Bugungi maʼlumot markazlashgan davrda, 5G tayanch stansiyalaridan maʼlumotlar markazlarining oʻzaro aloqalari va yuqori-taʼrifli video uzatishgacha, barcha axborot magistrallari asosiy komponentga, yaʼni optik transmitterga tayanadi.
Optik aloqa tizimining "boshlang'ich nuqtasi" sifatida optik transmitter elektr signallarini optik signallarga aylantirish va ularni optik tolaga ulash uchun javobgardir. Ushbu maqola 2024-2025 yillarga mo'ljallangan optik transmitterlarning texnik tamoyillari, asosiy komponentlari, asosiy spetsifikatsiyalari va sanoat texnologiyasi tendentsiyalarini o'rganadi.
1. An nimaOptik transmitter?
Optik transmitter elektro{0}}optik konvertatsiya qilish qurilmasidir. Jismoniy qatlamda uning operatsion jarayonini uch bosqichda umumlashtirish mumkin:
Kirishni qayta ishlash:Tarmoq uskunasidan (masalan, kalitlar va marshrutizatorlardan) elektr signallarini qabul qiladi.
Elektro{0}}Optik konvertatsiya:Yorug'lik manbasini (lazerli diod yoki LED) haydovchi pallasida modulyatsiya qiladi, elektr signalining 0/1 bitlarini yoqish / o'chirish holatini yoki faza o'zgarishini ifodalovchi yorug'lik impulslariga aylantiradi.
Ulanish chiqishi:Linzalar yoki toʻgʻridan-toʻgʻri ulash texnikasi yordamida yorugʻlikni optik tolaga (bir{0}}rejim yoki koʻp{1}}rejim) samarali tarzda kiritadi.
Ilova stsenariysiga qarab, transmitterlar odatda ulanadigan optik modullarga (masalan, SFP, QSFP-DD, OSFP) yoki translyatsiya{1}}darajali video optik uzatgichlar va analog optik tolali uzatish tizimlarining bir qismi sifatida paketlanadi.
2. Asosiy texnologiya komponentlarini tahlil qilish
Yuqori samaradorlik{0}}optik uzatgich asosan quyidagi uch qismdan iborat bo'lib, ular texnik qiyinchilik va narxning muhim qismini tashkil qiladi:
2.1 Yorug'lik manbai: VCSEL, FP, DFB va EML
Yorug'lik manbai transmitterning to'lqin uzunligini, quvvatini va uzatish masofasini aniqlaydi.
VCSEL (vertikal-boʻshliq yuzasi-chiqaruvchi lazer):Maʼlumot markazlaridagi SR (Qisqa masofa) optik modullari kabi qisqa{0}}masofaviy (100 metr ichida) koʻp{2}}rejimli ilovalarda ustunlik qiladi. Afzalliklari kam quvvat iste'moli, arzonligi va katta{4}}massiv integratsiyasining qulayligini o'z ichiga oladi.
FP (Fabry-Perot Lazer):Dastlabki{0}}bosqichdagi qisqa-to-oʻrta masofali ilovalar uchun ishlatiladi; hozirda DFB lazerlari foydasiga-yuqori darajali ilovalardan bosqichma-bosqich bekor qilinmoqda.
DFB (tarqatilgan fikr-mulohaza lazeri):Yagona rejimli uzatish uchun ish kuchi.- U oʻrnatilgan panjara orqali-bir boʻylama rejimda chiqishga erishadi, natijada tor spektral chiziq kengligi va past dispersiya jazosi mavjud boʻlib, metro tarmoqlarida va uzoq{5}}magistral liniyalarda 10km dan 80km gacha boʻlgan masofalarga mos keladi.
EML (elektro{0}}absorbsion modulyatsiyalangan lazer):Hozirda 400G/800G yuqori-tezlikli magistral tarmoqlar uchun asosiy tanlov. U lazerni elektro{4}}absorbsiya modulyatori bilan birlashtirib, yuqori chastotalarda to‘g‘ridan-to‘g‘ri modulyatsiyalangan lazerlar (DML) bilan bog‘liq bo‘lgan “chirp” effektini yengib, 100 Gbit/s va undan yuqori to‘lqin uzunligi-ni qo‘llab-quvvatlaydi.
2.2 Haydovchi sxemasi
Lazerli diodlar barqaror oqim oqimi va modulyatsiya oqimini talab qiladi. Yuqori tezlikdagi transmitterlardagi drayver chiplari yuqori chiziqlilikni (ayniqsa PAM4 modulyatsiyasi uchun) va kam quvvat sarfini talab qiladi. Tezlik 112 Gbit / s gacha va hatto 224 Gbit / s gacha oshgani sayin, drayver chipining dizayni transmitterning ishlashini cheklovchi muhim muammoga aylandi.
2.3 Qadoqlash va optik ulanish
Transmitterlar uchun qadoqlash aniqligi pastki-mikron darajalariga yetishi kerak. Kremniy fotonikasi (Silicon Photonics) transmitterlari uchun flip{2}}chip texnologiyasi ko'pincha lazer chipini kremniyga asoslangan fotonik chip bilan integratsiyalash- uchun ishlatiladi, chekka ulanish yoki panjarali ulanish orqali yorug'likni to'lqin o'tkazgichga ulash.
3. Faoliyatning asosiy ko'rsatkichlari
Baholash yoki tanlashdaoptik uzatgichlar, muhandislar quyidagi asosiy parametrlarga e'tibor qaratishlari kerak:
To'lqin uzunligi:850nm (koʻp{1}}rejim), 1310nm (nol dispersiya), 1550nm (eng kam yoʻqotish). CWDM va DWDM texnologiyalari to'lqin uzunligini bo'linish multipleksatsiyasi uchun 1260nm va 1650nm oralig'idagi bir nechta to'lqin uzunliklaridan foydalanadi.
Chiqish optik quvvati:Odatda dBm da o'lchanadi. Uzunroq uzatish masofalari yuqori chiqish quvvatini talab qiladi, bu optik tolaning chiziqli bo'lmagan ta'sir chegarasidan past bo'lishi kerak.
Yo'q bo'lib ketish nisbati (ER):Mantiq "1" uchun o'rtacha optik quvvatning mantiqiy "0" ga nisbati. Yuqori so'nish koeffitsienti qabul qiluvchidagi signalning shovqinga--yaxshiroq nisbati va bit xatolik darajasining (BER) pastligiga olib keladi.
Ko'z diagrammasi:Signal sifati uchun intuitiv ko'rsatkich. Yuqori tezlikdagi transmitter sinovlarida koʻz diagrammasi IEEE standartlari yoki MSA (Multi{2}}Source Agreement) koʻz niqobi spetsifikatsiyalariga mos kelishi va minimal ortiqcha jitter va shovqinni taʼminlashi kerak.
Markaziy to'lqin uzunligi va spektral kenglik:DWDM tizimlari uchun transmitterning toʻlqin uzunligi ITU-T tomonidan belgilangan tarmoqqa qulflanishi kerak. Torroq spektral kenglik xromatik dispersiyaga tolerantlikni oshiradi.
4. Sanoat tendentsiyalari: 400G dan 1,6T gacha bo'lgan evolyutsiya
AI modellarini o'qitish va bulutli hisoblashdan o'tkazish qobiliyatiga bo'lgan talabning eksponentsial o'sishiga asoslanib,optik uzatuvchitexnologiya misli ko'rilmagan o'zgarishlarni boshdan kechirmoqda:
4.1 Yagona{1}}to‘lqin uzunligi 200G davrining paydo bo‘lishi
800G optik modullari hozirda 8x100Gbps yoki 4x200Gbps kabi transmitter arxitekturalaridan foydalangan holda keng miqyosda joylashtirilmoqda. Sanoatning yetakchi ishlab chiqaruvchilari bir{6}}to‘lqin uzunligi 200G EML va kremniy fotonik modulatorlarini ishlab chiqmoqda va 1,6T optik modullarga yo‘l ochmoqda.
4.2 Silikon fotonikalarni tezlashtirilgan tijoratlashtirish
An'anaviy diskret transmitterlar (alohida modulyatorli DFB) xarajat va yuqori{0}}zichlikdagi integratsiyada qiyinchiliklarga duch kelmoqda. Silikon fotonikasi tashqi yoki gibrid{2}}integratsiyalashgan III{3}}V lazerlar bilan birlashtirilgan silikon substratdagi modulyatorlarni integratsiyalash uchun CMOS jarayonlaridan foydalanadi, bu esa yuqori{4}}hosildorlik, arzon-xarajatli katta{6}}fotonik integratsiyaga erishadi.
4.3 Chiziqli qo‘zg‘aluvchan optikasi (LPO) va Co{1}}paketlangan optikasi (CPO)
AI hisoblash markazlarida quvvat sarfini kamaytirish uchun LPO texnologiyasi paydo bo'ladi. LPO transmitterlari an'anaviy DSP (Raqamli signal protsessor) ni yo'q qiladi, lazerni to'g'ridan-to'g'ri haydash uchun chiziqli drayver chiplari yordamida quvvat sarfini taxminan 50% ga kamaytiradi. Oldinga nazar tashlaydigan bo'lsak, CPO texnologiyasi optik transmitterlarni kommutatsiya chipi bilan birga paketlashni maqsad qilib qo'yadi, bu esa PCB izlarida yuqori-chastotali elektr signalining yo'qolishi muammosini tubdan hal qiladi.
4.4 Yupqa{1}}Litiy Niobat (TFLN) filmidagi yutuqlar
O‘tkazish qobiliyatini oshirish va quvvat sarfini kamaytirish maqsadida ingichka{0}}plyonkali litiy niobat modulyatorlari tadqiqot nuqtasiga aylandi. Ular kremniy fotonik va InP modulyatorlariga nisbatan yuqori chiziqlilik va yuqori tarmoqli kengligini taklif qiladi, bu ularni keyingi avlod 1.6T/3.2T transmitterlarida muhim rol oʻynash uchun joylashtiradi.
5. Xulosa
Optik transmitter nafaqat optik aloqaning jismoniy boshlang'ich nuqtasi, balki tarmoqning o'tkazish qobiliyatini, uzatish masofasini va tizim narxini belgilovchi "yadro dvigateli" hamdir.
Sanoat foydalanuvchilari uchun optik transmitter echimlarini tanlashda faqat "stavka" parametridan tashqariga qarash kerak. Kompleks baholash quyidagilarni o'z ichiga olishi kerak:
Ilova stsenariysi:Uzoq masofali telekommunikatsiya magistral tarmoqlariga nisbatan qisqa-maʼlumotlar markazlari ichidagi masofaviy oʻzaro ulanish.
Narxlar tarkibi:VCSEL yechimlari yirik-miqyosdagi qisqa-masofaviy ilovalar uchun javob beradi; EML va kremniy fotonikasi yuqori samarali stsenariylar uchun mos-.
Ta'minot zanjiri ishonchliligi:Yuqori tezlikdagi lazer chiplari uchun -ta'sir kuchi cheklangan. Mustaqil chip R&D imkoniyatlariga yoki barqaror ta'minot zanjiriga ega ishlab chiqaruvchilarni tanlash juda muhimdir.
AI hisoblash kuchiga bo'lgan talabning portlashi bilan optik aloqa sanoati an'anaviy "elektr energiyasini boshqaruvchi optika" modelidan "tarmoqlarni aniqlaydigan optika" ning yangi davriga o'tmoqda. Optik tarmoqning boshlang'ich nuqtasi sifatida optik transmitterlardagi har bir texnologik sakrash raqamli va aqlli infratuzilmaning keyingi avlodi uchun tarmoqli kengligi shiftini belgilaydi.
