Optický transceiver: Hlavná hnacia sila v oblasti optickej komunikácie

V modernej informačnej spoločnosti sa vysokorýchlostný a stabilný prenos dát stal nepostrádateľným základným kameňom pre všetky oblasti života. V tomto dátovom torrente, optický transceiver (optický modul) sa stal dôležitým komponentom pre budovanie modernej vysokorýchlostnej informačnej siete s jedinečnou schopnosťou fotoelektrickej konverzie. Ako hlavné zariadenie na realizáciu funkcií fotoelektrickej konverzie a elektrooptickej konverzie prenosu optického signálu v komunikačných zariadeniach s optickými vláknami, optický modul nielen prenáša prenos informácií, ale je aj silnou hnacou silou pre neustály vývoj komunikačných technológií. .

Základnou funkciou optického modulu je previesť elektrické signály na optické signály na prenos a obnoviť optické signály na elektrické signály na prijímacom konci. Tento proces konverzie sa zdá jednoduchý, ale obsahuje zložité technické princípy. Optický vysielač (TOSA) na vysielacom konci moduluje elektrický signál na optický signál cez polovodičový laser (LD) a potom ho prenáša na veľké vzdialenosti cez optické vlákno. Optický prijímač (ROSA) na prijímacom konci využíva fotodetekčnú diódu (PD) na premenu prijatého optického signálu na elektrický signál, ktorý je po spracovaní predzosilňovačom vyvedený na výstup. V tomto procese musí mať optický modul nielen vysokú účinnosť fotoelektrickej konverzie, ale musí tiež zabezpečiť stabilitu a integritu signálu, aby sa vyrovnal so zložitým a meniacim sa komunikačným prostredím.

História vývoja optických modulov je plná inovácií a zmien. Od skorých pevných telefónnych liniek až po bezdrôtovú komunikáciu 2G a 3G sa vývoj komunikačných technológií vždy točil okolo elektrických signálov. So zvyšujúcou sa prenosovou vzdialenosťou a zvyšovaním frekvencie signálu sa čoraz výraznejšie stáva strata a deformácia prenosu elektrického signálu, čo obmedzuje ďalšie zlepšovanie rýchlosti a kvality komunikácie. Aby sa prekonalo toto úzke miesto, vznikli optické moduly, ktoré premieňajú elektrické signály na optické signály na prenos, čím realizujú diaľkový, vysokorýchlostný a nízkostratový prenos informácií.

Typy a funkcie optických modulov sa tiež neustále vyvíjajú. Od skorých zásuvných modulov malých balíkov SFP (Small Form-Factor Pluggable) až po neskoršie XFP, SFP a ďalšie vysokorýchlostné miniaturizované moduly, optické moduly nielenže neustále zlepšovali svoju rýchlosť, ale majú aj flexibilnejšie a rozmanitejšie formy balenia. Tieto moduly podporujú hot-swap a plug-and-play, čo značne zjednodušuje proces údržby a aktualizácie sieťových zariadení. S neustálym vývojom technológie kremíkovej fotoniky sa kremíkové fotonické moduly stali dôležitým smerom vývoja v oblasti optickej komunikácie budúcnosti s ich výhodami nízkej spotreby energie, nízkych nákladov, veľkej šírky pásma a vysokej prenosovej rýchlosti.

Optické moduly sa čoraz viac využívajú v dátových centrách, telekomunikačných sieťach, prístupových termináloch a iných oblastiach. Najmä pri výstavbe 5G sietí zohrávajú optické moduly ako základné komponenty fyzickej vrstvy zásadnú úlohu. Rádiová prístupová sieť (RAN) 5G sietí je nanovo rozdelená na aktívne anténne jednotky (AAU), distribučné jednotky (DU) a centralizované jednotky (CU), čo kladie vyššie požiadavky na optické moduly. V základňovej stanici na strane bezdrôtovej siete sa predný optický modul medzi AAU a DU upgraduje z 10G na 25G a novo pribudol dopyt po stredových optických moduloch medzi DU a CU. Tieto zmeny nielen podporujú nepretržitú modernizáciu technológie optických modulov, ale poskytujú aj silnú podporu pre komercializáciu sietí 5G.

V budúcnosti sa optické moduly budú naďalej vyvíjať smerom k vysokej rýchlosti, malej veľkosti, nízkej spotrebe energie, veľkej vzdialenosti a pripojiteľnosti za prevádzky. S neustálym nárastom dopytu používateľov po šírke pásma optických komunikačných sietí bude odvetvie optických modulov zrýchľovať tempo technologických inovácií a podporovať vývoj produktov smerom k vyššej rýchlosti, vyššej integrácii a nižšej spotrebe energie. Zároveň vznik nových technológií, ako je optoelektronické co-packaging (CPO), ďalej skráti cestu prenosu signálu, zlepší výkon a prinesie nové možnosti do oblasti optických komunikácií.