ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງໂມດູນ optical

ໃນຖານະເປັນສ່ວນຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical, ໂມດູນ optical ແມ່ນອຸປະກອນ optoelectronic ທີ່ຮັບຮູ້ຫນ້າທີ່ຂອງການແປງ photoelectric ແລະການແປງ electro-optical ໃນຂະບວນການສົ່ງສັນຍານ optical.
ໂມດູນ optical ເຮັດວຽກຢູ່ໃນຊັ້ນທາງດ້ານຮ່າງກາຍຂອງຮູບແບບ OSI ແລະເປັນຫນຶ່ງໃນອົງປະກອບຫຼັກໃນລະບົບການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical.ມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍອຸປະກອນ optoelectronic (ເຄື່ອງສົ່ງ optical, optical receivers), ວົງຈອນການທໍາງານ, ແລະການໂຕ້ຕອບ optical.ຫນ້າທີ່ຕົ້ນຕໍຂອງມັນແມ່ນເພື່ອຮັບຮູ້ການແປງ photoelectric ແລະຫນ້າທີ່ປ່ຽນ electro-optical ໃນການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical.ຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງໂມດູນ optical ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນແຜນວາດຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງໂມດູນ optical.

ອິນເຕີເຟດການສົ່ງຈະປ້ອນສັນຍານໄຟຟ້າທີ່ມີອັດຕາລະຫັດທີ່ແນ່ນອນ, ແລະຫຼັງຈາກຖືກປະມວນຜົນໂດຍຊິບໄດເວີພາຍໃນ, ສັນຍານ optical modulated ຂອງອັດຕາທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນປ່ອຍອອກມາໂດຍເລເຊີ semiconductor (LD) ຫຼືໄດໂອດປ່ອຍແສງສະຫວ່າງ (LED).ຫຼັງຈາກການສົ່ງຜ່ານເສັ້ນໄຍ optical, ການໂຕ້ຕອບການຮັບສົ່ງສັນຍານ optical ມັນໄດ້ຖືກປ່ຽນເປັນສັນຍານໄຟຟ້າໂດຍ photodetector diode, ແລະສັນຍານໄຟຟ້າຂອງອັດຕາລະຫັດທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນຜົນຜະລິດຫຼັງຈາກຜ່ານ preamplifier.
ຕົວຊີ້ວັດການປະຕິບັດທີ່ສໍາຄັນຂອງໂມດູນ optical ແມ່ນຫຍັງ
ວິທີການວັດແທກດັດຊະນີການປະຕິບັດຂອງໂມດູນ optical?ພວກເຮົາສາມາດເຂົ້າໃຈຕົວຊີ້ວັດການປະຕິບັດຂອງໂມດູນ optical ຈາກລັກສະນະດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້.
ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານຂອງໂມດູນ optical
ການຖ່າຍທອດພະລັງງານແສງໂດຍສະເລ່ຍ
ພະລັງງານ optical ສົ່ງໂດຍສະເລ່ຍຫມາຍເຖິງຜົນຜະລິດພະລັງງານ optical ໂດຍແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງໃນຕອນທ້າຍຂອງການສົ່ງຕໍ່ຂອງໂມດູນ optical ພາຍໃຕ້ສະພາບການເຮັດວຽກປົກກະຕິ, ຊຶ່ງສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ວ່າຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສະຫວ່າງ.ພະລັງງານ optical ທີ່ສົ່ງຜ່ານແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບອັດຕາສ່ວນຂອງ "1" ໃນສັນຍານຂໍ້ມູນການຖ່າຍທອດ.ຫຼາຍ “1″, ພະລັງງານ optical ຫຼາຍ.ໃນເວລາທີ່ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານສົ່ງສັນຍານລໍາດັບແບບສຸ່ມ, "1" ແລະ "0" ປະມານເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງແຕ່ລະຄົນ.ໃນເວລານີ້, ພະລັງງານທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍການທົດສອບແມ່ນພະລັງງານ optical ສົ່ງຜ່ານສະເລ່ຍ, ແລະຫນ່ວຍບໍລິການແມ່ນ W ຫຼື mW ຫຼື dBm.ໃນບັນດາພວກເຂົາ, W ຫຼື mW ແມ່ນຫນ່ວຍງານເສັ້ນ, ແລະ dBm ແມ່ນຫນ່ວຍ logarithmic.ໃນການສື່ສານ, ພວກເຮົາປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ dBm ເພື່ອເປັນຕົວແທນຂອງພະລັງງານ optical.
ອັດຕາສ່ວນການສູນພັນ
ອັດຕາສ່ວນການສູນພັນຫມາຍເຖິງຄ່າຕໍາ່ສຸດທີ່ຂອງອັດຕາສ່ວນຂອງພະລັງງານ optical ສະເລ່ຍຂອງເລເຊີໃນເວລາທີ່ປ່ອຍລະຫັດ "1" ທັງຫມົດໃຫ້ກັບພະລັງງານ optical ໂດຍສະເລ່ຍປ່ອຍອອກມາເມື່ອລະຫັດ "0" ທັງຫມົດຖືກປ່ອຍອອກມາພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການດັດແກ້ເຕັມ, ແລະຫນ່ວຍງານແມ່ນ dB. .ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1-3, ເມື່ອພວກເຮົາປ່ຽນສັນຍານໄຟຟ້າເປັນສັນຍານ optical, laser ໃນສ່ວນສົ່ງຂອງໂມດູນ optical ປ່ຽນເປັນສັນຍານ optical ຕາມອັດຕາລະຫັດຂອງສັນຍານໄຟຟ້າຂາເຂົ້າ.ພະລັງງານແສງສະເລ່ຍເມື່ອລະຫັດ “1″ ທັງໝົດສະແດງເຖິງພະລັງງານສະເລ່ຍຂອງແສງເລເຊີທີ່ປ່ອຍແສງ, ພະລັງງານແສງສະເລ່ຍເມື່ອລະຫັດ “0″ ທັງໝົດສະແດງເຖິງພະລັງງານສະເລ່ຍຂອງເລເຊີທີ່ບໍ່ປ່ອຍແສງ, ແລະອັດຕາສ່ວນການສູນພັນສະແດງເຖິງຄວາມສາມາດ. ເພື່ອຈໍາແນກລະຫວ່າງ 0 ແລະ 1 ສັນຍານ, ດັ່ງນັ້ນອັດຕາສ່ວນການສູນພັນສາມາດຖືວ່າເປັນມາດຕະການປະສິດທິພາບຂອງການດໍາເນີນງານເລເຊີ.ຄ່າຕໍ່າສຸດປົກກະຕິສຳລັບອັດຕາສ່ວນການສູນພັນຕັ້ງແຕ່ 8.2dB ຫາ 10dB.
ຄວາມຍາວສູນກາງຂອງສັນຍານ optical
ໃນ spectrum ການປ່ອຍອາຍພິດ, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນທີ່ສອດຄ້ອງກັນກັບຈຸດກາງຂອງສ່ວນເສັ້ນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຄ່າຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ສູງສຸດ 50℅.ປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ lasers ຫຼືສອງ lasers ຂອງປະເພດດຽວກັນຈະມີ wavelength ສູນກາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນເນື່ອງຈາກຂະບວນການ, ການຜະລິດແລະເຫດຜົນອື່ນໆ.ເຖິງແມ່ນວ່າເລເຊີດຽວກັນອາດມີຄວາມຍາວສູນກາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ຜູ້ຜະລິດອຸປະກອນ optical ແລະໂມດູນ optical ໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ມີພາລາມິເຕີ, ນັ້ນແມ່ນ, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນກາງ (ເຊັ່ນ: 850nm), ແລະຕົວກໍານົດການນີ້ແມ່ນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ.ໃນປັດຈຸບັນ, ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນສາມຄວາມຍາວຄື່ນກາງຂອງໂມດູນ optical ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປ: ແຖບ 850nm, ແຖບ 1310nm ແລະແຖບ 1550nm.
ເປັນຫຍັງມັນຈຶ່ງຖືກກໍານົດໄວ້ໃນສາມແຖບນີ້?ນີ້ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການສູນເສຍຂອງຂະຫນາດກາງສາຍສົ່ງເສັ້ນໄຍ optical ຂອງສັນຍານ optical ໄດ້.ໂດຍຜ່ານການຄົ້ນຄວ້າແລະການທົດລອງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ມັນພົບວ່າການສູນເສຍເສັ້ນໄຍມັກຈະຫຼຸດລົງຕາມຄວາມຍາວຂອງຄວາມຍາວຂອງຄື້ນ.ການສູນເສຍຢູ່ທີ່ 850nm ແມ່ນຫນ້ອຍ, ແລະການສູນເສຍຢູ່ທີ່ 900 ~ 1300nm ກາຍເປັນສູງກວ່າ;ໃນຂະນະທີ່ຢູ່ທີ່ 1310nm, ມັນຈະກາຍເປັນຕ່ໍາ, ແລະການສູນເສຍຢູ່ທີ່ 1550nm ແມ່ນຕໍ່າສຸດ, ແລະການສູນເສຍຂ້າງເທິງ 1650nm ມັກຈະເພີ່ມຂຶ້ນ.ດັ່ງນັ້ນ 850nm ແມ່ນອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ window wavelength ສັ້ນ, ແລະ 1310nm ແລະ 1550nm ແມ່ນປ່ອງຢ້ຽມ wavelength ຍາວ.
ຜູ້ຮັບໂມດູນ optical
ພະລັງງານ optical ເກີນ
ຍັງເອີ້ນວ່າພະລັງງານ optical ອີ່ມຕົວ, ມັນຫມາຍເຖິງການປ້ອນຂໍ້ມູນສູງສຸດຂອງພະລັງງານ optical ໂດຍສະເລ່ຍທີ່ອົງປະກອບສຸດທ້າຍທີ່ໄດ້ຮັບສາມາດໄດ້ຮັບພາຍໃຕ້ອັດຕາຄວາມຜິດພາດບາງ (BER = 10-12) ຂອງໂມດູນ optical.ຫນ່ວຍບໍລິການແມ່ນ dBm.
ມັນຄວນຈະສັງເກດເຫັນວ່າ photodetector ຈະປາກົດປະກົດການອີ່ມຕົວຂອງ photocurrent ພາຍໃຕ້ການ irradiation ແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂັ້ມແຂງ.ເມື່ອປະກົດການນີ້ເກີດຂື້ນ, ເຄື່ອງກວດຈັບຕ້ອງການໄລຍະເວລາທີ່ແນ່ນອນເພື່ອຟື້ນຕົວ.ໃນເວລານີ້, ຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ໄດ້ຮັບຫຼຸດລົງ, ແລະສັນຍານທີ່ໄດ້ຮັບອາດຈະຖືກຕັດສິນຜິດ.ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດພາດຂອງລະຫັດ.ເວົ້າງ່າຍໆ, ຖ້າພະລັງງານ optical input ເກີນພະລັງງານ optical overload ນີ້, ມັນອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ອຸປະກອນ.ໃນລະຫວ່າງການນໍາໃຊ້ແລະການດໍາເນີນງານ, ພະຍາຍາມຫຼີກເວັ້ນການສໍາຜັດກັບແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂັ້ມແຂງເພື່ອປ້ອງກັນການເກີນກໍາລັງ optical ເກີນ.
ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງຜູ້ຮັບ
ຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຫມາຍເຖິງພະລັງງານ optical input ສະເລ່ຍຕໍາ່ສຸດທີ່ອົງປະກອບສຸດທ້າຍທີ່ໄດ້ຮັບສາມາດໄດ້ຮັບພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງອັດຕາຄວາມຜິດພາດເລັກນ້ອຍ (BER = 10-12) ຂອງໂມດູນ optical.ຖ້າພະລັງງານ optical ຖ່າຍທອດຫມາຍເຖິງຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສະຫວ່າງໃນຕອນທ້າຍຂອງການສົ່ງ, ຫຼັງຈາກນັ້ນຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ໄດ້ຮັບຫມາຍເຖິງຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ສາມາດກວດພົບໄດ້ໂດຍໂມດູນ optical.ຫນ່ວຍບໍລິການແມ່ນ dBm.
ໂດຍທົ່ວໄປ, ອັດຕາທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງການຮັບແມ່ນຮ້າຍແຮງຂຶ້ນ, ນັ້ນແມ່ນ, ພະລັງງານ optical ຕ່ໍາສຸດທີ່ໄດ້ຮັບຫຼາຍ, ຄວາມຕ້ອງການສູງສໍາລັບອົງປະກອບທີ່ໄດ້ຮັບຂອງໂມດູນ optical.
ໄດ້ຮັບພະລັງງານ optical
ພະລັງງານ optical ທີ່ໄດ້ຮັບຫມາຍເຖິງຂອບເຂດພະລັງງານ optical ສະເລ່ຍທີ່ອົງປະກອບສຸດທ້າຍທີ່ໄດ້ຮັບສາມາດໄດ້ຮັບພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງອັດຕາຄວາມຜິດພາດເລັກນ້ອຍ (BER = 10-12) ຂອງໂມດູນ optical.ຫນ່ວຍບໍລິການແມ່ນ dBm.ຂອບເຂດຈໍາກັດເທິງຂອງພະລັງງານ optical ທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນ overload optical power, ແລະຂອບເຂດຈໍາກັດຕ່ໍາແມ່ນຄ່າສູງສຸດຂອງຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ໄດ້ຮັບ.
ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ເມື່ອພະລັງງານ optical ທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຕ່ໍາກວ່າຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ໄດ້ຮັບ, ສັນຍານອາດຈະບໍ່ໄດ້ຮັບຕາມປົກກະຕິເພາະວ່າພະລັງງານ optical ອ່ອນເກີນໄປ.ເມື່ອພະລັງງານ optical ທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຫຼາຍກ່ວາພະລັງງານ optical overload, ສັນຍານອາດຈະບໍ່ໄດ້ຮັບຕາມປົກກະຕິເນື່ອງຈາກຄວາມຜິດພາດເລັກນ້ອຍ.
ດັດຊະນີການປະຕິບັດທີ່ສົມບູນແບບ
ຄວາມໄວໃນການໂຕ້ຕອບ
ອັດຕາສັນຍານໄຟຟ້າສູງສຸດຂອງການສົ່ງສັນຍານທີ່ບໍ່ມີຄວາມຜິດພາດທີ່ອຸປະກອນ optical ສາມາດປະຕິບັດໄດ້, ມາດຕະຖານ Ethernet ກໍານົດ: 125Mbit/s, 1.25Gbit/s, 10.3125Gbit/s, 41.25Gbit/s.
ໄລຍະການສົ່ງ
ໄລຍະການສົ່ງຂອງໂມດູນ optical ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຈໍາກັດໂດຍການສູນເສຍແລະການກະຈາຍ.ການສູນເສຍແມ່ນການສູນເສຍພະລັງງານແສງສະຫວ່າງເນື່ອງຈາກການດູດຊຶມ, ການກະແຈກກະຈາຍແລະການຮົ່ວໄຫຼຂອງສື່ກາງໃນເວລາທີ່ແສງສະຫວ່າງຖືກຖ່າຍທອດໃນເສັ້ນໄຍ optical.ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງພະລັງງານນີ້ແມ່ນ dissipated ໃນອັດຕາທີ່ແນ່ນອນຍ້ອນວ່າໄລຍະການສົ່ງຕໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ.ການກະແຈກກະຈາຍສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນຄວາມຈິງທີ່ວ່າຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຂອງຄວາມຍາວ wavelength ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂະຫຍາຍພັນດ້ວຍຄວາມໄວທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນຂະຫນາດກາງດຽວກັນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ອົງປະກອບຂອງ wavelength ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງສັນຍານ optical ມາຮອດຈຸດຮັບໃນເວລາທີ່ແຕກຕ່າງກັນເນື່ອງຈາກການສະສົມຂອງໄລຍະການສົ່ງ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ກໍາມະຈອນ. ການຂະຫຍາຍ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມັນບໍ່ສາມາດຈໍາແນກມູນຄ່າສັນຍານ.
ໃນແງ່ຂອງການກະແຈກກະຈາຍທີ່ຈໍາກັດຂອງໂມດູນ optical, ໄລຍະຫ່າງທີ່ຈໍາກັດແມ່ນຫຼາຍກ່ວາໄລຍະຫ່າງທີ່ຈໍາກັດຂອງການສູນເສຍ, ດັ່ງນັ້ນມັນສາມາດຖືກລະເລີຍ.ຂອບເຂດການສູນເສຍສາມາດຄາດຄະເນໄດ້ຕາມສູດ: ການສູນເສຍໄລຍະທາງຈໍາກັດ = (ພະລັງງານ optical transmitted – ຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ໄດ້ຮັບ) / attenuation ເສັ້ນໄຍ.ການຫຼຸດຫນ້ອຍລົງຂອງເສັ້ນໄຍ optical ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບເສັ້ນໄຍ optical ທີ່ເລືອກຕົວຈິງ.