Un modulo ottico è un dispositivo critico per la comunicazione in fibra ottica, la cui funzione principale è la conversione tra segnali elettrici e ottici. Il suo principio di funzionamento prevede principalmente le seguenti fasi:
Ingresso segnale elettrico: il modulo ottico riceve innanzitutto segnali elettrici da dispositivi come interruttori e router. Questi segnali sono in genere segnali digitali ad alta-velocità, come 10G, 25G o 100G.
Conversione elettro-ottica: il driver laser interno modula il segnale elettrico su un diodo laser (LD) o un laser a emissione superficiale-a cavità verticale-(VCSEL), generando il segnale ottico corrispondente. Questo processo prevede la codifica e la modulazione del segnale, con metodi comuni tra cui NRZ e PAM4.
Trasmissione del segnale ottico: il segnale ottico generato viaggia attraverso cavi in fibra ottica fino al dispositivo remoto. Il tipo di fibra (modalità singola- o modalità multipla-) e la lunghezza d'onda (ad esempio, 850 nm, 1310 nm, 1550 nm) influiscono sulla distanza di trasmissione e sulla larghezza di banda.
Conversione fotoelettrica: all'estremità ricevente, il modulo ottico converte il segnale ottico in un segnale elettrico utilizzando un fotodiodo (PD) o un fotodiodo a valanga (APD).
Amplificazione e modellatura del segnale: il segnale elettrico convertito viene sottoposto ad amplificazione e modellatura attraverso un amplificatore a transimpedenza (TIA) e un amplificatore limitatore (LA) per eliminare il rumore e la distorsione introdotti durante la trasmissione.
Uscita segnale elettrico:
Infine, il segnale elettrico elaborato viene inviato all'apparecchiatura ricevente, completando il collegamento di comunicazione.
I moduli ottici sono ampiamente utilizzati nei data center, nelle reti di telecomunicazioni, nelle reti aziendali e in altri campi. I parametri prestazionali includono velocità di trasmissione, lunghezza d'onda, distanza di trasmissione, consumo energetico e adattabilità alla temperatura. La selezione richiede parametri corrispondenti a scenari applicativi specifici-ad esempio, i data center in genere utilizzano moduli ad alta-velocità e bassa-potenza, mentre la trasmissione a lunga-distanza richiede fibra-moduale e laser ad alta-potenza.