एक ऑप्टिकल मॉड्यूल एक एकल ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण नहीं है। यह एक प्रेषण ब्लॉक, एक प्राप्त ब्लॉक, कार्यात्मक सर्किट,और ऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल इंटरफेसएक साथ, ये तत्व विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल संकेतों में परिवर्तित करते हैं, आने वाली रोशनी को विद्युत रूप में पुनः प्राप्त करते हैं, और लिंक पर संकेत अखंडता बनाए रखते हैं।
ऑप्टिकल मॉड्यूल के मुख्य घटक क्या हैं?
एक ऑप्टिकल मॉड्यूल चार शीर्ष स्तर के ब्लॉकों के चारों ओर निर्मित एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल ट्रांससीवर असेंबली हैःटीओएसए,पीला,कार्यात्मक सर्किट, औरऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल इंटरफेसप्रसारण पक्ष प्रकाश उत्पन्न करता है और मॉड्यूल करता है, प्राप्त पक्ष प्रकाश का पता लगाता है और उसे बहाल करता है, सर्किट ड्राइव, प्रवर्धन, नियंत्रण और डिजिटल सुधार को संभालता है,और इंटरफेस मेजबान प्रणाली और फाइबर लिंक के लिए मॉड्यूल कनेक्ट.
वास्तुकला के स्तर पर, मॉड्यूल को एकप्रसारण पथ, एकपथ प्राप्त करें, एकनियंत्रण पथ, और दो बाहरी कनेक्शन परतें। प्रसारण पक्ष आमतौर पर नीचे समूहीकृत हैटीओएसए(प्रसारक ऑप्टिकल उप-समारोह), जबकि प्राप्त पक्ष के तहत समूहीकृत हैपीला(रिसीवर ऑप्टिकल सब-सेंबली) कार्यात्मक सर्किट्री में शामिल हैंड्राइवर आईसी,टीआईए,डीएसपी, औरनियंत्रण इकाई, जबकि ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल इंटरफेस एक तरफ फाइबर और दूसरी तरफ होस्ट बोर्ड से मॉड्यूल को जोड़ते हैं।
एक ऑप्टिकल मॉड्यूल के घटक-स्तर के दृश्य में आम तौर पर चर्चा की जाने वाली मुख्य आंतरिक उपकरण हैंलेजर डायोड (LD),फोटो डिटेक्टर (पीडी),ऑप्टिकल वेवगाइड (WG),ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर (ओएम),ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर (टीआईए),ड्राइवर आईसी, औरMUX/DEMUXप्रत्येक की एक अलग भूमिका है, लेकिन उनमें से कोई भी मॉड्यूल प्रदर्शन को अकेले परिभाषित नहीं करता है। व्यावहारिक लिंक व्यवहार से आता है कि वे कैसे एक साथ काम करते हैं।
| घटक | पूरा नाम | मुख्य कार्य | विशिष्ट भूमिका |
|---|---|---|---|
| एलडी | लेजर डायोड | ऑप्टिकल वाहक प्रकाश उत्पन्न करता है | प्रसारण पक्ष |
| ओएम | ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर | प्रकाश पर जानकारी लोड करता है | प्रसारण पक्ष |
| डब्ल्यूजी | तरंग मार्गदर्शक | डिवाइस के माध्यम से ऑप्टिकल ऊर्जा का मार्गदर्शन करता है | आंतरिक ऑप्टिकल पथ |
| ड्राइवर आईसी | ड्राइवर एकीकृत सर्किट | लेजर या मॉड्यूलेटर के लिए विद्युत ड्राइव प्रदान करता है | प्रसारण सर्किट |
| एमयूएक्स | मल्टीप्लेक्सर | कई चैनलों/ तरंग दैर्ध्यों को जोड़ती है | प्रसारण पक्ष / समानांतर ऑप्टिक्स |
| डीएमयूएक्स | डिमल्टिप्लेक्सर | संयुक्त चैनलों/ तरंग दैर्ध्यों को विभाजित करता है | साइड / समानांतर ऑप्टिक्स प्राप्त करें |
| पीडी | फोटो डिटेक्टर | प्राप्त प्रकाश को प्रकाशप्रवाह में परिवर्तित करता है | प्राप्त पक्ष |
| टीआईए | ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर | फोटो करंट को वोल्टेज में परिवर्तित करता है और उसे बढ़ाता है | सर्किट प्राप्त करें |
| डीएसपी | डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर | विकारों की भरपाई करता है और संकेत की गुणवत्ता को पुनर्प्राप्त करता है | कार्यात्मक सर्किट |
| एमसीयू/नियंत्रण इकाई | सूक्ष्म नियंत्रक/नियंत्रण तर्क | आंतरिक संचालन और प्रबंधन की देखरेख करता है | नियंत्रण पथ |
ऑप्टिकल मॉड्यूल सिग्नल पथ कैसे काम करता है
प्रसारण पक्ष पर, विद्युत संकेत विद्युत इंटरफेस के माध्यम से प्रवेश करता है, फिर ड्राइवर चरण में गुजरता है।मॉड्यूल या तो सीधे लेजर चलाता है या एक अलग ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर के साथ एक निरंतर तरंग लेजर का उपयोग करता हैपरिणामी ऑप्टिकल सिग्नल को फिर फाइबर आउटपुट में रूट किया जाता है। संक्षिप्त रूप में, प्रेषण श्रृंखला हैः
विद्युत इनपुट → ड्राइवर आईसी → लेजर और/या मॉड्यूलेटर → ऑप्टिकल आउटपुट
प्राप्त पक्ष पर, ऑप्टिकल संकेत फाइबर इंटरफ़ेस के माध्यम से आता है, photodetector में प्रवेश करता है, और फोटो करंट में परिवर्तित किया जाता है।तो यह पारित किया जाता है करने के लिएटीआईए, जो इसे आगे के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त वोल्टेज-डोमेन सिग्नल में परिवर्तित करता है।डाउनस्ट्रीम सर्किटरी विद्युत डेटा को बहाल करती है और इसे मेजबान पक्ष के विद्युत इंटरफ़ेस के माध्यम से बाहर भेजती है.
एक पूर्ण ऑप्टिकल मॉड्यूल में एक नियंत्रण परत भी शामिल है। यहां तक कि जब सिग्नल आरेख एलडी, पीडी, एमयूएक्स, डीएमयूएक्स या डीएसपी पर केंद्रित होता है, तो एक व्यावहारिक मॉड्यूल को अभी भी निगरानी, पूर्वाग्रह नियंत्रण, राज्य प्रबंधन,और इंटरफ़ेस पर्यवेक्षणयही कारण है कि नियंत्रण इकाई परिधीय ऐड-ऑन के बजाय वास्तुकला का हिस्सा बनी रहती है।
ऑप्टिकल मॉड्यूल में लेजर डायोडः ईईएल, एफपी, डीएफबी, डीएमएल, ईएमएल और वीसीएसईएल
लेजर डायोड ऑप्टिकल मॉड्यूल का प्रकाश स्रोत है। मूल शब्दों में, यह लेजर आउटपुट का उत्पादन करने के लिए एक अर्धचालक लाभ माध्यम, विद्युत उत्तेजना और एक ऑप्टिकल अनुनाद संरचना का उपयोग करता है।मॉड्यूल डिजाइन में, हालांकि, अधिक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग प्रश्न यह नहीं है कि लेजर कैसे काम करता है, बल्कि लेजर संरचना और मॉड्यूलेशन दृष्टिकोण लक्ष्य पहुंच, गति और संकेत-गुणवत्ता की आवश्यकताओं के लिए सबसे उपयुक्त है.
एक प्रमुख संरचनात्मक विभाजन के बीच हैकिनारा उत्सर्जक लेजर (ईईएल)औरऊर्ध्वाधर गुहा सतह उत्सर्जक लेजर (VCSELs)ईईएल में, प्रतिध्वनित गुहा चिप के विमान के साथ बनाई जाती है, इसलिए प्रकाश सब्सट्रेट के समानांतर निकलता है। वीसीएसईएल में, गुहा लंबवत रूप से बनाई जाती है,और प्रकाश चिप सतह के लंबवत बाहर निकलता हैयह संरचनात्मक अंतर एक कारण है कि वीसीएसईएल को कम दूरी के ट्रांसीवरों के साथ दृढ़ता से जोड़ा जाता है।जबकि इंडियम-फॉस्फाइड आधारित लेजर परिवारों का अधिक बार उपयोग किया जाता है जब पहुंच और लेन दर आवश्यकताओं में वृद्धि होती हैउदाहरण के लिए, कोहोरेंट के ट्रांससीवर प्लेटफॉर्म अवलोकन में VCSEL को लघु-रेंज 1.6T विकास और InP-आधारित DML/EML समाधानों में मध्यम और लंबी-रेंज श्रेणियों में रखा गया है।
ईईएल परिवार के भीतर, दो सामान्य उपप्रकार हैंFPऔरडीएफबीलेजर।फैब्रिक पेरोट (FP)लेजर पुराने, सरल हैं, और आमतौर पर कम दर, कम दूरी के संचरण से जुड़े होते हैं।वितरित प्रतिक्रिया (DFB)लेजर एकल-लंबाई-मोड आउटपुट का समर्थन करने के लिए एक ग्रिड संरचना जोड़ते हैं, जिससे वे उच्च गति और लंबी सीमा वाले ऑप्टिकल लिंक के लिए बेहतर अनुकूल होते हैं।
एक और महत्वपूर्ण विभाजनडीएमएलऔरईएमएल. एसीधे मॉड्यूलेटेड लेजर (डीएमएल)लेजर इंजेक्शन करंट को मॉड्यूल करके डेटा को एन्कोड करता है। यह एकीकरण और सादगी के लिए आकर्षक है, लेकिन यह इंजीनियरिंग व्यापार भी बनाता है। जब इंजेक्शन करंट बदलता है,सक्रिय क्षेत्र का अपवर्तक सूचकांक भी बदलता है, जो तरंग दैर्ध्य बदलता है और चिप से संबंधित फैलाव व्यवहार शुरू करता है। व्यवहार में जो संचरण दूरी को सीमित करता है, बैंडविड्थ को सीमित करता है,और अधिक मांग वाले परिचालन बिंदुओं पर एक उच्च विलुप्त होने के अनुपात को बनाए रखना मुश्किल बना सकता है.
एकविद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटेड लेजर (EML)ऑप्टिकल स्रोत और मॉड्यूलेशन फ़ंक्शन को अधिक प्रभावी ढंग से अलग करता है।डीएफबी लेजरके साथविद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटर. समन्वित EML प्रलेखन डिवाइस का वर्णन ठीक उसी तरह करता है और उच्च गति PAM4 संचरण के लिए इसे स्थिति देता है,जबकि इसके व्यापक ट्रांससीवर रोडमैप में EML को VCSEL की तुलना में लंबी दूरी की श्रेणियों में रखा गया है.
यही कारण है कि संदर्भ ढांचे में व्यावहारिक पहुंच नक्शा समझ में आता हैःVCSELके भीतर लिंक के लिए तैनात है200 मीटर,डीएमएललगभग के लिए500 मीटर से 10 किमी तक, औरईएमएलके लिए40 किमी और उससे आगेसटीक ब्रेकपॉइंट हमेशा सिस्टम डिजाइन पर निर्भर करते हैं, लेकिन इंजीनियरिंग तर्क स्थिर हैः जितना अधिक पहुंच और सिग्नल अखंडता की आवश्यकता अधिक सख्त है,अधिक मूल्यवान नियंत्रित मॉड्यूलेशन और कम चिप बन जाते हैं.
| लेजर प्रकार | संरचनात्मक / मॉड्यूलेशन विशेषता | प्रमुख शक्ति | मुख्य सीमा | विशिष्ट स्थान |
|---|---|---|---|---|
| FP | एज-एमिटिंग लेजर, फैब्रिक पेरोट गुहा | सरल संरचना | मांग वाले लिंक के लिए कम प्रदर्शन सीमा | कम दर, कम पहुंच |
| डीएफबी | ग्रिटिंग फीडबैक के साथ एज-एमिटिंग लेजर | बेहतर स्पेक्ट्रल नियंत्रण | एफपी से अधिक जटिल | उच्च गति, एफपी से अधिक पहुंच |
| डीएमएल | लेजर करंट सीधे मॉड्यूल किया जाता है | सरल ट्रांसमीटर पथ | चिप, बैंडविड्थ, विलुप्त होने का अनुपात और पहुंच व्यापार-बंद | लघु से मध्य तक की दूरी |
| ईएमएल | डीएफबी लेजर प्लस इलेक्ट्रो-असॉर्बशन मॉड्यूलेटर | बेहतर सिग्नल गुणवत्ता और पहुंच | अधिक जटिल उपकरण संरचना | मध्यम से लंबी दूरी तक |
| VCSEL | सतह उत्सर्जक लेजर | कम दूरी पर कुशल संचरण | लंबी दूरी के फाइबर लिंक के लिए पसंदीदा मार्ग नहीं | छोटी दूरी, आमतौर पर कुछ सौ मीटर के भीतर |
ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरः प्रकाश पर सूचना कैसे लोड होती है
ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर वह उपकरण है जो एक निरंतर ऑप्टिकल वाहक को एक डेटा-असर संकेत में बदल देता है। व्यावहारिक शब्दों में यह एक विद्युत संकेत को एक या अधिक ऑप्टिकल मापदंडों को नियंत्रित करने देता है जैसे कितीव्रता,चरण, याध्रुवीकरणयह कार्य आधुनिक ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए केंद्रीय है क्योंकि ट्रांसमीटर प्रदर्शन अक्सर मॉड्यूलेशन विधि द्वारा निर्धारित किया जाता है क्योंकि लेजर द्वारा ही।
एक सामान्य सिलिकॉन मार्ग का उपयोगप्लाज्मा फैलाव प्रभावइस दृष्टिकोण में, एक पीएन-जंक्शन संरचना सिलिकॉन तरंगमार्ग के अंदर वाहक एकाग्रता को बदलती है, जो अपवर्तन सूचकांक और अवशोषण को बदलती है।उस चरण परिवर्तन को तब संरचनाओं में तीव्रता मॉड्यूलेशन में परिवर्तित किया जा सकता है जैसे किमैच ज़ेंडर इंटरफेरोमीटर (MZI/MZM)एक मूलभूत ऑप्टिका पेपर में सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन को स्पष्ट रूप से मुक्त वाहक प्लाज्मा फैलाव प्रभाव पर आधारित बताया गया है।और हाल ही में इंटेल सिलिकॉन-फोटोनिक्स काम स्केलेबल ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट्स के लिए Mach √ Zehnder आधारित आर्किटेक्चर के आसपास उच्च गति एकीकृत ट्रांसमीटर का निर्माण जारी है.
सिलिकॉन मॉड्यूलेटर का मुख्य आकर्षण प्रक्रिया संगतता और एकीकरण घनत्व है।सीएमओएस उन्मुखउत्पादन तर्क, वे लागत संवेदनशील, उच्च मात्रा वाले ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट अनुप्रयोगों के साथ अच्छी तरह से संरेखित हैं।लघु दूरी के डाटा सेंटर इंटरकनेक्ट, जहां एकीकरण, शक्ति और पैकेजिंग स्केल कच्चे डिवाइस की लालित्य के रूप में ज्यादा मायने रखते हैं।
एक दूसरा मार्ग इस पर आधारित हैपोकेल प्रभावमेंपतली फिल्म लिथियम निओबेट (TFLN)यहाँ, एक लागू विद्युत क्षेत्र सीधे अपवर्तक सूचकांक को बदलता है।पतली फिल्म लिथियम niobate विशेष रूप से आकर्षक हो गया है क्योंकि यह एक बहुत अधिक एकीकृत मंच के साथ लिथियम niobate के क्लासिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक फायदे को जोड़ती हैपतली फिल्म लिथियम निओबेट मॉड्यूलेटर पर एक नेचर कम्युनिकेशंस अध्ययन में उन विशेषताओं पर प्रकाश डाला गया है जो इस प्लेटफॉर्म को मांग वाले लिंक में मूल्यवान बनाते हैंःबड़ा बैंडविड्थ, कम ड्राइव वोल्टेज, कम हानि, कॉम्पैक्ट पदचिह्न, और कम चिड़चिड़ाहट. (प्रकृति)
तीसरा मार्गक्वांटम-सीमित स्टार्क प्रभाव (QCSE)मेंInP आधारित बहु-क्वांटम-कुंआसंदर्भ ढांचे में इस मार्ग को कई परियोजनाओं के पीछे मुख्य तंत्र के रूप में प्रस्तुत किया गया है।ईएमएलइंजीनियरिंग के संदर्भ में, यह आकर्षक है क्योंकि यह प्रदान कर सकता हैउच्च दक्षता,अच्छा विलुप्त होने का अनुपात, औरकम ड्राइव वोल्टेज, यह अच्छी तरह से के लिए उपयुक्त बनाने के1080 किमीकक्षा प्रसारण।
| भौतिक तंत्र | सामग्री मंच | मॉड्यूलेशन लॉजिक | मुख्य लक्षण | विशिष्ट अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|
| प्लाज्मा फैलाव प्रभाव | सिलिकॉन | पीएन जंक्शन में वाहक एकाग्रता अपवर्तक सूचकांक को बदलती है; अक्सर एमजीआई/एमजेडएम संरचनाओं में उपयोग किया जाता है | उच्च एकीकरण, सीएमओएस-उन्मुख, लागत अनुकूल; बैंडविड्थ और शक्ति व्यापार-बंद बनी हुई है | लघु-रेंज डेटा सेंटर इंटरकनेक्ट |
| पोकेल प्रभाव | पतली फिल्म लिथियम निओबेट | विद्युत क्षेत्र सीधे अपवर्तक सूचकांक को बदलता है | बहुत तेज़ प्रतिक्रिया, कम चिड़चिड़ाहट, मजबूत रैखिकता, उन्नत विनिर्माण आवश्यकताएं | सुसंगत लिंक, रीढ़ के नेटवर्क, उच्च अंत डेटा केंद्र ऑप्टिक्स |
| क्वांटम-सीमित स्टार्क प्रभाव | InP बहु-क्वांटम कुएं | विद्युत क्षेत्र विद्युत अवशोषण मॉड्यूलेशन के लिए अवशोषण किनारे को स्थानांतरित करता है | कुशल, अच्छा विलुप्त अनुपात, कम ड्राइव वोल्टेज | मध्य से लंबी दूरी के ट्रांसमिशन, ईएमएल आधारित डिजाइन |
फोटोडटेक्टर और टीआईए: ऑप्टिकल सिग्नल फिर से इलेक्ट्रिकल सिग्नल कैसे बनते हैं
प्राप्त पक्ष पर, ऑप्टिकल मॉड्यूल को आने वाली प्रकाश को प्रयोग करने योग्य विद्युत सूचना में परिवर्तित करना चाहिए। उस श्रृंखला में पहला उपकरणफोटो डिटेक्टर (पीडी)इसका कार्य आने वाले ऑप्टिकल सिग्नल को अवशोषित करना और प्रभार वाहक उत्पन्न करना है, जो प्राप्त प्रकाश को प्रतिबिंबित करने वाली फोटो करंट का उत्पादन करता है।
दो सामान्य डिटेक्टर परिवार हैंपिन फोटोडऔरएपीडी फोटोड. एपिनडिटेक्टर मध्यम संवेदनशीलता प्रदान करता है और आम तौर पर छोटी और मध्यम दूरी के ऑप्टिकल संचार के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।एपीडीहमामात्सु के तकनीकी नोट में बताया गया है कि एपीडी आंतरिक रूप से फोटो करंट को गुणा करते हैं, उच्च संवेदनशीलता प्राप्त करते हैं,और पिन फोटोड की तुलना में उच्च S/N प्रदान कर सकते हैंयही कारण है कि एपीडी को अक्सर तब पसंद किया जाता है जब प्राप्त पक्ष को कमजोर संकेतों के साथ काम करना होता है या लंबे लिंक का समर्थन करना होता है।
केवल डिटेक्टर ही पर्याप्त नहीं है। एक फोटोडायोड वर्तमान आउटपुट करता है, लेकिन अधिकांश डाउनस्ट्रीम सर्किटरी वोल्टेज-डोमेन संकेतों के साथ अधिक प्रभावी ढंग से काम करती है।ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर (टीआईए)टीआई और एनालॉग डिवाइस दोनों एक ही व्यावहारिक तरीके से टीआईए की फ्रंट-एंड भूमिका का वर्णन करते हैंःयह रिसीवर श्रृंखला के बाकी हिस्सों के लिए उपयोग करने योग्य बैंडविड्थ को संरक्षित करते हुए फोटोड वर्तमान को वोल्टेज में परिवर्तित करता हैऑप्टिकल मॉड्यूल में, यह डीडी और टीआईए को दो अलग-अलग भागों के बजाय एक कार्यात्मक जोड़ी बनाता है।
| रिसीवर तत्व | मुख्य कार्य | प्रदर्शन का महत्व | विशिष्ट उपयोग संदर्भ |
|---|---|---|---|
| पिन फोटोड | प्रकाश को फोटो करंट में परिवर्तित करता है | मध्यम संवेदनशीलता | लघु से मध्यम दूरी के लिंक |
| एपीडी फोटोड | आंतरिक लाभ के साथ प्रकाश को फोटो करंट में परिवर्तित करता है | उच्च संवेदनशीलता, कमजोर संकेत प्रदर्शन बेहतर | अधिक दूरी या कम प्राप्त शक्ति |
| टीआईए | फोटो करंट को वोल्टेज में परिवर्तित करता है और उसे बढ़ाता है | पीडी आउटपुट से उपयोग करने योग्य विद्युत वसूली को सक्षम करता है | रिसीवर सर्किट्री का फ्रंट एंड |
MUX और DEMUX: ऑप्टिकल मॉड्यूलों को समानांतर संचरण मार्गों की आवश्यकता क्यों है
एक आधुनिक ऑप्टिकल मॉड्यूल एक पथ के माध्यम से एक ऑप्टिकल स्ट्रीम भेजने से अधिक करता है। कई डिजाइनों में, यह बैंडविड्थ दक्षता बढ़ाने के लिए कई चैनलों को जोड़ना या अलग करना चाहिए।एमयूएक्सऔरडीएमयूएक्सउपकरण।
एमल्टीप्लेक्सर (MUX)एक आउटपुट पथ में कई ऑप्टिकल चैनलों को जोड़ती है।डिमल्टिप्लेक्सर (DEMUX)रिवर्स ऑपरेशन करता है और आने वाले संयुक्त सिग्नल को अपने घटक चैनलों में अलग करता है।समानांतर ऑप्टिकल ट्रांसमिशनसंभव है।
लेख के ढांचे में मल्टीप्लेक्सिंग को तीन व्यावहारिक श्रेणियों में विभाजित किया गया है।मोड-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंगसीमा-उन्मुख पथ के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, जिसमें प्रतिनिधि उपकरण जैसेएडीसीऔरएमएमआईयुग्मक।तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंगमुख्यधारा पथ है, जैसे उपकरणों का उपयोग करAWG,टीएफएफ, औरएमआरआर.ध्रुवीकरण मल्टीप्लेक्सिंगसुसंगत मॉड्यूल से जुड़ा हुआ है और ध्रुवीकरण स्प्लिटर/कंबिनर और ध्रुवीकरण रोटर जैसे उपकरणों पर निर्भर करता है।
यह वर्गीकरण मायने रखता है क्योंकि यह मॉड्यूल परिवारों को एक साथ मिश्रित होने से रोकता है। हर ऑप्टिकल मॉड्यूल को ध्रुवीकरण हैंडलिंग की आवश्यकता नहीं है,और हर कम दूरी के डेटाकॉम मॉड्यूल को एक सुसंगत लंबी दूरी के डिजाइन के रूप में एक ही मल्टीप्लेक्सिंग रणनीति की आवश्यकता नहीं हैइसलिए MUX/DEMUX डिजाइन एक बैंडविड्थ समस्या है, लेकिन एक मॉड्यूल-आर्किटेक्चर समस्या भी है।
| मल्टीप्लेक्सिंग प्रकार | प्रतिनिधि उपकरण | तकनीकी पोजिशनिंग | विशिष्ट मॉड्यूल संदर्भ |
|---|---|---|---|
| मोड-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग | एडीसी, एमएमआई | आगे की ओर देखने वाला / अनुसंधान-भारी | उन्नत या उभरती हुई वास्तुकला |
| तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग | AWG, TFF, MRR | मुख्य धारा समानांतर तरंग दैर्ध्य परिवहन | डाटाकॉम और दूरसंचार ऑप्टिकल मॉड्यूल |
| ध्रुवीकरण मल्टीप्लेक्सिंग | ध्रुवीकरण स्प्लिटर/कॉम्बिनेटर, ध्रुवीकरण रोटर | सुसंगत विशिष्ट ऑप्टिकल प्रसंस्करण | सामंजस्यपूर्ण मॉड्यूल |
ऑप्टिकल मॉड्यूल में डीएसपी क्या करता है
दडीएसपीऑप्टिकल लिंक और रूपांतरण श्रृंखला आदर्श नहीं है क्योंकि मौजूद है।डीएसीडिजिटल डोमेन से एनालॉग डोमेन में स्थानांतरित करने के लिए। प्राप्त पक्ष पर, बरामद एनालॉग सिग्नल को एकएडीसीडिजिटल प्रसंस्करण पर लौटने के लिए। इन चरणों, फाइबर हानि और डिवाइस गैर-आदर्श के साथ, विकृतियों को पेश करते हैं जिन्हें सही किया जाना चाहिए यदि मॉड्यूल को कम बिट त्रुटि दर बनाए रखना है।
व्यावहारिक ऑप्टिकल प्रणालियों में, डीएसपी का उपयोग इस तरह के कार्यों के लिए किया जाता हैपूर्व विकृति,घड़ी वसूली,फैलाव मुआवजा,समानांतर, और शोर को कम करने या अन्य हानि की शर्तें।ऑप्टिकल ट्रांससीवर डीएसपी के एनटीटी के तकनीकी स्पष्टीकरण में कहा गया है कि रिसीवर-साइड डीएसपी क्रोमैटिक फैलाव और ऑप्टिकल गैर-रैखिक प्रभावों के कारण होने वाले तरंगरूप विकृतियों की भरपाई करता है, और यह भी अनुकूली समानांतर और संकेत वसूली कार्य करता है. यह यहाँ मॉड्यूल स्तर के दृश्य के साथ अच्छी तरह से संरेखित करता हैःडीएसपी वह सर्किट है जो ऑप्टिकल पथ को एक नाजुक एनालॉग लिंक के बजाय एक विश्वसनीय संचार चैनल की तरह व्यवहार करने में मदद करता है. (एनटीटी समीक्षा)
सरल मॉड्यूल भाषा में, डीएसपी वह है जो ऑप्टिकल हार्डवेयर को अपनी इच्छित प्रदर्शन सीमा के करीब संचालित करने की अनुमति देता है। यह अच्छे ऑप्टिक्स की जगह नहीं लेता है,लेकिन यह अपरिहार्य अक्षमताओं के दंड को कम करता है और बनाए रखने में मदद करता हैबीईआरनियंत्रण में।
कैसे घटक विकल्प पहुंच, बैंडविड्थ और अनुप्रयोग फिट को प्रभावित करते हैं
सबसे महत्वपूर्ण डिजाइन सबक यह है कि एक ऑप्टिकल मॉड्यूल एकप्रणाली स्तर की वास्तुकला समस्या. लिंक पहुंच अकेले लेजर द्वारा निर्धारित नहीं होती है. बैंडविड्थ अकेले MUX द्वारा निर्धारित नहीं होती है. रिसीवर संवेदनशीलता अकेले PD द्वारा निर्धारित नहीं होती है.वास्तविक प्रदर्शन प्रकाश स्रोत से आता है, मॉड्यूलेशन विधि, रिसीवर फ्रंट एंड, चैनल आर्किटेक्चर और डिजिटल मुआवजा रणनीति का संयोजन किया गया है।
के लिएलघु दूरी का संचरण, वास्तुकला अक्सर उपकरणों और प्लेटफार्मों को पसंद करती है जो वॉल्यूम और एकीकरण में अच्छी तरह से स्केल करते हैं, जैसेवीसीएसईएल आधारित प्रसारण मार्गयासिलिकॉन-फोटोनिक्स आधारित मॉड्यूलेशन मार्गके लिएमध्यम और लंबी दूरी के ट्रांसमिशन, वास्तुकला को अधिक से अधिक लाभ मिलता हैडीएफबी/ईएमएल शैली के ट्रांसमीटर, रिसीवर संवेदनशीलता जैसेएपीडी आधारित पता लगाना, और अधिक परिष्कृत डिजिटल सुधार।कोहोरेंट के स्वयं के उत्पाद और रोडमैप सामग्री VCSEL को लघु-दायरा विकास और InP-आधारित EML या संबंधित मॉड्यूलेटेड-लेजर परिवारों को मध्यम और लंबी-दायरा श्रेणियों में रखकर उसी प्रवृत्ति को दर्शाता है।.
इसलिए आंतरिक घटक सूची को कभी भी फ्लैट पार्ट्स कैटलॉग के रूप में नहीं पढ़ा जाना चाहिए। एक ऑप्टिकल मॉड्यूल में प्रत्येक प्रमुख उपकरण दूरी, डेटा दर, संकेत गुणवत्ता,एकीकरण पद्धति, और लागत संरचना।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
ऑप्टिकल मॉड्यूल के मुख्य घटक क्या हैं?
इसके मुख्य घटक हैंःटीओएसए,पीला,कार्यात्मक सर्किट, औरऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल इंटरफेस. इन ब्लॉकों के अंदर, सबसे महत्वपूर्ण उपकरण हैंलेजर डायोड,ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर,फोटो डिटेक्टर,टीआईए,ड्राइवर आईसी,MUX/DEMUX, और अक्सरडीएसपी.
ऑप्टिकल ट्रांससीवर में TOSA और ROSA में क्या अंतर है?
टीओएसएट्रांसमीटर ऑप्टिकल सब-एसेम्बली है। यह प्रकाश उत्पादन और ऑप्टिकल आउटपुट को संभालता है।पीलारिसीवर ऑप्टिकल सब-एसेम्बली है। यह ऑप्टिकल रिसेप्शन, फोटोडेटेक्शन और विद्युत वसूली के पहले चरण को संभालता है।
डीएमएल बनाम ईएमएल बनाम वीसीएसईएलः कौन सा लघु और लंबी दूरी के ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए उपयोग किया जाता है?
यहाँ इस्तेमाल किए गए ढांचे में,VCSELसामान्यतः लगभग एक घंटे के भीतर कम दूरी के लिंक से जुड़ा होता है।200 मीटर.डीएमएलछोटी से मध्य सीमा के बीच स्थित है, लगभग500 मीटर से 10 किमी तक.ईएमएलइसका प्रयोग तब किया जाता है जब बेहतर सिग्नल की गुणवत्ता और लंबी पहुंच की आवश्यकता होती है, जिसमें40 किमी और उससे आगे.
एक ऑप्टिकल मॉड्यूल में डीएसपी क्या करता है?
डीएसपी रूपांतरण चरणों और ऑप्टिकल चैनल द्वारा लाए गए दोषों की भरपाई करता है। विशिष्ट कार्यों में शामिल हैंपूर्व विकृति,घड़ी वसूली,फैलाव मुआवजा,समानांतर, औरबीईआर में सुधार.
ऑप्टिकल मॉड्यूल MUX और DEMUX का उपयोग क्यों करते हैं?
वे मॉड्यूल को कई ऑप्टिकल चैनलों को जोड़ने और अलग करने की अनुमति देते हैं।समानांतर संचरण, विशेष रूप से जब डिजाइन बैंडविड्थ बढ़ाने के लिए कई तरंग दैर्ध्य या अन्य मल्टीप्लेक्सिंग आयामों का उपयोग करता है।
पिन बनाम एपीडी फोटोडेटेक्टरः लंबी संचरण दूरी के लिए कौन सा बेहतर है?
एपीडीआम तौर पर बेहतर होता है जब प्राप्त पक्ष को अधिक संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह हिमस्खलन गुणा के माध्यम से आंतरिक लाभ प्रदान करता है।पिनयह सरल है और कई लघु और मध्यम दूरी के अनुप्रयोगों में अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन एपीडी को आमतौर पर तब पसंद किया जाता है जब कमज़ोर प्राप्त संकेतों का पता लगाया जाना चाहिए।
एक ऑप्टिकल मॉड्यूल एक एकल ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण नहीं है। यह एक प्रेषण ब्लॉक, एक प्राप्त ब्लॉक, कार्यात्मक सर्किट,और ऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल इंटरफेसएक साथ, ये तत्व विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल संकेतों में परिवर्तित करते हैं, आने वाली रोशनी को विद्युत रूप में पुनः प्राप्त करते हैं, और लिंक पर संकेत अखंडता बनाए रखते हैं।
ऑप्टिकल मॉड्यूल के मुख्य घटक क्या हैं?
एक ऑप्टिकल मॉड्यूल चार शीर्ष स्तर के ब्लॉकों के चारों ओर निर्मित एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल ट्रांससीवर असेंबली हैःटीओएसए,पीला,कार्यात्मक सर्किट, औरऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल इंटरफेसप्रसारण पक्ष प्रकाश उत्पन्न करता है और मॉड्यूल करता है, प्राप्त पक्ष प्रकाश का पता लगाता है और उसे बहाल करता है, सर्किट ड्राइव, प्रवर्धन, नियंत्रण और डिजिटल सुधार को संभालता है,और इंटरफेस मेजबान प्रणाली और फाइबर लिंक के लिए मॉड्यूल कनेक्ट.
वास्तुकला के स्तर पर, मॉड्यूल को एकप्रसारण पथ, एकपथ प्राप्त करें, एकनियंत्रण पथ, और दो बाहरी कनेक्शन परतें। प्रसारण पक्ष आमतौर पर नीचे समूहीकृत हैटीओएसए(प्रसारक ऑप्टिकल उप-समारोह), जबकि प्राप्त पक्ष के तहत समूहीकृत हैपीला(रिसीवर ऑप्टिकल सब-सेंबली) कार्यात्मक सर्किट्री में शामिल हैंड्राइवर आईसी,टीआईए,डीएसपी, औरनियंत्रण इकाई, जबकि ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल इंटरफेस एक तरफ फाइबर और दूसरी तरफ होस्ट बोर्ड से मॉड्यूल को जोड़ते हैं।
एक ऑप्टिकल मॉड्यूल के घटक-स्तर के दृश्य में आम तौर पर चर्चा की जाने वाली मुख्य आंतरिक उपकरण हैंलेजर डायोड (LD),फोटो डिटेक्टर (पीडी),ऑप्टिकल वेवगाइड (WG),ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर (ओएम),ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर (टीआईए),ड्राइवर आईसी, औरMUX/DEMUXप्रत्येक की एक अलग भूमिका है, लेकिन उनमें से कोई भी मॉड्यूल प्रदर्शन को अकेले परिभाषित नहीं करता है। व्यावहारिक लिंक व्यवहार से आता है कि वे कैसे एक साथ काम करते हैं।
| घटक | पूरा नाम | मुख्य कार्य | विशिष्ट भूमिका |
|---|---|---|---|
| एलडी | लेजर डायोड | ऑप्टिकल वाहक प्रकाश उत्पन्न करता है | प्रसारण पक्ष |
| ओएम | ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर | प्रकाश पर जानकारी लोड करता है | प्रसारण पक्ष |
| डब्ल्यूजी | तरंग मार्गदर्शक | डिवाइस के माध्यम से ऑप्टिकल ऊर्जा का मार्गदर्शन करता है | आंतरिक ऑप्टिकल पथ |
| ड्राइवर आईसी | ड्राइवर एकीकृत सर्किट | लेजर या मॉड्यूलेटर के लिए विद्युत ड्राइव प्रदान करता है | प्रसारण सर्किट |
| एमयूएक्स | मल्टीप्लेक्सर | कई चैनलों/ तरंग दैर्ध्यों को जोड़ती है | प्रसारण पक्ष / समानांतर ऑप्टिक्स |
| डीएमयूएक्स | डिमल्टिप्लेक्सर | संयुक्त चैनलों/ तरंग दैर्ध्यों को विभाजित करता है | साइड / समानांतर ऑप्टिक्स प्राप्त करें |
| पीडी | फोटो डिटेक्टर | प्राप्त प्रकाश को प्रकाशप्रवाह में परिवर्तित करता है | प्राप्त पक्ष |
| टीआईए | ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर | फोटो करंट को वोल्टेज में परिवर्तित करता है और उसे बढ़ाता है | सर्किट प्राप्त करें |
| डीएसपी | डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर | विकारों की भरपाई करता है और संकेत की गुणवत्ता को पुनर्प्राप्त करता है | कार्यात्मक सर्किट |
| एमसीयू/नियंत्रण इकाई | सूक्ष्म नियंत्रक/नियंत्रण तर्क | आंतरिक संचालन और प्रबंधन की देखरेख करता है | नियंत्रण पथ |
ऑप्टिकल मॉड्यूल सिग्नल पथ कैसे काम करता है
प्रसारण पक्ष पर, विद्युत संकेत विद्युत इंटरफेस के माध्यम से प्रवेश करता है, फिर ड्राइवर चरण में गुजरता है।मॉड्यूल या तो सीधे लेजर चलाता है या एक अलग ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर के साथ एक निरंतर तरंग लेजर का उपयोग करता हैपरिणामी ऑप्टिकल सिग्नल को फिर फाइबर आउटपुट में रूट किया जाता है। संक्षिप्त रूप में, प्रेषण श्रृंखला हैः
विद्युत इनपुट → ड्राइवर आईसी → लेजर और/या मॉड्यूलेटर → ऑप्टिकल आउटपुट
प्राप्त पक्ष पर, ऑप्टिकल संकेत फाइबर इंटरफ़ेस के माध्यम से आता है, photodetector में प्रवेश करता है, और फोटो करंट में परिवर्तित किया जाता है।तो यह पारित किया जाता है करने के लिएटीआईए, जो इसे आगे के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त वोल्टेज-डोमेन सिग्नल में परिवर्तित करता है।डाउनस्ट्रीम सर्किटरी विद्युत डेटा को बहाल करती है और इसे मेजबान पक्ष के विद्युत इंटरफ़ेस के माध्यम से बाहर भेजती है.
एक पूर्ण ऑप्टिकल मॉड्यूल में एक नियंत्रण परत भी शामिल है। यहां तक कि जब सिग्नल आरेख एलडी, पीडी, एमयूएक्स, डीएमयूएक्स या डीएसपी पर केंद्रित होता है, तो एक व्यावहारिक मॉड्यूल को अभी भी निगरानी, पूर्वाग्रह नियंत्रण, राज्य प्रबंधन,और इंटरफ़ेस पर्यवेक्षणयही कारण है कि नियंत्रण इकाई परिधीय ऐड-ऑन के बजाय वास्तुकला का हिस्सा बनी रहती है।
ऑप्टिकल मॉड्यूल में लेजर डायोडः ईईएल, एफपी, डीएफबी, डीएमएल, ईएमएल और वीसीएसईएल
लेजर डायोड ऑप्टिकल मॉड्यूल का प्रकाश स्रोत है। मूल शब्दों में, यह लेजर आउटपुट का उत्पादन करने के लिए एक अर्धचालक लाभ माध्यम, विद्युत उत्तेजना और एक ऑप्टिकल अनुनाद संरचना का उपयोग करता है।मॉड्यूल डिजाइन में, हालांकि, अधिक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग प्रश्न यह नहीं है कि लेजर कैसे काम करता है, बल्कि लेजर संरचना और मॉड्यूलेशन दृष्टिकोण लक्ष्य पहुंच, गति और संकेत-गुणवत्ता की आवश्यकताओं के लिए सबसे उपयुक्त है.
एक प्रमुख संरचनात्मक विभाजन के बीच हैकिनारा उत्सर्जक लेजर (ईईएल)औरऊर्ध्वाधर गुहा सतह उत्सर्जक लेजर (VCSELs)ईईएल में, प्रतिध्वनित गुहा चिप के विमान के साथ बनाई जाती है, इसलिए प्रकाश सब्सट्रेट के समानांतर निकलता है। वीसीएसईएल में, गुहा लंबवत रूप से बनाई जाती है,और प्रकाश चिप सतह के लंबवत बाहर निकलता हैयह संरचनात्मक अंतर एक कारण है कि वीसीएसईएल को कम दूरी के ट्रांसीवरों के साथ दृढ़ता से जोड़ा जाता है।जबकि इंडियम-फॉस्फाइड आधारित लेजर परिवारों का अधिक बार उपयोग किया जाता है जब पहुंच और लेन दर आवश्यकताओं में वृद्धि होती हैउदाहरण के लिए, कोहोरेंट के ट्रांससीवर प्लेटफॉर्म अवलोकन में VCSEL को लघु-रेंज 1.6T विकास और InP-आधारित DML/EML समाधानों में मध्यम और लंबी-रेंज श्रेणियों में रखा गया है।
ईईएल परिवार के भीतर, दो सामान्य उपप्रकार हैंFPऔरडीएफबीलेजर।फैब्रिक पेरोट (FP)लेजर पुराने, सरल हैं, और आमतौर पर कम दर, कम दूरी के संचरण से जुड़े होते हैं।वितरित प्रतिक्रिया (DFB)लेजर एकल-लंबाई-मोड आउटपुट का समर्थन करने के लिए एक ग्रिड संरचना जोड़ते हैं, जिससे वे उच्च गति और लंबी सीमा वाले ऑप्टिकल लिंक के लिए बेहतर अनुकूल होते हैं।
एक और महत्वपूर्ण विभाजनडीएमएलऔरईएमएल. एसीधे मॉड्यूलेटेड लेजर (डीएमएल)लेजर इंजेक्शन करंट को मॉड्यूल करके डेटा को एन्कोड करता है। यह एकीकरण और सादगी के लिए आकर्षक है, लेकिन यह इंजीनियरिंग व्यापार भी बनाता है। जब इंजेक्शन करंट बदलता है,सक्रिय क्षेत्र का अपवर्तक सूचकांक भी बदलता है, जो तरंग दैर्ध्य बदलता है और चिप से संबंधित फैलाव व्यवहार शुरू करता है। व्यवहार में जो संचरण दूरी को सीमित करता है, बैंडविड्थ को सीमित करता है,और अधिक मांग वाले परिचालन बिंदुओं पर एक उच्च विलुप्त होने के अनुपात को बनाए रखना मुश्किल बना सकता है.
एकविद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटेड लेजर (EML)ऑप्टिकल स्रोत और मॉड्यूलेशन फ़ंक्शन को अधिक प्रभावी ढंग से अलग करता है।डीएफबी लेजरके साथविद्युत अवशोषण मॉड्यूलेटर. समन्वित EML प्रलेखन डिवाइस का वर्णन ठीक उसी तरह करता है और उच्च गति PAM4 संचरण के लिए इसे स्थिति देता है,जबकि इसके व्यापक ट्रांससीवर रोडमैप में EML को VCSEL की तुलना में लंबी दूरी की श्रेणियों में रखा गया है.
यही कारण है कि संदर्भ ढांचे में व्यावहारिक पहुंच नक्शा समझ में आता हैःVCSELके भीतर लिंक के लिए तैनात है200 मीटर,डीएमएललगभग के लिए500 मीटर से 10 किमी तक, औरईएमएलके लिए40 किमी और उससे आगेसटीक ब्रेकपॉइंट हमेशा सिस्टम डिजाइन पर निर्भर करते हैं, लेकिन इंजीनियरिंग तर्क स्थिर हैः जितना अधिक पहुंच और सिग्नल अखंडता की आवश्यकता अधिक सख्त है,अधिक मूल्यवान नियंत्रित मॉड्यूलेशन और कम चिप बन जाते हैं.
| लेजर प्रकार | संरचनात्मक / मॉड्यूलेशन विशेषता | प्रमुख शक्ति | मुख्य सीमा | विशिष्ट स्थान |
|---|---|---|---|---|
| FP | एज-एमिटिंग लेजर, फैब्रिक पेरोट गुहा | सरल संरचना | मांग वाले लिंक के लिए कम प्रदर्शन सीमा | कम दर, कम पहुंच |
| डीएफबी | ग्रिटिंग फीडबैक के साथ एज-एमिटिंग लेजर | बेहतर स्पेक्ट्रल नियंत्रण | एफपी से अधिक जटिल | उच्च गति, एफपी से अधिक पहुंच |
| डीएमएल | लेजर करंट सीधे मॉड्यूल किया जाता है | सरल ट्रांसमीटर पथ | चिप, बैंडविड्थ, विलुप्त होने का अनुपात और पहुंच व्यापार-बंद | लघु से मध्य तक की दूरी |
| ईएमएल | डीएफबी लेजर प्लस इलेक्ट्रो-असॉर्बशन मॉड्यूलेटर | बेहतर सिग्नल गुणवत्ता और पहुंच | अधिक जटिल उपकरण संरचना | मध्यम से लंबी दूरी तक |
| VCSEL | सतह उत्सर्जक लेजर | कम दूरी पर कुशल संचरण | लंबी दूरी के फाइबर लिंक के लिए पसंदीदा मार्ग नहीं | छोटी दूरी, आमतौर पर कुछ सौ मीटर के भीतर |
ऑप्टिकल मॉड्यूलेटरः प्रकाश पर सूचना कैसे लोड होती है
ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर वह उपकरण है जो एक निरंतर ऑप्टिकल वाहक को एक डेटा-असर संकेत में बदल देता है। व्यावहारिक शब्दों में यह एक विद्युत संकेत को एक या अधिक ऑप्टिकल मापदंडों को नियंत्रित करने देता है जैसे कितीव्रता,चरण, याध्रुवीकरणयह कार्य आधुनिक ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए केंद्रीय है क्योंकि ट्रांसमीटर प्रदर्शन अक्सर मॉड्यूलेशन विधि द्वारा निर्धारित किया जाता है क्योंकि लेजर द्वारा ही।
एक सामान्य सिलिकॉन मार्ग का उपयोगप्लाज्मा फैलाव प्रभावइस दृष्टिकोण में, एक पीएन-जंक्शन संरचना सिलिकॉन तरंगमार्ग के अंदर वाहक एकाग्रता को बदलती है, जो अपवर्तन सूचकांक और अवशोषण को बदलती है।उस चरण परिवर्तन को तब संरचनाओं में तीव्रता मॉड्यूलेशन में परिवर्तित किया जा सकता है जैसे किमैच ज़ेंडर इंटरफेरोमीटर (MZI/MZM)एक मूलभूत ऑप्टिका पेपर में सिलिकॉन ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन को स्पष्ट रूप से मुक्त वाहक प्लाज्मा फैलाव प्रभाव पर आधारित बताया गया है।और हाल ही में इंटेल सिलिकॉन-फोटोनिक्स काम स्केलेबल ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट्स के लिए Mach √ Zehnder आधारित आर्किटेक्चर के आसपास उच्च गति एकीकृत ट्रांसमीटर का निर्माण जारी है.
सिलिकॉन मॉड्यूलेटर का मुख्य आकर्षण प्रक्रिया संगतता और एकीकरण घनत्व है।सीएमओएस उन्मुखउत्पादन तर्क, वे लागत संवेदनशील, उच्च मात्रा वाले ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट अनुप्रयोगों के साथ अच्छी तरह से संरेखित हैं।लघु दूरी के डाटा सेंटर इंटरकनेक्ट, जहां एकीकरण, शक्ति और पैकेजिंग स्केल कच्चे डिवाइस की लालित्य के रूप में ज्यादा मायने रखते हैं।
एक दूसरा मार्ग इस पर आधारित हैपोकेल प्रभावमेंपतली फिल्म लिथियम निओबेट (TFLN)यहाँ, एक लागू विद्युत क्षेत्र सीधे अपवर्तक सूचकांक को बदलता है।पतली फिल्म लिथियम niobate विशेष रूप से आकर्षक हो गया है क्योंकि यह एक बहुत अधिक एकीकृत मंच के साथ लिथियम niobate के क्लासिक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक फायदे को जोड़ती हैपतली फिल्म लिथियम निओबेट मॉड्यूलेटर पर एक नेचर कम्युनिकेशंस अध्ययन में उन विशेषताओं पर प्रकाश डाला गया है जो इस प्लेटफॉर्म को मांग वाले लिंक में मूल्यवान बनाते हैंःबड़ा बैंडविड्थ, कम ड्राइव वोल्टेज, कम हानि, कॉम्पैक्ट पदचिह्न, और कम चिड़चिड़ाहट. (प्रकृति)
तीसरा मार्गक्वांटम-सीमित स्टार्क प्रभाव (QCSE)मेंInP आधारित बहु-क्वांटम-कुंआसंदर्भ ढांचे में इस मार्ग को कई परियोजनाओं के पीछे मुख्य तंत्र के रूप में प्रस्तुत किया गया है।ईएमएलइंजीनियरिंग के संदर्भ में, यह आकर्षक है क्योंकि यह प्रदान कर सकता हैउच्च दक्षता,अच्छा विलुप्त होने का अनुपात, औरकम ड्राइव वोल्टेज, यह अच्छी तरह से के लिए उपयुक्त बनाने के1080 किमीकक्षा प्रसारण।
| भौतिक तंत्र | सामग्री मंच | मॉड्यूलेशन लॉजिक | मुख्य लक्षण | विशिष्ट अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|
| प्लाज्मा फैलाव प्रभाव | सिलिकॉन | पीएन जंक्शन में वाहक एकाग्रता अपवर्तक सूचकांक को बदलती है; अक्सर एमजीआई/एमजेडएम संरचनाओं में उपयोग किया जाता है | उच्च एकीकरण, सीएमओएस-उन्मुख, लागत अनुकूल; बैंडविड्थ और शक्ति व्यापार-बंद बनी हुई है | लघु-रेंज डेटा सेंटर इंटरकनेक्ट |
| पोकेल प्रभाव | पतली फिल्म लिथियम निओबेट | विद्युत क्षेत्र सीधे अपवर्तक सूचकांक को बदलता है | बहुत तेज़ प्रतिक्रिया, कम चिड़चिड़ाहट, मजबूत रैखिकता, उन्नत विनिर्माण आवश्यकताएं | सुसंगत लिंक, रीढ़ के नेटवर्क, उच्च अंत डेटा केंद्र ऑप्टिक्स |
| क्वांटम-सीमित स्टार्क प्रभाव | InP बहु-क्वांटम कुएं | विद्युत क्षेत्र विद्युत अवशोषण मॉड्यूलेशन के लिए अवशोषण किनारे को स्थानांतरित करता है | कुशल, अच्छा विलुप्त अनुपात, कम ड्राइव वोल्टेज | मध्य से लंबी दूरी के ट्रांसमिशन, ईएमएल आधारित डिजाइन |
फोटोडटेक्टर और टीआईए: ऑप्टिकल सिग्नल फिर से इलेक्ट्रिकल सिग्नल कैसे बनते हैं
प्राप्त पक्ष पर, ऑप्टिकल मॉड्यूल को आने वाली प्रकाश को प्रयोग करने योग्य विद्युत सूचना में परिवर्तित करना चाहिए। उस श्रृंखला में पहला उपकरणफोटो डिटेक्टर (पीडी)इसका कार्य आने वाले ऑप्टिकल सिग्नल को अवशोषित करना और प्रभार वाहक उत्पन्न करना है, जो प्राप्त प्रकाश को प्रतिबिंबित करने वाली फोटो करंट का उत्पादन करता है।
दो सामान्य डिटेक्टर परिवार हैंपिन फोटोडऔरएपीडी फोटोड. एपिनडिटेक्टर मध्यम संवेदनशीलता प्रदान करता है और आम तौर पर छोटी और मध्यम दूरी के ऑप्टिकल संचार के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।एपीडीहमामात्सु के तकनीकी नोट में बताया गया है कि एपीडी आंतरिक रूप से फोटो करंट को गुणा करते हैं, उच्च संवेदनशीलता प्राप्त करते हैं,और पिन फोटोड की तुलना में उच्च S/N प्रदान कर सकते हैंयही कारण है कि एपीडी को अक्सर तब पसंद किया जाता है जब प्राप्त पक्ष को कमजोर संकेतों के साथ काम करना होता है या लंबे लिंक का समर्थन करना होता है।
केवल डिटेक्टर ही पर्याप्त नहीं है। एक फोटोडायोड वर्तमान आउटपुट करता है, लेकिन अधिकांश डाउनस्ट्रीम सर्किटरी वोल्टेज-डोमेन संकेतों के साथ अधिक प्रभावी ढंग से काम करती है।ट्रांसइम्पेडेंस एम्पलीफायर (टीआईए)टीआई और एनालॉग डिवाइस दोनों एक ही व्यावहारिक तरीके से टीआईए की फ्रंट-एंड भूमिका का वर्णन करते हैंःयह रिसीवर श्रृंखला के बाकी हिस्सों के लिए उपयोग करने योग्य बैंडविड्थ को संरक्षित करते हुए फोटोड वर्तमान को वोल्टेज में परिवर्तित करता हैऑप्टिकल मॉड्यूल में, यह डीडी और टीआईए को दो अलग-अलग भागों के बजाय एक कार्यात्मक जोड़ी बनाता है।
| रिसीवर तत्व | मुख्य कार्य | प्रदर्शन का महत्व | विशिष्ट उपयोग संदर्भ |
|---|---|---|---|
| पिन फोटोड | प्रकाश को फोटो करंट में परिवर्तित करता है | मध्यम संवेदनशीलता | लघु से मध्यम दूरी के लिंक |
| एपीडी फोटोड | आंतरिक लाभ के साथ प्रकाश को फोटो करंट में परिवर्तित करता है | उच्च संवेदनशीलता, कमजोर संकेत प्रदर्शन बेहतर | अधिक दूरी या कम प्राप्त शक्ति |
| टीआईए | फोटो करंट को वोल्टेज में परिवर्तित करता है और उसे बढ़ाता है | पीडी आउटपुट से उपयोग करने योग्य विद्युत वसूली को सक्षम करता है | रिसीवर सर्किट्री का फ्रंट एंड |
MUX और DEMUX: ऑप्टिकल मॉड्यूलों को समानांतर संचरण मार्गों की आवश्यकता क्यों है
एक आधुनिक ऑप्टिकल मॉड्यूल एक पथ के माध्यम से एक ऑप्टिकल स्ट्रीम भेजने से अधिक करता है। कई डिजाइनों में, यह बैंडविड्थ दक्षता बढ़ाने के लिए कई चैनलों को जोड़ना या अलग करना चाहिए।एमयूएक्सऔरडीएमयूएक्सउपकरण।
एमल्टीप्लेक्सर (MUX)एक आउटपुट पथ में कई ऑप्टिकल चैनलों को जोड़ती है।डिमल्टिप्लेक्सर (DEMUX)रिवर्स ऑपरेशन करता है और आने वाले संयुक्त सिग्नल को अपने घटक चैनलों में अलग करता है।समानांतर ऑप्टिकल ट्रांसमिशनसंभव है।
लेख के ढांचे में मल्टीप्लेक्सिंग को तीन व्यावहारिक श्रेणियों में विभाजित किया गया है।मोड-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंगसीमा-उन्मुख पथ के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, जिसमें प्रतिनिधि उपकरण जैसेएडीसीऔरएमएमआईयुग्मक।तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंगमुख्यधारा पथ है, जैसे उपकरणों का उपयोग करAWG,टीएफएफ, औरएमआरआर.ध्रुवीकरण मल्टीप्लेक्सिंगसुसंगत मॉड्यूल से जुड़ा हुआ है और ध्रुवीकरण स्प्लिटर/कंबिनर और ध्रुवीकरण रोटर जैसे उपकरणों पर निर्भर करता है।
यह वर्गीकरण मायने रखता है क्योंकि यह मॉड्यूल परिवारों को एक साथ मिश्रित होने से रोकता है। हर ऑप्टिकल मॉड्यूल को ध्रुवीकरण हैंडलिंग की आवश्यकता नहीं है,और हर कम दूरी के डेटाकॉम मॉड्यूल को एक सुसंगत लंबी दूरी के डिजाइन के रूप में एक ही मल्टीप्लेक्सिंग रणनीति की आवश्यकता नहीं हैइसलिए MUX/DEMUX डिजाइन एक बैंडविड्थ समस्या है, लेकिन एक मॉड्यूल-आर्किटेक्चर समस्या भी है।
| मल्टीप्लेक्सिंग प्रकार | प्रतिनिधि उपकरण | तकनीकी पोजिशनिंग | विशिष्ट मॉड्यूल संदर्भ |
|---|---|---|---|
| मोड-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग | एडीसी, एमएमआई | आगे की ओर देखने वाला / अनुसंधान-भारी | उन्नत या उभरती हुई वास्तुकला |
| तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग | AWG, TFF, MRR | मुख्य धारा समानांतर तरंग दैर्ध्य परिवहन | डाटाकॉम और दूरसंचार ऑप्टिकल मॉड्यूल |
| ध्रुवीकरण मल्टीप्लेक्सिंग | ध्रुवीकरण स्प्लिटर/कॉम्बिनेटर, ध्रुवीकरण रोटर | सुसंगत विशिष्ट ऑप्टिकल प्रसंस्करण | सामंजस्यपूर्ण मॉड्यूल |
ऑप्टिकल मॉड्यूल में डीएसपी क्या करता है
दडीएसपीऑप्टिकल लिंक और रूपांतरण श्रृंखला आदर्श नहीं है क्योंकि मौजूद है।डीएसीडिजिटल डोमेन से एनालॉग डोमेन में स्थानांतरित करने के लिए। प्राप्त पक्ष पर, बरामद एनालॉग सिग्नल को एकएडीसीडिजिटल प्रसंस्करण पर लौटने के लिए। इन चरणों, फाइबर हानि और डिवाइस गैर-आदर्श के साथ, विकृतियों को पेश करते हैं जिन्हें सही किया जाना चाहिए यदि मॉड्यूल को कम बिट त्रुटि दर बनाए रखना है।
व्यावहारिक ऑप्टिकल प्रणालियों में, डीएसपी का उपयोग इस तरह के कार्यों के लिए किया जाता हैपूर्व विकृति,घड़ी वसूली,फैलाव मुआवजा,समानांतर, और शोर को कम करने या अन्य हानि की शर्तें।ऑप्टिकल ट्रांससीवर डीएसपी के एनटीटी के तकनीकी स्पष्टीकरण में कहा गया है कि रिसीवर-साइड डीएसपी क्रोमैटिक फैलाव और ऑप्टिकल गैर-रैखिक प्रभावों के कारण होने वाले तरंगरूप विकृतियों की भरपाई करता है, और यह भी अनुकूली समानांतर और संकेत वसूली कार्य करता है. यह यहाँ मॉड्यूल स्तर के दृश्य के साथ अच्छी तरह से संरेखित करता हैःडीएसपी वह सर्किट है जो ऑप्टिकल पथ को एक नाजुक एनालॉग लिंक के बजाय एक विश्वसनीय संचार चैनल की तरह व्यवहार करने में मदद करता है. (एनटीटी समीक्षा)
सरल मॉड्यूल भाषा में, डीएसपी वह है जो ऑप्टिकल हार्डवेयर को अपनी इच्छित प्रदर्शन सीमा के करीब संचालित करने की अनुमति देता है। यह अच्छे ऑप्टिक्स की जगह नहीं लेता है,लेकिन यह अपरिहार्य अक्षमताओं के दंड को कम करता है और बनाए रखने में मदद करता हैबीईआरनियंत्रण में।
कैसे घटक विकल्प पहुंच, बैंडविड्थ और अनुप्रयोग फिट को प्रभावित करते हैं
सबसे महत्वपूर्ण डिजाइन सबक यह है कि एक ऑप्टिकल मॉड्यूल एकप्रणाली स्तर की वास्तुकला समस्या. लिंक पहुंच अकेले लेजर द्वारा निर्धारित नहीं होती है. बैंडविड्थ अकेले MUX द्वारा निर्धारित नहीं होती है. रिसीवर संवेदनशीलता अकेले PD द्वारा निर्धारित नहीं होती है.वास्तविक प्रदर्शन प्रकाश स्रोत से आता है, मॉड्यूलेशन विधि, रिसीवर फ्रंट एंड, चैनल आर्किटेक्चर और डिजिटल मुआवजा रणनीति का संयोजन किया गया है।
के लिएलघु दूरी का संचरण, वास्तुकला अक्सर उपकरणों और प्लेटफार्मों को पसंद करती है जो वॉल्यूम और एकीकरण में अच्छी तरह से स्केल करते हैं, जैसेवीसीएसईएल आधारित प्रसारण मार्गयासिलिकॉन-फोटोनिक्स आधारित मॉड्यूलेशन मार्गके लिएमध्यम और लंबी दूरी के ट्रांसमिशन, वास्तुकला को अधिक से अधिक लाभ मिलता हैडीएफबी/ईएमएल शैली के ट्रांसमीटर, रिसीवर संवेदनशीलता जैसेएपीडी आधारित पता लगाना, और अधिक परिष्कृत डिजिटल सुधार।कोहोरेंट के स्वयं के उत्पाद और रोडमैप सामग्री VCSEL को लघु-दायरा विकास और InP-आधारित EML या संबंधित मॉड्यूलेटेड-लेजर परिवारों को मध्यम और लंबी-दायरा श्रेणियों में रखकर उसी प्रवृत्ति को दर्शाता है।.
इसलिए आंतरिक घटक सूची को कभी भी फ्लैट पार्ट्स कैटलॉग के रूप में नहीं पढ़ा जाना चाहिए। एक ऑप्टिकल मॉड्यूल में प्रत्येक प्रमुख उपकरण दूरी, डेटा दर, संकेत गुणवत्ता,एकीकरण पद्धति, और लागत संरचना।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
ऑप्टिकल मॉड्यूल के मुख्य घटक क्या हैं?
इसके मुख्य घटक हैंःटीओएसए,पीला,कार्यात्मक सर्किट, औरऑप्टिकल/इलेक्ट्रिकल इंटरफेस. इन ब्लॉकों के अंदर, सबसे महत्वपूर्ण उपकरण हैंलेजर डायोड,ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर,फोटो डिटेक्टर,टीआईए,ड्राइवर आईसी,MUX/DEMUX, और अक्सरडीएसपी.
ऑप्टिकल ट्रांससीवर में TOSA और ROSA में क्या अंतर है?
टीओएसएट्रांसमीटर ऑप्टिकल सब-एसेम्बली है। यह प्रकाश उत्पादन और ऑप्टिकल आउटपुट को संभालता है।पीलारिसीवर ऑप्टिकल सब-एसेम्बली है। यह ऑप्टिकल रिसेप्शन, फोटोडेटेक्शन और विद्युत वसूली के पहले चरण को संभालता है।
डीएमएल बनाम ईएमएल बनाम वीसीएसईएलः कौन सा लघु और लंबी दूरी के ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए उपयोग किया जाता है?
यहाँ इस्तेमाल किए गए ढांचे में,VCSELसामान्यतः लगभग एक घंटे के भीतर कम दूरी के लिंक से जुड़ा होता है।200 मीटर.डीएमएलछोटी से मध्य सीमा के बीच स्थित है, लगभग500 मीटर से 10 किमी तक.ईएमएलइसका प्रयोग तब किया जाता है जब बेहतर सिग्नल की गुणवत्ता और लंबी पहुंच की आवश्यकता होती है, जिसमें40 किमी और उससे आगे.
एक ऑप्टिकल मॉड्यूल में डीएसपी क्या करता है?
डीएसपी रूपांतरण चरणों और ऑप्टिकल चैनल द्वारा लाए गए दोषों की भरपाई करता है। विशिष्ट कार्यों में शामिल हैंपूर्व विकृति,घड़ी वसूली,फैलाव मुआवजा,समानांतर, औरबीईआर में सुधार.
ऑप्टिकल मॉड्यूल MUX और DEMUX का उपयोग क्यों करते हैं?
वे मॉड्यूल को कई ऑप्टिकल चैनलों को जोड़ने और अलग करने की अनुमति देते हैं।समानांतर संचरण, विशेष रूप से जब डिजाइन बैंडविड्थ बढ़ाने के लिए कई तरंग दैर्ध्य या अन्य मल्टीप्लेक्सिंग आयामों का उपयोग करता है।
पिन बनाम एपीडी फोटोडेटेक्टरः लंबी संचरण दूरी के लिए कौन सा बेहतर है?
एपीडीआम तौर पर बेहतर होता है जब प्राप्त पक्ष को अधिक संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह हिमस्खलन गुणा के माध्यम से आंतरिक लाभ प्रदान करता है।पिनयह सरल है और कई लघु और मध्यम दूरी के अनुप्रयोगों में अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन एपीडी को आमतौर पर तब पसंद किया जाता है जब कमज़ोर प्राप्त संकेतों का पता लगाया जाना चाहिए।
