Transceivery optyczne są bardzo ważnymi urządzeniami powszechnie używanymi w systemach telekomunikacyjnych do konwersji i transmisji sygnałów.

Składają się z nadajnika na jednym końcu włókna i odbiornika na drugim końcu. Jednym włóknem sygnał jest przesyłany w jedną stronę a drugim – w drugą stronę.

W module transceivera optycznego zachodzi zarówno nadawanie, jak i odbieranie sygnału. Działa to w następujący sposób: Nadajnik odbiera sygnał elektryczny i zamienia go w optyczny za pomocą urządzenia będącego źródłem światła, takim jak laser diodowy albo dioda LED. Światło przekonwertowane w nadajniku jest następnie dołączane do włókna za pomocą łącznika i przekazywane na zewnątrz. Światło na końcu włókna jest dołączane do odbiornika, w którym detektor zamienia światło na sygnał elektryczny odbierany przez urządzenie odbiorcze.

Wydajność połączenia światłowodowego zależy od tego, jak dobrze przekonwertowany ponownie sygnał elektryczny na wyjściu pasuje do sygnału elektrycznego, jaki odebrał nadajnik.

Światłowodowe nadajniki

Istnieją 4 typy źródła światła dla nadajnika, dzięki którym może zajść konwersja sygnałów elektrycznych na optyczne: diody LED, lasery FP (fabry-perot), lasery DFB (distributed feedback) oraz lasery VCSEL (vertical cavity surface-emitting lasers). Wszystkie są małymi półprzewodnikami.

Diody LED i lasery VCSEL są wykonane na płytkach półprzewodnikowych, tak, że emitują światło z powierzchni chipa. LEDy mają znacznie mniejszą siłę niż lasery i są większe. Światło, które emitują jest rozstrzelone co utrudnia przyłączenie go do włókna. Z tego powodu zastosowanie LEDów jest ograniczone do wielomodowych światłowodów. Diody LED mają również znacznie mniejszą przepustowość niż lasery w wyniku czego można je zastosować w systemach operacyjnych do ok. 250 MHz lub ok. 200 Mb/s. Diody LED i lasery VCSEL są tanie dzięki zastosowanym metodom produkcji.

Lasery FP emitują światło przez otwór z boku chipa. Światło emitowane przez ten typ lasera jest mniejsze i węższe, dzięki czemu możliwe jest zastosowanie ich do światłowodów jednomodowych. Są zatem idealne do połączeń na długie dystanse i z dużą prędkością. W porównaniu do LED, mają znacznie większą przepustowość, znacznie powyżej 10 GHz lub 10 Gb/s.

Lasery mają wiele zalet w stosunku do diod LED. Przede wszyskim, diody mają ograniczoną przepustowość, natomiast wszystkie typy laserów są bardzo szybkie. Ponadto, diody dają bardzo szerokie światło, co wywołuje dyspersję chromatyczną, natomiast lasery dają wąskie światło, które ulega bardzo niewielkiej dyspersji chromatycznej. Najbardziej wąskim światłem cechują się lasery DFB.

Specyfikacja

Światłowodowe odbiorniki 

Światłowodowe odbiorniki używają półprzewodnikowych detektorów (fotodiod lub fotodetektorów) do konwertowania sygnałów optycznych na elektryczne. Do połączeń o krótkiej długości fali stosowane są silikonowe fotodiody, natomiast w systemach o dużej długości fali zastosowanie znajdują detektory InGaAs (ind, gal, arsenek). Cechują się one mniejszym szumem niż german, co pozwala na większą wrażliwość odbiorników. Systemy o bardzo dużej prędkości czasami używają fotodiod APD, które oparte są na wysokim napięciu.

Standardy transceiverów optycznych

Transceivery są zwykle opakowane w branżowych standardach, do których należą transceivery GBIC, transceivery SFP, transceivery SFP+, transceivery XENPAK, moduł X2, moduł XFP itp.