Quais são os componentes internos de um módulo óptico?

A função do módulo óptico é realizar a conversão fotoelétrica e eletro-óptica. O transmissor converte o sinal elétrico em um sinal óptico, que é transmitido por meio de fibra óptica e, em seguida, o receptor converte o sinal óptico em um sinal elétrico.

O seguinte é um diagrama de blocos de como um módulo óptico funciona:

O lado esquerdo do diagrama mostra um dispositivo que aplica um módulo óptico, como um switch. O dispositivo insere o sinal no módulo óptico, que converte o sinal elétrico em sinal óptico e o envia. Receber é o processo inverso de enviar.

Os principais componentes de um módulo óptico incluem:

1. TOSA (Subconjunto Ótico do Transmissor）

TOSA é usado para realizar a conversão eletro-óptica no módulo óptico, os dispositivos embutidos incluem laser óptico, MPD, TEC, isolador, MUX, lente de acoplamento e assim por diante. Está disponível em TO-CAN, Gold-BOX, COC (chip on chip), COB (chip on board) e outras formas de embalagem. Para o módulo óptico aplicado no data center, TEC, MPD e isolador não são itens necessários para economizar custos. Mux também é usado apenas em módulos ópticos que requerem WDM. Além disso, o LDD de alguns módulos ópticos também é empacotado no TOSA.

Diagrama de bloco TOSA

O núcleo do TOSA é o laser óptico , que pode ser dividido em dois tipos:

① EEL (Laser Emissor de Borda): refere-se ao laser emissor de borda com comprimento de onda de 1310nm ou 1550nm.

② VCSEL (Laser Emissor de Superfície de Cavidade Vertical): refere-se ao laser de cavidade de superfície vertical com comprimento de onda de 850 nm.

2. ROSA (Subconjunto Ótico do Receptor)

A principal função do ROSA é converter sinais ópticos em sinais elétricos. Os dispositivos integrados incluem PD / APD, demux, componentes de acoplamento, etc. E o tipo de pacote geralmente é o mesmo do TOSA. Além disso, o PD é usado para módulos ópticos de curto e médio alcance, e o APD é usado principalmente para módulos ópticos de longo alcance.

Diagrama de bloco ROSA

3. LDD (driver de diodo laser)

O LDD (Dispositivo de Acionamento de Laser) é um dispositivo de acionamento em um módulo óptico. Ele converte o sinal de saída do CDR (Receptor de Dados de Corrente) em um sinal de modulação correspondente, que aciona o laser para emitir o sinal óptico. Como o próprio laser óptico é um dispositivo sensível à corrente, precisamos do LDD para converter o sinal de tensão digital em sinal de corrente. Diferentes tipos de chips LDD precisam ser selecionados para diferentes tipos de lasers. Normalmente, módulos ópticos multimodo de curto alcance, como o 100G SR4 , têm o LDD e o CDR integrados no mesmo chip.

4. CDR (Relógio e Recuperação de Dados)

O CDR tem duas funções principais: a primeira é fornecer o sinal de clock para cada circuito do receptor; a segunda é avaliar o sinal recebido, o que facilita a recuperação do sinal de dados e o processamento subsequente. A principal função do CDR é garantir que o sinal na extremidade receptora seja consistente com o sinal na extremidade transmissora. Geralmente, os módulos ópticos que utilizam CDR são, em sua maioria, módulos ópticos de alta velocidade e longo alcance, como o 10G SFP+ ER ou o 10G SFP+ ZR.

Diagrama de operação CDR

5. TIA (Amplificador de Transimpedância)

TIA é um tipo de amplificador, localizado na parte frontal do detector no módulo óptico. O detector converte o sinal óptico em um sinal de corrente, e o TIA processa o sinal de corrente em um sinal de tensão de certa amplitude, que podemos simplesmente entender como um grande resistor.

6. LA (amplificador de limitação)

A amplitude de saída do TIA varia conforme a potência óptica recebida, enquanto a função do LA é processar essa variação de amplitude de saída em um sinal elétrico de amplitude constante, fornecendo assim um sinal de tensão estável para o CDR. Em módulos de alta velocidade , o LA geralmente é integrado ao TIA ou ao CDR.

7. MCU (unidade de microcontrolador)

O MCU é responsável pelo funcionamento do software, pelo monitoramento do DDM e por algumas funções específicas. a função DDM monitora principalmente os cinco sinais analógicos de temperatura, tensão Vcc, corrente de polarização, potência Rx e potência Tx em tempo real e avalia a condição de trabalho do módulo óptico por esses parâmetros, o que facilita a manutenção da comunicação óptica link.

Como os sinais ópticos transmitem informações na rede óptica? 

Resumo

O módulo óptico é composto por vários dispositivos, incluindo dispositivos optoeletrônicos, circuitos funcionais e interfaces ópticas. A optoeletrônica inclui partes de transmissão e recepção, entre as quais o chip laser e o chip detector são chamados coletivamente de chip de comunicação óptica, que é a parte central do módulo óptico. Compreender a estrutura básica dos módulos ópticos é a base para dominar seu princípio de funcionamento deles e distinguir seus tipos de pacotes.