Prinsip kerja modul optik

Sebagai bagian penting dari komunikasi serat optik, modul optik adalah perangkat optoelektronik yang mewujudkan fungsi konversi fotolistrik dan konversi elektro-optik dalam proses transmisi sinyal optik.
Modul optik bekerja pada lapisan fisik model OSI dan merupakan salah satu komponen inti dalam sistem komunikasi serat optik.Ini terutama terdiri dari perangkat optoelektronik (pemancar optik, penerima optik), sirkuit fungsional, dan antarmuka optik.Fungsi utamanya adalah untuk mewujudkan fungsi konversi fotolistrik dan konversi elektro-optik dalam komunikasi serat optik.Prinsip kerja modul optik ditunjukkan pada diagram prinsip kerja modul optik.

Antarmuka pengirim memasukkan sinyal listrik dengan laju kode tertentu, dan setelah diproses oleh chip driver internal, sinyal optik termodulasi dari laju yang sesuai dipancarkan oleh laser semikonduktor penggerak (LD) atau dioda pemancar cahaya (LED).Setelah transmisi melalui serat optik, antarmuka penerima mentransmisikan sinyal optik. Ini diubah menjadi sinyal listrik oleh dioda fotodetektor, dan sinyal listrik dengan laju kode yang sesuai dikeluarkan setelah melewati preamplifier.
Apa indikator kinerja utama dari modul optik
Bagaimana mengukur indeks kinerja modul optik?Indikator kinerja modul optik dapat kita pahami dari aspek-aspek berikut.
Pemancar modul optik
Daya optik transmisi rata-rata
Daya optik yang ditransmisikan rata-rata mengacu pada output daya optik oleh sumber cahaya di ujung transmisi modul optik dalam kondisi kerja normal, yang dapat dipahami sebagai intensitas cahaya.Daya optik yang ditransmisikan terkait dengan proporsi “1″ dalam sinyal data yang ditransmisikan.Semakin banyak “1″, semakin besar daya optiknya.Ketika pemancar mengirimkan sinyal urutan pseudo-acak, “1″ dan “0″ kira-kira berjumlah setengahnya masing-masing.Saat ini, daya yang diperoleh dari pengujian adalah daya optik rata-rata yang ditransmisikan, dan satuannya adalah W atau mW atau dBm.Diantaranya, W atau mW adalah satuan linier, dan dBm adalah satuan logaritmik.Dalam komunikasi, kami biasanya menggunakan dBm untuk mewakili daya optik.
Rasio Kepunahan
Rasio kepunahan mengacu pada nilai minimum rasio daya optik rata-rata laser saat memancarkan semua kode “1″ dengan daya optik rata-rata yang dipancarkan saat semua kode “0″ dipancarkan dalam kondisi modulasi penuh, dan satuannya adalah dB .Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-3, ketika kita mengubah sinyal listrik menjadi sinyal optik, laser di bagian transmisi modul optik mengubahnya menjadi sinyal optik sesuai dengan laju kode dari sinyal listrik input.Daya optik rata-rata ketika semua kode “1″ mewakili daya rata-rata laser yang memancarkan cahaya, daya optik rata-rata ketika semua kode “0″ mewakili daya rata-rata laser yang tidak memancarkan cahaya, dan rasio kepunahan mewakili kemampuan untuk membedakan antara 0 dan 1 sinyal, sehingga Extinction ratio dapat dianggap sebagai ukuran efisiensi pengoperasian laser.Nilai minimum tipikal untuk rasio kepunahan berkisar antara 8,2dB hingga 10dB.
Panjang gelombang pusat dari sinyal optik
Dalam spektrum emisi, panjang gelombang sesuai dengan titik tengah ruas garis yang menghubungkan nilai amplitudo maksimum 50℅.Jenis laser yang berbeda atau dua laser dengan jenis yang sama akan memiliki panjang gelombang pusat yang berbeda karena proses, produksi, dan alasan lainnya.Bahkan laser yang sama mungkin memiliki panjang gelombang pusat yang berbeda dalam kondisi yang berbeda.Umumnya, produsen perangkat optik dan modul optik menyediakan parameter kepada pengguna, yaitu panjang gelombang tengah (seperti 850nm), dan parameter ini umumnya berupa kisaran.Saat ini, terutama ada tiga panjang gelombang sentral dari modul optik yang umum digunakan: pita 850nm, pita 1310nm, dan pita 1550nm.
Mengapa itu didefinisikan dalam tiga band ini?Hal ini terkait dengan hilangnya media transmisi serat optik dari sinyal optik.Melalui penelitian dan percobaan yang terus menerus, ditemukan bahwa kehilangan serat biasanya berkurang dengan panjang gelombang.Kerugian pada 850nm lebih sedikit, dan kerugian pada 900 ~ 1300nm menjadi lebih tinggi;sementara pada 1310nm menjadi lebih rendah, dan kerugian pada 1550nm adalah yang terendah, dan kerugian di atas 1650nm cenderung meningkat.Jadi 850nm disebut jendela panjang gelombang pendek, dan 1310nm dan 1550nm adalah jendela panjang gelombang panjang.
Penerima modul optik
Membebani daya optik
Juga dikenal sebagai daya optik jenuh, ini mengacu pada daya optik rata-rata input maksimum yang dapat diterima komponen ujung penerima di bawah kondisi tingkat kesalahan bit tertentu (BER=10-12) dari modul optik.Satuannya adalah dBm.
Perlu dicatat bahwa photodetector akan muncul fenomena saturasi arus foto di bawah penyinaran cahaya yang kuat.Saat fenomena ini terjadi, detektor memerlukan periode waktu tertentu untuk pulih.Pada saat ini, sensitivitas penerima berkurang, dan sinyal yang diterima mungkin salah menilai.menyebabkan kesalahan kode.Sederhananya, jika daya optik input melebihi daya optik berlebih ini, dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan.Selama penggunaan dan pengoperasian, cobalah untuk menghindari paparan cahaya yang kuat untuk mencegah kelebihan daya optik.
Sensitivitas penerima
Sensitivitas penerimaan mengacu pada daya optik input rata-rata minimum yang dapat diterima oleh komponen ujung penerima dalam kondisi tingkat kesalahan bit tertentu (BER=10-12) dari modul optik.Jika daya optik pancar mengacu pada intensitas cahaya pada ujung pengirim, maka sensitivitas penerima mengacu pada intensitas cahaya yang dapat dideteksi oleh modul optik.Satuannya adalah dBm.
Secara umum, semakin tinggi kecepatannya, semakin buruk sensitivitas penerima, yaitu, semakin besar daya optik minimum yang diterima, semakin tinggi persyaratan untuk komponen ujung penerima modul optik.
Menerima daya optik
Daya optik yang diterima mengacu pada rentang daya optik rata-rata yang dapat diterima oleh komponen ujung penerima dalam kondisi tingkat kesalahan bit tertentu (BER=10-12) dari modul optik.Satuannya adalah dBm.Batas atas daya optik yang diterima adalah kelebihan daya optik, dan batas bawah adalah nilai maksimum sensitivitas penerima.
Secara umum, ketika daya optik yang diterima lebih rendah dari sensitivitas penerima, sinyal mungkin tidak diterima secara normal karena daya optik terlalu lemah.Ketika daya optik yang diterima lebih besar daripada daya optik berlebih, sinyal mungkin tidak diterima secara normal karena kesalahan bit.
Indeks kinerja komprehensif
kecepatan antarmuka
Tingkat sinyal listrik maksimum transmisi bebas kesalahan yang dapat dibawa oleh perangkat optik, standar Ethernet menetapkan: 125Mbit/dtk, 1,25Gbit/dtk, 10,3125Gbit/dtk, 41,25Gbit/dtk.
Jarak transmisi
Jarak transmisi modul optik terutama dibatasi oleh kehilangan dan dispersi.Loss adalah hilangnya energi cahaya akibat penyerapan, hamburan dan kebocoran medium ketika cahaya ditransmisikan dalam serat optik.Bagian energi ini dihamburkan pada laju tertentu seiring bertambahnya jarak transmisi.Dispersi terutama disebabkan oleh fakta bahwa gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang berbeda merambat pada kecepatan berbeda dalam media yang sama, menghasilkan komponen panjang gelombang berbeda dari sinyal optik yang tiba di ujung penerima pada waktu yang berbeda karena akumulasi jarak transmisi, menghasilkan pulsa memperluas, yang membuat tidak mungkin untuk membedakan nilai sinyal.
Dalam hal dispersi terbatas modul optik, jarak terbatas jauh lebih besar daripada jarak terbatas kerugian, sehingga dapat diabaikan.Batas kerugian dapat diperkirakan menurut rumus: kerugian terbatas jarak = (daya optik yang ditransmisikan – sensitivitas penerima) / pelemahan serat.Atenuasi serat optik sangat terkait dengan serat optik yang dipilih sebenarnya.