200G光模块最全解析

200G光互连解决方案——DSP与全模拟架构解析作为介于100G和400G的中间选项，200G光互连解决方案拥有令人惊叹的实力，能够帮助云数据中心应对严峻挑战，以灵活可扩展的规模和成本实现更快的光互连。

目前的200G光互连有两种主流方案，分别是200G QSFP-DD（8*25G NRZ）和200G QSFP56（4*50G PAM4）解决方案。

其中分别运用了全模拟架构和主流数字信号处理器 (DSP) 方案，他们有什么区别呢？200G QSFP56（4*50G PAM4）DSP解决方案由于电光器件带宽局限，为节省光纤用量，提高单波速率要求，实现4*50G光互连，是200G 光互连的解决方案之一。

但是56G信号的通道损耗和反射引入代价太大，同时对通道串扰的容忍性极大降低，目前的NRZ技术很难突破单路56G传输速率，因此业界引入了PAM4技术进行解决。

PAM4克服了56G速率下传统NRZ调制的疲软能力，在不增加带宽的情况下将比特率速率翻倍。

但是PAM4牺牲了信噪比，使得产品对噪声更加敏感，DSP芯片的引入正好弥补了PAM4技术相应的劣势。

DSP就是高速数字处理芯片，除了提供CDR能提供的数字时钟恢复功能之外，还可以进行色散补偿操作，去除噪声、非线性干扰等因素，还原从发射端发出的200G信号。

它还支持高阶调制格式以提高频谱效率，能够解决器件及信道传输效应，处理信噪比问题。

引入DSP之后，可以在发送端直接对信号进行频谱压缩，而接收端在通过自适应的FIR滤波器对信号进行恢复，用这种方法可以把调制/接收器件中不可控的模拟带宽影响变成已知的数字频谱压缩，降低对光器件带宽的需求。

DSP的功耗和成本问题但是DSP在提升了性能的同时增加了功耗。

由于DSP引入了DAC/ADC与算法，其功耗一定高于传统基于模拟技术的CDR芯片。

目前基于16nm的DSP解决方案的400G OSFP/QSFP-DD的设计功耗在12W左右，无论对于模块本身或是未来交换机的面板热设计都是巨大挑战。

光强模块知识点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。

光模块基本原理——解释光模块是光通信系统中的重要组成部分，它实现了光信号的调制、解调和传输功能。

光模块的基本原理是利用光学器件将电信号转换为光信号，通过光纤进行传输并最终将光信号转换为电信号进行解调。

光模块通常由光发射器和光接收器两部分组成。

光发射器负责将电信号转换为光信号发送出去，光接收器负责将接收到的光信号转换为电信号。

光发射器是光模块的核心部件，通常采用半导体激光器作为光源，将电信号转换为光信号。

这里主要有两种类型的半导体激光器，分别是直接调制激光器（DML）和外调制激光器（EML）。

直接调制激光器通过改变电流的大小来调制激光的强度，实现光信号的调制。

而外调制激光器则是通过外部电极施加的电场来改变激光的折射率，从而实现光信号的调制。

调制后的光信号进一步通过一个聚焦透镜使其聚焦到一个光纤上，并通过光纤进行传输。

另一方面，光接收器负责接收经过光纤传输的光信号，并将其转换为电信号。

光接收器通常使用光电探测器作为光到电的转换组件。

光电探测器是一种能将光能转换为电能的器件，常见的光电探测器有PIN探测器和APD探测器。

这两种探测器的主要区别在于APD探测器具有内部增益，能够增加光电转换效率和系统的传输距离。

在光模块中，光信号的传输是通过光纤进行的。

光纤是一种能够传输光信号的细长光导纤维，其核心是由高折射率材料构成，外部由低折射率材料包围。

通过内部高折射率材料的全反射作用，光信号可以沿光纤进行长距离传输。

在光模块的设计中，光纤连接的稳定性对于光信号的传输质量和系统的可靠性至关重要。

总的来说，光模块的基本原理是将电信号转换为光信号，并通过光纤进行传输。

光发射器将电信号调制成光信号，光接收器将光信号解析成电信号。

在整个光通信系统中，光模块起到了桥梁作用，实现了电信号和光信号之间的转换和传输。

光模块的设计和技术有着重要的意义，可以极大地提高光通信系统的性能和可靠性，促进信息传输的发展。

光模块分类及应用场景一、光模块分类光模块是一种能够将电信号转化为光信号并传输的设备。

根据其不同的应用场景和功能需求，光模块可分为多个不同的类型。

1.1 传输速率分类根据光模块的传输速率，可以将其分为以下几类：•低速模块：传输速率小于10Gbps，常见的有1G、2.5G、4G和8G等。

•中速模块：传输速率在10Gbps到40Gbps之间，常见的有10G、25G和40G 等。

•高速模块：传输速率在40Gbps以上，常见的有100G、200G和400G等。

1.2 光模块封装分类根据光模块的封装形式，可以将其分为以下几类：•SFP模块：全称是Small Form-factor Pluggable模块，是一种小型的光模块封装。

常见的有SFP、SFP+和SFP28等。

•QSFP模块：全称是Quad Small Form-factor Pluggable模块，是一种四通道的小型光模块封装。

常见的有QSFP、QSFP+和QSFP28等。

•CFP模块：全称是C Form-factor Pluggable模块，是一种用于高速传输的大型光模块封装。

常见的有CFP和CFP2等。

•CXP模块：全称是C form-factor Pluggable Express模块，是一种用于超高速传输的大型光模块封装。

1.3 应用领域分类根据光模块的应用领域，可以将其分为以下几类：•数据中心：随着云计算和大数据时代的到来，数据中心对传输速率和容量要求越来越高。

常见的光模块有40Gbps、100Gbps甚至400Gbps及以上的模块。

这些模块通常采用高速率和密集封装的形式，以满足数据中心高带宽需求。

•广域网：在广域网领域，光模块通常需要具备较长的传输距离和稳定性。

常见的光模块有1.25Gbps、10Gbps和100Gbps等。

这些模块通常采用较大的封装形式，以满足远距离传输的需求。

•无线通信：在无线通信领域，光模块通常用于光纤和无线设备之间的数据传输。

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。

光模块内部结构光模块的主要参数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。

100G200G光模块热设计现状及展望100G/200G光模块热设计现状及展望随着电子器件性能的迅速攀升，其能效比虽然也在优化，但是器件的发热功率也随之提高。

热量如果不能及时转移，发热量的增加将使得器件温度极速恶化，造成产品失效。

电子设备市场上有55%的电子设备失效是由于温度引起，并且温度每上升10℃,失效率将增加一倍。

热设计在产品设计环节意义重大，其主要目的是用来保证产品在制定的环境规格条件下正常工作并达到产品可靠性目标，从而满足对产品各部分温升的限制性要求。

一、光模块热设计基本原则在光模块的设计中，由于加工精度的影响，元器件接触面并不是完全平整，实际上往往如下图所示。

接触面的几种状况接触面不平整就意味着中间是空气，而空气导热系数0.026,比导热垫片差了十倍以上。

表1用数据说明了导热垫片没有贴合好对芯片的影响。

这种情况下模块外壳温度差别并不大，芯片温度大多数时候没办法实测，这就导致了原本能够满足散热要求的模块最终因为导热垫片没有贴合好还要进行进一步优化。

而这往往意味着要延长产品开发周期，甚至重新布局，从而增加成本。

表1如何才能进行有效的散热呢？热量传递主要有三种方式：传导对流辐射1、热传导指物体本身或当物体与物体接触时，分子间进行能量传递的现象；2、热对流指的是流动的流体（液体或气体）与固体或者流体表面接触，造成流体从固体表面（或流体）将热量带走的热传递方式。

比如我们常说的风冷、冷水降温。

3、热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触就能够发生热交换的热量传递方式。

这主要是以电磁波的形式达到热交换的目的。

了解了这三种相对教科书式的介绍之后，我们可以发现，所谓散热就是一个减小热阻的过程。

热阻就是阻碍热量传递的因素。

表二列举了实际情况下电子产品常用降低热阻的方法：表2需要注意的是，对于安装密度高的光模块内部而言，对流和辐射换热都比较困难，且当元件间隔小于3mm时，自然对流几乎停止，只能依靠传导散热。

光模块的渗透率是一个与时间相关的数据，因此，具体的200g光模块渗透率可能会随着市场的发展和技术的进步而发生变化。

光模块是光纤通信中重要的组成部分，渗透率是指光模块在一定时间内的销售量或出货量占整个市场需求的比例。

根据最新的市场研究报告，目前100G光模块的渗透率已经接近50%，而200G光模块的渗透率还相对较低，但随着数据中心和云计算等领域的快速发展，未来几年200G光模块的渗透率有望得到大幅提升。

因此，对于200g光模块的渗透率，需要关注市场动态和技术发展趋势，以便更好地了解其市场前景和商业机会。

光模块内部构造光模块是一种用于光通信的设备，它在传输光信号的过程中起到了关键作用。

光模块内部的构造决定了其性能和可靠性，下面将对光模块内部的构造进行详细介绍。

光模块内部主要包括光发射器和光接收器两部分。

光发射器负责将电信号转换为光信号并发送出去，而光接收器则负责将接收到的光信号转换为电信号。

光发射器部分主要由激光二极管、波导、调制器和耦合器等组成。

激光二极管是光发射器的核心部件，它能够将电信号转换为激光光束。

波导则负责引导激光光束的传播，并确保其在光纤中的传输损耗最小。

调制器则用于调制激光光束的强度，以实现光信号的调制。

耦合器则负责将激光光束耦合到光纤中，确保光信号的有效传输。

光接收器部分主要由光探测器、放大器和解调器等组成。

光探测器负责将接收到的光信号转换为电信号。

放大器则用于放大电信号，以提高信号的强度。

解调器则负责将电信号解调为原始的数据信号。

除了光发射器和光接收器，光模块内部还包括一些辅助设备，如温度控制器、电路板和外壳等。

温度控制器用于控制光模块的工作温度，以确保其稳定性和可靠性。

电路板则是光模块的核心部件，上面集成了各种电子元器件，用于实现光信号的转换和处理。

外壳则用于保护光模块的内部构造，同时也起到隔离外界干扰的作用。

光模块内部的构造在制造过程中要求非常严格。

首先，各个组件的尺寸和位置必须精确控制，以确保光信号的传输和耦合效果。

其次，各个组件之间的连接必须牢固可靠，以防止在使用过程中发生松动或断裂。

此外，光模块的制造过程还需要进行严格的测试和质量控制，以确保其性能和可靠性达到设计要求。

光模块内部的构造是实现光通信的关键之一，它直接影响着光信号的传输质量和传输距离。

通过对光发射器和光接收器的精确设计和制造，以及辅助设备的合理配置，可以实现高效、稳定和可靠的光通信系统。

光模块的不断发展和创新将进一步推动光通信技术的进步，为人们的通信需求提供更加便捷和高速的解决方案。

光模块工作原理光模块是一种用于光通信系统中的光电转换设备，它能够将电信号转换为光信号并进行传输。

光模块由发射端和接收端组成，分别负责发送和接收光信号。

在本文中，我们将详细介绍光模块的工作原理及其基本组成部分。

一、发射端的工作原理发射端是光模块的重要组成部分，其主要功能是将电信号转换为光信号并进行发送。

发射端通常由激光器、调制器和驱动电路等组件组成。

1. 激光器：激光器是发射端的光源，它能够产生高一致性和高单色性的激光光束。

激光器的工作原理是在半导体材料中通过注入电流来激发电子，使其跃迁并产生光子。

2. 调制器：调制器是用于将电信号转换为光信号的关键组件。

调制器根据输入的电信号调制激光器的输出功率，使其在光信号中携带电信号的信息。

常用的调制技术包括直接调制和外调制两种。

3. 驱动电路：驱动电路用于控制激光器的工作电流，以调节激光器的输出功率。

驱动电路通常采用直流偏置和交流调制的方式，以实现高速和稳定的调制。

二、接收端的工作原理接收端是光模块的另一重要组成部分，其主要功能是接收光信号并将其转换为电信号。

接收端通常由光探测器、放大器和解调器等组件组成。

1. 光探测器：光探测器是接收端的核心元件，它能够将接收到的光信号转换为电信号。

常用的光探测器包括光电二极管和光电导二极管等。

光探测器的工作原理是当光信号照射到其表面时，产生光电效应，使其产生电荷，并通过外部电路输出电信号。

2. 放大器：放大器用于放大光探测器输出的微弱电信号，以提高信号的可靠性和传输距离。

常用的放大器包括前置放大器和限幅放大器等。

3. 解调器：解调器用于将接收到的光信号还原为原始的电信号，并进行信号处理和解码。

解调器通常包括限幅器、滤波器和时钟恢复电路等模块，以确保信号的完整和准确。

三、其他组成部分除了发射端和接收端，光模块还包括光纤连接器、封装和散热结构等其他组成部分。

1. 光纤连接器：光纤连接器用于将光模块与光纤进行连接，以实现光信号的传输。