Cómo mejorar la pérdida de retorno de 10G SFP+

En los últimos años, gracias a la aceleración de las redes de banda ancha, la aplicación de las redes 10G se ha vuelto cada vez más extensa. Los parámetros que debemos conocer sobre los módulos ópticos 10G SFP+, el dispositivo de transmisión básico de las redes 10G, son los siguientes:

1. Longitud de onda central (nm): hay tres tipos principales:

1) 850nm (multimodo, con bajo costo pero distancia de transmisión corta, y la distancia de transmisión máxima es de 500M);

2) 1310nm (monomodo, con gran pérdida pero pequeña dispersión durante la transmisión, generalmente utilizado para transmisión dentro de los 40 KM);

3) 1550nm (modo único, pequeña pérdida pero gran dispersión durante la transmisión, generalmente utilizado para transmisión de larga distancia de más de 40 KM, hasta 120 KM se pueden transmitir directamente sin relé);

ER FiberMall 10G SFP+

2. Tasa de transmisión: se refiere a la cantidad de bits de datos transmitidos por segundo, en bps, las tasas de uso frecuente incluyen: 155 Mbps, 622 Mbps, 1.25 Gbps, 2.5 Gbps, 4 Gbps, 8 Gbps, 10 Gbps, etc. El módulo óptico de 155 M también se denomina FE (100 M) óptico El módulo óptico 1.25G también se llama módulo óptico GE (1000M), y el módulo óptico 10G SFP+ es el más utilizado en equipos de transmisión óptica.

3. Distancia de transmisión: se refiere a la distancia a la que las señales ópticas pueden transmitirse directamente sin amplificación repetidora, en unidades de kilómetros. Estas son las especificaciones comunes: 550 m multimodo, 15 km monomodo, 40 km, 80 km, 120 km, etc.

4. Tipos de láser: El láser es el dispositivo central en el módulo óptico. Inyecta corriente en el material semiconductor y emite luz láser a través de la oscilación de fotones y la ganancia del resonador. En la actualidad, los láseres más utilizados son FP y DFB láseres La diferencia entre ellos es el material semiconductor y la estructura de la cavidad. El precio de los láseres DFB es mucho más caro que el de los láseres FP. Los módulos ópticos con una distancia de transmisión de menos de 40 KM generalmente usan láseres FP; los módulos ópticos con una distancia de transmisión de ≥40 KM generalmente usan láseres DFB;

5. Pérdida y dispersión: La pérdida es la pérdida de energía luminosa debido a la absorción, dispersión y fuga del medio cuando la luz se transmite en la fibra óptica. Esta parte de la energía se disipa a cierta velocidad con el aumento de la distancia de transmisión. La dispersión se debe principalmente al hecho de que las ondas electromagnéticas de diferentes longitudes de onda viajan en el mismo medio a diferentes velocidades. Esto da como resultado diferentes componentes de longitud de onda de la señal óptica que llegan al extremo receptor en diferentes momentos debido a la acumulación de distancias de transmisión, lo que conduce a la ampliación del pulso y la incapacidad de distinguir el valor de la señal.

Estos dos parámetros afectan principalmente a la distancia de transmisión del módulo óptico. En la aplicación real, la pérdida de enlace del módulo óptico de 1310 nm generalmente se calcula en 0.35 dBm/km, y la pérdida de enlace del módulo óptico de 1550 nm generalmente se calcula en 0.20 dBm/km. El cálculo del valor de dispersión es muy complejo, generalmente solo como referencia;

6. Potencia óptica de transmisión y sensibilidad de recepción: La potencia óptica de transmisión se refiere a la potencia óptica de salida de la fuente de luz en el extremo transmisor del módulo óptico. La sensibilidad de recepción se refiere a la potencia óptica mínima recibida del módulo óptico a una cierta tasa y tasa de error de bit. Las unidades de estos dos parámetros son dBm (la forma logarítmica de la unidad de potencia, MW, 1mw se convierte en 0dBm), que se utiliza principalmente para definir la distancia de transmisión del producto. La potencia de transmisión óptica y la sensibilidad de recepción de los módulos ópticos con diferentes longitudes de onda, tasas de transmisión y distancias de transmisión serán diferentes.

FiberMall 10G SFP+ SR

7. La vida útil del módulo óptico: el estándar internacional unificado, 7X24 horas de trabajo ininterrumpido durante 50,000 horas (equivalente a 5 años);

8. Interfaz de fibra óptica: Los módulos ópticos SFP tienen interfaces LC, los módulos ópticos GBIC tienen interfaces SC y otras interfaces incluyen FC y ST;

9. Parámetros ambientales: temperatura de trabajo: 0~+70℃; temperatura de almacenamiento: -45~+80℃; voltaje de trabajo: 3.3V; nivel de trabajo: TTL.

Especificaciones del producto	Velocidad de transmision	Modo de fibra	Especificaciones de la interfaz (dBm)
			Transmisión de potencia óptica	Recepción de sensibilidad
XFP/SFP+/MMF 850 ​​nm/300 m	10Gbps	MMF	-7.3~-1.08dBm	≤-11.1 dBm
XFP/SFP+/SMF 1310 nm/10 km		SMF	-8.2～+0.5dBm	≤-12.6 dBm
XFP/SFP+/SMF 1550 nm/40 km			-1.0～+2dBm	≤-14.1 dBm
XFP/SFP+/SMF 1550 nm/80 km			0~4dBm	≤-24 dBm

Al 19 de marzo de 2022, hay 356 redes LTE comerciales y toda la cadena de la industria de TD está muy madura.

Los módulos en construcción LTE incluyen principalmente 6G y 10G SFP + módulos ópticos. La demanda del mercado y la cadena industrial madura hacen que la tecnología de módulos ópticos continúe innovando. Al mismo tiempo, la presión de los costos se transfiere de los operadores a los fabricantes de módulos ópticos a través de los fabricantes de equipos. Con respecto a la tecnología de recepción del módulo óptico LTE10G, actualmente existen dos soluciones: una solución de recepción de alta pérdida de retorno y una solución de recepción convencional. La diferencia entre las dos soluciones se refleja principalmente en el diseño de pérdida de retorno óptico del dispositivo receptor en el módulo.

Para el esquema de recepción convencional, después de insertar el conector LC en el dispositivo receptor, hay un espacio de aire entre su cara final plana y la matriz PIN en el dispositivo. La mayor parte de la luz transmitida en la fibra óptica es perpendicular a la cara del extremo plano, cuando la luz se refleja, toda la luz reflejada viajará de regreso al núcleo. La reflectividad de retorno se puede calcular mediante Rf=(nf-1)2/(nf+1)2, nf es el índice de refracción del material de fibra, nf=1.47 y Rf=3.6 % (-14.4 dB).

Otro estudio cree que después de esmerilar y pulir la cara del extremo de la fibra, se producirá una capa delgada metamórfica en la cara del extremo de la fibra y su índice de refracción es de aproximadamente 1.6, que es más alto que el índice de refracción del núcleo de la fibra. En este momento, Rf=5.3% (-12.7dB), es decir, la pérdida de retorno es -12.7dB, que está muy cerca del estándar de límite inferior de 10G Ethernet (-12dB), casi sin margen.

En comparación con el esquema de recepción convencional, el esquema de recepción de alta pérdida de retorno agrega un pin de cerámica en ángulo entre el conector LC y la matriz PIN, como se muestra en la Figura 2 a continuación. La cara del extremo biselado del pasador no está en ángulo recto con el eje del núcleo de la fibra. Aunque hay un espacio de aire, el ángulo de propagación de la luz emitida reflejada por la cara del extremo inclinado es menor que el ángulo crítico de reflexión total. Por lo tanto, la luz reflejada desde la cara del extremo inclinado del pasador no se propagará en el núcleo de la fibra, sino que se disipará a través del revestimiento y finalmente se filtrará. Tomando como ejemplo el pin inclinado de 8°, de acuerdo con las estadísticas de pérdida de retorno medidas, generalmente es mejor que -27dB. Por lo tanto, en términos de pérdida de retorno óptica, el esquema de recepción convencional es muy inferior al esquema de recepción de alta pérdida de retorno.

 

Diagrama esquemático de la estructura del dispositivo receptor convencional Diagrama esquemático de la estructura del dispositivo receptor de alta pérdida de retorno

Diagrama esquemático de la reflexión de la cara frontal plana/inclinada del pasador

La pérdida de retorno óptico se define como la relación entre la potencia óptica reflejada y la potencia óptica incidente. Cuanto peor es la pérdida de retorno, más fuerte es la reflexión óptica en el enlace de fibra óptica. En el sistema de transmisión de fibra óptica, el conector, la cara del extremo de la fibra, la interfaz óptica y la superficie del detector causarán reflejos de Fresnel. Los efectos de estas retro-reflexiones en el sistema incluyen:

1) Debilitar la señal óptica transmitida

2) Interferir con la señal óptica incidente

3) Reducir la relación señal/ruido en los sistemas de transmisión digital.

 

La luz retrorreflejada también regresa a la fuente de luz emisora, cuyos efectos sobre la fuente de luz incluyen:

1) Hacer que la longitud de onda central de la fuente de luz emitida fluctúe:

2) causar la fluctuación de la intensidad de la luz de la fuente de luz emitida;

3) Dañar permanentemente la fuente de luz.

Incluso si se trata de una fuente de luz FP, aunque la retrorreflexión tiene poco efecto sobre las características espectrales, la luz retrorreflejada es amplificada por el área activa después de ingresar a la cavidad resonante de la fuente de luz y se une a la corriente principal, provocando fluctuaciones en intensidad de luz. Las fluctuaciones en la intensidad de la luz dan como resultado RIN, que es ruido asociado con el transmisor en lugar del receptor. RIN limitará la máxima relación posible de señal a ruido en el enlace de fibra, lo que a su vez afecta la sensibilidad del receptor. Además, RIN es esencialmente un ruido de banda ancha, que refleja la influencia de la fluctuación de intensidad de la fuente de luz y el sistema en el ruido eléctrico en el extremo receptor, en comparación con la influencia de la potencia de la señal. La fórmula se expresa como RIN= 2 /(P2*B/N).

<ΔP> es la potencia de ruido promedio, P es la potencia óptica promedio y BW es el ancho de banda del receptor y el enlace del sistema.

Se puede observar que cuanto mayor sea la tasa del sistema, mayor será el ancho de banda del ruido del enlace, mayor será la potencia del ruido, menor será la relación señal/ruido y mayor será la tasa de error de bits. Por lo tanto, para los módulos ópticos 10G LTE, para garantizar la confiabilidad del sistema de transmisión óptica y la estabilidad del espectro y la potencia de la fuente de luz emitida, es necesario diseñar el dispositivo receptor con alta pérdida de retorno para reducir la reflexión del enlace. Aunque el módulo con una solución de recepción convencional puede usar la solución de aislador óptico en el extremo de transmisión para proteger la fuente de luz, el reflejo causado por la pérdida de retorno todavía tiene un impacto en el sistema. Y el precio del aislador es mucho más alto que el del pin de fibra óptica en la solución de pérdida de alto retorno.