读书网

光无源器件、光有源器件：光通信里的“关键角色”（第3页）

啥是光有源器件？先搞懂“有源”的意思

和“无源”相反，“有源”就是需要接电源、需要额外给能量才能干活的器件。如果说光无源器件是“路牌”“接头”，那光有源器件就是“发动机”“转换器”——它不仅能“生成光信号”，还能“把电信号变成光信号”“把光信号变成电信号”，甚至能“给光信号加油（增强能量）”。没有光有源器件，光通信的“快递包裹”根本没法“装上车”，也没法“卸下车”，更没法传很远。

咱们平时接触到的光猫、路由器里，就有光有源器件；运营商的基站、数据中心里，光有源器件更是密密麻麻。接下来咱们还是先举常见的例子，再总结作用，保证大白话讲透。

常见的光有源器件：光通信里的“核心动力”

1. TOSA（光发射组件）：把“电信号”变成“光信号”的“装车工”

TOSA的全称是“Transmitter Optical Subassembly”，翻译过来就是“光发射组件”。咱们之前说光通信的第一步是“电信号变光信号”，这个步骤就是TOSA干的活儿。你可以把它想象成“快递仓库里的装车工”：电信号（快递包裹）来了，TOSA负责把它“装”到光信号（快递小车）上，然后让光信号顺着光纤跑出去。

本小章还未完，请点击下一页继续阅读后面精彩内容！

具体怎么干的呢？TOSA里面有个核心部件叫“激光器”（比如VCSEL激光器、DFB激光器），激光器通电之后会发出特定波长的光（比如1310纳米、1550纳米，这些是光通信常用的“光”，肉眼看不见）。当电信号传到TOSA里，激光器会根据电信号的“变化”来调整光的“强度”或者“频率”——比如电信号强一点，激光就亮一点；电信号弱一点，激光就暗一点，这样就把电信号里的信息“刻”在了光信号上，相当于把“快递包裹”装到了“光小车”上。

咱们用的5G手机里，就有小型的TOSA——你发微信的时候，手机里的电信号先传到TOSA，TOSA把它变成光信号，再通过天线或者光纤传出去。还有运营商的基站里，大型的TOSA能处理更大量的电信号，变成更强的光信号，通过主干光纤传向其他基站或数据中心。如果没有TOSA，光信号就成了“空车”，根本带不走任何信息。

2. ROSA（光接收组件）：把“光信号”变回“电信号”的“卸车工”

ROSA的全称是“Receiver Optical Subassembly”，也就是“光接收组件”。它干的活儿和TOSA正好相反：TOSA是“电变光”，ROSA是“光变电”。你可以把它想象成“快递目的地的卸车工”：光信号（装着包裹的光小车）到了，ROSA负责把光信号里的信息“卸”下来，变回电信号，交给接收设备（比如对方的手机、电脑）。

ROSA里面的核心部件是“光电探测器”（比如PIN二极管、APD二极管），这个探测器特别灵敏，能“捕捉”到光纤里传过来的光信号。当光信号照到探测器上，探测器会根据光的“强度变化”或者“频率变化”，反过来变成对应的电信号——比如光强一点，电信号就强一点；光弱一点，电信号就弱一点，这样就把光信号里的信息“还原”成了电信号，对方的设备才能识别（比如手机收到电信号，再变成你能看到的文字、图片）。

咱们家里的光猫，里面就有ROSA：光纤里的光信号传到光猫，ROSA先把光信号变成电信号，再传给路由器，路由器再把电信号分到你的手机、电脑上。如果没有ROSA，光信号就算传到目的地，也没人能“卸包裹”，接收方根本拿不到信息——就像快递车到了小区，没人卸包裹，你永远收不到快递一样。

3. BOSA（光收发组件）：“装车+卸车”二合一的“全能工”

BOSA是“Bi-directional Optical Subassembly”的缩写，也就是“光收发组件”。简单说，它就是把TOSA和ROSA装到了一个壳子里，既能“电变光”（装车），又能“光变电”（卸车），相当于“全能工”，不用分开装两个器件，省空间、省成本。

咱们平时用的“光模块”（很多电子设备里都有），很多用的就是BOSA。比如你和朋友视频通话：你这边的电信号先通过BOSA的“发射部分”（类似TOSA）变成光信号传出去；朋友那边的光信号传过来，再通过BOSA的“接收部分”（类似ROSA）变回电信号，这样你们就能双向通话了。BOSA特别适合需要“双向通信”的场景，比如视频通话、即时消息、数据交互，因为它能同时处理“发”和“收”的活儿，效率特别高。

4. 光放大器：给光信号“加油”的“加油站”

光信号在光纤里传输的时候，会有“衰减”——就像汽车开久了油会变少一样，光信号传得越远，能量就越弱，到最后可能弱到几乎看不见，信息就丢了。这时候就需要“光放大器”来给光信号“加油”，让它的能量变强，能继续传更远的距离。