Optisk transceiver: En kernekomponent til transmission af information

I en æra med hurtige fremskridt inden for informationsteknologi er de tjenester, vi stoler på, såsom Internettet, cloud computing og big data, alle afhængige af en afgørende elektronisk komponent: den optiske transceiver. En integreret Optisk transceiver , det udfører den afgørende opgave med at konvertere elektriske signaler til optiske signaler inden for fiberoptiske kommunikationssystemer. Uden optiske transceivere ville elektriske signaler være umulige at overføre over lange afstande og ved høje hastigheder gennem optiske fibre, og moderne kommunikationsnetværk ville være umulige.

Optoelektronisk konvertering: Hvordan optiske transceivere fungerer
Kernefunktionen af ​​en optisk transceiver ligger i sin tovejs-konverteringsmekanisme: optisk-til-elektrisk konvertering ved den transmitterende ende og elektrisk-til-optisk konvertering i den modtagende ende.

For at transmittere signaler modtager en optisk transceiver elektriske signaler fra netværksenheder (såsom switches eller routere). Disse elektriske signaler passerer gennem en intern driver IC, der nøjagtigt kontrollerer en halvlederlaser. Laseren tænder hurtigt og slukker ved en ekstremt høj frekvens baseret på de digitale oplysninger i det elektriske signal, der konverterer "0" og "1" signaler i det elektriske signal til lette pulser med forskellige intensiteter. Disse lysimpulser fokuseres og kobles derefter ind i den optiske fiber til transmission med lang afstand. Denne proces konverterer elektriske signaler til optiske signaler.

Under signalmodtagelse modtager et optisk modul optiske signaler transmitteret fra en optisk fiber. Disse svage lysimpulser detekteres af en intern fotodetektor, typisk en pin -fotodiode eller lavine -fotodiode (APD). Dens funktion er at konvertere det optiske signal til et elektrisk signal. Dette elektriske signal forstærkes derefter af en transimpedance -forstærker (TIA) og formes af en begrænsende forstærker (LA), hvilket gendanner det til et digitalt signal, der er i overensstemmelse med det originale signal til transmission til nedstrøms netværksudstyr. Denne proces afslutter konverteringen af ​​det optiske signal til et elektrisk signal.

Performance Advancement: Fra lav hastighed til ultrahøj hastighed
Den teknologiske udvikling af optiske moduler er en historie om kontinuerlig forfølgelse af højere hastigheder, længere afstande og lavere strømforbrug.

Tidlige optiske moduler havde lave datahastigheder og blev primært anvendt i kortdistance-kommunikationsscenarier med lav båndbredde. Med den udbredte vedtagelse af Internettet og stigningen i datatrafik er der stillet højere krav på hastigheden og ydelsen af ​​optiske moduler. Teknologiske innovationer afspejles primært i følgende områder:

Moduleringsteknologi: For at øge transmissionshastighederne uden at øge baudhastighederne har optiske moduler udviklet sig fra traditionel ikke-return-to-nul (NRZ) modulation til fire-niveau pulsamplitude-modulation (PAM4). PAM4-modulation kan transmittere to bit af information pr. Urcyklus, fordoble transmissionshastigheden sammenlignet med NRZ og blive mainstream-teknologien til højhastighedsoptiske moduler.

Kerneoptiske komponenter: For at understøtte højere hastigheder og længere afstande opgraderes lasere og fotodetektorer i optiske moduler kontinuerligt. For eksempel bruges elektro-absorptionsmodulerede lasere (EML'er) til at imødekomme højhastighedskrav, mens lavine-fotodioder (APD'er) bruges til at forbedre modtagerfølsomheden, hvilket muliggør transmission med længere afstand.

Sammenhængende optisk kommunikation: For ultra-lang afstand og højkapacitets-backbone-netværkstransmission bruger optiske moduler sammenhængende optisk kommunikationsteknologi. Denne teknologi modulerer information ved hjælp af flere dimensioner af lys, såsom amplitude, fase og polarisering, og bruger digital signalbehandling (DSP) chips til kompleks demodulation, der markant øger transmissionsafstand og kapacitet.

Pakkeformular: forskelligartet applikationstilpasningsevne
Optiske moduler har mere end en pakkeformfaktor. Forskellige standarder har udviklet sig baseret på forskellige hastigheder, størrelser, strømforbrug og applikationsscenarier. Disse pakkeformularer bestemmer den fysiske formfaktor og interface -type af det optiske modul.

Almindelige pakningsformer i branchen inkluderer SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP og CFP. Disse navnekonventioner afspejler generelt hastighedsvurderingen og antallet af kanaler i det optiske modul. For eksempel bruges SFP ofte til 10 g hastigheder, mens QSFP28 ofte bruges til 100 g hastigheder og bruger et fire-kanals design.

En pakke er mere end bare en skal. Det integrerer komplekse optoelektroniske enheder, driverkredsløb og kontrolchips. Pakkens strukturelle design skal overveje varmeafledning, da optiske moduler med høj hastighed forbruger høj effekt. Effektiv varmeafledning er kritisk for at sikre langvarig stabil drift.

Den optiske grænseflade af et optisk modul er også afgørende. For eksempel bruges LC -grænsefladen ofte i små optiske moduler på grund af dens kompakte størrelse. MPO-grænsefladen kan på den anden side integrere flere fibre i en enkelt grænseflade, hvilket gør den velegnet til optiske moduler med høj densitet, multi-kanals optiske moduler, såsom dem, der bruges i interne forbindelser i datacenter.

Med den fulde implementering af 5G, cloud computing og Internet of Things, vil efterspørgslen efter optiske moduler fortsætte med at vokse. Fremtidige optiske moduler vil være mere end bare enkle fotoelektriske konverteringsenheder. De vil blive dybt integreret med netværksudstyr og endda integrere mere intelligente funktioner og blive den kerne, der understøtter fremtidig netværksinfrastruktur.