چرا انتخاب موج درایو عملکرد گیرنده نوری

در شبکه های ارتباطی نوری مدرن، انتخاب طول موج عملیاتی یک پارامتر طراحی اساسی است که به طور مستقیم حساسیت گیرنده، تحمل سر و صدا و سیستم کلی را تعیین می کند.به عنوان ترافیک از محاسبات ابری، جریان ویدئو و مرکز داده متصل به افزایش، مهندسان باید درک کنند که چگونه انتخاب طول موج بر هر مرحله از پذیرش سیگنال تاثیر می گذارد - از بهره وری کوانتومی به کمی از آلودگی (BER) طراحی های مقاله، این مکانیسم های هدایت فیزیکی را برای ردیابی فیزیکی و بررسی سیستم هدایت می کند.

فیزیک موج طولانی - تعامل مجدد

قابلیت های Phototracor Responsivity و Quantum Performance

در قلب هر گیرنده نوری یک تشخیص عکس است که فوتون های حادثه را به جریان الکتریکی تبدیل می کند. مسئولیت پذیری [FLT1] یک خط عبور نوری نزدیک به یک سیگنال ورودی است، زیرا FLT:2pin Photodiodes [F3] [FLT3] و [FLT4: D.

دانلود فیلم Dark Current and Shot Noise

جریان تاریک – جریان نشتی که از طریق فوتون در غیاب نور جریان دارد – همچنین دارای طول موجی است که در آشکارسازهای طولانی مدت (به عنوان مثال، کسانی که برای L-band طراحی شده اند)، جریان تاریک تمایل به بالاتر از آن دارد که مواد باند باریک تر، که می تواند حساسیت گیرنده را کاهش دهد، علاوه بر این، shot سر و صدا [F:1] در نتیجه تعادل فعلی با مقیاس های پایین عکس (در حال حاضر با تعادل پایین است.

باندهای موج استاندارد و تاثیر آنها بر روی متریک

ارتباطات فیبر نوری به چندین باند طول موج، هر کدام با ویژگی های متمایز، پراکندگی و غیر خطی سازماندهی می شوند. جدول زیر رایج ترین باندها و تاثیر معمول آنها بر عملکرد گیرنده را خلاصه می کند.

850 nm (O-Band for Multimode)

در درجه اول با استفاده از لیزرهای سطح تابش (VCSELs) در پیوندهای چند منظوره کوتاه مدت (مراکز داده، شبکه های منطقه محلی) در 850nm، از دست دادن فیبر حدود 3dB / کیلومتر و محدودیت های پراکندگی تعدیلی به حدود 300 متر می رسد، باید قدرت نوری بالاتر را برای کاهش بهره وری و کاهش دهد.[۳] اغلب منجر به کاهش سرعت افزایش بهره وری می شود.

1310 نانومتر (O-Band)

این طول موج نزدیک به نقطه صفر پراکنده از فیبر تک حالت استاندارد (SMF) قرار دارد در حالی که کاهش در تنزل متوسط (0.35 dB / کیلومتر)، گیرنده از کمترین پراکندگی کروماتیک بهره می برد، که باعث کاهش تداخل بین آلودگی در نرخ داده های متوسط (تا 10 گیگابیت) برای سرعت بالاتر (100 گیگابیت در ثانیه و فراتر از آن)، هنوز هم نیاز به جبران خسارت های پراکندگی است.

1550 nm (C-Band)

گروه تقویت کننده فیبر Erbium (EDFA) تقویت کننده (EDFA) باعث می شود 1550 nm اسب کار برای سیستم های مسافت طولانی و زیردریایی استفاده شود.درtenuation قطره به dB / کیلومتر £ 0.2 db، به طور معمول تقویت کننده های نوری را قادر می سازد تا هزاران کیلومتر از گیرنده های سیگنال را در 1550 برابر کاهش دهند، کاهش سیگنال پایین تر است (به گیرنده های dBm - dBm {\F} باید به طور کامل کنترل شوند.

L-Band (1565-1625 نانومتر)

L-band طیف قابل استفاده را فراتر از C-band گسترش می دهد، اجازه می دهد تا چندین برابر موج فشرده (DWDM) با کانال های بیشتر، گیرنده های L-band باید با کاهش فیبر بالاتر و قوی تر (FLT:0four-wave مخلوط (FWM) [F:1] [F= با توجه به تفاوت های پراکنده.

مکانیسم های بلند مدت سر و صدا

تقویت کننده Spontaneous Emission (ASE) Noise

در سیستم های تقویت شده، صدای ASE از EDFAs در امتداد پیوند تجمع می یابد. رقم سر و صدا یک تقویت کننده نوری در سراسر طیف به دست آوردن متغیر است. Wave Heights نزدیک به اوج به دست آوردن EDFA (شکل ۱۵-۱۵۶۰ نانومتر) تجربه صدا پایین تر، که به طور مستقیم بهبود سیگنال نوری گیرنده به نسبت (OSNR) انتخاب یک کانال در داخل منطقه تقویت کننده از خطاهای ناشی از A.

عدم وجود اختلال های غیر خطی

انتخاب موج بر اثرات غیر خطی مانند خود فاز (SPM) تأثیر می گذارد -lit- phaseulation (XPM] [FLT-3]، و FWM در سیستم های DWDM، کانال های فضایی نزدیک به طول موج انتقال (F3) سیگنال های اتصال سریع (FW) از سیگنال های اتصال گیرنده های دیگر (F3) رنج می برند.

تجارت عملی - اخراج در انتخاب موج

نرخ داده ها و Constraints Bandwidth

برای نرخ های بالای نماد (≥56 گیگابایت)، پهنای باند 3 dB گیرنده باید برای گرفتن سیگنال بدون تحریف، در طول موج های طولانی تر، خازن فتوdiode می تواند پایین تر باشد (به دلیل عرض های بزرگتر depletion) ، افزایش میزان پهنای باند پهنای باند، زمان انتقال فوتون حامل های تولید شده نیز با جذب عمق افزایش می یابد.

در مقابل تشخیص مستقیم

در گیرنده های رضایت بخش ، انتخاب طول موج بر نوسان محلی (LO) سر و صدا فاز لیزر و تراز قطبی شدن تأثیر می گذارد. طول موج LO باید سیگنال را در عرض چند صد مگاهرتز مطابقت دهد، که هنگامی که سیگنال حرکت می کند سخت تر می شود. الگوریتم های برآورد پیشرفته فاز دیجیتال می توانند ناسازگاری بیشتر تحمل کنند، اما حاشیه سیستم هنوز هم اگر محدودیت های تنظیم کننده بیرونی (برای گیرنده های خاموش) برای تشخیص مستقیم، کاهش یابد.

هزینه و دسترسی به قطعات

استاندارد سازی در یک باند تک طول موج، موجودی را ساده می کند، اما ممکن است عملکرد زیر بهینه سازی را اعمال کند، به عنوان مثال، استفاده از 1550 nm در پیوندهای کوتاه مدت داده های مرکز دسترسی به دلیل نیاز به دیودهای لیزر سرد و EDFA ها در مقابل، استفاده از 850 nm برای مسافت طولانی به دلیل از دست دادن سیستم طراحان سیستم باید هزینه های خاص، آشکارسازها و تقویت کننده های عملکرد را کاهش دهد.

گسترش پمپ های موج: S-Band، U-Band و Beyond

تحقیقات فعلی به بررسی ظرفیت S-band (1460-1530 nm) و Uband (1625-1675 nm) برای باز کردن ظرفیت اضافی.برای گیرنده ها، این گروه ها چالش های موجود را ارائه می دهند: Photodiodes اغلب دارای قابلیت های مجدد (به دلیل محدودیت های جذب) هستند و جریان تاریک می تواند یک سفارش از اندازه بالاتر باشد، با این حال توسعه (Fupion) برای ادغام صدا (gb) باشد.

نتیجه گیری: دستورالعمل های عملی برای بهینه سازی موج

انتخاب طول موج بهینه برای یک گیرنده نوری بسیار دور از یک تصمیم یک اندازه است. چک لیست زیر می تواند به معماران سیستم کمک کند تا معاملات آگاهانه را انجام دهند:

  • برای دسترسی کوتاه (<1 km): استفاده از 850 nm با VCSELs کم هزینه و عکس های پین است که قدرت بالا برای غلبه بر سر و صدا حرارتی دریافت کرده است.
  • برای دسترسی متوسط (1-40 کیلومتر): 1310 nm ارائه می دهد پراکندگی پایین و حساسیت عالی بدون جبران خسارت پراکندگی ساده و مقرون به صرفه است.
  • ] برای مسافت طولانی (>100 کیلومتر): ] 1550 nm (C-band) با بهره برداری EDFA و تشخیص منسجم بالاترین حساسیت را ارائه می دهد و از جبران پراکندگی یا برای مدیریت پراکندگی رنگی استفاده می کند.
  • برای ظرفیت فوق العاده بالا [FLT 1] گسترش به L-band و در نهایت S-band. Monitor گیرنده جریان تاریک و مجازات سر و صدا ASE در نظر گرفتن استفاده از APD برای افزایش حساسیت در طول موج های طولانی تر.

رشد انفجاری 5G، اینترنت اشیا و هوش مصنوعی حتی نرخ داده های بالاتر را می طلبد، در نتیجه، انتخاب طول موج سنگ بنای طراحی گیرنده نوری باقی خواهد ماند – که شایسته مطالعه دقیق و بهینه سازی در سطح لینک است. مهندسان که در تعامل بین طول موج، سر و صدا گیرنده و اختلالات غیر خطی تسلط دارند، به خوبی مجهز به ساخت شبکه های قوی و با عملکرد بالا برای دهه آینده خواهند بود.

[[ویرایش] [۱]