Jádro optických přijímačů pro konverzi optického a elektrického signálu

Řešení optických transceiverů zahrnují širokou škálu hardwaru a návrhových strategií, které umožňují převod elektrických signálů na optické signály (a naopak) pro vysokorychlostní přenos dat přes sítě s optickými vlákny. Tato řešení jsou přizpůsobena různorodým aplikacím, od krátkodobých propojení datových center (DCI) po dlouhé telekomunikační spoje, a řeší požadavky na rychlost, vzdálenost, energetickou účinnost a škálovatelnost sítě. V jádru každého řešení optického transceiveru je samotný transceiverový modul, dostupný ve formátech jako SFP (Small Form factor Pluggable), QSFP (Quad Small Form factor Pluggable) a CFP (C Form factor Pluggable), přičemž každý je optimalizován pro konkrétní přenosové rychlosti (10G, 40G, 100G, 400G, 800G) a vzdálenosti přenosu. Například moduly SFP+ dominují na 10G krátkodobých (do 10 km) aplikacích v podnikových sítích, zatímco moduly QSFP DD (Double Density) podporují 400G a 800G pro vysokohustotní propojení datových center. Klíčovou součástí těchto řešení je volba optické technologie: VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) diody jsou upřednostňovány pro krátké (≤100m) aplikace s vícevidovým vláknem (MMF) díky nízké ceně a energetické účinnosti, což je činí ideálními pro interní propojení v datových centrech. Pro delší vzdálenosti (≥1km) přes jednovláknové vlákno (SMF) se používají lasery s hranovým vyzařováním (EELs) nebo distribuovaná zpětná vazba (DFB) lasery, které nabízejí vyšší výkon a úzkou tolerance vlnové délky. Koherentní optické transceivery, využívající pokročilé modulační techniky jako QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) a 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), umožňují přenosy v terabitové škále přes tisíce kilometrů v dlouhých telekomunikačních sítích, přičemž maximalizují šířku pásma vlákna pomocí husté vlnové multiplexace (DWDM). Energetická účinnost je klíčovým aspektem návrhu, přičemž moderní řešení (např. 400G ZR transceivery) pracují s příkonem <8W, aby minimalizovaly generování tepla v hustě zabudovaných rackech – což je nezbytné pro datová centra, která chtějí snížit náklady na chlazení. Řízení tepla, včetně integrovaných chladičů a adaptivního řízení výkonu, zajišťuje stabilní výkon v rámci provozních teplot (5°C až 70°C pro moduly v datových centrech, 40°C až 85°C pro venkovní telekomunikační jednotky). Kompatibilita s síťovými protokoly je dalším pilířem: řešení musí podporovat standardy Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand a OTN (Optical Transport Network), aby se integrovala s existující infrastrukturou. Například 100G transceivery pro podnikové sítě často obsahují podporu více rychlostí (10G/25G/100G) pro usnadnění migrace z legacy systémů. Škálovatelnost je řešena prostřednictvím vyměnitelných návrhů, které umožňují provozovatelům sítí upgradovat přenosové rychlosti bez nutnosti výměny celých systémů – například výměnou 100G QSFP28 modulů za 400G QSFP DD moduly ve slučitelných switchích. Nové řešení, jako například optika integrovaná přímo do spínače (CPO), integrují transceivery přímo s přepínačovými ASIC (Application Specific Integrated Circuits) obvody, čímž snižují latenci a spotřebu, a zaměřují se na sítě nové generace s přenosovými rychlostmi 800G a 1,6T. Spolehlivost je zajištěna funkcemi jako digitální diagnostické monitorování (DDM), které poskytuje data v reálném čase o teplotě, napětí a výkonu laseru, čímž umožňuje prediktivní údržbu. Dodržování norem (např. IEEE 802.3 pro Ethernet, ITU-T G.652 pro vlákno) zajišťuje interoperabilitu napříč dodavatelskými ekosystémy. Ať už jsou nasazena v cloudových datových centrech, 5G základnových stanicích nebo podmořských kabelech, řešení optických transceiverů tvoří páteř moderních vysokorychlostních komunikací, které umožňují bezproblémový tok dat, který podporuje digitální transformaci.