Будучи важливою частиною оптоволоконного зв'язку, оптичні модулі є оптоелектронними пристроями, які реалізують функції фотоелектричного перетворення та електрооптичного перетворення в процесі передачі оптичного сигналу.
Оптичний модуль працює на фізичному рівні моделі OSI і є одним із основних компонентів волоконно-оптичної системи зв’язку.В основному він складається з оптоелектронних пристроїв (оптичних передавачів, оптичних приймачів), функціональних схем і оптичних інтерфейсів.Його основною функцією є реалізація функцій фотоелектричного та електрооптичного перетворення в оптоволоконному зв’язку.Принцип роботи оптичного модуля показано на принциповій схемі оптичного модуля.
Інтерфейс надсилання вводить електричний сигнал із певною кодовою швидкістю, і після обробки внутрішньою мікросхемою драйвера модульований оптичний сигнал відповідної швидкості випромінюється керуючим напівпровідниковим лазером (LD) або світловипромінюючим діодом (LED).Після передачі через оптичне волокно приймальний інтерфейс передає оптичний сигнал. Він перетворюється в електричний сигнал діодом фотоприймача, і електричний сигнал відповідної кодової швидкості виводиться після проходження через попередній підсилювач.
Назвіть основні показники роботи оптичного модуля
Як виміряти індекс продуктивності оптичного модуля?Ми можемо зрозуміти показники продуктивності оптичних модулів з наступних аспектів.
Передавач оптичного модуля
Середня оптична потужність передачі
Середня передана оптична потужність стосується вихідної оптичної потужності джерела світла на передавальному кінці оптичного модуля за нормальних робочих умов, що можна розуміти як інтенсивність світла.Передана оптична потужність пов’язана з часткою «1» у переданому сигналі даних.Чим більше «1», тим більша оптична сила.Коли передавач надсилає сигнал псевдовипадкової послідовності, «1» і «0» становлять приблизно половину кожного.У цей час потужність, отримана під час тесту, є середньою переданою оптичною потужністю, а одиницею є Вт, мВт або дБм.Серед них Вт або мВт — лінійна одиниця, а дБм — логарифмічна.У зв’язку ми зазвичай використовуємо дБм для представлення оптичної потужності.
Коефіцієнт вимирання
Коефіцієнт екстинкції означає мінімальне значення відношення середньої оптичної потужності лазера під час випромінювання всіх кодів «1» до середньої оптичної потужності, випромінюваної при випромінюванні всіх кодів «0» в умовах повної модуляції, а одиницею є дБ .Як показано на малюнку 1-3, коли ми перетворюємо електричний сигнал на оптичний, лазер у передавальній частині оптичного модуля перетворює його на оптичний сигнал відповідно до кодової швидкості вхідного електричного сигналу.Середня оптична потужність, коли всі коди «1» представляють середню потужність лазера, що випромінює світло, середня оптична потужність, коли всі коди «0», представляють середню потужність лазера, який не випромінює світло, а коефіцієнт екстинкції представляє здатність щоб розрізнити сигнали 0 і 1, тому коефіцієнт екстинкції можна розглядати як міру ефективності роботи лазера.Типові мінімальні значення коефіцієнта екстинкції коливаються від 8,2 дБ до 10 дБ.
Центральна довжина хвилі оптичного сигналу
У спектрі випромінювання — довжина хвилі, що відповідає середині відрізка лінії, що з’єднує максимальні значення амплітуди 50℅.Різні типи лазерів або два лазери одного типу матимуть різні центральні довжини хвилі через процес, виробництво та інші причини.Навіть той самий лазер може мати різні центральні довжини хвилі за різних умов.Як правило, виробники оптичних пристроїв і оптичних модулів надають користувачам параметр, тобто центральну довжину хвилі (наприклад, 850 нм), і цей параметр зазвичай є діапазоном.На даний момент існує в основному три центральні довжини хвилі широко використовуваних оптичних модулів: діапазон 850 нм, діапазон 1310 нм і діапазон 1550 нм.
Чому він визначений у цих трьох смугах?Це пов'язано з втратою оптичного сигналу в середовищі передачі оптичного волокна.Завдяки постійним дослідженням і експериментам виявлено, що втрати волокна зазвичай зменшуються зі збільшенням довжини хвилі.Втрати при 850 нм менші, а втрати при 900 ~ 1300 нм стають вищими;тоді як при 1310 нм він стає нижчим, а втрати при 1550 нм є найнижчими, а втрати вище 1650 нм мають тенденцію до збільшення.Таким чином, 850 нм є так званим короткохвильовим вікном, а 1310 нм і 1550 нм є довгохвильовими вікнами.
Приймач оптичного модуля
Перевантаження оптичної потужності
Також відомий як насичена оптична потужність, це означає максимальну вхідну середню оптичну потужність, яку можуть отримати компоненти приймального кінця за умови певної частоти помилок (BER=10-12) оптичного модуля.Одиниця – дБм.
Слід зазначити, що на фотоприймачі буде виникати явище насичення фотоструму при сильному світловому опроміненні.Коли це явище відбувається, детектору потрібен певний період часу для відновлення.У цей час чутливість прийому знижується, і отриманий сигнал може бути неправильно оцінений.викликати помилки коду.Простіше кажучи, якщо вхідна оптична потужність перевищує оптичну потужність перевантаження, це може призвести до пошкодження обладнання.Під час використання та роботи намагайтеся уникати сильного освітлення, щоб запобігти перевищенню оптичної потужності перевантаження.
Чутливість приймача
Чутливість прийому означає мінімальну середню вхідну оптичну потужність, яку можуть отримати компоненти приймального кінця за умови певної частоти бітових помилок (BER=10-12) оптичного модуля.Якщо оптична потужність передачі стосується інтенсивності світла на кінці відправлення, то чутливість прийому відноситься до інтенсивності світла, яку може виявити оптичний модуль.Одиниця – дБм.
Загалом, чим вище швидкість, тим гірша чутливість прийому, тобто чим більша мінімальна отримана оптична потужність, тим вищі вимоги до компонентів приймального кінця оптичного модуля.
Отримана оптична сила
Отримана оптична потужність відноситься до середнього діапазону оптичної потужності, який можуть отримати приймальні кінцеві компоненти за умови певної частоти бітових помилок (BER=10-12) оптичного модуля.Одиниця – дБм.Верхньою межею прийнятої оптичної потужності є оптична потужність перевантаження, а нижньою межею є максимальне значення приймальної чутливості.
Загалом кажучи, коли отримана оптична потужність нижча за чутливість прийому, сигнал може не прийматися належним чином, оскільки оптична потужність надто слабка.Коли отримана оптична потужність перевищує оптичну потужність перевантаження, сигнали можуть не прийматися належним чином через бітові помилки.
Комплексний індекс ефективності
швидкість інтерфейсу
Максимальна швидкість безпомилкової передачі електричного сигналу, яку можуть передавати оптичні пристрої, стандарт Ethernet передбачає: 125 Мбіт/с, 1,25 Гбіт/с, 10,3125 Гбіт/с, 41,25 Гбіт/с.
Відстань передачі
Відстань передачі оптичних модулів в основному обмежена втратами та дисперсією.Втрата - це втрата світлової енергії внаслідок поглинання, розсіювання та витоку середовища під час передачі світла в оптичному волокні.Ця частина енергії розсіюється з певною швидкістю зі збільшенням відстані передачі.Дисперсія в основному пов’язана з тим, що електромагнітні хвилі різних довжин хвиль поширюються з різною швидкістю в одному середовищі, в результаті чого компоненти оптичного сигналу з різною довжиною хвилі надходять на приймальний кінець у різний час через накопичення відстаней передачі, що призводить до імпульсу розширення, що унеможливлює розрізнення значення сигналів.
З точки зору обмеженої дисперсії оптичного модуля, обмежена відстань набагато більша, ніж обмежена відстань втрати, тому її можна ігнорувати.Обмеження втрат можна оцінити за формулою: обмежена відстань втрат = (передана оптична потужність – чутливість прийому) / затухання волокна.Загасання оптичного волокна сильно залежить від фактично вибраного оптичного волокна.
Час публікації: 27 квітня 2023 р