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 da 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)

LDD é um dispositivo de condução no módulo óptico. Ele pode converter a saída de sinal do CDR em um sinal de modulação correspondente, que aciona o laser para enviar o sinal óptico. Como o próprio laser óptico é um dispositivo sensível à corrente, precisamos do LDD para converter o sinal de tensão digital no sinal de corrente. Diferentes tipos de chips LDD precisam ser selecionados para diferentes tipos de lasers. Normalmente, módulos ópticos multimodo de curto alcance, como 100GSR4, LDD e CDR estão 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 julgar o sinal recebido, o que é conveniente para a recuperação do sinal de dados e processamento subsequente. A maior função do CDR é fazer com que o sinal na extremidade receptora seja consistente com aquele na extremidade transmissora. Geralmente, os módulos ópticos que usarão CDR são principalmente módulos ópticos de alta velocidade e longa distância, como 10G SFP + ER ou 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 muda conforme a potência óptica recebida muda, enquanto a função de LA é processar a mudança da amplitude de saída em um sinal elétrico de amplitude igual, fornecendo assim um sinal de voltagem estável para o CDR. No módulos de alta velocidade, LA geralmente é integrado com TIA ou 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.