Là một phần quan trọng của truyền thông sợi quang, mô-đun quang là thiết bị quang điện tử thực hiện các chức năng chuyển đổi quang điện và chuyển đổi quang điện trong quá trình truyền tín hiệu quang.
Mô-đun quang hoạt động ở lớp vật lý của mô hình OSI và là một trong những thành phần cốt lõi trong hệ thống thông tin liên lạc sợi quang.Nó chủ yếu bao gồm các thiết bị quang điện tử (máy phát quang, máy thu quang), mạch chức năng và giao diện quang.Chức năng chính của nó là thực hiện các chức năng chuyển đổi quang điện và chuyển đổi quang điện trong truyền thông sợi quang.Nguyên lý làm việc của mô-đun quang được thể hiện trong sơ đồ nguyên lý làm việc của mô-đun quang.
Giao diện gửi nhập tín hiệu điện với tốc độ mã nhất định và sau khi được xử lý bởi chip trình điều khiển bên trong, tín hiệu quang được điều chế với tốc độ tương ứng được phát ra bởi laser bán dẫn điều khiển (LD) hoặc đi-ốt phát sáng (LED).Sau khi truyền qua sợi quang, giao diện nhận sẽ truyền tín hiệu quang. Nó được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng đi-ốt bộ tách sóng quang và tín hiệu điện có tốc độ mã tương ứng được xuất ra sau khi đi qua bộ tiền khuếch đại.
Các chỉ số hiệu suất chính của mô-đun quang là gì
Làm cách nào để đo chỉ số hiệu suất của mô-đun quang?Chúng ta có thể hiểu các chỉ số hiệu suất của mô-đun quang từ các khía cạnh sau.
Máy phát của mô-đun quang
Công suất quang phát trung bình
Công suất quang truyền trung bình đề cập đến công suất quang phát ra từ nguồn sáng ở đầu truyền của mô-đun quang trong điều kiện làm việc bình thường, có thể hiểu là cường độ ánh sáng.Công suất quang được truyền có liên quan đến tỷ lệ “1” trong tín hiệu dữ liệu được truyền.Càng nhiều “1”, công suất quang càng lớn.Khi máy phát gửi tín hiệu chuỗi giả ngẫu nhiên, “1” và “0” chiếm khoảng một nửa mỗi tín hiệu.Tại thời điểm này, công suất thu được khi kiểm tra là công suất quang truyền trung bình và đơn vị là W hoặc mW hoặc dBm.Trong số đó, W hoặc mW là đơn vị tuyến tính và dBm là đơn vị logarit.Trong giao tiếp, chúng ta thường sử dụng dBm để biểu thị công suất quang.
Tỷ lệ tuyệt chủng
Tỷ lệ tuyệt chủng đề cập đến giá trị tối thiểu của tỷ lệ giữa công suất quang trung bình của laser khi phát ra tất cả các mã “1” với công suất quang trung bình phát ra khi tất cả các mã “0” được phát ra trong điều kiện điều chế hoàn toàn và đơn vị là dB .Như thể hiện trong Hình 1-3, khi chúng ta chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang, tia laser trong phần truyền của mô-đun quang sẽ chuyển đổi tín hiệu đó thành tín hiệu quang theo tốc độ mã của tín hiệu điện đầu vào.Công suất quang trung bình khi tất cả các mã “1” biểu thị công suất trung bình của tia laze phát ra ánh sáng, công suất quang trung bình khi tất cả các mã “0” biểu thị công suất trung bình của tia laze không phát ra ánh sáng và tỷ lệ tắt biểu thị khả năng để phân biệt giữa tín hiệu 0 và 1, vì vậy Tỷ lệ tuyệt chủng có thể được coi là thước đo hiệu quả hoạt động của laser.Các giá trị tối thiểu điển hình cho tỷ lệ tuyệt chủng nằm trong khoảng từ 8,2dB đến 10dB.
Bước sóng trung tâm của tín hiệu quang
Trong phổ phát xạ, bước sóng tương ứng với trung điểm của đoạn thẳng nối các giá trị biên độ cực đại 50℅.Các loại laser khác nhau hoặc hai laser cùng loại sẽ có bước sóng trung tâm khác nhau do quy trình, sản xuất và các lý do khác.Ngay cả cùng một tia laser cũng có thể có các bước sóng trung tâm khác nhau trong các điều kiện khác nhau.Nói chung, các nhà sản xuất thiết bị quang và mô-đun quang cung cấp cho người dùng một tham số, đó là bước sóng trung tâm (chẳng hạn như 850nm) và tham số này thường là một phạm vi.Hiện tại, chủ yếu có ba bước sóng trung tâm của các mô-đun quang thường được sử dụng: dải 850nm, dải 1310nm và dải 1550nm.
Tại sao nó được xác định trong ba dải này?Điều này liên quan đến việc mất tín hiệu quang trong môi trường truyền dẫn sợi quang.Thông qua nghiên cứu và thử nghiệm liên tục, người ta thấy rằng suy hao sợi quang thường giảm theo độ dài của bước sóng.Tổn thất ở 850nm ít hơn và tổn thất ở 900 ~ 1300nm trở nên cao hơn;trong khi ở 1310nm, nó trở nên thấp hơn và tổn thất ở 1550nm là thấp nhất và tổn thất trên 1650nm có xu hướng tăng lên.Vì vậy, 850nm được gọi là cửa sổ bước sóng ngắn, còn 1310nm và 1550nm là cửa sổ bước sóng dài.
Bộ thu của mô-đun quang
Quá tải công suất quang
Còn được gọi là công suất quang bão hòa, nó đề cập đến công suất quang trung bình đầu vào tối đa mà các thành phần đầu nhận có thể nhận được trong điều kiện tỷ lệ lỗi bit nhất định (BER=10-12) của mô-đun quang.Đơn vị là dBm.
Cần lưu ý rằng bộ tách sóng quang sẽ xuất hiện hiện tượng bão hòa quang điện dưới bức xạ ánh sáng mạnh.Khi hiện tượng này xảy ra, đầu báo cần một khoảng thời gian nhất định để phục hồi.Lúc này, độ nhạy thu giảm và tín hiệu nhận được có thể bị đánh giá sai.gây ra lỗi mã.Nói một cách đơn giản, nếu công suất quang đầu vào vượt quá công suất quang quá tải này, nó có thể gây hư hỏng cho thiết bị.Trong quá trình sử dụng và vận hành, cố gắng tránh tiếp xúc với ánh sáng mạnh để tránh vượt quá công suất quang quá tải.
Độ nhạy máy thu
Độ nhạy thu đề cập đến công suất quang đầu vào trung bình tối thiểu mà các thành phần đầu nhận có thể nhận được trong điều kiện tỷ lệ lỗi bit nhất định (BER=10-12) của mô-đun quang.Nếu công suất quang phát đề cập đến cường độ ánh sáng ở đầu gửi, thì độ nhạy thu đề cập đến cường độ ánh sáng mà mô-đun quang học có thể phát hiện được.Đơn vị là dBm.
Nói chung, tốc độ càng cao thì độ nhạy thu càng kém, nghĩa là công suất quang thu tối thiểu càng lớn, yêu cầu đối với các thành phần đầu thu của mô-đun quang càng cao.
Công suất quang nhận được
Công suất quang nhận được đề cập đến dải công suất quang trung bình mà các thành phần đầu nhận có thể nhận trong điều kiện tỷ lệ lỗi bit nhất định (BER=10-12) của mô-đun quang.Đơn vị là dBm.Giới hạn trên của công suất quang thu được là công suất quang quá tải và giới hạn dưới là giá trị tối đa của độ nhạy thu.
Nói chung, khi công suất quang nhận được thấp hơn độ nhạy thu, tín hiệu có thể không được nhận bình thường do công suất quang quá yếu.Khi công suất quang nhận được lớn hơn công suất quang quá tải, tín hiệu có thể không nhận được bình thường do lỗi bit.
Chỉ số hiệu suất toàn diện
tốc độ giao diện
Tốc độ truyền tín hiệu điện không lỗi tối đa mà các thiết bị quang học có thể mang theo, tiêu chuẩn Ethernet quy định: 125Mbit/s, 1,25Gbit/s, 10,3125Gbit/s, 41,25Gbit/s.
Khoảng cách truyền
Khoảng cách truyền dẫn của các mô-đun quang chủ yếu bị giới hạn bởi suy hao và phân tán.Suy hao là sự mất năng lượng ánh sáng do sự hấp thụ, tán xạ và rò rỉ của môi trường khi ánh sáng truyền trong sợi quang.Phần năng lượng này bị tiêu tán ở một tốc độ nhất định khi khoảng cách truyền tăng lên.Sự phân tán chủ yếu là do các sóng điện từ có bước sóng khác nhau lan truyền với tốc độ khác nhau trong cùng một môi trường, dẫn đến các thành phần bước sóng khác nhau của tín hiệu quang đến đầu thu tại các thời điểm khác nhau do khoảng cách truyền tích lũy, dẫn đến xung mở rộng, khiến cho không thể phân biệt giá trị tín hiệu.
Về độ phân tán giới hạn của mô-đun quang, khoảng cách giới hạn lớn hơn nhiều so với khoảng cách giới hạn của suy hao nên có thể bỏ qua.Giới hạn suy hao có thể được ước tính theo công thức: khoảng cách giới hạn suy hao = (công suất quang truyền – độ nhạy thu) / suy hao sợi quang.Độ suy giảm của sợi quang có liên quan chặt chẽ đến sợi quang được chọn thực tế.
Thời gian đăng: 27-04-2023