1、光模塊知識轉載自通信人家園光模塊的發展簡述光模塊分類按封裝：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。按波長：常規波長、CWDM、DWDM等。按模式：單模光纖（黃色）、多模光纖（橘紅色）。按使用性：熱插拔（GBIC、SFP、XFP、XENPAK）和非熱插拔（1*9、SFF）。封裝形式1X9封裝SFF封裝GBIC封裝300pin封裝 XENPAKM裝X2封裝XFP封裝SFP+封裝I 10Gbps的以太網 I1 IB圖片joopin最先被應用于SDH和以太網光纖傳輸

2、網絡 的模塊，應用較少qXENPAK光模塊產品演進中的重要一步，支持所有 IEEE Bozye定義的光笠口.技術成熟度較高， 應用比較廣泛口體積大，功耗大.f /X2是Xsoak光模塊的直接改進版，體積縮小了 4。%左右，成本高，只是作為一種過渡性的 產品出現.J 7工口8年提出的XFP多元協議，XFP光模塊的出XFP 現和技術的t速發展，以及其體積小.價格 廉的優勢，得到廣泛應用.1X91X9封裝的光模塊產品最早產生于1999年，SC 接口，作為固定光模塊使用GB1C千兆以太網接口轉換器，交換、路由產品的 廣泛的采用GBIC模塊.其可支持熱插拔的特 性，方便更新維護，故障定位右SFFSFF光

3、模塊是光模塊產品演進的又一分支，目 前廣泛應用FEPON系統中的ONU側.小封裝可插拔收發器，SFP光模塊產品是最晚QrD 出現光模塊，也是目前應用最廣泛的光模塊 、FP 產品。繼承了GBIC的熱插拔特性，也借鑒了SFF小型化的優勢.圖片SFP+具有比如和XFP封裝更發湊的外形尺寸，與 SFP尺寸一樣，成本比XFP產品低*光模塊基本原理 光收發一體模塊(Optical Transceiver)光收發一體模塊是光通信的核心器件，完成對光信號的光-電/電-光轉換。由兩部分組成:接收部分和發射部分。接收部分實現光-電變換，發射部分實現電-光變換。發射部分：輸入一定碼率的電信號經內部的驅動芯片處理后驅

4、動半導體激光器（LD）或發光二極管（LED）發射出相應速率的調制光信號，其內部帶有光功率自動控制電路（APC）,使輸出的光信號功率保持穩定。接收部分:定碼率的光信號輸入模塊后由光探測二極管轉換為電信號，經前置放大器后輸出相應碼I光電檢測器率的電信號，輸出的信號一般為PECL電平。同時在輸入光功率小于一定值后會輸出一個先收發一體模塊陰理示意圖Optical signalTransmitterRF circuit designReceiverDigital control designMechanical designElectrical signal光模塊內部結構光模塊的主要參數i.傳輸速率傳輸

5、速率指每秒傳輸比特數，單位Mb/s或Gb/s。主要速率：百兆、千兆、 2.5G、4.25G和萬兆。2 .傳輸距離光模塊的傳輸距離分為短距、中距和長距三種。一般認為2km及以下的為短距離，1020km 的為中距離，30km、40km 及以上的為長距離。毗模塊的傳輸距離受到限制，主要是因為光信號在光纖中傳輸時會有一定的損耗和色散。注意：損耗是光在光纖中傳輸時，由于介質的吸收散射以及泄漏導致的光能量損失，這部分能量 隨著傳輸距離的增加以一定的比率耗散。色散的產生主要是因為不同波長的電磁波在同一介質中傳播時速度不等，從而造成光信號 的不同波長成分由于傳輸距離的累積而在不同的時間到達接收端，導致脈沖展寬

6、，進而無 法分辨信號值。；因此，用戶需要根據自己的實際組網情況選擇合適的光模塊，以滿足不同的傳輸距離要求。3 .中心波長中心波長指光信號傳輸所使用的光波段。目前常用的光模塊的中心波長主要有三種：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。850nm 波段：多用于 < 2km短距離傳輸1310nm 和1550nm 波段：多用于中長距離傳輸，2km以上的傳輸。光纖類型1 .光纖模式(Fiber Mode )按光在光纖中的傳輸模式可將光纖分為單模光纖和多模光纖兩種。多模光纖(MMF, Multi Mode Fiber),纖芯較粗，可傳多種模式的光。但其模間色散較大， 且隨傳輸距

7、離的增加模間色散情況會逐漸加重。多模光纖的傳輸距離還與其傳輸速率、芯 徑、模式帶寬有關，具體關系請參見下表。*1-2 根兌舒現格衰光纖模式傳輸速率tilth光軒直往演式帶寬傳輸融離多橫光桿千兆-<275m5口 125 u m.< 550 m10G62 5; 125 u m16026 m200< 33 mSOM 25 Li m400< 66 m500< 100 m2000: 3 日J rtl單模光纖（SMF, Single Mode Fiber）,纖芯較細，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散 很小，適用于遠程通訊。2 .光纖的端面與直徑按照光纖連接器連接頭內插針端

8、面分：PC, SPC, UPC, APC按照光纖連接器的直徑分：3,2,0.93 .光纖接口連接器類型接口連接器用于連接可插拔模塊及相應的傳輸媒質。光纖連接器是光纖通信系統中不可缺 少的無源器件，它的使用使得光通道間的可拆式連接成為可能，既方便了光系統的調測與 維護，又使光系統的轉接調度更加靈活。按照光纖的類型分：單模光纖連接器（一般為G.652纖：光名f內徑9um ,外徑125um ）;多模光纖連接器（一種是G.651纖其內徑50um ,外徑125um ;另一種是內徑 62.5um ,外徑 125um ）;按照光纖連接器的連接頭形式分：FC, SC, ST, LC, MU, MTRJ等等，目

9、前常用的有FC, SC, ST, LC、.- IIFC接口LC接口SC接頭 '- ST接頭SC (Subscriber Connector Standard Connector ,標準光纖連接器)，由日本 NTT 公司開發的模塑插拔耦合式連接器。其外殼采用模塑工藝，用鑄模玻璃纖維塑料制成，呈矩形； 插針由精密陶瓷制成，耦合套筒為金屬開縫套管結構。緊固方式采用插拔銷式，不需要旋 轉。外觀圖如下所示圖SC連接器外觀圖LC 連( Lucent Connector or Local Connector ,朗訊連fe?)J*已微信號4I,外觀圖如下:圖1-2 LC連接器注意：為了保護光纖連接器的

10、清潔, 接口指標沙卜觀圖，曲.信-亍.門，PI請務必保證在未連接光纖時蓋上防塵帽。I輸出光功率 輸出光功率指光模塊發送端光源的輸出光功率。可以理解為光的強度，單位為W或mW或dBm。其中 W或mW為線性單位，dBm為對數單位。在通信中，我們通常使用dBm來表示光功率。公式：P(dBm)=10Log(P/1mW)光功率衰減一半，降低 3dB, 0dBm的光功率對應 1mWO.DD10.0080.030.125 0250 51 02.0P(mW)30-21-159加-30 -3P(dBm)使用光功率計測量。針對 PON產品，由于其 ONU端采用的是突發模式，因此需使用專用 的光功率計進行測量，串接

11、在線路中，可以即時給出當前上行和下行的光功率。接收靈敏度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，對于光模塊接收端器件的 要求也越高。-70dBm LOS Assert才拿收靈威段林收羌M率BER考慮到光纖老化或其他不可預見因素導致的鏈路損耗增大，最佳接收光功率范圍控制在接 收靈敏度以上2-3dB至過載點以下2-3dB,即上圖中的白色區域。受壓靈敏度 受壓靈敏度指輸入信號在附加了抖動和垂直眼閉( vertical eye closure )劣化條件后測得的 靈敏度值，單位：dBm。此概念僅針對于10G

12、接口模塊(XENPAK模塊及XFP模塊)。dBm為單位,光模塊發射光功率和接收靈敏度 發射光功率指發射端的光強，接收靈敏度指可以探測到的光強度。兩者都以 是影響傳輸距離的重要參數。光模塊可傳輸的距離主要受到損耗和色散兩方面受限。損耗限制可以根據公式：損耗受限距離=(發射光功率接收靈敏度)/光纖衰減量來估算。光纖衰減量和實際選用的光纖相關。一般目前的G.652光纖可以做到1310nm波段0.5dB/km , 1550nm 波段0.3dB/km 甚至更佳。50um多模光纖在 850nm 波段4dB/km 1310nm波段2dB/km 。對于百兆、千兆的光模塊色散受限遠大于損耗受限，可以不作考飽和光

13、功率值指光模塊接收端最大可以探測到的光功率，一般為3dBm。當接收光功率大于飽和光功率的時候同樣會導致誤碼產生。因此對于發射光功率大的光模塊不加衰減回環測試會出現誤 碼現象。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(10-1010-12)時的最大輸入光功率，單位：dBm。需要注意的是，光探測器在強光照射下會出現光電流飽和現象，當出現此現象后，探測 二 器需要一定的時間恢復，此時接收靈敏度下降，接收到的信號有可能出現誤判而造成誤碼 現象，而且還非常容易損壞接收端探測器，在使用操作中應盡量避免超出其飽和光功率。注思對于長距光模塊，由于其平均輸出光功率一般大于其最大輸入光功

14、率(即光飽和度)，因 此請用戶使用時關注光纖使用長度，以保證到達光模塊的實際接收光功率小于其光飽和 度，否則有可能造成光模塊的損壞。SFP光模塊SFP光模塊，全稱 Small Form-factor Pluggable ,即：小型可熱插拔光收發一體模塊。SFP模塊體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口數量。SFP模塊的其他功能基本和 GBIC一致。有些交換機廠商稱 SFP模塊為小型化 GBIC (MINI-GBIC )。外觀結構：850nm1310nm1310nm1550nrriCWDM100/1S5MN/A2 km10km-60km60km-160knn401c

15、 m-L25G550m2km10km 40km40km-160km“2.5G/4.25G330米2km10km-40km40km-120km12Qkm40kiti-6G/10G330米2km10km-40km尸le-zzr'川/A1 ZO<i'i N/A速率：155M、1.25G、2.5G、4.25G 等波長：常規波長、 CWDM、DWDM距離：短距、中距、長距 傳輸模式：電口、單模（光纖黃色）、多模（光纖橘紅色）SFP光模塊的特殊類型包括：BIDI-SFP、電口 SFP、CWDM SFP、DWDM SFP、SFP+光模塊等。BIDI 模塊BiDi (Bidirectio

16、nal )即：單纖雙向。利用 WDM技術，發送和接收兩個方向使用不同的中心波長。實現一根光纖雙向傳輸光信號。一般光模塊有兩個端口，TX為發射端口， RX為接收端口；而該光模塊只有 1個端口，通過光模塊中的濾波器進行濾波，同時完成 1310nm 光信號的發射和1550nm光信號的接收，或者相反。因此該模塊必須成對使用，他最大的 優勢就是節省光纖資源。霞離/波長速率10km-40km40km-120kmCompact SFP,緊湊型SFP,在現有SFP封裝基礎上，發展為更先進、更緊湊的CSFP封1310nm1550nm1490nm1550nm100/155M 5FP/GBIC SFP/GBIC S

17、FP/GBIC SFP/GBIC622M SFP/GBIC SFP/GBIC SFP/GBIC SFP/GBIC1.25GSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBIC SFP/GBIC2.5GSFP/GBICSFP/GBICSFP/GjU SFP/GBC應用領域：常規 SFP、xWDM SFP、以及PON SFPC-SFPCSFP MSA中共定義了 3種C-SFP:1ch Compact SFP2ch Compact SFP (Option 1 )2ch Compact SFP (Option 2 )CWDM模塊CWDM光模塊采用CWDM技術，可以通過外接波分復用器，將不同波長的光信號復合

18、在 一起，通過一根光纖進行傳輸，從而節約光纖資源。同時，接收端需要使用波分解復用器 對復光信號進行分解。對外型號中心波長GAC&-1612*30*47H7GnmGACS-1612-80-49I49nmGACS-1612-80-51151gmGACSd6tl530nmGACS-1612-S0-551550nmGACS-1612-S0-57l570nmGACS-1612-60-59i590nmGACS-1612-8Q*S1l6lQnn1 till i /-J監SMFFix光纖直怪致 125pm座口指標d6m 噴出生功率樣收靈敏度光飽和度0-+5-23<3BOkm傳輸E離 CWDM S

19、F沈模塊分為18個波段，從1270nm7610nm ，每兩個波段之間相隔 20nm。 CWDM SFPI有速率和協議透明性，CWDM提供了在一根光纖上提供不同速率的、對協議透明的傳輸通道，允許使用者直接上下某一個波長，而不用轉換原始信號的格式。常用8個波段，從1470nm7610nm ,每通道間隔20nm 。一般會用顏色來區分不同波段光模塊。Wavelength什么情況下使用 CWDM SFP ? 看電餐一根光軒做多根光纖用. 能,同時實現多出封傳業好互不相干完全建立.即使這樣也能保證獨立帶寬IQOMBps80Km電信機房WDMAlh印，r，i M .'I； J- M，T k -1 /

20、 lyintg EKkf旬# J 壬 LLEt *4 M *rm ii：; n 饅 口ptm 呷3Ai f jfifiu A ungir c peiHi signal Ism 田制pls中屈 siqrulf cf citipfinq .事明蚪xrrgDWDM 模塊DWDM SFP屬于密集波分復用技術，可以將不同波長的光偶合到單芯光纖中去，一起傳輸。DWDM SFP的通道間隔根據需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm 等不同間隔，間隔較小、需要額外的波長控制器件。DWDM SFP的一個關鍵優點是它的協議和傳輸速度是不相關的。電口模塊SFP+光模塊：是新一代的萬兆光模塊，它按照ANSI T11協

21、議,可以滿足光纖通道的 8.5G和以太網10G的應用。電口模塊，即Copper SFP, SFP封裝，電口模塊，100米可支持最大傳輸距離100m（RJ45, 5類雙絞線為傳輸介質）。SFP+光模塊對外型號GACT-C J2-02傳推題高Data Rale1250Mb.s外接堆繼類平接口連雁耨炎型UTP.'STPRJ-45前外空嶺把舊瓦用(|JE幡式帚要56W稼口冷標PBGITP皿長MO09給出光功率季收艮敝度Xtfi 和度80859638501nmMF5C/T252000300nl7.3 - -1<-7J*0.5200321rl4QQ66m62 3/12520033m150二

22、MGACS-139&10MUFSMF2 5/125»0220mjg 5 +0 E* ) ?看T后-6 5r_1J j_1a. 1 j一，< -10.3*L5LI 戶，一戶-««a-+0.550-259/125600400! 二 -22Cm100m)Okm SFP+匕早期的XFP光模塊外觀尺寸縮小了約 30%,和普通的SFP光模塊外觀一樣。 SFP只保留了基本的電光、光電轉換功能，減少了原有XFP設計中的SerDes, CDR, EDC,MAC等信號控制功能，從而簡化了 10G光模塊的設計，功耗也因而更小。具有高密度、低功耗、更低系統構造成本等顯著優點

23、 SFP的屏敝要求比SFP更嚴格XFP模塊,要求具備更好的屏蔽效果。阿外空號中心 就出 tnm)傳*跳叁口日出RateFiber Mode光鮮H 徑樓式帶寬 'MHz'km接口指標 dBm?輸出光功率摟收更 敏度笑雇員 收虛充光和度GACX-6596-02S50300m10.31MMF5m252000-11.1-7 5GACX-1J96-1013TClOkH10J1-e,2 /0,50.5ACX-159&-4O15504Ckni9 95-1C.7SMFS/125-1 H0 F*£XFP模塊是一種可熱插拔的、占電路板面積很小的、串行一串行光收發器，可以支持SON

24、ET OC-192、10 Gbps 以太網、10 Gbps 光纖通道和 G.709 鏈路。GBIC光模塊對外蟄號中心波隹Fiber先群直便情輸距鹿接口指標(c0nnMode(pm>輸出光功率接收是被度光飽和度GACG-S512-32-35DnmMMF50 125550m9.5 -3送17MMF625/125275ftlGACG-1312-101310nmtQkm*9 5-3GACG-1312-4D40km-4 f * 3<-23-3GACG-1512-0SMF9 1256Qkm-2 -+3GACG*1512-8CiS50nm80k nn(J1+5GACG-51272。120km-&

25、quot;*5W*弱1*10GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的縮寫，是將千兆位電信號轉換為光信號的接口器件。GBIC設計上可以為熱插拔使用，是一種符合國際標準的可互換產品。Xenpak 光模塊型號波長距離速率接口輸出光項 率接受靈勒 度*受壓另元安 度光飽和 度GACK4596-02*SSOnni*1300m*1031Gb &雙sc4-11.PW-1GACKJ 39315lilOturn11應 2-0*&WO3SM!VGACK-1596-40*40k.pn47+4爐第r?巧小一心3*'-S-1*3GACK 1596 即，80km

26、-Ch-4*'言如3 1Xenpak光模塊通過70pin的SFP連接器與電路板連接，其數據通道是XAUI接口； Xenpak支持所有IEEE 802.3ae定義的光接口，在線路端可以提供10.3 Gb/s、9.95 Gb/s或4X3.125 Gb/s 的速率。Xpak和X2光模塊Xpak和X2光模塊都是從Xenpak標準演進而來的，其內部功能模塊與Xenpak基本相同,在電路板上的應用也相同，都是使用一個模塊即可實現10G以太網光接口的功能。由于Xenpak光模塊安裝到電路板上時需要在電路板上開槽，實現較復雜，無法實現高密度應用。而Xpak和X2光模塊經過改進后體積只有Xenpak的一

27、半左右，可以直接放到電路板上，因此適用于高密度的機架系統和PCI網卡應用。SFP光模塊的選用光模塊的傳輸距離分為短距、中距和長距三種。模塊型號標稱的傳輸距離只作為一種分類 方法，實際應用中不能直接套用。因為光信號在光纖中傳輸時會有一定的損耗和色散，無 法達到標稱的傳輸距離。損耗是光在光纖中傳輸時，由于介質的吸收散射以及泄漏導致的光能量損失，這部分能量 隨著傳輸距離的增加以一定的比率耗散。色散的產生主要是因為不同波長的電磁波在同一介質中傳播時速度不等，從而造成光信號 的不同波長成分由于傳輸距離的累積而在不同的時間到達接收端，導致脈沖展寬，進而無 法分辨信號值。；因此，用戶需要根據自己的實際組網情

28、況選擇合適的光模塊，以滿足不同的傳輸距離要 求。實際傳輸距離取決于對應型號光模塊的實際發射功率、光路上的傳輸衰減和光口的接 收靈敏度。發射光功率和接收靈敏度是影響傳輸距離的重要參數。損耗限制可以根據公式來估算：損耗受限距離=（發射光功率-接收靈敏度）/光纖衰減量光纖衰減量和實際選用的光纖相關：G.652光纖可以做到：1310nm 波段 0.5dB/km1550nm 波段 0.25dB/km50um多模光纖：850nm 波段 3.5dB/km1310nm 波段 2dB/km 。對于長距光模塊：平均輸出光功率飽和光功率注意光纖使用長度，以保證到達光模塊的實際接收光功率小于其光飽和度，否則有可能造

29、成光模塊的損壞。SFP光模塊安裝SFP光模塊安裝lSFP模塊平穩推 入導軌工輕輕按壓5FP使其與 導軌鎖緊3,向外側輕拔模塊，以 確依FP與連接器已正常 連仁亓SFP光模塊卸載L拆除SFP模塊上的光纖.小將SFP模塊拉環輕輕往外側 彎折約9。，以解除模塊與導 軌的鎖緊狀態。A】,輕輕按壓SFP 模塊，使其歸位。4.俁持拉環角度. 將SFP模塊取出11注意：永遠不要讓光纖尾部正對你的眼睛，永遠不要向光纖里面看， 不要直接或使用儀器看光纖尾部。激光是不可見的，但可能會對人眼造成永久傷害。光模塊功能失效重要原因光模塊功能失效分為發射端失效和接收端失效，分析具體原因，最常出現的問題集中在以下幾個方面:

30、1.光口污染和損傷由于光接口的污染和損傷引起光鏈路損耗變大，導致光鏈路不通。產生的原因有：A.光模塊光口暴露在環境中，光口有灰塵進入而污染；B.使用的光纖連接器端面已經污染，光模塊光口二次污染；C.帶尾纖的光接頭端面使用不當，端面劃傷等；D.使用劣質的光纖連接器；2. ESD損傷ESD是ElectroStatic Discharge 縮寫即"靜電放電"，是一個上升時間可以小于1ns （10億分之一秒）甚至幾百ps （1ps= 10000億分之一秒）的非常快的過程，ESD可以產生幾十 Kv/m 甚至更大的強電磁脈沖。 靜電會吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響產品的功能與壽命；ESD的瞬間電場或電流產生的熱，使元件受傷，短期仍能工作但壽命受到影響；甚至破壞元件的絕緣或導體，使元件不能工作（完全破壞）°ESD是不可避免，除了提高電