ऑप्टिकल मॉड्यूल का कार्य सिद्धांत

ऑप्टिकल फाइबर संचार के एक महत्वपूर्ण भाग के रूप में, ऑप्टिकल मॉड्यूल ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस हैं जो ऑप्टिकल सिग्नल ट्रांसमिशन की प्रक्रिया में फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण के कार्यों का एहसास करते हैं।
ऑप्टिकल मॉड्यूल OSI मॉडल की भौतिक परत पर काम करता है और ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली में मुख्य घटकों में से एक है।यह मुख्य रूप से ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक डिवाइस (ऑप्टिकल ट्रांसमीटर, ऑप्टिकल रिसीवर), कार्यात्मक सर्किट और ऑप्टिकल इंटरफेस से बना है।इसका मुख्य कार्य ऑप्टिकल फाइबर संचार में फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण और इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल रूपांतरण कार्यों का एहसास करना है।ऑप्टिकल मॉड्यूल का कार्य सिद्धांत ऑप्टिकल मॉड्यूल के कार्य सिद्धांत आरेख में दिखाया गया है।

भेजने वाला इंटरफ़ेस एक निश्चित कोड दर के साथ एक विद्युत संकेत का इनपुट करता है, और आंतरिक चालक चिप द्वारा संसाधित किए जाने के बाद, संबंधित दर का संग्राहक ऑप्टिकल संकेत ड्राइविंग सेमीकंडक्टर लेजर (एलडी) या प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) द्वारा उत्सर्जित होता है।ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से संचरण के बाद, प्राप्त करने वाला इंटरफ़ेस ऑप्टिकल सिग्नल को प्रसारित करता है। यह एक फोटोडेटेक्टर डायोड द्वारा एक विद्युत संकेत में परिवर्तित हो जाता है, और एक संबंधित कोड दर का एक विद्युत संकेत एक preamplifier से गुजरने के बाद आउटपुट होता है।
ऑप्टिकल मॉड्यूल के प्रमुख प्रदर्शन संकेतक क्या हैं
ऑप्टिकल मॉड्यूल के प्रदर्शन सूचकांक को कैसे मापें?हम निम्नलिखित पहलुओं से ऑप्टिकल मॉड्यूल के प्रदर्शन संकेतकों को समझ सकते हैं।
ऑप्टिकल मॉड्यूल का ट्रांसमीटर
औसत संचारित ऑप्टिकल शक्ति
औसत संचरित ऑप्टिकल पावर सामान्य कामकाजी परिस्थितियों में ऑप्टिकल मॉड्यूल के ट्रांसमिटिंग अंत में प्रकाश स्रोत द्वारा ऑप्टिकल पावर आउटपुट को संदर्भित करता है, जिसे प्रकाश की तीव्रता के रूप में समझा जा सकता है।प्रेषित ऑप्टिकल पावर प्रेषित डेटा सिग्नल में "1" के अनुपात से संबंधित है।अधिक "1", ऑप्टिकल शक्ति जितनी अधिक होगी।जब ट्रांसमीटर छद्म-यादृच्छिक अनुक्रम संकेत भेजता है, तो "1" और "0" मोटे तौर पर प्रत्येक का आधा हिस्सा होता है।इस समय, परीक्षण द्वारा प्राप्त शक्ति औसत प्रेषित ऑप्टिकल शक्ति है, और इकाई W या mW या dBm है।उनमें से, W या mW एक रैखिक इकाई है, और dBm एक लघुगणकीय इकाई है।संचार में, हम आमतौर पर ऑप्टिकल शक्ति का प्रतिनिधित्व करने के लिए dBm का उपयोग करते हैं।
विलुप्त होने का अनुपात
विलुप्त होने का अनुपात लेजर की औसत ऑप्टिकल शक्ति के अनुपात के न्यूनतम मूल्य को संदर्भित करता है जब सभी "1" कोड उत्सर्जित होते हैं जब सभी "0" कोड पूर्ण मॉडुलन स्थितियों के तहत उत्सर्जित होते हैं, और इकाई dB होती है .जैसा कि चित्र 1-3 में दिखाया गया है, जब हम एक विद्युत संकेत को एक ऑप्टिकल संकेत में परिवर्तित करते हैं, तो ऑप्टिकल मॉड्यूल के संचारण भाग में लेजर इसे इनपुट विद्युत संकेत की कोड दर के अनुसार एक ऑप्टिकल संकेत में परिवर्तित करता है।औसत ऑप्टिकल शक्ति जब सभी "1" कोड लेजर उत्सर्जक प्रकाश की औसत शक्ति का प्रतिनिधित्व करते हैं, औसत ऑप्टिकल शक्ति जब सभी "0" कोड लेजर की औसत शक्ति का प्रतिनिधित्व करते हैं जो प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करते हैं, और विलुप्त होने का अनुपात क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है 0 और 1 संकेतों के बीच अंतर करने के लिए, इसलिए विलुप्त होने के अनुपात को लेजर ऑपरेटिंग दक्षता के उपाय के रूप में माना जा सकता है।विलुप्त होने के अनुपात के लिए विशिष्ट न्यूनतम मान 8.2dB से 10dB तक होता है।
ऑप्टिकल सिग्नल का केंद्र तरंग दैर्ध्य
उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में, 50℅ अधिकतम आयाम मानों को जोड़ने वाले रेखा खंड के मध्य बिंदु के अनुरूप तरंग दैर्ध्य।विभिन्न प्रकार के लेज़रों या एक ही प्रकार के दो लेज़रों की प्रक्रिया, उत्पादन और अन्य कारणों से अलग-अलग केंद्र तरंग दैर्ध्य होंगे।यहां तक ​​​​कि एक ही लेजर में अलग-अलग परिस्थितियों में अलग-अलग केंद्र तरंग दैर्ध्य हो सकते हैं।आम तौर पर, ऑप्टिकल उपकरणों और ऑप्टिकल मॉड्यूल के निर्माता उपयोगकर्ताओं को एक पैरामीटर प्रदान करते हैं, जो कि केंद्र तरंग दैर्ध्य (जैसे 850nm) है, और यह पैरामीटर आम तौर पर एक सीमा है।वर्तमान में, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल मॉड्यूल के मुख्य रूप से तीन केंद्रीय तरंग दैर्ध्य हैं: 850 एनएम बैंड, 1310 एनएम बैंड और 1550 एनएम बैंड।
इसे इन तीन बैंडों में क्यों परिभाषित किया गया है?यह ऑप्टिकल सिग्नल के ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन माध्यम के नुकसान से संबंधित है।निरंतर अनुसंधान और प्रयोगों के माध्यम से, यह पाया गया है कि तरंग दैर्ध्य की लंबाई के साथ फाइबर हानि आमतौर पर घट जाती है।850nm पर नुकसान कम है, और 900 ~ 1300nm पर नुकसान अधिक हो जाता है;जबकि 1310 एनएम पर, यह कम हो जाता है, और 1550 एनएम पर नुकसान सबसे कम होता है, और 1650 एनएम से ऊपर की हानि बढ़ जाती है।तो 850nm तथाकथित शॉर्ट वेवलेंथ विंडो है, और 1310nm और 1550nm लॉन्ग वेवलेंथ विंडो हैं।
ऑप्टिकल मॉड्यूल का रिसीवर
अधिभार ऑप्टिकल शक्ति
संतृप्त ऑप्टिकल पावर के रूप में भी जाना जाता है, यह अधिकतम इनपुट औसत ऑप्टिकल पावर को संदर्भित करता है जो ऑप्टिकल मॉड्यूल की एक निश्चित बिट त्रुटि दर (बीईआर = 10-12) स्थिति के तहत प्राप्त करने वाले अंत घटक प्राप्त कर सकते हैं।इकाई डीबीएम है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि फोटोडेटेक्टर मजबूत प्रकाश विकिरण के तहत फोटोकरंट संतृप्ति घटना दिखाई देगा।जब यह घटना होती है, तो डिटेक्टर को ठीक होने के लिए एक निश्चित समय की आवश्यकता होती है।इस समय, प्राप्त करने की संवेदनशीलता कम हो जाती है, और प्राप्त संकेत को गलत समझा जा सकता है।कोड त्रुटियों का कारण।सीधे शब्दों में कहें, यदि इनपुट ऑप्टिकल पावर इस अधिभार ऑप्टिकल पावर से अधिक है, तो इससे उपकरण को नुकसान हो सकता है।उपयोग और संचालन के दौरान, अधिभार ऑप्टिकल शक्ति से अधिक को रोकने के लिए मजबूत प्रकाश जोखिम से बचने का प्रयास करें।
रिसीवर संवेदनशीलता
संवेदनशीलता प्राप्त करना न्यूनतम औसत इनपुट ऑप्टिकल शक्ति को संदर्भित करता है जो ऑप्टिकल मॉड्यूल की एक निश्चित बिट त्रुटि दर (बीईआर = 10-12) की स्थिति के तहत प्राप्त करने वाले अंत घटक प्राप्त कर सकते हैं।यदि प्रेषित ऑप्टिकल शक्ति भेजने के अंत में प्रकाश की तीव्रता को संदर्भित करती है, तो प्राप्त संवेदनशीलता प्रकाश की तीव्रता को संदर्भित करती है जिसे ऑप्टिकल मॉड्यूल द्वारा पता लगाया जा सकता है।इकाई डीबीएम है।
सामान्य तौर पर, दर जितनी अधिक होती है, प्राप्त संवेदनशीलता उतनी ही खराब होती है, यानी न्यूनतम प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति जितनी अधिक होती है, ऑप्टिकल मॉड्यूल के प्राप्त अंत घटकों के लिए उतनी ही अधिक आवश्यकताएं होती हैं।
प्रकाशीय शक्ति प्राप्त की
प्राप्त ऑप्टिकल पावर औसत ऑप्टिकल पावर रेंज को संदर्भित करता है जो प्राप्त करने वाले अंत घटक ऑप्टिकल मॉड्यूल की एक निश्चित बिट त्रुटि दर (बीईआर = 10-12) की स्थिति के तहत प्राप्त कर सकते हैं।इकाई डीबीएम है।प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति की ऊपरी सीमा अधिभार ऑप्टिकल शक्ति है, और निचली सीमा प्राप्त संवेदनशीलता का अधिकतम मूल्य है।
सामान्यतया, जब प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति प्राप्त संवेदनशीलता से कम होती है, तो संकेत सामान्य रूप से प्राप्त नहीं हो सकता है क्योंकि ऑप्टिकल शक्ति बहुत कमजोर होती है।जब प्राप्त ऑप्टिकल शक्ति अधिभार ऑप्टिकल शक्ति से अधिक होती है, तो बिट त्रुटियों के कारण संकेत सामान्य रूप से प्राप्त नहीं हो सकते हैं।
व्यापक प्रदर्शन सूचकांक
इंटरफ़ेस गति
त्रुटि-मुक्त संचरण की अधिकतम विद्युत संकेत दर जो ऑप्टिकल डिवाइस ले जा सकती है, ईथरनेट मानक निर्धारित करता है: 125Mbit/s, 1.25Gbit/s, 10.3125Gbit/s, 41.25Gbit/s।
संचरण दूरी
ऑप्टिकल मॉड्यूल की संचरण दूरी मुख्य रूप से नुकसान और फैलाव से सीमित होती है।नुकसान ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश संचारित होने पर माध्यम के अवशोषण, बिखरने और रिसाव के कारण प्रकाश ऊर्जा का नुकसान होता है।संचरण दूरी बढ़ने पर ऊर्जा का यह हिस्सा एक निश्चित दर से नष्ट हो जाता है।फैलाव मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण होता है कि विभिन्न तरंग दैर्ध्य की विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक ही माध्यम में अलग-अलग गति से फैलती हैं, जिसके परिणामस्वरूप संचरण दूरी के संचय के कारण अलग-अलग समय पर प्राप्त होने वाले ऑप्टिकल सिग्नल के विभिन्न तरंग दैर्ध्य घटक होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप नाड़ी होती है चौड़ा करना, जिससे संकेतों के मूल्य में अंतर करना असंभव हो जाता है।
ऑप्टिकल मॉड्यूल के सीमित फैलाव के संदर्भ में, सीमित दूरी नुकसान की सीमित दूरी से कहीं अधिक है, इसलिए इसे नजरअंदाज किया जा सकता है।नुकसान की सीमा का अनुमान सूत्र के अनुसार लगाया जा सकता है: हानि सीमित दूरी = (संचरित ऑप्टिकल शक्ति - संवेदनशीलता प्राप्त करना) / फाइबर क्षीणन।ऑप्टिकल फाइबर का क्षीणन वास्तविक चयनित ऑप्टिकल फाइबर से दृढ़ता से संबंधित है।