Bộ thu phát quang: Động lực cốt lõi trong lĩnh vực truyền thông quang học

Trong xã hội thông tin hiện đại, việc truyền dữ liệu tốc độ cao và ổn định đã trở thành nền tảng không thể thiếu cho mọi tầng lớp xã hội. Trong torrent dữ liệu này, máy thu phát quang (mô-đun quang) đã trở thành thành phần quan trọng để xây dựng mạng thông tin tốc độ cao hiện đại với khả năng chuyển đổi quang điện độc đáo. Là thiết bị cốt lõi để thực hiện chức năng chuyển đổi quang điện và chuyển đổi quang điện của truyền tín hiệu quang trong thiết bị truyền thông sợi quang, mô-đun quang không chỉ truyền tải thông tin mà còn là động lực mạnh mẽ cho sự phát triển không ngừng của công nghệ truyền thông .

Chức năng cơ bản của module quang là chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang để truyền và khôi phục tín hiệu quang thành tín hiệu điện ở đầu thu. Quá trình chuyển đổi này có vẻ đơn giản nhưng lại chứa đựng những nguyên tắc kỹ thuật phức tạp. Bộ phát quang (TOSA) ở đầu phát điều chế tín hiệu điện thành tín hiệu quang thông qua laser bán dẫn (LD), sau đó truyền nó đi khoảng cách xa thông qua sợi quang. Bộ thu quang (ROSA) ở đầu thu sử dụng điốt tách sóng quang (PD) để chuyển đổi tín hiệu quang nhận được thành tín hiệu điện, sau đó được xuất ra sau khi được xử lý bằng bộ tiền khuếch đại. Trong quá trình này, mô-đun quang không chỉ cần có hiệu suất chuyển đổi quang điện cao mà còn cần đảm bảo tính ổn định và toàn vẹn của tín hiệu để đối phó với môi trường truyền thông phức tạp và thay đổi.

Lịch sử phát triển của mô-đun quang học đầy sự đổi mới và thay đổi. Từ điện thoại cố định đời đầu đến truyền thông không dây 2G và 3G, sự phát triển của công nghệ truyền thông luôn xoay quanh tín hiệu điện. Với sự gia tăng khoảng cách truyền và tăng tần số tín hiệu, sự mất mát và biến dạng của việc truyền tín hiệu điện ngày càng trở nên nổi bật, hạn chế việc cải thiện hơn nữa tốc độ và chất lượng liên lạc. Để khắc phục nút cổ chai này, các mô-đun quang học ra đời, chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang để truyền dẫn, từ đó thực hiện việc truyền thông tin ở khoảng cách xa, tốc độ cao và tổn thất thấp.

Các loại và chức năng của mô-đun quang học cũng không ngừng phát triển. Từ các mô-đun có thể cắm gói nhỏ SFP (Small Form-Factor Pluggable) đầu tiên đến XFP, SFP sau này và các mô-đun thu nhỏ, tốc độ cao khác, các mô-đun quang học không chỉ liên tục cải thiện tốc độ mà còn có các hình thức đóng gói linh hoạt và đa dạng hơn. Các mô-đun này hỗ trợ trao đổi nóng và plug-and-play, giúp đơn giản hóa đáng kể quá trình bảo trì và nâng cấp thiết bị mạng. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ quang tử silicon, các mô-đun quang tử silicon đã trở thành một hướng phát triển quan trọng trong lĩnh vực truyền thông quang học trong tương lai với ưu điểm là tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí thấp, băng thông lớn và tốc độ truyền cao.

Mô-đun quang học ngày càng được sử dụng nhiều trong các trung tâm dữ liệu, mạng viễn thông, thiết bị đầu cuối truy cập và các lĩnh vực khác. Đặc biệt trong việc xây dựng mạng 5G, các mô-đun quang, với tư cách là thành phần cơ bản của lớp vật lý, đóng một vai trò quan trọng. Mạng truy cập vô tuyến (RAN) của mạng 5G được chia lại thành các đơn vị ăng-ten hoạt động (AAU), đơn vị phân phối (DU) và đơn vị tập trung (CU), điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với các mô-đun quang. Ở trạm cơ sở ở phía mạng không dây, mô-đun quang đường dẫn trước giữa AAU và DU sẽ được nâng cấp từ 10G lên 25G và nhu cầu về mô-đun quang đường giữa giữa DU và CU đã được bổ sung mới. Những thay đổi này không chỉ thúc đẩy việc nâng cấp liên tục công nghệ mô-đun quang mà còn hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thương mại hóa mạng 5G.

Trong tương lai, module quang sẽ tiếp tục phát triển theo hướng tốc độ cao, kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp, khoảng cách xa và có thể cắm nóng. Với nhu cầu băng thông của mạng truyền thông quang học ngày càng tăng của người dùng, ngành công nghiệp mô-đun quang sẽ đẩy nhanh tốc độ đổi mới công nghệ và thúc đẩy sản phẩm phát triển theo hướng tốc độ cao hơn, tích hợp cao hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn. Đồng thời, sự xuất hiện của các công nghệ mới như đồng đóng gói quang điện tử (CPO) sẽ rút ngắn hơn nữa đường truyền tín hiệu, cải thiện hiệu suất và mang lại những khả năng mới cho lĩnh vực truyền thông quang học.