ریسیورز: PIN، APD، TIA اور کوہیرنٹ ڈیٹیکشن

ریسیور طے کرتا ہے کہ لنک کتنا کمزور سگنل برداشت کر سکتا ہے۔ فوٹو ڈائیوڈ کی دو اقسام تقریباً سارا کام کرتی ہیں، ایمپلیفائرز کا جوڑا ان کے کرنٹ کو بٹس میں بدلتا ہے، اور طویل ترین لنکس کے لیے بنیادی طور پر مختلف طریقہ — کوہیرنٹ ڈیٹیکشن — انہیں بدل دیتا ہے۔

فوٹو ڈائیوڈز

ایک PIN ڈائیوڈ ہر فوٹون کو زیادہ سے زیادہ ایک الیکٹران میں بدلتا ہے — سادہ، لینیئر، وسیع ڈائنامک رینج، کم بایس وولٹیج۔ APD بریک ڈاؤن کے قریب (دسیوں وولٹس) چلتا ہے، اس لیے ہر فوٹون الیکٹرانوں کی ایولانچ پیدا کرتا ہے، جس سے 5–10 dB حساسیت ملتی ہے مگر درجہ حرارت پر منحصر بایس، زیادہ نوائز اور کم اوورلوڈ پوائنٹ کی قیمت پر۔ یہی اضافی حساسیت 40 km ماڈیول کو 80 km ماڈیول بناتی ہے، یا PON OLT کو 1:64 اسپلٹر سے ONU سننے دیتی ہے۔

اہم پیرامیٹرز: ریسپانسیوٹی (A/W، InGaAs کے لیے ~0.8–0.9)، بینڈوڈتھ (سمبل ریٹ کور کرے — 10G کے لیے ~7 GHz، 25G NRZ / 50G PAM4 کے لیے ~25 GHz)، ڈارک کرنٹ (نوائز فلور)، اوورلوڈ (سیچوریشن پاور، عموماً −1…+3 dBm؛ بہت زیادہ روشنی بھی غلطیاں پیدا کرتی ہے)۔

کرنٹ سے بٹس تک

photodiode ──► TIA ──► LA (NRZ)  or  linear amp ──► ADC ──► DSP (PAM4) ──► CDR ──► host

• TIA (ٹرانس امپیڈنس ایمپلیفائر) مائیکرو ایمپیئر فوٹو کرنٹ کو کم سے کم اضافی نوائز کے ساتھ وولٹیج میں بدلتا ہے — بڑی حد تک ریسیور حساسیت طے کرتا ہے۔
• LA (لمٹنگ ایمپلیفائر) NRZ لنکس کے لیے ویوفارم کو صاف 1/0 سطحوں میں کاٹتا ہے۔
• لینیئر TIA + ADC + DSP — PAM4 کی چار سطحیں ہیں، اس لیے سگنل کو اس وقت تک لینیئر رہنا چاہیے جب تک DSP اسے ایکولائز اور سلائس نہ کرے؛ اسی لیے PAM4 ماڈیولز زیادہ مہنگے اور زیادہ پاور لیتے ہیں۔
• برسٹ موڈ ریسیورز (PON OLT طرف) مختلف ONUs کے ٹائم سلاٹس کے درمیان تیز گین اور حد ری سیٹ شامل کرتے ہیں (PON ٹرانسیورز)۔
• ملٹی لین ROSAs لینس ارے یا ڈی ملٹی پلیکسر کے پیچھے 4 یا 8-ایلیمنٹ PIN ارے استعمال کرتے ہیں، ہر لین کا اپنا TIA چینل — اسی لیے DDM میں فی لین Rx پاور ہوتی ہے (فی لین تشخیص)۔

حساسیت، OMA اور FEC

حساسیت ہدف بٹ ایرر ریشو کے لیے بتائی جاتی ہے: کلاسیکی NRZ لنکس کے لیے 10⁻¹²، مگر 25G+ اور PAM4 کے لیے سپیک پوائنٹ پری-FEC BER (مثلاً 2.4×10⁻⁴) ہے جسے RS-FEC درست کر سکتا ہے — اس لیے "−10 dBm حساسیت" 100G ماڈیول صرف FEC آن ہونے پر قابل استعمال ہے (FEC اور لنک ٹریننگ)۔ ملٹی موڈ خصوصیات اکثر اوسط پاور کے بجائے OMA میں حساسیت بتاتی ہیں؛ فرق ~3 dB ہو سکتا ہے (کیلیبریشن)۔

کوہیرنٹ ڈیٹیکشن

~80–120 km سے آگے، یا فی طول موج 100G+ پر، براہ راست ڈیٹیکشن بجٹ سے باہر ہو جاتی ہے۔ ایک کوہیرنٹ ریسیور آنے والی روشنی کو 90° آپٹیکل ہائبرڈ میں لوکل آسیلیٹر لیزر کے ساتھ ملاتا اور دونوں پولرائزیشنز کو متوازن فوٹو ڈائیوڈ جوڑوں پر ڈیٹیکٹ کرتا ہے؛ ADCs نتیجہ ڈیجیٹائز کرتے اور DSP ایمپلی ٹیوڈ، فیز اور پولرائزیشن بازیافت کرتا ہے — اور کرومیٹک ڈسپرشن اور PMD ڈیجیٹل طور پر تلافی کرتا ہے۔ حساسیت 15–20 dB بہتر ہوتی ہے اور موڈیولیشن QPSK یا 16/64-QAM ہو سکتی ہے۔ یہ 400ZR/ZR+ اور ٹرانسپورٹ ماڈیولز کا ریسیور ہے (کوہیرنٹ آپٹکس)۔

SOA معاون ریسیورز

کچھ طویل رینج PAM4 ماڈیولز (400G ER، بعض 100G) روشنی کو پہلے سے ایمپلیفائی کرنے کے لیے فوٹو ڈائیوڈ سے پہلے سیمی کنڈکٹر آپٹیکل ایمپلیفائر رکھتے ہیں — اضافی پاور اور لاگت پر APD اور کوہیرنٹ کے درمیان راستہ۔

ریسیور DDM میں کیا بتاتا ہے

• Rx پاور فوٹو ڈائیوڈ کی اپنی پیمائش ہے — DDM کی وہ قدر جو تقریباً ہمیشہ حقیقی ہوتی ہے (DDM لیولز)۔
• کم Rx الارم حد تقریباً ریسیور کی حساسیت ہے؛ زیادہ Rx الارم اس کا اوورلوڈ ہے (حدیں اور الارمز)۔
• LOS تب فعال ہوتا ہے جب Rx لاس آف سگنل سطح سے نیچے جائے — TIA آؤٹ پٹ پر ہارڈویئر کمپیریٹر، کسی DDM ریڈ سے تیز۔
• خراب ہوتا ریسیور (APD گین ڈرفٹ، TIA عمر بڑھنا) نارمل Rx پاور پر بڑھتی غلطیوں کے طور پر دکھائی دیتا ہے — صرف DDM اسے نہیں پکڑتا؛ اسے ایرر کاؤنٹرز کے ساتھ جوڑیں۔

CodingBox میں

DDM اسکرین ماڈیول کی حساسیت اور اوورلوڈ حدوں کے مقابلے میں فی لین Rx پاور دکھاتی ہے، اور Check transceiver اسکرین رینج اور ریٹ کوڈز ڈی کوڈ کرتی ہے جو PIN یا APD ریسیور ظاہر کرتے ہیں۔ ماڈیول کو ری کوڈ کرتے وقت ان کوڈز کو اس کے حقیقی ریسیور کے مطابق رکھیں۔

ہر انٹرفیس کے لیے حساسیت اور اوورلوڈ ونڈوز، اور DDM ریڈنگز سے اٹینیوایٹر کا سائز کیسے نکالیں: Rx پاور اور لنک بجٹ، عام قدریں۔

فوٹو کرنٹ کو بٹس اور RX_LOS پن میں بدلنے والا TIA، لمٹنگ ایمپلیفائر اور سگنل-ڈیٹیکٹ سرکٹ: ماڈیول الیکٹرانکس؛ PAM4 ریسیورز پر لینیئر فرنٹ اینڈ اور DSP: موڈیولیشن اور DSP۔