Az optikai modul működési elve

Az optikai szálas kommunikáció fontos részeként az optikai modulok olyan optoelektronikai eszközök, amelyek az optikai jelátvitel során a fotoelektromos átalakítás és az elektrooptikai átalakítás funkcióit valósítják meg.
Az optikai modul az OSI modell fizikai rétegében működik, és az optikai szálas kommunikációs rendszer egyik alapvető összetevője.Főleg optoelektronikai eszközökből (optikai adók, optikai vevők), funkcionális áramkörökből és optikai interfészekből áll.Fő funkciója a fotoelektromos és elektrooptikai konverziós funkciók megvalósítása az optikai szálas kommunikációban.Az optikai modul működési elve az optikai modul működési elvi diagramján látható.

A küldő interfész egy meghatározott kódsebességű elektromos jelet ad be, majd a belső meghajtó chip általi feldolgozás után a megfelelő sebességű modulált optikai jelet a meghajtó félvezető lézer (LD) vagy a fénykibocsátó dióda (LED) bocsátja ki.Az optikai szálon keresztüli átvitelt követően a vevő interfész továbbítja az optikai jelet. Ezt egy fotodetektor dióda elektromos jellé alakítja, és az előerősítőn való áthaladás után a megfelelő kódsebességű elektromos jelet adják ki.
Melyek az optikai modul fő teljesítménymutatói?
Hogyan mérhető az optikai modul teljesítményindexe?Az optikai modulok teljesítménymutatóit a következő szempontokból érthetjük meg.
Optikai modul adója
Átlagos átviteli optikai teljesítmény
Az átlagos átvitt optikai teljesítmény a fényforrás által az optikai modul átbocsátó végének normál üzemi körülmények között kibocsátott optikai teljesítményre vonatkozik, amely a fény intenzitásaként értelmezhető.Az átvitt optikai teljesítmény az „1” arányához kapcsolódik a továbbított adatjelben.Minél több „1”, annál nagyobb az optikai teljesítmény.Amikor az adó pszeudo-véletlen sorrendű jelet küld, az „1” és a „0” nagyjából a felét teszik ki.Ekkor a teszttel kapott teljesítmény az átlagos átvitt optikai teljesítmény, mértékegysége pedig W vagy mW vagy dBm.Ezek közül a W vagy mW egy lineáris egység, a dBm pedig egy logaritmikus egység.A kommunikáció során általában dBm-t használunk az optikai teljesítmény ábrázolására.
Kihalási arány
Az extinkciós arány a lézer átlagos optikai teljesítményének arányának minimális értékére vonatkozik, amikor az összes „1” kódot kibocsátja a kibocsátott átlagos optikai teljesítményhez, amikor az összes „0” kódot teljes modulációs körülmények között bocsátják ki, és a mértékegység dB .Amint az 1-3. ábrán látható, amikor egy elektromos jelet optikai jellé alakítunk, az optikai modul adó részében lévő lézer a bemeneti elektromos jel kódsebességének megfelelően optikai jellé alakítja azt.Az átlagos optikai teljesítmény, ha az összes „1” kód a fényt kibocsátó lézer átlagos teljesítményét jelenti, az átlagos optikai teljesítmény, amikor az összes „0” kód a fényt nem kibocsátó lézer átlagos teljesítményét jelenti, és a kioltási arány a képességet. 0 és 1 jelek megkülönböztetésére, így az extinkciós arány a lézer működési hatékonyságának mérőszáma.Az extinkciós arány tipikus minimális értéke 8,2 dB és 10 dB között van.
Az optikai jel középső hullámhossza
Az emissziós spektrumban az 50℅ maximális amplitúdóértékeket összekötő vonalszakasz felezőpontjának megfelelő hullámhossz.Különböző típusú lézerek vagy két azonos típusú lézer eltérő középponti hullámhosszal rendelkezik a folyamat, a gyártás és egyéb okok miatt.Még ugyanaz a lézer is eltérő középhullámhosszú lehet különböző körülmények között.Általában az optikai eszközök és optikai modulok gyártói megadják a felhasználóknak egy paramétert, azaz a középső hullámhosszt (például 850 nm), és ez a paraméter általában egy tartomány.Jelenleg az általánosan használt optikai modulok három központi hullámhossza létezik: 850 nm, 1310 nm és 1550 nm.
Miért ebben a három sávban van meghatározva?Ez az optikai jel optikai szál átviteli közegének elvesztésével kapcsolatos.Folyamatos kutatások és kísérletek során kiderült, hogy a szálveszteség általában a hullámhossz hosszával csökken.A veszteség 850 nm-nél kisebb, és a veszteség 900 ~ 1300 nm-nél nagyobb lesz;míg 1310 nm-en csökken, és az 1550 nm-en a veszteség a legalacsonyabb, az 1650 nm feletti veszteség pedig nő.Tehát a 850 nm az úgynevezett rövid hullámhosszú ablak, az 1310 nm és az 1550 nm pedig a hosszú hullámhosszú ablak.
Optikai modul vevő
Túlterhelés optikai teljesítmény
Telített optikai teljesítményként is ismert, ez arra a maximális bemeneti átlagos optikai teljesítményre utal, amelyet a vevővégi komponensek kaphatnak az optikai modul bizonyos bithibaaránya (BER=10-12) feltétele mellett.A mértékegység dBm.
Meg kell jegyezni, hogy a fotodetektor erős fénybesugárzás hatására fotoáram-telítettségi jelenségnek tűnik.Amikor ez a jelenség előfordul, az érzékelőnek bizonyos időre van szüksége a helyreállításhoz.Ekkor a vételi érzékenység csökken, és a vett jelet rosszul lehet megítélni.kódhibákat okoz.Egyszerűen fogalmazva, ha a bemeneti optikai teljesítmény meghaladja ezt a túlterheléses optikai teljesítményt, az a berendezés károsodását okozhatja.Használat és működés közben próbálja meg elkerülni az erős fényt, hogy elkerülje az optikai túlterhelés túllépését.
Vevő érzékenysége
A vételi érzékenység azt a minimális átlagos bemeneti optikai teljesítményt jelenti, amelyet a vevővégi komponensek fogadhatnak az optikai modul bizonyos bithibaaránya (BER=10-12) mellett.Ha az adás optikai teljesítménye a küldő oldalon lévő fényintenzitásra vonatkozik, akkor a vételi érzékenység az optikai modul által érzékelhető fényintenzitásra vonatkozik.A mértékegység dBm.
Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb a sebesség, annál rosszabb a vételi érzékenység, vagyis minél nagyobb a minimális vett optikai teljesítmény, annál magasabbak a követelmények az optikai modul vevővégi összetevőivel szemben.
Fogadott optikai teljesítmény
A vett optikai teljesítmény arra az átlagos optikai teljesítmény tartományra vonatkozik, amelyet a vevővégi komponensek az optikai modul bizonyos bithibaaránya (BER=10-12) mellett vehetnek.A mértékegység dBm.A vett optikai teljesítmény felső határa a túlterheléses optikai teljesítmény, alsó határa pedig a vételi érzékenység maximális értéke.
Általánosságban elmondható, hogy ha a vett optikai teljesítmény kisebb, mint a vételi érzékenység, előfordulhat, hogy a jel nem fog megfelelően fogni, mert az optikai teljesítmény túl gyenge.Ha a vett optikai teljesítmény nagyobb, mint a túlterhelt optikai teljesítmény, előfordulhat, hogy a jelek vétele nem megfelelő a bithibák miatt.
Átfogó teljesítményindex
interfész sebessége
Az optikai eszközök által hordozható hibamentes átvitel maximális elektromos jelsebessége, az Ethernet szabvány előírja: 125Mbit/s, 1,25Gbit/s, 10,3125Gbit/s, 41,25Gbit/s.
Átviteli távolság
Az optikai modulok átviteli távolságát elsősorban a veszteség és a diszperzió korlátozza.A veszteség a fényenergia elvesztése a közeg abszorpciója, szórása és szivárgása miatt, amikor a fényt az optikai szálban továbbítják.Az energia ezen része az átviteli távolság növekedésével bizonyos sebességgel disszipálódik.A diszperzió elsősorban abból adódik, hogy a különböző hullámhosszú elektromágneses hullámok különböző sebességgel terjednek ugyanabban a közegben, aminek következtében az optikai jel különböző hullámhosszúságú komponensei az átviteli távolságok halmozódása miatt különböző időpontokban érkeznek a vevőoldalra, ami impulzust eredményez. kiszélesedik, ami lehetetlenné teszi a jelek értékének megkülönböztetését.
Az optikai modul korlátozott szóródását tekintve a korlátozott távolság jóval nagyobb, mint a veszteség korlátozott távolsága, így figyelmen kívül hagyható.A veszteséghatár a következő képlet szerint becsülhető meg: veszteségkorlátozott távolság = (átvitt optikai teljesítmény – vételi érzékenység) / szál csillapítása.Az optikai szál csillapítása erősen összefügg a ténylegesen kiválasztott optikai szállal.