Оптический трансивер: основной компонент для передачи информации

В эпоху быстрых достижений в области информационных технологий услуги, на которые мы полагаемся, такие как Интернет, облачные вычисления и большие данные, все полагаются на важнейший электронный компонент: оптический трансивер. Интегрированный Оптический трансивер , он выполняет решающую задачу преобразования электрических сигналов в оптические сигналы в системах оптоволоконной связи. Без оптических приемопередатчиков электрические сигналы было бы невозможно передавать на большие расстояния и на высоких скоростях с помощью оптических волокон, а современные сети связи были бы невозможны.

Оптоэлектронное преобразование: как работают оптические приемопередатчики
Основная функция оптического приемопередатчика заключается в его двунаправленном механизме преобразования: оптическое в электрическое преобразование при передаче в конце и электрическом воптическом преобразовании на приемном конце.

Для передачи сигналов оптический трансивер получает электрические сигналы от сетевых устройств (таких как переключатели или маршрутизаторы). Эти электрические сигналы проходят через IC внутреннего драйвера, точно управляя лазером полупроводника. Лазер быстро включается и выключается на чрезвычайно высокой частоте на основе цифровой информации в электрическом сигнале, преобразуя сигналы «0» и «1» в электрическом сигнале в светлые импульсы различной интенсивности. Эти легкие импульсы затем сфокусируются и связаны с оптическим волокном для передачи на большие расстояния. Этот процесс преобразует электрические сигналы в оптические сигналы.

Во время приема сигнала оптический модуль получает оптические сигналы, передаваемые из оптического волокна. Эти слабые световые импульсы обнаруживаются внутренним фотоприемником, как правило, штифтом фотодиода или лавины фотодиода (APD). Его функция состоит в том, чтобы преобразовать оптический сигнал в электрический сигнал. Этот электрический сигнал затем усиливается усилителем трансмипеданса (TIA) и формируется ограничивающим усилителем (LA), восстанавливая его до цифрового сигнала, согласующегося с исходным сигналом для передачи в сетевое оборудование вниз по течению. Этот процесс завершает преобразование оптического сигнала в электрический сигнал.

Повышение производительности: от низкой скорости до сверхвысокой скорости
Технологическая эволюция оптических модулей - это история непрерывного стремления к более высоким скоростям, большим расстояниям и более низкому энергопотреблению.

Ранние оптические модули имели низкие показатели передачи данных и в основном использовались в сценариях связи с низкой пропускной способностью. С широко распространенным внедрением Интернета и ростом трафика данных более высокие требования были предъявлены на скорость и производительность оптических модулей. Технологические инновации в первую очередь отражаются в следующих областях:

Технология модуляции. Чтобы увеличить скорость передачи без увеличения скорости передачи передач, оптические модули развивались из традиционной модуляции невозврата до нуля (NRZ) до четырехуровневой модуляции импульсной амплитуды (PAM4). Модуляция PAM4 может передавать два бита информации на тактовой цикл, удваивая скорость передачи по сравнению с NRZ и стать основной технологией для высокоскоростных оптических модулей.

Основные оптические компоненты: для поддержания более высоких скоростей и больших расстояний лазеры и фотоприемники в оптических модулях непрерывно обновляются. Например, модулированные электро-абсорбционные лазеры (EML) используются для удовлетворения высокоскоростных требований, в то время как лавины фотодиоды (APD) используются для повышения чувствительности приемника, что позволяет провести более длительную дистанцию.

Когерентная оптическая связь: для передачи сети с сверхурочной дистанцией и высокой пропускной способностью оптические модули используют когерентную оптическую коммуникационную технологию. Эта технология модулирует информацию с использованием нескольких измерений света, таких как амплитуда, фаза и поляризация, и использует чипы цифровой обработки сигналов (DSP) для сложной демодуляции, значительно увеличивая расстояние и емкость передачи.

Форма пакета: разнообразная адаптивность приложений
Оптические модули имеют более чем один форм -фактор пакета. Различные стандарты развивались в зависимости от различных скоростей, размеров, энергопотребления и сценариев применения. Эти формы пакета определяют физический форм -фактор и тип интерфейса оптического модуля.

Общие формы пакета в отрасли включают SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP и CFP. Эти соглашения об именах обычно отражают рейтинг скорости и количество каналов оптического модуля. Например, SFP обычно используется для 10 г скоростей, в то время как QSFP28 обычно используется для скоростей 100G и использует четырехканальный дизайн.

Пакет - это больше, чем просто оболочка. Он интегрирует сложные оптоэлектронные устройства, схемы драйверов и управляющие чипы. Структурная конструкция пакета должна учитывать рассеяние тепла, поскольку высокоскоростные оптические модули потребляют высокую мощность. Эффективное рассеяние тепла имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной стабильной работы.

Оптический интерфейс оптического модуля также имеет решающее значение. Например, интерфейс LC обычно используется в небольших оптических модулях из -за его компактного размера. Интерфейс MPO, с другой стороны, может интегрировать несколько волокон в один интерфейс, что делает его подходящим для многоканальных оптических модулей высокой плотности, таких как те, которые используются во внутренних соединениях центра обработки данных.

С полным развертыванием 5G, облачных вычислений и Интернета вещей спрос на оптические модули будет продолжать расти. Будущие оптические модули будут больше, чем просто просто фотоэлектрические устройства преобразования. Они будут глубоко интегрированы с сетевым оборудованием и даже интегрируют более интеллектуальные функции, становясь основной поддержкой будущей сетевой инфраструктуры.