فرستنده نوری: یک مؤلفه اصلی برای انتقال اطلاعات

در دوره ای از پیشرفت های سریع در فناوری اطلاعات ، خدماتی که ما به آنها اعتماد می کنیم ، مانند اینترنت ، محاسبات ابری و داده های بزرگ ، همه به یک مؤلفه الکترونیکی مهم: فرستنده نوری متکی هستند. یکپارچه گیرنده نوری ، این وظیفه مهم تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری در سیستم های ارتباطی فیبر-نوری را انجام می دهد. بدون فرستنده نوری ، سیگنال های الکتریکی انتقال از مسافت های طولانی و با سرعت زیاد از طریق الیاف نوری غیرممکن خواهد بود و شبکه های ارتباطی مدرن غیرممکن است.

تبدیل OptoElectronic: چگونه فرستنده های نوری کار می کنند
عملکرد اصلی یک گیرنده نوری در مکانیسم تبدیل دو طرفه آن نهفته است: تبدیل نوری به الکتریکی در انتهای انتقال و تبدیل الکتریکی به نوری در انتهای دریافت.

برای انتقال سیگنال ها ، یک فرستنده نوری سیگنال های الکتریکی را از دستگاه های شبکه (مانند سوئیچ یا روتر) دریافت می کند. این سیگنال های الکتریکی از طریق IC درایور داخلی عبور می کنند و دقیقاً لیزر نیمه هادی را کنترل می کنند. لیزر به سرعت بر اساس اطلاعات دیجیتالی در سیگنال الکتریکی با فرکانس بسیار بالا روشن و خاموش می شود و سیگنال های "0" و "1" را در سیگنال الکتریکی به پالس های نور با شدت های مختلف تبدیل می کند. این پالس های نور سپس برای انتقال از راه دور در فیبر نوری متمرکز شده و در فیبر نوری قرار می گیرند. این فرایند سیگنال های الکتریکی را به سیگنال های نوری تبدیل می کند.

در هنگام پذیرش سیگنال ، یک ماژول نوری سیگنال های نوری منتقل شده از فیبر نوری را دریافت می کند. این پالس های نوری ضعیف توسط یک فتودکتور داخلی ، به طور معمول یک فتودیود پین یا بهمن فوتودیود (APD) تشخیص داده می شوند. عملکرد آن تبدیل سیگنال نوری به یک سیگنال الکتریکی است. این سیگنال الکتریکی سپس توسط یک تقویت کننده انتقال (TIA) تقویت می شود و توسط یک تقویت کننده محدود کننده (LA) شکل می گیرد و آن را به یک سیگنال دیجیتالی مطابق با سیگنال اصلی برای انتقال به تجهیزات شبکه پایین دست بازگرداند. این فرآیند تبدیل سیگنال نوری به یک سیگنال الکتریکی را تکمیل می کند.

پیشرفت عملکرد: از سرعت پایین تا سرعت فوق العاده بالا
تکامل تکنولوژیکی ماژول های نوری داستانی از پیگیری مداوم با سرعت بالاتر ، مسافت های طولانی تر و مصرف انرژی پایین است.

ماژول های نوری اولیه دارای نرخ داده های پایین بودند و در درجه اول در سناریوهای ارتباطی با پهنای باند کم و کم استفاده می شدند. با پذیرش گسترده اینترنت و افزایش ترافیک داده ها ، تقاضای بیشتری بر سرعت و عملکرد ماژول های نوری قرار گرفته است. نوآوری های فن آوری در درجه اول در زمینه های زیر منعکس می شود:

فناوری مدولاسیون: برای افزایش سرعت انتقال بدون افزایش نرخ BAUD ، ماژول های نوری از مدولاسیون سنتی غیر بازگشت به صفر (NRZ) به مدولاسیون دامنه پالس چهار سطح (PAM4) تکامل یافته اند. مدولاسیون PAM4 می تواند دو بیت اطلاعات در هر چرخه ساعت را منتقل کند ، میزان انتقال را در مقایسه با NRZ دو برابر کرده و به فناوری اصلی ماژول های نوری با سرعت بالا تبدیل می شود.

اجزای نوری هسته: برای پشتیبانی از سرعت بالاتر و مسافت های طولانی تر ، لیزرها و عکس های نوری در ماژول های نوری به طور مداوم به روز می شوند. به عنوان مثال ، از لیزرهای تعدیل شده الکترو جذب (EML) برای برآورده کردن نیازهای پر سرعت استفاده می شود ، در حالی که از فوتودیوهای بهمن (APD) برای بهبود حساسیت گیرنده استفاده می شود و امکان انتقال مسافت طولانی تر را فراهم می کند.

ارتباط نوری منسجم: برای انتقال شبکه بسیار طولانی و با ظرفیت بالا ، ماژول های نوری از فناوری ارتباط نوری منسجم استفاده می کنند. این فناوری اطلاعات را با استفاده از ابعاد مختلف نور ، مانند دامنه ، فاز و قطبش ، تعدیل می کند و از تراشه های پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) برای تخریب پیچیده ، به طور قابل توجهی افزایش فاصله و ظرفیت انتقال استفاده می کند.

فرم بسته: سازگاری متنوع برنامه
ماژول های نوری بیش از یک فاکتور فرم بسته دارند. استانداردهای مختلف بر اساس سرعت ، اندازه ، مصرف برق و سناریوهای کاربردی مختلف تکامل یافته است. این فرم های بسته بندی فاکتور فرم فیزیکی و نوع رابط ماژول نوری را تعیین می کنند.

فرم های بسته بندی مشترک در صنعت شامل SFP ، SFP ، QSFP ، QSFP28 ، OSFP و CFP است. این کنوانسیون های نامگذاری به طور کلی نشان دهنده رتبه بندی سرعت و تعداد کانال های ماژول نوری است. به عنوان مثال ، SFP معمولاً برای سرعت 10 گرم استفاده می شود ، در حالی که QSFP28 معمولاً برای سرعت 100 گرم استفاده می شود و از یک طراحی چهار کانال استفاده می کند.

یک بسته بیش از یک پوسته است. این دستگاه دستگاه های پیچیده نوری ، مدارهای درایور و تراشه های کنترل را ادغام می کند. طراحی ساختاری این بسته باید اتلاف گرما را در نظر بگیرد ، زیرا ماژول های نوری با سرعت بالا از قدرت بالا استفاده می کنند. اتلاف گرمای کارآمد برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت بسیار مهم است.

رابط نوری یک ماژول نوری نیز بسیار مهم است. به عنوان مثال ، رابط LC معمولاً به دلیل اندازه جمع و جور در ماژول های نوری کوچک استفاده می شود. از طرف دیگر ، رابط MPO می تواند چندین الیاف را در یک رابط واحد ادغام کند و آن را برای ماژول های نوری با چگالی بالا و چند کانال ، مانند آنهایی که در اتصالات داخلی مرکز داده استفاده می شود ، مناسب می کند.

با استقرار کامل 5G ، Cloud Computing و اینترنت اشیاء ، تقاضا برای ماژول های نوری به رشد خود ادامه می دهد. ماژول های نوری آینده چیزی بیش از دستگاه های ساده تبدیل فوتوالکتریک نخواهد بود. آنها با تجهیزات شبکه عمیقاً یکپارچه خواهند شد و حتی عملکردهای هوشمندانه تری را ادغام می کنند و به اصلی ترین زیرساخت های شبکه آینده تبدیل می شوند. $ $