Optisk sändare/mottagare: Den centrala drivkraften inom området optisk kommunikation

I det moderna informationssamhället har snabb och stabil dataöverföring blivit en oumbärlig hörnsten för alla samhällsskikt. I denna datatorrent, den optisk transceiver (optisk modul) har blivit en viktig komponent för att bygga ett modernt höghastighetsinformationsnätverk med dess unika fotoelektriska konverteringsförmåga. Som kärnanordningen för att realisera de fotoelektriska konverterings- och elektrooptiska omvandlingsfunktionerna för optisk signalöverföring i optisk fiberkommunikationsutrustning, bär den optiska modulen inte bara överföring av information, utan är också en kraftfull drivkraft för den kontinuerliga utvecklingen av kommunikationsteknik .

Den optiska modulens grundläggande funktion är att omvandla elektriska signaler till optiska signaler för överföring och återställa optiska signaler till elektriska signaler vid mottagningssidan. Denna konverteringsprocess verkar enkel, men den innehåller komplexa tekniska principer. Den optiska sändaren (TOSA) vid sändningsänden modulerar den elektriska signalen till en optisk signal genom en halvledarlaser (LD) och sänder den sedan över långa avstånd genom optisk fiber. Den optiska mottagaren (ROSA) i den mottagande änden använder en fotodetektionsdiod (PD) för att omvandla den mottagna optiska signalen till en elektrisk signal, som sedan matas ut efter att ha bearbetats av en förförstärkare. I denna process behöver den optiska modulen inte bara ha hög fotoelektrisk omvandlingseffektivitet, utan måste också säkerställa signalens stabilitet och integritet för att klara av den komplexa och föränderliga kommunikationsmiljön.

Utvecklingshistorien för optiska moduler är full av innovation och förändring. Från den tidiga fasta telefonen till 2G och 3G trådlös kommunikation har utvecklingen av kommunikationsteknik alltid kretsat kring elektriska signaler. Med ökningen av överföringsavståndet och ökningen av signalfrekvensen har förlusten och deformationen av elektrisk signalöverföring blivit allt mer framträdande, vilket begränsar den ytterligare förbättringen av kommunikationshastighet och kvalitet. För att övervinna denna flaskhals kom optiska moduler till stånd, som omvandlar elektriska signaler till optiska signaler för överföring och därigenom realiserar långdistans-, höghastighets- och lågförlustinformationsöverföring.

Typerna och funktionerna hos optiska moduler utvecklas också ständigt. Från tidiga SFP (Small Form-Factor Pluggable) små paket pluggbara moduler till senare XFP, SFP och andra höghastighets, miniatyriserade moduler, optiska moduler har inte bara kontinuerligt förbättrat sin hastighet, utan har också mer flexibla och mångsidiga förpackningsformer. Dessa moduler stöder hot-swap och plug-and-play, vilket avsevärt förenklar underhållet och uppgraderingsprocessen av nätverksutrustning. Med den kontinuerliga utvecklingen av kiselfotonikteknologi har kiselfotonikmoduler blivit en viktig utvecklingsriktning inom det framtida optiska kommunikationsområdet med sina fördelar med låg energiförbrukning, låg kostnad, stor bandbredd och hög överföringshastighet.

Optiska moduler används alltmer i datacenter, telekommunikationsnät, accessterminaler och andra områden. Speciellt vid konstruktionen av 5G-nätverk spelar optiska moduler, som de grundläggande komponenterna i det fysiska lagret, en viktig roll. Radioaccessnätverket (RAN) för 5G-nätverk är omdelat i aktiva antennenheter (AAU), distributionsenheter (DU) och centraliserade enheter (CU), vilket ställer högre krav på optiska moduler. I basstationen på den trådlösa nätverkssidan kommer fronthaul optiska modulen mellan AAU och DU att uppgraderas från 10G till 25G, och efterfrågan på mid-haul optiska moduler mellan DU och CU har nyligen lagts till. Dessa förändringar främjar inte bara den kontinuerliga uppgraderingen av optisk modulteknik, utan ger också starkt stöd för kommersialiseringen av 5G-nätverk.

I framtiden kommer optiska moduler att fortsätta att utvecklas i riktning mot hög hastighet, liten storlek, låg strömförbrukning, långdistans och hot pluggbar. Med den kontinuerliga ökningen av användarnas efterfrågan på bandbredd för optiska kommunikationsnätverk kommer den optiska modulindustrin att accelerera takten för teknisk innovation och främja produkter att utvecklas i riktning mot högre hastighet, högre integration och lägre strömförbrukning. Samtidigt kommer framväxten av nya teknologier såsom optoelektronisk co-packaging (CPO) att ytterligare förkorta signalöverföringsvägen, förbättra prestandan och ge nya möjligheter till området för optisk kommunikation.3