光模塊體積雖小，但是在數(shù)據(jù)中心里的作用卻不能被忽視，如果沒有它，無論什么數(shù)據(jù)中心都將無法運(yùn)行。尤其是在數(shù)據(jù)中心對(duì)帶寬要求越來越高的今天，光模塊在一定程度上甚至已經(jīng)制約了數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，可以用“小身材有大作用”這句話來形容光模塊所發(fā)揮的作用，這樣講一點(diǎn)也不夸張。光模塊是什么東東，和武漢海翎光電的小編一起了解一下吧！

    什么是光模塊？

    光模塊(Optical Transceiver)由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光電子器件包括發(fā)射和接收兩部分。光模塊的作用就是光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送端把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過光纖傳送后，接收端再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

    結(jié)構(gòu)

    打開光模塊的內(nèi)部，我們可以看到其構(gòu)造比較簡單，并不像想象中一樣涉及多么復(fù)雜的電路，唯一一點(diǎn)就是對(duì)生產(chǎn)工藝要求比較高，工藝制作不好將大大影響其光路質(zhì)量，導(dǎo)致無法與光模塊對(duì)接，或者經(jīng)常產(chǎn)生一些鏈路錯(cuò)包，影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等一系列問題。

圖為:光模塊結(jié)構(gòu)示意圖

    發(fā)射部分是（TX)：輸入一定碼率的電信號(hào)經(jīng)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)芯片處理后驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器（LD）或發(fā)光二極管（LED）發(fā)射出相應(yīng)速率的調(diào)制光信號(hào)，其內(nèi)部帶有光功率自動(dòng)控制電路，使輸出的光信號(hào)功率保持穩(wěn)定。

    接收部分是(RX)：一定碼率的光信號(hào)輸入模塊后由光探測(cè)二極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)前置放大器后輸出相應(yīng)碼率的電信號(hào)。

圖為：SFP封裝光模塊的結(jié)構(gòu)圖

    光模塊由光器件、功能電路和光接口組件等組成，其中核心構(gòu)成器件是光收發(fā)器件，主要包括TOSA，ROSA，BOSA。光收發(fā)器件成本占光模塊60%以上：

    光發(fā)射組件TOSA（Transmitter Optical Subassembly）：激光器、金屬結(jié)構(gòu)件和陶瓷插芯等；

    光接收組件ROSA（Receiver Optical Subassembly）：PIN或APD檢測(cè)器、前置放大器及其它結(jié)構(gòu)件；

    光發(fā)射接收組件BOSA（Biodirector Optical Subassembly）：激光器、檢測(cè)器、光學(xué)濾波片、金屬件、陶瓷套管和插芯。

    分類

    包括光接收模塊，光發(fā)送模塊，光收發(fā)一體模塊和光轉(zhuǎn)發(fā)模塊等。

    光收發(fā)一體化模塊英文名稱transceiver，簡稱光模塊或者光纖模塊，是光纖通信系統(tǒng)中重要的器件。主要功能是實(shí)現(xiàn)光電/電光變換，包括光功率控制、調(diào)制發(fā)送，信號(hào)探測(cè)、IV 轉(zhuǎn)換以及限幅放大判決再生功能，此外還有防偽信息查詢、TX-disable 等功能

    光轉(zhuǎn)發(fā)模塊除了具有光電變換功能外，還集成了很多的信號(hào)處理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功能控制、性能量采集及監(jiān)控等功能。

    光模塊可以按照封裝方式、傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類：

    按封裝形式分類：光模塊可以分為1×9、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、SFP28、CFP4、QSFP等。

    按照傳輸速率分類：光模塊可以分為155Mb/s、622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、2.97Gb/s、4.25Gb/s、6.5Gb/s、8.5Gb/s、10Gb/s、25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等；傳輸速率是光模塊重要的技術(shù)指標(biāo)，高速率是發(fā)展趨勢(shì)。

    按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類：可以分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光模塊和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)光模塊（PON光模塊），前者主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)等；后者主要用于接入網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）中，如GPON、EPON、10GPON等。

圖為：光模塊分類方式及類別

    基本指標(biāo)

    輸出光功率：指光模塊發(fā)送端光源的輸出光功率。可以理解為光的強(qiáng)度，單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位，dBm為對(duì)數(shù)單位。在通信中，我們通常使用dBm來表示光功率。光功率衰減一半，降低3dB，0dBm的光功率對(duì)應(yīng)1mW。

    接收靈敏度最大值

    接收靈敏度指的是在一定速率、誤碼率情況下光模塊的最小接收光功率，單位：dBm。一般情況下，速率越高接收靈敏度越差，即最小接收光功率越大，對(duì)于光模塊接收端器件的要求也越高。

    消光比用于衡量光模塊質(zhì)量的重要參數(shù)之一。

    它是指全調(diào)制條件下信號(hào)平均光功率與空號(hào)平均光功率比值的最小值，表示0、1信號(hào)的區(qū)別能力。

    光模塊中影響消光比的兩個(gè)因素：偏置電流（bias）與調(diào)制電流（Mod），姑且看成ER=Bias/Mod。消光比的值并非越大光模塊越好，而是消光比滿足802.3標(biāo)準(zhǔn)的光模塊才好。

      在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，理論上光發(fā)射機(jī)在傳送數(shù)字信號(hào)過程中，發(fā)“0”碼時(shí)應(yīng)無光功率輸出。但實(shí)際的光發(fā)射機(jī)由于光源器件本身的問題或是直流偏置選擇不當(dāng)，致使發(fā)“0”碼時(shí)也有微弱的光輸出。理論分析表明，這種情況將導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度下降，消光比EXT就是描述光發(fā)射機(jī)這種性能的指標(biāo)。所謂消光比，是指激光器在發(fā)射全“1”碼時(shí)的光功率P1與全“0”碼時(shí)發(fā)射的光功率P0之比。

    光源的消光比將直接影響接收機(jī)的靈敏度，為了不使接收機(jī)的靈敏度明顯下降，消光比一般應(yīng)大于10dB，如果激光器的偏置電流過大，會(huì)使消光比惡化從而降低接收機(jī)的靈敏度。

    設(shè)激光器閾值電流瓦，一般取如 =(0．85～0．95) 。令驅(qū)動(dòng)脈沖電流的峰一峰值為 ，為避免結(jié)發(fā)熱和碼型效應(yīng)， 需滿足關(guān)系式 + =(1．2～1．3) 。

所謂結(jié)發(fā)熱效應(yīng)，是指即使在環(huán)境溫度不變的情況下，由于調(diào)制電流作用引起激光器結(jié)區(qū)溫度的變化，結(jié)果導(dǎo)致輸出光脈沖形狀發(fā)生變化的效應(yīng)。在電流脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，結(jié)溫隨時(shí)間的增加而增加，而輸出光功率卻隨時(shí)間增加而減小；電流脈沖過后，結(jié)溫隨時(shí)間減小，輸出的光功率卻隨時(shí)間增加，最后達(dá)到偏置電流的穩(wěn)定值。所以如果同一連續(xù)的脈沖電流去調(diào)制激光器而脈沖電流的寬度又足夠?qū)挘敲从捎诮Y(jié)發(fā)熱效應(yīng)，光脈沖將出現(xiàn)調(diào)制失真。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)偏流逼近閾值，并適當(dāng)選擇調(diào)制電流幅度，對(duì)減小結(jié)發(fā)熱效應(yīng)是有利的。碼型效應(yīng)的特點(diǎn)是脈沖序列中較長的連“0”碼后出現(xiàn)的“1”碼脈沖明顯減小。而且連“0”碼數(shù)目越多，調(diào)制速率越高，這種效應(yīng)越顯。

    光飽和度

    又稱飽和光功率，指的是在一定的傳輸速率下，維持一定的誤碼率（10-10～10-12）時(shí)的最大輸入光功率，單位：dBm。

    需要注意的是，光探測(cè)器在強(qiáng)光照射下會(huì)出現(xiàn)光電流飽和現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象后，探測(cè)器需要一定的時(shí)間恢復(fù)，此時(shí)接收靈敏度下降，接收到的信號(hào)有可能出現(xiàn)誤判而造成誤碼現(xiàn)象，而且還非常容易損壞接收端探測(cè)器，在使用操作中應(yīng)盡量避免超出其飽和光功率。

   SFP光模塊

    SFP是SMALL FORM PLUGGABLE（ 小型可插拔）的縮寫，可以簡單的理解為 GBIC的升級(jí)版本。SFP模塊體積比GBIC模塊減少一半，只有大拇指大小。可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口數(shù)量。SFP模塊的其他功能基本和GBIC一致。有些交換機(jī)廠商稱SFP模塊為小型化GBIC（MINI-GBIC）

SFP光模塊一般用于國產(chǎn)化交換機(jī)上較多。

    SFP分類

    速率分類：按照 速率分有155M/622M/1.25G/2.125G/4.25G/8G/10G，155M和1.25G市場上用的較多，10G的技術(shù)正在逐漸成熟，需求量正以上升的姿態(tài)發(fā)展。

    波長分類：

    按照 波長分有850nm/1310nm/1550nm/1490nm/1530nm/1610nm,波長為850nm為SFP多模，傳輸距離在2KM以下，波長是1310/1550nm的為單模， 傳輸距離在2KM以上，相對(duì)來說這三種波長的價(jià)格較其他三種要便宜。

    裸模塊如果沒有標(biāo)識(shí)很容易混淆，一般廠家會(huì)在拉環(huán)的顏色上進(jìn)行區(qū)分，比如：黑色拉環(huán)的為多模，波長是850nm；藍(lán)色是波長1310nm的模塊；黃色則是波長1550nm的模塊；紫色是波長1490nm的模塊等。

    模式分類：

    多模：幾乎所有的多模光纖尺寸均為50/125um或62.5/125um，并且?guī)挘ü饫w的信息傳輸量）通常為200MHz到2GHz。多模光端機(jī)通過多模光纖可進(jìn)行長達(dá)5公里的傳輸。以 發(fā)光二極管或 激光器為光源。拉環(huán)或者體外顏色為黑色。

   單模：單模光纖的尺寸為9-10/125µm，并且較之多模光纖具有無限量帶寬和更低損耗的特性。而單模光端機(jī)多用于長距離傳輸，有時(shí)可達(dá)到150至200公里。采用LD或光譜線較窄的LED作為光源。拉環(huán)或者體外顏色為藍(lán)色、黃色或者紫色。

    好了，光模塊的基礎(chǔ)知識(shí)海翎光電的小編今天就介紹到這里，下期咱們來看一下光模塊的使用壽命分析。記得關(guān)注我呦！

    抓住歷史機(jī)遇，

    我司致力于自身領(lǐng)域內(nèi)國產(chǎn)化

    武漢海翎光電科技有限公司作為一個(gè)在科技企業(yè)創(chuàng)業(yè)的民營企業(yè)，我們?cè)诮?jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的過程中收獲了很多成長感悟。愿成為一個(gè)科技創(chuàng)新的見證者、參與者、奮斗者，與國產(chǎn)化這一歷史進(jìn)程共成長。

    我們專注于通信設(shè)備領(lǐng)域，通過多年的積累和沉淀越來越感覺到設(shè)備全面國產(chǎn)化的重要性和意義，尤其是軍工、航空航天等特殊行業(yè)，必須要全面國產(chǎn)化，這是戰(zhàn)略需要，我們很榮幸能參與這一進(jìn)程。在堅(jiān)定了信念后，我司組織研發(fā)部門、從選擇最優(yōu)芯片、算法匹配、工藝造型等方面不斷優(yōu)化。已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)系列多款產(chǎn)品的全面國產(chǎn)化替代。

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