10GSFP+の反射減衰量を改善する方法

近年、ブロードバンドネットワークの加速のおかげで、10Gネットワ​​ークのアプリケーションはますます広範になっています。 10Gネットワ​​ークの基本的な伝送デバイスである10GSFP+光モジュールについて知っておく必要のあるパラメータは次のとおりです。

1.中心波長（nm）：XNUMXつの主なタイプがあります：

1）850nm（マルチモード、低コストで伝送距離が短く、最大伝送距離は500M）。

2）1310nm（シングルモード、損失は大きいが伝送中の分散は小さい、一般に40KM以内の伝送に使用）。

3）1550nm（シングルモード、損失は小さいが伝送中の分散が大きい。一般に40KMを超える長距離伝送に使用され、120KMまではリレーなしで直接伝送できます）。

ファイバーモール 10G SFP+ ER

2.伝送速度： 155秒あたりに送信されるデータのビット数をbpsで表し、頻繁に使用されるレートには、622Mbps、1.25Mbps、2.5Gbps、4Gbps、8Gbps、10Gbps、155Gbpsなどがあります。100M光モジュールはFE（1.25M）光とも呼ばれます。モジュール、1000G光モジュールはGE（10M）光モジュールとも呼ばれ、XNUMXGSFP+光モジュールは光伝送装置で最も広く使用されています。

3.伝送距離： キロメートル単位で、リピーター増幅なしで光信号を直接送信できる距離を指します。 一般的な仕様は、マルチモード550m、シングルモード15km、40km、80km、120kmなどです。

4.レーザーの種類： レーザーは、光モジュールのコアデバイスです。 半導体材料に電流を注入し、共振器の光子振動と利得を介してレーザー光を放出します。 現在、最も一般的に使用されているレーザーはFPと DFB レーザー。 それらの違いは、半導体材料とキャビティ構造です。 DFBレーザーの価格は、FPレーザーの価格よりもはるかに高価です。 伝送距離が40KM未満の光モジュールは、通常、FPレーザーを使用します。 伝送距離が40KM以上の光モジュールは、通常、DFBレーザーを使用します。

5.損失と分散： 損失とは、光が光ファイバを透過するときに、媒体の吸収、散乱、および漏れによる光エネルギーの損失です。 エネルギーのこの部分は、伝送距離の増加に伴って一定の割合で消費されます。 分散は主に、異なる波長の電磁波が同じ媒体を異なる速度で伝わるという事実によって引き起こされます。 これにより、伝送距離の蓄積により、光信号の異なる波長成分が異なる時間に受信端に到達し、パルスの広がりと信号値の識別ができなくなります。

これらの1310つのパラメータは、主に光モジュールの伝送距離に影響を与えます。 実際のアプリケーションでは、0.35nm光モジュールのリンク損失は一般に1550dBm / kmで計算され、0.20nm光モジュールのリンク損失は一般にXNUMXdBm/kmで計算されます。 分散値の計算は非常に複雑で、一般的には参照用です。

6.光パワーの送信と感度の受信： 送信光パワーとは、光モジュールの送信端にある光源の出力光パワーを指します。 受信感度とは、特定のレートおよびビットエラーレートでの光モジュールの最小受信光パワーを指します。 これら1つのパラメータの単位はdBm（対数形式の電力単位、MW、0mwはXNUMXdBmに変換されます）であり、これは主に製品の伝送距離を定義するために使用されます。 波長、伝送速度、伝送距離が異なる光モジュールの光送信電力と受信感度は異なります。

ファイバーモール 10G SFP+ SR

7.光モジュールの耐用年数： 国際統一基準、7時間（24年に相当）の50,000Х5時間の中断のない作業。

8.光ファイバーインターフェース： SFP光モジュールはすべてLCインターフェイスを備え、GBIC光モジュールはSCインターフェイスを備え、その他のインターフェイスにはFCとSTが含まれます。

9.環境パラメータ： 作動温度：0〜+70℃; 保存温度：-45〜+80℃; 動作電圧：3.3V; 作業レベル：TTL。

製品仕様	伝送レート	ファイバモード	インターフェイス仕様（dBm）
			光パワーの送信	受信感度
XFP / SFP + / MMF 850nm / 300m	10Gbps	MMF	-7.3〜-1.08dBm	≤-11.1dBm
XFP / SFP + / SMF 1310nm / 10km		SMF	-8.2〜+ 0.5dBm	≤-12.6dBm
XFP / SFP + / SMF 1550nm / 40km			-1.0〜+ 2dBm	≤-14.1dBm
XFP / SFP + / SMF 1550nm / 80km			0〜4dBm	≤-24dBm

19年2022月356日の時点で、XNUMXの商用LTEネットワークがあり、TD業界チェーン全体が非常に成熟しています。

LTE構造のモジュールには、主に6Gと 10G SFP + 光モジュール。 市場の需要と成熟した産業チェーンにより、光モジュール技術は革新を続けています。 同時に、コスト圧力は、オペレーターから機器メーカーを介して光モジュールメーカーに伝達されます。 LTE10G光モジュールの受信技術に関しては、現在、高反射減衰量の受信ソリューションと従来の受信ソリューションのXNUMXつのソリューションがあります。 XNUMXつのソリューションの違いは、主にモジュール内の受信デバイスの光反射減衰量の設計に反映されます。

従来の受信方式では、LCコネクタを受信デバイスに挿入した後、その平らな端面とデバイスのPINダイの間にエアギャップがあります。 光ファイバを透過する光のほとんどは平坦な端面に垂直であり、光が反射すると、反射した光はすべてコアに戻ります。 戻り反射率は、Rf =（nf-1）2 /（nf + 1）2、nfはファイバ材料の屈折率、nf = 1.47、Rf = 3.6％（-14.4dB）で計算できます。

別の研究では、ファイバ端面を研磨および研磨した後、ファイバ端面に変成薄層が生成され、その屈折率は約1.6であり、ファイバコアの屈折率よりも高いと考えられています。 このとき、Rf = 5.3％（-12.7dB）、つまり反射減衰量は-12.7dBであり、10Gイーサネットの下限基準（-12dB）に非常に近く、マージンはほとんどありません。

従来の受信方式と比較して、高反射減衰量の受信方式では、下の図2に示すように、LCコネクタとPINダイの間に角度の付いたセラミックピンが追加されます。 ピンの斜角の端面は、ファイバのコア軸に対して直角ではありません。 エアギャップはありますが、傾斜した端面で反射された放射光の伝播角度は、全反射の臨界角よりも小さくなります。 したがって、ピンの傾斜した端面から反射された光は、ファイバコア内を伝播しませんが、すべてがクラッドを介して放散され、最終的には漏れ出します。 例として8°傾斜したピンを取り上げると、測定された反射減衰量の統計によれば、一般的に-27dBよりも優れています。 したがって、光反射減衰量の観点から、従来の受信方式は、高反射減衰量受信方式よりもはるかに劣っています。

 

従来の受信装置構造の概略図高反射減衰量受信装置の構造の概略図

ピンの平らな/傾斜した端面の反射の概略図

光反射減衰量は、入射光パワーに対する反射光パワーの比率として定義されます。 反射減衰量が悪いほど、光ファイバリンクでの光反射が強くなります。 光ファイバ伝送システムでは、コネクタ、ファイバ端面、光インターフェース、および検出器表面がすべてフレネル反射を引き起こします。 これらの再帰反射がシステムに与える影響は次のとおりです。

1）送信された光信号を弱める

2）入射光信号を妨害する

3）デジタル伝送システムの信号対雑音比を下げます。

 

再帰反射光も放出光源に戻ります。この光源への影響には次のものがあります。

1）放出された光源の中心波長を変動させます：

2）放出された光源の光強度変動を引き起こします。

3）光源を恒久的に損傷します。

FP光源であっても、再帰反射はスペクトル特性にほとんど影響を与えませんが、再帰反射光は光源の共振空洞に入った後、活性領域によって増幅されて主流になり、光強度。 光強度の変動により、RINが発生します。これは、受信機ではなく送信機に関連するノイズです。RINは、ファイバーリンクで可能な最大の信号対雑音比を制限し、受信機の感度に影響を与えます。 さらに、RINは本質的に広帯域ノイズであり、信号電力の影響と比較して、光源とシステムの強度変動が受信側の電気的ノイズに与える影響を反映しています。 式はRIN=として表されます2 /（P2 * BW）。

<ΔP>は平均ノイズパワー、Pは平均光パワー、BWは受信機とシステムリンクの帯域幅です。

システムレートが高いほど、リンクノイズ帯域幅が広くなり、ノイズパワーが大きくなり、信号対ノイズ比が低くなり、ビットエラーレートが高くなることがわかります。 したがって、10G LTE光モジュールの場合、光伝送システムの信頼性と放射光源のスペクトルとパワーの安定性を確保するために、リンク反射を低減する反射減衰量の高い受信デバイスを設計する必要があります。 従来の受信ソリューションを備えたモジュールは、送信端で光アイソレータソリューションを使用して光源を保護できますが、反射減衰量によって引き起こされる反射は依然としてシステムに影響を与えます。 また、アイソレータの価格は、高反射減衰量ソリューションの光ファイバーピンの価格よりもはるかに高くなります。