Mae Swyddogaeth Modiwl Transceiver Optegol yn Gweithio Trwy Ffotoneg

 

 

Mae modiwl transceiver optegol yn trosi signalau trydanol yn signalau optegol ac i'r gwrthwyneb gan ddefnyddio egwyddorion ffotonig. Mae swyddogaeth y modiwl transceiver optegol yn canolbwyntio ar laserau lled-ddargludyddion sy'n allyrru golau a ffotosynwyryddion sy'n derbyn golau, gan alluogi trosglwyddo data deugyfeiriadol trwy geblau ffibr optig. Mae'r trawsnewidiad ffotodrydanol hwn yn digwydd trwy drin ffotonau wedi'u rheoli ar donfeddi bron isgoch.

 

 

Mae Cydrannau Ffotonig Craidd yn Galluogi Trosi Signalau

 

Mae ffwythiant modiwl traws-dderbynnydd optegol sylfaenol yn dibynnu ar ddau gynulliad is- ffotonig yn gweithio ar y cyd. Mae'r TOSA (Is-Cynulliad Optegol Trosglwyddo) yn ymdrin â signalau sy'n mynd allan, tra bod ROSA (Derbyn Is Gynulliad Optegol-) yn prosesu signalau sy'n dod i mewn.

Y tu mewn i TOSA, deuodau laser lled-ddargludyddion yw'r brif ffynhonnell golau. Mae'r dyfeisiau hyn yn manteisio ar effeithiau mecanyddol cwantwm mewn deunyddiau lled-ddargludyddion i gynhyrchu golau cydlynol. Pan fydd electronau'n ailgyfuno â thyllau yng nghyffordd p-n y lled-ddargludydd, mae ffotonau'n cael eu hallyrru ar donfeddi penodol-yn nodweddiadol 850nm ar gyfer cymwysiadau amrediad byr a 1310nm neu 1550nm am bellteroedd hirach.

Mae'r ffotosynhwyrydd yn ROSA yn gweithredu drwy'r broses wrthdroi. Pan fydd ffotonau yn taro deunydd lled-ddargludydd y ffotosynhwyrydd, maen nhw'n cynhyrchu parau tyllau electronau trwy'r effaith ffotodrydanol. Mae hyn yn creu cerrynt trydanol sy'n gymesur â dwyster y signal optegol sy'n dod i mewn.

Mae mwyhadur traws-rhwystr (TIA) yn trosi cerrynt y ffoto-ganfodydd yn signalau foltedd ar unwaith. Mae'r ymhelaethiad hwn yn hanfodol oherwydd bod y ffotogyfrwng yn aml yn yr ystod microampere ac mae angen ei hybu cyn y gall cylchedau prosesu signal digidol ei ddehongli.

 

Y Llwybr Trosi Optegol i Drydanol

 

Mae'r broses drosglwyddo yn dechrau pan fydd offer rhwydweithio yn anfon signalau data trydanol i ryngwyneb trydanol y transceiver. Mae'r signalau hyn yn cario gwybodaeth ddigidol wedi'i hamgodio fel amrywiadau foltedd, fel arfer yn gweithredu ar gyflymderau lluosog-gigabit. Mae deall swyddogaeth modiwl transceiver optegol ar y cam hwn yn datgelu sut mae signalau trydanol yn trawsnewid yn guriadau golau.

Mae sglodyn gyrrwr yn gosod y signalau trydanol hyn cyn iddynt gyrraedd y deuod laser. Rhaid i'r gyrrwr gyflawni dwy dasg hanfodol: cynnal cerrynt gogwydd DC uwchlaw cerrynt trothwy'r laser (y cerrynt lleiaf sydd ei angen ar gyfer lasio) ac arosod y cerrynt modiwleiddio sy'n cario'r data gwirioneddol.

Mae VCSELs (Laserau Ceudod Arwyneb Fertigol-Allyrru) wedi dod yn flaenllaw mewn trawsdderbynyddion modern oherwydd bod angen ceryntau trothwy is arnynt-tua 1-2mA yn erbyn 30mA ar gyfer laserau traddodiadol sy'n allyrru ymyl. Mae cerrynt trothwy is yn trosi'n uniongyrchol i lai o ddefnydd pŵer, sy'n bwysig iawn mewn amgylcheddau canolfan ddata trwchus lle mae miloedd o drosglwyddyddion yn gweithredu ar yr un pryd.

Mae'r allbwn laser yn cael ei fodiwleiddio dwyster. Mewn modiwleiddio syml ar -oddi ar fyselliad (OOK), mae did "1" yn cyfateb i bŵer optegol uchel a "0" i bŵer isel neu ddim pŵer. Mae trosglwyddyddion mwy datblygedig yn defnyddio amgodio PAM-4 (Modyliad Osgled Curiad), sy'n defnyddio pedair lefel pŵer benodol i drawsyrru dwy did y symbol, gan ddyblu cyfradd y data i bob pwrpas heb gynyddu'r amlder modiwleiddio.

Mae modiwlau cyflymder uchel modern yn ymgorffori mecanweithiau adborth. Mae ffotodiode monitor yn samplu cyfran o'r allbwn laser ac yn bwydo'r wybodaeth hon yn ôl i gylchedwaith rheoli. Mae'r ddolen adborth hon yn gwneud iawn am amrywiadau a achosir gan dymheredd mewn perfformiad laser ac yn cynnal allbwn pŵer optegol cyson ar draws amodau amgylcheddol newidiol.

 

Gwelliannau Perfformiad Integreiddio Ffotoneg Silicon

 

Mae ffotoneg silicon yn cynrychioli newid patrwm yn y modd y mae trosglwyddyddion optegol yn cael eu cynhyrchu. Mae'r dechnoleg hon yn integreiddio cydrannau ffotonig yn uniongyrchol i sglodion silicon gan ddefnyddio prosesau saernïo sy'n gydnaws â CMOS, gan newid swyddogaeth y modiwl transceiver optegol yn sylfaenol trwy ddwysedd integreiddio uwch.

Mae'r dull yn cynnig nifer o fanteision. Mae costau gweithgynhyrchu yn gostwng oherwydd bod ffotoneg silicon yn defnyddio seilwaith saernïo lled-ddargludyddion presennol. Mae dwysedd integreiddio yn cynyddu'n ddramatig-gall swyddogaethau ffotonig lluosog a oedd angen cydrannau arwahanol yn flaenorol gydfodoli ar un sglodyn yn mesur ychydig filimetrau yn unig.

Mae ffotoneg silicon yn rhagori ar greu cydrannau optegol goddefol fel canllawiau tonnau, holltwyr a modylwyr. Mae golau'n lluosogi trwy ganllawiau tonnau silicon gyda dimensiynau ar drefn ychydig gannoedd o nanometrau, gan ganiatáu ar gyfer cylchedau optegol cymhleth mewn gofod lleiaf posibl.

Fodd bynnag, mae ffotoneg silicon yn wynebu her sylfaenol: mae silicon yn lled-ddargludydd bandgap anuniongyrchol, sy'n ei gwneud yn aneffeithlon ar gyfer allyrru golau a chanfod ar donfeddi telathrebu. Mae peirianwyr yn datrys hyn trwy integreiddio heterogenaidd, bondio III-V deunyddiau lled-ddargludyddion (sy'n allyrru ac yn canfod golau yn effeithlon) ar y swbstrad silicon.

Mae datblygiadau diweddar mewn ffotoneg silicon wedi galluogi trosglwyddyddion 400G ac 800G mewn ffactorau ffurf gryno. Mae cwmnïau bellach yn datblygu trosglwyddyddion 1.6T gan ddefnyddio cylchedau integredig ffotonig silicon, gan dargedu cymwysiadau canolfan ddata AI lle mae gofynion lled band yn parhau i gynyddu.

 

Rheoli Tonfedd mewn Systemau Ffotonig

 

Mae gwahanol donfeddi yn gwasanaethu gwahanol ddibenion mewn trosglwyddyddion optegol. Mae trosglwyddyddion ffibr modd sengl-fel arfer yn gweithredu ar 1310nm neu 1550nm oherwydd bod y tonfeddi hyn yn profi ychydig iawn o wanhad mewn ffibr silica-llai na 0.5 dB/km ar 1310nm a hyd yn oed yn is ar 1550nm.

Mae systemau ffibr amlfodd yn aml yn defnyddio tonfeddi 850nm, lle mae VCSELs yn darparu ffynonellau golau cost-effeithiol. Er bod ffibr amlfodd yn dangos mwy o wanhad a gwasgariad moddol na ffibr un modd, mae'r costau cydrannau is yn ei gwneud yn ddeniadol ar gyfer cymwysiadau cyrhaeddiad byr o dan 300 metr.

Mae technolegau Amlblecsu Is-adran Tonfedd (WDM) yn lluosi cynhwysedd trwy drosglwyddo tonfeddi lluosog ar yr un pryd trwy un ffibr. Mae CWDM (WDM Bras) yn defnyddio tonfeddi sydd 20nm rhyngddynt ar draws yr ystod 1270-1610nm. Mae DWDM (WDM Trwchus) yn pacio sianeli yn llawer tynnach, gyda bylchau 0.8nm (100 GHz) neu 0.4nm (50 GHz) yn y band C (1530-1565nm), gan alluogi 80 neu fwy o sianeli ar un ffibr.

Mae laserau tiwnadwy yn ychwanegu hyblygrwydd gweithredol. Yn hytrach na chynnal rhestr eiddo ar gyfer pob tonfedd sefydlog, gall gweithredwyr rhwydwaith ddefnyddio trosglwyddyddion gyda laserau tiwnadwy sy'n addasu eu tonfedd allbwn ar orchymyn. Mae trosglwyddyddion tiwnadwy modern yn defnyddio laserau ceudod allanol wedi'u tiwnio'n thermol neu systemau microfecanyddol (MEMS) i gyflawni tiwnio tonfedd ar draws 40-80 sianel.

 

 

Modiwleiddio Uwch Trwy Beirianneg Ffotonig

 

Mae trosglwyddiad optegol cydlynol yn trin golau mewn tri dimensiwn: osgled, cyfnod, a polareiddio. Mae'r dull hwn yn tynnu llawer mwy o gapasiti gwybodaeth o bob tonfedd o gymharu â modiwleiddio dwyster syml. Mae'r swyddogaeth modiwl transceiver optegol uwch mewn systemau cydlynol yn galluogi cyfraddau trosglwyddo o 400G a thu hwnt.

Mewn systemau cydlynol, mae'r trosglwyddydd yn defnyddio modulators Mach-Zehnder neu fodyliaduron electro-optig i amgodio data ar gydrannau{-cyfnod a phedradol y don golau. Mae trawsyriant polareiddio deuol yn dyblu capasiti eto drwy fodiwleiddio dau gyflwr polareiddio orthogonol ar yr un pryd.

Mae angen integreiddio ffotonig soffistigedig ar y derbynnydd mewn transceiver cydlynol. Mae'n cymysgu'r signal sy'n dod i mewn â golau o laser oscillator lleol, gan greu amleddau curiad sy'n cario'r data wedi'i amgodio. Mae ffotosynwyryddion cytbwys yn dal y wybodaeth am amplitude a chyfnod, sy'n-cyflymder analog uchel-i-drawswyr digidol i ddigido i'w prosesu.

Mae sglodion Prosesu Arwyddion Digidol (DSP) wedi dod yn rhan annatod o drosglwyddyddion optegol modern. Mae'r proseswyr arbenigol hyn yn gwneud iawn am namau ffibr fel gwasgariad cromatig a gwasgariad modd polareiddio a fyddai fel arall yn cyfyngu ar bellteroedd trosglwyddo. Gall algorithmau cywiro gwallau ymlaen (FEC) a weithredir yn y DSP adfer data hyd yn oed pan fyddai cymarebau signal i sŵn fel arfer yn achosi gwallau.

Mae'r dull dylunio ffotonig ar y cyd wedi galluogi trosglwyddyddion 400G ZR+ i drawsyrru data dros 100-120km heb fwyhaduron optegol. Roedd angen offer DWDM pwrpasol ar gyfer y pellter hwn yn flaenorol, ond mae trosglwyddyddion plygadwy cydlynol bellach yn integreiddio'r swyddogaeth honno mewn ffactor ffurf safonol QSFP-DD.

 

Rheolaeth Thermol mewn Dyfeisiau Ffotonig

 

Mae deuodau laser yn-gydrannau sensitif i dymheredd. Mae tonfedd allbwn laser adborth wedi'i ddosbarthu (DFB) yn symud tua 0.1nm fesul gradd Celsius. Mewn systemau DWDM gyda bylchau sianel 50 GHz (tua 0.4nm), byddai amrywiadau tymheredd heb eu rheoli yn achosi drifft tonfedd i sianeli cyfagos, gan greu crosstalk.

Mae oeryddion thermodrydanol (TECs) yn darparu sefydlogi tymheredd gweithredol. Mae'r dyfeisiau cyflwr solid hyn yn defnyddio'r effaith Peltier i bwmpio gwres i ffwrdd o'r deuod laser, gan gynnal tymheredd o fewn ±0.01 gradd . Mae thermistor yn monitro tymheredd y laser, ac mae cylchedau rheoli yn addasu'r cerrynt TEC i gynnal y pwynt gosod.

Mae trosglwyddyddion cyflymder uchel yn wynebu heriau thermol ychwanegol. Gallai modiwl QSFP 400G-DD wasgaru 12-14 wat, tra gall modiwlau 800G fod yn fwy na 20 wat. Mae'r dwysedd pŵer hwn yn gofyn am ddyluniad thermol gofalus i atal gorboethi sy'n diraddio perfformiad neu'n byrhau oes cydrannau.

Mae ffotoneg silicon yn cynnig manteision thermol oherwydd bod gan silicon ddargludedd thermol rhagorol (150 W/m·K). Mae gwres a gynhyrchir mewn cydrannau ffotonig yn lledaenu'n gyflym ar draws y swbstrad silicon, gan leihau mannau poeth lleol. Fodd bynnag, mae sensitifrwydd tonfedd dyfeisiau ffotonig silicon yn dal i fod angen rheoli tymheredd, yn enwedig ar gyfer cymwysiadau critigol tonfedd.

 

Arloesedd Trawsyrru Deugyfeiriadol

 

Mae trawslifwyr deugyfeiriadol yn trosglwyddo ac yn derbyn ar un ffibr, gan dorri'r defnydd o ffibr yn ei hanner a lleihau costau gosod. Mae'r modiwlau hyn yn defnyddio tonfeddi gwahanol ar gyfer pob cyfeiriad-er enghraifft, 1310nm ar gyfer i fyny'r afon a 1550nm ar gyfer trawsyrru i lawr yr afon. Mae swyddogaeth modiwl transceiver optegol mewn cyfluniadau BiDi yn gofyn am wahaniad tonfedd manwl gywir.

Mae'r dyluniad ffotonig yn ymgorffori tonfedd-elfennau dethol. Mae hidlydd WDM neu gylchredydd optegol yn gwahanu'r ddwy donfedd, gan lwybro golau sy'n mynd allan i'r ffibr a golau sy'n dod i mewn i'r ffotosynhwyrydd. Rhaid i ddyluniad yr hidlydd ddarparu arwahanrwydd uchel rhwng sianeli i atal golau trosglwyddydd rhag gollwng i'r derbynnydd, a fyddai'n gorseddu'r signal sy'n dod i mewn.

Mae trosglwyddyddion BiDi (Deugyfeiriadol) yn arbennig o gyffredin mewn gosodiadau Ffibr i'r-Cartref (FTTH) ac mae canolfannau data yn cydgysylltu lle mae cyfrif ffibr yn gyfyngedig. Fe'u defnyddir hefyd mewn rhwydweithiau blaen 5G sy'n cysylltu unedau radio o bell ag offer prosesu bandiau sylfaen.

Mae datblygiadau mwy diweddar yn cynnwys ymagweddau ffibr un modd cyfochrog. Mae trosglwyddyddion PSM4 (lonydd Modd Sengl 4) yn defnyddio pedwar ffibr ar wahân i'w trosglwyddo a phedwar ar gyfer derbyniad, gyda phob ffibr yn cario 25 Gbps i gyflawni cynhwysedd cyfanredol 100G. Mae'r dull hwn yn cydbwyso cost (gan ddefnyddio laserau llai costus) yn erbyn cyfrif ffibr.

 

Technolegau Ffotonig Newydd

 

Co{0}}opteg wedi'i becynnu (CPO) sy'n cynrychioli'r esblygiad nesaf. Yn lle trawsdderbynyddion plygio o flaen-socedi panel, mae CPO yn integreiddio peiriannau ffotonig yn uniongyrchol i'r pecyn switsh ASIC. Mae hyn yn dileu'r SerDes trydanol (cyfresolydd-dadgyfeirydd) sydd ar hyn o bryd yn creu heriau defnydd pŵer a chyfanrwydd signal ar gyflymder uchel.

Mae datrysiadau GPG ar gyfer porthladdoedd switsh 3.2T a 6.4T yn cael eu datblygu. Mae platfform Sbectrwm NVIDIA-X yn ymgorffori switshis ffotoneg silicon gan ddefnyddio CPO i gysylltu GPUs â phorthladdoedd 1.6T. Mae'r integreiddio ffotonig yn lleihau hwyrni, yn lleihau'r defnydd o bŵer 30-40% o'i gymharu ag opteg y gellir ei blygio, ac yn galluogi dwysedd porthladdoedd uwch.

Mae technolegau gyriant llinellol fel LPO (Linear Pluggable Optics) yn symleiddio'r rhyngwyneb trydanol. Mae transceivers traddodiadol yn cynnwys DSP cymhleth a chylchedwaith ail-amseru i adfywio signalau sydd wedi'u diraddio gan olion copr. Mae modiwlau LPO yn hepgor y cylchedwaith hwn, gan ddibynnu ar alluoedd cydraddoli ASIC y gwesteiwr. Mae'r gostyngiad hwn mewn electroneg yn gostwng y defnydd o bŵer a chost modiwl, er ei fod yn cyfyngu cyrhaeddiad trydanol i 1-2 metr.

Mae laserau dot cwantwm yn cynnig posibiliadau diddorol. Mae'r laserau lled-ddargludyddion hyn yn defnyddio dotiau cwantwm nanoscale fel y rhanbarth gweithredol, gan ddarparu gwell sefydlogrwydd tymheredd a cherhyntau trothwy is o bosibl na laserau ffynnon cwantwm confensiynol. Mae nifer o gwmnïau'n archwilio technoleg dotiau cwantwm ar gyfer y-trosglwyddyddion cenhedlaeth nesaf, er bod defnydd masnachol yn gyfyngedig o hyd.

 

Ffactorau Perfformiad Byd Go Iawn-

 

Mae galluoedd damcaniaethol cydrannau ffotonig yn wynebu cyfyngiadau ymarferol. Mae colled mewnosod yn cronni ar bob pwynt cysylltiad optegol. Mae cysylltydd LC yn cyflwyno 0.3-0.5 dB o golled. Mae sbleisys ffibr yn ychwanegu 0.1 dB arall. Mae rhychwant ffibr 10km yn cyfrannu tua 3-4 dB o wanhad ar 1310nm. Mae'r ffactorau hyn yn effeithio'n uniongyrchol ar swyddogaeth modiwl transceiver optegol mewn rhwydweithiau a ddefnyddir.

Rhaid i'r gyllideb gyswllt-y gwahaniaeth rhwng pŵer allbwn y trosglwyddydd a sensitifrwydd derbynnydd-fod yn fwy na chyfanswm y golled llwybr gydag ymyl ar gyfer sbleisiau heneiddio a thrwsio. Mae trosglwyddydd 10GBASE-LR fel arfer yn darparu 15-20 dB o gyllideb gyswllt ar gyfer trawsyrru 10km, gan gyfrif am yr holl golledion tra'n cynnal cyfraddau gwallau didau o dan 10^-12.

Mae effeithiau gwasgariad yn dod yn sylweddol ar gyfraddau data uwch. Mae gwasgariad cromatig yn achosi i gydrannau tonfedd gwahanol deithio ar wahanol gyflymder, gan wasgaru corbys optegol a chyfyngu ar y pellter trosglwyddo mwyaf. Ar 10G, mae gwasgariad cromatig yn cyfyngu ffibr modd sengl safonol i tua 80km cyn bod angen iawndal gwasgariad. Mae trosglwyddyddion cydlynol gyda DSP yn dileu'r cyfyngiad hwn i raddau helaeth.

Mae gwasgariad moddol mewn ffibr amlfodd yn creu problemau tebyg. Mae gwahanol ddulliau lluosogi yn teithio ar hyd llwybrau gwahanol, gan achosi lledaeniad curiad y galon. Mae ffibr amlfodd OM4 yn cynnal 10GBASE-SR i 400 metr, tra bod ffibr OM5 mwy newydd yn ymestyn hyn i 440 metr trwy led band moddol wedi'i optimeiddio.

 

Safonau'r Diwydiant a Rhyngweithredu

 

Mae Cytundebau Aml-Ffynhonnell (MSAs) yn diffinio ffactorau ffurf trawsdderbynnydd a rhyngwynebau trydanol i sicrhau rhyngweithrededd. Sefydlodd MSA SFP y ffactor ffurf gryno a ddaeth yn hollbresennol. Estynnodd SFP+ hyn i 10G, SFP28 i 25G, a SFP56 i 50G-i gyd mewn pecynnau sy'n gydnaws yn fecanyddol.

Mae QSFP (Factor Quad Small Form-Ffactor Pluggable) yn agregu pedair sianel. Mae QSFP + yn cefnogi 40G (4 × 10G), mae QSFP28 yn cefnogi 100G (4 × 25G), ac mae QSFP-DD (Dwysedd Dwbl) yn cefnogi hyd at 400G gydag wyth lôn drydanol. Mae OSFP yn darparu trin pŵer uwch ar gyfer cymwysiadau 400G ac 800G lle mae gofynion thermol yn fwy na galluoedd QSFP-DD.

Mae safonau IEEE 802.3 Ethernet yn pennu nodweddion haen ffisegol. 100GBASE-Mae SR4 yn diffinio trosglwyddiad pedair lôn dros ffibr amlfodd i 100 metr. 100GBASE{7}}Mae LR4 yn defnyddio pedair tonfedd (CWDM) ar ffibr modd sengl ar gyfer cyrhaeddiad 10km. Mae safon 400GBASE-DR4 yn pennu 400G dros bedwar ffibr modd sengl cyfochrog i 500 metr.

Mae modelau data OpenConfig a YANG yn galluogi-rheoli paramedrau diffiniedig o feddalwedd traws-dderbynnydd. Gall gweithredwyr rhwydwaith fonitro tymheredd data Monitro Diagnosteg Digidol (DDM), trawsyrru pŵer, derbyn pŵer, cerrynt gogwydd laser-ac addasu paramedrau gweithredu heb fynediad ffisegol i offer.

 

Ystyriaethau Defnyddio Ymarferol

 

Mae materion cydnawsedd yn parhau i fod yn her gyffredin. Nid yw pob trosglwyddydd yn gweithio ym mhob offer, hyd yn oed pan fyddant yn gydnaws yn gorfforol. Mae gwerthwyr offer rhwydwaith weithiau'n gweithredu gwiriadau sy'n gwrthod-modiwlau trydydd parti, sy'n gofyn am godio cydnaws yn EEPROM y trosglwyddydd. Mae deall swyddogaeth modiwl transceiver optegol yn helpu i wneud diagnosis o'r materion cydnawsedd hyn.

Mae trin yn briodol yn atal methiannau. Y rhyngwyneb optegol yw'r pwynt mwyaf agored i niwed. Mae halogiad wynebau'r cysylltydd yn achosi diraddio signal neu fethiannau cyswllt. Gall gronyn llwch sengl, fel arfer 1-10 micromedr mewn maint, rwystro golau sylweddol pan fydd yn eistedd ar ffurwl cysylltydd optegol, sydd â diamedr craidd o ddim ond 9 micromedr ar gyfer ffibr un modd.

Mae gweithdrefnau gosod yn bwysig. Dylai technegwyr bob amser archwilio wynebau diwedd y cysylltwyr gyda microsgop ffibr cyn paru, eu glanhau gydag alcohol a lint priodol, a defnyddio capiau llwch pryd bynnag na chaiff cysylltwyr eu terfynu. Mae'r arferion syml hyn yn atal y mwyafrif o broblemau transceiver optegol mewn rhwydweithiau cynhyrchu.

Mae dilysu cyllideb pŵer yn ystod y gosodiad yn atal problemau yn y dyfodol. Mae defnyddio mesurydd pŵer optegol a ffynhonnell golau i fesur colled mewnosod gwirioneddol yn cadarnhau y bydd y cyswllt yn gweithredu'n ddibynadwy. Mae'r mesuriad hwn yn dal problemau fel sbleisys drwg, ffibr kinked, neu gysylltwyr wedi'u difrodi cyn i'r cyswllt ddechrau cynhyrchu.

 

Monitro Perfformiad a Diagnosteg

 

Mae trosglwyddyddion optegol modern yn gweithredu swyddogaethau Monitro Optegol Digidol (DOM) neu Fonitro Diagnosteg Digidol (DDM). Mae synwyryddion mewnol yn mesur paramedrau allweddol bob ychydig gannoedd o filieiliadau, gan storio'r canlyniadau mewn cofrestri darllenadwy. Mae'r galluoedd monitro hyn yn hanfodol i swyddogaeth modiwl transceiver optegol mewn amgylcheddau cynhyrchu.

Mae monitro tymheredd yn rhybuddio gweithredwyr am faterion thermol. Os yw transceiver yn rhedeg yn gyson ar ben uchel ei ystod gweithredu, gall ddangos oeri siasi annigonol. Gall tueddiadau cyfredol rhagfarn laser ragfynegi methiant laser sydd ar ddod-mae cerrynt rhagfarn sy'n cynyddu'n raddol i gynnal pŵer optegol cyson yn awgrymu diraddiad laser.

Mae pŵer optegol a dderbyniwyd yn darparu arwydd iechyd cyswllt uniongyrchol. Gallai gostyngiad sydyn awgrymu toriad ffibr neu golled newydd. Gallai dirywiad graddol awgrymu bod halogiad yn cronni ar gysylltwyr neu heneiddio'r trosglwyddydd yn y pen pellaf.

Mae monitro pŵer trosglwyddo yn gwirio bod y laser yn gweithredu o fewn manylebau. Mae rhai trosglwyddyddion yn cefnogi-addasiad pŵer trawsyrru a reolir, sy'n caniatáu i weithredwyr leihau pŵer allbwn ar gyfer dolenni byr, a all wella perfformiad derbynyddion trwy osgoi gorlwytho.

Mae trothwyon larwm a rhybuddion yn sbarduno hysbysiadau pan fydd paramedrau yn fwy na'r ystodau arferol. Mae'r trothwyon hyn fel arfer wedi'u ffurfweddu yn y ffatri ond gellir eu haddasu ar gyfer senarios defnyddio penodol. Mae monitro rhagweithiol yn galluogi cynnal a chadw cyn i fethiannau ddigwydd, gan wella dibynadwyedd rhwydwaith cyffredinol.

Mae'r egwyddorion ffotonig sy'n sail i weithrediad trosglwyddydd optegol wedi esblygu o chwilfrydedd labordy i gydrannau wedi'u cynhyrchu ar raddfa fawr gan alluogi seilwaith cyfathrebu byd-eang. Wrth i ofynion lled band barhau i dyfu, yn enwedig wedi'i yrru gan lwythi gwaith AI a chyfrifiadura cwmwl, bydd integreiddio ffotonig yn dod yn fwy soffistigedig fyth. Mae swyddogaeth y modiwl transceiver optegol yn parhau i fod wedi'i gwreiddio yn ffiseg sylfaenol cynhyrchu golau, lluosogi a chanfod, ond mae arloesiadau peirianneg yn parhau i wthio ffiniau'r hyn sy'n gyraeddadwy mewn pecynnau cryno, cost-effeithiol.

 

---

Cwestiynau Cyffredin

 

Pa donfeddi y mae trosglwyddyddion optegol yn eu defnyddio a pham?

Mae trosglwyddyddion optegol yn gweithredu'n bennaf ar dair tonfedd: 850nm, 1310nm, a 1550nm. Dewisir y tonfeddi hyn ar sail nodweddion ffibr optig. Mae'r donfedd 850nm yn gweithio'n dda gyda ffibr amlfodd a-costau VCSELs isel am bellteroedd byr o dan 300 metr. Mae systemau ffibr modd sengl yn defnyddio 1310nm neu 1550nm oherwydd bod gan ffibr silica ychydig o wanhad ar y tonfeddi hyn-tua 0.35 dB/km ar 1310nm a 0.25 dB/km ar 1550nm. Mae'r ffenestr 1550nm hefyd yn elwa o dechnoleg mwyhadur ffibr dop erbium, sy'n galluogi trawsyrru pellter hir.

Sut mae ffotoneg silicon yn wahanol i drosglwyddyddion optegol traddodiadol?

Mae ffotoneg silicon yn integreiddio cydrannau optegol i sglodion silicon gan ddefnyddio prosesau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion safonol. Mae transceivers traddodiadol yn defnyddio cydrannau arwahanol wedi'u cydosod ar fyrddau cylched printiedig. Mae ffotoneg silicon yn galluogi dwysedd integreiddio uwch, costau gweithgynhyrchu is ar gyfaint, a ffactorau ffurf llai. Fodd bynnag, ni all silicon allyrru na chanfod golau yn effeithlon ar donfeddi telathrebu, sy'n gofyn am integreiddio hybrid â lled-ddargludyddion III-V. Mae'r dechnoleg yn rhagori ar gydrannau goddefol a modulators tra'n dal i ddibynnu ar lled-ddargludyddion traddodiadol ar gyfer laserau a ffotosynwyryddion. Mae hyn yn cynrychioli esblygiad sylfaenol mewn pensaernïaeth swyddogaeth modiwl transceiver optegol.

Beth sy'n achosi methiannau transceiver optegol mewn canolfannau data?

Mae'r dulliau methiant mwyaf cyffredin yn cynnwys cysylltwyr optegol halogedig, sy'n cyfrif am tua 70% o broblemau cyswllt optegol. -mae materion sy'n ymwneud â thymheredd yn achosi diraddio laser neu drifft tonfedd. Gall difrod corfforol o drin amhriodol gracio ffibr neu niweidio ffurlau cysylltydd. Gall materion trydanol fel pigau foltedd neu ESD niweidio cylchedau gyrrwr neu ffotosynwyryddion. Mae anghydnawsedd rhwng transceivers ac offer gwesteiwr yn creu problemau sefydlu cyswllt. Mae'r methiannau hyn yn tarfu ar swyddogaeth modiwl transceiver optegol ac mae angen datrys problemau systematig. Mae glanhau rhagweithiol, gweithdrefnau trin cywir, oeri digonol, a monitro DOM rheolaidd yn atal y rhan fwyaf o fethiannau.

Allwch chi gymysgu gwahanol fathau o drawsgludwyr yn yr un rhwydwaith?

Rhaid i drosglwyddyddion ar ddau ben cyswllt ffibr ddefnyddio tonfeddi cydnaws, mathau o ffibr, a fformatau modiwleiddio. Ni allwch gysylltu traws-dderbynnydd 1310nm yn uniongyrchol â thraws-dderbynnydd 1550nm, neu draws-dderbynnydd modd sengl-i draws-dderbynnydd amlfodd. Fodd bynnag, gall gwahanol ffactorau ffurf (SFP, QSFP) ryngweithredu cyn belled â'u bod yn rhannu manylebau optegol cydnaws. Mae angen parau cyfatebol gyda thonfeddi cyflenwol ar draws-dderbynwyr BiDi. Rhaid i gyfradd data gyfateb-ni all trosglwyddydd 10G gyfathrebu â throsglwyddydd 25G heb offer trosi cyfradd. Gwiriwch gydnawsedd optegol bob amser cyn defnyddio mathau cymysg o drawsgludwyr.