تفاوت ساختار داخلی ماژول های فیبر نوری برد کوتاه و برد بلند چیست ؟ چرا sfp های برد بلند را وقتی در فاصله نزدیک است میکنید ، می سوزد.
تفاوت اصلی در این است که گیرنده مسیر بلند باید نور ضعیف‌تری را به داده قابل‌اعتماد تبدیل کند؛ بنابراین نوع فوتودیود، مدار تقویت و تغذیه آن می‌تواند متفاوت باشد. البته قانون «کوتاه‌برد = PIN و بلندبرد = APD» همیشگی نیست.
برای ماژول‌های معمول SFP و SFP+، تفاوت را این‌طور توضیح میدهیم .
۱. ساختار خودِ قطعه حساس به نور
گیرنده PIN: ساختار پایه آن سه ناحیه P، I و N دارد. نور در ناحیه جذب، زوج الکترون–حفره تولید می‌کند و میدان الکتریکی آن‌ها را جمع‌آوری می‌کند؛ در نتیجه جریان الکتریکی کوچکی ایجاد می‌شود. این فوتودیود تقویت داخلی ندارد و تقویت سیگنال به مدار الکترونیکی بعدی سپرده می‌شود.
گیرنده APD یا بهمنی: علاوه بر ناحیه جذب، یک ناحیه تکثیر با میدان الکتریکی قوی دارد. حامل‌های تولیدشده توسط نور، در این ناحیه شتاب می‌گیرند و با برخورد، حامل‌های بیشتری ایجاد می‌کنند؛ بنابراین جریان سیگنال داخل خود فوتودیود تقویت می‌شود. همین ویژگی به دریافت نور ضعیف کمک می‌کند. در یک ساختار رایج InGaAs/InP، جذب نور در InGaAs و تکثیر بهمنی در InP انجام می‌شود.
۲. تفاوت مدارهای اطراف گیرنده
ویژگی گیرنده مبتنی بر PIN گیرنده مبتنی بر APD
تقویت داخل فوتودیود ندارد؛ بهره تقریباً ۱ دارد؛ بهره بیشتر از ۱
ولتاژ بایاس معمولاً پایین‌تر بالاتر و نیازمند کنترل دقیق‌تر
مدار تقویت جریان به ولتاژ، TIA ضروری است همچنان ضروری است؛ APD جای آن را نمی‌گیرد
حساسیت به دما کنترل ساده‌تر بهره به دما وابسته‌تر است؛ جبران‌سازی اهمیت بیشتری دارد
دریافت سیگنال ضعیف محدودتر در شرایط طراحی مشابه معمولاً بهتر، با انتخاب صحیح بهره
نویز بدون نویز تکثیر بهمنی تکثیر بهمنی خودش نویز اضافه ایجاد می‌کند
پیچیدگی و هزینه معمولاً کمتر معمولاً بیشتر
بنابراین APD «تقویت بدون هزینه» نیست؛ طراح باید بین بهره، نویز، سرعت و پایداری دمایی تعادل برقرار کند.
۳. جنس گیرنده را طول موج تعیین می‌کند، نه فقط فاصله
برای مثال، سیلیکون در محدوده‌ای مثل ۸۵۰ نانومتر قابل استفاده است؛ ولی برای طول موج‌های مخابراتی ۱۳۱۰ و ۱۵۵۰ نانومتر، InGaAs رایج است. پس دو گیرنده می‌توانند هر دو PIN باشند، اما جنس ناحیه جذبشان متفاوت باشد. PIN/APD نوع ساختار است؛ Si/InGaAs جنس ماده است.
۴. در گیرنده‌های Coherent، معماری کاملاً متفاوت می‌شود
در بعضی سامانه‌های پرظرفیت و دوربرد، نور ورودی با نور یک لیزر محلی ترکیب می‌شود و مجموعه‌ای از فوتودیودهای متوازن آن را آشکار می‌کنند. این روش امکان استخراج اطلاعات فاز را هم فراهم می‌کند؛ پس بلندبرد بودن الزاماً به معنی استفاده از APD نیست.
برای مقایسه ماژول‌های واقعی، مهم‌ترین مشخصات گیرنده «حساسیت RX» و «حداکثر توان ورودی یا Overload» هستند. حساسیت بهتر یعنی دریافت نور ضعیف‌تر؛ اما نور بیش از حد نیز می‌تواند گیرنده را اشباع کند، به همین دلیل بعضی ماژول‌های دوربرد روی مسیر کوتاه به تضعیف‌کننده نوری نیاز دارند.
تفاوت اصلی در این است که گیرنده مسیر بلند باید نور ضعیف‌تری را به داده قابل‌اعتماد تبدیل کند؛ بنابراین نوع فوتودیود، مدار تقویت و تغذیه آن می‌تواند متفاوت باشد. البته قانون «کوتاه‌برد = PIN و بلندبرد = APD» همیشگی نیست.
برای ماژول‌های معمول SFP و SFP+، تفاوت را این‌طور توضیح میدهیم .
۱. ساختار خودِ قطعه حساس به نور
گیرنده PIN: ساختار پایه آن سه ناحیه P، I و N دارد. نور در ناحیه جذب، زوج الکترون–حفره تولید می‌کند و میدان الکتریکی آن‌ها را جمع‌آوری می‌کند؛ در نتیجه جریان الکتریکی کوچکی ایجاد می‌شود. این فوتودیود تقویت داخلی ندارد و تقویت سیگنال به مدار الکترونیکی بعدی سپرده می‌شود.
گیرنده APD یا بهمنی: علاوه بر ناحیه جذب، یک ناحیه تکثیر با میدان الکتریکی قوی دارد. حامل‌های تولیدشده توسط نور، در این ناحیه شتاب می‌گیرند و با برخورد، حامل‌های بیشتری ایجاد می‌کنند؛ بنابراین جریان سیگنال داخل خود فوتودیود تقویت می‌شود. همین ویژگی به دریافت نور ضعیف کمک می‌کند. در یک ساختار رایج InGaAs/InP، جذب نور در InGaAs و تکثیر بهمنی در InP انجام می‌شود.
۲. تفاوت مدارهای اطراف گیرنده
ویژگی گیرنده مبتنی بر PIN گیرنده مبتنی بر APD
تقویت داخل فوتودیود ندارد؛ بهره تقریباً ۱ دارد؛ بهره بیشتر از ۱
ولتاژ بایاس معمولاً پایین‌تر بالاتر و نیازمند کنترل دقیق‌تر
مدار تقویت جریان به ولتاژ، TIA ضروری است همچنان ضروری است؛ APD جای آن را نمی‌گیرد
حساسیت به دما کنترل ساده‌تر بهره به دما وابسته‌تر است؛ جبران‌سازی اهمیت بیشتری دارد
دریافت سیگنال ضعیف محدودتر در شرایط طراحی مشابه معمولاً بهتر، با انتخاب صحیح بهره
نویز بدون نویز تکثیر بهمنی تکثیر بهمنی خودش نویز اضافه ایجاد می‌کند
پیچیدگی و هزینه معمولاً کمتر معمولاً بیشتر
بنابراین APD «تقویت بدون هزینه» نیست؛ طراح باید بین بهره، نویز، سرعت و پایداری دمایی تعادل برقرار کند.
۳. جنس گیرنده را طول موج تعیین می‌کند، نه فقط فاصله
برای مثال، سیلیکون در محدوده‌ای مثل ۸۵۰ نانومتر قابل استفاده است؛ ولی برای طول موج‌های مخابراتی ۱۳۱۰ و ۱۵۵۰ نانومتر، InGaAs رایج است. پس دو گیرنده می‌توانند هر دو PIN باشند، اما جنس ناحیه جذبشان متفاوت باشد. PIN/APD نوع ساختار است؛ Si/InGaAs جنس ماده است.
۴. در گیرنده‌های Coherent، معماری کاملاً متفاوت می‌شود
در بعضی سامانه‌های پرظرفیت و دوربرد، نور ورودی با نور یک لیزر محلی ترکیب می‌شود و مجموعه‌ای از فوتودیودهای متوازن آن را آشکار می‌کنند. این روش امکان استخراج اطلاعات فاز را هم فراهم می‌کند؛ پس بلندبرد بودن الزاماً به معنی استفاده از APD نیست.
برای مقایسه ماژول‌های واقعی، مهم‌ترین مشخصات گیرنده «حساسیت RX» و «حداکثر توان ورودی یا Overload» هستند. حساسیت بهتر یعنی دریافت نور ضعیف‌تر؛ اما نور بیش از حد نیز می‌تواند گیرنده را اشباع کند، به همین دلیل بعضی ماژول‌های دوربرد روی مسیر کوتاه به تضعیف‌کننده نوری نیاز دارند.
Comments
Be the first to add a comment
Log in to comment