Qu’est-ce qu’un convertisseur optique ?
Les convertisseurs optiques, également appelés convertisseurs de médias optiques, sont des dispositifs qui convertissent les signaux électriques en signaux optiques et les signaux optiques en signaux électriques.
Dans les communications utilisant des câbles métalliques, tels que les câbles LAN, les différences de potentiel sont transmises sous forme de signaux électriques, mais plus la distance de transmission est longue, plus les signaux électriques sont atténués et plus il est probable que des erreurs de communication se produisent en raison des effets du bruit électromagnétique généré à l’intérieur et à l’extérieur du câble.
Dans les communications utilisant des fibres optiques, les signaux sont transmis sous forme de flashs lumineux. Comme les signaux lumineux dans les fibres optiques ont un faible taux d’atténuation et ne sont pas affectés par les ondes électromagnétiques, il est possible d’obtenir une communication stable sur de longues distances en insérant une longue fibre optique entre deux câbles métalliques.
Dans ce cas, un convertisseur optique relie le câble métallique et la fibre optique.
Utilisations des convertisseurs optiques
Les convertisseurs optiques sont utilisés à des endroits très divers, par exemple aux jonctions entre les lignes à fibres optiques des habitations et des immeubles de bureaux et les systèmes LAN correspondants, ainsi qu’aux connexions entre les installations de communication WiFi et les lignes à fibres optiques dans l’ensemble du pays.
Les ordinateurs et leurs périphériques, les équipements de production et les appareils ménagers étant tous reliés par des réseaux, des installations de communication de données sont nécessaires partout. Et comme la fibre optique présente des avantages tels qu’une faible atténuation, une immunité au bruit, un poids léger et une résistance à la corrosion et à la rouille, les réseaux de communication par fibre optique sont déployés dans tout le pays.
Les appareils connectés au réseau fonctionnent avec des signaux électriques. Les signaux optiques transmis par fibre optique ne peuvent pas être utilisés tels quels. Pour les utiliser en tant que signaux, un convertisseur optique est nécessaire.
Principe des convertisseurs optiques
1. Conversion EO
La conversion d’un signal électrique en signal optique est appelée “conversion EO” et un laser à semi-conducteur est utilisé comme source de lumière pour le signal optique. Il existe deux types de méthodes de modulation de la lumière laser : la modulation directe, où le signal électrique est directement fourni comme courant d’entraînement au laser à semi-conducteur, et la modulation externe, où le laser à semi-conducteur lui-même est continuellement entraîné et où sa lumière est modulée par un modulateur.
La modulation directe présente l’avantage d’être compacte et le circuit de modulation peut être facilement configuré, mais elle a l’inconvénient d’être sujette à la dégradation de la forme d’onde en raison du retard d’oscillation du laser à semi-conducteur parce qu’il est piloté directement. La modulation externe est donc utilisée pour les utilisations de communication à longue distance.
2. Conversion OE
La conversion de signaux optiques en signaux électriques est appelée conversion OE, dans laquelle l’entrée optique est convertie en un signal électrique par une photodiode. Une photodiode est un élément semi-conducteur, également appelé capteur optique, qui consiste en un couplage PN. Lorsque le côté P de la photodiode est connecté au côté négatif de l’alimentation et le côté N au côté positif, aucun courant ne circule en raison de la connexion inverse, et ce qui est créé à ce moment-là est une zone autour de la surface de la jonction PN appelée couche d’appauvrissement.
Lorsque la lumière frappe cette couche de déplétion, des électrons et des trous sont générés, les électrons se déplaçant vers l’électrode du côté N et les trous se déplaçant vers l’électrode du côté P, ce qui permet au courant de circuler du côté P vers le côté N. Grâce à ce principe, selon lequel un courant électrique ne circule que lorsque de la lumière est émise, le signal optique est converti en signal électrique.
Autres informations sur les convertisseurs optiques
Schémas de montage des convertisseurs fibres optiques
Afin d’utiliser les caractéristiques des convertisseurs optiques, il convient de prêter attention au schéma de circuit et à la disposition de montage, en accordant une attention particulière aux deux points suivants.
1. Adaptation de l’impédance
L’adaptation d’impédance doit être prise en compte lorsque la longueur du circuit est de l’ordre du millimètre pour une modulation de classe Gbps. Plus précisément, il faut tenir compte de l’adaptation d’impédance entre le laser à semi-conducteur et le circuit d’attaque du laser.
Si l’adaptation d’impédance n’est pas bien faite, des réflexions et des anneaux se produiront, entraînant une dégradation de la forme d’onde de modulation. Il est souvent nécessaire de vérifier les caractéristiques lors de la mise en œuvre, parallèlement à la simulation pendant la conception.
2. Configuration du photodétecteur et de l’amplificateur de premier étage
Un signal très faible circule entre le photodétecteur et l’amplificateur de premier étage. Il est important de supprimer ce bruit autant que possible pour garantir la photosensibilité minimale spécifiée.
Comme la photosensibilité varie en fonction de la façon dont le circuit est assemblé et agencé, il est souvent nécessaire de vérifier les caractéristiques du montage ainsi que l’adaptation de l’impédance.