Was sind die internen Komponenten eines optischen Moduls?

Die Funktion des optischen Moduls besteht darin, die fotoelektrische und elektrooptische Wandlung durchzuführen. Der Sender wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal um, das über eine Glasfaser übertragen wird, und der Empfänger wandelt das optische Signal dann in ein elektrisches Signal um.

Das Folgende ist ein Blockdiagramm, wie ein optisches Modul funktioniert:

Die linke Seite des Diagramms zeigt ein Gerät, das ein optisches Modul anwendet, beispielsweise einen Schalter. Das Gerät gibt das Signal in das optische Modul ein, das das elektrische Signal in ein optisches Signal umwandelt und aussendet. Empfangen ist der umgekehrte Vorgang des Sendens.

Zu den Hauptkomponenten eines optischen Moduls gehören:

1. TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly)

TOSA wird verwendet, um die elektrooptische Umwandlung im optischen Modul zu realisieren, die eingebauten Geräte umfassen optische Laser, MPD, TEC, Isolator, MUX, Koppellinse und so weiter. Es ist in TO-CAN, Gold-BOX, COC (Chip on Chip), COB (Chip on Board) und anderen Verpackungsformen erhältlich. Für das im Rechenzentrum eingesetzte optische Modul sind TEC, MPD und Isolator keine notwendigen Elemente, um Kosten zu sparen. Mux wird auch nur in optischen Modulen verwendet, die WDM erfordern. Darüber hinaus ist das LDD einiger optischer Module ebenfalls in TOSA verpackt.

TOSA-Blockdiagramm

Der Kern von TOSA ist das optischer Laser, die in zwei Typen unterteilt werden kann:

① EEL (Edge Emitter Laser): bezieht sich auf den kantenemittierenden Laser mit einer Wellenlänge von 1310 nm oder 1550 nm.

② VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser): bezieht sich auf den Vertical Cavity Surface Emitting Laser mit einer Wellenlänge von 850 nm.

2. ROSA (Receiver Optical Sub Assembly)

Die Hauptfunktion von ROSA besteht darin, optische Signale in elektrische Signale umzuwandeln. Die eingebauten Geräte umfassen PD / APD, Demux, Koppelkomponenten usw. Und der Gehäusetyp ist im Allgemeinen derselbe wie bei TOSA. Darüber hinaus wird PD für optische Module mit kurzer und mittlerer Reichweite verwendet, und APD wird hauptsächlich für optische Module mit großer Reichweite verwendet.

ROSA-Blockdiagramm

3. LDD (Laserdiodentreiber)

LDD ist eine Treibervorrichtung im optischen Modul. Es kann die Signalausgabe von CDR in ein entsprechendes Modulationssignal umwandeln, das den Laser antreibt, das optische Signal auszusenden. Da der optische Laser selbst ein stromempfindliches Gerät ist, benötigen wir LDD, um das digitale Spannungssignal in das Stromsignal umzuwandeln. Für unterschiedliche Lasertypen müssen unterschiedliche Typen von LDD-Chips ausgewählt werden. Normalerweise werden optische Multimode-Module mit kurzer Reichweite, wie z 100G SR4, LDD und CDR sind auf demselben Chip integriert.

4. CDR (Uhr- und Datenwiederherstellung)

CDR hat zwei Hauptaufgaben: Die erste besteht darin, das Taktsignal für jeden Schaltkreis des Empfängers bereitzustellen; Die zweite besteht darin, das empfangene Signal zu beurteilen, was für die Wiederherstellung des Datensignals und die anschließende Verarbeitung praktisch ist. Die größte Funktion von CDR besteht darin, das Signal auf der Empfangsseite mit dem auf der Sendeseite in Einklang zu bringen. Im Allgemeinen handelt es sich bei den optischen Modulen, die CDR verwenden, hauptsächlich um optische Hochgeschwindigkeits- und Langstreckenmodule, wie z 10G SFP + ER oder 10G SFP+ ZR.

CDR-Betriebsdiagramm

5. TIA (Transimpedanzverstärker)

TIA ist eine Art Verstärker, der sich an der Vorderseite des Detektors im optischen Modul befindet. Der Detektor wandelt das optische Signal in ein Stromsignal um und der TIA verarbeitet das Stromsignal in ein Spannungssignal einer bestimmten Amplitude, das wir einfach als großen Widerstand verstehen können.

6. LA (Begrenzungsverstärker)

Die Ausgangsamplitude des TIA ändert sich, wenn sich die empfangene optische Leistung ändert, während die Funktion von LA darin besteht, die sich ändernde Ausgangsamplitude in ein elektrisches Signal gleicher Amplitude zu verarbeiten und so dem CDR ein stabiles Spannungssignal bereitzustellen. In Hochgeschwindigkeitsmodule, LA ist normalerweise in TIA oder CDR integriert. 

7. MCU (Mikrocontroller-Einheit)

Die MCU ist für den Betrieb der Software, die Überwachung des DDM und einige spezifische Funktionen verantwortlich. Die DDM-Funktion überwacht hauptsächlich die fünf analogen Signale Temperatur, Vcc-Spannung, Bias-Strom, Rx-Leistung und Tx-Leistung in Echtzeit und beurteilt den Betriebszustand des optischen Moduls anhand dieser Parameter, was die Aufrechterhaltung der optischen Kommunikation erleichtert Verknüpfung.

Wie übertragen optische Signale Informationen im optischen Netz? 

Zusammenfassung

Das optische Modul besteht aus vielen Geräten, darunter optoelektronische Geräte, Funktionsschaltungen und optische Schnittstellen. Optoelektronik umfasst sowohl Sende- als auch Empfangsteile, von denen der Laserchip und der Detektorchip gemeinsam als optischer Kommunikationschip bezeichnet werden, der das Kernstück des optischen Moduls ist. Das Verständnis der Grundstruktur optischer Module ist die Grundlage für die Beherrschung ihres Funktionsprinzips und die Unterscheidung ihrer Gehäusetypen.