Optisk transceiver: Kernedrivkraften inden for optisk kommunikation

I det moderne informationssamfund er højhastigheds og stabil datatransmission blevet en uundværlig hjørnesten for alle samfundslag. I denne datatorrent er optisk transceiver (optisk modul) er blevet en vigtig komponent til at bygge et moderne højhastighedsinformationsnetværk med dets unikke fotoelektriske konverteringsevne. Som kerneenheden til at realisere de fotoelektriske konverterings- og elektro-optiske konverteringsfunktioner af optisk signaltransmission i optisk fiberkommunikationsudstyr, bærer det optiske modul ikke kun transmission af information, men er også en stærk drivkraft for den kontinuerlige udvikling af kommunikationsteknologi .

Den grundlæggende funktion af det optiske modul er at konvertere elektriske signaler til optiske signaler til transmission og genskabe optiske signaler til elektriske signaler i den modtagende ende. Denne konverteringsproces virker simpel, men den indeholder komplekse tekniske principper. Den optiske transmitter (TOSA) i den transmitterende ende modulerer det elektriske signal til et optisk signal gennem en halvlederlaser (LD), og transmitterer det derefter over lange afstande gennem optisk fiber. Den optiske modtager (ROSA) i den modtagende ende bruger en fotodetektionsdiode (PD) til at konvertere det modtagne optiske signal til et elektrisk signal, som derefter udsendes efter at være blevet behandlet af en forforstærker. I denne proces skal det optiske modul ikke kun have høj fotoelektrisk konverteringseffektivitet, men skal også sikre signalets stabilitet og integritet for at klare det komplekse og skiftende kommunikationsmiljø.

Udviklingshistorien for optiske moduler er fuld af innovation og forandring. Fra den tidlige fastnettelefon til 2G og 3G trådløs kommunikation har udviklingen af ​​kommunikationsteknologi altid drejet sig om elektriske signaler. Med stigningen i transmissionsafstanden og stigningen i signalfrekvensen er tabet og deformationen af ​​elektrisk signaltransmission blevet stadig mere fremtrædende, hvilket begrænser den yderligere forbedring af kommunikationshastighed og kvalitet. For at overvinde denne flaskehals opstod der optiske moduler, der konverterede elektriske signaler til optiske signaler til transmission, og derved realiserede langdistance-, højhastigheds- og informationstransmission med lavt tab.

Optiske modulers typer og funktioner udvikler sig også konstant. Fra de tidlige SFP (Small Form-Factor Pluggable) små pakke pluggbare moduler til de senere XFP, SFP og andre højhastigheds, miniaturiserede moduler, har optiske moduler ikke kun løbende forbedret deres hastighed, men har også mere fleksible og forskellige emballageformer. Disse moduler understøtter hot-swap og plug-and-play, hvilket i høj grad forenkler vedligeholdelses- og opgraderingsprocessen af ​​netværksudstyr. Med den kontinuerlige udvikling af siliciumfotonikteknologi er siliciumfotoniske moduler blevet en vigtig udviklingsretning i det fremtidige optiske kommunikationsfelt med deres fordele ved lavt energiforbrug, lave omkostninger, stor båndbredde og høj transmissionshastighed.

Optiske moduler bruges i stigende grad i datacentre, telekommunikationsnetværk, adgangsterminaler og andre områder. Især i konstruktionen af ​​5G-netværk spiller optiske moduler, som de grundlæggende komponenter i det fysiske lag, en afgørende rolle. Radioadgangsnetværket (RAN) i 5G-netværk er omopdelt i aktive antenneenheder (AAU), distributionsenheder (DU) og centraliserede enheder (CU), hvilket stiller højere krav til optiske moduler. I basestationen på den trådløse netværksside vil fronthaul optiske modul mellem AAU og DU blive opgraderet fra 10G til 25G, og efterspørgslen efter mid-haul optiske moduler mellem DU og CU er ny tilføjet. Disse ændringer fremmer ikke kun den løbende opgradering af optisk modulteknologi, men giver også stærk støtte til kommercialiseringen af ​​5G-netværk.

I fremtiden vil optiske moduler fortsætte med at udvikle sig i retning af høj hastighed, lille størrelse, lavt strømforbrug, lang afstand og hot pluggable. Med den kontinuerlige stigning i brugernes efterspørgsel efter båndbredde af optiske kommunikationsnetværk, vil den optiske modulindustri accelerere tempoet i teknologisk innovation og fremme produkter til at udvikle sig i retning af højere hastighed, højere integration og lavere strømforbrug. Samtidig vil fremkomsten af ​​nye teknologier såsom optoelektronisk co-packaging (CPO) yderligere forkorte signaltransmissionsvejen, forbedre ydeevnen og bringe nye muligheder til området for optisk kommunikation.3