Optik sinyal yenileme sistemleri uzun mesafeli, yüksek hızlı iletişim ağlarının arka kemiği oluşturur.Geçmiş ve fiber iletim tarafından çarpıtılmış ve çarpıtılmış optik pulların kalitesini yeniden inceler ve her regeneratorın kalbindeki tüm sinyalleri algılamalı ve aydınlatmalı bir bileşene bakarlar.Bu makale, sinyal yenilemedeki optik alıcıların rolünü inceler, anahtar bileşenleri ve performans ölçümlerinin ölçümler yapar ve ortaya çıkan teknolojilere bakarlar.

Optik Alıcı nedir?

Optik bir alıcı, gelen veri akışının hızıyla ilk elektronik sahnedir. Tipik bir alıcı a

Alıcının birincil işi, doğru şekilde tasarlanmış bir alıcıda bulunan bilgileri yorumlamak, hatta en sofistike modülasyon biçimlerinde hataya dayalı iletişim kurmamak anlamına gelir.

Signal Rejenerasyonunda Optik Alıcıların Rolü

3R (Re-amplification, Re-shaping, Re-timing) Yenileme sistemi, optik alıcı ilk iki adım atıyor. Gelen optik sinyal - elektrik alanına dönüştürülür - bir saat kurtarma devresinin içine dönüştürülür - bir standart gerilim seviyesine (re-amplification) dönüştürülür ve gürültüyü kaldıran ve dalgaformunu geri döndürür.

Analiz ve Dönüşüm

Fotodetector, orijinal modulation oranını yakalamak için yeterli bant genişliği ve sorumluluğa sahip olmalıdır. yüksek hızlı sistemler (örneğin, 100 Gbps veya 400 Gbps), 50 GHz fotodiodes ile dönüşüm verimliliği doğrudan alıcının duyarlılığını etkiler - hedef biraz terörizm oranı elde etmek için gerekli minimum güç (BER).

Gürültü Filtreleme ve Amplification

Dönüşümten sonra, elektrik sinyali yükselticiden termal gürültü içerir, dedektörün gürültüsünü vurun ve fiberden gelen geçici interferometrik gürültüyü kapayan bir modülasyon frekansına ayarlayın.Influence gürültüyü arttırırken, TIA'nın toplam hassasiyetle sınırlayan kritik bir parametredir.

Karar Devre ve Timing Recovery

Karar devresi, filtreli sinyali bir eşiğe kıyasla karşılaştırır. İyi bir şekilde gözlemlenen bir saat, örneklemenin en uygun anda meydana geldiğini sağlar - göz diyagramının en geniş açılışını. Timing jitter en aza indirmek zorunda, özellikle aşırı jitter, çok fazla sayıda sensöre yol açar (DWDM) sistemleriyle birlikte çok sayıda kanal birbirine yakın bir şekilde paketlenmiştir.

Optik Alıcının Anahtarlı Bileşenleri

Photodetector

Fotodetector gelen fotodiyo-dele çiftlerine dönüştürür.ETHFLT:0PIN fotodiodes[[D:0) Yüksek hız ve lineerlik sağlar, ancak mütevazı iç kazanç sağlar. [FONTDT:2).Avalanche fotodiodes (APDs)) iç multiplikasyon kazanılır, 10-15 dB'ye kadar hassasiyet geliştirir, ancak daha yüksek önyargılar gerektirir ve daha yüksek gürültü gerektirir.

Transimpedance Amplifier (TIA)

TIA fotodiode'den sonra ilk yükseltici aşamadır. Fotoğrafta (tipik olarak birkaç mikroamp) bir gerilime ( milivolts of milivolts) düşük gürültü ve yüksek bant genişliğine sahip olarak otomatik kazanç kontrolü içerir.

Ampirik ve Filtreleme

Limitli bir amplitüd sinyali sabit bir amplifiğe oturtuyor, karar devresini karıştırabilecek amplifiğe sahip amplitüdler. Pasif veya aktif filtreler sinyal spektrumunu şekillendiriyor ve bant gürültüsünü reddediyor. Bazı alıcılar aritme entegre ediyor:0low.

Saat ve Veri Kurtarma (CDR) Devre

CDR, veri akışından zaman çizelgesi çıkarır ve örnekleme anında birleştirir.In non-returnto-zero (NRZ) formatları, bir faz kilitleri verilerdeki geçişlere.For advanced modulation like PAM-4 or QPSK, more sofistike zamanlama kurtarma algoritmaları gereklidir.

Yeniden nesilde Optik Alıcılar için Performans Ölçümleri

Tasarımcılar, yenilenme kalitesini doğrudan etkileyen birkaç anahtar parametre kullanarak optik alıcıları değerlendirir:

  • [FONT:0)Sensitivite:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0)) 10 - 12 (veya daha düşük) BER'ye ulaşmak için gerekli olan minimum optik güç, regenerators arasında daha uzun süreler sağlar.
  • [FONT=0)Band genişlik:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: NRZ için 0,0) Yeterli bant genişliği intersymbol müdahalesine neden olur (ISI).
  • [FONT:0]Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[DDDynamic Range:[DDynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[D) Alıcının lineer işlemi sürdürdüğü bir giriş optik güç yelpazesinin üzerinde giriş optik gücü.
  • [FONT=0) Şekil: [DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNCÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN: 0,0) Şekil:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜSİ - 0: 0: 0Sİ - 0: 0: 0: 0Sİ - 0, TÜŞÜNÜŞÜNCÜŞÜNCÜye Değer: 0, TIA, TIA, TIA, TIA, TIA, TIA, TIA
  • [FONT=0)Polarizasyon Bağımlılığı:[Dönetici sistemlerde, alıcılar, hem kutuplaşma durumlarını ele almalıdırlar.

Dispersion ve Nonlinearity Etkisi

Chromatic Dağıtım ve lineer Kerr etkileri distort puls. Optik yenilenme genellikle dağıtım tazminatını içerirken, elektrik alıcı da bunu gerçekleştirebilir:0)elektronik tazminat (EDC)) eşitleme filtreleri kullanarak. EDC doğrudan optimize sistemleri daha fazla optik donanım olmadan genişletir.

Rejenerasyonunda Kullanılan Optik Alıcıların Türleri

DoğrudanDetection Alıcıları

Bunlar sadece optik sinyalin yoğunluğunu tespit etmek, genellikle mirası 2.5 Gbps ve 10 Gbps sistemleri ve pasif optik ağlarda (PON) Daha yüksek oranlarda, doğrudan algılama, EDC veya dağıtım-kompensating fiber üzerinde acı çeker.

Coherent Alıcıları

Coherent alıcılar, gelen sinyali yerel bir osilatör (LO) lazer ile karıştırıyor, optik bileşenler olmadan faz ve amplitüdün geri kazanılmasına olanak sağlıyor.Bu, yüksek ⁇ verimliliğine izin veriyor ve 16-QAM ve 64-QAM gibi modülasyon formatlarını destekliyor. Coherent algılaması, dijital sinyal işleme ile bir araya gelebilir (DSP)

Tümleşik Fotonik Alıcıları

Silikon fotonikleri ve indium phosphide (InP) platformları fotodetektörleri, modülörler ve hatta DSP devreleri tek bir çip üzerinde birleştirir. Bu entegre alıcılar, güç tüketimini ve ayak izi azaltırken, veri merkezi bağlantıları ve metro ağları için anahtar olanaklar sağlar.

Rejenerasyon için Optik Alıcı Tasarımında Zorluklar

  • [FONT:0] ⁇ Gürültü vs. Shot Gürültü: [Dönder: [Dönder: Düşük giriş güçlerinde, TIA'dan termal gürültü baskınlarına, limitli hassasiyetlere hakimdir. APDs yardım ancak aşırı gürültüyü kullanarak gelişmiş alıcılara yönelik bir algoritma kullanır.
  • [FONT:0]Band genişlik Sınırları:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönderlikler: 0,8 $ 'a tırmanmak için, ayrı bileşenler hem yüksek bant genişliği hem de düşük gürültüyü korumak için mücadele eder. Photonic-elektronik co-design gereklidir.
  • [FONT:0]Jitter ve Timing:[Dönetici:[Dönetici:0) Jitter, her alıcının CDR'si, koherent alıcıların LO'dan düşük verimsiz jitter ve yüksek jitter toleransı olmalıdır.
  • [FONT=0)Power Tüketim: [DFLT:1] Yüksek hızlı alıcılar ve DSP çipleri onlarca watt tüketebilir. Enerji verimliliği ölçeklendirme veri merkezi ağları için kritiktir.

Adaptif Eşitleştirme için Makine Öğrenme

DSP temelli alıcılar, fiber koşulları gerçek zamanlı olarak değiştirmeye adapte olan makine öğrenme algoritmalarının dahil edilmeye başlıyor. Neural ağlar karar eşlerini optimize edebilir ve eşitleyici muslukları optimize edebilir, doğrusal olmayan bir bozulma ile BER'yi geliştirir.

Nyquist Subcarriers ile Coherent

⁇ verimliliğini artırmak için, gelecekteki regeneratorlar, yoğun takımyıldızı işlemek için Nyquist-pulsed subcarriers kullanacak. Alıcılar daha yüksek lineerliğe ve daha hızlı analog-dijital dönüştürücülere ihtiyaç duyacaklar.

MicroTransfer-Yazdırılmış Fotodiodes

Yeni paketleme teknikleri, küçük fotodiodesların doğrudan silikon PIC'lerde basılmasına, parasitik kapasitansları azaltmasına ve 100 GHz'in ötesinde bant geliştirmesine izin verir.This can enable 1.6 Tbps kanalları.

Tüm Optimal Rejenerasyonu Elektronik Oversight ile

Basit optik kapıların coarse yenilenme yaptığı ve elektronik alıcılar iyi bir yeniden şekillendirme ve yeniden korkutmaya çalıştığını gösteren karma şemalara bazı araştırmalar işaret eder.Bu, ultra uzun süreli bağlantılar için performans devam ederken daha düşük güç tüketimi sağlayabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Optik alıcılar pasif dönüşüm elementlerinden uzaktır; aktif, akıllı karar alma bileşenleri sinyal yenileme sistemlerinin performansını tanımlayandır. mütevazi PIN yenileme sistemlerinden, gerçek zamanlı DSP ile ilgili herhangi bir alıcı için en uygun şekilde optimize edilmelidir.

Daha fazla okuma için, [[DÜSÜye:0)IEEE 802.3 Ethernet standartları[Dönetici performans gereksinimleri için ve [[Dönetici:2).Fiber Optik Derneği[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSTÜSTÜSTÜSTÜSÜSÜSÜye Olmayanları)