Являясь важной частью оптоволоконной связи, оптические модули представляют собой оптоэлектронные устройства, реализующие функции фотоэлектрического преобразования и электронно-оптического преобразования в процессе передачи оптического сигнала.
Оптический модуль работает на физическом уровне модели OSI и является одним из основных компонентов оптоволоконной системы связи.Он в основном состоит из оптоэлектронных устройств (оптических передатчиков, оптических приемников), функциональных схем и оптических интерфейсов.Его основная функция заключается в реализации функций фотоэлектрического преобразования и электрооптического преобразования в оптоволоконной связи.Принцип работы оптического модуля показан на принципиальной схеме оптического модуля.
Передающий интерфейс вводит электрический сигнал с определенной кодовой скоростью, и после обработки внутренней микросхемой драйвера модулированный оптический сигнал с соответствующей скоростью излучается ведущим полупроводниковым лазером (LD) или светодиодом (LED).После передачи по оптическому волокну приемный интерфейс передает оптический сигнал. Он преобразуется в электрический сигнал фотодетекторным диодом, и после прохождения через предварительный усилитель выводится электрический сигнал соответствующей кодовой скорости.
Какие ключевые показатели производительности оптического модуля
Как измерить индекс производительности оптического модуля?Мы можем понять показатели производительности оптических модулей из следующих аспектов.
Передатчик оптического модуля
Средняя оптическая мощность передачи
Средняя передаваемая оптическая мощность относится к оптической мощности, выдаваемой источником света на передающем конце оптического модуля при нормальных рабочих условиях, которую можно понимать как интенсивность света.Передаваемая оптическая мощность связана с долей «1» в передаваемом сигнале данных.Чем больше «1», тем больше оптическая сила.Когда передатчик отправляет сигнал псевдослучайной последовательности, «1» и «0» составляют примерно половину каждого из них.В это время мощность, полученная в результате теста, представляет собой среднюю передаваемую оптическую мощность, а единицей измерения является Вт, мВт или дБм.Среди них Вт или мВт — линейная единица, а дБм — логарифмическая единица.В общении мы обычно используем дБм для представления оптической мощности.
Коэффициент вымирания
Коэффициент ослабления относится к минимальному значению отношения средней оптической мощности лазера при излучении всех кодов «1» к средней оптической мощности, излучаемой при излучении всех кодов «0» в условиях полной модуляции, и единицей измерения является дБ. .Как показано на рисунке 1-3, когда мы преобразуем электрический сигнал в оптический, лазер в передающей части оптического модуля преобразует его в оптический сигнал в соответствии со скоростью кода входного электрического сигнала.Средняя оптическая мощность, когда все коды «1» представляют собой среднюю мощность лазера, излучающего свет, средняя оптическая мощность, когда все коды «0» представляют собой среднюю мощность лазера, который не излучает свет, а коэффициент экстинкции представляет собой способность чтобы различать сигналы 0 и 1, поэтому коэффициент экстинкции можно рассматривать как меру эффективности работы лазера.Типичные минимальные значения коэффициента затухания находятся в диапазоне от 8,2 дБ до 10 дБ.
Центральная длина волны оптического сигнала
В спектре излучения длина волны соответствует середине отрезка, соединяющего 50℅ максимальных значений амплитуды.Различные типы лазеров или два лазера одного и того же типа будут иметь разные центральные длины волн из-за технологических, производственных и других причин.Даже один и тот же лазер может иметь разные центральные длины волн в разных условиях.Как правило, производители оптических устройств и оптических модулей предоставляют пользователям параметр, то есть центральную длину волны (например, 850 нм), и этот параметр обычно представляет собой диапазон.В настоящее время обычно используются три основных длины волны оптических модулей: диапазон 850 нм, диапазон 1310 нм и диапазон 1550 нм.
Почему он определяется этими тремя полосами?Это связано с потерей оптического волокна в среде передачи оптического сигнала.В результате непрерывных исследований и экспериментов было обнаружено, что потери в волокне обычно уменьшаются с увеличением длины волны.Потери на 850 нм меньше, а потери на 900 ~ 1300 нм становятся выше;тогда как на 1310нм она становится ниже, а потери на 1550нм самые низкие, а потери выше 1650нм имеют тенденцию к увеличению.Таким образом, 850 нм — это так называемое коротковолновое окно, а 1310 и 1550 нм — длинноволновое окно.
Приемник оптического модуля
Перегрузка оптической мощности
Также известная как насыщенная оптическая мощность, она относится к максимальной входной средней оптической мощности, которую принимающие конечные компоненты могут принимать при определенной частоте битовых ошибок (BER=10-12) оптического модуля.Единицей измерения является дБм.
Следует отметить, что в фотодетекторе появится явление насыщения фототока при сильном световом облучении.При возникновении этого явления детектору требуется определенный период времени для восстановления.В это время чувствительность приема снижается, и принимаемый сигнал может быть неверно оценен.вызвать ошибки кода.Проще говоря, если входная оптическая мощность превышает эту оптическую мощность перегрузки, это может привести к повреждению оборудования.Во время использования и эксплуатации старайтесь избегать сильного воздействия света, чтобы не допустить превышения оптической мощности перегрузки.
Чувствительность приемника
Чувствительность приема относится к минимальной средней входной оптической мощности, которую приемные конечные компоненты могут принять при условии определенной частоты ошибок по битам (BER=10-12) оптического модуля.Если оптическая мощность передачи относится к интенсивности света на передающем конце, то чувствительность приема относится к интенсивности света, который может быть обнаружен оптическим модулем.Единицей измерения является дБм.
В общем, чем выше скорость, тем хуже чувствительность приема, то есть чем больше минимальная принимаемая оптическая мощность, тем выше требования к компонентам приемного конца оптического модуля.
Полученная оптическая мощность
Принятая оптическая мощность относится к среднему диапазону оптической мощности, который принимающие конечные компоненты могут принимать при условии определенной частоты ошибок по битам (BER=10-12) оптического модуля.Единицей измерения является дБм.Верхним пределом принимаемой оптической мощности является оптическая мощность перегрузки, а нижним пределом — максимальное значение чувствительности приема.
Вообще говоря, когда принимаемая оптическая мощность ниже чувствительности приема, сигнал может не приниматься нормально из-за слишком слабой оптической мощности.Когда принимаемая оптическая мощность больше, чем оптическая мощность перегрузки, сигналы могут не приниматься нормально из-за битовых ошибок.
Комплексный индекс производительности
скорость интерфейса
Максимальная скорость электрического сигнала безошибочной передачи, которую могут нести оптические устройства, стандарт Ethernet предусматривает: 125 Мбит/с, 1,25 Гбит/с, 10,3125 Гбит/с, 41,25 Гбит/с.
Дальность передачи
Дальность передачи оптических модулей в основном ограничивается потерями и дисперсией.Потери – это потери световой энергии из-за поглощения, рассеяния и утечки среды при передаче света в оптическом волокне.Эта часть энергии рассеивается с определенной скоростью по мере увеличения расстояния передачи.Дисперсия в основном связана с тем, что электромагнитные волны разных длин волн распространяются с разной скоростью в одной и той же среде, в результате чего компоненты оптического сигнала с разной длиной волны достигают приемного конца в разное время из-за накопления расстояний передачи, в результате чего импульс уширение, что делает невозможным различение значений сигналов.
С точки зрения ограниченной дисперсии оптического модуля ограниченное расстояние намного больше, чем ограниченное расстояние потерь, поэтому им можно пренебречь.Предел потерь можно оценить по формуле: расстояние ограничения потерь = (передаваемая оптическая мощность – чувствительность приема) / затухание в волокне.Затухание оптического волокна сильно зависит от фактического выбранного оптического волокна.
Время публикации: 27 апреля 2023 г.