Modil optik travay nan ekipman transmisyon
Nov 04, 2025|
Modil optik nan ekipman transmisyon konvèti siyal elektrik nan siyal optik pou transmisyon done sou câbles fib optik, Lè sa a, konvèti yo tounen nan siyal elektrik nan fen k ap resevwa. Transceiver sa yo ki konekte cho -mande kominikasyon dedireksyon atravè konpozan entèn espesyalize yo rele TOSA ak ROSA.
Nwayo Achitekti nan modil optik
Nan nivo pyès ki nan konpitè, modil optik gen twa sistèm prensipal k ap travay nan konsè. Transmetè optik sub-asanble (TOSA) kay yon dyod lazè ki jenere batman limyè modulation ki koresponn ak done binè. Reseptè optik sub-asanble (ROSA) gen yon fotodetektè ki konvèti siyal optik k ap rantre tounen nan kouran elektrik. Ant asanble sa yo chita tablo sikwi PCBA, ki jere pwosesis siyal, distribisyon, ak kontwòl otomatik pouvwa.
Dyòd lazè ki andedan TOSA a fonksyone sou yon prensip papòt -li sèlman emèt limyè lè kouran avanse depase yon valè papòt espesifik (Ith). Modil modèn yo itilize dyod lazè fidbak distribiye (DFB-LD) olye ke ansyen kalite Fabry-Pérot paske lazè DFB pwodui yon spectre longèdonn etwat, tipikman santre nan 1310nm pou transmisyon en oswa 1490nm pou transmisyon en. Yon sikwi kontwòl pouvwa otomatik kontwole pwodiksyon atravè yon fotodyode epi ajiste aktyèl kondwi pou kenbe nivo pouvwa optik ki konsistan, tipikman mezire an dBm.
Sou bò k ap resevwa a, ROSA anplwaye swa fotodyod PIN oswa fotodyod lavalas (APD) ki asosye ak anplifikatè transimpedans (TIA). Dyòd PIN yo opere nan pi ba vòltaj epi yo koute mwens, sa ki fè yo apwopriye pou aplikasyon pou kout -distans. Reseptè APD yo jenere plis elektwon pou chak foton, yo reyalize pi gwo evalyasyon sansiblite -pisans optik minimòm ki nesesè pou kenbe pousantaj erè bit akseptab yo. TIA a imedyatman konvèti fotokouran fèb la nan yon siyal vòltaj, ki etap anplifikatè ki vin apre yo refòme ak egalize anvan yo pase nan ekipman rezo a.
Mekanis konvèsyon siyal
Pwosesis konvèsyon fotoelektrik la rive nan nanosegond. Lè ekipman rezo voye done elektrik nan modil la, chip chofè PCBA a trete siyal la ak modil dyod lazè a nan pousantaj soti nan 1.25 Gbps a 800 Gbps depann sou spesifikasyon modil la. Lazè a konvèti fluctuations vòltaj nan rapid sou-enpulsyon limyè-wo nivo siyal reprezante binè 1, nivo ki ba reprezante 0 nan kodaj NRZ tradisyonèl yo.
Limyè pulsasyon sa yo vwayaje nan kab fib optik ak diminisyon minim akòz pwopriyete refractive nwayo vè a. Mòd sèl -fib opere nan longèdonn 1550nm fè eksperyans pèt ki pi ba a, anviwon 0.2 dB pou chak kilomèt, sa ki pèmèt siyal yo vwayaje 40-80km san anplifikasyon. Multimode fib nan longèdonn 850nm sipòte pi gwo Pleasant sou distans ki pi kout, tipikman 100-300 mèt, paske nwayo pi laj li yo pèmèt plizyè chemen limyè ki evantyèlman lakòz dispèsyon modal.
Nan destinasyon an, fotodetektè ROSA a kaptire foton ak degaje elektwon pwopòsyonèl ak pouvwa optik la resevwa. Espesifikasyon sansiblite a-eksprime kòm yon valè negatif dBm tankou -18dBm-endike ki jan fèb yon siyal reseptè a ka toujou dekode. Pi bon sansiblite pèmèt pi long distans transmisyon. Apre konvèsyon fotokouran, sikwi desizyon konpare nivo vòltaj kont papòt pou rejenere siyal dijital pwòp, konpanse pou bri akimile pandan transmisyon.
Multiplexing divizyon longèdonn
Modil optik modèn miltipliye kapasite fib atravè divizyon divizyon multiplexing (WDM), kote plizyè chanèl done coexist sou diferan frekans optik. Coarse WDM (CWDM) modil espas chanèl 20nm apa atravè spectre 1270-1610nm, sipòte 8-18 longèdonn pou chak fib. Modil dans WDM (DWDM) pake chanèl jis 0.4-0.8nm apa nan C-band (1530-1565nm), pèmèt 40-96 chanèl sou yon sèl strand.
Modil BiDi (bidireksyon) reprezante yon aplikasyon elegant nan prensip WDM. Lè w itilize diferan longèdonn pou transmèt ak resevwa fonksyon -souvan 1310nm/1550nm oswa 1270nm/1330nm pè-Modil BiDi reyalize konplè-kominikasyon duplex sou yon sèl fib olye de de. Filtè WDM entèn yo separe longèdonn yo: yon filtè dikwoik 45-degre reflete longèdonn transmèt nan direksyon fib la pandan w ap pase longèdonn resevwa a nan fotodetektè a. Konsepsyon BOSA sa a (bidireksyon Optical Sub-Asanble) diminye depans enfrastrikti fib nan mwatye, patikilyèman enpòtan pou deplwaman fib-a-lakay yo.
Multiplexeur optik ki nan fen transmisyon an konbine plizyè chanèl longèdonn lè l sèvi avèk filtè fim mens-oswa griyaj gid ond ki ranje. Nan fen k ap resevwa a, yon demultiplexer divize siyal la konpoze tounen nan longèdonn endividyèl, dirije chak nan yon fotodetektè separe. Achitekti sa a balanse Pleasant san yo pa mande plis fib kouri-yon modil 100G QSFP28 aktyèlman transmèt kat chanèl 25G an paralèl, swa atravè kat fib separe oswa kat longèdonn sou yon sèl fib.
Faktè Fòm ak Estanda Entèfas
Anbalaj fizik detèmine kijan modil konekte ak ekipman transmisyon. Estanda Small Form-Factor Pluggable (SFP), ki devlope atravè akò milti-sous, mezire apeprè 13mm × 8.5mm epi li sipòte pousantaj soti nan 100 Mbps a 10 Gbps. Modil SFP28 sèvi ak dimansyon ki idantik men okipe 25 Gbps atravè elektwonik ak optik amelyore. Modil sa yo konekte nan kalòj panèl devan yo ak konektè fib LC, sa ki pèmèt-chanje cho san yo pa koupe ekipman lame a.
Pou pi gwo vitès, anbalaj QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) bay kat chanèl endepandan nan yon anprint yon ti kras pi gwo. QSFP + okipe 40G atravè 4 × 10G liy, pandan y ap QSFP28 reyalize 100G lè l sèvi avèk 4 × 25G liy. Estanda QSFP-DD (Double Dansite) double liy elektrik yo a uit, sipòte 400G ak siyal PAM4 8 × 50G. Chak jenerasyon kenbe konpatibilite bak nan menm priz la, menm si nan pi ba vitès.
Modil CFP (Centum form-factor Pluggable) vize telekominikasyon long-pase sant done yo. CFP orijinal la sipòte 100G lè l sèvi avèk 10 × 10G liy elektrik, men pita CFP2 ak CFP4 varyant retresi pake a nan mwatye ak trimès gwosè respektivman. OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) te parèt pou aplikasyon 400G-800G ki mande plis espas pouvwa pase QSFP-DD bay, patikilyèman pou aplikasyon fotonik Silisyòm.
Koòdone elektrik ant modil ak tablo lame a te evolye soti nan siyal NRZ senp nan pwotokòl konplèks. Espesifikasyon CEI (Common Electrical Interface) defini paramèt elektrik tankou balanse vòltaj, enpedans, ak tolerans jitter. Modil 400G modèn yo itilize kodaj PAM4 (4-nivo batman batman anplitid modulation), kote chak senbòl pote 2 bit olye pou yo 1, double debi san ogmante vitès baud. Koneksyon elektrik la anjeneral itilize liy seri gwo vitès nan 25 Gbps oswa 50 Gbps, matche ak kapasite ASIC switch lame a.
Entegrasyon ekipman transmisyon
Modil optik abite plizyè pozisyon nan rezo transmisyon yo. Nan sant done ki anlè-nan- switch etajè yo, modil 25G SFP28 konekte sèvè pou chanje twal, jere trafik lès-lwès ant nœuds kalkile yo. Nan kouch kolòn vètebral la, 100G QSFP28 oswa 400G QSFP-DD modil total uplinks. Pou sant done entèkonekte ki kouvri 2-80km, modil koeran branche tankou 400ZR itilize rapid modulation avanse ak pwosesis siyal dijital pou maksimize kapasite fib.
Ekipman telekominikasyon yo deplwaye modil optik atravè segman aksè, metro, ak long{0}}. Nan rezo fronthaul 5G, modil CWDM 25G konekte inite radyo aleka yo ak pisin inite distribiye yo, souvan opere nan anviwònman difisil deyò ak evalyasyon tanperati pwolonje (-40 degre a +85 degre). Rezo Metro yo sèvi ak modil DWDM pou kreye may optik fleksib, kote yo kapab ajoute -multiplèseur gout (ROADM) dinamik wout longèdonn ki baze sou demann trafik. Sistèm long-konbine modil aderan ki gen gwo pouvwa ak anplifikatè optik ki espace chak 80-100km pou simonte pèt fib.
Enstalasyon fizik la mande anpil atansyon sou bidjè pouvwa optik. Chak pwen koneksyon-fib épissure, panno patch, konektè-entwodwi pèt ensèsyon, anjeneral 0.3-0.5 dB. Kalkil bidjè lyen an soustraksyon tout pèt nan pouvwa transmèt pou verifye pouvwa resevwa a depase sansiblite pa yon maj adekwat, anjeneral 3-5 dB. Depase spesifikasyon surcharge reseptè a-pisans optik maksimòm anvan saturation-ka lakòz erè ti jan, kidonk varyab atenuateur optik ka bezwen sou lyen kout ak transmetè pwisan.
Teknik modulasyon avanse
Pou pouse pi lwen pase 100G pou chak longèdonn, modil optik yo te adopte fòma modulasyon sofistike. Tradisyonèl on-keying keying (OOK) kode done kòm prezans limyè oswa absans. Faz diferans -shift keying (DPSK) kode enfòmasyon nan faz optik la, ki mande deteksyon entèferometrik men ofri 3 dB pi bon sansiblite. Kadrati faz-shift keying (QPSK) itilize kat eta faz pou pote 2 bit pou chak senbòl.
Deteksyon aderan te revolusyone transmisyon long-pa detekte anplitid ak faz jaden optik la. Yon lazè osilator lokal melanje ak siyal resevwa a, ak fotodetektè balanse ekstrè nan faz ak konpozan kwadrati. Pwosesè siyal dijital Lè sa a, aplike algoritm egalizasyon pou konpanse pou dispèsyon kromatik ak dispèsyon mòd polarizasyon akimile sou dè santèn de kilomèt. Modil modèn 400G aderan yo sèvi ak 16QAM oswa 64QAM modulation, anbalaj 4-6 Bits pou chak senbòl atravè eta polarizasyon doub.
Avanse nan modil 800G ak 1.6 Tbps nan 2024-2025 konbine plizyè pwogrè. Silisyòm fotonik entegrasyon diminye konte eleman pa fabrike lazè, modulateur, ak detektè sou yon sèl chip. Optik lineyè branche (LPO) retire retimer DSP ki grangou-nan modil kout-, sa ki diminye konsomasyon soti nan 15W a 6W. Optik ko-pake (CPO) mete motè optik dirèkteman anlè switch ASIC yo, elimine kou boutèy SerDes elektrik. Inisyal 1.6T modil k ap antre nan pwodiksyon itilize 8 × 200G liy ak 106 Gbps PAM4 siyal elektrik.
Espesifikasyon pèfòmans ak tès
Fichye modil yo presize plizyè paramèt kritik. Pouvwa optik pwodiksyon an, ki mezire an dBm oswa mW, endike fòs transmèt-valè tipik yo varye ant -10dBm ak +4dBm selon kondisyon pou rive. Rapò disparisyon konpare diferans nan pouvwa optik ant binè 1 ak 0 eta; rapò ki pi wo a 8.5 dB asire diferansyasyon siyal klè. Sansiblite reseptè defini pouvwa minimòm antre pou yon pousantaj erè espesifik, anjeneral 1 × 10⁻¹² erè pou chak bit.
Operasyon presizyon longèdonn pwoblèm nan sistèm WDM kote chanèl yo dwe aliman nan ± 0.1nm nan frekans sant. Tolerans dispèsyon kromatik -mezire an ps/nm-endike konbyen varyasyon delè ki depann sou longèdonn-modil la kapab jere anvan erè rive. Modil Multimode presize kondisyon minimòm efektif lajè modal, yo bay nan MHz·km, ki limite distans maksimòm transmisyon ki baze sou kalite fib (OM3, OM4, OM5).
Estabilite tanperati afekte longèdonn lazè ak pouvwa pwodiksyon. Modil klas-komèsyal yo opere 0 degre a +70 degre, pandan y ap varyant endistriyèl yo okipe -40 degre a +85 degre. Glasyè tèrmo-elektrik kenbe tanperati lazè a nan modil longèdonn kontwole-, konsome 1-3W men asire ke longèdonn yo rete anba a 0.01nm/degre. Siveyans dyagnostik dijital (DDM) bay telemetri -an tan reyèl atravè I2C koòdone-tanperati, vòltaj, aktyèl patipri, transmèt pouvwa, epi resevwa antretyen prediksyon ki pèmèt pouvwa.
Tandans mache ak direksyon pou lavni
Mache transceiver optik la te rive nan $13.6 milya dola nan 2024 ak pwojè a $25 milya dola pa 2029, kondwi prensipalman pa konstriksyon sant done AI. Plis pase 20 milyon modil 400G ak 800G anbake an 2024, ak anbakman 800G espere ogmante 60% nan 2025 kòm hyperscalers adopte optik sa yo pou GPU interconnects. Segman ki pi gwo -pase 400 Gbps la ap grandi nan 16.3% CAGR kòm gwoup fòmasyon AI mande dansite bandwidth san parèy.
Sant done yo reprezante 61% revni modil optik an 2024, elaji nan 14.9% CAGR jiska 2030. Chanjman soti nan lyen 100G a 400G akselere nan 2023-2024, ak deplwaman 800G te kòmanse seryezman nan Google, Amazon, ak Microsoft. Premye modil 1.6 Tbps te antre nan esè sou teren yo nan fen ane 2024, vize lage komèsyal nan H2 2025 nan pri inisyal alantou $ 2,000, desann apeprè $ 1,500 kòm echèl pwodiksyon.
Modil fotonik Silisyòm te kaptire apeprè 10% nan mache 800G nan H2 2024, ak pwevwa pénétration nan 20-30% pa 2025. Teknoloji sa a adrese kontrent ekipman pou lazè pou konpozan EML ak VCSEL ki nesesè nan modil konvansyonèl yo. Ko-optik pake rete nan devlopman, ak Nvidia kolabore sou solisyon CPO ki vize pou pwodiksyon volim inisyal pa 2026. Optik lineyè branche te pran traction nan 2024 pou deplwaman pouvwa-konstrent, menmsi defi transmisyon longdistans pèsiste.
Déploiement 5G a kondwi demann telecom modil optik, ak transceiver 25G SFP28 CWDM deplwaye nan kabinèt deyò fè fas a kondisyon tanperati ekstrèm. Revni optik Fronthaul te rive apeprè $ 630 milyon dola an 2025, ak 10 milyon aparèy midhaul 50G PAM4 anbake. Operatè yo imigre soti nan pwen-pou-pwen backhaul pou rive nan x-Haul mesh achitekti lè l sèvi avèk 10G rive 100G endistriyèl-modil ki satisfè kontra latansi sevè.
Kesyon yo poze souvan
Ki diferans ki genyen ant yon sèl-modil ak modil optik miltimòd?
Modil mòd sèl -opere nan longèdonn 1310nm oswa 1550nm sou 9μm fib nwayo, sipòte distans ki soti nan 2km a 80km oswa plis. Modil multimode itilize 850nm longèdonn plis pase 50μm oswa 62.5μm fib nwayo, limite a sa sèlman 100 -550 mèt depann sou Pleasant. Mòd sèl-ofri pi long men li koute plis; multimode bay pi ba pri pou distans kout tankou koneksyon andedan-etajè.
Èske modil vitès diferan travay nan menm pò switch la?
Pò ki fèt pou pi gwo-modil vitès yo souvan aksepte varyant pi dousman ak pèfòmans redwi. Yon pò 25G SFP28 ka anjeneral kouri yon modil 10G SFP + nan vitès 10G, ak pò SFP + aksepte modil 1G SFP. Sepandan, ranvèse a pa travay-ou pa ka ploge yon modil 25G nan yon pò 10G-sèlman. Tou de bout yon lyen fib dwe matche ak espesifikasyon vitès ak longèdonn.
Poukisa modil optik gen diferan longèdonn?
Seleksyon longèdonn balanse distans, pri, ak karakteristik fib. Longèdonn 850nm a travay byen ak lazè VCSEL ki efikas pou pri -pou lyen kout multimode. Longèdonn 1310nm ofri dispèsyon minim nan yon sèl -fib mòd pou distans métro. Longèdonn 1550nm a frape pwen atenuasyon ki pi ba nan fib, sa ki pèmèt transmisyon long-. Sistèm WDM itilize espas longèdonn egzak pou multiplex anpil chanèl sou yon sèl fib.
Ki jan tanperati afekte pèfòmans modil optik?
Longèdonn lazè derive apeprè 0.1nm pou chak chanjman tanperati 10 degre san refwadisman aktif. Pouvwa pwodiksyon an varye 3-5% atravè seri tanperati opere. Sansiblite reseptè a degrade yon ti kras nan ekstrèm tanperati. Modil komèsyal yo presize operasyon 0-70 degre; modil endistriyèl pwolonje nan -40 degre a +85 degre lè l sèvi avèk glasyè tèrmoelektrik ak konpozan pi laj tolerans. Diagnostik dijital yo swiv tanperati an tan reyèl pou predi echèk anvan yo rive.
Kle Takeaways
Modil optik fè konvèsyon foto-elektrik atravè transmetè TOSA lè l sèvi avèk dyod lazè ak reseptè ROSA lè l sèvi avèk fotodetektè.
Longèdonn miltip ka pataje yon sèl fib atravè teknoloji CWDM oswa DWDM, ak modil BiDi ki pèmèt kominikasyon bidireksyon sou yon sèl fil.
Faktè fòm soti nan SFP rive nan QSFP-DD sipò vitès soti nan 1G a 800G, ak modil 1.6T antre nan pwodiksyon an 2025
Mache a te rive nan 13.6 milya dola nan 2024, kondwi pa sant done AI ki deplwaye modil 400G ak 800G nan yon echèl san parèy.
Silisyòm fotonik ak ko-optik pake reprezante pwochen evolisyon an, amelyore efikasite pouvwa ak dansite entegrasyon.
Sous Done yo
Rapò Cignal AI Optical Components - Janvye 2025 (cignal.ai)
Mordor Intelligence Optical Transceiver Market Report - Jen 2025 (mordorintelligence.com)
Etid sou modil optik rechèch sou mache kognitif - septanm 2024 (cognitivemarketresearch.com)
Yole Group Optical Transceivers for Datacom Report - Me 2024 (yolegroup.com)
Mizajou konpozan optik IEEE 802.3 - Oktòb 2024 (ieee802.org)