Princip rada optičkog modula

Kao važan dio optičke komunikacije, optički moduli su optoelektronički uređaji koji ostvaruju funkcije fotoelektrične pretvorbe i elektrooptičke pretvorbe u procesu prijenosa optičkog signala.
Optički modul radi na fizičkom sloju OSI modela i jedna je od ključnih komponenti u komunikacijskom sustavu optičkih vlakana.Uglavnom se sastoji od optoelektroničkih uređaja (optičkih odašiljača, optičkih prijamnika), funkcionalnih sklopova i optičkih sučelja.Njegova glavna funkcija je ostvariti funkcije fotoelektrične pretvorbe i elektrooptičke pretvorbe u komunikaciji optičkim vlaknima.Princip rada optičkog modula prikazan je na dijagramu principa rada optičkog modula.

Sučelje za slanje unosi električni signal s određenom brzinom kodiranja, a nakon što ga obradi interni pogonski čip, modulirani optički signal odgovarajuće brzine emitira pogonski poluvodički laser (LD) ili dioda koja emitira svjetlost (LED).Nakon prijenosa kroz optičko vlakno, prijemno sučelje odašilje optički signal. On se pretvara u električni signal pomoću fotodetektorske diode, a električni signal odgovarajuće brzine kodiranja izlazi nakon prolaska kroz pretpojačalo.
Koji su ključni pokazatelji performansi optičkog modula
Kako izmjeriti indeks performansi optičkog modula?Pokazatelje performansi optičkih modula možemo razumjeti sa sljedećih aspekata.
Odašiljač optičkog modula
Prosječna optička snaga prijenosa
Prosječna prijenosna optička snaga odnosi se na izlaznu optičku snagu izvora svjetlosti na kraju prijenosa optičkog modula u normalnim radnim uvjetima, što se može shvatiti kao intenzitet svjetlosti.Odaslana optička snaga povezana je s udjelom "1" u odaslanom podatkovnom signalu.Što je više "1", to je veća optička snaga.Kada odašiljač šalje signal pseudoslučajnog slijeda, "1" i "0" otprilike čine polovinu svakog.U ovom trenutku, snaga dobivena testom je prosječna emitirana optička snaga, a jedinica je W ili mW ili dBm.Među njima, W ili mW je linearna jedinica, a dBm je logaritamska jedinica.U komunikaciji obično koristimo dBm za predstavljanje optičke snage.
Omjer izumiranja
Omjer ekstinkcije odnosi se na minimalnu vrijednost omjera prosječne optičke snage lasera kada emitira sve kodove "1" prema prosječnoj optičkoj snazi ​​emitiranoj kada se svi kodovi "0" emitiraju pod uvjetima pune modulacije, a jedinica je dB .Kao što je prikazano na slici 1-3, kada pretvaramo električni signal u optički signal, laser u prijenosnom dijelu optičkog modula pretvara ga u optički signal prema kodnoj brzini ulaznog električnog signala.Prosječna optička snaga kada svi kodovi „1″ predstavljaju prosječnu snagu lasera koji emitira svjetlost, prosječna optička snaga kada svi kodovi „0″ predstavljaju prosječnu snagu lasera koji ne emitira svjetlost, a omjer ekstinkcije predstavlja sposobnost za razlikovanje između signala 0 i 1, tako da se omjer izumiranja može smatrati mjerom učinkovitosti rada lasera.Tipične minimalne vrijednosti za omjer ekstinkcije kreću se od 8,2 dB do 10 dB.
Središnja valna duljina optičkog signala
U emisijskom spektru, valna duljina koja odgovara sredini segmenta linije koji povezuje maksimalne vrijednosti amplitude od 50℅.Različite vrste lasera ili dva lasera iste vrste imat će različite središnje valne duljine zbog procesa, proizvodnje i drugih razloga.Čak i isti laser može imati različite središnje valne duljine pod različitim uvjetima.Općenito, proizvođači optičkih uređaja i optičkih modula korisnicima daju parametar, to jest središnju valnu duljinu (kao što je 850 nm), a taj je parametar općenito raspon.Trenutno postoje uglavnom tri središnje valne duljine najčešće korištenih optičkih modula: pojas 850 nm, pojas 1310 nm i pojas 1550 nm.
Zašto je definiran u ova tri pojasa?To je povezano s gubitkom optičkog medija za prijenos optičkog signala.Kontinuiranim istraživanjem i eksperimentima utvrđeno je da se gubitak vlakana obično smanjuje s duljinom valne duljine.Gubitak na 850 nm je manji, a gubitak na 900 ~ 1300 nm postaje veći;dok na 1310nm postaje niži, a gubitak na 1550nm je najmanji, a gubitak iznad 1650nm ima tendenciju povećanja.Dakle, 850nm je takozvani prozor kratke valne duljine, a 1310nm i 1550nm su prozori duge valne duljine.
Prijemnik optičkog modula
Preopterećenje optičke snage
Poznato i kao zasićena optička snaga, odnosi se na maksimalnu ulaznu prosječnu optičku snagu koju prijemne krajnje komponente mogu primiti pod određenom stopom pogreške bitova (BER=10-12) uvjeta optičkog modula.Jedinica je dBm.
Treba napomenuti da će se fotodetektor pojaviti kao fenomen zasićenja fotostrujom pod jakim svjetlosnim zračenjem.Kada se pojavi ovaj fenomen, detektoru je potrebno određeno vrijeme da se oporavi.U to vrijeme se osjetljivost prijema smanjuje, a primljeni signal može biti pogrešno procijenjen.uzrokovati pogreške koda.Jednostavno rečeno, ako ulazna optička snaga premašuje ovu optičku snagu preopterećenja, to može uzrokovati oštećenje opreme.Tijekom upotrebe i rada pokušajte izbjegavati izlaganje jakom svjetlu kako biste spriječili prekoračenje optičke snage preopterećenja.
Osjetljivost prijemnika
Osjetljivost prijema odnosi se na minimalnu prosječnu ulaznu optičku snagu koju prijemne krajnje komponente mogu primiti pod uvjetom određene stope pogreške bitova (BER=10-12) optičkog modula.Ako se optička snaga prijenosa odnosi na intenzitet svjetla na kraju odašiljača, tada se osjetljivost prijema odnosi na intenzitet svjetla koji optički modul može detektirati.Jedinica je dBm.
Općenito, što je veća brzina, lošija je osjetljivost prijema, odnosno što je veća minimalna primljena optička snaga, to su veći zahtjevi za prijemne krajnje komponente optičkog modula.
Primljena optička snaga
Primljena optička snaga odnosi se na prosječni raspon optičke snage koju prijemne krajnje komponente mogu primiti pod uvjetom određene stope pogreške bitova (BER=10-12) optičkog modula.Jedinica je dBm.Gornja granica primljene optičke snage je optička snaga preopterećenja, a donja granica je najveća vrijednost prijemne osjetljivosti.
Općenito govoreći, kada je primljena optička snaga niža od osjetljivosti prijema, signal se možda neće normalno primiti jer je optička snaga preslaba.Kada je primljena optička snaga veća od optičke snage preopterećenja, signali se možda neće normalno primati zbog pogrešaka u bitovima.
Sveobuhvatni indeks učinka
brzina sučelja
Maksimalna brzina električnog signala prijenosa bez grešaka koju optički uređaji mogu prenijeti, Ethernet standard propisuje: 125Mbit/s, 1.25Gbit/s, 10.3125Gbit/s, 41.25Gbit/s.
Udaljenost prijenosa
Udaljenost prijenosa optičkih modula uglavnom je ograničena gubitkom i disperzijom.Gubitak je gubitak svjetlosne energije zbog apsorpcije, raspršenja i curenja medija kada se svjetlost prenosi u optičkom vlaknu.Ovaj dio energije se rasipa određenom brzinom kako se udaljenost prijenosa povećava.Disperzija je uglavnom uzrokovana činjenicom da se elektromagnetski valovi različitih valnih duljina šire različitim brzinama u istom mediju, što rezultira komponentama različitih valnih duljina optičkog signala koje stižu na prijemni kraj u različito vrijeme zbog nakupljanja udaljenosti prijenosa, što rezultira pulsom širenje, što onemogućuje razlikovanje vrijednosti signala.
U smislu ograničene disperzije optičkog modula, ograničena udaljenost daleko je veća od ograničene udaljenosti gubitka, pa se može zanemariti.Ograničenje gubitka može se procijeniti prema formuli: ograničena udaljenost gubitka = (prenesena optička snaga – prijemna osjetljivost) / slabljenje vlakna.Prigušenje optičkog vlakna usko je povezano sa stvarno odabranim optičkim vlaknom.