenter la puissance optique.
Taux d'extinction
Le taux d'extinction fait référence à la valeur minimale du rapport de la puissance optique moyenne du laser lors de l'émission de tous les codes "1" à la puissance optique moyenne émise lorsque tous les codes "0" sont émis dans des conditions de modulation complète, et l'unité est dB .Comme le montre la figure 1-3, lorsque nous convertissons un signal électrique en un signal optique, le laser dans la partie de transmission du module optique le convertit en un signal optique en fonction du taux de codage du signal électrique d'entrée.La puissance optique moyenne lorsque tous les codes "1" représentent la puissance moyenne du laser émettant de la lumière, la puissance optique moyenne lorsque tous les codes "0" représentent la puissance moyenne du laser qui n'émet pas de lumière, et le taux d'extinction représente la capacité pour faire la distinction entre les signaux 0 et 1, le taux d'extinction peut donc être considéré comme une mesure de l'efficacité de fonctionnement du laser.Les valeurs minimales typiques du taux d'extinction vont de 8,2 dB à 10 dB.
La longueur d'onde centrale du signal optique
Dans le spectre d'émission, la longueur d'onde correspondant au point médian du segment de ligne reliant les valeurs d'amplitude maximale de 50℅.Différents types de lasers ou deux lasers du même type auront des longueurs d'onde centrales différentes en raison du processus, de la production et d'autres raisons.Même le même laser peut avoir des longueurs d'onde centrales différentes dans des conditions différentes.Généralement, les fabricants de dispositifs optiques et de modules optiques fournissent aux utilisateurs un paramètre, c'est-à-dire la longueur d'onde centrale (telle que 850 nm), et ce paramètre est généralement une plage.À l'heure actuelle, il existe principalement trois longueurs d'onde centrales des modules optiques couramment utilisés : la bande 850 nm, la bande 1310 nm et la bande 1550 nm.
Pourquoi est-il défini dans ces trois bandes ?Ceci est lié à la perte du support de transmission à fibre optique du signal optique.Grâce à des recherches et des expériences continues, il a été constaté que la perte de fibre diminue généralement avec la longueur de la longueur d'onde.La perte à 850 nm est moindre et la perte à 900 ~ 1300 nm devient plus élevée ;tandis qu'à 1310 nm, il devient plus faible, et la perte à 1550 nm est la plus faible, et la perte au-dessus de 1650 nm a tendance à augmenter.Ainsi, 850 nm est la fenêtre dite de courte longueur d'onde, et 1310 nm et 1550 nm sont des fenêtres de grande longueur d'onde.
Récepteur du module optique
Puissance optique de surcharge
Également connue sous le nom de puissance optique saturée, elle fait référence à la puissance optique moyenne d'entrée maximale que les composants de l'extrémité de réception peuvent recevoir dans une certaine condition de taux d'erreur binaire (BER = 10-12) du module optique.L'unité est le dBm.
Il convient de noter que le photodétecteur fera apparaître un phénomène de saturation du photocourant sous une forte irradiation lumineuse.Lorsque ce phénomène se produit, le détecteur a besoin d'un certain temps pour récupérer.À ce moment, la sensibilité de réception diminue et le signal reçu peut être mal évalué.provoquer des erreurs de code.Pour faire simple, si la puissance optique d'entrée dépasse cette puissance optique de surcharge, cela peut endommager l'équipement.Pendant l'utilisation et le fonctionnement, essayez d'éviter une forte exposition à la lumière pour éviter de dépasser la puissance optique de surcharge.
Sensibilité du récepteur
La sensibilité de réception fait référence à la puissance optique d'entrée moyenne minimale que les composants d'extrémité de réception peuvent recevoir sous la condition d'un certain taux d'erreur binaire (BER = 10-12) du module optique.Si la puissance optique d'émission fait référence à l'intensité lumineuse à l'extrémité émettrice, la sensibilité de réception fait référence à l'intensité lumineuse qui peut être détectée par le module optique.L'unité est le dBm.
En général, plus le débit est élevé, plus la sensibilité de réception est mauvaise, c'est-à-dire que plus la puissance optique reçue minimale est élevée, plus les exigences pour les composants d'extrémité de réception du module optique sont élevées.
Puissance optique reçue
La puissance optique reçue fait référence à la plage de puissance optique moyenne que les composants d'extrémité de réception peuvent recevoir sous la condition d'un certain taux d'erreur binaire (BER = 10-12) du module optique.L'unité est le dBm.La limite supérieure de la puissance optique reçue est la puissance optique de surcharge et la limite inférieure est la valeur maximale de la sensibilité de réception.
D'une manière générale, lorsque la puissance optique reçue est inférieure à la sensibilité de réception, le signal peut ne pas être reçu normalement car la puissance optique est trop faible.Lorsque la puissance optique reçue est supérieure à la puissance optique de surcharge, les signaux peuvent ne pas être reçus normalement en raison d'erreurs sur les bits.
Indice de performance complet
vitesse d'interface
Le débit de signal électrique maximal de transmission sans erreur que les appareils optiques peuvent transporter, la norme Ethernet stipule : 125 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 10,3125 Gbit/s, 41,25 Gbit/s.
Portée d'émission
La distance de transmission des modules optiques est principalement limitée par la perte et la dispersion.La perte est la perte d'énergie lumineuse due à l'absorption, à la diffusion et à la fuite du milieu lorsque la lumière est transmise dans la fibre optique.Cette partie de l'énergie est dissipée à un certain rythme lorsque la distance de transmission augmente.La dispersion est principalement due au fait que des ondes électromagnétiques de différentes longueurs d'onde se propagent à des vitesses différentes dans le même milieu, ce qui entraîne l'arrivée de différentes composantes de longueur d'onde du signal optique à l'extrémité de réception à des moments différents en raison de l'accumulation de distances de transmission, ce qui entraîne une impulsion élargissement, ce qui rend impossible de distinguer la valeur des signaux.
En termes de dispersion limitée du module optique, la distance limitée est bien supérieure à la distance limitée de la perte, elle peut donc être ignorée.La limite de perte peut être estimée selon la formule : distance de perte limitée = (puissance optique transmise – sensibilité de réception) / atténuation de la fibre.L'atténuation de la fibre optique est fortement liée à la fibre optique réellement sélectionnée.