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Dans les produits de communication optique, le module optique occupe une place très importante. Le module émetteur-récepteur optique , en tant que technologie clé des réseaux de communication par fibre optique, est largement utilisé dans les réseaux optiques synchrones (SONET et SDH), le mode de transfert asynchrone (ATM), l'interface de données distribuées par fibre (FDDI), ainsi que dans les systèmes Fast Ethernet, Gigabit Ethernet et autres.
Dans les produits de communication optique actuels, les modules émetteurs-récepteurs à fibre optique sont plus répandus que les autres. Les modules SFP/GBIC, dont le volume est réduit de moitié et qui prennent en charge le remplacement à chaud, sont largement utilisés. Parallèlement, les exigences relatives aux différents types de modules émetteurs-récepteurs optiques nécessaires aux réseaux existants ne cessent de croître. Afin de répondre aux exigences de performance toujours plus élevées des systèmes, les modules optiques continuent d'évoluer vers des interconnexions intelligentes, rapides et haute densité.
Les modules optiques SFP intelligents, utilisant notamment la fonction de diagnostic numérique des modules SFP à fibre optique, constituent une nouvelle génération de modules émetteurs-récepteurs optiques intégrés. Ils permettent à l'unité de gestion réseau de surveiller en temps réel la température, la tension d'alimentation, le courant de polarisation, ainsi que la puissance optique d'émission et de réception. La surveillance de ces paramètres aide les administrateurs système à prévoir la durée de vie des modules optiques, à localiser les pannes et à garantir la compatibilité des modules d'authentification lors de leur installation.
Conception d'un système de module optique SFP intelligent
Section de transmission
Le rôle principal du processus d'émission de lumière dans le module de transmission optique est de convertir le signal optique en un signal électrique pulsé. Ce signal électrique est appliqué en entrée, et le signal optique est produit en sortie. Le module émetteur est principalement constitué du circuit de commande du laser et du TOSA. Le TOSA est rétroéclairé par une diode laser (LD) et une photodiode (PD). La diode laser est utilisée dans les lasers VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).
La première modulation électrique du laser pilote les lasers afin de répondre aux exigences du système de communication numérique par fibre optique. Ce signal de commande est composé du courant de polarisation Ibias et du courant de modulation Imod. Le laser émet alors un signal optique correspondant à ce signal de commande. Ce signal est injecté dans la fibre optique et transmis au récepteur. Dans ce cas, le pilote laser choisi est le MAX3286.
Le circuit de commande laser, doté d'une fonction de contrôle automatique de puissance (APC), utilise la diode de rétroéclairage du TOSA pour surveiller l'intensité du rétroéclairage. Lorsque la puissance optique est inférieure à la puissance nominale, le circuit de rétroaction augmente le courant de commande, ce qui accroît la puissance de sortie du laser jusqu'à sa valeur nominale. Inversement, si la puissance optique dépasse une certaine valeur nominale, le circuit de rétroaction réduit le courant de commande, diminuant ainsi la puissance de sortie du laser. Le circuit APC ajuste dynamiquement la puissance du laser et, par conséquent, le courant de polarisation, compensant ainsi automatiquement les variations de puissance optique dues aux changements de température ambiante ou au vieillissement du laser, et maintenant une plage de puissance optique de sortie relativement stable.
Réception de la partie
Le rôle principal du module récepteur est atténué après
Le signal de transmission d'un câble à fibre optique faible est converti en un signal électrique pulsé par conversion photoélectrique, puis amplifié et normalisé. Le schéma du module récepteur optique est principalement composé d'une photodiode (PD), d'un préamplificateur, d'un amplificateur limiteur et d'autres composants. L'ensemble formé par la photodiode et le préamplificateur constitue le ROSA (Receiver Optical Sub-Amplifier).
Une photodiode est un composant essentiel d'un récepteur optique numérique. Elle convertit un signal optique impulsionnel en un signal électrique impulsionnel par conversion photoélectrique. Les photodiodes PIN et les photodiodes à avalanche (APD) sont couramment utilisées. Le signal optique provenant de l'interface optique pénètre dans la photodiode (PD), où il est converti en un faible courant. Ce courant, après passage dans un préamplificateur, est converti en un niveau de tension puis amplifié au niveau approprié.
L'effet de limitation de l'amplificateur de sortie du préamplificateur consiste à convertir un signal analogique d'amplitude variable en un signal numérique, lequel peut ensuite être amplifié. Pour obtenir un préamplificateur à faible bruit et à large bande passante, adapté aux photodétecteurs et présentant un bon rapport signal/bruit, le gain du préamplificateur n'est pas trop élevé. L'amplitude de la tension de sortie du préamplificateur se situe généralement entre quelques millivolts et quelques dizaines de millivolts. Ces signaux de faible amplitude ne peuvent être directement transmis au module optique ; une amplification supplémentaire est donc nécessaire. Par ailleurs, le photodétecteur détecte le signal lumineux à partir de l'amplitude du signal de courant, qui doit se situer dans une plage de tolérance définie. Cette tolérance est limitée par la capacité de la fibre optique, les pertes d'épissure et les fluctuations de paramètres dues à la température et au vieillissement. Cependant, pour un traitement ultérieur des données, l'amplitude du signal doit de préférence être constante.
Par conséquent, un amplificateur limiteur nécessite une certaine plage dynamique, qui requiert généralement une plage dynamique supérieure à 20 dB.
Partie DDM de diagnostic numérique
Le système de diagnostic numérique est principalement composé d'un microcontrôleur. Ce dernier, grâce à la température, permet à l'unité de gestion du réseau de recevoir en temps réel les données du module de surveillance, notamment la tension d'alimentation, le courant de polarisation du laser et la puissance d'émission et de réception de la lumière. La mesure de ces paramètres permet à l'unité de gestion d'identifier rapidement l'origine précise de la défaillance de la liaison fibre optique, de simplifier la maintenance et d'améliorer la fiabilité du système.
Le circuit d'acquisition de cinq paramètres DDM effectue une première conversion des entrées vers le CAN. Ce dernier convertit la tension analogique à cinq circuits en un signal numérique, lequel est ensuite stocké dans la mémoire à l'adresse correspondante du bit DDM. La transmission des informations s'effectue via une interface série à deux fils (ligne d'horloge SCL et ligne de données SDA).
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