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, Φ0.9

　　3. 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，LC

SFP光模块的选用

　　光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。模块型号标称的传输距离只作为一种分类方法，实际应用中不能直接套用。因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散，无法达到标称的传输距离。

　　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。实际传输距离取决于对应型号光模块的实际发射功率、光路上的传输衰减和光口的接收灵敏度。

　　发射光功率和接收灵敏度是影响传输距离的重要参数。

　　损耗限制可以根据公式来估算：

　　损耗受限距离=(发射光功率-接收灵敏度)/光纤衰减量

　　光纤衰减量和实际选用的光纤相关：

　　G.652光纤可以做到：

　　1310nm波段0.5dB/km

　　1550nm波段0.25dB/km

　　50um多模光纤：

　　850nm波段3.5dB/km

　　1310nm波段2dB/km。