Optik modülün çalışma prensibi

Fiber optik iletişimin önemli bir parçası olan optik modüller, optik sinyal iletimi sürecinde fotoelektrik dönüştürme ve elektro-optik dönüştürme işlevlerini gerçekleştiren optoelektronik cihazlardır.
Optik modül, OSI modelinin fiziksel katmanında çalışır ve fiber optik iletişim sistemindeki temel bileşenlerden biridir.Esas olarak optoelektronik cihazlardan (optik vericiler, optik alıcılar), fonksiyonel devrelerden ve optik arayüzlerden oluşur.Ana işlevi, fiber optik iletişimde fotoelektrik dönüştürme ve elektro-optik dönüştürme işlevlerini gerçekleştirmektir.Optik modülün çalışma prensibi, optik modülün çalışma prensibi şemasında gösterilmiştir.

Gönderme arabirimi, belirli bir kod hızına sahip bir elektrik sinyali girer ve dahili sürücü çipi tarafından işlendikten sonra, karşılık gelen hızın modüle edilmiş optik sinyali, sürüş yarı iletken lazer (LD) veya ışık yayan diyot (LED) tarafından yayılır.Optik fiber aracılığıyla iletildikten sonra, alıcı arabirim optik sinyali iletir. Bu, bir fotodedektör diyot tarafından bir elektrik sinyaline dönüştürülür ve bir ön yükselticiden geçtikten sonra karşılık gelen kod oranında bir elektrik sinyali çıkar.
Optik modülün temel performans göstergeleri nelerdir?
Optik modülün performans endeksi nasıl ölçülür?Optik modüllerin performans göstergelerini aşağıdaki yönlerden anlayabiliriz.
Optik modülün vericisi
Ortalama iletim optik gücü
Ortalama iletilen optik güç, ışığın yoğunluğu olarak anlaşılabilen normal çalışma koşulları altında optik modülün verici ucundaki ışık kaynağı tarafından çıkan optik güç anlamına gelir.İletilen optik güç, iletilen veri sinyalindeki “1” oranıyla ilgilidir."1" ne kadar fazlaysa, optik güç o kadar fazladır.Verici sözde rasgele bir dizi sinyali gönderdiğinde, "1" ve "0" kabaca her birinin yarısını oluşturur.Şu anda test tarafından elde edilen güç, iletilen ortalama optik güçtür ve birimi W veya mW veya dBm'dir.Bunların arasında W veya mW lineer bir birimdir ve dBm logaritmik bir birimdir.İletişimde, optik gücü temsil etmek için genellikle dBm kullanırız.
Sönme Oranı
Sönme oranı, lazerin tüm "1" kodlarını yayınlarken ortalama optik gücünün, tam modülasyon koşulları altında tüm "0" kodları yayınlandığında yayılan ortalama optik güce oranının minimum değerini ifade eder ve birim dB'dir. .Şekil 1-3'te gösterildiği gibi, bir elektrik sinyalini optik sinyale dönüştürdüğümüzde, optik modülün verici kısmındaki lazer, giriş elektrik sinyalinin kod oranına göre optik sinyale dönüştürür.Tüm “1” kodları lazer yayan ışığın ortalama gücünü temsil ettiğinde ortalama optik güç, tüm “0” kodları ışık yaymayan lazerin ortalama gücünü temsil ettiğinde ortalama optik güç ve sönme oranı yeteneği temsil eder 0 ve 1 sinyalleri arasında ayrım yapmak için, bu nedenle Sönüm oranı, lazer çalışma verimliliğinin bir ölçüsü olarak kabul edilebilir.Sönüm oranı için tipik minimum değerler 8,2 dB ile 10 dB arasındadır.
Optik sinyalin merkez dalga boyu
Emisyon spektrumunda, 50℅ maksimum genlik değerlerini birleştiren doğru parçasının orta noktasına karşılık gelen dalga boyu.Farklı lazer tipleri veya aynı tipteki iki lazer, proses, üretim ve diğer sebeplerden dolayı farklı merkez dalga boylarına sahip olacaktır.Aynı lazer bile farklı koşullar altında farklı merkez dalga boylarına sahip olabilir.Genel olarak, optik cihaz ve optik modül üreticileri, kullanıcılara bir parametre, yani merkez dalga boyu (850nm gibi) sağlar ve bu parametre genellikle bir aralıktır.Şu anda, yaygın olarak kullanılan optik modüllerin başlıca üç merkezi dalga boyu vardır: 850nm bant, 1310nm bant ve 1550nm bant.
Neden bu üç bantta tanımlanıyor?Bu, optik sinyalin optik fiber iletim ortamının kaybı ile ilgilidir.Sürekli araştırma ve deneyler sonucunda, lif kaybının genellikle dalga boyunun uzunluğu ile azaldığı bulunmuştur.850nm'deki kayıp daha azdır ve 900 ~ 1300nm'deki kayıp daha yüksek olur;1310nm'de ise daha düşük olur ve 1550nm'deki kayıp en düşük seviyededir ve 1650nm'nin üzerindeki kayıp artma eğilimindedir.Yani 850nm, sözde kısa dalga boyu penceresidir ve 1310nm ve 1550nm, uzun dalga boyu pencereleridir.
Optik modül alıcısı
Aşırı optik güç
Doymuş optik güç olarak da bilinir, optik modülün belirli bir bit hata oranı (BER=10-12) koşulu altında alıcı uç bileşenlerinin alabileceği maksimum giriş ortalama optik gücünü ifade eder.Birimi dBm'dir.
Fotodedektörün, güçlü ışık ışıması altında fotoakım doyma fenomeni görüneceği belirtilmelidir.Bu fenomen meydana geldiğinde, dedektörün iyileşmesi için belirli bir süreye ihtiyacı vardır.Bu sırada alım hassasiyeti azalır ve alınan sinyal yanlış değerlendirilebilir.kod hatalarına neden olur.Basitçe ifade etmek gerekirse, giriş optik gücü bu aşırı yük optik gücünü aşarsa, ekipmana zarar verebilir.Kullanım ve çalışma sırasında, aşırı yük optik gücünün aşılmasını önlemek için güçlü ışığa maruz kalmaktan kaçınmaya çalışın.
Alıcı Duyarlılığı
Alma hassasiyeti, optik modülün belirli bir bit hata oranı (BER=10-12) koşulu altında alıcı uç bileşenlerinin alabileceği minimum ortalama giriş optik gücünü ifade eder.İletim optik gücü, gönderme ucundaki ışık yoğunluğunu ifade ediyorsa, alma hassasiyeti, optik modül tarafından algılanabilen ışık yoğunluğunu ifade eder.Birimi dBm'dir.
Genel olarak, oran ne kadar yüksek olursa, alma hassasiyeti o kadar kötü olur, yani alınan minimum optik güç ne kadar büyük olursa, optik modülün alıcı uç bileşenleri için gereksinimler o kadar yüksek olur.
Alınan optik güç
Alınan optik güç, optik modülün belirli bir bit hata oranı (BER=10-12) koşulu altında alıcı uç bileşenlerinin alabileceği ortalama optik güç aralığını ifade eder.Birimi dBm'dir.Alınan optik gücün üst sınırı, aşırı yük optik gücüdür ve alt sınır, alıcı hassasiyetinin maksimum değeridir.
Genel olarak, alınan optik güç, alıcı hassasiyetten düşük olduğunda, optik güç çok zayıf olduğu için sinyal normal şekilde alınamayabilir.Alınan optik güç, aşırı yük optik gücünden daha büyük olduğunda, bit hataları nedeniyle sinyaller normal şekilde alınmayabilir.
Kapsamlı performans endeksi
arayüz hızı
Optik cihazların taşıyabileceği hatasız iletimin maksimum elektrik sinyali hızı, Ethernet standardı şunları şart koşar: 125Mbit/sn, 1,25Gbit/sn, 10,3125Gbit/sn, 41,25Gbit/sn.
İletim mesafesi
Optik modüllerin iletim mesafesi esas olarak kayıp ve dağılım ile sınırlıdır.Kayıp, optik fiberde ışık iletildiğinde ortamın soğurulması, saçılması ve sızması nedeniyle ışık enerjisinin kaybıdır.İletim mesafesi arttıkça enerjinin bu kısmı belirli bir oranda dağılır.Dispersiyon, temel olarak, farklı dalga boylarındaki elektromanyetik dalgaların aynı ortam içinde farklı hızlarda yayılmasından kaynaklanır, bu da iletim mesafelerinin birikmesi nedeniyle optik sinyalin farklı dalga boyu bileşenlerinin alıcı uca farklı zamanlarda varmasıyla sonuçlanır, bu da darbeye neden olur. sinyallerin değerini ayırt etmeyi imkansız kılan genişleme.
Optik modülün sınırlı dağılımı açısından, sınırlı mesafe, kaybın sınırlı mesafesinden çok daha büyüktür, dolayısıyla göz ardı edilebilir.Kayıp limiti şu formüle göre tahmin edilebilir: kayıp sınırlı mesafe = (iletilen optik güç – alıcı hassasiyet) / fiber zayıflama.Optik fiberin zayıflaması, seçilen gerçek optik fiber ile güçlü bir şekilde ilişkilidir.