Optische zendontvanger: een kerncomponent voor informatieoverdracht

In een tijdperk van snelle vooruitgang in informatietechnologie, vertrouwen de services waarop we vertrouwen, zoals internet, cloud computing en big data, allemaal op een cruciale elektronische component: de optische transceiver. Een geïntegreerde optische zendontvanger , het voert de cruciale taak uit om elektrische signalen om te zetten in optische signalen in vezeloptische communicatiesystemen. Zonder optische transceivers zouden elektrische signalen onmogelijk zijn om over lange afstanden en op hoge snelheden door optische vezels te verzenden, en moderne communicatienetwerken zouden onmogelijk zijn.

Opto -elektronische conversie: hoe optische transceivers werken
De kernfunctie van een optische transceiver ligt in zijn bidirectionele conversiemechanisme: optisch-naar-elektrische conversie bij het uitzenduiteinde en elektrische naar-optische conversie aan de ontvangende kant.

Om signalen te verzenden, ontvangt een optische transceiver elektrische signalen van netwerkapparaten (zoals schakelaars of routers). Deze elektrische signalen passeren een interne driver IC, die precies een halfgeleiderlaser regelen. De laser schakelt snel in en uit met een extreem hoge frequentie op basis van de digitale informatie in het elektrische signaal, waarbij de "0" en "1" signalen in het elektrische signaal worden omgezet in lichte pulsen van variërende intensiteiten. Deze lichtpulsen zijn vervolgens gefocust en gekoppeld aan de optische vezel voor overdracht op lange afstand. Dit proces zet elektrische signalen om in optische signalen.

Tijdens signaalontvangst ontvangt een optische module optische signalen die worden verzonden vanuit een optische vezel. Deze zwakke lichtpulsen worden gedetecteerd door een interne fotodetector, meestal een pin -fotodiode of lawine fotodiode (APD). De functie is om het optische signaal om te zetten in een elektrisch signaal. Dit elektrische signaal wordt vervolgens versterkt door een trans -implementatieversterker (TIA) en gevormd door een beperkende versterker (LA), het herstellen van een digitaal signaal dat consistent is met het oorspronkelijke signaal voor transmissie naar stroomafwaartse netwerkapparatuur. Dit proces voltooit de conversie van het optische signaal in een elektrisch signaal.

Prestatie-vooruitgang: van lage snelheid tot ultrahoge snelheid
De technologische evolutie van optische modules is een verhaal van continu streven naar hogere snelheden, langere afstanden en een lager stroomverbruik.

Vroege optische modules hadden lage gegevenssnelheden en werden voornamelijk gebruikt in communicatiescenario's met lage bandbreedte, lage bandbreedte. Met de wijdverbreide acceptatie van internet en de toename van het gegevensverkeer, zijn hogere eisen gesteld aan de snelheid en prestaties van optische modules. Technologische innovaties worden voornamelijk weerspiegeld op de volgende gebieden:

Modulatietechnologie: om de transmissiesnelheden te verhogen zonder de baudsnelheden te verhogen, zijn optische modules geëvolueerd van traditionele niet-return tot nul (NRZ) modulatie naar pulsamplitudemodulatie op vier niveaus (PAM4). PAM4-modulatie kan twee bits informatie per klokcyclus verzenden, de transmissiesnelheid verdubbelen in vergelijking met NRZ en de mainstream-technologie worden voor optische modules met hoge snelheid.

Kernoptische componenten: om hogere snelheden en langere afstanden te ondersteunen, worden de lasers en fotodetectoren in optische modules continu opgewaardeerd. Electro-absorptie gemoduleerde lasers (EML's) worden bijvoorbeeld gebruikt om te voldoen aan hoge snelheidsvereisten, terwijl lawinepotodiodes (APD's) worden gebruikt om de gevoeligheid van de ontvanger te verbeteren, waardoor de overdracht van langere afstand mogelijk wordt gemaakt.

Coherente optische communicatie: voor ultra-lange afstand en backbone-netwerktransmissie met hoge capaciteit maken optische modules gebruik van coherente optische communicatietechnologie. Deze technologie moduleert informatie met behulp van meerdere dimensies van licht, zoals amplitude, fase en polarisatie, en maakt gebruik van digitale signaalverwerking (DSP) -chips voor complexe demodulatie, waardoor de transmissie -afstand en capaciteit aanzienlijk toenemen.

Pakketformulier: diverse toepassingsvermogen van applicaties
Optische modules hebben meer dan één pakketvormfactor. Verschillende normen zijn geëvolueerd op basis van verschillende snelheden, maten, stroomverbruik en toepassingsscenario's. Deze pakketvormen bepalen de fysieke vormfactor en interfacetype van de optische module.

Gemeenschappelijke pakketvormen in de industrie zijn onder meer SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP en CFP. Deze naamgevingsconventies weerspiegelen in het algemeen de snelheidsclassificatie en het aantal kanalen van de optische module. SFP wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt voor 10 g snelheden, terwijl QSFP28 vaak wordt gebruikt voor 100 g snelheden en een vierkanaals ontwerp gebruikt.

Een pakket is meer dan alleen een schaal. Het integreert complexe opto -elektronische apparaten, stuurprogramma's en besturingschips. Het structurele ontwerp van het pakket moet rekening houden met warmtedissipatie, omdat high-speed optische modules hoog vermogen verbruiken. Efficiënte warmtedissipatie is van cruciaal belang om een ​​stabiele werking op de lange termijn te waarborgen.

De optische interface van een optische module is ook cruciaal. De LC -interface wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in kleine optische modules vanwege de compacte grootte. De MPO-interface daarentegen kan meerdere vezels integreren in een enkele interface, waardoor het geschikt is voor optische modules met hoge dichtheid, multi-channel, zoals die welke worden gebruikt in interne verbindingen van datacenter.

Met de volledige implementatie van 5G, cloud computing en het internet der dingen, zal de vraag naar optische modules blijven groeien. Toekomstige optische modules zullen meer zijn dan alleen eenvoudige foto -elektrische conversie -apparaten. Ze zullen diep worden geïntegreerd met netwerkapparatuur en zelfs intelligentere functies integreren, de kern worden die toekomstige netwerkinfrastructuur ondersteunt.