В быстро развивающейся области высокоскоростных сетей передачи данных оптические модули играют незаменимую и ключевую роль. Выступая в роли связующего звена между коммутаторами, маршрутизаторами и другими устройствами, эти небольшие и легко заменяемые модули отвечают за преобразование электрических сигналов в оптические. Оптические модули отличаются большим разнообразием – от типов разъемов до внешних размеров. Прежде чем углубляться в детали, освойте базовые знания об оптических модулях, чтобы лучше различать их.

1. Ядро Фу Функции и принципы работы оптических модулей

Оптический модуль, также известный как Optical Module (в английском языке), является «сердцем» оптоволоконной системы связи. Его основная функция — преобразование оптических и электрических сигналов. На практике он обычно встраивается в оптический интерфейс коммутаторов, маршрутизаторов и других устройств для преобразования электрических сигналов, выдаваемых устройством, в оптические для передачи на большие расстояния по оптоволокну или для преобразования полученных оптических сигналов в электрические для обработки. в устройство конец .

С точки зрения внутренней структуры оптический модуль состоит из оптоэлектронных устройств (включая оптические передатчики и оптические приёмники), функциональных схем и оптических интерфейсов. Принцип его работы основан на фотоэлектрическом и электрооптическом преобразованиях следующим образом:

(1) Передатчик (передача: электрический сигнал → оптический сигнал)

Входной электрический сигнал сначала обрабатывается микросхемой драйвера, а затем лазер (например, VCSEL, DFB и т. д.) преобразует электрический сигнал в оптический сигнал определенной длины волны, и, наконец, оптический сигнал излучается через оптическое волокно.

(2). Приёмная сторона (RX: оптический сигнал → электрический сигнал)

Когда оптический сигнал в оптоволокне поступает в оптический модуль, фотодетектор (например, PIN, APD) преобразует оптический сигнал в слабый токовый, а затем трансимпедансный усилитель (TIA) усиливает токовый сигнал и восстанавливает его до электрического сигнала.

Поскольку на работу оптических модулей влияет множество факторов, таких как скорость передачи, длина волны, дальность передачи и т.д., то эти факторы напрямую влияют на качество передачи и дальность передачи волоконно-оптической системы связи, поэтому показатели производительности оптических модулей имеют решающее значение.

2. Анализ внешней структуры оптических модулей

Если взять в качестве примера распространенные корпусные изделия SFP, то, хотя существует множество типов оптических модулей с различным внешним видом, базовая структура обычно включает следующие части:

• Пылезащитный колпачок : Подобно «защитному кожуху», он может эффективно защищать оптический интерфейс оптоволоконного разъема, оптоволоконного адаптера и оптического модуля, предотвращая загрязнение и повреждение от внешней среды.

• Тянуть кольцо : Удобное подключение и отключение оптических модулей. Кольца для фиксации на разных браслетах имеют разные цвета для быстрой идентификации.

• Электромагнитная проводящая пружина : Это уникальная часть оптического модуля SFP, которая может обеспечить стабильное соединение между оптическим модулем и оптическим портом устройства.

• Этикетка : На нем четко указаны основные параметры оптического модуля и информация о производителе.

• SFP-разъем : отвечает за соединение оптического модуля с единой платой, которая может передавать сигналы и обеспечивать питание оптического модуля.

• Оболочка : защищает компоненты внутри оптического модуля.

• Приемный интерфейс RX : используется для приема оптических сигналов, передаваемых по оптоволокну.

• Передающий интерфейс TX : посылает оптический сигнал, обработанный оптическим модулем.

3. Разнообразная классификация оптических модулей

В системе оптоволоконной связи выбор правильного оптического модуля играет решающую роль в производительности и стабильности системы, а понимание классификации оптических модулей является основой выбора. Оптические модули можно разделить на множество типов в соответствии с различными стандартами:

1). Тип упаковки : GBIC, X2, XENPAK, XFP , СФП , СФП+ , СФП28 , QSFP+ , QSFP28 , CFP, CFP2, CFP4, QSFP56, QSFP-DD , ОСФП , и т. д.

2 ) . Скорость передачи : 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1,25 Гбит/с, 10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с, 25 Гбит/с, 200 Гбит/с, 400 Гбит/с, 800 Гбит/с.

3 ) . Длина волны : 850 нм, 1310 нм, 1490 нм, 1550 нм, WDM и т. д.

4 ) . Режим : Одномодовый, Многомодовый.

5 ) . Расстояние передачи : 100 м, 300 м, 550 м, 10 км, 20 км, 40 км, 80 км, 120 км, 160 км и т. д.

6 ) . Форматы модуляции : NRZ, PAM4, DP-QPSK/n-QAM и т. д.

7 ) . Поддержка WDM : модуль серого света (не поддерживает WDM), модуль цветного света (поддерживает WDM).

8 ) . Режим работы оптического интерфейса : двунаправленный двухволоконный (Duplex), двунаправленный одноволоконный (BiDi).

9 ) . Типы лазеров : VCSEL, FP, DFB, EML, DML и т. д.

10 ) . Типы фотодетекторов : PIN-переход диода (PIN), лавинный фотодиод (APD).

11 ) . Интерфейс модуля : LC, SC, MPO/MTP и т. д.

12 ) . Особенности использования : Поддерживать горячее подключение.

13 ) . Рабочая температура : Коммерческий (0-70°C), Расширенный (-20-85°С), Промышленное (-40-85°С).

Среди этих методов классификации наиболее распространены три: по корпусу, по скорости и по дальности передачи. Как правило, чем выше скорость передачи оптического модуля, тем сложнее его внутренняя структура. В настоящее время большинство коммутаторов поддерживают такие типы корпусов, как QSFP-DD, QSFP28, QSFP+, SFP28, SFP/eSFP, SFP+, CXP, CFP и т. д.