گیرنده نوری: نیروی محرکه اصلی در زمینه ارتباطات نوری

در جامعه اطلاعاتی مدرن، انتقال داده ها با سرعت بالا و پایدار به یک سنگ بنای ضروری برای همه جنبه های زندگی تبدیل شده است. در این تورنت داده، گیرنده نوری (ماژول نوری) با قابلیت تبدیل فوتوالکتریک منحصر به فرد خود به یک جزء مهم برای ساخت یک شبکه اطلاعاتی پرسرعت مدرن تبدیل شده است. به عنوان دستگاه اصلی برای تحقق تبدیل فوتوالکتریک و توابع تبدیل الکترواپتیکی انتقال سیگنال نوری در تجهیزات ارتباطی فیبر نوری، ماژول نوری نه تنها انتقال اطلاعات را انجام می دهد، بلکه یک نیروی محرکه قدرتمند برای توسعه مداوم فناوری ارتباطات است. .

عملکرد اصلی ماژول نوری تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری برای انتقال و بازگرداندن سیگنال های نوری به سیگنال های الکتریکی در انتهای گیرنده است. این فرآیند تبدیل ساده به نظر می رسد، اما شامل اصول فنی پیچیده است. فرستنده نوری (TOSA) در انتهای فرستنده سیگنال الکتریکی را از طریق یک لیزر نیمه هادی (LD) به سیگنال نوری تعدیل می کند و سپس آن را در فواصل طولانی از طریق فیبر نوری منتقل می کند. گیرنده نوری (ROSA) در انتهای گیرنده از یک دیود تشخیص نوری (PD) برای تبدیل سیگنال نوری دریافتی به سیگنال الکتریکی استفاده می کند که پس از پردازش توسط یک پیش تقویت کننده، خروجی می شود. در این فرآیند، ماژول نوری نه تنها باید بازده تبدیل فوتوالکتریک بالایی داشته باشد، بلکه باید از ثبات و یکپارچگی سیگنال برای مقابله با محیط پیچیده و متغیر ارتباطی اطمینان حاصل کند.

تاریخچه توسعه ماژول های نوری پر از نوآوری و تغییر است. از خطوط تلفن ثابت اولیه گرفته تا ارتباطات بی سیم 2G و 3G، توسعه فناوری ارتباطات همیشه حول سیگنال های الکتریکی بوده است. با افزایش فاصله انتقال و افزایش فرکانس سیگنال، از دست دادن و تغییر شکل انتقال سیگنال الکتریکی به طور فزاینده ای برجسته شده است و بهبود بیشتر سرعت و کیفیت ارتباط را محدود می کند. برای غلبه بر این تنگنا، ماژول‌های نوری به وجود آمدند که سیگنال‌های الکتریکی را به سیگنال‌های نوری برای انتقال تبدیل می‌کردند و بدین ترتیب انتقال اطلاعات در مسافت‌های طولانی، با سرعت بالا و کم تلفات را محقق می‌کردند.

انواع و عملکرد ماژول های نوری نیز دائما در حال تغییر هستند. از ماژول های بسته بندی کوچک قابل اتصال SFP (Small Form-Factor Pluggable) گرفته تا XFP، SFP و سایر ماژول های کوچک و پرسرعت، ماژول های نوری نه تنها به طور مداوم سرعت خود را بهبود بخشیده اند، بلکه دارای فرم های بسته بندی انعطاف پذیرتر و متنوع تر هستند. این ماژول ها از hot-swap و plug-and-play پشتیبانی می کنند که فرآیند نگهداری و ارتقاء تجهیزات شبکه را بسیار ساده می کند. با توسعه مداوم فن آوری فوتونیک سیلیکون، ماژول های فوتونیک سیلیکون با مزایای مصرف انرژی کم، هزینه کم، پهنای باند زیاد و نرخ انتقال بالا به یک جهت توسعه مهم در زمینه ارتباطات نوری آینده تبدیل شده اند.

ماژول های نوری به طور فزاینده ای در مراکز داده، شبکه های مخابراتی، پایانه های دسترسی و سایر زمینه ها استفاده می شوند. به‌ویژه در ساخت شبکه‌های 5G، ماژول‌های نوری به‌عنوان اجزای اصلی لایه فیزیکی، نقش حیاتی ایفا می‌کنند. شبکه دسترسی رادیویی (RAN) شبکه‌های 5G دوباره به واحدهای آنتن فعال (AAU)، واحدهای توزیع (DU) و واحدهای متمرکز (CU) تقسیم می‌شود که نیازمندی‌های بالاتری را برای ماژول‌های نوری ایجاد می‌کند. در ایستگاه پایه در سمت شبکه بی سیم، ماژول نوری fronthaul بین AAU و DU از 10G به 25G ارتقا می یابد و تقاضا برای ماژول های نوری میان برد بین DU و CU به تازگی اضافه شده است. این تغییرات نه تنها ارتقای مداوم فناوری ماژول های نوری را ترویج می کند، بلکه پشتیبانی قوی از تجاری سازی شبکه های 5G را نیز فراهم می کند.

در آینده، ماژول های نوری در جهت سرعت بالا، اندازه کوچک، مصرف انرژی کم، مسافت طولانی و قابلیت اتصال گرم به توسعه خود ادامه خواهند داد. با افزایش مستمر تقاضای کاربران برای پهنای باند شبکه های ارتباطی نوری، صنعت ماژول های نوری سرعت نوآوری های تکنولوژیکی را تسریع می بخشد و محصولات را برای توسعه در جهت سرعت بالاتر، یکپارچگی بیشتر و مصرف انرژی کمتر ترویج می کند. در عین حال، ظهور فناوری های جدید مانند بسته بندی الکترونیکی نوری (CPO) مسیر انتقال سیگنال را کوتاه تر می کند، عملکرد را بهبود می بخشد و امکانات جدیدی را در زمینه ارتباطات نوری به ارمغان می آورد.