הבנת התפקיד של מקבלי אופטי ברשתות מהירות גבוהה

מקלטים אופטיים יוצרים את השלב הקריטי הסופי בקישורי תקשורת סיבים אופטיים, מה שממיר אותות אופטיים מעוותים חזרה לתחום החשמלי לעיבוד על ידי מעבר וציוד ניתוק.ברשתות מודרניות התומכים 100G, 400G, והעלאת שערי קו 800G, ביצועי המקלט מכתיבים ישירות את ה-Achievable להגיע, שלמות נתונים ומהנדסי פריל המערכת הכוללת אחראים לפריסה, תחזוקה, בעיות מהירות חייב להיות בעל הבנה עמוקה של תפקוד אופטי, אפילו סטיות, אפילו ⁇ , או ⁇ , באופן משמעותי, באופן משמעותי, כמו ביצועים אופטיים, או ⁇ , או ⁇ , באופן משמעותי, כמו ביצועים קטנים, כמו ביצועים חשובים ביותר, כמו גם ⁇ , או ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ מנגנונים חשובים ביותר ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ארכיון תגיות: The Core Health Indexs

בעוד שפע של פרמטרים להשפיע על פעולת המקלט, ארבעה מדדים בסיסיים יוצרים את סלע ההערכה של ביצועים: רגישות, רוחב פס, דמות רעש, ושיעור שגיאות מעט.כל אחד אינטראקציה עם האחרים, ו ⁇ מטר אחד לעתים קרובות כרוך במסחריים הדורשים שיפוט הנדסי זהיר.

רגישות: אות המינימום של מקבל

רגישות מוגדרת כאירוע כוח אופטי ממוצע מינימלי על photodetector הנדרש כדי להשיג שיעור שגיאה מסוימת, בדרך כלל 10-12 עבור רוב מערכות הטלקום. זה בא לידי ביטוי ב dBm (הטענות ביחס ל-1 mW) מקלט רגיש יותר יכול לפעול עם כוח אופטי נמוך יותר, ומאפשר טווחי זמן ארוכים יותר בין מגבר 30 או שימוש של פחות עלות, פחות כוח שידור אופייני עבור 10 מ"מ"מ קצר (D) באמצעות DKD) באמצעות DKDerds) באמצעות DKDerdenstexerds) יעיל יותר עם DKDerderderderderderbent) באמצעות DKDerderderderds יעיל יותר עם DKerdenstent) באמצעות DKDerbn יעיל יותר עבור ccerbent) באמצעות DKertent , 000Derdensancedexerdenstent יעיל יותר עבור , 000 DKerbn יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר עבור צמצם יעיל יותר מ- 24D

רגישות מוגבלת ביסודו על ידי רעש מקלט, כולל רעש תרמי מן המעגל המגבר, רעש יריה מן הצלילה הנוכחית, ורעש אינטנסיבי יחסית (RIN) ממקור אופטי. משוואה הרגישות עבור מקלט אידיאלי מוגבל רק על ידי רעש נורה ניתן על ידי:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ 10 (h ⁇ / ⁇ ) * (B* * Q2) + 3003FLT:1

כאשר h ⁇ הוא האנרגיה הפוטונית, ⁇ הוא יעילות קוונטית, B הוא קצב הקטן, ו Q הוא הגורם האיכותי הקשור ל- ER (עבור ER=10-12, Q ⁇ 7) מקלטי עולם אמיתי להוסיף עונשי רעש תרמיים של 5-10 dB כדי למדוד את הרגישות המדויקת, משתנה אוטטור אופטי (A) ממוקם בין מכוד ודרדר, בעוד שהסף גדל עד לסף גדל והולך עד שהוא עולה.

בנדיווי: כמה מהר יכול מקבל להגיב?

בנדווידט מגדיר את טווח התדרים שעליו המקלט יכול להמיר באופן אמין אותות אופטיים עם תגובה נאותה ותגובה שלב. עבור מקלט דיגיטלי, רוחב פס 3 dB חשמלי (התדירות שבה כוח התפוקה יורד בחצי) בדרך כלל צריך להיות בין 0.7 ו 1.0 פעמים שיעור הסמל כדי לאזן התערבות בין-דלקתית (ISI) ורעש. עבור מערכת Gba 28 (קוד ב -100G), רוחב פס רחב יותר, 000- ⁇ לתוך רוחב פס רגיל, הוא גורם רוחב פס גבוה יותר.

בנדווידט מוגבל על ידי קבוע זמן ה-RC של photodiode, זמן המעבר המוביל, ואת התגובה תדר של שלאחר דגימה. ב המקלטים קוהרנטים מודרניים, החזית האופטית כוללת ערבוב ותצלומים מאוזנים עם רוחב פס מעל 60 GHz כדי לתמוך 64 ו 128 Gbauding אותות. מהנדסים צריך לאמת באמצעות רוחב פס מאוגדית (מהירות, תגובה אופטית 3D) או קצר לאחר מכן הוא ספקטרום DB.

איור רעש: Quantifying הוסיף Degradation

Noise Fig (NF) הוא פרמטר קריטי כי משווה את ההשפלה של יחס אות-לכאורה (SNR) כפי שהאות עובר דרך המקלט.זה מוגדר כיחס של הקלט SNR (בתחום אופטי לפני photodiode) לפלט SNR (אחרי המרה חשמלית וגברה), אשר מתבטא ב dB עבור אידיאלי, ללא רעש, NF יהיה לצרף אמיתי של 10B) עבור 10DNVerts (לאחר השפעה נמוכה יותר מ-DV) עבור 10Bertance) עבור 10Berd ל-DVer יעיל ל-DVENDVENDVENL (לאחר המרוחזקת של 10BTer יעיל יותר עבור כפלת חומר DI) עבור 10B , אך ורק לאחר המרבכוח נמוך יותר עבור 10DS) עבור כפלהכוח נמוך יותר עבור כפלהכוח נמוך יותר עבור כפלהכוח נמוך יותר עבור 10B.

NF מושפע מאוד על ידי עיצוב מגבר המעבר הראשון של שלב (TIA) אשר חייב איזון רווח, רוחב פס, ורעש תרמי. A נמוך-noise TIA עם הפחתה גדולה מצמצם את דמות הרעש אבל עשוי להגביל רוחב פס. מהנדסים למדוד NF באמצעות מקור עם אינדקס מודולציה אופטי ידוע או על ידי שיטת Y-factor (שילוב של רעש פלט עם כוח עם "מהירות" נגד מומנטום נמוך יותר.

שיעור שגיאות: איכות האולטימטיבית

ER הוא היחס של ביצועים לא נכונים שהתקבלו ביטים למספר הכולל של ביטים המועברים על פני מרווח מוגדר.בעוד שלעתים קרובות נחשב המבחן הסופי של ביצועי קישור, ניטור לפני FEC הוא חיוני להערכת שולי המקלט לפני אורך תיקון שגיאות קדימה (FEC) דקודור (FEC) יכול לתקן שגיאות במידת הצורך.במערכות מודרניות, עם רווח מגובש גבוה (למשל, ריד-Smon או LDL) עם TERB3 (F) יכול לשמור על שגיאות נוספות, אך ורק 10.10.

ER קשור ישירות לפרשת האופטימיות של המקלט (OMA) והפצת הרעש במעגל ההחלטה.ה-Q-factor, הנגזרת מהאמפליטוגרמה של תרשים העין ותזמון, מספקת ערך מתח-דומיין של BER.עבור רגישות נתונה, רצפת ה- BER נקבעת על ידי רעש, בעוד אותות כגון פיזור chromaticion, פיזור מוקדם של תפקוד (שלב מעקב) לפני התקף תגובה רציפה של הפרעת).

פרדוקסים משניים שמגבילים את הביצועים של העולם האמיתי

מעבר לגרעין 4, יש לשקול כמה מדדים נוספים בעת תכנון או בעיות בפתרון קישור מהיר. פרמטרים אלה לעתים קרובות להטיל מגבלות על גמישות ועוצמה סביבתית.

טווח דינמי: Handling Large Signal Variations

טווח דינמי הוא אורך של כוח אופטי קלט שעליו המקלט יכול לפעול עם BER שצוין, מן הרגישות המינימלית לרמה עד כוח עומס מקסימלי (מעבר אשר עלול להתרחש או עיוות לא ליניארי הופך בלתי מתקבל על הדעת) מקלט טיפוסי עשוי להיות טווח דינמי של 20-30 dB ב כוחות קלט גבוה, TIA יכול ליישב, גורם עיוות הדופק ולהגדיל את הרווח האוטומטי (AG) מרחיבה את טווח דינמי זה, אך הוא מוסיף את ההשפעות בטווח הקצר של חומרת גבוהה.

אובדן תלוי של Polarization (PDL) ו- Polarization תלוי ברגישות

עבור מקלטים ישירים, הפונקציה photodiode responsponsivity היא בדרך כלל תלוי קוטב של צריכת הקוטביות. עם זאת, במקלטים קוהרנטיים כי מסתמכים על ערבוב האות עם אוסטר המקומי, מצב הסניכיון של האות הנכנס חייב להיות במעקב. - פולר הפסדים תלויים בדרך האופטית של המקלט (פריים, פיצול, תערובת היברידית) יכול לעתים קרובות לקבל אותות קצרים יותר (D2) על ידי .

המונחים: titrics

בקישורים אופטיים אנלוגיים או קישורים דיגיטליים המשתמשים בפורמטים מתקדמים (למשל, QAM), לינאריות היא חיונית.טווח דינמיים נטולת נזיפה (SFDR) ועיוות הרמוני הכולל (THD) המגדיר עד כמה המקלט משכפל את המינון.עבור טווח דינמי של 16-QAM או 64-QAM, עיוות בין-קלידוני של סדר שלישי (MD) חייב להיות נמוך ל-מנת למנוע בדיקה אופטיתית של 2.

שיטות מדידה ופרקטיקה הטובה ביותר

סיווג מדויק של מדדי המקלט דורש כלי שיט זהירים ו calibration. הגדרות הבדיקה הבאות אופייניות בייצור וסביבות שדה:

  • (FLT:0Sרגישות ובדיקת ERPLT:1 Connect) מקור לייזר טוטלי (TLS) המוצב על ידי משדר עם יחס הכחדה ידוע. הכנס VOA מלוטש בין המשדר לבין המקלט תחת בדיקה. השתמש בבדיקת ER BER המסונכרן לשעון השידור.
  • <חזק>Bandwidth Measurement: השתמש בממודול אופטי במהירות גבוהה המונע על ידי מנתח רשת וקטור (VNA) כדי ליצור גורף קטן מ DC עד מעל הנקודה 3DB הצפויה. לחלופין, ליישם <10 ps אופטי הדופק ו למדוד את התגובה האימפולסית על a sampling oscilloscope; רוחב הפס 3B נגזר מ אימפולס של ארבע פעמים לא ניתן לשנות את התמונה.
  • (ה) [ה]הסבר: [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]]]], [ה]], [ה],] [ה]]][ה]]]], [ה'[ה]'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ב[[ה']'[ה']'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']']']']'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[
  • (FLT:0)PDL ו- Polarization תלויים רגישות: ההרחבה 1 של בקר קוטב ואבקץ קוטב בין המקור למקבל. סופ את כל מדינות הקיטובות תוך ניטור BER בכוח קבוע של קלט ליד רמת הרגישות.רשם את המרבי והמינימום; ההבדל בכוח הדרוש כדי לחזור למטר היעד נותן את הרגישות.

כל המדידות חייבות להתבצע בסביבה מבוקרת עם ייצוב טמפרטורה (בדרך כלל 25 מעלות C ± 1 מעלות צלזיוס) מקלטי הפניה עם מאפיינים ידועים צריך לשמש כדי לאמת את ההתקנה לפני אפיון מכשירים לא ידועים.

השפעות סביבתיות והזדקנות על מקבל Metrics

ביצועים מקבלים אינם סטטיים.טמפרטורת תנודות לשנות את התגובה של photodiode (בדרך כלל -0.3 -0.5% per ° C עבור InGaAs) ואת רווח של APDs (אשר יכול להשתנות על ידי כמה אחוזים per ° C) את המתח ההטיה עבור APDs לעתים קרובות דורש פיצויי טמפרטורה.

מגמות מתפתחות: מעבר ל-800G ו-Coherent Subsystems

הביקוש הבלתי פוסק לתפוקה גבוהה יותר הוא לדחוף טכנולוגיית המקלט לגבולות הפיזיים שלה.עבור 1.6T Ethernet ומעבר, שיעורי סמל מעל 200 Gbaud ידרוש photodiodes ו- TIAs עם רוחב פס >130 GHz, דוחף את הגבולות של InP ו- SiGe BiCMOS תהליכים. תיווך דיגיטלי יכול כעת לשלב 8 או 16 קלטות אופטיות עם DSP מקבילה מסיבית, מה שהופך ליניאריות וצלב בין ערוצים אסטרטגיים, אבל יכול להוסיף מקלטים מתקדמים, אך ורקמות למכונה.

יתר על כן, שילוב פוטוניקה (צלניקה של אבן) הוא צמצום הגודל והעלות של מקלטים תוך הבטחת ביצועים חוזרים על פני הטמפרטורה.עם זאת, גלאי סיליקון פוטודיודה יש יעילות קוונטית נמוכה יותר בהשוואה לתרכובות III-V, הדורשות כוח קלט גבוה יותר עבור אותה הרגישות - יצירת דמות רעש אפילו יותר מכריעה מהנדסים חייבים להישאר מעודכן לגבי ההתפתחויות האלה כדי להבטיח את עיצובי הרשת שלהם בעתיד.

מסקנה: גישה מאוזנת לאופטימיזציה של מקבל

מאסטר של ביצועים מרכזיים של מקלטים אופטיים - רגישות, רוחב פס, דמות רעש, ו BER - יחד עם פרמטרים משניים כגון טווח דינמי, PDL, לינאריות, מאפשר מהנדסי רשת לעצב קישורים חזקים, במהירות גבוהה כי לפגוש או יותר הסכמי רמת שירות. מדידת מערכתית ניטור של מדדים אלה במהלך ההתקנה ולאורך כל מחזור חיי המערכת הם אמצעים חיוניים נגד מהנדסים מונעים על ידי דיסציפלינות דרמטיות, אפילו ממתכתית יעילה, יכול להמשיך לשלבים דרך ביצועים מעשיים.

עבור אלה המבקשים חומר התייחסות טכני עמוק יותר, המשאבים הבאים מספקים כיסוי סמכותי:

  • (ב) [01:0] ,364 20]}}, מחקר על עיצוב מקלט ומודל רעש.
  • (ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד): "ה' אלקים" (ב"ב)
  • (ב) ,0) בחינת קבלה: אתגרים ופתרונות כפליים (ב) 1 (ב) ,2VIAVI SolutionsveFLT 3:
  • (ב) ,0) , מדרש (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) עיצוב דיגיטלי מהיר: מדידה ואופי של אות אינפורטל 1 - טקסט ההתייחסות מכסה TER ו- Jitter Measurement.

על ידי שילוב תובנות ביצועים אלה עם תרגול מדידה הידיים, אופטימיזציה אופטית של מקלט הופכת משמעת חוזרת, מבוססת מדע ולא בעיה של אמנות.