یک فرستنده نوری مدوله شده مستقیم 1550 نانومتری چه تفاوتی با سیستم های مدوله شده خارجی دارد؟

در ارتباطات فیبر نوری مدرن، فرستنده های نوری اجزای حیاتی برای انتقال داده ها در فواصل طولانی با حداقل تلفات هستند. در این میان، سیستم های با طول موج 1550 نانومتر به دلیل تضعیف کم فیبر و سازگاری با فیبرهای تک حالته استاندارد، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. فرستنده‌های نوری را می‌توان به صورت مدوله‌شده مستقیم یا مدوله‌شده خارجی طبقه‌بندی کرد، که هر کدام دارای اصول عملیاتی و مزایای کاربردی متفاوتی هستند.

درک تفاوت‌های بین فرستنده‌های 1550 نانومتری مدوله‌شده مستقیم و خارجی برای طراحان شبکه، مهندسان و یکپارچه‌کنندگان سیستم که هدفشان بهینه‌سازی عملکرد، قابلیت اطمینان و هزینه در شبکه‌های نوری است، ضروری است.

اصول مدولاسیون مستقیم

الف فرستنده نوری 1550 نانومتری مدوله شده مستقیم (DM-OTX) شدت نور لیزر را مستقیماً با تغییر جریان تزریق دیود لیزر تعدیل می کند. سیگنال داده‌های الکتریکی لیزر را هدایت می‌کند و پالس‌های نوری را تولید می‌کند که مطابق با 0 و 1 دیجیتال است. این رویکرد طراحی را ساده می کند، تعداد قطعات را کاهش می دهد و هزینه را کاهش می دهد، و فرستنده های DM را برای کاربردهای کوتاه تا متوسط ​​مناسب می کند.

با این حال، لیزرهای مدوله‌شده مستقیم با محدودیت‌های ذاتی مانند صدای جیر جیر مواجه هستند - یک تغییر فرکانس مرتبط با مدولاسیون شدت - که می‌تواند منجر به پراکندگی سیگنال در فواصل طولانی شود و طول انتقال موثر را بدون جبران پراکندگی اضافی محدود کند.

اصول مدولاسیون خارجی

فرستنده های نوری مدوله شده خارجی (EM-OTX) با استفاده از یک لیزر موج پیوسته (CW) و یک مدولاتور خارجی، معمولاً یک مدولاتور ماخ زندر (MZM)، برای رمزگذاری داده ها بر روی حامل نوری کار می کنند. این رویکرد، تولید لیزر را از فرآیند مدولاسیون جدا می‌کند، صدای جیر جیر را به حداقل می‌رساند و انتقال با سرعت بالاتر را با جریمه‌های پراکندگی کاهش می‌دهد.

مدولاسیون خارجی یکپارچگی سیگنال برتر را نسبت به شبکه های مسافت طولانی، سیستم های مالتی پلکسی با تقسیم طول موج متراکم (DWDM) و شبکه های مترو و ستون فقرات با سرعت بالا ارائه می دهد، اما در مقایسه با مدولاسیون مستقیم، هزینه و پیچیدگی بیشتری دارد.

مقایسه عملکرد

الفpplications and Use Cases

فرستنده‌های 1550 نانومتری مدوله‌شده مستقیم معمولاً در شبکه‌های دسترسی، سیستم‌های CATV و لینک‌های متروی مسافت کوتاه استفاده می‌شوند، جایی که کارایی هزینه و فاصله‌های انتقال متوسط در اولویت هستند. آنها برای شبکه های نوری غیرفعال (PON) و لینک های نقطه به نقطه ساده مناسب هستند.

از سوی دیگر، فرستنده‌های مدوله‌شده خارجی برای ارتباطات دوربرد، شبکه‌های اصلی DWDM، سیستم‌های زیردریایی و اتصالات مرکز داده پرسرعت ایده‌آل هستند. صدای جیر جیر کاهش یافته و کیفیت سیگنال افزایش یافته امکان دسترسی گسترده و بازده طیفی بالاتر را فراهم می کند.

الفdvantages and Limitations

الفdvantages of Direct Modulation

• طراحی مقرون به صرفه و جمع و جور با اجزای کمتر.
• ادغام آسان در شبکه های دسترسی و سیستم های PON.
• مصرف برق کم مناسب برای تاسیسات کوچکتر.

محدودیت های مدولاسیون مستقیم

• صدای جیر جیر بالا که منجر به محدود شدن فاصله انتقال می شود.
• حداکثر نرخ داده کمتر در مقایسه با مدولاسیون خارجی.
• حساس تر به اثرات پراکندگی فیبر.

الفdvantages of External Modulation

• صدای جیر جیر حداقل، امکان انتقال در مسافت های طولانی را فراهم می کند.
• پشتیبانی از نرخ داده با سرعت بالا (≥40 گیگابیت در ثانیه) برای شبکه های ستون فقرات.
• کیفیت سیگنال و بازده طیفی بهتر برای کاربردهای DWDM.

محدودیت های مدولاسیون خارجی

• هزینه بالاتر و طراحی پیچیده تر.
• به کنترل دقیق تعصب و دما مدولاتور نیاز دارد.
• ردپای بزرگتر در مقایسه با سیستم های مدوله شده مستقیم.

ملاحظات طراحی برای استقرار شبکه

مهندسان شبکه هنگام انتخاب بین فرستنده های 1550 نانومتری مدوله شده مستقیم و خارجی باید مبادله بین هزینه، فاصله انتقال، نرخ داده و شرایط محیطی را در نظر بگیرند. عوامل کلیدی عبارتند از نوع فیبر، پراکندگی رنگی، توان نوری مورد نیاز و مقیاس پذیری سیستم.

مدولاسیون مستقیم برای لینک‌های کوتاه‌تر و حساس به هزینه ترجیح داده می‌شود، در حالی که مدولاسیون خارجی برای شبکه‌های مسافت طولانی، پرسرعت و دارای DWDM که در آن عملکرد نمی‌تواند به خطر بیفتد، انتخابی است.

نتیجه گیری

فرستنده های نوری 1550 نانومتری مدوله شده مستقیم و مدوله شده خارجی نقش های مختلفی را در شبکه های فیبر نوری ایفا می کنند. مدولاسیون مستقیم سادگی، مقرون به صرفه بودن و عملکرد مناسب را برای فواصل کوتاه تا متوسط ​​ارائه می دهد، در حالی که مدولاسیون خارجی یکپارچگی سیگنال برتر، قابلیت مسافت طولانی و پشتیبانی با سرعت بالا را برای شبکه های ستون فقرات فراهم می کند.

انتخاب فرستنده مناسب به الزامات برنامه، طراحی شبکه و ملاحظات بودجه بستگی دارد. درک تفاوت های فنی عملکرد بهینه سیستم، حداقل کاهش سیگنال و استقرار کارآمد شبکه های ارتباطی فیبر نوری مدرن را تضمین می کند.