Bộ thu phát quang học: Một thành phần cốt lõi để truyền thông tin

Trong thời đại của những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ thông tin, các dịch vụ chúng tôi dựa vào, chẳng hạn như internet, điện toán đám mây và dữ liệu lớn, tất cả đều dựa vào một thành phần điện tử quan trọng: bộ thu phát quang. Một tích hợp Bộ thu phát quang , nó thực hiện nhiệm vụ quan trọng là chuyển đổi tín hiệu điện thành các tín hiệu quang học trong các hệ thống truyền thông sợi quang. Nếu không có bộ thu phát quang học, tín hiệu điện sẽ không thể truyền qua khoảng cách dài và ở tốc độ cao thông qua các sợi quang, và các mạng truyền thông hiện đại là không thể.

Chuyển đổi quang điện tử: Máy thu phát quang hoạt động như thế nào
Chức năng cốt lõi của bộ thu phát quang nằm trong cơ chế chuyển đổi hai chiều của nó: chuyển đổi quang sang điện ở đầu truyền và chuyển đổi điện sang quang ở đầu nhận.

Để truyền tín hiệu, bộ thu phát quang nhận tín hiệu điện từ các thiết bị mạng (như công tắc hoặc bộ định tuyến). Các tín hiệu điện này đi qua IC trình điều khiển nội bộ, điều khiển chính xác laser bán dẫn. Laser nhanh chóng bật và tắt ở tần số cực cao dựa trên thông tin kỹ thuật số trong tín hiệu điện, chuyển đổi các tín hiệu "0" và "1" trong tín hiệu điện thành các xung ánh sáng có cường độ khác nhau. Những xung ánh sáng này sau đó được tập trung và kết hợp vào sợi quang để truyền đường dài. Quá trình này chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang học.

Trong quá trình thu tín hiệu, một mô -đun quang nhận các tín hiệu quang được truyền từ sợi quang. Các xung ánh sáng yếu này được phát hiện bởi bộ quang điện tử bên trong, thường là photodiode pin hoặc photodiode tuyết lở (APD). Chức năng của nó là chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Tín hiệu điện này sau đó được khuếch đại bởi bộ khuếch đại transimpedance (TIA) và được định hình bởi bộ khuếch đại giới hạn (LA), khôi phục nó thành tín hiệu kỹ thuật số phù hợp với tín hiệu ban đầu để truyền đến thiết bị mạng hạ nguồn. Quá trình này hoàn thành việc chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện.

Tiến bộ hiệu suất: Từ tốc độ thấp đến tốc độ cực cao
Sự phát triển công nghệ của các mô -đun quang học là một câu chuyện về việc theo đuổi liên tục tốc độ cao hơn, khoảng cách dài hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

Các mô-đun quang sớm có tốc độ dữ liệu thấp và chủ yếu được sử dụng trong các kịch bản giao tiếp băng thông ngắn, ngắn. Với việc áp dụng rộng rãi internet và sự gia tăng lưu lượng dữ liệu, nhu cầu cao hơn đã được đặt vào tốc độ và hiệu suất của các mô -đun quang. Đổi mới công nghệ chủ yếu được phản ánh trong các lĩnh vực sau:

Công nghệ điều chế: Để tăng tốc độ truyền mà không tăng tốc độ BAUD, các mô-đun quang đã phát triển từ điều chế không hoàn nguyên truyền thống (NRZ) sang điều chế biên độ xung bốn cấp (PAM4). Điều chế PAM4 có thể truyền hai bit thông tin cho mỗi chu kỳ đồng hồ, tăng gấp đôi tốc độ truyền so với NRZ và trở thành công nghệ chính cho các mô-đun quang tốc độ cao.

Các thành phần quang lõi: Để hỗ trợ tốc độ cao hơn và khoảng cách dài hơn, laser và bộ quang điện trong các mô -đun quang được nâng cấp liên tục. Ví dụ, laser điều chế hấp thụ điện (EML) được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu tốc độ cao, trong khi photodiodes (APDs) được sử dụng để cải thiện độ nhạy của máy thu, cho phép truyền khoảng cách dài hơn.

Giao tiếp quang học mạch lạc: Đối với truyền mạng sống cơ bản cực kỳ dài và công suất cao, các mô-đun quang sử dụng công nghệ truyền thông quang học mạch lạc. Công nghệ này điều chỉnh thông tin sử dụng nhiều chiều ánh sáng, chẳng hạn như biên độ, pha và phân cực và sử dụng chip xử lý tín hiệu số (DSP) để giải điều chế phức tạp, tăng đáng kể khoảng cách truyền và công suất.

Mẫu gói: Khả năng thích ứng ứng dụng đa dạng
Các mô -đun quang có nhiều hơn một yếu tố hình thức gói. Các tiêu chuẩn khác nhau đã phát triển dựa trên các tốc độ, kích thước, tiêu thụ năng lượng và các kịch bản ứng dụng khác nhau. Các hình thức gói này xác định hệ số hình thức vật lý và loại giao diện của mô -đun quang.

Các biểu mẫu gói phổ biến trong ngành bao gồm SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP và CFP. Các quy ước đặt tên này thường phản ánh xếp hạng tốc độ và số lượng kênh của mô -đun quang. Ví dụ, SFP thường được sử dụng cho tốc độ 10G, trong khi QSFP28 thường được sử dụng cho tốc độ 100G và sử dụng thiết kế bốn kênh.

Một gói không chỉ là một cái vỏ. Nó tích hợp các thiết bị quang điện tử phức tạp, mạch trình điều khiển và chip điều khiển. Thiết kế kết cấu của gói phải xem xét sự phân tán nhiệt, vì các mô-đun quang tốc độ cao tiêu thụ công suất cao. Phản biến nhiệt hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài.

Giao diện quang học của một mô -đun quang cũng rất quan trọng. Ví dụ, giao diện LC thường được sử dụng trong các mô -đun quang nhỏ do kích thước nhỏ gọn của nó. Mặt khác, giao diện MPO có thể tích hợp nhiều sợi vào một giao diện duy nhất, làm cho nó phù hợp với các mô-đun quang đa kênh, mật độ cao, như các mô-đun được sử dụng trong các kết nối bên trong trung tâm dữ liệu.

Với việc triển khai đầy đủ 5G, điện toán đám mây và Internet of Things, nhu cầu về các mô -đun quang sẽ tiếp tục phát triển. Các mô -đun quang trong tương lai sẽ không chỉ là các thiết bị chuyển đổi quang điện đơn giản. Chúng sẽ được tích hợp sâu với các thiết bị mạng và thậm chí tích hợp các chức năng thông minh hơn, trở thành cơ sở hạ tầng mạng hỗ trợ cốt lõi trong tương lai.