Transceptor óptico: um componente principal para transmissão de informações

Em uma era de avanços rápidos na tecnologia da informação, os serviços em que confiamos, como Internet, computação em nuvem e big data, todos dependem de um componente eletrônico crucial: o transceptor óptico. Um integrado transceptor óptico , Ele executa a tarefa crucial de converter sinais elétricos em sinais ópticos nos sistemas de comunicação de fibra óptica. Sem transceptores ópticos, os sinais elétricos seriam impossíveis de transmitir por longas distâncias e em alta velocidade através de fibras ópticas, e as redes de comunicação modernas seriam impossíveis.

Conversão optoeletrônica: como os transceptores ópticos funcionam
A função central de um transceptor óptico reside em seu mecanismo de conversão bidirecional: conversão óptica-elétrica na extremidade transmissora e conversão elétrica em óptica na extremidade de recebimento.

Para transmitir sinais, um transceptor óptico recebe sinais elétricos de dispositivos de rede (como interruptores ou roteadores). Esses sinais elétricos passam por um IC do driver interno, controlando com precisão um laser semicondutor. O laser liga -se rapidamente e desligando em uma frequência extremamente alta com base nas informações digitais no sinal elétrico, convertendo os sinais "0" e "1" no sinal elétrico em pulsos de luz de intensidades variadas. Esses pulsos de luz são então focados e acoplados na fibra óptica para transmissão de longa distância. Este processo converte sinais elétricos em sinais ópticos.

Durante a recepção do sinal, um módulo óptico recebe sinais ópticos transmitidos de uma fibra óptica. Esses pulsos de luz fracos são detectados por um fotodetector interno, tipicamente um fotodiodo de pino ou fotodiodo de avalanche (APD). Sua função é converter o sinal óptico em um sinal elétrico. Esse sinal elétrico é então amplificado por um amplificador de transimescedência (TIA) e moldado por um amplificador limitante (LA), restaurando -o a um sinal digital consistente com o sinal original para transmissão para equipamentos de rede a jusante. Esse processo completa a conversão do sinal óptico em um sinal elétrico.

Avanço de desempenho: de baixa velocidade à velocidade ultra-alta
A evolução tecnológica dos módulos ópticos é uma história de busca contínua de velocidades mais altas, distâncias mais longas e menor consumo de energia.

Os primeiros módulos ópticos tinham baixas taxas de dados e foram usados ​​principalmente em cenários de comunicação de baixa largura de baixa largura de banda. Com a adoção generalizada da Internet e o aumento no tráfego de dados, foram colocadas demandas mais altas na velocidade e no desempenho dos módulos ópticos. As inovações tecnológicas são refletidas principalmente nas seguintes áreas:

Tecnologia de modulação: para aumentar as velocidades de transmissão sem aumentar as taxas de demissão, os módulos ópticos evoluíram da modulação tradicional não-retorna para zero (NRZ) para a modulação de amplitude de pulso de quatro níveis (PAM4). A modulação do PAM4 pode transmitir dois bits de informações por ciclo do relógio, dobrando a taxa de transmissão em comparação com a NRZ e se tornando a tecnologia convencional para módulos ópticos de alta velocidade.

Componentes ópticos do núcleo: para suportar velocidades mais altas e distâncias mais longas, os lasers e fotodetectores nos módulos ópticos são atualizados continuamente. Por exemplo, lasers modulados por eletro-absorção (EMLs) são usados ​​para atender aos requisitos de alta velocidade, enquanto os fotodiodos de avalanche (APDs) são usados ​​para melhorar a sensibilidade do receptor, permitindo a transmissão de mais longa distância.

Comunicação óptica coerente: Para transmissão de rede de backbone ultra-longa e de alta capacidade, os módulos ópticos utilizam tecnologia coerente de comunicação óptica. Essa tecnologia modula informações usando várias dimensões de luz, como amplitude, fase e polarização, e usa chips de processamento de sinal digital (DSP) para desmodulação complexa, aumentando significativamente a distância e a capacidade da transmissão.

Formulário de embalagem: Adaptabilidade diversificada de aplicativos
Os módulos ópticos têm mais de um fator de forma de pacote. Vários padrões evoluíram com base em diferentes velocidades, tamanhos, consumo de energia e cenários de aplicação. Esses formulários de pacote determinam o formato físico e o tipo de interface do módulo óptico.

Os formulários de pacote comuns no setor incluem SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP e CFP. Essas convenções de nomenclatura geralmente refletem a classificação de velocidade e o número de canais do módulo óptico. Por exemplo, o SFP é comumente usado para velocidades de 10g, enquanto o QSFP28 é comumente usado para velocidades de 100g e usa um design de quatro canais.

Um pacote é mais do que apenas uma concha. Ele integra dispositivos optoeletrônicos complexos, circuitos de motorista e chips de controle. O projeto estrutural do pacote deve considerar a dissipação de calor, pois os módulos ópticos de alta velocidade consomem alta potência. A dissipação de calor eficiente é fundamental para garantir uma operação estável a longo prazo.

A interface óptica de um módulo óptico também é crucial. Por exemplo, a interface LC é comumente usada em pequenos módulos ópticos devido ao seu tamanho compacto. A interface MPO, por outro lado, pode integrar várias fibras em uma única interface, tornando-a adequada para módulos ópticos multicanal de alta densidade, como os usados ​​nas conexões internas do data center.

Com a implantação total do 5G, a computação em nuvem e a Internet das coisas, a demanda por módulos ópticos continuará a crescer. Módulos ópticos futuros serão mais do que apenas dispositivos de conversão fotoelétricos simples. Eles serão profundamente integrados ao equipamento de rede e até integrarão funções mais inteligentes, tornando -se a principal infraestrutura de rede futura.