¿Cuáles son los componentes internos de un módulo óptico?

La función del módulo óptico es realizar la conversión fotoeléctrica y electroóptica. El transmisor convierte la señal eléctrica en una señal óptica, que se transmite a través de fibra óptica, y luego el receptor convierte la señal óptica en una señal eléctrica.

El siguiente es un diagrama de bloques de cómo funciona un módulo óptico:

El lado izquierdo del diagrama muestra un dispositivo que aplica un módulo óptico, como un interruptor. El dispositivo ingresa la señal al módulo óptico, que convierte la señal eléctrica en la señal óptica y la envía. Recibir es el proceso inverso de enviar.

Los componentes principales de un módulo óptico incluyen:

1. TOSA (Subconjunto óptico del transmisor）

TOSA se utiliza para realizar la conversión electro-óptica en el módulo óptico, los dispositivos integrados incluyen láser óptico, MPD, TEC, aislador, MUX, lente de acoplamiento, etc. Está disponible en TO-CAN, Gold-BOX, COC (chip on chip), COB (chip on board) y otras formas de empaque. Para el módulo óptico aplicado en el centro de datos, TEC, MPD y aislador no son elementos necesarios para ahorrar costos. Mux también se usa solo en módulos ópticos que requieren WDM. Además, el LDD de algunos módulos ópticos también está empaquetado en TOSA.

Diagrama de bloques de TOSA

El núcleo de TOSA es el láser óptico, que se puede dividir en dos tipos:

① EEL (láser emisor de bordes): se refiere al láser emisor de bordes con una longitud de onda de 1310 nm o 1550 nm.

② VCSEL (láser emisor de superficie de cavidad vertical): se refiere al láser de cavidad de superficie vertical con una longitud de onda de 850 nm.

2. ROSA (Subconjunto óptico del receptor)

La función principal de ROSA es convertir señales ópticas en señales eléctricas. Los dispositivos incorporados incluyen PD/APD, demux, componentes de acoplamiento, etc. Y el tipo de paquete es generalmente el mismo que TOSA. Además, PD se usa para módulos ópticos de corto y mediano alcance, y APD se usa principalmente para módulos ópticos de largo alcance.

Diagrama de bloques ROSA

3. LDD (controlador de diodo láser)

LDD es un dispositivo de conducción en el módulo óptico. Puede convertir la salida de señal de CDR en una señal de modulación correspondiente, que impulsa el láser para enviar la señal óptica. Dado que el láser óptico en sí es un dispositivo sensible a la corriente, necesitamos LDD para convertir la señal de voltaje digital en la señal de corriente. Se deben seleccionar diferentes tipos de chips LDD para diferentes tipos de láseres. Normalmente, los módulos ópticos multimodo de corto alcance, como 100GSR4, LDD y CDR están integrados en el mismo chip.

4. CDR (reloj y recuperación de datos)

CDR tiene dos funciones principales: la primera es proporcionar la señal de reloj para cada circuito del receptor; el segundo es juzgar la señal recibida, que es conveniente para la recuperación de la señal de datos y su posterior procesamiento. La función más importante de CDR es hacer que la señal en el extremo receptor sea coherente con la del extremo transmisor. Generalmente, los módulos ópticos que usarán CDR son en su mayoría módulos ópticos de alta velocidad y larga distancia, como 10G SFP + ER o 10G SFP + ZR.

Diagrama de funcionamiento de CDR

5. TIA (amplificador de impedancia trans)

TIA es un tipo de amplificador, ubicado en la parte frontal del detector en el módulo óptico. El detector convierte la señal óptica en una señal de corriente y el TIA procesa la señal de corriente en una señal de voltaje de cierta amplitud, que podemos entender simplemente como una gran resistencia.

6. LA (amplificador limitador)

La amplitud de salida del TIA cambia a medida que cambia la potencia óptica recibida, mientras que la función de LA es procesar la amplitud de salida cambiante en una señal eléctrica de igual amplitud, proporcionando así una señal de voltaje estable al CDR. En módulos de alta velocidad, LA generalmente se integra con TIA o CDR. 

7. MCU (Unidad de microcontrolador)

La MCU es responsable de la operación del software, el monitoreo del DDM y algunas funciones específicas. la función DDM monitorea principalmente las cinco señales analógicas de temperatura, voltaje Vcc, corriente de polarización, potencia Rx y potencia Tx en tiempo real, y juzga las condiciones de trabajo del módulo óptico por estos parámetros, lo que facilita el mantenimiento de la comunicación óptica Enlace.

¿Cómo transmiten las señales ópticas información en la red óptica? 

Resumen

El módulo óptico se compone de muchos dispositivos, incluidos dispositivos optoelectrónicos, circuitos funcionales e interfaces ópticas. La optoelectrónica incluye partes tanto de transmisión como de recepción, entre las cuales el chip láser y el chip detector se denominan colectivamente chip de comunicación óptica, que es la parte central del módulo óptico. Comprender la estructura básica de los módulos ópticos es la base para dominar su principio de funcionamiento y distinguir sus tipos de paquetes.