So verbessern Sie die Rückflussdämpfung von 10G SFP+

In den letzten Jahren ist die Anwendung von 10G-Netzen dank der Beschleunigung von Breitbandnetzen immer umfassender geworden. Die Parameter, die wir über optische 10G-SFP+-Module, das grundlegende Übertragungsgerät von 10G-Netzwerken, kennen müssen, sind wie folgt:

1. Mittenwellenlänge (nm): Es gibt drei Haupttypen:

1) 850 nm (Multimodus, mit geringen Kosten, aber kurzer Übertragungsentfernung, und die maximale Übertragungsentfernung beträgt 500 m);

2) 1310 nm (Single-Mode, mit großem Verlust, aber geringer Streuung während der Übertragung, im Allgemeinen für die Übertragung innerhalb von 40 km verwendet);

3) 1550 nm (Single-Mode, geringer Verlust, aber große Dispersion während der Übertragung, im Allgemeinen für Langstreckenübertragungen über 40 km verwendet, bis zu 120 km können direkt ohne Relais übertragen werden);

FiberMall 10G SFP+ ER

2. Übertragungsrate: bezieht sich auf die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Datenbits in bps, häufig verwendete Raten sind: 155 Mbit/s, 622 Mbit/s, 1.25 Gbit/s, 2.5 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s, 10 Gbit/s usw. Das optische 155-Mbit-Modul wird auch als optisches FE (100 Mbit/s) bezeichnet Modul, das optische 1.25-G-Modul wird auch als optisches GE-Modul (1000 M) bezeichnet, und das optische 10-G-SFP+-Modul ist das am weitesten verbreitete in optischen Übertragungsgeräten.

3. Übertragungsentfernung: bezieht sich auf die Distanz, die optische Signale direkt ohne Repeater-Verstärkung übertragen werden können, in Einheiten von Kilometern. Dies sind die allgemeinen Spezifikationen: Multi-Mode 550 m, Single-Mode 15 km, 40 km, 80 km, 120 km und so weiter.

4. Laserarten: Der Laser ist das Herzstück des optischen Moduls. Es injiziert Strom in das Halbleitermaterial und emittiert Laserlicht durch die Photonenoszillation und Verstärkung des Resonators. Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Laser FP und DFB Laser. Der Unterschied zwischen ihnen ist das Halbleitermaterial und die Hohlraumstruktur. Der Preis von DFB-Lasern ist viel teurer als der von FP-Lasern. Optische Module mit einer Übertragungsdistanz von weniger als 40 km verwenden im Allgemeinen FP-Laser; optische Module mit einer Übertragungsdistanz von ≥40 km verwenden im Allgemeinen DFB-Laser;

5. Verlust und Streuung: Verlust ist der Verlust an Lichtenergie aufgrund von Absorption, Streuung und Leckage des Mediums, wenn Licht in der optischen Faser übertragen wird. Dieser Teil der Energie wird mit zunehmender Übertragungsdistanz mit einer bestimmten Rate abgebaut. Die Dispersion wird hauptsächlich dadurch verursacht, dass sich elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Wellenlänge im selben Medium mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten. Dies führt dazu, dass unterschiedliche Wellenlängenkomponenten des optischen Signals aufgrund der Akkumulation von Übertragungsentfernungen zu unterschiedlichen Zeiten am Empfangsende ankommen, was zu einer Impulsverbreiterung und der Unfähigkeit führt, den Signalwert zu unterscheiden.

Diese beiden Parameter beeinflussen hauptsächlich die Übertragungsdistanz des optischen Moduls. In der tatsächlichen Anwendung wird der Verbindungsverlust des optischen 1310-nm-Moduls im Allgemeinen mit 0.35 dBm/km berechnet, und der Verbindungsverlust des optischen 1550-nm-Moduls wird im Allgemeinen mit 0.20 dBm/km berechnet. Die Berechnung des Dispersionswerts ist sehr komplex, im Allgemeinen nur als Referenz;

6. Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit: Die optische Sendeleistung bezieht sich auf die optische Ausgangsleistung der Lichtquelle am Sendeende des optischen Moduls. Die Empfangsempfindlichkeit bezieht sich auf die minimal empfangene optische Leistung des optischen Moduls bei einer bestimmten Rate und Bitfehlerrate. Die Einheiten dieser beiden Parameter sind dBm (die logarithmische Form der Leistungseinheit MW, 1 mW wird in 0 dBm umgewandelt), was hauptsächlich zur Definition der Übertragungsentfernung des Produkts verwendet wird. Die optische Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit von optischen Modulen mit unterschiedlichen Wellenlängen, Übertragungsraten und Übertragungsentfernungen sind unterschiedlich.

FiberMall 10G SFP+ SR

7. Die Lebensdauer des optischen Moduls: der internationale einheitliche Standard, 7Х24 Stunden ununterbrochene Arbeit für 50,000 Stunden (entspricht 5 Jahren);

8. Glasfaserschnittstelle: Optische SFP-Module sind alle mit LC-Schnittstellen, optische GBIC-Module mit SC-Schnittstellen und andere Schnittstellen umfassen FC und ST;

9. Umgebungsparameter: Arbeitstemperatur: 0~+70℃; Lagertemperatur: -45~+80℃; Betriebsspannung: 3.3 V; Arbeitspegel: TTL.

Produktspezifikationen	Übertragungsrate	Fiber-Modus	Schnittstellenspezifikationen (dBm)
			Übertragung optischer Leistung	Empfangen von Empfindlichkeit
XFP/SFP+/MMF 850 ​​nm/300 m	10Gbps	MMF	-7.3 ~ -1.08 dBm	≤ -11.1 dBm
XFP/SFP+/SMF 1310 nm/10 km		SMF	-8.2 ~ +0.5 dBm	≤ -12.6 dBm
XFP/SFP+/SMF 1550 nm/40 km			-1.0 ~ +2 dBm	≤ -14.1 dBm
XFP/SFP+/SMF 1550 nm/80 km			0 ~ 4 dBm	≤ -24 dBm

Am 19. März 2022 gibt es 356 kommerzielle LTE-Netze, und die gesamte TD-Industriekette ist sehr ausgereift.

Die Module in LTE-Bauweise umfassen hauptsächlich 6G und 10G SFP + optische Module. Die Marktnachfrage und die ausgereifte Industriekette sorgen dafür, dass die optische Modultechnologie weiterhin innovativ ist. Gleichzeitig wird der Kostendruck von den Betreibern über die Gerätehersteller auf die Hersteller von optischen Modulen übertragen. Hinsichtlich der Empfangstechnologie des optischen LTE10G-Moduls gibt es derzeit zwei Lösungen: eine Empfangslösung mit hoher Rückflussdämpfung und eine herkömmliche Empfangslösung. Der Unterschied zwischen den beiden Lösungen spiegelt sich hauptsächlich in der optischen Rückflussdämpfung des Empfangsgeräts im Modul wider.

Für das herkömmliche Empfangsschema gibt es, nachdem der LC-Verbinder in die Empfangsvorrichtung eingeführt wurde, einen Luftspalt zwischen seiner flachen Endfläche und dem PIN-Chip in der Vorrichtung. Das meiste Licht, das in der optischen Faser übertragen wird, verläuft senkrecht zur flachen Endfläche. Wenn das Licht reflektiert wird, wandert das gesamte reflektierte Licht zurück zum Kern. Die Rückreflexion kann berechnet werden mit Rf=(nf-1)2/(nf+1)2, nf ist der Brechungsindex des Fasermaterials, nf=1.47, und Rf=3.6% (-14.4dB).

Eine andere Studie geht davon aus, dass nach dem Schleifen und Polieren der Faserendfläche eine metamorphe dünne Schicht auf der Faserendfläche erzeugt wird und ihr Brechungsindex etwa 1.6 beträgt, was höher ist als der Brechungsindex des Faserkerns. Zu diesem Zeitpunkt ist Rf = 5.3 % (-12.7 dB), d. h. die Rückflussdämpfung beträgt -12.7 dB, was sehr nahe an der Untergrenze des 10G-Ethernet-Standards (-12 dB) liegt, fast ohne Spielraum.

Verglichen mit dem herkömmlichen Empfangsschema fügt das Empfangsschema mit hoher Rückflussdämpfung einen abgewinkelten Keramikstift zwischen dem LC-Anschluss und dem PIN-Die hinzu, wie in Abbildung 2 unten gezeigt. Die abgeschrägte Stirnfläche des Pins steht nicht im rechten Winkel zur Kernachse der Faser. Obwohl ein Luftspalt vorhanden ist, ist der Ausbreitungswinkel des von der schrägen Stirnfläche reflektierten emittierten Lichts kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Daher breitet sich das von der abgeschrägten Endfläche des Stifts reflektierte Licht nicht im Faserkern aus, sondern wird vollständig durch die Umhüllung zerstreut und tritt schließlich aus. Am Beispiel des um 8° geneigten Stifts ist es gemäß der gemessenen Rückflussdämpfungsstatistik im Allgemeinen besser als -27 dB. Daher ist das herkömmliche Empfangsschema hinsichtlich der optischen Rückflussdämpfung dem Empfangsschema mit hoher Rückflussdämpfung weit unterlegen.

 

Schematisches Diagramm der herkömmlichen Empfangsvorrichtungsstruktur Schematisches Diagramm der Struktur der Empfangsvorrichtung mit hoher Rückflussdämpfung

Schematische Darstellung der Reflexion an der ebenen/geneigten Stiftstirnfläche

Die optische Rückflussdämpfung ist definiert als das Verhältnis der reflektierten optischen Leistung zur einfallenden optischen Leistung. Je größer die Rückflussdämpfung ist, desto stärker ist die optische Reflexion in der Glasfaserstrecke. In dem optischen Faserübertragungssystem verursachen der Verbinder, die Faserendfläche, die optische Schnittstelle und die Detektoroberfläche alle Fresnel-Reflexionen. Die Auswirkungen dieser Retroreflexionen auf das System umfassen:

1) Schwächung des übertragenen optischen Signals

2) Einfallendes optisches Signal stören

3) Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses in digitalen Übertragungssystemen.

 

Retroreflektiertes Licht kehrt auch zur emittierenden Lichtquelle zurück, deren Auswirkungen auf die Lichtquelle umfassen:

1) Bewirken, dass die zentrale Wellenlänge der emittierten Lichtquelle schwankt:

2) verursachen die Lichtintensitätsschwankung der emittierten Lichtquelle;

3) Beschädigen Sie die Lichtquelle dauerhaft.

Auch wenn es sich um eine FP-Lichtquelle handelt, hat die Retroreflexion zwar nur geringe Auswirkungen auf die spektralen Eigenschaften, aber das retroreflektierte Licht wird nach dem Eintritt in den Resonanzhohlraum der Lichtquelle durch den aktiven Bereich verstärkt und tritt dem Hauptstrom bei, was zu Schwankungen führt Lichtintensität. Schwankungen der Lichtintensität führen zu RIN, das eher dem Sender als dem Empfänger zugeordnet ist. RIN begrenzt das maximal mögliche Signal-Rausch-Verhältnis auf der Glasfaserverbindung, was sich wiederum auf die Empfängerempfindlichkeit auswirkt. Darüber hinaus ist RIN im Wesentlichen ein Breitbandrauschen, das den Einfluss der Intensitätsschwankung der Lichtquelle und des Systems auf das elektrische Rauschen am Empfangsende widerspiegelt, verglichen mit dem Einfluss der Signalleistung. Die Formel wird als RIN= ausgedrückt 2 /(P2*BW).

<ΔP> ist die durchschnittliche Rauschleistung, P ist die durchschnittliche optische Leistung und BW ist die Bandbreite des Empfängers und der Systemverbindung.

Es ist ersichtlich, dass je höher die Systemrate, desto breiter die Verbindungsrauschbandbreite, desto größer die Rauschleistung, desto niedriger das Signal-Rausch-Verhältnis und desto höher die Bitfehlerrate. Daher ist es für optische 10G-LTE-Module zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit des optischen Übertragungssystems und der Stabilität des Spektrums und der Leistung der emittierten Lichtquelle erforderlich, das Empfangsgerät mit hoher Rückflussdämpfung zu konstruieren, um die Verbindungsreflexion zu reduzieren. Obwohl das Modul mit einer herkömmlichen Empfangslösung die optische Isolatorlösung auf der Sendeseite zum Schutz der Lichtquelle verwenden kann, wirkt sich die durch die Rückflussdämpfung verursachte Reflexion immer noch auf das System aus. Und der Preis des Isolators ist viel höher als der des Glasfaserstifts in der Lösung mit hoher Rückflussdämpfung.