في مجال الاتصالات، يكون نقل التوصيل البيني الكهربائي للأسلاك المعدنية مقيدًا إلى حد كبير بسبب عوامل مثل التداخل الكهرومغناطيسي والتداخل بين الرموز والخسارة وتكاليف الأسلاك.
ونتيجة لذلك، ولد النقل البصري. يتميز النقل البصري بمزايا النطاق الترددي العالي، والسعة الكبيرة، والتكامل السهل، والخسارة المنخفضة، والتوافق الكهرومغناطيسي الجيد، وعدم وجود تداخل، وخفيف الوزن، وصغر الحجم، وما إلى ذلك، لذلك يتم استخدام الإخراج البصري على نطاق واسع في نقل الإشارات الرقمية.
الهيكل الأساسي للوحدة البصرية
من بينها، الوحدة الضوئية هي الجهاز الأساسي في نقل الألياف الضوئية، وتحدد مؤشراتها المختلفة الأداء العام للإرسال. الوحدة الضوئية عبارة عن حامل يستخدم للإرسال بينيُحوّلوالجهاز، ووظيفته الأساسية هي تحويل الإشارة الكهربائية للجهاز إلى إشارة ضوئية عند طرف الإرسال. يتكون الهيكل الأساسي من جزأين: "المكون الباعث للضوء ودائرة القيادة الخاصة به" و"المكون المستقبل للضوء ودائرة الاستقبال الخاصة به".
تحتوي الوحدة الضوئية على قناتين، هما قناة الإرسال وقناة الاستقبال.
تكوين ومبدأ عمل قناة الإرسال
تتكون قناة الإرسال للوحدة الضوئية من واجهة إدخال إشارة كهربائية، ودائرة محرك ليزر، ودائرة مطابقة المعاوقة، ومكون ليزر TOSA.
مبدأ عملها هو إدخال الواجهة الكهربائية لقناة الإرسال، ويتم إكمال اقتران الإشارة الكهربائية من خلال دائرة الواجهة الكهربائية، ومن ثم يتم تعديل دائرة القيادة بالليزر في قناة الإرسال، ثم يتم استخدام جزء مطابقة المعاوقة للمقاومة مطابقة لإكمال تعديل الإشارة ومحركها، وأخيرًا أرسل التحويل الكهروضوئي بالليزر (TOSA) إلى إشارة بصرية لنقل الإشارات الضوئية.
تكوين ومبدأ عمل قناة الاستقبال
تتكون قناة استقبال الوحدة البصرية من مكون الكاشف البصري ROSA (المكون من صمام ثنائي للكشف الضوئي (PIN) ومضخم المعاوقة (TIA)) ودائرة مطابقة المعاوقة ودائرة مضخم الحد ودائرة واجهة إخراج الإشارة الكهربائية.
مبدأ عمله هو أن رقم التعريف الشخصي (PIN) يحول الإشارة الضوئية المجمعة إلى إشارة كهربائية بطريقة متناسبة. تقوم TIA بتحويل هذه الإشارة الكهربائية إلى إشارة جهد، وتضخيم إشارة الجهد المحولة إلى السعة المطلوبة، وتنقلها إلى المحدد من خلال دائرة مطابقة المعاوقة. تكمل دائرة مكبر الصوت إعادة تضخيم الإشارة وإعادة تشكيلها، وتحسن الإشارة- نسبة إلى الضوضاء، تقلل من معدل خطأ البت، وأخيرًا تكمل دائرة الواجهة الكهربائية إخراج الإشارة.
تطبيق الوحدة البصرية
باعتبارها الجهاز الأساسي للتحويل الكهروضوئي في الاتصالات البصرية، تُستخدم الوحدات الضوئية على نطاق واسع في مراكز البيانات. تستخدم مراكز البيانات التقليدية بشكل أساسي الوحدات الضوئية منخفضة السرعة 1G/10G، بينما تستخدم مراكز البيانات السحابية بشكل أساسي الوحدات الضوئية عالية السرعة 40G/100G. مع سيناريوهات التطبيقات الجديدة مثل الفيديو عالي الوضوح والبث المباشر والواقع الافتراضي التي تقود النمو السريع لحركة مرور الشبكة العالمية، واستجابة لاتجاهات التطوير المستقبلية، تضع متطلبات التطبيقات الناشئة مثل الحوسبة السحابية وخدمات Iaa S والبيانات الضخمة متطلبات أعلى على نقل البيانات الداخلية لمركز البيانات، مما سيؤدي إلى ظهور وحدات بصرية ذات معدلات نقل أعلى في المستقبل.
بشكل عام، عندما نختار الوحدات الضوئية، فإننا نأخذ في الاعتبار بشكل أساسي عوامل مثل سيناريوهات التطبيق ومتطلبات معدل نقل البيانات وأنواع الواجهة ومسافات النقل البصري (وضع الألياف والطاقة الضوئية المطلوبة وطول الموجة المركزية ونوع الليزر) وعوامل أخرى.