光纤收发器

光纤收发器是什么？

光纤收发器是一种单一封装设备，利用光纤技术进行数据的发送和接收，也称为光模块。收发器结合了发射器和接收器，共享相同的电路。它是光网络设备的重要组成部分，具有电子组件用于对来自光脉冲的数据进行编码/解码，然后将其作为电信号发送到另一端。为了以光的形式发送数据，它使用光源，例如垂直腔面发射激光器（VCSEL）、法布里-珀罗（FP）激光器、分布反馈激光器（DFB），这些光源受到电子部件的控制，而接收光脉冲则使用光电二极管半导体，如PIN光电探测器、雪崩光电二极管（APD）。数据通常只能在光纤电缆中单向传输，因此大多数收发器具有两个端口，以便进行双向通信：一个用于发送，另一个用于接收信号。

光纤收发器的结构

从上图可以看出，光纤收发器包括：

1. 卡扣：卡扣机制允许用户通过移动附加的插头在第一和第二位置之间选择性地从端口中提取收发器模块。
2. 光接收器：用于将光信号转换为电信号，以供计算机网络等设备使用。
3. 光发射器：光纤网络中将电子信号转换为光信号的部分。该信号随后通过玻璃光纤作为光脉冲发送。
4. 收发器外壳：这是光纤收发器的保护壳。
5. 标签：光纤收发器使用标签，以便在拔掉后可以正确重新连接到收发器的电缆。
6. 防尘塞：防尘塞在光纤系统中起着至关重要的作用，它保护光纤连接器、光纤适配器、光学接口和设备的其他端口免受外部环境影响。它可以防止严重的网络减速或网络故障。

光纤收发器根据传输的数据类型和传输距离的不同分为多种类型：

• 灰色（标准）收发器：标准收发器，通常称为灰色收发器，是一种单通道设备。任何不是波长分复用（WDM）或彩色波长通道的信号通常被称为无色或灰色信号。WDM是一种通过单个光纤通道复用多个光载波信号的技术，通过改变激光光的波长实现。WDM允许在光纤电缆中双向通信。 灰色收发器有两个主要应用。首先，它们可以直接连接到单个光纤通道或以太网数据交换机，以光的形式通过光纤传输数据。其次，它们作为转发器设备中的光接口，用于接收无线信号并自动发送不同的信号。
• 单纤（双向）收发器：双向收发器使用两个独立的波长通道，一个用于发送，一个用于在单根光纤上接收信号。它使用1310nm和1550nm通道，但对于更长的距离，通常使用两个粗波长分复用器（CWDM）通道，通常为1510nm和1570nm。

光纤收发器使用以下参数：

• 数据速率： 每秒传输的位数。
• 传输距离：光信号能够传输的最大距离。由于光纤的负面效应，例如色散和衰减，来自不同类型的源的光信号可以传输不同的距离。在连接光接口时，根据最大信号传输距离选择光模块和光纤。
• 中心波长：表示用于光信号传输的波段。目前，常见光纤收发器模块主要有三种中心波长：850 nm、1310 nm和1550 nm，分别代表三种波段。
• 光发射功率：当两个光收发器连接时，一个端的发射光功率必须在另一个端接收光功率的范围内，才能说明光收发器的输出光功率正常。
• 接收灵敏度：光纤收发器接收器能够在比特错误率（BER = 10-12）范围内接收光信号的功率，以dBm表示。
• 光纤模式：根据光纤的核心直径和特性定义的光纤模式。光纤分为单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）。多模光纤具有较大的核心直径，可以以多种模式传输光。然而，模式间的色散较大，因此它们用于短距离传输光信号。单模光纤（SMF）核心尺寸较小，只能以一种模式传输光，且色散较小，因此可以进行长距离通信。
• 连接器类型：光收发器上用于连接光纤的接口类型。常用的连接器类型有Lucent连接器、标准连接器（SC）、多光纤推入连接器等。
• 消光比：传输信号的平均光功率与平均光功率的最小比率。消光比表示光模块识别信号0和信号1的能力。该参数是光纤收发器的质量指标。
• 眼图：示波器显示的数字信号，从接收器采样并输入到垂直输入光纤电缆中。

光纤收发器的应用

光收发器广泛应用于各个行业，尤其在电信应用中，由于其能够在网络中传输大量数据而显得尤为重要。该多功能组件可以插入网络设备中或嵌入其中。它们有多种形状和尺寸。

光纤收发器在有线网络应用中的使用包括：

• 以太网：一种用于连接多个计算机系统以形成局域网的网络技术，控制信息的传递，并避免两个或多个系统同时传输。
• 光纤通道：这也是一种高速网络技术，用于将计算机数据存储连接到服务器。光纤通道通常在光纤电缆上运行。
• SONET（同步光网络）和同步数字体系（SDH）：这些是光介质上同步数据传输的标准技术。这两种技术提供比传统设备更快且更经济的网络互连。