光モジュールの最も基本的な機能は、光信号の光-電気/電気-光変換機能を完成させることであり、その内部は光デバイス、機能回路、光インターフェースで構成されています。 光デバイスは光モジュールの主要なコンポーネントであり、光モジュールは光デバイスに基づいていくつかの機能回路と構造コンポーネントを追加します。
光モジュールの光デバイスから始めましょう。 光モジュールの光デバイスのうち、光信号変換に使用される光デバイスをそれぞれTOSA、ROSAと呼びます。 それらを詳しく紹介していきましょう。
TOSA (Transmitting Optical Sub-Assembley) 光送信モジュールの主要コンポーネントは、主に電気信号から光信号への変換を完了します。 このうち、TOSAは、光源（半導体発光ダイオードやレーザーダイオード）を核として、LDチップ、モニター用フォトダイオード（MD）などをコンパクトな構造（TO同軸パッケージやバタフライパッケージ）にパッケージしたものです。形成されました。
TOSA では、現在、光モジュール用の半導体発光デバイスとして LD レーザー ダイオードが最も一般的に使用されています。 これには、しきい値電流 (Ith) とスロープ効率 (S) という 2 つの主要パラメータがあります。 LD を高速に動作させるには、しきい値電流 (上図の DC Bias) よりわずかに大きい DC バイアス電流 IBIAS を LD に供給する必要があります。つまり、順方向電流がしきい値電流を超えたときにレーザーが放射されます。 。
ROSA (受信光サブアセンブリ) 光受信アセンブリは、高速データ レートの光ファイバー モジュール内で、通常は PIN または ADP フォトダイオードと TIA が密閉された金属ケース内に組み立てられ、光受信アセンブリを形成します。
光モジュールROSAは、フォトディテクタ(PIN/APD)、TIAプリアンプ、リミッティングアンプ等で構成されています。
まず、受信コンポーネント ROSA の主要デバイスである光検出器 (上図で使用されている光検出器は APD) について見てみましょう。その主な機能は、光電効果によって光信号を電子信号に変換することです。 光通信における一般的な光検出器は、PIN フォトダイオードとアバランシェ フォトダイオード (APD) です。 以前の記事で述べたように、APD はアバランシェ増倍効果を利用して光電流を 2 倍に増加させる高感度受光素子であり、PIN フォトダイオードと比較して APD 受信感度を 6 ～ 10dB 高めることができます。
受光素子で発生した微弱な信号電流は、プリアンプTIA(トランスインピーダンスアンプ)で十分な大きさの信号電圧に変換されて出力されます。 TIA は実際には、電気光電流を電圧に変換する V コンバータです。
この時点では、TIA によって生成される電圧信号はまだアナログ信号であるため、信号処理回路が認識できるようになる前にデジタル信号に変換する必要があります。 TIA の背後にある制限アンプ Poster Amplifier の機能は、異なる振幅の信号を同じ振幅のデジタル信号に変換することです。
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