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En los productos de comunicación óptica, el módulo óptico ocupa una posición muy importante. El módulo transceptor óptico , como una de las tecnologías clave de la red de comunicación por fibra óptica, se utiliza ampliamente en redes ópticas síncronas (SONET), redes de jerarquía digital síncrona (SDH), modos de transferencia asíncrona (ATM), interfaces de datos distribuidas por fibra (FDDI), así como en Fast Ethernet y miles de Gigabit Ethernet, entre otros sistemas.
En los productos de comunicación óptica actuales, el módulo transceptor de fibra óptica se ha popularizado más que otros. El módulo SFP GBIC, con su tamaño reducido a la mitad y su compatibilidad con el intercambio en caliente, se utiliza ampliamente. Paralelamente, las redes existentes requieren cada vez más tipos de módulos transceptores ópticos, con requisitos cada vez mayores. Para satisfacer las crecientes exigencias de rendimiento del sistema, el desarrollo de módulos ópticos continúa evolucionando hacia interconexiones inteligentes, rápidas y de alta densidad.
Los módulos ópticos SFP inteligentes, que utilizan la función de diagnóstico digital del módulo SFP de fibra óptica, se convertirán en una nueva generación de módulos transceptores ópticos integrados en la ventana. Permiten a la unidad de gestión de red monitorizar en tiempo real la temperatura del módulo transceptor, la tensión de alimentación, la corriente de polarización, así como la potencia óptica de transmisión y recepción. Mediante la monitorización de estos parámetros, podemos ayudar a los administradores de sistemas a predecir la vida útil del módulo óptico, el sistema de aislamiento de fallos y el módulo de autenticación en la instalación de compatibilidad, etc.
Diseño de un sistema de módulo óptico SFP inteligente
Sección de transmisión
La función principal del proceso de emisión de luz en el módulo de transmisión óptica es convertir la señal óptica en un pulso eléctrico. Este pulso se introduce como señal eléctrica y se obtiene como señal óptica de salida. El módulo transmisor se compone principalmente del circuito de control del láser y el TOSA (adaptador óptico de transmisión). El TOSA se retroilumina mediante diodos láser (LD) y fotodiodos (PD). El LD se utiliza en láseres VCSEL (láseres de emisión superficial de cavidad vertical).
En primer lugar, se modula eléctricamente el láser de excitación para cumplir con la señal de excitación requerida por el sistema de comunicaciones digitales por fibra óptica. Esta señal se compone de la corriente de polarización Ibias y la corriente de modulación Imod. El láser emite una señal óptica correspondiente a la señal de excitación, la cual se acopla a la fibra óptica y se transmite al extremo receptor. En este caso, se selecciona el controlador de láser MAX3286.
El controlador láser incorpora control automático de potencia (APC). El circuito APC utiliza un diodo de retroiluminación en el TOSA para monitorizar la intensidad de dicha retroiluminación. Cuando la potencia óptica es inferior a un valor nominal, el circuito de realimentación incrementa la corriente de accionamiento, aumentando así la potencia de salida del láser hasta alcanzar dicho valor. Por el contrario, si la potencia óptica supera un valor nominal determinado, el circuito de realimentación reduce la corriente de accionamiento, disminuyendo la potencia de salida del láser. El circuito APC ajusta dinámicamente la potencia del láser y, por lo tanto, la intensidad de la corriente de polarización, compensando automáticamente las variaciones de la potencia óptica de salida causadas por cambios en la temperatura ambiente o el envejecimiento, manteniendo así un rango de potencia óptica de salida relativamente estable.
Parte receptora
El papel principal del módulo receptor se atenúa después
La deformación de la señal de transmisión de fibra óptica débil se convierte en una señal de pulso eléctrico mediante conversión fotoeléctrica, proporcionando la amplificación suficiente y la reducción estándar de la señal de pulso digital. El esquema del módulo receptor óptico muestra principalmente el fotodiodo (PD), un preamplificador, un amplificador limitador y otros componentes. El fotodiodo y el preamplificador integrados constituyen el receptor óptico de antena (ROSA).
Un fotodiodo es un componente esencial de un receptor óptico digital. Mediante la conversión fotoeléctrica, una señal de pulso óptico se transforma en una señal de pulso eléctrico. Los fotodiodos PIN y los fotodiodos de avalancha (APD) son los más utilizados. La señal óptica proveniente de la interfaz óptica incide en el fotodiodo (PD), donde se convierte en una corriente débil. Esta corriente, a través de un preamplificador, se convierte en un nivel de voltaje que posteriormente se amplifica al nivel adecuado.
El efecto de limitación de la salida del preamplificador es la conversión de señales analógicas de diferente amplitud a una señal digital, lo que permite su amplificación. Para obtener detectores fotoeléctricos con una buena adaptación y un preamplificador de bajo ruido y banda ancha, la ganancia no debe ser demasiado alta. La amplitud de la tensión de salida del preamplificador suele oscilar entre unos pocos milivoltios y decenas de milivoltios; estas señales tan pequeñas no pueden emitirse directamente al módulo óptico, por lo que es necesario amplificarlas. Por otro lado, el fotodetector detecta la señal luminosa a partir de la amplitud de la señal de corriente dentro de un nivel de tolerancia definido. Se consideran los límites de tolerancia de la capacidad de la fibra, las pérdidas por empalme y las fluctuaciones de parámetros causadas por la temperatura y el envejecimiento. Sin embargo, para el procesamiento posterior de los datos, es preferible que la amplitud de la señal sea un valor constante.
Por lo tanto, el amplificador limitador requiere un cierto rango dinámico, que generalmente requiere un rango dinámico superior a 20 dB.
Parte de diagnóstico digital DDM
El diagnóstico digital se compone principalmente de un microcontrolador (MCU). Mediante el MCU, la unidad de gestión de red recibe información en tiempo real del módulo de monitorización de temperatura, así como del voltaje de la fuente de alimentación, la corriente de polarización del láser y la potencia de emisión y recepción de luz. Al medir estos parámetros, la unidad de gestión puede identificar rápidamente la ubicación específica de la falla del enlace de fibra, simplificar el mantenimiento y mejorar la confiabilidad del sistema.
El circuito de adquisición de parámetros DDM de cinco canales realiza la primera conversión de las entradas al ADC. El ADC convierte la tensión analógica de los cinco circuitos en una señal digital que el circuito decodificador envía a la memoria DDM, donde se almacena en el bit de dirección correspondiente. La transmisión de la información se realiza mediante una interfaz serie de dos hilos (línea de reloj SCL y línea de datos SDA).
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