光模块的基础知识

光模块的基础知识

1、界定：

光模块：也就是光收取和发送一体控制模块。

2、构造：

光收取和发送一体控制模块由光电器件、作用电源电路跟光插口等构成，光电器件包含发送和接受两一部分。

发送一部分是：键入一定视频码率的电子信号经內部的驱动器集成ic解决后驱动半导体材料激光发生器（LD）或发光二极管 （LED）发送出相对应速度的调配光信号灯不亮，其內部含有激光功率全自动控制回路，使导出的光信号灯不亮输出功率长期保持。

接受一部分是：一定视频码率的光信号灯不亮键入控制模块后由光检测二极管变换为电子信号。经前置放大器后輸出相对应视频码率的电子信号，輸出的数据信号一般为PECL脉冲信号。与此同时在键入激光功率低于一定值后会輸出一个告警信号。

3、光模块的主要参数及实际意义

光模块有很多很重要的光学性能参数，但针对SFP这类热插拔光模块来讲，采用时最关心的也是下边三个主要参数：

1）核心光波长

企业纳米技术（nm），现阶段具体有3种：

850nm（MM，多模光纤，低成本但传输间距短，一般只有传输500M）；

1310nm（SM，多模，传输全过程中消耗大但散射小，一般用以40KM之内的传输）；

1550nm（SM，多模，传输全过程中耗损小但散射大，一般用以40KM之上的远距离传输，比较远能够无无线中继立即传输120KM）

除开之上几类基本光波长，在多通道传输中也会使用CWDM光波长（SM，多模，彩光模块），DWDM光波长（SM，多模，彩光模块）

2）传输速度

每秒传输数据信息的比特犬数（bit），企业bps。

现阶段较常用的有7种： 155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、10Gbps、25Gbps、40Gbps、100Gbps等。传输速度一般兼容问题，因而155M 光模块也称FE（百兆）光模块，1.25G光模块也称GE（千兆网卡）光模块，10G光模块也称10GE（千兆）光模块，这也是现阶段光传输机器设备中使用较多的控制模块。除此之外，在光纤线分布式存储（SAN）中它的传输速度有2Gbps、4Gbps和8Gbps。

3）传输间距

光信号灯不亮不用无线中继变大能够立即传输的间距，企业公里（也称千米，km）。 光模块一般有下列几类规格型号：多模光纤550m，多模20km、40km、80km和120km这些。

除之上3种关键性能参数（光波长，速度，间距）外，光模块也有以下好多个基本要素，这种定义只需简易掌握就可以了。

a、激光发生器类型

激光发生器是光模块中最主要的元器件，将电流量引入半导体器件中，根据谐振器的光量子震荡和增益值射出去激光器。现阶段最常见的激光发生器有FP和DFB激光发生器，他们的不同是半导体器件和谐振器构造不一样，DFB激光发生器的价格对比FP激光发生器贵许多。传输间距在40KM之内的光模块一般应用FP激光发生器；传输间距≥40KM的光模块一般应用DFB激光发生器。

b、耗损和散射

耗损是光在光纤线中传输时，因为物质的消化吸收透射及其泄露造成的光动能损害，这一部分动能伴随着传输间距的提升以一定的比例损耗。散射的形成关键是由于不一样光波长的无线电波在同一物质中传递时速率不一，进而导致光信号灯不亮的不一样光波长成份因为传输间距的积累而在不一样的時间抵达协调器，造成单脉冲宽化，从而没法辨别数据信号值。这两个主要参数关键危害光模块的传输间距，在具体运用全过程中，1310nm光模块一般按0.35dBm/km测算链接耗损，1550nm光模块一般按0.20dBm/km测算链接耗损，散射值的测算比较复杂，一般只作参照。

c、发送激光功率和接收机灵敏度

发送激光功率指光模块推送端灯源的輸出激光功率，接收机灵敏度指在一定速度、错误差状况下光模块的最少接收光功率。两者都以dBm为企业，是危害传输 间距的主要主要参数。光模块可传输的间距关键遭受耗损和散射两层面受到限制。耗损限定能够依据公式计算：耗损受到限制间距＝（发送激光功率-接收机灵敏度）/光纤线衰减系数量 来估计。光纤线衰减系数量和具体使用的光纤线有关。一般现阶段的G.652光纤线能够保证1310nm股票波段0.5dB/km，1550nm股票波段0.3dB/km乃至更好。50um单模光纤在850nm股票波段4dB/km 1310nm股票波段2dB/km。针对百兆、千兆网卡的光模块散射受到限制远高于耗损受到限制，能够未作考虑到。10GE光模块遵循802.3ae的规范，传输的间距和采用光纤线种类、光模块光特性有关。

d、光模块的使用期限

国际性统一标准，7x24小时无间断工作中五万钟头（等同于5年）。

e、光纤头

SFP光模块一般是LC插口的。

光模块基本概念

光收取和发送一体控制模块（Optical Transceiver）

光收取和发送一体控制模块是光纤通信的主要元器件，进行对光信号灯不亮的光-电/电-光变换。由两部份构成：接受一部分和发送一部分。接受一部分完成光-电转换，发送一部分完成电-光转换。

发送一部分：

键入一定视频码率的电子信号经內部的驱动器集成ic解决后驱动半导体材料激光发生器（LD）或发光二极管（LED）发送出相对应速度的调配光信号灯不亮，其內部含有激光功率全自动控制回路（APC），使导出的光信号灯不亮输出功率长期保持。

接受一部分：

一定视频码率的光信号灯不亮键入控制模块后由光检测二极管变换为电子信号，经前置放大器后輸出相对应视频码率的电子信号，輸出的数据信号一般为PECL脉冲信号。与此同时在键入激光功率低于一定值后会輸出一个告警信号。

光模块归类

1、按使用归类

以太网接口运用的速度：100Base（百兆）、1000Base（千兆网卡）、10GE、25G、40G、100G。 SDH运用的速度：155M、622M、2.5G、10G。

2、按封装归类

依照封装分：1x9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP、QSFP、SFP28、QSFP28。

1x9封装——电焊焊接型光模块，一般速率不高过千兆网卡，多选用SC插口。

SFF封装-——电焊焊接小封装光模块，一般速率不高过千兆网卡，多选用LC插口。

GBIC封装——热插拔千兆网卡插口光模块，选用SC插口。

SFP封装——热插拔小封装控制模块，现阶段最大数率可以达到4G，多选用LC插口。

XENPAK封装——运用在千兆以太网接口，选用SC插口。

XFP封装——10G光模块，可以用在千兆以太网接口，SONET等各种系统软件，多选用LC插口。

QSFP封装——40G光模块，运用在以太网接口，选用MPO插口。

SFP28封装——25G光模块，运用在以太网接口，选用LC插口。

QSFP28封装——100G光模块，运用在以太网接口，选用MPO插口。

3、按激光器分类

LED、VCSEL、FP LD、DFB L。

4、按光波长归类

850nm、1310nm、1550nm、CWDM光波长、DWDM光波长等。

5、按应用方法归类

非热插拔（1x9、SFF），可热插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP、QSFP、SFP28、QSFP28）。

伴随着大家对网络带宽的需求量愈来愈高，互联网获得了迅速发展趋势。100G是100G网上的关键构成部分，如今早已发生了好几个规范和封装种类。

100G光模块的类型

依据封装方法的不一样，100G光模块关键有CFP／CFP2／CFP4、CXP和QSFP28三大类，在其中，CFP／CFP2／CFP4和CXP是初期100G光模块的封装方法，QSFP28则是新一代100G光模块的封装方法，并且如今早已变成100G光模块的流行封装。100G QSFP28光模块的工作原理与 QSFP＋光模块的相近，选用4x25 Gbps的方法传输100G光信号灯不亮。

100G光模块规范

自100G互联网面世后，IEEE、多源协议书（MSA）行业联盟等组织都对于100G光模块制订了好几个规范。在诸多规范中，多源协议书（MSA）领域机构确立的PSM4和CWDM4规范更为适用于如今市面上主要的100G QSFP28光模块。下列是一些普遍100G光模块规范的详细情况：

发布100G PSM4规范主要是因为减少价格昂贵的100GBASE－LR4运用的光模块成本费，100G PSM4光模块是多模并行处理四通道光模块，关键适用500米的运用场所。100G CWDM4规范则主要是对于大数据中心2km 100G链接的布署而制订，100G CWDM4光模块的插口合乎全双工多模2km 100G光接口规范，传输间距能够做到2km。

关键检验新项目

发亮输出功率：立即联接光模块发亮口；

接收机灵敏度：用可调式光衰减器联接发亮口和收光交换机，测到最少收仅仅输出功率；

错误差：根据误码仪给光模块加数据信号，同歩检验误码；

发送眼图：根据眼定向仪查询光模块数据信号的品质。