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im电竞官网平台·光信号的转换过程
发布时间:2024-04-16 05:45:30 来源:im电竞官网 作者:IM电竞官网注册

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  的光-电/电-光转换。由两部分组成:接收部分和发射部分。接收部分实现光-电变换,发射部分实现电-光变换。

  输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管LED)发射出相应速率的调制光信号,其内部带有光功率自动控制电路(APC),使输出的光信号功率保持稳定。

  一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号,经前置放大器后输出相应码率的电信号,输出的信号一般为PECL电平。同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。

  Ø 传输速率指每秒传输比特数,单位Mb/s 或Gb/s。主要速率:百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。

  Ø 光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。一般认为2km 及以下的为短距离,10~20km 的为中距离,30km、40km 及以上的为长距离。光模块的传输距离受到限制,主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散。

  损耗是光在光纤中传输时,由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失,这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。

  Ø 色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等,从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端,导致脉冲展宽,进而无法分辨信号值。

  Ø 中心波长指光信号传输所使用的光波段。目前常用的光模块的中心波长主要有三种:850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。

  多模光纤(MMF,Multi Mode Fiber),纤芯较粗,可传多种模式的光。但其模间色散较大,且随传输距离的增加模间色散情况会逐渐加重。多模光纤的传输距离还与其传输速率、芯径、模式带宽有关,具体关系请参见下表。

  Ø 单模光纤(SMF,Single Mode Fiber),纤芯较细,只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯。

  Ø 接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。光纤连接器是光纤通信系统中不可缺少的无源器件,它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能,既方便了光系统的调测与维护,又使光系统的转接调度更加灵活。

  多模光纤连接器(一种是G.651 纤其内径50um,外径125um;另一种是内径62.5um,外径125um);

  按照光纤连接器的连接头形式分:FC,SC,ST,LC,MU,MTRJ 等等,目前常用的有FC,SC,ST,LC

  Ø SC(Subscriber Connector Standard Connector,标准光纤连接器),由日本NTT公司开发的模塑插拔耦合式连接器。其外壳采用模塑工艺,用铸模玻璃纤维塑料制成,呈矩形;插针由精密陶瓷制成,耦合套筒为金属开缝套管结构。紧固方式采用插拔销式,不需要旋转。外观图如下所示

  Ø 可以理解为光的强度,单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性单位,dBm为对数单位。在通信中,我们通常使用dBm来表示光功率。

  Ø 使用光功率计测量。针对PON产品,由于其ONU端采用的是突发模式,因此需使用专用的光功率计进行测量,串接在线路中,可以即时给出当前上行和下行的光功率。

  接收灵敏度指的是在一定速率、误码率情况下光模块的最小接收光功率,单位:dBm。一般情况下,速率越高接收灵敏度越差,即最小接收光功率越大,对于光模块接收端器件的要求也越高。

  Ø 考虑到光纤老化或其他不可预见因素导致的链路损耗增大,最佳接收光功率范围控制在接收灵敏度以上2-3dB 至过载点以下2-3dB,即上图中的白色区域。

  受压灵敏度指输入信号在附加了抖动和垂直眼闭(vertical eye closure)劣化条件后测得的灵敏度值,单位:dBm。此概念仅针对于10G 接口模块(XENPAK 模块及XFP 模块)。

  发射光功率指发射端的光强,接收灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以dBm为单位,是影响传输距离的重要参数。光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。

  Ø 光纤衰减量和实际选用的光纤相关。一般目前的G.652光纤可以做到1310nm波段0.5dB/km,1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。对于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限,可以不作考虑。

  指光模块接收端最大可以探测到的光功率,一般为‐3dBm。当接收光功率大于饱和光功率的时候同样会导致误码产生。因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。

  又称饱和光功率,指的是在一定的传输速率下,维持一定的误码率(10-10~10-12)时的最大输入光功率,单位:dBm。

  Ø 需要注意的是,光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。

  对于长距光模块,由于其平均输出光功率一般大于其最大输入光功率(即光饱和度),因此请用户使用时关注光纤使用长度,以保证到达光模块的实际接收光功率小于其光饱和度,否则有可能造成光模块的损坏。

  SFP光模块,全称Small Form-factor Pluggable,即:小型可热插拔光收发一体模块。 SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。

  BiDi(Bidirectional)即:单纤双向。利用WDM技术,发送和接收两个方向使用不同的中心波长。实现一根光纤双向传输光信号。一般光模块有两个端口,TX为发射端口,RX为接收端口;而该光模块只有1个端口,通过光模块中的滤波器进行滤波,同时完成1310nm光信号的发射和1550nm光信号的接收,或者相反。因此该模块必须成对使用,他最大的优势就是节省光纤资源。

  Compact SFP,紧凑型SFP,在现有SFP封装基础上,发展为更先进、更紧凑的CSFP封装。

  CWDM光模块采用CWDM 技术,可以通过外接波分复用器,将不同波长的光信号复合在一起,通过一根光纤进行传输,从而节约光纤资源。同时,接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。

  ●CWDM SFP具有速率和协议透明性,CWDM 提供了在一根光纤上提供不同速率的、对协议透明的传输通道,允许使用者直接上下某一个波长,而不用转换原始信号的格式。

  DWDM SFP属于密集波分复用技术,可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。 DWDM SFP的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长件。

  Ø 电口模块,即Copper SFP,SFP封装,电口模块,100米可支持最大传输距离 100m(RJ45,5类双绞线为传输介质)。

  SFP+光模块:是新一代的万兆光模块,它按照ANSI T11协议,可以满足光纤通道的8.5G和以太网10G的应用。

  ●SFP+只保留了基本的电光、光电转换功能,减少了原有XFP设计中的SerDes, CDR, EDC, MAC等信号控制功能,从而简化了10G光模块的设计,功耗也因而更小。

  Ø XFP模块是一种可热插拔的、占电路板面积很小的、串行-串行光收发器,可以支持SONET OC‐192、10 Gbps 以太网、10 Gbps 光纤通道和G.709链路。

  GBIC是Giga BitrateInterface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用,是一种符合国际标准的可互换产品。

  Ø Xpak和X2光模块都是从Xenpak标准演进而来的,其内部功能模块与Xenpak基本相同,在电路板上的应用也相同,都是使用一个模块即可实现10G以太网光接口的功能。由于Xenpak光模块安装到电路板上时需要在电路板上开槽,实现较复杂,无法实现高密度应用。而Xpak和X2光模块经过改进后体积只有Xenpak的一半左右,可以直接放到电路板上,因此适用于高密度的机架系统和PCI网卡应用。

  光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。模块型号标称的传输距离只作为一种分类方法,实际应用中不能直接套用。因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散,无法达到标称的传输距离。

  Ø 损耗是光在光纤中传输时,由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失,这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。

  Ø 色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等,从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端,导致脉冲展宽,进而无法分辨信号值。

  Ø 因此,用户需要根据自己的实际组网情况选择合适的光模块,以满足不同的传输距离要求。实际传输距离取决于对应型号光模块的实际发射功率、光路上的传输衰减和光口的接收灵敏度。

  注意光纤使用长度,以保证到达光模块的实际接收光功率小于其光饱和度,否则有可能造成光模块的损坏。

  注意:永远不要让光纤尾部正对你的眼睛,永远不要向光纤里面看,不要直接或使用仪器看光纤尾部。激光是不可见的,但可能会对人眼造成永久伤害。

  Ø ESD是ElectroStatic Discharge缩写即“静电放电”,是一个上升时间可以小于1ns(10亿分之一秒)甚至几百ps(1ps=10000亿分之一秒)的非常快的过程,ESD可以产生几十Kv/m甚至更大的强电磁脉冲。

  Ø 静电会吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响产品的功能与寿命; ESD的瞬间电场或电流产生的热,使元件受伤,短期仍能工作但寿命受到影响;甚至破坏元件的绝缘或导体,使元件不能工作(完全破坏)。ESD是不可避免;

  环境干燥,易产生ESD;不正常的操作,如:非热插拔光模块带电操作;不做静电防护直接用手接触光模块静电敏感的管脚[t2];运输和存放过程中没有防静电包装;设备没有接地或者接地不良;

  B. 光纤连接器要有封帽,不使用时盖上封帽,避免光纤连接器污染而二次污染光模块光口;封帽不使用时应放在防尘干净处保存;

  B. 对光模块操作时做静电防护工作(如:带静电环或将手通过预先接触机壳等手段释放静电),接触光模块壳体,避免接触光模块PIN 脚;

  C. 使用的相关设备采用并联接地的公共接地点接地,保证接地路径最短,接地回路最小,不能串联接地,应避免采用外接电缆连接接地回路的设计方式;

  中有周期性跌落现象,不知道和什么因素有关。 下图是我当前的电路,当3.6V18650电池在给负载(200mA)进行供电时,插入另一个4V电。


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