Ako dôležitá súčasť komunikácie s optickými vláknami sú optické moduly optoelektronické zariadenia, ktoré realizujú funkcie fotoelektrickej konverzie a elektrooptickej konverzie v procese prenosu optického signálu.
Optický modul pracuje na fyzickej vrstve modelu OSI a je jedným zo základných komponentov v komunikačnom systéme s optickými vláknami.Skladá sa hlavne z optoelektronických zariadení (optické vysielače, optické prijímače), funkčných obvodov a optických rozhraní.Jeho hlavnou funkciou je realizovať funkcie fotoelektrickej konverzie a elektro-optickej konverzie v komunikácii s optickými vláknami.Princíp činnosti optického modulu je znázornený na schéme princípu činnosti optického modulu.
Odosielacie rozhranie privádza elektrický signál s určitou kódovou rýchlosťou a po spracovaní interným riadiacim čipom je modulovaný optický signál zodpovedajúcej rýchlosti vyžarovaný riadiacim polovodičovým laserom (LD) alebo diódou vyžarujúcou svetlo (LED).Po prenose optickým vláknom prijímacie rozhranie prenáša optický signál, ktorý je prevedený na elektrický signál pomocou fotodetektorovej diódy a po prechode predzosilňovačom je vyvedený elektrický signál zodpovedajúcej kódovej rýchlosti.
Aké sú kľúčové ukazovatele výkonu optického modulu
Ako merať index výkonu optického modulu?Výkonnostné ukazovatele optických modulov môžeme pochopiť z nasledujúcich hľadísk.
Vysielač optického modulu
Priemerný prenosový optický výkon
Priemerný prenášaný optický výkon sa vzťahuje na výstup optického výkonu svetelného zdroja na vysielacom konci optického modulu za normálnych pracovných podmienok, ktorý možno chápať ako intenzitu svetla.Vysielaný optický výkon súvisí s podielom „1“ v prenášanom dátovom signáli.Čím viac „1“, tým väčšia je optická sila.Keď vysielač vyšle pseudonáhodný sekvenčný signál, „1“ a „0“ predstavujú približne polovicu každého.V tomto čase je výkon získaný testom priemerný prenášaný optický výkon a jednotkou je W alebo mW alebo dBm.Medzi nimi je W alebo mW lineárna jednotka a dBm je logaritmická jednotka.V komunikácii zvyčajne používame dBm na vyjadrenie optického výkonu.
Pomer vyhynutia
Extinkčný pomer sa vzťahuje na minimálnu hodnotu pomeru priemerného optického výkonu lasera pri vyžarovaní všetkých kódov „1“ k priemernému vyžiarenému optickému výkonu, keď sú všetky kódy „0“ vyžarované za podmienok plnej modulácie, a jednotka je dB .Ako je znázornené na obrázku 1-3, keď prevádzame elektrický signál na optický signál, laser vo vysielacej časti optického modulu ho prevádza na optický signál podľa kódovej rýchlosti vstupného elektrického signálu.Priemerný optický výkon, keď všetky kódy „1“ predstavujú priemerný výkon svetla vyžarujúceho laser, priemerný optický výkon, keď všetky kódy „0“ predstavujú priemerný výkon lasera, ktorý nevyžaruje svetlo, a pomer extinkcie predstavuje schopnosť na rozlíšenie medzi 0 a 1 signálmi, takže extinkčný pomer možno považovať za mieru prevádzkovej účinnosti lasera.Typické minimálne hodnoty pre extinkčný pomer sa pohybujú od 8,2 dB do 10 dB.
Stredová vlnová dĺžka optického signálu
V emisnom spektre vlnová dĺžka zodpovedajúca stredu úsečky spájajúcej maximálne hodnoty amplitúdy 50℅.Rôzne typy laserov alebo dva lasery rovnakého typu budú mať rôzne stredové vlnové dĺžky v dôsledku procesu, výroby a iných dôvodov.Dokonca aj ten istý laser môže mať za rôznych podmienok rôzne stredové vlnové dĺžky.Vo všeobecnosti výrobcovia optických zariadení a optických modulov poskytujú používateľom parameter, to znamená stredovú vlnovú dĺžku (napríklad 850 nm), a tento parameter je vo všeobecnosti rozsah.V súčasnosti existujú hlavne tri centrálne vlnové dĺžky bežne používaných optických modulov: pásmo 850nm, pásmo 1310nm a pásmo 1550nm.
Prečo je definovaný v týchto troch pásmach?Súvisí to so stratou média na prenos optického signálu z optického vlákna.Neustálym výskumom a experimentmi sa zistilo, že strata vlákna zvyčajne klesá s dĺžkou vlnovej dĺžky.Strata pri 850 nm je menšia a strata pri 900 ~ 1300 nm je vyššia;zatiaľ čo pri 1310nm sa zníži a strata pri 1550nm je najnižšia a strata nad 1650nm má tendenciu sa zvyšovať.Takže 850nm je takzvané okno s krátkou vlnovou dĺžkou a 1310nm a 1550nm sú okná s dlhou vlnovou dĺžkou.
Prijímač optického modulu
Preťaženie optického výkonu
Tiež známy ako nasýtený optický výkon, označuje maximálny vstupný priemerný optický výkon, ktorý môžu prijímacie koncové komponenty prijať pri určitej bitovej chybovosti (BER=10-12) stavu optického modulu.Jednotkou je dBm.
Je potrebné poznamenať, že fotodetektor sa pri silnom ožiarení svetlom prejaví ako fenomén saturácie fotoprúdu.Keď nastane tento jav, detektor potrebuje určitý čas na zotavenie.V tomto čase sa citlivosť príjmu zníži a prijímaný signál môže byť nesprávne vyhodnotený.spôsobiť chyby kódu.Zjednodušene povedané, ak vstupný optický výkon prekročí tento preťažený optický výkon, môže to spôsobiť poškodenie zariadenia.Počas používania a prevádzky sa snažte vyhnúť silnému svetlu, aby ste zabránili prekročeniu optického výkonu preťaženia.
Citlivosť prijímača
Citlivosť príjmu sa vzťahuje na minimálny priemerný vstupný optický výkon, ktorý môžu prijímacie koncové komponenty prijať za podmienok určitej bitovej chybovosti (BER=10-12) optického modulu.Ak sa vysielacia optická sila vzťahuje na intenzitu svetla na vysielacom konci, potom sa citlivosť príjmu vzťahuje na intenzitu svetla, ktorú môže optický modul detekovať.Jednotkou je dBm.
Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je rýchlosť, tým horšia je citlivosť príjmu, to znamená, že čím väčší je minimálny prijímaný optický výkon, tým vyššie sú požiadavky na prijímacie koncové komponenty optického modulu.
Prijatý optický výkon
Prijatý optický výkon sa vzťahuje na rozsah priemerného optického výkonu, ktorý prijímacie koncové komponenty môžu prijať za podmienky určitej bitovej chybovosti (BER=10-12) optického modulu.Jednotkou je dBm.Horný limit prijímaného optického výkonu je preťažený optický výkon a dolný limit je maximálna hodnota citlivosti príjmu.
Vo všeobecnosti, keď je prijímaný optický výkon nižší ako citlivosť príjmu, signál sa nemusí prijímať normálne, pretože optický výkon je príliš slabý.Keď je prijímaný optický výkon väčší ako preťažený optický výkon, signály sa nemusia prijímať normálne kvôli bitovým chybám.
Komplexný index výkonnosti
rýchlosť rozhrania
Maximálna rýchlosť elektrického signálu bezchybného prenosu, ktorú môžu prenášať optické zariadenia, štandard Ethernet stanovuje: 125 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 10,3125 Gbit/s, 41,25 Gbit/s.
Prenosová vzdialenosť
Prenosová vzdialenosť optických modulov je obmedzená hlavne stratou a rozptylom.Strata je strata svetelnej energie v dôsledku absorpcie, rozptylu a úniku média pri prenose svetla v optickom vlákne.Táto časť energie sa pri zvyšovaní prenosovej vzdialenosti rozptýli určitou rýchlosťou.Rozptyl je spôsobený najmä skutočnosťou, že elektromagnetické vlny rôznych vlnových dĺžok sa šíria rôznymi rýchlosťami v tom istom médiu, čo vedie k tomu, že rôzne zložky vlnových dĺžok optického signálu prichádzajú na prijímací koniec v rôznych časoch v dôsledku akumulácie prenosových vzdialeností, čo vedie k impulzu rozšírenie, ktoré znemožňuje rozlíšiť hodnotu signálov.
Z hľadiska obmedzeného rozptylu optického modulu je obmedzená vzdialenosť oveľa väčšia ako obmedzená vzdialenosť straty, takže ju možno ignorovať.Limit straty možno odhadnúť podľa vzorca: vzdialenosť obmedzená stratou = (prenesený optický výkon – citlivosť príjmu) / útlm vlákna.Útlm optického vlákna silne súvisí s aktuálne zvoleným optickým vláknom.
Čas odoslania: 27. apríla 2023