Übertragung von optischen Kabeln

Die Passive Optische Netzwerke - PON haben in diesen Tagen eine große Expansion mit der gestiegenen Nachfrage des Geschäfts und der Verbraucher nach der Ethernet-Bandbreite. Der Ausbau des Netzwerks ist möglich, wenn die Total Cost of Ownership niedriger ist als die Umsätze der Kunden.

In solchen PON-Systemen sind optische Transceiver im Burst-Modus wesentliche Komponenten. Sie werden durch die Integration von Transceiver-Schaltkreis-, optischen Vorrichtungs- und Modultechnologien aufgebaut. Die Konfiguration eines typischen optischen Transceivers basiert auf einer optischen Unterbaugruppe (OSA). Die Sender- und Empfängermodule werden TOSA bzw. ROSA genannt. Ein TOSA enthält eine Halbleiter-Laserdiode (LD), während ein ROSA eine Fotodiode (PD), eine optische Linse, einen Vorverstärker und passive elektrische Teile enthält.

Sie sind in einem kleinen Formfaktor mit einigen integrierten optischen Unterbaugruppen ausgeführt, die für ein hochdichtes Netzwerk geeignet sind. Die wichtigsten Kostenkomponenten eines Transceiver-Moduls sind die optische Sender-Unterbaugruppe (TOSA), die eine elektrische und die optische Empfänger-Unterbaugruppe (ROSA) umwandelt. In einem BiDi (Bi-Directional) Transceiver befindet sich jedoch eine Komponente mit dem Namen "BOSA" (Bi Directional Optical Sub-Assemblies), die die Rolle von TOSA und ROSA übernimmt, jedoch mit unterschiedlichen Prinzipien.

In einem PON-System wird eine Glasfaser für die bidirektionale Übertragung verwendet, um die Netzwerkkosten durch den Einsatz von optischem Wellenlängenmultiplexing (WDM) zu senken. Für die bidirektionale Übertragung wird ein WDM-Filter verwendet: Er lässt gesendete optische Signale durch und reflektiert empfangene optische Signale. Das optische bidirektionale (BIDI) Modul besteht aus einem TOSA-, einem ROSA- und einem WDM-Filter, der die übertragenen optischen Signale durchlässt und empfangene optische Signale reflektiert.

TOSA-Struktur
Der TOSA besteht aus einer Laserdiode, einer optischen Schnittstelle, einer Monitorphotodiode, einem Metall- und/oder Kunststoffgehäuse und einer elektrischen Schnittstelle. Je nach gewünschter Funktionalität und Anwendung können auch andere Komponenten wie Filterelemente und Isolatoren vorhanden sein. Es wird verwendet, um ein Signal in ein optisches Signal umzuwandeln, das mit einer Glasfaser gekoppelt ist.

Der Sender besteht im Wesentlichen aus einem LD und dessen Treiberschaltung mit einer automatischen optischen
Leistungssteuerungsschaltung (APC). Fabry-Pérot LDs (FP-LDs) und Distributed Feedback LDs (DFB-LDs) sind in optischen Übertragungssystemen weit verbreitet. FP-LDs sind preiswert und kostengünstig.

die häufig in ONUs verwendet werden. Andererseits sollte das LD des OLT eine schmalere Wellenlänge für das optische Signal bereitstellen als das des ONU. Die standardisierte Zuordnung von optischen Wellenlängen in einem PON-System erfolgt stromaufwärts um die Mittelfrequenz 1310nm und stromabwärts um die Mittelfrequenz 1490nm und Videodaten stromabwärts um 1540nm. Um diese Genauigkeit für den OLT-Sender zu erreichen, haben wir einen DFB-LD verwendet, der ein schmales optisches Wellenlängenspektrum liefern kann.

ROSA-Struktur
Die ROSA besteht aus einer Fotodiode, einer optischen Schnittstelle, einem Metall- und/oder Kunststoffgehäuse und einer elektrischen Schnittstelle. Je nach gewünschter Funktionalität und Anwendung können auch andere Komponenten vorhanden sein, darunter Verstärker. Es wird verwendet, um ein optisches Signal von einer Faser zu empfangen und es wieder in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Der Empfänger besteht aus einem PD, das ein empfangenes optisches Signal in ein elektrisches Stromsignal umwandelt, und Verstärkern. Die Verstärker formen Eingangssignale um, die durch die Übertragung über große Entfernungen beeinträchtigt werden. Die Verstärkerschaltung besteht aus einem Vorverstärker und einem Nachverstärker. Der Vorverstärker wandelt ein Stromsignal in ein Spannungssignal um und verstärkt das umgewandelte Signal. Der Nachverstärker gleicht das Ausgangssignal des Vorverstärkers auf einen Amplitudenpegel aus, der für den Eingang in die folgende digitale Schaltung geeignet ist. Der PD und der Vorverstärker sind in einem ROSA-Modul untergebracht, da der Vorverstärker sehr empfindlich auf Einbaubedingungen reagiert. Das ROSA-Modul erleichtert die Handhabung des optischen Moduls und sorgt für eine bessere Leistung.

BOSA-Struktur
Der BOSA besteht aus einem TOSA-, einem ROSA- und einem WDM-Filter, so dass er mit Hilfe der bidirektionalen Technologie zwei Wellenlängen auf jeder Faser unterstützen kann. Der wertvollste Vorteil der BiDi-Transceiver ist die Einsparung von Faserkosten.

Sende-Empfänger-Anordnung
Ein steckbares (SFP) Chassis mit kleinem Formfaktor, das an einem elektrischen Substrat befestigt und von diesem getrennt werden kann. Es enthält ein BIDI-Optikmodul mit TOSA und ROSA vom Metallgehäuse Typ, einen LD-Treiber-IC und einen Nachverstärker-IC.

Ein optischer Burst-Modus-Transceiver für Gigabit-pro-Sekunde-PON-Systeme. Die Verwendung
verschiedener optischer und elektrischer Modultechniken sowie unsere entwickelten Empfänger-ICs ermöglichten es uns, mit einer kostengünstigen PIN-Fotodiode eine hohe Leistung zu erzielen. Der Transceiver ist auf einem kleinen SFP-Chassis aufgebaut. Es erreichte eine Empfindlichkeit von -29,7 dBm und eine optische Ausgangsleistung von mehr als +5 dBm. Dieser optische Transceiver wird es uns ermöglichen, die Kosten für Gigabit-pro-Sekunde-PON-Systeme zu senken.

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