Что такое оптический преобразователь?
Оптический преобразователь, также известный как оптический медиаконвертер, представляет собой устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов в оптические и наоборот.
В системах связи, использующих металлические кабели, такие как кабели LAN, электрические сигналы используются для передачи данных. Однако по мере увеличения расстояния передачи эти электрические сигналы могут страдать от затухания и могут быть восприимчивы к электромагнитным помехам, что приводит к ошибкам связи.
С другой стороны, оптоволоконная связь использует световые импульсы для передачи сигналов. Оптические сигналы в оптоволокне имеют низкое затухание и невосприимчивы к электромагнитным помехам, что делает их идеальными для стабильной связи на больших расстояниях. Оптические преобразователи используются для преодоления разрыва между металлическими кабелями и оптическими волокнами в таких системах.
Применение оптических преобразователей
Оптические преобразователи находят применение в различных сценариях, включая подключение оптических линий к домашним и офисным локальным сетям и подключение средств связи WiFi к национальным оптическим сетям.
Поскольку сети соединяют компьютеры, периферийные устройства, производственное оборудование и бытовую технику, средства передачи данных становятся необходимыми. Оптоволокно, обладающее такими преимуществами, как низкое затухание, помехоустойчивость, малый вес и коррозионная стойкость, широко используется в сетях связи по всему миру.
Устройства, подключенные к этим сетям, работают с использованием электрических сигналов, но оптические сигналы, передаваемые по оптоволокну, не могут быть использованы напрямую. Оптические преобразователи играют решающую роль в преобразовании этих оптических сигналов в электрические сигналы для использования подключенными устройствами.
Принцип оптического преобразователя
1. Преобразование электрического сигнала в оптический (ЭО)
Преобразование EO включает преобразование электрических сигналов в оптические сигналы. Это достигается с использованием полупроводникового лазера в качестве источника света для оптического сигнала. Два распространенных метода модуляции лазерного света — это прямая модуляция, когда электрический сигнал напрямую управляет полупроводниковым лазером, и внешняя модуляция, когда полупроводниковый лазер непрерывно управляется, а его свет модулируется внешним модулятором.
Хотя прямая модуляция компактна и проста с точки зрения схемы модуляции, она может страдать от ухудшения формы сигнала из-за прямого управления полупроводниковым лазером, что делает ее менее подходящей для дальней связи. Внешняя модуляция предпочтительна для таких приложений.
2. Преобразование оптического в электрическое (OE)
Преобразование OE включает в себя преобразование оптических сигналов в электрические сигналы. Это достигается с помощью фотодиода, который является полупроводниковым устройством, также известным как оптический датчик. Когда свет попадает на фотодиод, он генерирует электроны и дырки в PN-переходе, что приводит к возникновению тока. Фотодиод преобразует оптический входной сигнал в электрический сигнал.
Оптический преобразователь представляет собой комбинацию преобразователей EO и OE, позволяющую осуществлять двунаправленное преобразование между электрическими и оптическими сигналами.
Дополнительная информация об оптических преобразователях
Схема оптического преобразователя
Эффективное использование оптических преобразователей требует тщательного проектирования схем и схем монтажа.
1. Согласование импеданса
В модуляции класса Гбит/с согласование импеданса становится критически важным, особенно при работе с длинами цепей миллиметрового масштаба. Важно обеспечить согласование импеданса между полупроводниковым лазером и драйвером лазера. Плохое согласование импеданса может привести к отражениям сигнала и звону, ухудшая форму волны модуляции. Часто необходима проверка характеристик путем моделирования на этапе проектирования.
2. Конфигурация фотодетектора и усилителя первой ступени
Очень слабый сигнал протекает между фотодетектором и усилителем первой ступени. Минимизация шума на этом пути сигнала имеет решающее значение для соответствия указанным минимальным требованиям к светочувствительности. Поскольку светочувствительность может меняться в зависимости от сборки и компоновки, часто необходима проверка характеристик во время монтажа в дополнение к соображениям согласования импеданса.