ตัวรับส่งแสง แกนหลักสำหรับการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสง

โซลูชันตัวส่งรับแสงแบบออปติคอลประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และกลยุทธ์การออกแบบที่หลากหลาย ซึ่งช่วยให้สามารถแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสง (และในทางกลับกัน) เพื่อการส่งข้อมูลความเร็วสูงผ่านเครือข่ายใยแก้วนำแสง โซลูชันเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้เหมาะกับการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การเชื่อมต่อภายในศูนย์ข้อมูลระยะใกล้ (DCIs) ไปจนถึงลิงค์โทรคมนาคมระยะไกล ตอบสนองความต้องการด้านความเร็ว ระยะทาง ประสิทธิภาพพลังงาน และการขยายตัวของเครือข่าย หัวใจหลักของโซลูชันตัวส่งรับแสงใด ๆ ก็ตามคือโมดูลตัวส่งรับเอง ซึ่งมีรูปแบบต่าง ๆ เช่น SFP (Small Form factor Pluggable), QSFP (Quad Small Form factor Pluggable) และ CFP (C Form factor Pluggable) โดยแต่ละรูปแบบได้รับการปรับให้เหมาะสมกับอัตราการส่งข้อมูลเฉพาะ (10G, 40G, 100G, 400G, 800G) และระยะทางการส่งสัญญาณ ตัวอย่างเช่น โมดูล SFP+ ถูกใช้อย่างแพร่หลายในเครือข่ายองค์กรสำหรับการใช้งานระยะใกล้ 10G (สูงสุด 10 กิโลเมตร) ในขณะที่โมดูล QSFP DD (Double Density) รองรับ 400G และ 800G สำหรับการเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูลความหนาแน่นสูง ส่วนประกอบสำคัญประการหนึ่งของโซลูชันเหล่านี้คือการเลือกใช้เทคโนโลยีแสง: ไดโอดเลเซอร์ VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) มักถูกเลือกใช้สำหรับการใช้งานในเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมด (MMF) ระยะใกล้ (≤100 เมตร) เนื่องจากมีต้นทุนต่ำและประหยัดพลังงาน จึงเหมาะสำหรับการเชื่อมต่อภายในศูนย์ข้อมูล สำหรับระยะทางไกลกว่า (≥1 กิโลเมตร) บนเส้นใยแก้วนำแสงแบบซิงเกิลโหมด (SMF) จะใช้เลเซอร์แบบ edge emitting (EELs) หรือเลเซอร์แบบ distributed feedback (DFB) ซึ่งให้กำลังส่งสูงกว่าและมีความทนทานต่อความยาวคลื่นแคบกว่า ส่วนตัวส่งรับแสงแบบ coherent ที่ใช้เทคนิคการปรับสัญญาณขั้นสูง เช่น QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) และ 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลระดับเทระบิตได้บนระยะทางหลายพันกิโลเมตรในเครือข่ายโทรคมนาคมระยะไกล โดยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิดธ์ของเส้นใยผ่าน DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ประสิทธิภาพพลังงานถือเป็นข้อพิจารณาสำคัญในการออกแบบ โดยโซลูชันสมัยใหม่ (เช่น ตัวส่งรับ 400G ZR) ทำงานที่ระดับพลังงานต่ำกว่า 8W เพื่อลดการเกิดความร้อนในแร็คที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับศูนย์ข้อมูลที่ต้องการลดต้นทุนการทำความเย็น การจัดการความร้อนรวมถึงการใช้ฮีทซิงค์แบบบูรณาการและการควบคุมพลังงานแบบปรับตัว ช่วยให้ประสิทธิภาพการทำงานคงที่ภายใต้ช่วงอุณหภูมิที่ใช้งาน (5°C ถึง 70°C สำหรับโมดูลศูนย์ข้อมูล และ 40°C ถึง 85°C สำหรับหน่วยโทรคมนาคมภายนอกอาคาร) ความเข้ากันได้กับโปรโตคอลเครือข่ายถือเป็นอีกหนึ่งเสาหลัก: โซลูชันต้องรองรับมาตรฐาน Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand และ OTN (Optical Transport Network) เพื่อการผสานรวมกับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่แล้ว ตัวอย่างเช่น ตัวส่งรับ 100G สำหรับเครือข่ายองค์กรมักมีการสนับสนุนหลายความเร็ว (10G/25G/100G) เพื่ออำนวยความสะดวกในการย้ายถ่ายจากระบบเก่า ความสามารถในการขยายระบบได้รับการแก้ไขผ่านการออกแบบแบบ pluggable ซึ่งช่วยให้ผู้ให้บริการเครือข่ายสามารถอัปเกรดอัตราการส่งข้อมูลโดยไม่ต้องเปลี่ยนระบบทั้งหมด เช่น การเปลี่ยนโมดูล QSFP28 100G เป็นโมดูล QSFP DD 400G ในสวิตช์ที่รองรับ โซลูชันใหม่ ๆ เช่น co packaged optics (CPO) ผสานรวมตัวส่งรับกับสวิตช์ ASICs (Application Specific Integrated Circuits) โดยตรง เพื่อลดความล่าช้าและลดการใช้พลังงาน โดยมุ่งเป้าไปที่เครือข่ายรุ่นถัดไปที่ 800G และ 1.6T ความน่าเชื่อถือได้รับการรับประกันผ่านคุณสมบัติเช่น digital diagnostics monitoring (DDM) ซึ่งให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า และกำลังเลเซอร์ ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาเชิงทำนายได้ การปฏิบัติตามมาตรฐาน (เช่น IEEE 802.3 สำหรับ Ethernet, ITU T G.652 สำหรับเส้นใย) ช่วยให้มั่นใจถึงความสามารถในการทำงานร่วมกันได้ทั่วทั้งระบบนิเวศของผู้ให้บริการ ไม่ว่าจะถูกนำไปใช้ในศูนย์ข้อมูลบนคลาวด์ สถานีฐาน 5G หรือสายเคเบิลใต้ทะเล โซลูชันตัวส่งรับแสงแบบออปติคอลถือเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำคัญของการสื่อสารความเร็วสูงในยุคปัจจุบัน ช่วยให้การไหลของข้อมูลเป็นไปอย่างราบรื่น ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัล