Ki jan Aoi transceiver travay?

 

 

Yon transceiver AOI konvèti siyal elektrik nan pulsasyon limyè pou transmisyon sou câbles fib optik, Lè sa a, konvèti limyè fèk ap rantre tounen nan siyal elektrik. Konvèsyon bidirectionnelle sa a rive nan de sous-sistèm debaz: transmetè optik sub-asanble (TOSA) itilize yon dyod lazè pou jenere limyè modulation, pandan y ap reseptè optik sub-asanble (ROSA) anplwaye yon fotodyod pou detekte ak konvèti limyè sa a tounen nan kouran elektrik.

 

 

Pwosesis konvèsyon doub

 

Yon transceiver AOI fè de fonksyon similtane men opoze, se poutèt sa yo rele yo transceiver olye ke tou senpleman transmetè oswa reseptè.

Konvèsyon elektrik-a-optik (transmisyon)

Lè switch rezo ou a bezwen voye done, li jenere siyal elektrik nan fòm batman dijital ki reprezante done binè. TOSA transceiver AOI a resevwa siyal elektrik sa yo epi li ba yo yon sikwi chofè lazè. Sikwi sa a fè de bagay: li kenbe yon aktyèl patipri fiks pou kenbe lazè a nan pwen opere pi bon li yo, epi li modil yon aktyèl adisyonèl ki koresponn ak siyal done a.

Dyòd lazè tèt li se kote konvèsyon aktyèl la rive. Nan pifò transceiver modèn, w ap jwenn youn nan twa kalite lazè depann sou aplikasyon an. VCSEL (Vètikal-Sifas Kavite-Lazè Emisyon) opere nan 850nm epi yo itilize pou distans kout anba 300 mèt, souvan nan sant done yo. Pou distans mwayen jiska 40km, lazè Fabry-Perot (FP) bay solisyon pri-efikas. Lazè DFB (Distribiye Feedback), opere nan 1310nm oswa 1550nm, delivre pite espèk ki nesesè pou transmisyon long-pi lwen pase 40km.

Teknik modulasyon an varye selon vitès ak distans kondisyon yo. Modilasyon dirèk, kote siyal done a varye aktyèl piki lazè a dirèkteman, travay byen pou vitès jiska 25 Gbps ak distans ki poko gen 10km. Entansite pwodiksyon limyè lazè a chanje an repons a varyasyon aktyèl sa yo, kreye pulsasyon optik ki kode done ou yo. Pou pi gwo vitès oswa distans ki pi long, modulasyon ekstèn vin nesesè - lazè a opere kontinyèlman pandan y ap yon modulatè absòpsyon elektwo- separe (EAM) oswa Mach-modilatè Zehnder manipile limyè a apre emisyon, evite frekans frekans ki degrade siyal long-distans yo.

Optik-a-Konvèsyon elektrik (Resepsyon)

Nan fen k ap resevwa, pulsasyon limyè k ap rantre nan kab fib optik la antre nan ROSA transceiver a epi frape yon fotodetektè. Tipikman, sa a se swa yon fotodyod PIN pou aplikasyon estanda oswa yon fotodyod lavalas (APD) pou sitiyasyon ki mande pi gwo sansiblite, tankou lyen long-distans kote siyal optik la febli.

Fotodetektè a eksplwate efè foto-elektrik la: lè foton frape junction semi-conducteur a, yo libere elektwon, kreye yon aktyèl pwopòsyonèl ak entansite limyè a. Men yon bagay ki sipriz anpil moun - fotodyòd la pa detekte frekans limyè a li menm (ki se anviwon 193 THz pou longèdonn 1550nm). Olye de sa, li reponn a chanjman nan entansite limyè ki te koze pa modulasyon an. Si ou klere yon gwo bout bwa fiks nan limyè 1550nm nan li, ou jwenn yon aktyèl DC fiks. Lè limyè sa a ap bat limen epi etenn nan 10 GHz pou kode done, ou jwenn yon siyal elektrik 10 GHz.

Kouran elektrik ki te pwodwi pa fotodyòd la trè fèb, souvan mezire nan mikroanpèr. Yon anplifikatè transimpedans (TIA) imedyatman konvèti aktyèl sa a nan yon siyal vòltaj ak anplifye li. Apre TIA a, sikwi adisyonèl fè rekiperasyon revèy pou ekstrè enfòmasyon distribisyon ak sikwi desizyon pou detèmine si chak bit se youn oswa zewo, rejenerasyon siyal dijital pwòp pou ekipman lame a.

 

Achitekti Entèn ak Konpozan

 

Louvri yon modil transceiver AOI revele yon aranjman etonan dans nan eleman optik ak elektwonik, tout k ap travay nan tolerans strik.

Estrikti detaye TOSA

Sous--asanble optik transmetè a gen plis pase yon lazè. Tanperati siyifikativman afekte pèfòmans lazè - pouvwa pwodiksyon ka varye pa 50% oswa plis atravè yon seri fonksyone 70 degre. Pou konbat sa a, TOSA a gen ladan yon tèrmistè pou kontwole tanperati a epi souvan yon glasyè tèrmoelektrik (TEC) nan modil pèfòmans segondè-. Sa yo travay ak sikwi kontwòl otomatik pouvwa (APC) ki ajiste aktyèl kondwi a pou kenbe pwodiksyon optik ki konsistan.

Yon fotodyod ki monitè kè bebe chita dèyè lazè a, li kaptire yon ti pati nan limyè ki emèt nan fasèt dèyè a. Feedback sa a pèmèt sikwi APC a konpanse pou aje lazè ak derive tanperati an tan reyèl-. San siveyans sa a, pouvwa pwodiksyon ta ka degrade anpil pandan tout lavi modil la.

Izolatè optik yo parèt nan anpil desen pou anpeche refleksyon tounen-re-antre nan kavite lazè a, ki ta lakòz enstabilite ak bri. Limyè lazè a kouple nan fib la atravè lantiy presizyon-aliyen oswa dirèk butt-kouple, tou depann de konsepsyon an. Chak fraksyon nan yon desibèl pèt kouple enpòtan lè w ap eseye voye siyal 80km oswa plis.

Pann nan eleman ROSA

Bò reseptè a ap fè fas a diferan defi. Fotodyòd la dwe konvèti siyal optik ki trè fèb - pafwa jis kèk mikrowatt - an siyal elektrik ki ka itilize pandan w ap kenbe bri ki ba. Koòdone optik la itilize swa yon konektè LC (ki pi komen) oswa lòt kalite konektè estanda pou resevwa fib la.

Lojman an pwoteje elektwonik sansib yo kont entèferans elektwomayetik pandan y ap bay jesyon tèmik. Kontrèman ak TOSA a, ROSA a tipikman pa bezwen refwadisman aktif, men konsepsyon tèmik toujou enpòtan paske fotodyode aktyèl nwa (kouran endezirab lè pa gen limyè prezan) ogmante ak tanperati a, ogmante etaj la bri ak diminye sansiblite.

Nan kèk konsepsyon transceiver, modil patikilyèman bidireksyonèl (BiDi), yon filtè divizyon multiplexage longèdonn (WDM) divize chemen optik la. Sa a pèmèt menm fil fib la pote tou de siyal transmèt ak siyal resevwa nan diferan longèdonn - tipikman 1310nm nan yon direksyon ak 1490nm oswa 1550nm nan lòt la.

Kouch kontwòl elektwonik la

Pi lwen pase konpozan optik yo, chak transceiver AOI gen yon asanble sikwi enprime (PCBA) ki gen tout pouvwa a chips koòdone elektrik, regilatè vòltaj, ak fonksyon dyagnostik dijital. Transceivers modèn yo aplike Digital Diagnostic Monitoring (DDM) jan sa espesifye nan estanda SFF-8472, bay telemetry tan reyèl-nan yon koòdone I2C de fil.

Administratè rezo yo ka mande tanperati, vòltaj ekipman, aktyèl patipri lazè, pouvwa optik transmèt, epi resevwa pouvwa optik san ekipman tès espesyalize. Kapasite sa a te transfòme depanaj rezo - ou ka idantifye yon lazè ki pa bon oswa yon konektè sal anvan li lakòz yon pann.

 

 

Modulation siyal ak kodaj

 

Fason done yo vin kode sou pulsasyon limyè yo te evolye konsiderableman kòm kondisyon vitès ogmante.

Non-Retounen-nan-Zero (NRZ) Modulation

Transceiver tradisyonèl jiska 100 Gbps yo itilize prensipalman NRZ-OOK (On-Off Keying). Lazè a se swa sou (ki reprezante yon binè 1) oswa koupe (ki reprezante yon 0), ki pa gen okenn retounen nan yon nivo net ant Bits. Li senp epi efikas, men kòm vitès pouse nan direksyon 100 Gbps sou yon sèl longèdonn, kondisyon yo ki lajè elektrik ak optik vin difisil.

Pwopòsyon disparisyon an mezire konbyen lazè a etenn nèt pandan zewo bit konpare ak pouvwa eta li sou-. Yon rapò disparisyon 100:1 (20 dB) vle di lazè a soti 1% nan pik pouvwa li lè "off." Pi bon rapò disparisyon amelyore kalite siyal men mande pou konsepsyon chofè lazè pi sofistike.

PAM4 ak modulasyon avanse

Nan 200 Gbps ak pi lwen, endistri a te adopte PAM4 (4-Level Pulse Anplitide Modulation). Olye de nivo entansite ki reprezante yon sèl bit, PAM4 itilize kat nivo ki reprezante de bit pou chak senbòl. Sa double to done san yo pa double egzijans Pleasant la, menm si li chanje rapò siyal-a-bri - chak nivo pi pwòch ansanm, sa ki fè deteksyon pi difisil.

Transceiver optik ki aderan yo itilize nan rezo long-yo itilize plan ki pi sofistike. Yo modile tou de anplitid ak faz limyè a lè l sèvi avèk QPSK (Kwadrature Phase Shift Keying) oswa pi wo -lòd QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Sistèm sa yo mande pou reseptè espesyalize aderan ak lazè osilator lokal yo ak pwosesis siyal dijital konplèks, men yo ka reyalize 400 Gbps oswa plis sou yon longèdonn sèl.

 

Seleksyon longèdonn ak konpatibilite fib

 

Diferan longèdonn sèvi diferan rezon nan kominikasyon optik, ak konsepsyon transceiver la varye kòmsadwa.

Sistèm fib multimode (850nm)

Aplikasyon kout -nan yon sèl bilding oswa yon kanpis sant done anjeneral itilize fib multimode ak transmetè VCSEL 850nm. Multimode fib gen yon nwayo pi gwo (50 oswa 62.5 mikron) ki pèmèt plizyè chemen limyè oswa "mòd" difize ansanm. Sa fè kouple pi fasil epi redwi pri, men dispèsyon modal limite distans - diferan mòd vwayaje nan vitès yon ti kras diferan, sa ki lakòz gaye batman. OM3 fib sipòte 10 Gbps a 300 mèt, pandan y ap OM4 pwolonje sa a nan 400 mèt ak OM5 plis optimize pou transmisyon paralèl.

Single -sistèm fib mòd (1310nm ak 1550nm)

Transmisyon long-distans mande pou yon sèl-fib mòd ak yon nwayo ki pi piti anpil (9 mikron) ki limite limyè a yon sèl mòd pwopagasyon. Sa a elimine dispèsyon modal, sa ki pèmèt distans pi gwo. Longèdonn 1310nm la chita nan yon fenèt ki ba -dispèsyon nan fib mòd sèl estanda, pandan y ap 1550nm okipe fenèt atenuasyon ki pi ba a (apeprè 0.2 dB/km konpare ak 0.35 dB/km nan 1310nm).

Pou span pi lwen pase 80km, konpansasyon dispèsyon vin nesesè menm nan 1550nm. Konsepsyon avanse transceiver itilize modulasyon ekstèn epi pafwa lazè reglabl pou kontwole jisteman spectre optik la.

DWDM Wavelength Precision

DWDM (Dans Wavelength Division Multiplexing) (Dans Wavelength Division Multiplexing) (DWDM) transceiver yo jenere limyè nan longèdonn trè espesifik ki defini nan kadriyaj ITU-T, tipikman espas 50 GHz oswa 100 GHz apa (ki koresponn ak espas 0.4nm oswa 0.8nm tou pre 1550nm). Yon lazè DFB pou kont li pa estab ase pou DWDM - transceiver sa yo enkòpore kontwòl tanperati a ± 0.1 degre oswa pi bon, kenbe presizyon longèdonn nan nan ± 0.02nm sou seri a tanperati opere.

 

Faktè fòm ak Evolisyon

 

Anbalaj fizik transceivers yo te evolye pou akomode pi gwo vitès pandan y ap kenbe oswa diminye gwosè.

SFP ak SFP+ (jiska 16 Gbps)

Estanda Small Form-factor Pluggable (SFP) te parèt nan kòmansman ane 2000 yo, li te ofri yon konsepsyon kontra enfòmèl ant, cho -chanjable apeprè mwatye gwosè modil GBIC anvan yo. SFP okipe 1 Gbps, pandan y ap SFP + pwolonje koòdone elektrik la pou sipòte 10 Gbps. Modil sa yo mezire 13.4mm × 8.5mm × 56mm, ti ase pou switch ka pake 48 pò nan yon sèl inite etajè.

QSFP28 ak QSFP-DD (100-400 Gbps)

Fòma Quad SFP (QSFP) rasanble kat chanèl nan yon sèl modil. QSFP28 itilize kat liy 25 Gbps (souvan ak NRZ) pou reyalize 100 Gbps total. QSFP-DD (Double Dansite) double sa a ak uit liy, rive 400 Gbps lè l sèvi avèk siyal PAM4 a 50 Gbps pou chak liy. Konsepsyon DD a kenbe menm lajè ak QSFP28 men li sèvi ak yon konektè ki pi wo ak kontak elektrik adisyonèl.

OSFP ak Fòma Future

Pandan endistri a pouse nan direksyon 800 Gbps ak 1.6 Tbps, fòma Octal SFP (OSFP) bay uit liy ak pi bon konsepsyon tèmik pase QSFP-DD, kritik lè modil gaye 12-15 Watt. Gen kèk machann ki te devlope QSFP112 pou 400 Gbps sou kat liy 100 Gbps, menmsi normalisation fòma rete kontwovèsyal nan vitès sa yo.

Chak faktè fòm defini pa sèlman dimansyon fizik men espesifikasyon elektrik, limit tèmik, ak pwotokòl koòdone jesyon, asire entèoperabilite atravè machann yo.

 

Bidjè pouvwa ak konsepsyon Link

 

Siksè deplwaye transceiver AOI mande pou konprann bidjè pouvwa - aritmetik pwogrè ak pèt siyal atravè lyen an.

Pisans pwodiksyon yon transceiver a anjeneral varye ant -2 dBm (0.63 mW) pou modil kout - rive nan +4 dBm (2.5 mW) pou konsepsyon pwolonje-. Sansiblite reseptè a ta ka -14 dBm pou aplikasyon ER 10 Gbps oswa -25 dBm pou reseptè long bwote trè sansib. Diferans ki genyen ant valè sa yo se bidjè pouvwa ou.

Atenuasyon fib konsome pi fò nan bidjè sa a - 0.3 dB/km nan 1310nm oswa 0.2 dB/km nan 1550nm pou fib mòd sèl estanda -. Pèt konektè ajoute 0.3-0.5 dB chak, pèt épissure kontribye 0.05-0.1 dB, epi ou ta dwe gen ladan Marge sistèm 3-6 dB pou aje, reparasyon episur, ak pèt inatandi.

Pou yon lyen 40km nan 1310nm: 0.3 dB/km × 40km=12 dB pèt fib, plis kat konektè (2 dB), yon sèl mitan -episur (0.1 dB), ak 3 dB maj=17.1 dB pèt total chemen. Si transmetè w la bay 0 dBm epi reseptè w la bezwen -18 dBm, ou gen 18 dB bidjè ki disponib - apèn ase.

Aritmetik sa a eksplike poukisa sistèm long -transmèt yo itilize 1550nm (pi ba atenuasyon) ak gwo -transmetè pouvwa, souvan ak anplifikatè optik pou distans ki depase 80km.

 

Teknoloji Emerging yo ak direksyon pou lavni

 

Endistri transceiver AOI ap kontinye evolisyon rapid ki baze sou demann sant done hyperscale ak devlopman telekominikasyon yo.

Silisyòm fotonik entegrasyon pwomès yo diminye depans fabrikasyon pa ogmante enfrastrikti semi-conducteurs. Olye de asanble TOSA ak ROSA disrè, transceiver fotonik Silisyòm entegre sous lazè, modulateur, ak detektè sou chips Silisyòm, menm si III-V materyèl semi-conducteurs toujou bay pi bon pèfòmans lazè, ki mande apwòch entegrasyon ibrid.

Ko-optik pakè (CPO) deplase transceivers ki soti nan fasad la dirèkteman sou pake Silisyòm switch, sa ki diminye konsomasyon pouvwa ak latansi pandan y ap ogmante dramatikman dansite pò switch. Demonstrasyon CPO bonè yo reyalize 51.2 Tbps pou chak switch ASIC lè yo elimine limit pouvwa elektrik SerDes ak distans.

Lineyè -optik pluggable kondwi (LPO) senplifye koòdone elektrik la lè yo retire sikwi retiming, pase siyal dirèkteman ant lame a ak optik ak chofè lineyè. Sa a diminye konsomasyon pouvwa a 40-50% konpare ak modil retime, menmsi li mande pou pi bon kalite PCB konsepsyon epi li enpoze limit rive.

Lazè pwen kwantik pwomèt tanperati -operasyon ensansib san glasyè tèrmoelektrik, diminye pouvwa modil ak pri. Vèsyon bonè yo demontre operasyon ki estab soti nan -40 degre a +95 degre ak chanjman longèdonn minimòm.

 

Kesyon yo poze souvan

 

Ki diferans ki genyen ant transceiver AOI ak lòt mak?

AOI (Applied Optoelectronics Inc.) fabrike transceiver optik ak konpozan, men prensip fonksyònman fondamantal yo idantik atravè tout machann yo. Mekanis fizik konvèsyon fotoelektrik la pa chanje selon manifakti. Ki kote mak yo diferansye se nan bon jan kalite fabrikasyon, espesifikasyon ranje tanperati, efikasite pouvwa, ak evalyasyon fyab. Akò milti-sous (MSAs) asire ke transceiver ki konfòme ki soti nan diferan machann yo travay ka ranplase nan menm plas ekipman an.

Èske ou ka wè limyè ki soti nan yon transceiver fib optik?

Pa gen - pifò transceiver yo opere nan longèdonn enfrawouj (850nm, 1310nm, oswa 1550nm) envizib pou je moun. Menm limyè a 850nm VCSEL parèt tankou wouj endispoze nan pi bon. Pa janm gade dirèkteman nan yon fib aktif oswa pò transceiver; pandan ke nivo pouvwa yo ba (tipikman 1-3 miliwatt), gwo bout bwa a se trè kolimate ak konsantre, ki kapab lakòz domaj pèmanan retin. Règleman sekirite klas 1M lazè egziste pou rezon sa a.

Poukisa kèk transceiver gen de fib pandan ke lòt moun sèvi ak youn?

Transceiver tradisyonèl yo itilize de fib - youn pou transmèt, youn pou resevwa - opere nan menm longèdonn nan direksyon opoze. Bidireksyon (BiDi) transceiver yo itilize yon sèl fib ak yon filtè WDM ki separe de longèdonn diferan: youn pou en, youn pou en. Desen BiDi sove fib men koute yon ti kras plis akòz konpozan WDM yo. Sistèm CWDM ak DWDM multiplex anpil longèdonn sou yon sèl pè fib lè l sèvi avèk multiplexeur ekstèn.

Konbyen tan transceivers optik yo dire anjeneral?

Degradasyon lazè se limit lavi prensipal la. Pifò transceivers presize 100,000 a 200,000 èdtan vle di tan ant echèk (MTBF) nan tanperati opere 25 degre. Nan pratik, modil yo souvan kouri 5-10 ane anvan echèk, ak pi wo tanperati akselere aje. Sikui kontwòl otomatik yo konpanse pou degradasyon lazè gradyèl lè yo ogmante aktyèl kondwi, men evantyèlman rive nan maksimòm aktyèl epi yo pa ka kenbe pouvwa pwodiksyon espesifye. Bon refwadisman pwolonje lavi transceiver anpil.

 

Espesifikasyon teknik kle pou konprann

 

Lè w ap chwazi transceiver, plizyè espesifikasyon afekte pèfòmans dirèkteman:

Espesifikasyon transmetè:Pouvwa pwodiksyon (dBm), lajè espektral (nm), rapò disparisyon (dB), ak rapò sipresyon mòd -bò (dB pou lazè DFB) detèmine kalite siyal ak rive. Sant tolerans longèdonn vin kritik pou aplikasyon DWDM.

Espesifikasyon reseptè:Sansiblite (dBm) defini pouvwa optik minimòm ki nesesè pou pousantaj erè bit espesifye (tipikman 10^-12). Saturation pouvwa endike maksimòm D' pouvwa anvan domaj oswa twòp distorsion. Spesifikasyon pèt retou optik enpòtan pou anpeche refleksyon ki destabilize lazè.

Koòdone elektrik:Diferans enpedans (tipikman 100 ohms), balanse vòltaj pwodiksyon, ak espesifikasyon jitter dwe matche ak kondisyon ekipman lame. SFP itilize siyal LVPECL, QSFP28 itilize NRZ nan 25.78 Gbps, pandan y ap QSFP-DD anjeneral aplike PAM4 nan 53.125 Gbaud.

Evalyasyon anviwònman an:Tanperati komèsyal (0 degre a 70 degre), tanperati pwolonje (-5 degre a 85 degre), ak tanperati endistriyèl ({-40 degre a 85 degre) evalyasyon endike ki jesyon tèmik modil la mande. Dissipation pouvwa nan wat afekte kondisyon refwadisman - QSFP-DD modil ka depase 12W.

Diagnostik dijital:Papòt alam ak avètisman pou tanperati, vòltaj, aktyèl patipri, pouvwa TX, ak pouvwa RX pèmèt siveyans aktif. Espesifikasyon presizyon yo (tipikman ± 3 dB pou pouvwa optik) gen pwoblèm lè depanaj lyen majinal yo.

Konprann paramèt sa yo pèmèt seleksyon transceiver enfòme ak depanaj efikas lè lyen yo pa bay bon rezilta oswa echwe.