光トランシーバー：情報伝送のコアコンポーネント

情報技術の急速な進歩の時代において、インターネット、クラウドコンピューティング、ビッグデータなど、私たちが依存しているサービスはすべて、重要な電子コンポーネントである光トランシーバーに依存しています。統合された 光トランシーバー 、光ファイバー通信システム内の電気信号を光信号に変換する重要なタスクを実行します。光学トランシーバーがなければ、電気信号は長距離および光繊維を介して高速で送信することは不可能であり、最新の通信ネットワークは不可能です。

光電子変換：光学トランシーバーの仕組み
光学トランシーバーのコア関数は、その双方向変換メカニズムにあります：送信端での光学的変換と受信端での電気から光への変換。

信号を送信するには、光トランシーバーがネットワークデバイス（スイッチやルーターなど）から電気信号を受信します。これらの電気信号は、内部ドライバーICを通過し、半導体レーザーを正確に制御します。レーザーは、電気信号のデジタル情報に基づいて非常に高い頻度で迅速にオンとオフを切り替え、電気信号の「0」と「1」信号をさまざまな強度の光パルスに変換します。これらの光パルスは、焦点を合わせ、長距離伝達のために光ファイバに結合します。このプロセスは、電気信号を光信号に変換します。

信号受信中、光学モジュールは光ファイバから送信される光信号を受信します。これらの弱い光パルスは、通常、ピンフォトダイオードまたは雪崩フォトダイオード（APD）で、内部フォトセクターによって検出されます。その機能は、光信号を電気信号に変換することです。次に、この電気信号は、透明アンプ（TIA）によって増幅され、制限アンプ（LA）によって形作られ、ダウンストリームネットワーク機器への伝送のための元の信号と一致するデジタル信号に復元します。このプロセスは、光信号の電気信号への変換を完了します。

パフォーマンスの進歩：低速から超高速まで
光学モジュールの技術的進化は、高速、より長い距離、および低電力消費の継続的な追求の物語です。

初期の光学モジュールのデータレートは低く、主に短距離の低帯域幅通信シナリオで使用されていました。インターネットの広範な採用とデータトラフィックの急増により、光学モジュールの速度とパフォーマンスにより大きな要求が課されています。技術革新は、主に次の分野に反映されています。

変調技術：ボーレートを上げることなく伝送速度を上げるために、光学モジュールは、従来の非ゼロ（NRZ）変調から4レベルのパルス振幅変調（PAM4）に進化しました。 PAM4変調は、クロックサイクルごとに2ビットの情報を送信し、NRZと比較して伝送速度を2倍にし、高速光学モジュールの主流技術になることができます。

コア光学コンポーネント：高速とより長い距離をサポートするために、光モジュールのレーザーと光検出器が継続的にアップグレードされます。たとえば、電気吸収変調レーザー（EMLS）は高速要件を満たすために使用されますが、雪崩フォトダイオード（APD）を使用してレシーバーの感度を改善し、長距離伝達を可能にします。

コヒーレント光学通信：超距離および大容量のバックボーンネットワークトランスミッションのために、光学モジュールはコヒーレント光学通信技術を利用します。このテクノロジーは、振幅、位相、偏光などの複数の光の次元を使用して情報を変調し、複雑な復調にデジタル信号処理（DSP）チップを使用し、伝送距離と容量を大幅に増加させます。

パッケージフォーム：多様なアプリケーションの適応性
光モジュールには、複数のパッケージフォームファクターがあります。さまざまな速度、サイズ、消費電力、アプリケーションシナリオに基づいてさまざまな標準が進化しています。これらのパッケージフォームは、光学モジュールの物理フォームファクターとインターフェイスタイプを決定します。

業界の一般的なパッケージフォームには、SFP、SFP、QSFP、QSFP28、OSFP、およびCFPが含まれます。これらの命名規則は、一般に、光モジュールの速度評価とチャネルの数を反映しています。たとえば、SFPは10G速度で一般的に使用されますが、QSFP28は100G速度に一般的に使用され、4チャンネル設計を使用します。

パッケージは単なるシェル以上のものです。複雑な光電子デバイス、ドライバー回路、および制御チップを統合します。高速光学モジュールが高出力を消費するため、パッケージの構造設計では、熱散逸を検討する必要があります。長期的な安定した動作を確保するには、効率的な熱散逸が重要です。

光モジュールの光学インターフェイスも重要です。たとえば、LCインターフェイスは、コンパクトなサイズのため、一般的に小さな光学モジュールで使用されます。一方、MPOインターフェイスは、複数のファイバーを単一のインターフェイスに統合することができ、データセンター内部接続で使用されるような高密度のマルチチャネル光学モジュールに適しています。

5G、クラウドコンピューティング、モノのインターネットの完全な展開により、光モジュールの需要が増加し続けます。将来の光学モジュールは、単純な光電気変換デバイス以上のものになります。それらはネットワーク機器と深く統合され、よりインテリジェントな機能を統合し、将来のネットワークインフラストラクチャをサポートするコアになります。