Transceiver Optik: Komponen Teras untuk Penghantaran Maklumat

Dalam era kemajuan pesat dalam teknologi maklumat, perkhidmatan yang kita bergantung, seperti Internet, pengkomputeran awan, dan data besar, semuanya bergantung pada komponen elektronik penting: transceiver optik. Bersepadu transceiver optik , ia melaksanakan tugas penting untuk menukar isyarat elektrik ke dalam isyarat optik dalam sistem komunikasi serat optik. Tanpa transceiver optik, isyarat elektrik tidak mungkin untuk menghantar jarak jauh dan pada kelajuan tinggi melalui serat optik, dan rangkaian komunikasi moden tidak mungkin.

Penukaran Optoelektronik: Bagaimana Transceiver Optik Berfungsi
Fungsi teras transceiver optik terletak pada mekanisme penukaran dua arahnya: penukaran optik-ke-elektrik pada akhir penghantaran dan penukaran elektrik-ke-optik pada akhir penerimaan.

Untuk menghantar isyarat, transceiver optik menerima isyarat elektrik dari peranti rangkaian (seperti suis atau router). Isyarat elektrik ini melalui IC pemandu dalaman, dengan tepat mengawal laser semikonduktor. Laser dengan cepat menghidupkan dan mematikan pada frekuensi yang sangat tinggi berdasarkan maklumat digital dalam isyarat elektrik, menukar isyarat "0" dan "1" dalam isyarat elektrik ke dalam denyutan cahaya yang bervariasi intensiti. Pulsa cahaya ini kemudiannya difokuskan dan ditambah pula dengan serat optik untuk penghantaran jarak jauh. Proses ini menukarkan isyarat elektrik ke dalam isyarat optik.

Semasa penerimaan isyarat, modul optik menerima isyarat optik yang dihantar dari serat optik. Pulsa cahaya yang lemah ini dikesan oleh photodetector dalaman, biasanya photodiode pin atau photodiode avalanche (APD). Fungsinya adalah untuk menukar isyarat optik ke dalam isyarat elektrik. Isyarat elektrik ini kemudiannya dikuatkan oleh penguat transimpedance (TIA) dan dibentuk oleh penguat yang terhad (LA), memulihkannya kepada isyarat digital yang selaras dengan isyarat asal untuk penghantaran ke peralatan rangkaian hiliran. Proses ini melengkapkan penukaran isyarat optik ke dalam isyarat elektrik.

Kemajuan Prestasi: Dari kelajuan rendah hingga kelajuan ultra tinggi
Evolusi teknologi modul optik adalah kisah mengejar kelajuan yang lebih tinggi, jarak yang lebih panjang, dan penggunaan kuasa yang lebih rendah.

Modul optik awal mempunyai kadar data yang rendah dan digunakan terutamanya dalam senario komunikasi jarak jauh, jalur lebar rendah. Dengan penggunaan Internet yang meluas dan lonjakan trafik data, permintaan yang lebih tinggi telah diletakkan pada kelajuan dan prestasi modul optik. Inovasi teknologi terutamanya ditunjukkan dalam bidang berikut:

Teknologi Modulasi: Untuk meningkatkan kelajuan penghantaran tanpa meningkatkan kadar baud, modul optik telah berkembang dari modulasi tradisional bukan pulangan-ke-sifar (NRZ) kepada modulasi amplitud nadi empat peringkat (PAM4). Modulasi PAM4 boleh menghantar dua bit maklumat setiap kitaran jam, menggandakan kadar penghantaran berbanding NRZ dan menjadi teknologi arus perdana untuk modul optik berkelajuan tinggi.

Komponen optik teras: Untuk menyokong kelajuan yang lebih tinggi dan jarak yang lebih panjang, laser dan photodetectors dalam modul optik terus dinaik taraf. Sebagai contoh, laser modulasi elektro-penyerapan (EMLs) digunakan untuk memenuhi keperluan berkelajuan tinggi, manakala photodiodes avalanche (APDs) digunakan untuk meningkatkan kepekaan penerima, membolehkan penghantaran jarak jauh.

Komunikasi optik yang koheren: Untuk penghantaran rangkaian tulang belakang yang sangat panjang dan berkapasiti tinggi, modul optik menggunakan teknologi komunikasi optik yang koheren. Teknologi ini memodulasi maklumat menggunakan pelbagai dimensi cahaya, seperti amplitud, fasa, dan polarisasi, dan menggunakan cip pemprosesan isyarat digital (DSP) untuk demodulasi kompleks, dengan ketara meningkatkan jarak penghantaran dan kapasiti.

Borang Pakej: Kebolehsuaian aplikasi yang pelbagai
Modul optik mempunyai lebih daripada satu faktor borang pakej. Pelbagai piawaian telah berkembang berdasarkan kelajuan, saiz, penggunaan kuasa, dan senario aplikasi yang berbeza. Bentuk pakej ini menentukan faktor bentuk fizikal dan jenis antara modul optik.

Borang pakej biasa dalam industri termasuk SFP, SFP, QSFP, QSFP28, OSFP, dan CFP. Konvensyen penamaan ini secara amnya mencerminkan penarafan kelajuan dan bilangan saluran modul optik. Sebagai contoh, SFP biasanya digunakan untuk kelajuan 10g, manakala QSFP28 biasanya digunakan untuk kelajuan 100g dan menggunakan reka bentuk empat saluran.

Pakej lebih daripada sekadar cangkang. Ia mengintegrasikan peranti optoelektronik kompleks, litar pemandu, dan cip kawalan. Reka bentuk struktur pakej mesti mempertimbangkan pelesapan haba, kerana modul optik berkelajuan tinggi menggunakan kuasa tinggi. Pelepasan haba yang cekap adalah penting untuk memastikan operasi stabil jangka panjang.

Antara muka optik modul optik juga penting. Sebagai contoh, antara muka LC biasanya digunakan dalam modul optik kecil kerana saiz padatnya. Antara muka MPO, sebaliknya, dapat mengintegrasikan pelbagai gentian ke dalam antara muka tunggal, menjadikannya sesuai untuk modul optik berkepadatan tinggi, pelbagai saluran, seperti yang digunakan dalam sambungan dalaman pusat data.

Dengan penggunaan penuh 5G, pengkomputeran awan, dan internet perkara, permintaan untuk modul optik akan terus berkembang. Modul optik masa depan akan menjadi lebih daripada sekadar peranti penukaran fotoelektrik mudah. Mereka akan sangat terintegrasi dengan peralatan rangkaian dan juga mengintegrasikan fungsi yang lebih pintar, menjadi teras yang menyokong infrastruktur rangkaian masa depan.