ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનું કાર્ય સિદ્ધાંત

ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશનના મહત્વના ભાગ તરીકે, ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલ્સ એ ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો છે જે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનની પ્રક્રિયામાં ફોટોઈલેક્ટ્રિક કન્વર્ઝન અને ઈલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ કન્વર્ઝનના કાર્યોને સમજે છે.
ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલ OSI મોડલના ભૌતિક સ્તર પર કામ કરે છે અને ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમના મુખ્ય ઘટકોમાંનું એક છે.તે મુખ્યત્વે ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો (ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટર, ઓપ્ટિકલ રીસીવરો), કાર્યાત્મક સર્કિટ અને ઓપ્ટિકલ ઈન્ટરફેસથી બનેલું છે.તેનું મુખ્ય કાર્ય ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશનમાં ફોટોઈલેક્ટ્રીક કન્વર્ઝન અને ઈલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ કન્વર્ઝન ફંક્શનને સાકાર કરવાનું છે.ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનું કાર્ય સિદ્ધાંત ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના કાર્યકારી સિદ્ધાંત ડાયાગ્રામમાં બતાવવામાં આવ્યું છે.

સેન્ડિંગ ઈન્ટરફેસ ચોક્કસ કોડ રેટ સાથે વિદ્યુત સિગ્નલને ઇનપુટ કરે છે અને આંતરિક ડ્રાઈવર ચિપ દ્વારા પ્રક્રિયા કર્યા પછી, અનુરૂપ દરનું મોડ્યુલેટેડ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ડ્રાઇવિંગ સેમિકન્ડક્ટર લેસર (LD) અથવા લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (LED) દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે.ઓપ્ટિકલ ફાઈબર દ્વારા ટ્રાન્સમિશન કર્યા પછી, પ્રાપ્ત કરનાર ઈન્ટરફેસ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનું પ્રસારણ કરે છે તે ફોટોડિટેક્ટર ડાયોડ દ્વારા વિદ્યુત સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને અનુરૂપ કોડ રેટનો વિદ્યુત સંકેત પ્રી-એમ્પ્લિફાયરમાંથી પસાર થયા પછી આઉટપુટ છે.
ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના મુખ્ય પ્રદર્શન સૂચકાંકો શું છે
ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના પરફોર્મન્સ ઇન્ડેક્સને કેવી રીતે માપવું?અમે નીચેના પાસાઓ પરથી ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલોના પ્રદર્શન સૂચકાંકોને સમજી શકીએ છીએ.
ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનું ટ્રાન્સમીટર
સરેરાશ ટ્રાન્સમિટ ઓપ્ટિકલ પાવર
સરેરાશ પ્રસારિત ઓપ્ટિકલ પાવર સામાન્ય કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના ટ્રાન્સમિટિંગ છેડે પ્રકાશ સ્ત્રોત દ્વારા ઓપ્ટિકલ પાવર આઉટપુટનો સંદર્ભ આપે છે, જે પ્રકાશની તીવ્રતા તરીકે સમજી શકાય છે.ટ્રાન્સમિટેડ ઓપ્ટિકલ પાવર ટ્રાન્સમિટેડ ડેટા સિગ્નલમાં “1″ ના પ્રમાણ સાથે સંબંધિત છે.વધુ “1″, વધુ ઓપ્ટિકલ પાવર.જ્યારે ટ્રાન્સમીટર સ્યુડો-રેન્ડમ સિક્વન્સ સિગ્નલ મોકલે છે, ત્યારે “1″ અને “0″ લગભગ અડધા દરેક માટે જવાબદાર છે.આ સમયે, પરીક્ષણ દ્વારા મેળવેલ શક્તિ એ સરેરાશ પ્રસારિત ઓપ્ટિકલ પાવર છે, અને એકમ W અથવા mW અથવા dBm છે.તેમાંથી, W અથવા mW એ રેખીય એકમ છે, અને dBm એ લઘુગણક એકમ છે.સંચારમાં, અમે સામાન્ય રીતે ઓપ્ટિકલ પાવરને રજૂ કરવા માટે dBm નો ઉપયોગ કરીએ છીએ.
લુપ્તતા ગુણોત્તર
લુપ્તતા ગુણોત્તર એ લેસરની સરેરાશ ઓપ્ટિકલ શક્તિના ગુણોત્તરના લઘુત્તમ મૂલ્યનો ઉલ્લેખ કરે છે જ્યારે તમામ “1″ કોડ્સ ઉત્સર્જિત સરેરાશ ઓપ્ટિકલ પાવરથી ઉત્સર્જિત થાય છે જ્યારે તમામ “0″ કોડ સંપૂર્ણ મોડ્યુલેશન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઉત્સર્જિત થાય છે, અને એકમ dB છે. .આકૃતિ 1-3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યારે આપણે ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરીએ છીએ, ત્યારે ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના ટ્રાન્સમિટિંગ ભાગમાં લેસર તેને ઇનપુટ ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલના કોડ રેટ અનુસાર ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે.સરેરાશ ઓપ્ટિકલ પાવર જ્યારે બધા “1″ કોડ લેસર ઉત્સર્જિત પ્રકાશની સરેરાશ શક્તિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, સરેરાશ ઓપ્ટિકલ પાવર જ્યારે બધા “0″ કોડ લેસરની સરેરાશ શક્તિ દર્શાવે છે જે પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતું નથી, અને લુપ્તતા ગુણોત્તર ક્ષમતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. 0 અને 1 સિગ્નલો વચ્ચે તફાવત કરવા માટે, તેથી લુપ્તતા ગુણોત્તરને લેસર ઓપરેટિંગ કાર્યક્ષમતાના માપ તરીકે ગણી શકાય.લુપ્તતા ગુણોત્તર માટે લાક્ષણિક લઘુત્તમ મૂલ્યો 8.2dB થી 10dB સુધીના છે.
ઓપ્ટિકલ સિગ્નલની કેન્દ્ર તરંગલંબાઇ
ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રમમાં, 50℅ મહત્તમ કંપનવિસ્તાર મૂલ્યોને જોડતા રેખાખંડના મધ્યબિંદુને અનુરૂપ તરંગલંબાઇ.વિવિધ પ્રકારના લેસર અથવા એક જ પ્રકારના બે લેસરમાં પ્રક્રિયા, ઉત્પાદન અને અન્ય કારણોસર અલગ-અલગ કેન્દ્ર તરંગલંબાઇ હશે.સમાન લેસરમાં પણ જુદી જુદી પરિસ્થિતિઓમાં અલગ-અલગ કેન્દ્ર તરંગલંબાઇ હોઈ શકે છે.સામાન્ય રીતે, ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો અને ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલોના ઉત્પાદકો વપરાશકર્તાઓને એક પરિમાણ પ્રદાન કરે છે, એટલે કે, કેન્દ્ર તરંગલંબાઇ (જેમ કે 850nm), અને આ પરિમાણ સામાન્ય રીતે એક શ્રેણી છે.હાલમાં, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલોની મુખ્યત્વે ત્રણ કેન્દ્રીય તરંગલંબાઇઓ છે: 850nm બેન્ડ, 1310nm બેન્ડ અને 1550nm બેન્ડ.
શા માટે તે આ ત્રણ બેન્ડમાં વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે?આ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલના ઓપ્ટિકલ ફાઈબર ટ્રાન્સમિશન માધ્યમના નુકશાન સાથે સંબંધિત છે.સતત સંશોધન અને પ્રયોગો દ્વારા, એવું જાણવા મળ્યું છે કે સામાન્ય રીતે તરંગલંબાઈની લંબાઈ સાથે ફાઈબરની ખોટ ઘટે છે.850nm પર નુકસાન ઓછું છે, અને 900 ~ 1300nm પર નુકસાન વધુ બને છે;જ્યારે 1310nm પર, તે નીચું બને છે, અને 1550nm પરનું નુકસાન સૌથી ઓછું છે, અને 1650nmથી ઉપરનું નુકસાન વધવાનું વલણ ધરાવે છે.તેથી 850nm એ કહેવાતી ટૂંકી તરંગલંબાઇની વિન્ડો છે, અને 1310nm અને 1550nm લાંબી તરંગલંબાઇની વિન્ડો છે.
ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલનો રીસીવર
ઓવરલોડ ઓપ્ટિકલ પાવર
સેચ્યુરેટેડ ઓપ્ટિકલ પાવર તરીકે પણ ઓળખાય છે, તે મહત્તમ ઇનપુટ એવરેજ ઓપ્ટિકલ પાવરનો સંદર્ભ આપે છે જે પ્રાપ્ત કરનાર અંતિમ ઘટકો ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલની ચોક્કસ બીટ એરર રેટ (BER=10-12) સ્થિતિ હેઠળ મેળવી શકે છે.એકમ dBm છે.
એ નોંધવું જોઇએ કે ફોટોડિટેક્ટર મજબૂત પ્રકાશ ઇરેડિયેશન હેઠળ ફોટોક્યુરન્ટ સંતૃપ્તિની ઘટના દેખાશે.જ્યારે આ ઘટના થાય છે, ત્યારે ડિટેક્ટરને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે ચોક્કસ સમયગાળાની જરૂર છે.આ સમયે, પ્રાપ્તિની સંવેદનશીલતા ઘટે છે, અને પ્રાપ્ત સિગ્નલનો ગેરસમજ થઈ શકે છે.કોડ ભૂલોનું કારણ બને છે.તેને સરળ રીતે કહીએ તો, જો ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ પાવર આ ઓવરલોડ ઓપ્ટિકલ પાવર કરતાં વધી જાય, તો તે સાધનોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.ઉપયોગ અને ઓપરેશન દરમિયાન, ઓવરલોડ ઓપ્ટિકલ પાવરને ઓળંગી ન જાય તે માટે મજબૂત પ્રકાશના સંપર્કને ટાળવાનો પ્રયાસ કરો.
રીસીવરની સંવેદનશીલતા
પ્રાપ્તિની સંવેદનશીલતા એ ન્યૂનતમ સરેરાશ ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ પાવરનો સંદર્ભ આપે છે જે પ્રાપ્તકર્તા અંતિમ ઘટકો ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના ચોક્કસ બીટ એરર રેટ (BER=10-12)ની સ્થિતિ હેઠળ મેળવી શકે છે.જો ટ્રાન્સમિટ ઓપ્ટિકલ પાવર મોકલવાના અંતે પ્રકાશની તીવ્રતાનો સંદર્ભ આપે છે, તો પછી પ્રાપ્ત સંવેદનશીલતા એ પ્રકાશની તીવ્રતાને સંદર્ભિત કરે છે જે ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલ દ્વારા શોધી શકાય છે.એકમ dBm છે.
સામાન્ય રીતે, દર જેટલો ઊંચો છે, તેટલી ખરાબ પ્રાપ્તિની સંવેદનશીલતા, એટલે કે, ન્યૂનતમ પ્રાપ્ત ઓપ્ટિકલ પાવર જેટલી વધારે છે, ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના પ્રાપ્ત અંતિમ ઘટકો માટેની જરૂરિયાતો વધારે છે.
ઓપ્ટિકલ પાવર મેળવ્યો
પ્રાપ્ત થયેલ ઓપ્ટિકલ પાવર એ સરેરાશ ઓપ્ટિકલ પાવર રેન્જનો સંદર્ભ આપે છે જે પ્રાપ્ત કરનાર અંતિમ ઘટકો ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના ચોક્કસ બીટ એરર રેટ (BER=10-12)ની સ્થિતિ હેઠળ મેળવી શકે છે.એકમ dBm છે.પ્રાપ્ત ઓપ્ટિકલ પાવરની ઉપલી મર્યાદા ઓવરલોડ ઓપ્ટિકલ પાવર છે, અને નીચલી મર્યાદા પ્રાપ્ત સંવેદનશીલતાનું મહત્તમ મૂલ્ય છે.
સામાન્ય રીતે કહીએ તો, જ્યારે પ્રાપ્ત ઓપ્ટિકલ શક્તિ પ્રાપ્ત સંવેદનશીલતા કરતા ઓછી હોય છે, ત્યારે સિગ્નલ સામાન્ય રીતે પ્રાપ્ત થઈ શકતું નથી કારણ કે ઓપ્ટિકલ શક્તિ ખૂબ નબળી છે.જ્યારે પ્રાપ્ત ઓપ્ટિકલ પાવર ઓવરલોડ ઓપ્ટિકલ પાવર કરતાં વધુ હોય છે, ત્યારે બિટ ભૂલોને કારણે સિગ્નલો સામાન્ય રીતે પ્રાપ્ત થઈ શકતા નથી.
વ્યાપક પ્રદર્શન સૂચકાંક
ઇન્ટરફેસ ઝડપ
ભૂલ-મુક્ત ટ્રાન્સમિશનનો મહત્તમ વિદ્યુત સંકેત દર જે ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો વહન કરી શકે છે, ઇથરનેટ માનક નક્કી કરે છે: 125Mbit/s, 1.25Gbit/s, 10.3125Gbit/s, 41.25Gbit/s.
ટ્રાન્સમિશન અંતર
ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલોનું ટ્રાન્સમિશન અંતર મુખ્યત્વે નુકશાન અને વિક્ષેપ દ્વારા મર્યાદિત છે.જ્યારે ઓપ્ટિકલ ફાઈબરમાં પ્રકાશ પ્રસારિત થાય છે ત્યારે માધ્યમના શોષણ, છૂટાછવાયા અને લિકેજને કારણે પ્રકાશ ઊર્જાનું નુકસાન થાય છે.ટ્રાન્સમિશન અંતર વધે તેમ ઊર્જાનો આ ભાગ ચોક્કસ દરે વિખેરાઈ જાય છે.વિક્ષેપ મુખ્યત્વે એ હકીકતને કારણે થાય છે કે વિવિધ તરંગલંબાઇના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો એક જ માધ્યમમાં જુદી જુદી ઝડપે પ્રસારિત થાય છે, પરિણામે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલના વિવિધ તરંગલંબાઇના ઘટકો ટ્રાન્સમિશન અંતરના સંચયને કારણે અલગ-અલગ સમયે રિસિવિંગ છેડે પહોંચે છે, પરિણામે પલ્સનું વિઘટન થાય છે. વિસ્તરણ, જે સંકેતોના મૂલ્યને અલગ પાડવાનું અશક્ય બનાવે છે.
ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલના મર્યાદિત વિક્ષેપના સંદર્ભમાં, મર્યાદિત અંતર નુકસાનના મર્યાદિત અંતર કરતાં ઘણું વધારે છે, તેથી તેને અવગણી શકાય છે.નુકસાનની મર્યાદા ફોર્મ્યુલા અનુસાર અંદાજી શકાય છે: નુકશાન મર્યાદિત અંતર = (પ્રસારિત ઓપ્ટિકલ પાવર - પ્રાપ્ત સંવેદનશીલતા) / ફાઇબર એટેન્યુએશન.ઓપ્ટિકલ ફાઈબરનું એટેન્યુએશન વાસ્તવિક પસંદ કરેલા ઓપ્ટિકલ ફાઈબર સાથે મજબૂત રીતે સંબંધિત છે.