Optisk mottaker: en kjernekomponent for informasjonsoverføring

I en tid med raske fremskritt innen informasjonsteknologi, er tjenestene vi er avhengige av, for eksempel Internett, Cloud Computing og Big Data, alle avhengige av en avgjørende elektronisk komponent: den optiske senderen. En integrert Optisk sender / mottaker , utfører den avgjørende oppgaven med å konvertere elektriske signaler til optiske signaler innen fiberoptiske kommunikasjonssystemer. Uten optiske transceivere ville elektriske signaler være umulige å overføre over lange avstander og med høye hastigheter gjennom optiske fibre, og moderne kommunikasjonsnettverk ville være umulig.

Optoelektronisk konvertering: Hvordan optiske transceivere fungerer
Kjernefunksjonen til en optisk mottaker ligger i dens toveis konverteringsmekanisme: optisk-til-elektrisk konvertering i den overførende enden og elektrisk-til-optisk konvertering ved mottakende ende.

For å overføre signaler mottar en optisk sender / mottaker elektriske signaler fra nettverksenheter (for eksempel brytere eller rutere). Disse elektriske signalene passerer gjennom en intern driver -IC, og kontrollerer nøyaktig en halvlederlaser. Laseren slår raskt av og på med en ekstremt høy frekvens basert på den digitale informasjonen i det elektriske signalet, og konverterer "0" og "1" -signalene i det elektriske signalet til lette pulser med varierende intensiteter. Disse lyspulsene blir deretter fokusert og koblet til den optiske fiberen for langdistanseoverføring. Denne prosessen konverterer elektriske signaler til optiske signaler.

Under signalmottak mottar en optisk modul optiske signaler overført fra en optisk fiber. Disse svake lyspulsene blir påvist av en indre fotodetektor, typisk en PIN -fotodiode eller snøskred fotodiode (APD). Funksjonen er å konvertere det optiske signalet til et elektrisk signal. Dette elektriske signalet blir deretter amplifisert av en transimpedansforsterker (TIA) og formet av en begrensende forsterker (LA), og gjenoppretter det til et digitalt signal som stemmer overens med det originale signalet for overføring til nedstrøms nettverksutstyr. Denne prosessen fullfører konvertering av det optiske signalet til et elektrisk signal.

Resultatfremgang: Fra lav hastighet til ultrahøydehastighet
Den teknologiske utviklingen av optiske moduler er en historie om kontinuerlig forfølgelse av høyere hastigheter, lengre avstander og lavere strømforbruk.

Tidlige optiske moduler hadde lave datahastigheter og ble først og fremst brukt i kommunikasjonsscenarier med lav båndbredde. Med den utbredte adopsjonen av Internett og økningen i datatrafikk, har det blitt stilt høyere krav på hastigheten og ytelsen til optiske moduler. Teknologiske nyvinninger gjenspeiles først og fremst på følgende områder:

Modulasjonsteknologi: For å øke overføringshastighetene uten å øke baudhastigheten, har optiske moduler utviklet seg fra tradisjonell ikke-retur-til--o (NRZ) modulasjon til fire-nivå pulsamplitude-modulasjon (PAM4). PAM4-modulasjon kan overføre to biter av informasjon per klokkesyklus, doble overføringshastigheten sammenlignet med NRZ og bli mainstream-teknologien for høyhastighets optiske moduler.

Kjerneoptiske komponenter: For å støtte høyere hastigheter og lengre avstander blir laserne og fotodetektorene i optiske moduler kontinuerlig oppgradert. For eksempel brukes elektroabsorpsjonsmodulerte lasere (EML) for å oppfylle kravene til høyhastighet, mens snøskredfotodioder (APD-er) brukes til å forbedre mottakerens følsomhet, noe som muliggjør overføring med lengre avstand.

Koherent optisk kommunikasjon: For ultra-lang avstand og høykapasitets ryggraden nettverksoverføring bruker optiske moduler sammenhengende optisk kommunikasjonsteknologi. Denne teknologien modulerer informasjon ved bruk av flere lysdimensjoner, for eksempel amplitude, fase og polarisering, og bruker digital signalbehandling (DSP) -flis for kompleks demodulering, noe som øker overføringsavstanden og kapasiteten betydelig.

Pakningsskjema: mangfoldig applikasjonstilpasningsevne
Optiske moduler har mer enn en pakkeformfaktor. Ulike standarder har utviklet seg basert på forskjellige hastigheter, størrelser, strømforbruk og applikasjonsscenarier. Disse pakkeformene bestemmer den fysiske formfaktoren og grensesnitttypen til den optiske modulen.

Vanlige pakkeformer i bransjen inkluderer SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP og CFP. Disse navnekonvensjonene gjenspeiler generelt hastighetsvurderingen og antall kanaler for den optiske modulen. For eksempel brukes SFP ofte for 10G-hastigheter, mens QSFP28 ofte brukes til 100G-hastigheter og bruker en fire-kanals design.

En pakke er mer enn bare et skall. Den integrerer komplekse optoelektroniske enheter, driverkretser og kontrollbrikker. Pakkens strukturelle design må vurdere varmeavledning, ettersom høyhastighets optiske moduler bruker høy effekt. Effektiv varmeavledning er avgjørende for å sikre langsiktig stabil drift.

Det optiske grensesnittet til en optisk modul er også avgjørende. For eksempel er LC -grensesnittet ofte brukt i små optiske moduler på grunn av dens kompakte størrelse. MPO-grensesnittet kan derimot integrere flere fibre i et enkelt grensesnitt, noe som gjør det egnet for høy tetthet, flerkanals optiske moduler, slik som de som brukes i data om datasenter.

Med full distribusjon av 5G, Cloud Computing og Internet of Things, vil etterspørselen etter optiske moduler fortsette å vokse. Fremtidige optiske moduler vil være mer enn bare enkle fotoelektriske konverteringsenheter. De vil være dypt integrert med nettverksutstyr og til og med integrere mer intelligente funksjoner, og bli kjernen som støtter fremtidig nettverksinfrastruktur.