Optiskā moduļa darbības princips

Kā svarīga optisko šķiedru sakaru sastāvdaļa optiskie moduļi ir optoelektroniskas ierīces, kas optiskā signāla pārraides procesā realizē fotoelektriskās pārveidošanas un elektrooptiskās pārveidošanas funkcijas.
Optiskais modulis darbojas OSI modeļa fiziskajā slānī un ir viens no optiskās šķiedras sakaru sistēmas galvenajiem komponentiem.To galvenokārt veido optoelektroniskās ierīces (optiskie raidītāji, optiskie uztvērēji), funkcionālās shēmas un optiskās saskarnes.Tās galvenā funkcija ir realizēt fotoelektriskās konversijas un elektrooptiskās pārveidošanas funkcijas optiskās šķiedras komunikācijā.Optiskā moduļa darbības princips ir parādīts optiskā moduļa darba principa diagrammā.

Sūtīšanas interfeiss ievada elektrisko signālu ar noteiktu koda ātrumu, un pēc apstrādes iekšējā draivera mikroshēmā atbilstošā ātruma modulēto optisko signālu izstaro virzošais pusvadītāju lāzers (LD) vai gaismas diode (LED).Pēc pārraides caur optisko šķiedru uztverošais interfeiss pārraida optisko signālu. To pārveido elektriskajā signālā ar fotodetektora diode, un pēc izlaišanas caur priekšpastiprinātāju tiek izvadīts atbilstoša koda ātruma elektriskais signāls.
Kādi ir optiskā moduļa galvenie darbības rādītāji
Kā izmērīt optiskā moduļa veiktspējas indeksu?Optisko moduļu veiktspējas rādītājus varam saprast no šādiem aspektiem.
Optiskā moduļa raidītājs
Vidējā pārraides optiskā jauda
Vidējā pārraidītā optiskā jauda attiecas uz gaismas avota izvadīto optisko jaudu optiskā moduļa raidošajā galā normālos darba apstākļos, ko var saprast kā gaismas intensitāti.Pārraidītā optiskā jauda ir saistīta ar “1″ proporciju pārraidītajā datu signālā.Jo vairāk “1”, jo lielāka optiskā jauda.Kad raidītājs sūta pseidogadījuma secības signālu, “1” un “0” veido aptuveni pusi katrs.Šajā laikā testā iegūtā jauda ir vidējā pārraidītā optiskā jauda, ​​un mērvienība ir W vai mW vai dBm.Starp tiem W vai mW ir lineāra vienība, un dBm ir logaritmiskā vienība.Komunikācijā mēs parasti izmantojam dBm, lai attēlotu optisko jaudu.
Izzušanas koeficients
Ekstinkcijas koeficients attiecas uz lāzera vidējās optiskās jaudas attiecības minimālo vērtību, kad izstaro visus “1” kodus, un vidējo optisko jaudu, kas emitēta, kad visi “0” kodi tiek emitēti pilnas modulācijas apstākļos un mērvienība ir dB. .Kā parādīts 1-3 attēlā, kad mēs pārvēršam elektrisko signālu optiskā signālā, lāzers optiskā moduļa raidošajā daļā pārvērš to optiskā signālā atbilstoši ieejas elektriskā signāla koda ātrumam.Vidējā optiskā jauda, ​​kad visi kodi “1” apzīmē lāzera izstarotā gaismas vidējo jaudu, vidējā optiskā jauda, ​​kad visi “0” kodi apzīmē tā lāzera vidējo jaudu, kas neizstaro gaismu, un izzušanas koeficients apzīmē spēju. lai atšķirtu 0 un 1 signālus, tāpēc ekstinkcijas koeficientu var uzskatīt par lāzera darbības efektivitātes mērauklu.Tipiskās ekstinkcijas koeficienta minimālās vērtības ir no 8,2 dB līdz 10 dB.
Optiskā signāla centrālais viļņa garums
Emisijas spektrā viļņa garums, kas atbilst līnijas segmenta viduspunktam, kas savieno 50℅ maksimālās amplitūdas vērtības.Dažādu veidu lāzeriem vai diviem viena veida lāzeriem būs atšķirīgs centra viļņa garums procesa, ražošanas un citu iemeslu dēļ.Pat vienam un tam pašam lāzeram dažādos apstākļos var būt atšķirīgs centra viļņa garums.Parasti optisko ierīču un optisko moduļu ražotāji nodrošina lietotājiem parametru, tas ir, centra viļņa garumu (piemēram, 850 nm), un šis parametrs parasti ir diapazons.Pašlaik galvenokārt ir trīs plaši izmantotie optisko moduļu centrālie viļņu garumi: 850 nm josla, 1310 nm josla un 1550 nm josla.
Kāpēc tas ir definēts šajās trīs joslās?Tas ir saistīts ar optiskā signāla optiskās šķiedras pārraides vides zudumu.Veicot nepārtrauktus pētījumus un eksperimentus, ir konstatēts, ka šķiedras zudums parasti samazinās līdz ar viļņa garuma garumu.Zaudējums pie 850 nm ir mazāks, un zudums pie 900 ~ 1300 nm kļūst lielāks;savukārt pie 1310 nm tas kļūst zemāks, un zudumi pie 1550 nm ir mazākie, un zudumiem virs 1650 nm ir tendence pieaugt.Tātad 850 nm ir tā sauktais īsā viļņa garuma logs, un 1310 nm un 1550 nm ir gara viļņa garuma logi.
Optiskā moduļa uztvērējs
Pārslodzes optiskā jauda
Zināms arī kā piesātinātā optiskā jauda, ​​tā attiecas uz maksimālo ievades vidējo optisko jaudu, ko uztverošā gala komponenti var saņemt noteiktā optiskā moduļa bitu kļūdu līmeņa (BER=10-12) apstākļos.Mērvienība ir dBm.
Jāņem vērā, ka spēcīgas gaismas apstarošanas apstākļos fotodetektors parādīsies kā fotostrāvas piesātinājuma parādība.Kad notiek šī parādība, detektoram ir nepieciešams noteikts laiks, lai atjaunotos.Šajā laikā uztveršanas jutība samazinās, un uztvertais signāls var tikt nepareizi novērtēts.izraisīt koda kļūdas.Vienkārši sakot, ja ieejas optiskā jauda pārsniedz šo pārslodzes optisko jaudu, tas var sabojāt iekārtu.Lietošanas un darbības laikā mēģiniet izvairīties no spēcīgas gaismas iedarbības, lai nepārsniegtu pārslodzes optisko jaudu.
Uztvērēja jutība
Uztveršanas jutība attiecas uz minimālo vidējo ieejas optisko jaudu, ko uztverošā gala komponenti var saņemt noteikta optiskā moduļa bitu kļūdu koeficienta (BER=10-12) apstākļos.Ja pārraides optiskā jauda attiecas uz gaismas intensitāti nosūtīšanas galā, tad saņemšanas jutība attiecas uz gaismas intensitāti, ko var noteikt optiskais modulis.Mērvienība ir dBm.
Kopumā, jo augstāks ir ātrums, jo sliktāka ir uztveršanas jutība, tas ir, jo lielāka ir minimālā saņemtā optiskā jauda, ​​jo augstākas ir prasības optiskā moduļa uztveršanas gala komponentiem.
Saņemta optiskā jauda
Saņemtā optiskā jauda attiecas uz vidējo optiskās jaudas diapazonu, ko uztverošā gala komponenti var saņemt pie noteikta optiskā moduļa bitu kļūdu koeficienta (BER=10-12).Mērvienība ir dBm.Saņemtās optiskās jaudas augšējā robeža ir pārslodzes optiskā jauda, ​​bet apakšējā robeža ir uztveršanas jutības maksimālā vērtība.
Vispārīgi runājot, ja saņemtā optiskā jauda ir mazāka par uztveršanas jutību, signāls var netikt uztverts normāli, jo optiskā jauda ir pārāk vāja.Ja saņemtā optiskā jauda ir lielāka par pārslodzes optisko jaudu, signālus var nesaņemt normāli bitu kļūdu dēļ.
Visaptverošs veiktspējas indekss
interfeisa ātrums
Maksimālais bezkļūdu pārraides elektriskā signāla ātrums, ko var pārnēsāt optiskās ierīces, Ethernet standarts nosaka: 125Mbit/s, 1,25Gbit/s, 10,3125Gbit/s, 41,25Gbit/s.
Pārraides attālums
Optisko moduļu pārraides attālumu galvenokārt ierobežo zudumi un izkliede.Zudums ir gaismas enerģijas zudums vides absorbcijas, izkliedes un noplūdes dēļ, kad gaisma tiek pārraidīta optiskajā šķiedrā.Šī enerģijas daļa tiek izkliedēta noteiktā ātrumā, palielinoties pārraides attālumam.Izkliede galvenokārt ir saistīta ar to, ka dažādu viļņu garumu elektromagnētiskie viļņi izplatās ar dažādu ātrumu vienā un tajā pašā vidē, kā rezultātā optiskā signāla dažāda viļņa garuma komponenti uztverošā galā nonāk dažādos laikos, jo notiek pārraides attālumu uzkrāšanās, kā rezultātā rodas impulss. paplašināšanās, kas neļauj atšķirt signālu vērtību.
Runājot par optiskā moduļa ierobežoto izkliedi, ierobežotais attālums ir daudz lielāks nekā ierobežotais zuduma attālums, tāpēc to var ignorēt.Zaudējumu robežu var novērtēt pēc formulas: zuduma ierobežotais attālums = (pārraidītā optiskā jauda – uztveršanas jutība) / šķiedras vājināšanās.Optiskās šķiedras vājināšanās ir cieši saistīta ar faktisko izvēlēto optisko šķiedru.