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光模块知识
光模块简介
光模块（Optical Module）是一种在电信通信系统中，由光纤连接各种电子设备的一种设备，用来降低线缆的负载，满足高带宽要求的无线传输，有效地提升传输速率。
光模块有各种不同类型，包括单模、多模、单纤、跳纤、光电转换、光电耦合等等，他们都可以用来满足特定的信号传输要求。
光模块的结构
光模块是由电子电路和光纤组成的。
电子电路主要是用来处理信号，可以检测信号，转换信号、滤波，扩展信号范围等功能。
光纤是作为信号传输的介质，它可以传输大量的数据，而且速度比普通线缆快得多。
光模块分类
1、单模光模块
单模光模块是一种常用的光模块，它具有体积小，结构简单，价格便宜的优点，特别适合低速度的传输，如电信接入网，宽带接入网，有线电视网和无线电缆网等。
2、多模光模块
多模光模块是一种在高速传输应用中使用的光模块，它具有高可靠性和高速传输的特点，能够满足高速的网络应用，如网络存储、网络视频传输、网络控制等。
3、单纤光模块。
10分钟讲懂光模块
光模块是指集成了光学元件和电子元件的模块，用于光通信、光测量和光电传感等领域。
光模块通常包括光源、光调制器、光检测器、光耦合器、光滤波器、光放大器等组件，其作用是将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号。
首先，光源是光模块的重要组成部分，它可以是激光二极管、LED等，用来产生光信号。
光源的稳定性和功率输出对光模块的性能有重要影响。
其次，光调制器用来调制光信号，常见的有电吸收调制器、电吉他吸收调制器等，通过改变光的强度或频率来传输信息。
光检测器则负责将光信号转换为电信号，常见的有光电二极管、光电探测器、光电倍增管等，其灵敏度和响应速度对光模块的性能至关重要。
光耦合器用来将光信号传输到光纤或者其他光学器件中，有效地耦合光源和光纤，保证光信号的传输效率和质量。
此外，光滤波器和光放大器等组件也在光模块中扮演重要角色，用来过滤特定波长的光信号或者增强光信号的强度。
总的来说，光模块通过集成光学元件和电子元件，实现了光信号的调制、传输和检测，广泛应用于光通信、光测量和光电传感等领域，是现代光学技术中不可或缺的重要组成部分。
超详细的光模块介绍光模块发展简述光模块分类按封装：1*9 、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、X2、XENPARK、300pin 等。
按速率：155M、622M、1.25G、2.5G、4.25G、10G、40G等。
按波长：常规波长、CWDM、DWDM等。
按模式：单模光纤（黄色）、多模光纤（橘红色）。
按使用性：热插拔（GBIC、SFP、XFP、XENPAK）和非热插拔（1*9、SFF）。
封装形式光模块基本原理光收发一体模块（Optical Transceiver)光收发一体模块是光通信的核心器件，完成对光信号的光-电/电-光转换。
由两部分组成：接收部分和发射部分。
接收部分实现光-电变换，发射部分实现电-光变换。
发射部分：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路(APC)，使输出的光信号功率保持稳定。
接收部分：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL电平。
同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。
光模块的主要参数1. 传输速率传输速率指每秒传输比特数，单位Mb/s 或Gb/s。
主要速率：百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。
2.传输距离光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。
一般认为2km 及以下的为短距离，10～20km 的为中距离，30km、40km 及以上的为长距离。
■光模块的传输距离受到限制，主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散。
注意：• 损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。
• 色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端，导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值。
10分钟讲懂光模块
光模块是一种集成了光源和光探测器的组件，用于发送和接收光信号。
它通常由激光器、光纤传输介质、接收器和电子驱动电路组成。
首先，让我们先了解激光器，它是光模块中的光源。
激光器是一种能够产生高度聚焦的、单色、相干光的器件。
它利用输入的能量来激发介质中的原子或分子，使其产生受激辐射，从而产生一束高度定向的光。
光纤传输介质是光模块中用于传输激光器产生的光信号的介质。
它通常由细长的光纤组成，能够将光信号从激光器传输到接收器。
接收器是光模块中的光探测器，用于接收从光纤传输介质中传送过来的光信号并转换成电信号。
接收器通常由光电二极管或光电探测器组成，当光信号照射到它们上面时，它们会产生电势差。
最后，光模块还包括电子驱动电路，用于控制光源和接收器的工作。
它负责向激光器提供适当的电流和电压，以保证激光器的正常工作；同时，它还对接收器产生的电信号进行放大和处理，以确保信号的准确接收和解码。
总结起来，光模块是一种集成了激光器、光纤传输介质、接收器和电子驱动电路的模块化组件，用于发送和接收光信号。
它通过激光器产生光信号，通过光纤传输介质将光信号传送到接
收器，然后通过接收器将光信号转换成电信号。
电子驱动电路负责控制光源和接收器的工作。
这些组件的配合使得光模块能够实现高效、可靠的光通信和传输。
超详细的光模块介绍（请收藏）一、光模块发展简述1、光模块分类按封装：1*9 、GBIC、 SFF、SFP、XFP、SFP+、X2、XENPARK、300pin等。
按速率：155M、622M、1.25G、2.5G、4.25G、10G、40G等。
按波长：常规波长、CWDM、DWDM等。
按模式：单模光纤（黄色）、多模光纤（橘红色）。
按使用性：热插拔（GBIC、 SFP、XFP、XENPAK）和非热插拔（1*9、SFF）。
封装形式二、光模块基本原理1、光收发一体模块（Optical Transceiver)光收发一体模块是光通信的核心器件，完成对光信号的光-电/电-光转换。
由两部分组成：接收部分和发射部分。
接收部分实现光-电变换，发射部分实现电-光变换。
发射部分：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路(APC)，使输出的光信号功率保持稳定。
接收部分：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL电平。
同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。
2、光模块内部结构三、光模块的主要参数1. 传输速率传输速率指每秒传输比特数，单位Mb/s 或Gb/s。
主要速率：百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。
2.传输距离光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。
一般认为2km 及以下的为短距离，10～20km 的为中距离，30km、40km 及以上的为长距离。
■光模块的传输距离受到限制，主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散。
注意：· 损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。
· 色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端，导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值。
光模块及光接收器知识介绍光模块与光接收器是光通信系统中重要的组成部分，它们用于发送和接收光信号，实现光纤通信。
本文将介绍光模块和光接收器的基本原理、类型、特性以及应用领域。
光模块是一种能够将电信号转换为光信号并发送的设备。
它由光发射器和驱动电路组成。
光发射器一般采用激光器作为光源，通过驱动电路控制激光器的工作状态，从而产生光信号。
根据不同的工作波长，光模块可分为可见光模块和红外光模块。
可见光模块通常工作在可见光范围内的波长，主要用于短距离通信和室内通信。
而红外光模块则工作在红外光范围内的波长，其通信距离较远。
光模块的主要特性包括发射功率、工作波长、调制速率和工作温度等。
发射功率是指光模块发射光信号的强度，一般以毫瓦（mW）为单位。
工作波长是指光模块发射的光信号的波长范围，常用的工作波长有850纳米、1310纳米和1550纳米等。
调制速率是指光模块能够调制的最高频率，一般以Gbps为单位。
工作温度是指光模块可以正常工作的温度范围，典型的工作温度范围为0℃到70℃。
光接收器是光通信系统中用于接收并转换光信号为电信号的设备。
光接收器由光探测器和前置放大器组成。
光探测器通常使用光电二极管或光电二极管阵列，其能够将接收到的光信号转换为电压信号。
前置放大器用于放大光探测器输出的微弱电压信号，从而提高传输距离和传输质量。
同样地，光接收器也具有发射功率、工作波长、调制速率和工作温度等特性。
不过，光接收器的发射功率通常为0，因为它只负责接收光信号而不负责发射。
光模块和光接收器应用于众多领域，包括数据中心、电信网络、广播电视传输、无线通信等。
在数据中心中，光模块和光接收器被广泛应用于数据传输和服务器之间的连接，具有高速传输、低延迟和高可靠性等优点。
在电信网络中，光模块和光接收器用于长距离光纤通信，提供高带宽和高速率的数据传输。
在广播电视传输中，光模块和光接收器被用于光纤传输视频信号，实现高清晰度的传输效果。
在无线通信中，光模块和光接收器用于光无线传输，提供更高的传输速率和更低的功耗。
光模块基础知识介绍目录一、光模块概述 (2)1.1 光模块的定义 (3)1.2 光模块的作用 (4)1.3 光模块的应用领域 (5)二、光模块的分类 (6)2.1 按传输速率分类 (7)2.1.1 低速光模块 (8)2.1.2 中速光模块 (9)2.1.3 高速光模块 (11)2.2 按接口类型分类 (12)2.2.1 SC型光模块 (13)2.2.2 LC型光模块 (13)2.2.3 MPO型光模块 (14)2.2.4 TO型光模块 (16)2.3 按传输距离分类 (17)2.3.1 短途光模块 (18)2.3.2 中长途光模块 (19)三、光模块的工作原理 (20)3.1 光模块的信号传输过程 (22)3.2 光模块的信号编码与解码 (23)3.3 光模块的电源管理 (24)四、光模块的性能指标 (25)4.1 传输速率 (26)4.2 传输距离 (27)五、光模块的选购与使用 (28)5.1 如何根据应用场景选择合适的光模块 (29)5.2 光模块的安装与调试 (30)5.3 光模块的维护与保养 (31)六、光模块市场与发展趋势 (32)6.1 光模块市场的现状 (33)6.2 光模块市场的发展趋势 (34)6.3 光模块技术的发展动态 (35)一、光模块概述随着信息技术的飞速发展，光通信作为现代通信的主要手段，在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
在光通信系统中，光模块作为核心组件之一，起着至关重要的作用。
本文将对光模块的基础知识进行简要介绍。
光模块是一种将电信号转换为光信号并进行传输的器件，它实现了光与电之间的转换，为光通信系统提供了稳定、高效的数据传输通道。
光模块广泛应用于光纤通信、数据中心、局域网络等领域，为各种应用场景提供高速、大容量的数据传输解决方案。
光模块的基本构成包括光发射器、光接收器以及光放大器等部分。
光发射器负责将电信号转换为光信号，并发射出去；光接收器则负责将接收到的光信号转换为电信号。
超详细的光模块介绍光模块发展简述光模块分类按封装：1*9 、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、X2、XENPARK、300pin 等。
按速率：155M、622M、1.25G、2.5G、4.25G、10G、40G等。
按波长：常规波长、CWDM、DWDM等。
按模式：单模光纤（黄色）、多模光纤（橘红色）。
按使用性：热插拔（GBIC、SFP、XFP、XENPAK）和非热插拔（1*9、SFF）。
封装形式光模块基本原理光收发一体模块（Optical Transceiver)光收发一体模块是光通信的核心器件，完成对光信号的光-电/电-光转换。
由两部分组成：接收部分和发射部分。
接收部分实现光-电变换，发射部分实现电-光变换。
发射部分：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路(APC)，使输出的光信号功率保持稳定。
接收部分：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL电平。
同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。
光模块的主要参数1. 传输速率传输速率指每秒传输比特数，单位Mb/s 或Gb/s。
主要速率：百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。
2.传输距离光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。
一般认为2km 及以下的为短距离，10～20km 的为中距离，30km、40km 及以上的为长距离。
■光模块的传输距离受到限制，主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散。
注意：• 损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。
• 色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端，导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值。
• 因此，用户需要根据自己的实际组网情况选择合适的光模块，以满足不同的传输距离要求。
3.中心波长• 中心波长指光信号传输所使用的光波段。
目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。
• 850nm 波段：多用于≤2km短距离传输• 1310nm 和1550nm 波段：多用于中长距离传输，2km以上的传输。
光纤类型1. 光纤模式（Fiber Mode）按光在光纤中的传输模式可将光纤分为单模光纤和多模光纤两种。
多模光纤(MMF，Multi Mode Fiber)，纤芯较粗，可传多种模式的光。
但其模间色散较大，且随传输距离的增加模间色散情况会逐渐加重。
多模光纤的传输距离还与其传输速率、芯径、模式带宽有关，具体关系请参见下表。
单模光纤(SMF，Single Mode Fiber)，纤芯较细，只能传一种模式的光。
因此，其模间色散很小，适用于远程通讯。
2. 光纤的端面与直径• 按照光纤连接器连接头内插针端面分：PC，SPC，UPC，APC• 按照光纤连接器的直径分：Φ3，Φ2, Φ0.93. 光纤接口连接器类型接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。
光纤连接器是光纤通信系统中不可缺少的无源器件，它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便了光系统的调测与维护，又使光系统的转接调度更加灵活。
按照光纤的类型分：单模光纤连接器（一般为G.652 纤：光纤内径9um，外径125um）；多模光纤连接器（一种是G.651 纤其内径50um，外径125um；另一种是内径62.5um，外径125um）；按照光纤连接器的连接头形式分：FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ 等等，目前常用的有FC，SC，ST，LCSC（Subscriber Connector Standard Connector，标准光纤连接器），由日本NTT公司开发的模塑插拔耦合式连接器。
其外壳采用模塑工艺，用铸模玻璃纤维塑料制成，呈矩形；插针由精密陶瓷制成，耦合套筒为金属开缝套管结构。
紧固方式采用插拔销式，不需要旋转。
外观图如下所示LC 连接器（Lucent Connector or Local Connector，朗讯连接器），外观图如下：LC 连接器（Lucent Connector or Local Connector，朗讯连接器），外观图如下：注意：为了保护光纤连接器的清洁，请务必保证在未连接光纤时盖上防尘帽。
接口指标输出光功率输出光功率指光模块发送端光源的输出光功率。
可以理解为光的强度，单位为W或mW或dBm。
其中W或mW为线性单位，dBm为对数单位。
在通信中，我们通常使用dBm来表示光功率。
公式：P(dBm)=10Log(P/1mW)光功率衰减一半，降低3dB，0dBm的光功率对应1mW使用光功率计测量。
针对PON产品，由于其ONU端采用的是突发模式，因此需使用专用的光功率计进行测量，串接在线路中，可以即时给出当前上行和下行的光功率。
接收灵敏度接收灵敏度指的是在一定速率、误码率情况下光模块的最小接收光功率，单位：dBm。
一般情况下，速率越高接收灵敏度越差，即最小接收光功率越大，对于光模块接收端器件的要求也越高。
考虑到光纤老化或其他不可预见因素导致的链路损耗增大，最佳接收光功率范围控制在接收灵敏度以上2-3dB 至过载点以下2-3dB，即上图中的白色区域。
受压灵敏度受压灵敏度指输入信号在附加了抖动和垂直眼闭（vertical eye closure）劣化条件后测得的灵敏度值，单位：dBm。
此概念仅针对于10G 接口模块（XENPAK 模块及XFP 模块）。
光模块发射光功率和接收灵敏度发射光功率指发射端的光强，接收灵敏度指可以探测到的光强度。
两者都以dBm 为单位，是影响传输距离的重要参数。
光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。
损耗限制可以根据公式：损耗受限距离＝（发射光功率‐接收灵敏度）/光纤衰减量来估算。
光纤衰减量和实际选用的光纤相关。
一般目前的G.652光纤可以做到1310nm 波段0.5dB/km，1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。
50um多模光纤在850nm 波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。
对于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限，可以不作考虑。
饱和光功率值指光模块接收端最大可以探测到的光功率，一般为‐3dBm。
当接收光功率大于饱和光功率的时候同样会导致误码产生。
因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
光饱和度又称饱和光功率，指的是在一定的传输速率下，维持一定的误码率（10-10～10-12）时的最大输入光功率，单位：dBm。
■需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象，当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复，此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象，而且还非常容易损坏接收端探测器，在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。
注意对于长距光模块，由于其平均输出光功率一般大于其最大输入光功率（即光饱和度），因此请用户使用时关注光纤使用长度，以保证到达光模块的实际接收光功率小于其光饱和度，否则有可能造成光模块的损坏。
SFP光模块SFP光模块，全称Small Form-factor Pluggable，即：小型可热插拔光收发一体模块。
SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。
SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。
有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC（MINI-GBIC）。
外观结构：分类：速率：155M、1.25G、2.5G、4.25G等波长：常规波长、CWDM、DWDM距离：短距、中距、长距传输模式：电口、单模（光纤黄色）、多模（光纤橘红色）SFP光模块的特殊类型包括：BIDI-SFP、电口SFP、CWDM SFP、DWDM SFP、SFP+光模块等。
BiDi（Bidirectional）即：单纤双向。
利用WDM技术,发送和接收两个方向使用不同的中心波长。
实现一根光纤双向传输光信号。
一般光模块有两个端口，TX 为发射端口，RX为接收端口；而该光模块只有1个端口，通过光模块中的滤波器进行滤波，同时完成1310nm光信号的发射和1550nm光信号的接收，或者相反。
因此该模块必须成对使用，他最大的优势就是节省光纤资源。
应用领域：常规SFP、xWDM SFP、以及PON SFPC-SFPCompact SFP，紧凑型SFP，在现有SFP封装基础上，发展为更先进、更紧凑的CSFP封装。
CSFP MSA中共定义了3种C-SFP：1ch Compact SFP2ch Compact SFP（Option 1）2ch Compact SFP（Option 2）SFP光模块安装SFP光模块安装SFP光模块卸载注意：永远不要让光纤尾部正对你的眼睛，永远不要向光纤里面看，不要直接或使用仪器看光纤尾部。
激光是不可见的，但可能会对人眼造成永久伤害。
光模块功能失效重要原因光模块功能失效分为发射端失效和接收端失效，分析具体原因，最常出现的问题集中在以下几个方面：1. 光口污染和损伤由于光接口的污染和损伤引起光链路损耗变大，导致光链路不通。
产生的原因有：A. 光模块光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染；B. 使用的光纤连接器端面已经污染，光模块光口二次污染；C. 带尾纤的光接头端面使用不当，端面划伤等；D. 使用劣质的光纤连接器；2. ESD损伤ESD是ElectroStatic Discharge缩写即"静电放电"，是一个上升时间可以小于1ns（10亿分之一秒）甚至几百ps（1ps＝10000亿分之一秒）的非常快的过程，ESD可以产生几十Kv/m甚至更大的强电磁脉冲。
静电会吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命；ESD的瞬间电场或电流产生的热，使元件受伤，短期仍能工作但寿命受到影响；甚至破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏）。
ESD是不可避免，除了提高电子元器件的抗ESD能力，重要的是正确使用，引起ESD损伤的因素有：• 环境干燥，易产生ESD；• 不正常的操作，如：非热插拔光模块带电操作；不做静电防护直接用手接触光模块静电敏感的管脚[t2]；运输和存放过程中没有防静电包装；• 设备没有接地或者接地不良；光收发一体光模块应用注意点1. 光口问题光链路上各处的损耗衰减都关系到传输的性能，因此要求：A．选择符合入网标准的光纤连接器；B．光纤连接器要有封帽，不使用时盖上封帽，避免光纤连接器污染而二次污染光模块光口；封帽不使用时应放在防尘干净处保存；C．光纤连接器插入是水平对准光口，避免端面和套筒划伤；D．光模块光口避免长时间暴露，不使用时加盖光口塞；光口塞不使用时储存在防尘干净处；E．光纤连接器的端面保持清洁，避免划伤；2．ESD 损伤ESD是自然界不可避免的现象，预防ESD从防止电荷积聚和让电荷快速放电两方面着手：A. 保持环境的湿度30～75％RH；B. 对光模块操作时做静电防护工作（如：带静电环或将手通过预先接触机壳等手段释放静电），接触光模块壳体，避免接触光模块PIN 脚；C. 使用的相关设备采用并联接地的公共接地点接地，保证接地路径最短，接地回路最小，不能串联接地，应避免采用外接电缆连接接地回路的设计方式；D. 包装和周转的时候，采用防静电包装和防静电周转箱/车；E. 禁止对非热插拔的设备，进行带电插拔的操作；F. 避免用万用表表笔直接检测静电敏感的管脚；简易光模块失效判断步骤1. 测试光功率是否在指标要求范围之内，如果出现无光或者光功率小的现象。
