Օպտիկական մոդուլի աշխատանքի սկզբունքը

Որպես օպտիկական մանրաթելային հաղորդակցության կարևոր մաս, օպտիկական մոդուլները օպտոէլեկտրոնային սարքեր են, որոնք իրականացնում են ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման և էլեկտրաօպտիկական փոխակերպման գործառույթները օպտիկական ազդանշանի հաղորդման գործընթացում:
Օպտիկական մոդուլն աշխատում է OSI մոդելի ֆիզիկական շերտում և հանդիսանում է օպտիկամանրաթելային կապի համակարգի հիմնական բաղադրիչներից մեկը:Այն հիմնականում կազմված է օպտոէլեկտրոնային սարքերից (օպտիկական հաղորդիչներ, օպտիկական ընդունիչներ), ֆունկցիոնալ սխեմաներից և օպտիկական միջերեսներից։Դրա հիմնական գործառույթը օպտիկական մանրաթելային հաղորդակցության մեջ ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման և էլեկտրաօպտիկական փոխակերպման գործառույթների իրականացումն է:Օպտիկական մոդուլի աշխատանքի սկզբունքը ներկայացված է օպտիկական մոդուլի աշխատանքային սկզբունքի դիագրամում:

Ուղարկող միջերեսը մուտքագրում է էլեկտրական ազդանշան որոշակի կոդի արագությամբ, և ներքին վարորդի չիպի կողմից մշակվելուց հետո համապատասխան արագության մոդուլավորված օպտիկական ազդանշանն արտանետվում է շարժիչ կիսահաղորդչային լազերի (LD) կամ լուսադիոդի (LED) միջոցով:Օպտիկական մանրաթելով փոխանցվելուց հետո ստացող միջերեսը փոխանցում է օպտիկական ազդանշանը: Այն վերածվում է էլեկտրական ազդանշանի ֆոտոդետեկտորային դիոդի միջոցով, իսկ նախաուժեղացուցիչի միջով անցնելուց հետո թողարկվում է համապատասխան կոդի արագության էլեկտրական ազդանշան:
Որոնք են օպտիկական մոդուլի հիմնական կատարողական ցուցանիշները
Ինչպե՞ս չափել օպտիկական մոդուլի կատարողականի ինդեքսը:Մենք կարող ենք հասկանալ օպտիկական մոդուլների կատարողականի ցուցանիշները հետևյալ ասպեկտներից.
Օպտիկական մոդուլի հաղորդիչ
Միջին փոխանցման օպտիկական հզորությունը
Միջին փոխանցվող օպտիկական հզորությունը վերաբերում է օպտիկական մոդուլի հաղորդիչ վերջում լույսի աղբյուրի կողմից թողարկվող օպտիկական հզորությանը նորմալ աշխատանքային պայմաններում, որը կարելի է հասկանալ որպես լույսի ինտենսիվություն:Հաղորդվող օպտիկական հզորությունը կապված է փոխանցվող տվյալների ազդանշանի «1» համամասնության հետ:Որքան շատ է «1», այնքան մեծ է օպտիկական հզորությունը:Երբ հաղորդիչը կեղծ պատահական հաջորդականության ազդանշան է ուղարկում, «1″ և «0»-ը մոտավորապես կազմում են յուրաքանչյուրի կեսը:Այս պահին փորձարկման արդյունքում ստացված հզորությունը միջին փոխանցվող օպտիկական հզորությունն է, իսկ միավորը W կամ mW կամ dBm է:Դրանցից W կամ mW-ը գծային միավոր է, իսկ dBm-ը՝ լոգարիթմական միավոր։Հաղորդակցության մեջ մենք սովորաբար օգտագործում ենք dBm օպտիկական հզորությունը ներկայացնելու համար:
Անհետացման հարաբերակցությունը
Մարման հարաբերակցությունը վերաբերում է լազերի միջին օպտիկական հզորության հարաբերակցության նվազագույն արժեքին, երբ թողարկվում է բոլոր «1» կոդերն արտանետվող միջին օպտիկական հզորությանը, երբ բոլոր «0» կոդերը թողարկվում են լրիվ մոդուլյացիայի պայմաններում, իսկ միավորը դԲ է: .Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-3-ում, երբ մենք էլեկտրական ազդանշանը վերածում ենք օպտիկական ազդանշանի, օպտիկական մոդուլի հաղորդող մասում գտնվող լազերը այն վերածում է օպտիկական ազդանշանի՝ ըստ մուտքային էլեկտրական ազդանշանի կոդային արագության:Միջին օպտիկական հզորությունը, երբ բոլոր «1» կոդերը ներկայացնում են լազերային արձակող լույսի միջին հզորությունը, միջին օպտիկական հզորությունը, երբ բոլոր «0» կոդերը ներկայացնում են լազերի միջին հզորությունը, որը լույս չի արձակում, իսկ մարման հարաբերակցությունը ներկայացնում է կարողությունը։ 0-ից 1 ազդանշանները տարբերելու համար, ուստի մարման հարաբերակցությունը կարող է դիտվել որպես լազերային գործողության արդյունավետության չափանիշ:Տիպիկ նվազագույն արժեքները մարման հարաբերակցության համար տատանվում են 8,2 դԲ-ից մինչև 10 դԲ:
Օպտիկական ազդանշանի կենտրոնական ալիքի երկարությունը
Արտանետումների սպեկտրում 50℅ առավելագույն ամպլիտուդային արժեքները միացնող գծի հատվածի միջնակետին համապատասխանող ալիքի երկարությունը։Տարբեր տեսակի լազերներ կամ նույն տեսակի երկու լազերներ կունենան կենտրոնական ալիքի տարբեր երկարություններ՝ պայմանավորված գործընթացով, արտադրությամբ և այլ պատճառներով:Նույնիսկ նույն լազերը տարբեր պայմաններում կարող է ունենալ կենտրոնական ալիքի տարբեր երկարություններ:Ընդհանրապես, օպտիկական սարքերի և օպտիկական մոդուլների արտադրողները օգտվողներին տրամադրում են պարամետր, այսինքն՝ կենտրոնական ալիքի երկարությունը (օրինակ՝ 850 նմ), և այս պարամետրը սովորաբար տիրույթ է:Ներկայումս սովորաբար օգտագործվում են օպտիկական մոդուլների երեք կենտրոնական ալիքի երկարություններ՝ 850 նմ գոտի, 1310 նմ գոտի և 1550 նմ գոտի:
Ինչու՞ է այն սահմանվում այս երեք խմբերում:Սա կապված է օպտիկական ազդանշանի օպտիկամանրաթելային փոխանցման միջավայրի կորստի հետ:Շարունակական հետազոտությունների և փորձերի միջոցով պարզվում է, որ մանրաթելերի կորուստը սովորաբար նվազում է ալիքի երկարության հետ:850 նմ կորուստը ավելի քիչ է, իսկ 900 ~ 1300 նմ կորուստը դառնում է ավելի մեծ.մինչդեռ 1310nm-ում այն ​​դառնում է ավելի ցածր, իսկ 1550nm-ում կորուստը ամենացածրն է, իսկ 1650nm-ից բարձր կորուստը հակված է աճել:Այսպիսով, 850 նմ այսպես կոչված կարճ ալիքի պատուհանն է, իսկ 1310 նմ և 1550 նմ երկար ալիքի պատուհաններ են:
Օպտիկական մոդուլի ընդունիչ
Գերբեռնված օպտիկական հզորություն
Նաև հայտնի է որպես հագեցած օպտիկական հզորություն, այն վերաբերում է առավելագույն մուտքային միջին օպտիկական հզորությանը, որը ընդունող վերջնական բաղադրիչները կարող են ստանալ օպտիկական մոդուլի որոշակի բիթային սխալի արագության (BER=10-12) պայմաններում:Միավորը dBm է:
Հարկ է նշել, որ ֆոտոդետեկտորը կհայտնվի լուսահոսքի հագեցվածության երևույթ՝ ուժեղ լույսի ճառագայթման տակ:Երբ այս երեւույթը տեղի է ունենում, դետեկտորին անհրաժեշտ է որոշակի ժամանակ վերականգնելու համար:Այս պահին ընդունման զգայունությունը նվազում է, և ստացված ազդանշանը կարող է սխալ գնահատվել:կոդերի սխալներ առաջացնել:Պարզ ասած, եթե մուտքային օպտիկական հզորությունը գերազանցում է այս գերբեռնված օպտիկական հզորությունը, դա կարող է վնասել սարքավորումը:Օգտագործման և շահագործման ընթացքում փորձեք խուսափել ուժեղ լույսի ազդեցությունից՝ կանխելու գերբեռնվածության օպտիկական հզորության գերազանցումը:
Ընդունիչի զգայունություն
Ընդունող զգայունությունը վերաբերում է նվազագույն միջին մուտքային օպտիկական հզորությանը, որը ընդունող վերջնական բաղադրիչները կարող են ստանալ օպտիկական մոդուլի որոշակի բիթային սխալի (BER=10-12) պայմանով:Եթե ​​փոխանցման օպտիկական հզորությունը վերաբերում է լույսի ինտենսիվությանը ուղարկող վերջում, ապա ստացման զգայունությունը վերաբերում է լույսի ինտենսիվությանը, որը կարող է հայտնաբերել օպտիկական մոդուլը:Միավորը dBm է:
Ընդհանուր առմամբ, որքան բարձր է արագությունը, այնքան ավելի վատ է ընդունման զգայունությունը, այսինքն, որքան մեծ է ստացված նվազագույն օպտիկական հզորությունը, այնքան բարձր են պահանջները օպտիկական մոդուլի ընդունող վերջնական բաղադրիչներին:
Ստացել է օպտիկական հզորություն
Ստացված օպտիկական հզորությունը վերաբերում է միջին օպտիկական հզորության միջակայքին, որը ընդունող վերջնական բաղադրիչները կարող են ստանալ օպտիկական մոդուլի որոշակի բիթային սխալի (BER=10-12) պայմանով։Միավորը dBm է:Ստացված օպտիկական հզորության վերին սահմանը գերբեռնվածության օպտիկական հզորությունն է, իսկ ստորին սահմանը՝ ընդունող զգայունության առավելագույն արժեքը։
Ընդհանուր առմամբ, երբ ստացված օպտիկական հզորությունը ցածր է ստացողի զգայունությունից, ազդանշանը կարող է չստացվել նորմալ, քանի որ օպտիկական հզորությունը չափազանց թույլ է:Երբ ստացված օպտիկական հզորությունը ավելի մեծ է, քան գերբեռնված օպտիկական հզորությունը, ազդանշանները կարող են սովորաբար չստացվել բիթային սխալների պատճառով:
Համապարփակ կատարողականի ինդեքս
ինտերֆեյսի արագություն
Սխալներից զերծ փոխանցման էլեկտրական ազդանշանի առավելագույն արագությունը, որը կարող են կրել օպտիկական սարքերը, Ethernet ստանդարտը սահմանում է.
Փոխանցման հեռավորությունը
Օպտիկական մոդուլների փոխանցման հեռավորությունը հիմնականում սահմանափակվում է կորստով և ցրվածությամբ:Կորուստը լույսի էներգիայի կորուստն է միջավայրի կլանման, ցրման և արտահոսքի պատճառով, երբ լույսը փոխանցվում է օպտիկական մանրաթելում:Էներգիայի այս մասը ցրվում է որոշակի արագությամբ, քանի որ փոխանցման հեռավորությունը մեծանում է:Դիսպերսիան հիմնականում պայմանավորված է նրանով, որ տարբեր ալիքի երկարությունների էլեկտրամագնիսական ալիքները տարածվում են տարբեր արագություններով նույն միջավայրում, ինչի արդյունքում օպտիկական ազդանշանի տարբեր ալիքի երկարության բաղադրիչները տարբեր ժամանակներում հասնում են ընդունիչ՝ հաղորդման հեռավորությունների կուտակման պատճառով, ինչը հանգեցնում է իմպուլսի: ընդլայնում, ինչը անհնարին է դարձնում ազդանշանների արժեքը տարբերելը:
Օպտիկական մոդուլի սահմանափակ ցրվածության առումով սահմանափակ հեռավորությունը շատ ավելի մեծ է, քան կորստի սահմանափակ հեռավորությունը, ուստի այն կարելի է անտեսել:Կորուստների սահմանաչափը կարելի է գնահատել ըստ բանաձևի.Օպտիկական մանրաթելի թուլացումը խիստ կապված է իրական ընտրված օպտիկական մանրաթելի հետ: