O princípio de funcionamento do módulo óptico

Como uma parte importante da comunicação de fibra óptica, os módulos ópticos são dispositivos optoeletrônicos que realizam as funções de conversão fotoelétrica e conversão eletro-óptica no processo de transmissão de sinal óptico.
O módulo óptico funciona na camada física do modelo OSI e é um dos principais componentes do sistema de comunicação por fibra óptica.É composto principalmente por dispositivos optoeletrônicos (transmissores ópticos, receptores ópticos), circuitos funcionais e interfaces ópticas.Sua função principal é realizar a conversão fotoelétrica e as funções de conversão eletro-óptica na comunicação de fibra óptica.O princípio de funcionamento do módulo óptico é mostrado no diagrama de princípio de funcionamento do módulo óptico.

A interface de envio insere um sinal elétrico com uma determinada taxa de código e, após ser processado pelo chip driver interno, o sinal óptico modulado da taxa correspondente é emitido pelo laser semicondutor de condução (LD) ou diodo emissor de luz (LED).Após a transmissão através da fibra óptica, a interface receptora transmite o sinal óptico que é convertido em um sinal elétrico por um diodo fotodetector e um sinal elétrico de uma taxa de código correspondente é emitido após passar por um pré-amplificador.
Quais são os principais indicadores de desempenho do módulo óptico
Como medir o índice de desempenho do módulo óptico?Podemos entender os indicadores de desempenho dos módulos ópticos a partir dos seguintes aspectos.
Transmissor do módulo óptico
Potência óptica de transmissão média
A potência óptica média transmitida refere-se à saída de potência óptica pela fonte de luz na extremidade transmissora do módulo óptico em condições normais de trabalho, que pode ser entendida como a intensidade da luz.A potência óptica transmitida está relacionada à proporção de “1″ no sinal de dados transmitido.Quanto mais “1″, maior a potência óptica.Quando o transmissor envia um sinal de sequência pseudo-aleatória, “1″ e “0″ representam aproximadamente a metade cada.Neste momento, a potência obtida pelo teste é a potência óptica média transmitida e a unidade é W ou mW ou dBm.Entre eles, W ou mW é uma unidade linear e dBm é uma unidade logarítmica.Na comunicação, geralmente usamos dBm para representar a potência óptica.
Taxa de extinção
A taxa de extinção refere-se ao valor mínimo da relação da potência óptica média do laser ao emitir todos os códigos "1" para a potência óptica média emitida quando todos os códigos "0" são emitidos em condições de modulação total e a unidade é dB .Conforme mostrado na Figura 1-3, quando convertemos um sinal elétrico em um sinal óptico, o laser na parte transmissora do módulo óptico o converte em um sinal óptico de acordo com a taxa de código do sinal elétrico de entrada.A potência óptica média quando todos os códigos "1" representam a potência média do laser que emite luz, a potência óptica média quando todos os códigos "0" representam a potência média do laser que não emite luz e a taxa de extinção representa a capacidade para distinguir entre os sinais 0 e 1, portanto, a taxa de extinção pode ser considerada uma medida da eficiência operacional do laser.Os valores mínimos típicos para a taxa de extinção variam de 8,2dB a 10dB.
O comprimento de onda central do sinal óptico
No espectro de emissão, o comprimento de onda correspondente ao ponto médio do segmento de linha que conecta os valores de amplitude máxima de 50℅.Diferentes tipos de lasers ou dois lasers do mesmo tipo terão diferentes comprimentos de onda centrais devido ao processo, produção e outros motivos.Mesmo o mesmo laser pode ter diferentes comprimentos de onda centrais sob diferentes condições.Geralmente, os fabricantes de dispositivos ópticos e módulos ópticos fornecem aos usuários um parâmetro, ou seja, o comprimento de onda central (como 850 nm), e esse parâmetro geralmente é uma faixa.Atualmente, existem principalmente três comprimentos de onda centrais de módulos ópticos comumente usados: banda de 850 nm, banda de 1310 nm e banda de 1550 nm.
Por que é definido nessas três bandas?Isso está relacionado à perda do meio de transmissão da fibra óptica do sinal óptico.Por meio de pesquisas e experimentos contínuos, descobriu-se que a perda de fibra geralmente diminui com o comprimento do comprimento de onda.A perda em 850 nm é menor e a perda em 900 ~ 1300 nm torna-se maior;enquanto em 1310nm, torna-se menor, e a perda em 1550nm é a menor, e a perda acima de 1650nm tende a aumentar.Portanto, 850 nm é a chamada janela de comprimento de onda curto e 1310 nm e 1550 nm são janelas de comprimento de onda longo.
Receptor do módulo óptico
Sobrecarga de potência óptica
Também conhecida como potência óptica saturada, refere-se à potência óptica média de entrada máxima que os componentes da extremidade receptora podem receber sob uma determinada condição de taxa de erro de bit (BER=10-12) do módulo óptico.A unidade é dBm.
Deve-se notar que o fotodetector aparecerá fenômeno de saturação de fotocorrente sob forte irradiação de luz.Quando esse fenômeno ocorre, o detector precisa de um certo período de tempo para se recuperar.Neste momento, a sensibilidade de recepção diminui e o sinal recebido pode ser mal avaliado.causar erros de código.Simplificando, se a potência óptica de entrada exceder esta potência óptica de sobrecarga, pode causar danos ao equipamento.Durante o uso e operação, tente evitar a exposição à luz forte para evitar exceder a potência óptica de sobrecarga.
Sensibilidade do receptor
A sensibilidade de recepção refere-se à potência óptica de entrada média mínima que os componentes finais de recepção podem receber sob a condição de uma certa taxa de erro de bit (BER=10-12) do módulo óptico.Se a potência óptica de transmissão se refere à intensidade da luz na extremidade de envio, a sensibilidade de recepção refere-se à intensidade da luz que pode ser detectada pelo módulo óptico.A unidade é dBm.
Em geral, quanto maior a taxa, pior a sensibilidade de recepção, ou seja, quanto maior a potência óptica mínima recebida, maiores serão os requisitos para os componentes da extremidade receptora do módulo óptico.
Potência óptica recebida
A potência óptica recebida refere-se à faixa de potência óptica média que os componentes finais receptores podem receber sob a condição de uma certa taxa de erro de bit (BER=10-12) do módulo óptico.A unidade é dBm.O limite superior da potência óptica recebida é a potência óptica de sobrecarga e o limite inferior é o valor máximo da sensibilidade de recepção.
De um modo geral, quando a potência óptica recebida é menor que a sensibilidade de recepção, o sinal pode não ser recebido normalmente porque a potência óptica é muito fraca.Quando a potência óptica recebida é maior que a potência óptica de sobrecarga, os sinais podem não ser recebidos normalmente devido a erros de bit.
Índice de desempenho abrangente
velocidade da interface
A taxa máxima de sinal elétrico de transmissão livre de erros que os dispositivos ópticos podem transportar, o padrão Ethernet estipula: 125Mbit/s, 1,25Gbit/s, 10,3125Gbit/s, 41,25Gbit/s.
distância de transmissão
A distância de transmissão dos módulos ópticos é limitada principalmente pela perda e dispersão.Perda é a perda de energia luminosa devido à absorção, espalhamento e vazamento do meio quando a luz é transmitida na fibra óptica.Essa parte da energia é dissipada a uma certa taxa à medida que a distância de transmissão aumenta.A dispersão se deve principalmente ao fato de que ondas eletromagnéticas de diferentes comprimentos de onda se propagam em diferentes velocidades no mesmo meio, resultando em diferentes componentes de comprimento de onda do sinal óptico chegando à extremidade receptora em momentos diferentes devido ao acúmulo de distâncias de transmissão, resultando em pulso alargamento, o que torna impossível distinguir o valor dos sinais.
Em termos de dispersão limitada do módulo óptico, a distância limitada é muito maior que a distância limitada da perda, portanto pode ser ignorada.O limite de perda pode ser estimado de acordo com a fórmula: distância limitada de perda = (potência óptica transmitida – sensibilidade de recepção) / atenuação da fibra.A atenuação da fibra óptica está fortemente relacionada com a fibra óptica real selecionada.