Optički primopredajnik: Glavna pokretačka snaga u polju optičkih komunikacija

U modernom informacijskom društvu, brz i stabilan prijenos podataka postao je neizostavan kamen temeljac za sve segmente života. U ovoj bujici podataka, optički primopredajnik (optički modul) postao je važna komponenta za izgradnju moderne informacijske mreže velike brzine sa svojom jedinstvenom sposobnošću fotoelektrične pretvorbe. Kao temeljni uređaj za realizaciju funkcija fotoelektrične pretvorbe i elektro-optičke pretvorbe prijenosa optičkog signala u komunikacijskoj opremi optičkih vlakana, optički modul ne samo da prenosi informacije, već je i snažna pokretačka snaga za kontinuirani razvoj komunikacijske tehnologije. .

Osnovna funkcija optičkog modula je pretvaranje električnih signala u optičke signale za prijenos i vraćanje optičkih signala u električne signale na prijemnom kraju. Ovaj proces pretvorbe izgleda jednostavan, ali sadrži složene tehničke principe. Optički odašiljač (TOSA) na odašiljačkom kraju modulira električni signal u optički signal kroz poluvodički laser (LD), a zatim ga prenosi na velike udaljenosti kroz optičko vlakno. Optički prijamnik (ROSA) na prijemnom kraju koristi fotodetekcijsku diodu (PD) za pretvaranje primljenog optičkog signala u električni signal, koji se zatim šalje nakon što ga obradi pretpojačalo. U ovom procesu, optički modul ne samo da mora imati visoku učinkovitost fotoelektrične pretvorbe, već također mora osigurati stabilnost i cjelovitost signala kako bi se nosio sa složenim i promjenjivim komunikacijskim okruženjem.

Povijest razvoja optičkih modula puna je inovacija i promjena. Od ranih fiksnih telefona do 2G i 3G bežičnih komunikacija, razvoj komunikacijske tehnologije uvijek se vrtio oko električnih signala. S povećanjem udaljenosti prijenosa i povećanjem frekvencije signala, gubici i deformacije prijenosa električnog signala postaju sve izraženiji, ograničavajući daljnje poboljšanje brzine i kvalitete komunikacije. Kako bi se prevladalo ovo usko grlo, pojavili su se optički moduli koji pretvaraju električne signale u optičke signale za prijenos, čime se ostvaruje prijenos informacija na velike udaljenosti, velike brzine i malih gubitaka.

Vrste i funkcije optičkih modula također se stalno razvijaju. Od ranih SFP (Small Form-Factor Pluggable) malih pakiranja pluggable modula do kasnijih XFP, SFP i drugih minijaturiziranih modula velike brzine, optički moduli ne samo da kontinuirano poboljšavaju svoju brzinu, već također imaju fleksibilnije i raznolikije oblike pakiranja. Ovi moduli podržavaju hot-swap i plug-and-play, što uvelike pojednostavljuje proces održavanja i nadogradnje mrežne opreme. Uz kontinuirani razvoj tehnologije silicijske fotonike, silicijevi fotonski moduli postali su važan razvojni smjer u budućem području optičkih komunikacija sa svojim prednostima niske potrošnje energije, niske cijene, velike propusnosti i visoke brzine prijenosa.

Optički moduli se sve više koriste u podatkovnim centrima, telekomunikacijskim mrežama, pristupnim terminalima i drugim područjima. Osobito u izgradnji 5G mreža, optički moduli, kao osnovne komponente fizičkog sloja, igraju vitalnu ulogu. Radijska pristupna mreža (RAN) 5G mreža ponovno je podijeljena na aktivne antenske jedinice (AAU), distribucijske jedinice (DU) i centralizirane jedinice (CU), što postavlja veće zahtjeve za optičke module. U baznoj stanici na strani bežične mreže, prednji optički modul između AAU i DU bit će nadograđen s 10G na 25G, a novo je dodana potražnja za optičkim modulima srednjeg dometa između DU i CU. Ove promjene ne promiču samo kontinuiranu nadogradnju tehnologije optičkih modula, već također pružaju snažnu podršku komercijalizaciji 5G mreža.

U budućnosti će se optički moduli nastaviti razvijati u smjeru velike brzine, male veličine, niske potrošnje energije, velike udaljenosti i mogućnosti uključivanja u radnom stanju. Uz kontinuirano povećanje potražnje korisnika za propusnošću optičkih komunikacijskih mreža, industrija optičkih modula ubrzat će tempo tehnoloških inovacija i promovirati proizvode za razvoj u smjeru veće brzine, veće integracije i manje potrošnje energije. Istodobno, pojava novih tehnologija poput optoelektroničkog zajedničkog pakiranja (CPO) dodatno će skratiti put prijenosa signala, poboljšati performanse i donijeti nove mogućnosti u području optičkih komunikacija.