Optischer Transceiver: Die treibende Kraft im Bereich der optischen Kommunikation

In der modernen Informationsgesellschaft ist eine schnelle und stabile Datenübertragung zu einem unverzichtbaren Grundstein für alle Lebensbereiche geworden. In diesem Datentorrent ist der optischer Transceiver (optisches Modul) ist mit seiner einzigartigen Fähigkeit zur fotoelektrischen Umwandlung zu einer wichtigen Komponente für den Aufbau eines modernen Hochgeschwindigkeits-Informationsnetzwerks geworden. Als Kerngerät zur Realisierung der photoelektrischen Umwandlungs- und elektrooptischen Umwandlungsfunktionen der optischen Signalübertragung in Glasfaser-Kommunikationsgeräten übernimmt das optische Modul nicht nur die Übertragung von Informationen, sondern ist auch eine starke treibende Kraft für die kontinuierliche Weiterentwicklung der Kommunikationstechnologie .

Die Grundfunktion des optischen Moduls besteht darin, elektrische Signale zur Übertragung in optische Signale umzuwandeln und optische Signale am Empfangsende in elektrische Signale umzuwandeln. Dieser Konvertierungsprozess scheint einfach, enthält jedoch komplexe technische Prinzipien. Der optische Sender (TOSA) am Sendeende moduliert das elektrische Signal über einen Halbleiterlaser (LD) in ein optisches Signal und überträgt es dann über große Entfernungen über Glasfaser. Der optische Empfänger (ROSA) am Empfangsende wandelt das empfangene optische Signal mithilfe einer Fotodetektordiode (PD) in ein elektrisches Signal um, das dann nach Verarbeitung durch einen Vorverstärker ausgegeben wird. Dabei muss das optische Modul nicht nur über eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz verfügen, sondern auch die Stabilität und Integrität des Signals gewährleisten, um der komplexen und sich ändernden Kommunikationsumgebung gewachsen zu sein.

Die Entwicklungsgeschichte optischer Module ist voller Innovationen und Veränderungen. Vom frühen Festnetztelefon bis zur drahtlosen 2G- und 3G-Kommunikation drehte sich die Entwicklung der Kommunikationstechnologie immer um elektrische Signale. Mit zunehmender Übertragungsentfernung und zunehmender Signalfrequenz treten Verluste und Verformungen bei der elektrischen Signalübertragung immer stärker in den Vordergrund, was eine weitere Verbesserung der Kommunikationsgeschwindigkeit und -qualität einschränkt. Um diesen Engpass zu überwinden, wurden optische Module entwickelt, die elektrische Signale zur Übertragung in optische Signale umwandeln und so eine Informationsübertragung über große Entfernungen mit hoher Geschwindigkeit und geringem Verlust ermöglichen.

Auch die Arten und Funktionen optischer Module entwickeln sich ständig weiter. Von den frühen steckbaren SFP-Modulen (Small Form-Factor Pluggable) mit kleinem Gehäuse bis zu den späteren XFP-, SFP- und anderen miniaturisierten Hochgeschwindigkeitsmodulen haben optische Module nicht nur ihre Geschwindigkeit kontinuierlich verbessert, sondern verfügen auch über flexiblere und vielfältigere Verpackungsformen. Diese Module unterstützen Hot-Swap und Plug-and-Play, was den Wartungs- und Upgrade-Prozess von Netzwerkgeräten erheblich vereinfacht. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Silizium-Photonik-Technologie sind Silizium-Photonik-Module mit ihren Vorteilen von geringem Energieverbrauch, niedrigen Kosten, großer Bandbreite und hoher Übertragungsrate zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung im zukünftigen Bereich der optischen Kommunikation geworden.

Optische Module werden zunehmend in Rechenzentren, Telekommunikationsnetzen, Zugangsterminals und anderen Bereichen eingesetzt. Gerade beim Aufbau von 5G-Netzen spielen optische Module als Grundbestandteile der physikalischen Schicht eine entscheidende Rolle. Das Radio Access Network (RAN) von 5G-Netzen wird neu in aktive Antenneneinheiten (AAU), Verteilungseinheiten (DU) und zentralisierte Einheiten (CU) unterteilt, was höhere Anforderungen an optische Module stellt. In der Basisstation auf der Seite des drahtlosen Netzwerks wird das optische Fronthaul-Modul zwischen AAU und DU von 10G auf 25G aufgerüstet, und die Nachfrage nach optischen Midhaul-Modulen zwischen DU und CU ist neu hinzugekommen. Diese Veränderungen fördern nicht nur die kontinuierliche Weiterentwicklung der optischen Modultechnologie, sondern unterstützen auch nachdrücklich die Kommerzialisierung von 5G-Netzen.

Zukünftig werden sich optische Module weiter in Richtung hoher Geschwindigkeit, kleiner Größe, geringem Stromverbrauch, großer Entfernung und Hot-Plug-fähig entwickeln. Da die Nachfrage der Benutzer nach Bandbreite optischer Kommunikationsnetze kontinuierlich steigt, wird die optische Modulindustrie das Tempo der technologischen Innovation beschleunigen und die Entwicklung von Produkten in Richtung höherer Geschwindigkeit, höherer Integration und geringerem Stromverbrauch fördern. Gleichzeitig wird das Aufkommen neuer Technologien wie optoelektronisches Co-Packaging (CPO) den Signalübertragungsweg weiter verkürzen, die Leistung verbessern und neue Möglichkeiten in den Bereich der optischen Kommunikation bringen.