Optikai adó -vevő: alapkomponens az információátvitelhez

Az információs technológia gyors fejlődésének korszakában az olyan szolgáltatások, amelyekre támaszkodunk, mint például az internet, a felhőalapú számítástechnika és a nagy adatok, mind a kritikus elektronikus alkatrészre támaszkodnak: az optikai adó -vevőre. Egy integrált optikai adó -vevő , elvégzi az elektromos jelek optikai jelekké történő konvertálásának döntő feladatát a száloptikai kommunikációs rendszerekben. Optikai adó -vevők nélkül az elektromos jeleket lehetetlen lenne nagy távolságra és nagy sebességgel átadni az optikai szálakon keresztül, és a modern kommunikációs hálózatok lehetetlenek.

Optoelektronikus átalakítás: Hogyan működnek az optikai adó -vevők
Az optikai adó-vevő alapvető funkciója a kétirányú konverziós mechanizmusban rejlik: optikai-elektromos átalakítás az átviteli végén és az elektromos-optikai átalakítás a fogadó végén.

A jelek továbbításához egy optikai adó -vevő elektromos jeleket kap a hálózati eszközökről (például kapcsolók vagy útválasztók). Ezek az elektromos jelek egy belső illesztőprogramon haladnak át, pontosan vezérelve a félvezető lézert. A lézer gyorsan be- és kikapcsol egy rendkívül magas frekvencián, az elektromos jelben lévő digitális információk alapján, az elektromos jelben lévő "0" és "1" jeleket változó intenzitású fényimpulzusokká alakítva. Ezeket a fényimpulzusokat ezután fókuszálják és az optikai szálba kapcsolták a távolsági átvitelhez. Ez a folyamat az elektromos jeleket optikai jelekké alakítja.

A jelfogadás során egy optikai modul optikai jeleket fogad egy optikai szálból. Ezeket a gyenge fényimpulzusokat egy belső fotodetektor, általában egy PIN Photodiode vagy Avalanche Photodiode (APD) detektálja. Annak funkciója, hogy az optikai jelet elektromos jelgé alakítsa. Ezt az elektromos jelet ezután egy Transimpedance erősítővel (TIA) erősítik, és egy korlátozó erősítővel (LA) alakítják, visszaállítva azt egy digitális jelre, amely összhangban van az eredeti jelzéssel, hogy továbbítsa a downstream hálózati berendezésekre. Ez a folyamat befejezi az optikai jel átalakulását elektromos jelré.

Teljesítmény előrehaladása: alacsony sebességtől rendkívül magas sebességig
Az optikai modulok technológiai fejlődése a nagyobb sebesség, a hosszabb távolság és az alacsonyabb energiafogyasztás folyamatos törekvésének története.

A korai optikai modulok alacsony adatsebességgel rendelkeztek, és elsősorban rövid távú, alacsony sávszélességű kommunikációs forgatókönyvekben használták őket. Az internet széles körű elfogadásával és az adatforgalom növekedésével magasabb igényeket állítottak fel az optikai modulok sebességére és teljesítményére. A technológiai innovációk elsősorban a következő területeken tükröződnek:

Modulációs technológia: Az átviteli sebesség növelése érdekében az adatátviteli sebességek növelése nélkül az optikai modulok a hagyományos nem visszatérő-nulla (NRZ) modulációból négyszintes impulzus amplitúdó modulációjává (PAM4) fejlődtek ki. A PAM4 modulációja az órás ciklusonként két bit információt továbbíthat, megduplázva az átviteli sebességet az NRZ-hez képest, és a nagysebességű optikai modulok mainstream technológiájává válva.

Alapvető optikai alkatrészek: A nagyobb sebességek és hosszabb távolságok támogatása érdekében az optikai modulok lézereit és fotodetektorát folyamatosan frissítik. Például az elektro-abszorpció modulált lézereket (EML) használják a nagy sebességű követelmények kielégítésére, míg a lavina fotodiódok (APDS) a vevő érzékenységének javítására szolgálnak, lehetővé téve a hosszabb távú átvitelt.

Koherens optikai kommunikáció: Az ultra-hosszúságú és nagy kapacitású gerinchálózat-átvitelhez az optikai modulok koherens optikai kommunikációs technológiát használnak. Ez a technológia az információkat a fény több dimenziójával, például amplitúdó, fázis és polarizáció felhasználásával modulálja, és a digitális jelfeldolgozó (DSP) chipeket használja a komplex demodulációhoz, jelentősen növeli az átviteli távolságot és a kapacitást.

Csomag forma: változatos alkalmazás alkalmazkodóképessége
Az optikai modulok egynél több csomag -forma tényezővel rendelkeznek. Különböző szabványok alakultak ki a különböző sebességek, méret, energiafogyasztás és alkalmazás forgatókönyvei alapján. Ezek a csomagolási formák meghatározzák az optikai modul fizikai forma tényezőjét és interfész típusát.

Az iparág általános csomagformái közé tartozik az SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP és CFP. Ezek az elnevezési konvenciók általában tükrözik az optikai modul sebesség -besorolását és számát. Például az SFP-t általában 10 g sebességre használják, míg a QSFP28-ot általában 100 g sebességre használják, és négycsatornás kialakítást használnak.

A csomag nem csupán egy héj. Integrálja a komplex optoelektronikus eszközöket, a meghajtóáramköröket és a vezérlő chipeket. A csomag szerkezeti kialakítását a hőeloszlásnak kell figyelembe vennie, mivel a nagysebességű optikai modulok nagy teljesítményt fogyasztanak. A hatékony hőeloszlás kritikus fontosságú a hosszú távú stabil működés biztosítása érdekében.

Az optikai modul optikai felülete szintén döntő jelentőségű. Például az LC felületet általában kis optikai modulokban használják kompakt méretének köszönhetően. Az MPO interfész viszont több szál integrálhat egyetlen interfészbe, így alkalmas nagy sűrűségű, többcsatornás optikai modulokhoz, például az adatközpont belső kapcsolatokhoz használt kapcsolatokhoz.

Az 5G, a felhőalapú számítástechnika és a tárgyak internete teljes telepítésével az optikai modulok iránti kereslet tovább növekszik. A jövőbeli optikai modulok nem csupán egyszerű fotoelektromos konverziós eszközök lesznek. Mélyen integrálódnak a hálózati berendezésekbe, és akár intelligensebb funkciókat is integrálnak, és a jövőbeni hálózati infrastruktúra alapvető alapjává válnak.