光モジュールの伝送距離を制限する要因の分析

光モジュールの伝送距離は、物理的要因と工学的要因の組み合わせによって制約され、これらの要因が組み合わさって、光ファイバーを介して光信号を有効に伝送できる最大距離を決定します。この記事では、最も一般的な制限要因のいくつかについて説明します。

まず、光源の種類と品質決定的な役割を果たす。短距離アプリケーションでは通常、低コストのLEDまたはVCSELレーザー一方、中長距離伝送では、より高性能なDFBまたはEMLレーザー出力、スペクトル幅、波長安定性は伝送能力に直接影響します。

2番、光ファイバーの減衰伝送距離を制限する主要な要因の一つです。光信号は光ファイバーを伝搬するにつれて、物質吸収、レイリー散乱、曲げ損失によって徐々に減衰します。シングルモード光ファイバーの場合、典型的な減衰は約1310 nmで0.5 dB/kmそして最低でも1550 nmで0.2～0.3 dB/km対照的に、マルチモード光ファイバーは、850 nmで3～4 dB/kmそのため、マルチモード システムは一般に、数百メートルから約 2 km までの短距離通信に制限されます。

加えて、分散効果高速光信号の伝送距離を著しく制限する。分散（材料分散や導波路分散を含む）は、伝送中に光パルスの広がりを引き起こし、符号間干渉を引き起こす。この影響は、データレートが10 Gbps以上分散を軽減するために、長距離システムでは、分散補償光ファイバ（DCF）または使用狭線幅レーザーと高度な変調フォーマットの組み合わせ.

同時に、動作波長光モジュールの性能は伝送距離と密接に関係しています。850 nm帯主にマルチモード光ファイバーによる短距離伝送に使用されます。1310 nm帯は、シングルモード光ファイバのゼロ分散窓に相当し、中距離用途に適しています。10～40キロ。1550 nm帯最も低い減衰を提供し、エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA）長距離および超長距離伝送シナリオで広く使用されています。40キロ、 のような80キロ、あるいは120キロリンク。

伝送速度自体も距離に逆の制約を課します。データレートが高いほど、受信側での信号対雑音比が厳しくなり、受信感度が低下し、最大到達距離が短​​くなります。例えば、1Gbpsで40km限定される可能性がある100 Gbpsで10 km未満.

さらに、環境要因温度変動、過度な光ファイバの曲げ、コネクタの汚れ、部品の経年劣化といった要因によって、さらなる損失や反射が生じ、実効伝送距離がさらに低下する可能性があります。また、光ファイバー通信は必ずしも「短ければ短いほど良い」というわけではないことにも留意が必要です。最小伝送距離要件（たとえば、シングルモード モジュールでは通常 2 メートル以上が必要です）これにより、レーザー ソースの安定性を損なわせる可能性のある過度の光反射を防止できます。