10G SFP+의 반사 손실을 개선하는 방법

최근 몇 년 동안 광대역 네트워크의 가속화 덕분에 10G 네트워크의 적용이 점점 더 광범위해졌습니다. 10G 네트워크의 기본 전송 장치인 10G SFP+ 광 모듈에 대해 알아야 할 매개변수는 다음과 같습니다.

1. 중심파장(nm): 세 가지 주요 유형이 있습니다.

1) 850nm(다중 모드, 저렴하지만 전송 거리가 짧고 최대 전송 거리는 500M);

2) 1310nm(단일 모드, 손실은 크지만 전송 중 분산이 적으며 일반적으로 40KM 내 전송에 사용됨);

3) 1550nm(단일 모드, 작은 손실이지만 전송 중 큰 분산, 일반적으로 40KM 이상의 장거리 전송에 사용, 최대 120KM는 릴레이 없이 직접 전송할 수 있음);

FiberMall 10G SFP+ ER

2. 전송 속도: 초당 전송되는 데이터 비트 수를 나타냅니다. bps, 자주 사용되는 속도에는 155Mbps, 622Mbps, 1.25Gbps, 2.5Gbps, 4Gbps, 8Gbps, 10Gbps 등이 있습니다. 155M 광 모듈은 FE(100M) 광이라고도 합니다. 모듈, 1.25G 광 모듈은 GE (1000M) 광 모듈이라고도하며 10G SFP + 광 모듈은 광 전송 장비에서 가장 널리 사용됩니다.

3. 전송 거리: 광 신호가 중계기 증폭 없이 직접 전송될 수 있는 거리를 킬로미터 단위로 나타냅니다. 공통 사양은 멀티 모드 550m, 싱글 모드 15km, 40km, 80km, 120km 등입니다.

4. 레이저의 종류: 레이저는 광학 모듈의 핵심 장치입니다. 반도체 재료에 전류를 주입하고 공진기의 광자 진동과 이득을 통해 레이저 광을 방출합니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 레이저는 FP 및 DFB 레이저. 이들의 차이점은 반도체 재료와 캐비티 구조입니다. DFB 레이저의 가격은 FP 레이저의 가격보다 훨씬 비쌉니다. 전송 거리가 40KM 미만인 광학 모듈은 일반적으로 FP 레이저를 사용합니다. 전송 거리가 ≥40KM인 광학 모듈은 일반적으로 DFB 레이저를 사용합니다.

5. 손실 및 분산: 손실은 광섬유에서 빛이 투과될 때 매체의 흡수, 산란 및 누출로 인한 빛 에너지의 손실입니다. 에너지의 이 부분은 전송 거리가 증가함에 따라 일정한 비율로 소산됩니다. 분산은 주로 다른 파장의 전자기파가 동일한 매체에서 다른 속도로 이동한다는 사실에 의해 발생합니다. 이는 전송 거리의 누적으로 인해 서로 다른 시간에 수신단에 도달하는 광 신호의 서로 다른 파장 성분을 초래하여 펄스 폭이 넓어지고 신호 값을 구별할 수 없게 됩니다.

이 두 매개변수는 주로 광 모듈의 전송 거리에 영향을 줍니다. 실제 응용에서 1310nm 광 모듈의 링크 손실은 일반적으로 0.35dBm/km로 계산되고 1550nm 광 모듈의 링크 손실은 일반적으로 0.20dBm/km로 계산됩니다. 분산 값의 계산은 일반적으로 참조용으로만 매우 복잡합니다.

6. 광 전력 전송 및 수신 감도: 송신 광 파워는 광 모듈의 송신단에서 광원의 출력 광 파워를 의미합니다. 수신 감도는 특정 비율과 비트 오류율에서 광모듈이 최소로 수신하는 광전력을 의미합니다. 이 두 매개변수의 단위는 dBm(전원 단위의 대수 형식, MW, 1mw를 0dBm으로 변환)이며 주로 제품의 전송 거리를 정의하는 데 사용됩니다. 파장, 전송 속도 및 전송 거리가 다른 광 모듈의 광 전송 전력 및 수신 감도는 다릅니다.

FiberMall 10G SFP+ SR

7. 광 모듈의 수명: 국제 통일 표준, 7시간 동안 24-50,000시간 연속 작업(5년에 해당);

8. 광섬유 인터페이스: SFP 광 모듈은 모두 LC 인터페이스가 있고 GBIC 광 모듈은 SC 인터페이스가 있으며 기타 인터페이스에는 FC 및 ST가 있습니다.

9. 환경 매개변수: 작동 온도: 0~+70℃; 저장 온도: -45~+80℃; 작동 전압: 3.3V; 작업 수준: TTL.

제품 사양	전송 속도	섬유 모드	인터페이스 사양(dBm)
			광출력 전송	수신 감도
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

19년 2022월 356일 현재 상용 LTE 네트워크는 XNUMX개이며 전체 TD 산업 체인은 매우 성숙합니다.

LTE 구축 모듈은 주로 6G와 10G SFP + 광학 모듈. 시장 수요와 성숙한 산업 체인으로 인해 광 모듈 기술이 계속 혁신되고 있습니다. 동시에 비용 압력은 장비 제조업체를 통해 운영자에서 광 모듈 제조업체로 이전됩니다. LTE10G 광 모듈의 수신 기술과 관련하여 현재 고반사 손실 수신 솔루션과 기존 수신 솔루션의 두 가지 솔루션이 있습니다. 두 솔루션의 차이점은 주로 모듈에 있는 수신 장치의 광학 반사 손실 설계에 반영됩니다.

기존 수신 방식의 경우 LC 커넥터가 수신 장치에 삽입된 후 평평한 끝면과 장치의 PIN 다이 사이에 에어 갭이 있습니다. 광섬유에서 전송되는 대부분의 빛은 평평한 단면에 수직이며, 빛이 반사될 때 반사된 빛은 모두 코어로 다시 이동합니다. 반사율은 Rf=(nf-1)2/(nf+1)2로 계산할 수 있으며, nf는 섬유 재료의 굴절률, nf=1.47, Rf=3.6%(-14.4dB)입니다.

또 다른 연구는 섬유 끝면이 연마되고 연마 된 후 섬유 끝면에 변성 박막이 생성되고 굴절률이 섬유 코어의 굴절률보다 높은 약 1.6이라고 믿습니다. 이때, Rf=5.3%(-12.7dB), 즉 반사손실은 -12.7dB로 10G 이더넷의 하한 규격(-12dB)에 매우 가깝고 마진이 거의 없다.

기존 수신 방식과 비교하여 고반사 손실 수신 방식은 아래 그림 2와 같이 LC 커넥터와 PIN 다이 사이에 각진 세라믹 핀을 추가합니다. 핀의 비스듬한 끝면은 섬유의 코어 축에 직각이 아닙니다. 에어 갭이 있지만 경사진 단면에 의해 반사되는 방출광의 전파 각도는 전반사 임계각보다 작습니다. 따라서 핀의 경사진 끝면에서 반사된 빛은 광섬유 코어로 전파되지 않고 모두 클래딩을 통해 소산되어 결국 누출됩니다. 측정된 반사 손실 통계에 따르면 8° 기울어진 핀을 예로 들면 일반적으로 -27dB보다 좋습니다. 따라서 광 반사 손실 측면에서 기존 수신 방식은 고반사 손실 수신 방식보다 훨씬 열등하다.

 

기존 수신 장치 구조 개략도 고반사 손실 수신 장치 구조 개략도

핀의 평면/경사 단면 반사의 개략도

광학 반사 손실은 입사 광학 전력에 대한 반사 광학 전력의 비율로 정의됩니다. 반사 손실이 나쁠수록 광섬유 링크에서 더 강한 광학 반사가 발생합니다. 광섬유 전송 시스템에서 커넥터, 광섬유 종단면, 광학 인터페이스 및 감지기 표면은 모두 프레넬 반사를 유발합니다. 이러한 역반사가 시스템에 미치는 영향은 다음과 같습니다.

1) 전송되는 광신호를 약하게 한다

2) 입사광 신호 간섭

3) 디지털 전송 시스템에서 신호 대 잡음비를 줄입니다.

 

역반사된 빛도 ​​방출 광원으로 돌아가며 광원에 미치는 영향은 다음과 같습니다.

1) 방출된 광원의 중심 파장이 변동하도록 합니다.

2) 방출된 광원의 광도 변동을 유발합니다.

3) 광원을 영구적으로 손상시킵니다.

FP 광원이더라도 역반사에 의한 분광 특성의 영향은 거의 없지만 역반사된 빛은 광원의 공진 공동에 들어간 후 활성 영역에 의해 증폭되어 주류에 합류하여 빛의 세기. 광도의 변동은 수신기보다는 송신기와 관련된 잡음인 RIN을 초래합니다. RIN은 광섬유 링크에서 가능한 최대 신호 대 잡음비를 제한하여 수신기 감도에 영향을 미칩니다. 더욱이, RIN은 본질적으로 신호 전력의 영향과 비교하여 수신단의 전기적 잡음에 대한 광원 및 시스템의 강도 변동의 영향을 반영하는 광대역 잡음입니다. 공식은 RIN= 2 /(P2*BW).

<ΔP>는 평균 잡음 전력, P는 평균 광 전력, BW는 수신기 및 시스템 링크의 대역폭입니다.

시스템 속도가 높을수록 링크 잡음 대역폭이 넓어질수록 잡음 전력이 커지고 신호 대 잡음 비율이 낮아지고 비트 오류율이 높아짐을 알 수 있습니다. 따라서 10G LTE 광모듈의 경우 광전송 시스템의 신뢰성과 스펙트럼의 안정성 및 방출 광원의 전력을 확보하기 위해서는 링크 반사를 줄이기 위해 반사 손실이 높은 수신 장치를 설계해야 합니다. 기존의 수신 솔루션이 있는 모듈은 광원을 보호하기 위해 송신단에서 광 아이솔레이터 솔루션을 사용할 수 있지만 반사 손실로 인한 반사는 여전히 시스템에 영향을 미칩니다. 그리고 절연체의 가격은 높은 반사 손실 솔루션에서 광섬유 핀의 가격보다 훨씬 높습니다.