Als een belangrijk onderdeel van optische vezelcommunicatie zijn optische modules opto-elektronische apparaten die de functies van foto-elektrische conversie en elektro-optische conversie realiseren in het proces van optische signaaloverdracht.
De optische module werkt op de fysieke laag van het OSI-model en is een van de kerncomponenten van het glasvezelcommunicatiesysteem.Het bestaat voornamelijk uit opto-elektronische apparaten (optische zenders, optische ontvangers), functionele circuits en optische interfaces.De belangrijkste functie is het realiseren van de foto-elektrische conversie en elektro-optische conversiefuncties in optische vezelcommunicatie.Het werkingsprincipe van de optische module wordt getoond in het werkingsprincipeschema van de optische module.
De verzendende interface voert een elektrisch signaal in met een bepaalde codesnelheid en na verwerking door de interne driverchip wordt het gemoduleerde optische signaal met de overeenkomstige snelheid uitgezonden door de rijdende halfgeleiderlaser (LD) of lichtemitterende diode (LED).Na transmissie door de optische vezel, verzendt de ontvangende interface het optische signaal. Het wordt omgezet in een elektrisch signaal door een fotodetectordiode, en een elektrisch signaal met een overeenkomstige codesnelheid wordt uitgevoerd nadat het door een voorversterker is gegaan.
Wat zijn de belangrijkste prestatie-indicatoren van de optische module
Hoe meet ik de prestatie-index van de optische module?We kunnen de prestatie-indicatoren van optische modules uit de volgende aspecten begrijpen.
Zender van optische module
Gemiddeld zendvermogen
Het gemiddelde uitgezonden optische vermogen verwijst naar het optische vermogen dat wordt afgegeven door de lichtbron aan het zenduiteinde van de optische module onder normale werkomstandigheden, wat kan worden opgevat als de lichtintensiteit.Het uitgezonden optische vermogen is gerelateerd aan het aandeel van "1" in het verzonden datasignaal.Hoe meer "1", hoe groter het optische vermogen.Wanneer de zender een pseudo-willekeurig reekssignaal verzendt, zijn "1" en "0" elk ongeveer goed voor de helft.Op dit moment is het door de test verkregen vermogen het gemiddelde uitgezonden optische vermogen en is de eenheid W of mW of dBm.Onder hen is W of mW een lineaire eenheid en dBm is een logaritmische eenheid.In communicatie gebruiken we meestal dBm om optisch vermogen weer te geven.
Uitstervingspercentage
De extinctieverhouding verwijst naar de minimumwaarde van de verhouding van het gemiddelde optische vermogen van de laser bij het uitzenden van alle "1"-codes tot het gemiddelde optische vermogen dat wordt uitgezonden wanneer alle "0"-codes worden uitgezonden onder volledige modulatieomstandigheden, en de eenheid is dB .Zoals weergegeven in figuur 1-3, wanneer we een elektrisch signaal omzetten in een optisch signaal, zet de laser in het zendgedeelte van de optische module het om in een optisch signaal volgens de codesnelheid van het ingevoerde elektrische signaal.Het gemiddelde optische vermogen wanneer alle "1"-codes het gemiddelde vermogen vertegenwoordigen van de laser die licht uitzendt, het gemiddelde optische vermogen wanneer alle "0"-codes het gemiddelde vermogen vertegenwoordigen van de laser die geen licht uitzendt, en de extinctieverhouding vertegenwoordigt het vermogen om onderscheid te maken tussen 0- en 1-signalen, dus de uitstervingsratio kan worden beschouwd als een maatstaf voor de operationele efficiëntie van de laser.Typische minimumwaarden voor de extinctieverhouding variëren van 8,2 dB tot 10 dB.
De middelste golflengte van het optische signaal
In het emissiespectrum, de golflengte die overeenkomt met het middelpunt van het lijnsegment dat de maximale amplitudewaarden van 50℅ verbindt.Verschillende soorten lasers of twee lasers van hetzelfde type zullen verschillende middengolflengten hebben vanwege proces-, productie- en andere redenen.Zelfs dezelfde laser kan onder verschillende omstandigheden verschillende middengolflengten hebben.Over het algemeen bieden fabrikanten van optische apparaten en optische modules gebruikers een parameter, dat wil zeggen de middengolflengte (zoals 850 nm), en deze parameter is over het algemeen een bereik.Momenteel zijn er hoofdzakelijk drie centrale golflengten van veelgebruikte optische modules: 850nm-band, 1310nm-band en 1550nm-band.
Waarom is het gedefinieerd in deze drie banden?Dit houdt verband met het verlies van het optische vezeltransmissiemedium van het optische signaal.Door continu onderzoek en experimenten is gebleken dat het vezelverlies meestal afneemt met de lengte van de golflengte.Het verlies bij 850 nm is minder en het verlies bij 900 ~ 1300 nm wordt hoger;terwijl het bij 1310 nm lager wordt en het verlies bij 1550 nm het laagst is, en het verlies boven 1650 nm de neiging heeft toe te nemen.Dus 850 nm is het zogenaamde korte golflengtevenster en 1310 nm en 1550 nm zijn lange golflengtevensters.
Ontvanger van optische module
Optisch vermogen overbelasten
Ook bekend als verzadigd optisch vermogen, verwijst het naar het maximale gemiddelde optische ingangsvermogen dat de ontvangende eindcomponenten kunnen ontvangen onder een bepaalde bitfoutfrequentie (BER=10-12) van de optische module.De eenheid is dBm.
Opgemerkt moet worden dat de fotodetector een fotostroomverzadigingsverschijnsel zal verschijnen onder sterke lichtbestraling.Wanneer dit fenomeen zich voordoet, heeft de detector een bepaalde tijd nodig om te herstellen.Op dit moment neemt de ontvangstgevoeligheid af en kan het ontvangen signaal verkeerd worden beoordeeld.codefouten veroorzaken.Simpel gezegd, als het optische ingangsvermogen dit optische overbelastingsvermogen overschrijdt, kan dit schade aan de apparatuur veroorzaken.Probeer tijdens gebruik en gebruik sterke blootstelling aan licht te vermijden om overbelasting van het optische vermogen te voorkomen.
Ontvanger gevoeligheid
Ontvangstgevoeligheid verwijst naar het minimale gemiddelde optische ingangsvermogen dat de ontvangende eindcomponenten kunnen ontvangen onder de voorwaarde van een bepaalde bitfoutfrequentie (BER=10-12) van de optische module.Als het optische zendvermogen verwijst naar de lichtintensiteit aan de zendzijde, dan verwijst de ontvangstgevoeligheid naar de lichtintensiteit die door de optische module kan worden gedetecteerd.De eenheid is dBm.
Over het algemeen geldt: hoe hoger de snelheid, hoe slechter de ontvangstgevoeligheid, dat wil zeggen hoe groter het minimale ontvangen optische vermogen, hoe hoger de vereisten voor de ontvangende eindcomponenten van de optische module.
Ontvangen optische kracht
Het ontvangen optische vermogen verwijst naar het gemiddelde optische vermogensbereik dat de ontvangende eindcomponenten kunnen ontvangen onder de voorwaarde van een bepaalde bitfoutfrequentie (BER=10-12) van de optische module.De eenheid is dBm.De bovengrens van het ontvangen optische vermogen is het optische overbelastingsvermogen en de ondergrens is de maximale waarde van de ontvangstgevoeligheid.
Over het algemeen geldt dat wanneer het ontvangen optische vermogen lager is dan de ontvangstgevoeligheid, het signaal mogelijk niet normaal wordt ontvangen omdat het optische vermogen te zwak is.Wanneer het ontvangen optische vermogen groter is dan het optische overbelastingsvermogen, kunnen signalen mogelijk niet normaal worden ontvangen vanwege bitfouten.
Uitgebreide prestatie-index
interface snelheid
De maximale elektrische signaalsnelheid van foutloze transmissie die optische apparaten kunnen dragen, bepaalt de Ethernet-standaard: 125Mbit/s, 1.25Gbit/s, 10.3125Gbit/s, 41.25Gbit/s.
Transmissie afstand
De transmissieafstand van optische modules wordt voornamelijk beperkt door verlies en dispersie.Verlies is het verlies van lichtenergie als gevolg van de absorptie, verstrooiing en lekkage van het medium wanneer licht wordt doorgelaten in de optische vezel.Dit deel van de energie wordt met een bepaalde snelheid gedissipeerd naarmate de transmissieafstand groter wordt.Dispersie is voornamelijk te wijten aan het feit dat elektromagnetische golven van verschillende golflengten zich met verschillende snelheden voortplanten in hetzelfde medium, wat resulteert in verschillende golflengtecomponenten van het optische signaal dat op verschillende tijdstippen aan de ontvangende kant aankomt als gevolg van de accumulatie van transmissieafstanden, resulterend in puls verbreding, waardoor het onmogelijk wordt om signaalwaarde te onderscheiden.
In termen van de beperkte spreiding van de optische module is de beperkte afstand veel groter dan de beperkte afstand van het verlies, dus deze kan worden genegeerd.De verlieslimiet kan worden geschat volgens de formule: loss limited distance = (zendend optisch vermogen – ontvangstgevoeligheid) / vezelverzwakking.De verzwakking van de optische vezel hangt sterk samen met de werkelijk geselecteerde optische vezel.
Posttijd: 27 april 2023