ოპტიკური მოდულის მუშაობის პრინციპი

როგორც ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაციის მნიშვნელოვანი ნაწილი, ოპტიკური მოდულები არის ოპტოელექტრონული მოწყობილობები, რომლებიც ახორციელებენ ფოტოელექტრული კონვერტაციის და ელექტროოპტიკური გარდაქმნის ფუნქციებს ოპტიკური სიგნალის გადაცემის პროცესში.
ოპტიკური მოდული მუშაობს OSI მოდელის ფიზიკურ ფენაზე და წარმოადგენს ოპტიკურ ბოჭკოვანი კომუნიკაციის სისტემის ერთ-ერთ ძირითად კომპონენტს.იგი ძირითადად შედგება ოპტოელექტრონული მოწყობილობებისგან (ოპტიკური გადამცემები, ოპტიკური მიმღებები), ფუნქციური სქემები და ოპტიკური ინტერფეისები.მისი მთავარი ფუნქციაა ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციაში ფოტოელექტრული კონვერტაციის და ელექტროოპტიკური გარდაქმნის ფუნქციების რეალიზება.ოპტიკური მოდულის მუშაობის პრინციპი ნაჩვენებია ოპტიკური მოდულის მუშაობის პრინციპის დიაგრამაში.

გაგზავნის ინტერფეისი შეაქვს ელექტრულ სიგნალს გარკვეული კოდის სიჩქარით და შიდა დრაივერის ჩიპის მიერ დამუშავების შემდეგ, შესაბამისი სიჩქარის მოდულირებული ოპტიკური სიგნალი გამოიყოფა მამოძრავებელი ნახევარგამტარული ლაზერის (LD) ან სინათლის დიოდის (LED) მიერ.ოპტიკური ბოჭკოს მეშვეობით გადაცემის შემდეგ, მიმღები ინტერფეისი გადასცემს ოპტიკურ სიგნალს, იგი გარდაიქმნება ელექტრულ სიგნალად ფოტოდეტექტორის დიოდით, ხოლო შესაბამისი კოდის სიჩქარის ელექტრული სიგნალი გამოდის პრეგამაძლიერებლის გავლის შემდეგ.
რა არის ოპტიკური მოდულის მუშაობის ძირითადი ინდიკატორები
როგორ გავზომოთ ოპტიკური მოდულის შესრულების ინდექსი?ჩვენ შეგვიძლია გავიგოთ ოპტიკური მოდულების შესრულების ინდიკატორები შემდეგი ასპექტებიდან.
ოპტიკური მოდულის გადამცემი
საშუალო გადაცემის ოპტიკური სიმძლავრე
საშუალო გადაცემული ოპტიკური სიმძლავრე ეხება ოპტიკური ენერგიის გამომუშავებას სინათლის წყაროს მიერ ოპტიკური მოდულის გადამცემ ბოლოს ნორმალურ სამუშაო პირობებში, რაც შეიძლება გავიგოთ, როგორც სინათლის ინტენსივობა.გადაცემული ოპტიკური სიმძლავრე დაკავშირებულია „1″-ის პროპორციასთან გადაცემულ მონაცემთა სიგნალში.რაც მეტია „1″, მით მეტია ოპტიკური სიმძლავრე.როდესაც გადამცემი აგზავნის ფსევდო-შემთხვევითი თანმიმდევრობის სიგნალს, „1″ და „0″ დაახლოებით თითოეულის ნახევარს შეადგენს.ამ დროს ტესტით მიღებული სიმძლავრე არის საშუალო გადაცემული ოპტიკური სიმძლავრე, ხოლო ერთეული არის W ან mW ან dBm.მათ შორის W ან mW არის წრფივი ერთეული, ხოლო dBm არის ლოგარითმული ერთეული.კომუნიკაციაში, ჩვენ ჩვეულებრივ ვიყენებთ dBm ოპტიკური სიმძლავრის წარმოსაჩენად.
გადაშენების კოეფიციენტი
ჩაქრობის კოეფიციენტი ეხება ლაზერის საშუალო ოპტიკური სიმძლავრის თანაფარდობის მინიმალურ მნიშვნელობას, როდესაც ასხივებს ყველა "1" კოდს საშუალო ოპტიკურ სიმძლავრესთან, როდესაც ყველა "0" კოდი ემიტირებულია სრული მოდულაციის პირობებში, და ერთეული არის dB. .როგორც ნახაზი 1-3-ზეა ნაჩვენები, როდესაც ჩვენ ვაქცევთ ელექტრულ სიგნალს ოპტიკურ სიგნალად, ოპტიკური მოდულის გადამცემ ნაწილში ლაზერი გარდაქმნის მას ოპტიკურ სიგნალად შემავალი ელექტრული სიგნალის კოდის სიჩქარის მიხედვით.საშუალო ოპტიკური სიმძლავრე, როდესაც ყველა "1" კოდი წარმოადგენს ლაზერის გამოსხივების სინათლის საშუალო სიმძლავრეს, საშუალო ოპტიკური სიმძლავრე, როდესაც ყველა "0" კოდი წარმოადგენს ლაზერის საშუალო სიმძლავრეს, რომელიც არ ასხივებს სინათლეს, და ჩაქრობის კოეფიციენტი წარმოადგენს უნარს. 0 და 1 სიგნალების გარჩევის მიზნით, გადაშენების კოეფიციენტი შეიძლება ჩაითვალოს ლაზერის მუშაობის ეფექტურობის საზომად.გაქრობის კოეფიციენტის ტიპიური მინიმალური მნიშვნელობები მერყეობს 8,2 დბ-დან 10 დბ-მდე.
ოპტიკური სიგნალის ცენტრალური ტალღის სიგრძე
ემისიის სპექტრში, ტალღის სიგრძე შეესაბამება ხაზის სეგმენტის შუა წერტილს, რომელიც აკავშირებს 50℅ მაქსიმალური ამპლიტუდის მნიშვნელობებს.სხვადასხვა ტიპის ლაზერებს ან იმავე ტიპის ორ ლაზერს ექნება სხვადასხვა ცენტრის ტალღის სიგრძე პროცესის, წარმოების და სხვა მიზეზების გამო.ერთსა და იმავე ლაზერსაც კი შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული ცენტრის ტალღის სიგრძე სხვადასხვა პირობებში.ზოგადად, ოპტიკური მოწყობილობებისა და ოპტიკური მოდულების მწარმოებლები მომხმარებლებს აწვდიან პარამეტრს, ანუ ცენტრალური ტალღის სიგრძეს (როგორიცაა 850 ნმ), და ეს პარამეტრი ზოგადად არის დიაპაზონი.ამჟამად, ძირითადად გამოიყენება ოპტიკური მოდულების სამი ცენტრალური ტალღის სიგრძე: 850 ნმ ზოლი, 1310 ნმ ზოლი და 1550 ნმ ზოლი.
რატომ არის განსაზღვრული ამ სამ ჯგუფში?ეს დაკავშირებულია ოპტიკური სიგნალის ოპტიკური ბოჭკოების გადამცემი საშუალების დაკარგვასთან.უწყვეტი კვლევებისა და ექსპერიმენტების შედეგად აღმოჩნდა, რომ ბოჭკოების დანაკარგი ჩვეულებრივ მცირდება ტალღის სიგრძესთან ერთად.დანაკარგი 850 ნმ-ზე ნაკლებია, ხოლო დანაკარგი 900 ~ 1300 ნმ-ზე უფრო მაღალი ხდება;ხოლო 1310 ნმ-ზე ის მცირდება და დანაკარგი 1550 ნმ-ზე არის ყველაზე დაბალი, ხოლო დანაკარგი 1650 ნმ-ზე მატულობს.ასე რომ, 850 ნმ არის ეგრეთ წოდებული მოკლე ტალღის სიგრძის ფანჯარა, ხოლო 1310 ნმ და 1550 ნმ არის გრძელი ტალღის ფანჯრები.
ოპტიკური მოდულის მიმღები
ოპტიკური სიმძლავრის გადატვირთვა
ასევე ცნობილია, როგორც გაჯერებული ოპტიკური სიმძლავრე, ეს ეხება მაქსიმალურ შეყვანის საშუალო ოპტიკურ სიმძლავრეს, რომელიც მიმღებ ბოლო კომპონენტებს შეუძლიათ მიიღონ ოპტიკური მოდულის გარკვეული ბიტის შეცდომის სიჩქარის პირობებში (BER=10-12).ერთეული არის dBm.
უნდა აღინიშნოს, რომ ფოტოდეტექტორი გამოჩნდება ფოტოდინების გაჯერების ფენომენი ძლიერი სინათლის გამოსხივების ქვეშ.როდესაც ეს ფენომენი ხდება, დეტექტორს გარკვეული პერიოდი სჭირდება აღდგენისთვის.ამ დროს მიმღების მგრძნობელობა მცირდება და მიღებული სიგნალი შეიძლება არასწორად შეფასდეს.გამოიწვიოს კოდის შეცდომები.მარტივად რომ ვთქვათ, თუ შეყვანის ოპტიკური სიმძლავრე აღემატება ამ გადატვირთვის ოპტიკურ სიმძლავრეს, ამან შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობის დაზიანება.გამოყენებისა და ექსპლუატაციის დროს შეეცადეთ თავიდან აიცილოთ ძლიერი სინათლის ზემოქმედება, რათა თავიდან აიცილოთ გადატვირთვის ოპტიკური სიმძლავრის გადაჭარბება.
მიმღების მგრძნობელობა
მიმღების მგრძნობელობა ეხება მინიმალურ საშუალო შეყვანის ოპტიკურ სიმძლავრეს, რომელიც მიმღებ ბოლო კომპონენტებს შეუძლიათ მიიღონ ოპტიკური მოდულის გარკვეული ბიტის შეცდომის სიჩქარის პირობებში (BER=10-12).თუ გადამცემი ოპტიკური სიმძლავრე ეხება სინათლის ინტენსივობას გაგზავნის ბოლოს, მაშინ მიღების მგრძნობელობა ეხება სინათლის ინტენსივობას, რომელიც შეიძლება გამოვლინდეს ოპტიკური მოდულის მიერ.ერთეული არის dBm.
ზოგადად, რაც უფრო მაღალია მაჩვენებელი, მით უფრო უარესია მიმღების მგრძნობელობა, ანუ რაც უფრო დიდია მინიმალური მიღებული ოპტიკური სიმძლავრე, მით უფრო მაღალია მოთხოვნები ოპტიკური მოდულის მიმღები ბოლო კომპონენტების მიმართ.
მიიღო ოპტიკური სიმძლავრე
მიღებული ოპტიკური სიმძლავრე ეხება საშუალო ოპტიკური სიმძლავრის დიაპაზონს, რომელიც მიმღებ ბოლო კომპონენტებს შეუძლიათ მიიღონ ოპტიკური მოდულის გარკვეული ბიტის შეცდომის სიჩქარის პირობებში (BER=10-12).ერთეული არის dBm.მიღებული ოპტიკური სიმძლავრის ზედა ზღვარი არის გადატვირთვის ოპტიკური სიმძლავრე, ხოლო ქვედა ზღვარი არის მიმღების მგრძნობელობის მაქსიმალური მნიშვნელობა.
ზოგადად რომ ვთქვათ, როდესაც მიღებული ოპტიკური სიმძლავრე უფრო დაბალია, ვიდრე მიმღების მგრძნობელობა, სიგნალი შეიძლება ნორმალურად არ იყოს მიღებული, რადგან ოპტიკური სიმძლავრე ძალიან სუსტია.როდესაც მიღებული ოპტიკური სიმძლავრე აღემატება გადატვირთვის ოპტიკურ სიმძლავრეს, სიგნალები შეიძლება არ მიღებულ იქნას ნორმალურად ბიტის შეცდომების გამო.
შესრულების ყოვლისმომცველი ინდექსი
ინტერფეისის სიჩქარე
Ethernet-ის სტანდარტი განსაზღვრავს ელექტრული სიგნალის უპრობლემო გადაცემის მაქსიმალურ სიჩქარეს, რომელიც ოპტიკურ მოწყობილობებს შეუძლიათ გადაიტანონ: 125 მბიტი/წმ, 1,25 გბიტი/წმ, 10,3125 გბიტი/წმ, 41,25 გბიტი/წმ.
გადაცემის მანძილი
ოპტიკური მოდულების გადაცემის მანძილი ძირითადად შემოიფარგლება დაკარგვით და დისპერსიით.დანაკარგი არის სინათლის ენერგიის დაკარგვა გარემოს შეწოვის, გაფანტვისა და გაჟონვის გამო, როდესაც სინათლის გადაცემა ხდება ოპტიკურ ბოჭკოში.ენერგიის ეს ნაწილი იშლება გარკვეული სიჩქარით, როდესაც იზრდება გადაცემის მანძილი.დისპერსია ძირითადად განპირობებულია იმით, რომ სხვადასხვა სიგრძის ელექტრომაგნიტური ტალღები ვრცელდება სხვადასხვა სიჩქარით ერთსა და იმავე გარემოში, რის შედეგადაც ოპტიკური სიგნალის სხვადასხვა ტალღის სიგრძის კომპონენტები მიდიან მიმღებ ბოლოში სხვადასხვა დროს გადაცემის მანძილების დაგროვების გამო, რაც იწვევს პულსს. გაფართოება, რაც შეუძლებელს ხდის სიგნალის მნიშვნელობის გარჩევას.
ოპტიკური მოდულის შეზღუდული დისპერსიის თვალსაზრისით, შეზღუდული მანძილი გაცილებით მეტია, ვიდრე დანაკარგის შეზღუდული მანძილი, ამიტომ მისი იგნორირება შესაძლებელია.დანაკარგის ლიმიტი შეიძლება შეფასდეს ფორმულის მიხედვით: დანაკარგის შეზღუდული მანძილი = (გადაცემული ოპტიკური სიმძლავრე – მიღების მგრძნობელობა) / ბოჭკოვანი შესუსტება.ოპტიკური ბოჭკოების შესუსტება მტკიცედ არის დაკავშირებული რეალურ შერჩეულ ოპტიკურ ბოჭკოსთან.