Come parte importante della comunicazione in fibra ottica, i moduli ottici sono dispositivi optoelettronici che realizzano le funzioni di conversione fotoelettrica e conversione elettro-ottica nel processo di trasmissione del segnale ottico.
Il modulo ottico funziona al livello fisico del modello OSI ed è uno dei componenti principali del sistema di comunicazione in fibra ottica.È composto principalmente da dispositivi optoelettronici (trasmettitori ottici, ricevitori ottici), circuiti funzionali e interfacce ottiche.La sua funzione principale è quella di realizzare le funzioni di conversione fotoelettrica e di conversione elettro-ottica nella comunicazione in fibra ottica.Il principio di funzionamento del modulo ottico è illustrato nel diagramma del principio di funzionamento del modulo ottico.
L'interfaccia di invio immette un segnale elettrico con una certa velocità di codice e, dopo essere stato elaborato dal chip del driver interno, il segnale ottico modulato della velocità corrispondente viene emesso dal laser a semiconduttore di guida (LD) o dal diodo a emissione di luce (LED).Dopo la trasmissione attraverso la fibra ottica, l'interfaccia di ricezione trasmette il segnale ottico. Esso viene convertito in un segnale elettrico da un diodo fotorilevatore e viene emesso un segnale elettrico di una velocità di codice corrispondente dopo essere passato attraverso un preamplificatore.
Quali sono gli indicatori chiave di prestazione del modulo ottico
Come misurare l'indice di prestazione del modulo ottico?Possiamo comprendere gli indicatori di prestazione dei moduli ottici dai seguenti aspetti.
Trasmettitore del modulo ottico
Potenza ottica di trasmissione media
La potenza ottica trasmessa media si riferisce alla potenza ottica emessa dalla sorgente luminosa all'estremità trasmittente del modulo ottico in condizioni di lavoro normali, che può essere intesa come intensità della luce.La potenza ottica trasmessa è correlata alla proporzione di "1" nel segnale dati trasmesso.Più "1", maggiore è la potenza ottica.Quando il trasmettitore invia un segnale di sequenza pseudo-casuale, "1" e "0" rappresentano all'incirca la metà di ciascuno.In questo momento, la potenza ottenuta dal test è la potenza ottica trasmessa media e l'unità è W o mW o dBm.Tra questi, W o mW è un'unità lineare e dBm è un'unità logaritmica.Nella comunicazione, di solito usiamo dBm per rappresentare la potenza ottica.
Rapporto di estinzione
Il rapporto di estinzione si riferisce al valore minimo del rapporto tra la potenza ottica media del laser quando si emettono tutti i codici "1" e la potenza ottica media emessa quando tutti i codici "0" vengono emessi in condizioni di modulazione completa e l'unità è dB .Come mostrato nella Figura 1-3, quando convertiamo un segnale elettrico in un segnale ottico, il laser nella parte trasmittente del modulo ottico lo converte in un segnale ottico in base al code rate del segnale elettrico in ingresso.La potenza ottica media quando tutti i codici "1" rappresentano la potenza media del laser che emette luce, la potenza ottica media quando tutti i codici "0" rappresentano la potenza media del laser che non emette luce e il rapporto di estinzione rappresenta la capacità per distinguere tra segnali 0 e 1, quindi il rapporto di estinzione può essere considerato una misura dell'efficienza operativa del laser.I valori minimi tipici per il rapporto di estinzione vanno da 8,2 dB a 10 dB.
La lunghezza d'onda centrale del segnale ottico
Nello spettro di emissione, la lunghezza d'onda corrispondente al punto medio del segmento di linea che collega i valori di ampiezza massima di 50℅.Diversi tipi di laser o due laser dello stesso tipo avranno lunghezze d'onda centrali diverse a causa del processo, della produzione e di altri motivi.Anche lo stesso laser può avere diverse lunghezze d'onda centrali in condizioni diverse.In generale, i produttori di dispositivi ottici e moduli ottici forniscono agli utenti un parametro, ovvero la lunghezza d'onda centrale (come 850 nm), e questo parametro è generalmente un intervallo.Al momento, ci sono principalmente tre lunghezze d'onda centrali dei moduli ottici comunemente usati: banda 850nm, banda 1310nm e banda 1550nm.
Perché è definito in queste tre bande?Ciò è correlato alla perdita del mezzo di trasmissione in fibra ottica del segnale ottico.Attraverso continue ricerche ed esperimenti, si è scoperto che la perdita di fibra di solito diminuisce con la lunghezza della lunghezza d'onda.La perdita a 850 nm è inferiore e la perdita a 900 ~ 1300 nm aumenta;mentre a 1310 nm si abbassa e la perdita a 1550 nm è la più bassa e la perdita sopra i 1650 nm tende ad aumentare.Quindi 850 nm è la cosiddetta finestra a lunghezza d'onda corta e 1310 nm e 1550 nm sono finestre a lunghezza d'onda lunga.
Ricevitore del modulo ottico
Sovraccarico di potenza ottica
Conosciuta anche come potenza ottica satura, si riferisce alla potenza ottica media di ingresso massima che i componenti dell'estremità ricevente possono ricevere in una determinata condizione di tasso di errore di bit (BER=10-12) del modulo ottico.L'unità è dBm.
Va notato che il fotorilevatore apparirà fenomeno di saturazione della fotocorrente sotto forte irradiazione luminosa.Quando si verifica questo fenomeno, il rilevatore necessita di un certo periodo di tempo per riprendersi.In questo momento, la sensibilità di ricezione diminuisce e il segnale ricevuto potrebbe essere valutato erroneamente.causare errori di codice.Per dirla semplicemente, se la potenza ottica in ingresso supera questa potenza ottica di sovraccarico, potrebbe causare danni all'apparecchiatura.Durante l'uso e il funzionamento, cercare di evitare una forte esposizione alla luce per evitare di superare la potenza ottica di sovraccarico.
Sensibilità del ricevitore
La sensibilità di ricezione si riferisce alla potenza ottica di ingresso media minima che i componenti dell'estremità di ricezione possono ricevere a condizione di un determinato tasso di errore di bit (BER=10-12) del modulo ottico.Se la potenza ottica di trasmissione si riferisce all'intensità della luce all'estremità di invio, la sensibilità di ricezione si riferisce all'intensità della luce che può essere rilevata dal modulo ottico.L'unità è dBm.
In generale, maggiore è la velocità, peggiore è la sensibilità di ricezione, ovvero maggiore è la potenza ottica ricevuta minima, maggiori sono i requisiti per i componenti dell'estremità di ricezione del modulo ottico.
Potenza ottica ricevuta
La potenza ottica ricevuta si riferisce all'intervallo di potenza ottica media che i componenti dell'estremità ricevente possono ricevere a condizione di un certo tasso di errore di bit (BER=10-12) del modulo ottico.L'unità è dBm.Il limite superiore della potenza ottica ricevuta è la potenza ottica di sovraccarico e il limite inferiore è il valore massimo della sensibilità di ricezione.
In generale, quando la potenza ottica ricevuta è inferiore alla sensibilità di ricezione, il segnale potrebbe non essere ricevuto normalmente perché la potenza ottica è troppo debole.Quando la potenza ottica ricevuta è maggiore della potenza ottica di sovraccarico, i segnali potrebbero non essere ricevuti normalmente a causa di errori di bit.
Indice di prestazione completo
velocità dell'interfaccia
La velocità massima del segnale elettrico di trasmissione senza errori che i dispositivi ottici possono trasportare, lo standard Ethernet stabilisce: 125 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 10,3125 Gbit/s, 41,25 Gbit/s.
Distanza di trasmissione
La distanza di trasmissione dei moduli ottici è principalmente limitata dalla perdita e dalla dispersione.La perdita è la perdita di energia luminosa dovuta all'assorbimento, alla dispersione e alla dispersione del mezzo quando la luce viene trasmessa nella fibra ottica.Questa parte dell'energia viene dissipata ad una certa velocità all'aumentare della distanza di trasmissione.La dispersione è dovuta principalmente al fatto che le onde elettromagnetiche di diverse lunghezze d'onda si propagano a velocità diverse nello stesso mezzo, determinando componenti di lunghezza d'onda diverse del segnale ottico che arrivano all'estremità ricevente in tempi diversi a causa dell'accumulo di distanze di trasmissione, con conseguente impulso ampliamento, che rende impossibile distinguere il valore dei segnali.
In termini di dispersione limitata del modulo ottico, la distanza limitata è di gran lunga maggiore della distanza limitata della perdita, quindi può essere ignorata.Il limite di perdita può essere stimato secondo la formula: distanza limitata di perdita = (potenza ottica trasmessa – sensibilità di ricezione) / attenuazione della fibra.L'attenuazione della fibra ottica è fortemente correlata alla fibra ottica effettivamente selezionata.
Tempo di pubblicazione: 27 aprile 2023