Optinen lähetin -vastaanotin: Ydinkomponentti tiedonsiirtoon

Tietotekniikan nopean kehityksen aikakaudella, johon luotat, kuten Internet, pilvipalvelu ja iso tieto, jotka kaikki luottavat tärkeään elektroniseen komponenttiin: optiseen lähetin -vastaanottimeen. Integroitu optinen lähetin -vastaanotin , se suorittaa tärkeän tehtävän muuntaa sähköiset signaalit optisiksi signaaleiksi kuituoptisissa viestintäjärjestelmissä. Ilman optisia lähetinvastaanottimia sähkösignaaleja olisi mahdotonta siirtää pitkillä etäisyyksillä ja suurilla nopeuksilla optisten kuitujen kautta, ja nykyaikaiset viestintäverkot olisivat mahdotonta.

Optoelektroninen muuntaminen: Kuinka optiset lähetinvastaanottimet toimivat
Optisen lähetin-vastaanottimen ydinfunktio on sen kaksisuuntaisessa muuntamismekanismissa: optinen sähköinen muuntaminen lähetyspäässä ja sähköinen optinen muuntaminen vastaanottavassa päässä.

Signaalien lähettämiseksi optinen lähetin -vastaanotin vastaanottaa sähkösignaaleja verkkolaitteista (kuten kytkimistä tai reitittimistä). Nämä sähkösignaalit kulkevat sisäisen ohjaimen IC: n läpi, hallitsemalla tarkasti puolijohdelaseria. Laser kytkeytyy nopeasti päälle ja pois päältä erittäin korkealla taajuudella sähköisen signaalin digitaalisten tietojen perusteella, muuttaen sähköisen signaalin "0" ja "1" signaalit vaihtelevien intensiteettien kevyiksi pulsseiksi. Nämä kevyet pulssit keskittyvät sitten ja kytketään optiseen kuituun pitkän matkan siirtoa varten. Tämä prosessi muuntaa sähköiset signaalit optisiksi signaaleiksi.

Signaalin vastaanoton aikana optinen moduuli vastaanottaa optiset kuidusta lähetetyt optiset signaalit. Nämä heikkojen valon pulssit havaitaan sisäisellä valodetektorilla, tyypillisesti PIN -fotodiodilla tai lumivyöryllä fotodiodilla (APD). Sen tehtävänä on muuntaa optinen signaali sähköiseksi signaaliksi. Tätä sähköistä signaalia vahvistetaan sitten transimpedanssivahvistimella (TIA) ja muotoilee rajoittava vahvistin (LA), palauttaen sen digitaaliseen signaaliin, joka on yhdenmukainen alkuperäisen signaalin kanssa siirrettämiseksi alavirran verkkolaitteisiin. Tämä prosessi täyttää optisen signaalin muuntamisen sähköiseksi signaaliksi.

Suorituskyvyn eteneminen: Alhaisesta nopeudesta erittäin korkeaan nopeuteen
Optisten moduulien teknologinen kehitys on tarina jatkuvasta nopeudesta, pidemmistä etäisyyksistä ja pienemmistä tehonkulutuksista.

Varhaisissa optisissa moduuleissa oli alhainen tiedonsiirtonopeus, ja niitä käytettiin pääasiassa lyhyen matkan, vähäkaistanleveysviestinnän skenaarioissa. Internetin laajalle levinneellä käyttöönotolla ja tietoliikenteen lisääntymisellä optisten moduulien nopeuteen ja suorituskykyyn on asetettu korkeampia vaatimuksia. Teknologiset innovaatiot heijastuvat pääasiassa seuraavilla alueilla:

Modulaatiotekniikka: Siirronopeuden lisäämiseksi ilman Baud-nopeuksia optiset moduulit ovat kehittyneet perinteisestä palautumattomasta nollan (NRZ) modulaatiosta neljän tason pulssin amplitudimodulaatioon (PAM4). PAM4-modulaatio voi siirtää kaksi bittiä tietoa kohti kellosykliä, kaksinkertaistamalla siirtoprosentin NRZ: hen verrattuna ja siitä tulee suurnopeus optisten moduulien valtavirran tekniikka.

Optisten moduulien laserit ja valodetektorit korkeampien nopeuksien ja pidempien etäisyyksien tukemiseksi päivitetään jatkuvasti. Esimerkiksi sähkö-absorptiomoduloituja lasereita (EML) käytetään nopeiden vaatimusten täyttämiseen, kun taas Avalanche-fotodiodeja (APD) käytetään vastaanottimen herkkyyden parantamiseksi, mikä mahdollistaa pidemmän matkan siirron.

Koherentti optinen viestintä: Erittäin pitkälle etäisyydelle ja suuren kapasiteetin runkoverkonsiirtolle optiset moduulit käyttävät koherenttia optista viestintätekniikkaa. Tämä tekniikka moduloi tietoja käyttämällä valon useita ulottuvuuksia, kuten amplitudi, vaihe ja polarisaatio, ja käyttää digitaalisen signaalinkäsittely (DSP) -siruja monimutkaiseen demodulaatioon, mikä lisää merkittävästi siirtoetäisyyttä ja kapasiteettia.

Pakettilomake: Monipuolinen sovelluksen mukautuvuus
Optisissa moduuleissa on useampi kuin yksi pakettimuotokerroin. Eri standardit ovat kehittyneet erilaisten nopeuksien, koon, virrankulutuksen ja sovellusskenaarioiden perusteella. Nämä pakettimuodot määrittävät optisen moduulin fysikaalisen muotokerroksen ja rajapinnan tyypin.

Alan yleisiin pakettilomakkeisiin kuuluvat SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP ja CFP. Nämä nimeämiskäytännöt heijastavat yleensä optisen moduulin kanavien nopeusluokitusta ja lukumäärää. Esimerkiksi SFP: tä käytetään yleisesti 10 g: n nopeuteen, kun taas QSFP28: ta käytetään yleisesti 100 g

Paketti on enemmän kuin vain kuori. Se integroi monimutkaiset optoelektroniset laitteet, ohjainpiirit ja ohjauspiirit. Paketin rakennesuunnittelussa on harkittava lämmön hajoamista, koska nopea optiset moduulit kuluttavat suurta tehoa. Tehokas lämmön hajoaminen on kriittistä pitkäaikaisen vakaan toiminnan varmistamiseksi.

Optisen moduulin optinen rajapinta on myös ratkaisevan tärkeä. Esimerkiksi LC -rajapinta käytetään yleisesti pienissä optisissa moduuleissa sen kompakti koon vuoksi. MPO-rajapinta puolestaan ​​voi integroida useita kuituja yhdeksi rajapinnaksi, mikä tekee siitä sopivan korkean tiheyden, monikanavaisten optisten moduulien, kuten datakeskuksen sisäisissä yhteyksissä käytetyt.

5G: n, pilvipalvelun ja esineiden Internetin avulla optisten moduulien kysyntä kasvaa edelleen. Tulevat optiset moduulit ovat enemmän kuin vain yksinkertaisia ​​valosähköisiä muuntolaitteita. Ne integroidaan syvästi verkkolaitteisiin ja integroidaan jopa älykkäämpiä toimintoja, ja niistä tulee tulevaisuuden verkkoinfrastruktuuria tukeva ydin.