光模块及光器件常识
光模块：
光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，因为设备上的光口需要通过光模块把电信号转成光信号，再通过光纤传输：1）类型上主要分为sfp（小）和gbic（大）以及xfp（小），sfp和gbic对应的光纤跳线（对）
为lc和sc的，目前代莱一些网络设备都就是sfp的光口，gbic已经比较太少了；xfp用作万兆，也就是直奔lc的；2）传输模式分成单模（徐）和多模（橙），多模波长一般般为850nm，单模存有两种为1310nm
和1550nm；分别对应的传输距离为：多模：850纳米波长/550米距离的单模：1310纳米波长/10公里距离的单模：1550纳米波长/40公里距离的单模：1550纳米波长/80公里距离的
多模只有一种传输距离，单模存有两种波长，单有三种传输距离
3）传输速率分为千兆和万兆，xfp都是用于万兆；千兆模块一般标有1.25g标示，万兆模
块通常贴有10g标注；
光模块还有一种单纤收发的，即只用插一根光纤实现收发，我们设备不支持，单纤收发一般可能运营商接入线路较多
sfplc
gbic:sc
xfplc
光纤
光纤基本都就是雄雀的一根交（tx）一根播发（rx）
光纤跳线的接头，由于光模块有lc、sc接口的区分，所以相应的光纤也有此区分，以对接光模块。根据光纤两端接口来区分，有3类：lc-sc、lc-lc、sc-sc
根据贯穿的光信号波长的相同，光纤分成单模及多模。
a）单模光纤：仅允许一个模式传输，色散小，传输距离远，工作在1310及1550nm。单模光纤线体为黄色，接头和保护套为蓝色。
b）多模光纤：容许上百个模式传输，色散小，传输距离将近，工作在850nm及1310nm。多模光纤线体为橘黄色，接点和维护套用米色或者黑色；
单模多模
光电切换模块
用于光口转成电口的模块，在光口上插入该模块直接转成以太网口，也分为sfp和gbic两种
sfpgbic
外置光电转换器
光纤收发器，外置设备搞光电装换
分光器
将光信号展开耦合、分支、分配的光设备。具备多个输出端的和多个输入端的光纤宽带数据器件，常用m×n去则表示一个分路器，存有m个输出端的和n个输入端的。
光分路器主要用于旁路部署时，把主光路的信号复制一部分到旁路设备中。
光口bypass:
保护光设备出现故障时，使网络自动跳过该节点，形成直通状态进行通信，使整网络通畅，保证网络不受影响。
光口bypass从传输模式上分成单模和多模两种，通常情况下都就是单模或者都就是多模的，如果须要一个光口bypass设备同时存有单模和多模，须要订制，而且在4u的设备上才可以；光口bypass在传输速率上没区别，千兆和万兆都就是一样的；
当设备宕机、重启、掉电或者bypass设备本身断电的情况下会进行bypass切换
光口bypass接线图：
正常情况
bypass情况
有源光器件的结构和封装
目录 1有源光器件的分类 (5) 2有源光器件的封装结构 (5) 2.1光发送器件的封装结构 (6) 2.1.1同轴型光发送器件的封装结构 (7) 2.1.2蝶形光发送器件的封装结构 (7) 2.2光接收器件的封装结构 (8) 2.2.1同轴型光接收器件的封装结构 (8) 2.2.2蝶形光接收器件的封装结构 (9) 2.3光收发一体模块的封装结构 (9) 2.3.11×9和2×9大封装光收发一体模块 (9) 2.3.2GBIC（Gigabit Interface Converter）光收发一体模块 (10) 2.3.3SFF（Small Form Factor）小封装光收发一体模块 (11) 2.3.4SFP（Small Form Factor Pluggable）小型可插拔式光收发一体模块 (12) 2.3.5光收发模块的子部件 (12) 3有源光器件的外壳 (14) 3.1机械及环境保护 (14) 3.2热传递 (14) 3.3电通路 (15) 3.3.1玻璃密封引脚 (15) 3.3.2单层陶瓷 (15) 3.3.3多层陶瓷 (16) 3.3.4同轴连接器 (16) 3.4光通路 (17) 3.5几种封装外壳的制作工艺和电特性实例 (18) 3.5.1小型双列直插封装（MiniDIL） (18) 3.5.2多层陶瓷蝶形封装（Multilayer ceramic butterfly type packages） (19) 3.5.3射频连接器型封装 (20) 4有源光器件的耦合和对准 (20) 4.1耦合方式 (20) 4.1.1直接耦合 (21) 4.1.2透镜耦合 (22) 4.2对准技术 (22) 4.2.1同轴型器件的对准 (22) 4.2.2双透镜系统的对准 (23) 4.2.3直接耦合的对准 (23) 5有源光器件的其它组件/子装配 (23) 5.1透镜 (23) 5.2热电制冷器（TEC） (24) 5.3底座 (25)
SFP光模块及光接收器知识介绍 一、SFP光模块及光接收器的基本原理 SFP（Small Form-factor Pluggable）光模块及光接收器是一种可插拔式光纤模块，广泛应用于通信设备、数据中心、以太网、光纤通信设备等领域。它能够实现光信号的传输与接收，将电信号转换为光信号，以实现高速、长距离的数据传输。 SFP光模块包括光发射器和光接收器两个部分。光发射器将电信号转换为光信号，并通过光纤传输；光接收器接收光信号，并将其转换为电信号，以供后续处理。SFP光模块的光器件主要有LD（激光二极管）、PD （光敏二极管）以及TOSA（光发射器）和ROSA（光接收器）等。 二、SFP光模块及光接收器的分类 根据光模块的传输速率，可以将SFP光模块及光接收器分为以下几种类型： 1. 100Mbps SFP光模块：适用于10/100BASE-T以太网的传输，可支持最大100Mbps的数据传输速率。 2. 1000Mbps SFP光模块：适用于千兆以太网传输，也称为Gigabit Ethernet，支持最大1Gbps的数据传输速率。 3. 10Gbps SFP光模块：适用于10G以太网的传输，支持最大10Gbps 的数据传输速率。 4. 25Gbps SFP光模块：适用于25G以太网的传输，支持最大25Gbps 的数据传输速率。
5. 40Gbps SFP光模块：适用于40G以太网的传输，支持最大40Gbps 的数据传输速率。 6. 100Gbps SFP光模块：适用于100G以太网的传输，支持最大 100Gbps的数据传输速率。 三、SFP光模块及光接收器的应用 由于其小巧、可插拔的特点，SFP光模块及光接收器广泛应用于光纤 通信网络中。常见的应用场景包括： 1.数据中心：SFP光模块及光接收器是数据中心网络中常用的光传输 设备，可实现高速、稳定的数据传输，保证数据中心的正常运行。 2.企业网络：在企业网络中，SFP光模块可用于连接交换机、路由器 等设备，实现远距离、高速的数据传输，提升网络的可靠性和性能。 3.通信设备：SFP光模块及光接收器在通信设备中广泛应用，如光纤 交换机、光纤路由器、光传送设备等，用于实现高速、可靠的数据传输。 4.光纤通信：对于光纤通信而言，SFP光模块及光接收器是关键部件，可以将电信号转换为光信号，并实现长距离的数据传输。 四、SFP光模块及光接收器的性能参数 1.传输距离：SFP光模块及光接收器的传输距离是指能够正常传输光 信号的最大距离，一般以米为单位。 2. 工作波长：SFP光模块及光接收器的工作波长是指光信号的频率 或波长范围。常见的工作波长有850nm（红外）、1310nm（近红外）和1550nm（红外）等。
光模块原理和测试基础 光模块是指由构建在集成电路上的光学器件和光电器件组成的模块， 通常用于光纤通信中的发送和接收信号。光模块具有高速、高效、低功耗 和长距离传输等特点，广泛应用于光纤通信、数据中心、计算机网络以及 雷达和光学测量等领域。 光模块的原理主要涉及光学器件和光电器件两方面。 首先是光学器件，主要有光源、准直器、偏振器、耦合器和光纤等。 光源是光模块中的发光器件，常用的光源包括激光二极管（LD）、垂直腔 面发射激光器（VCSEL）、LED等。光源发出的光经过准直器和偏振器进 行调整和过滤，然后通过耦合器将光能耦合到光纤中进行传输。 其次是光电器件，主要包括光电二极管（PD）、光电探测器、光电晶 体管等。光电器件起到将光信号转换成电信号的作用。接收光信号时，光 模块将光纤传输的光信号耦合到光电器件中，光电器件将光信号转换成电 信号之后经过放大、滤波等处理后输出。 光模块测试的基础主要包括以下几个方面： 1.传输性能测试：传输性能测试主要关注光模块在光纤通信中的传输 性能，包括传输速率、误码率、带宽、灵敏度、串扰等指标的测试。传输 速率是指光模块支持的数据传输速度，常见的有1Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s等。误码率是指传输过程中出现的比特错误率，常用的误码率测 试方式包括位误码率（BER）和帧误码率（FER）等。带宽是指光模块支持 的频率范围，可以通过测试信号频谱分析来进行测试。灵敏度是指光模块 对输入光信号的强度变化的敏感程度，可以通过改变输入光功率进行测试。
串扰是指在多信道传输中，信道间互相干扰的程度，可以通过串扰测试仪 进行测试。 2.温度和湿度测试：温度和湿度是影响光模块性能的重要因素，因此 需要对光模块在不同温度和湿度环境下的性能进行测试。温度测试可以通 过将光模块放置在恒温箱中，改变温度值来测试光模块的温度性能。湿度 测试可以通过将光模块放置在恒湿箱中，改变湿度值来测试光模块的湿度 性能。 3.可靠性测试：可靠性测试是对光模块的长期工作性能进行测试，主 要关注其稳定性和寿命。可靠性测试一般包括温度老化测试、振动测试、 冲击测试、湿热循环测试等。 4.兼容性测试：兼容性测试是指光模块与其他设备的兼容性进行测试，主要包括兼容性验证、兼容性联调和兼容性适应性测试等。其中兼容性验 证是指光模块与一系列标准设备进行连接验证，确保光模块与其他设备能 够正常通讯；兼容性联调是指在实际应用环境中对光模块与其他设备进行 联调，保证系统能够正常工作；兼容性适应性测试是指对光模块在不同应 用场景中的适应性进行测试。 在光模块测试过程中，需要使用一系列测试仪器设备，例如光功率计、光模块测试仪、光谱仪、误码率测试仪、高速示波器等，来进行测试和分析。
光模块发展历程和方向 提起光模块，我们可以想到很多不同的封装格式，包括常见的1X9, GBIC, SFF, SFP。 1X9封装的光模块产品最早产生于1999年，采用SC光头，是固定的光模块产品，通常直接固化在通讯设备的电路板上，作为固定的光模块使用。之后，1X9封装的光模块产品逐渐向着小型化，可热差拔的方向发展。 光模块产品开始分两个方面发展，一种是热插拔的光模块，就成了GBIC。一种是小型化，用LC头，直接固化在电路板上，变成了SFF 2X5,或SFF 2X 10。” GBIC和SFF光模块产品都曾经取得了广泛的应用。 GBIC模块，曾经广泛的用于交换机，路由器等网烙产品，老式的Cisio,北电等厂商的交换，路由产品曾广泛的采用GBIC模块,GBIC模块与1X9封装的模块相比，优势非常明显，由于其可支持热插拔的特性，使得GBIC产品作为一个独立的模块，用户可以方便的更新维护光模块，故障定位。然而随着网络的不断发展，GBIC模块的缺点也逐渐显现。主要的缺点的个头太大，导致业务板光口密度较小，板卡上无法容纳足够数量的GBIC，无法适应网络迅猛发展的趋势。 SFF光模块与光模块产品演进的又一分支，目前广泛应用于EPON系统中。在EPON系统的ONU侧，清一色的采用了SFF光模块，ONU侧采用SFF光模块的主要原因是由于，EPON系统的ONU产品通常放置在用户测，要求固定，而不是热差拔。随着EPON技术的快速发展，SFF的市场也逐渐扩大。 SFP光模块产品是最晚出现光模块，也是目前应用最广泛的光模块产品。 SFP光模块继承了GBIC的热插拔特性，也借鉴了SFF小型化的优势。采用LC头，其体积仅为GBIC模块的1/2到1/3，极大的增加了网络设备的端口密度，适应了网络迅猛发展的趋势，因此得到了最广范的应用，目前主要的设备厂商，无一例外摒弃的GBIC产品，只采用SFP光模块产品。由于采用了统一的标准，各厂家的SFP产品可以兼容，SFP产品可作为一种单独的网络设备采购。
光器件基础知识 目录 一、光纤通信基础 (2) 1、光纤通信的概念 (2) 2、光纤通信的优点 (2) 二、光纤基础知识 (2) 1、光纤的结构 (2) 2、光纤的工作波长 (3) 3、光纤的分类 (3) 3.1按照光纤的模式分类 (3) 3.2按照光纤的材料分类 (3) 3.3按照光纤的折射率分类 (4) 4、光纤的尺寸 (4) 5、光纤接头类型 (5) 6、光功率的换算 (6) 7、光纤损耗 (6) 三、常用光器件介绍 (6) 3.1法兰盘 (6) 3.2光衰减器 (7) 3.3光模块 (8) 2、光模块的主要参数 (8) 3、光模块的种类 (9) 四、光器件的工程应用 (11) 1、单收光模块的使用 (11) 2、双纤双向模块的使用 (11) 3、长距离高灵敏度模块的使用 (11) 4、QSFP+ MPO模块的使用 (12) 5、万兆高速电缆的使用 (12) 六、光模块和光纤使用注意事项 (13) 七、光模块和光纤的故障排查方法 (14) 八、光功率计的使用 (14)
一、光纤通信基础 1、光纤通信的概念 所谓光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。一般由数据源、光发射端、光纤、光接收端组成。 2、光纤通信的优点 1）通信容量大，比传统的电缆、微波等高出几千乃至几十万倍的通信容量。 2）传输距离远，光纤具有极低的衰耗系数，传输距离可达一千公里以上。 3）保密性能好，光信号不具备向外辐射的特点，不易被侦听。 4）适应能力强，具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。 5）体积小、重量轻。原材料丰富、价格低廉。 二、光纤基础知识 1、光纤的结构 如上图所示，光纤呈圆柱形，主要由纤芯和包层和保护套三部分组成。 1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量杂 质，折射率较高，用来传送光。 2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂质的高纯度二氧化 硅，折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。 3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成，强度大，能
光模块常识 以太网交换机常用的光模块有SFP，GBIC，XFP，XENPAK。它们的英文全称: SFP: Small Form-factor Pluggable transceiver ，小封装可插拔收发器 GBIC：GigaBit Interface Converter，千兆以太网接口转换器 XFP: 10-Gigabit small Form-factor Pluggable transceiver 万兆以太网接口 小封装可插拔收发器 XENPAK: 10 Gigabit EtherNet Transceiver PAcKage万兆以太网接口收发器集合 封装 光纤连接器 光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成，插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。 FC连接器采用螺纹锁紧机构，是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。 SC是一种矩形的接头，由NTT研制，不用螺纹连接，可直接插拔，与FC连接器相比具有操作空间小，使用方便。低端以太网产品非常常见。 LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器，具有更小的体积，已广泛在系统中使用，是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。 ST连接器是由AT&T公司开发的，用卡口式锁紧机构，主要参数指标与FC和SC连接器相当，但在公司应用并不普遍，通常都用在多模器件连接，与其它厂家设备对接时使用较多。 KTRJ的插针是塑料的，通过钢针定位，随着插拔次数的增加，各配合面会发生磨损，长期稳定性不如陶瓷插针连接器。 光纤知识 光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。 在单模光纤中光传输只有一种基模模式，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速，长距离的光纤通迅。 在多模光纤中光传输有多个模式，由于色散或像差，这种光纤的传输性能较差，频带窄，传输速率较小，距离较短。 光纤的特性参数 光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成，通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。纤体分为两个区域：纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm，多模光纤纤芯径有两种标准规格，芯径分别为62.5μm（美国标准）和50μm（欧洲标准）。 接口光纤规格有这样的描述：62.5μm/125μm多模光纤，其中62.5μm就是指光纤的芯径，125μm就是指光纤的外径。 单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。 多模光纤使用的光波长多为850 nm。
光模块里的光芯片 光模块里的光芯片是一种重要的元器件，在光通信、激光雷达、光学传感器等领域中广泛应用。它通过将电信号转换为光信号，实现了远距离、高速率、低损耗的数据传输。 光芯片的基本结构由半导体材料构成，主要包括发光器和接收器两部分。其中，发光器是将电信号转换为光信号的重要器件，它由LED、LD、VCSEL等组成。LED是一种常见的发光器，具有低成本、低功耗、长寿命等优点，但速率较低，仅适用于低速率的数据传输。LD和VCSEL则是更高级别的光源，速率可以达到几十Gbps，适用于高速率的数据传输。 接收器则是将光信号转换为电信号的重要器件，它由PIN光电二极管、APD等构成。PIN光电二极管是最常见的接收器，具有高速率、低噪声、宽频带等优点，但灵敏度较低，适用于短距离的数据传输。APD则是一种更高级别的接收器，具有高灵敏度、低误码率等优点，但成本较高，适用于长距离、高速率的数据传输。 除了发光器和接收器，光芯片中还包括驱动电路、控制电路等部分。驱动电路用于控制发光器的工作状态，控制电路则用于控制整个光芯片的工作状态。 光芯片的性能指标包括速率、距离、功率等。速率是指光芯片能够实现的最大传输速率，一般用Gbps表示；距离是指光芯片能够覆
盖的最大传输距离，一般用km表示；功率是指光芯片的发射功率和接收灵敏度，一般用dBm表示。 在实际应用中，光芯片需要与光纤、光器件等组成光模块，以实现数据的传输和处理。光模块包括SFP、SFP+、QSFP、CFP等多种类型，不同的类型适用于不同的应用场景，如数据中心、光通信、激光雷达等。 光模块里的光芯片是实现高速、长距离、低损耗数据传输的重要元器件，具有广泛的应用前景。随着科技的不断进步，光芯片的性能和应用场景将会得到进一步拓展和优化。
光模块技术交流和工艺介绍 引言 光模块是指通过集成光电器件、电子器件、封装材料和其他配套材料，将光电 器件和电子器件有机结合在一起，形成具有特定功能的多功能整体封装器件。在光通信、光传感、光能利用等领域发挥着重要作用。本文将对光模块的技术交流和相关工艺进行介绍。 光模块的发展历史 光模块是在光通信技术快速发展的背景下逐渐兴起的。早期的光通信设备多采 用离散光器件和电子器件进行封装，尺寸庞大、功耗高、性能受限。为了满足光通信设备小型化、功耗降低和性能提升的需求，光模块技术应运而生。经过多年的发展，光模块技术已经取得了长足的进步，成为光通信设备中不可或缺的核心部件。 光模块的关键技术 封装技术 光模块的封装技术是将光电器件和电子器件封装在同一个封装壳体内的关键技术。光模块的封装结构通常包括光学接口、电子接口、封装材料等。封装技术的发展直接影响着光模块的尺寸、功耗和性能。目前常用的封装技术主要包括球栅阵列封装（BGA）、无芯片封装（COB）和多芯片封装（MCM）等。 光学技术 光模块的光学技术是实现光电信号传输的关键技术。其核心是光学器件的设计、制备和集成。光学技术的发展使得光模块的光电转换效率大幅提高，同时满足了光通信系统的高速传输和长距离传输的要求。常用的光学技术包括波分复用技术、偏振调制技术和光纤耦合技术等。 电子技术 光模块的电子技术是实现光电信号处理和控制的关键技术。其功能主要包括光 电转换、信号放大、信号调制和信号检测等。电子技术的发展使得光模块能够实现高速、高精度的光电传输和处理，提高了光通信系统的整体性能。常用的电子技术包括射频调制技术、光电放大器技术和时钟恢复技术等。
光模块的工作原理 光模块（Optical Modules）作为光纤通信中的重要组成部分，是实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件。 光模块工作在OSI模型的物理层，是光纤通信系统中的核心器件之一。它主要由光电子器件（光发射器、光接收器）、功能电路和光接口等部分组成，主要作用就是实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能。光模块的工作原理如图光模块工作原理图所示。
发送接口输入一定码率的电信号，经过内部的驱动芯片处理后由驱动半导体激光器（LD）或者发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号，通过光纤传输后，接收接口再把光信号由光探测二极管转换成电信号，并经过前置放大器后输出相应码率的电信号。 图1-1 光模块工作原理图 光模块的外观结构 光模块的种类多种多样，外观结构也不尽相同，但是其基本组成结构都包含以下几部分，如图光模块的外观结构（以SFP封装举例说明）所示。
图1-2 光模块的外观结构（以SFP封装举例说明） 表1-1 光模块各个结构的说明 结构说明 1．防尘帽保护光纤接头、光纤适配器、光模块的光接口以及其他设 备的端口不受外部环境污染和外力损坏。 2．裙片用于保证光模块和设备光接口之间良好的搭接，只在SFP 封装的光模块上存在。 3．标签用于标识光模块的关键参数及厂家信息等。 4．接头用于光模块和单板之间的连接，传输信号，给光模块供电 等。 5．壳体保护内部元器件，主要有1*9外壳和SFP外壳两种。 光纤接收接口。 6．接收接口 （Rx） 光纤发送接口。 7．发送接口 （Tx） 8．拉手扣用于拔插光模块，且为了辨认方便，不同波段所对应的拉
光模块的发展史 光模块是一种将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号的设备，广泛应用于通信、数据中心、工业自动化等领域。随着科技的发展，光模块不断升级换代，功能越来越强大，体积越来越小，性能越来越稳定。 20世纪80年代，光模块开始进入市场。当时的光模块主要采用的是LED和PIN光电二极管，用于数据传输和数字通信。虽然这种模块速度较慢，但成本较低，用于短距离通信已经足够。 90年代初，随着光通信技术的进步，光模块的性能得到了显著提高。1990年，半导体激光器取代LED成为主流，使得光模块的传输速率得到了大幅提升。同时，随着光通信的发展，光模块的工作温度和耐用性等方面都有了显著提高，开始应用于长距离通信领域。 2000年代初期，随着互联网的兴起，数据中心的需求也不断增长，对光模块的要求也越来越高。2003年，SFP光模块开始应用于数据中心，取代了原有的GBIC模块。SFP模块不仅体积更小，速度更快，还具有热插拔和数字诊断等功能，方便维护和管理。 2010年代，随着高清视频、云计算、物联网等技术的发展，对光模块的需求越来越多样化。此时，QSFP光模块和CFP光模块应运而生。QSFP光模块是一种高速的光模块，支持40Gb/s和100Gb/s 的数据传输，广泛应用于数据中心；CFP光模块是一种高性能的光
模块，支持100Gb/s和400Gb/s的数据传输，可用于高速通信和数据中心等领域。 2019年，一种新型光模块——COBO（Co-Packaged Optics）开始流行起来。COBO是一种将光器件和芯片封装在一起的光模块，具有更高的集成度、更低的功耗和更高的传输速率。COBO模块可以直接集成到芯片中，提高了系统的性能和可靠性。预计未来，COBO光模块将逐渐取代QSFP和CFP模块，成为光模块的主流。 随着科技的不断进步，光模块的发展也朝着更高速度、更高集成度、更低成本、更高可靠性的方向发展。未来，光模块将在通信、数据中心、工业自动化等领域发挥更加重要的作用。
光芯片和光模块关系 光芯片和光模块是光通信领域中两个重要的组成部分，它们之间存在着紧密的关系。本文将从光芯片和光模块的定义、功能和应用等方面进行介绍，并探讨它们之间的关系。 一、光芯片的定义和功能 光芯片是指在半导体材料上制作的用于光通信的电子器件。它是一种能够将电信号转换为光信号的器件，具有高速传输、大容量、低功耗等优点。光芯片内部的芯片结构通常由光发射器和光接收器组成。 光芯片的功能主要包括光发射和光接收。光发射器通过电信号激发光源，产生光信号并将其发送出去。光接收器则接收来自外部的光信号，并将其转换为电信号进行处理和解读。光芯片的工作原理基于半导体材料的光电效应，通过控制电流的大小和方向来调节光的发射和接收。 二、光模块的定义和功能 光模块是指将光芯片与光纤相连接的装置。它包括了光器件、封装材料和连接接口等组成部分。光模块的作用是将光信号从光芯片传输到光纤中，并将接收到的光信号传递给光芯片进行处理。 光模块的功能主要包括光耦合、光放大和光检测。光耦合是指将光芯片发出的光信号耦合到光纤中，以实现信号的传输。光放大是指
使用光放大器对光信号进行增强，以保证信号在传输过程中的质量。光检测是指将接收到的光信号转换为电信号，经过放大和解调后再传递给光芯片进行处理。 三、光芯片和光模块的关系 光芯片和光模块是相互依存的关系，彼此之间密切配合，共同完成光通信系统中的数据传输和处理任务。 光芯片是光模块的核心组成部分。光芯片通过光发射器将电信号转换为光信号，并通过光接收器将接收到的光信号转换为电信号。光模块通过光耦合和光放大等功能，将光芯片发出的光信号传输到光纤中，并将接收到的光信号传递给光芯片进行处理。可以说，光芯片是光模块的“大脑”，而光模块则是光芯片的“外延”。 光模块的性能直接影响着光芯片的工作效果。光模块的质量和稳定性对光信号的传输和接收具有重要影响。如果光模块的耦合效率低、光损耗大或光放大不稳定，都会导致光芯片的工作效果下降。因此，在设计和制造光模块时，需要充分考虑光芯片的特性和要求，以确保光芯片能够正常工作。 光芯片和光模块的应用范围广泛。光芯片和光模块被广泛应用于光通信领域。随着信息技术的不断发展和网络带宽的不断扩大，光通信作为一种高速传输、大容量的通信方式，得到了越来越广泛的应用。光芯片和光模块作为光通信系统的核心组成部分，为光信号的
光通信主流100G光模块浅析 在我们的日常生活中，5G这个词汇出现的频率越来越高，将为光通信产业带来新的发展机遇。包括光纤、光模块、光接入网络系统等的整个产业都会因5G建设而受益。其中100G光模块甚至在5G主题投资息息相关的细分行业里，成为了一个新的标志性主题行情。那么易飞扬就来浅析100G光模块。 100G光模块概念： 100G的“G”，是指光信号传输速率的单位，而非5G的“G”（Generation，第5代移动通信）。光模块则指的是实现光信号和电信号之间的高速转换的一种光器件，由光接收、光发送、激光器、检测器等功能模块组成。 100G光模块封装： 根据封装方式的不同，100G光模块主要有CFP／CFP2／CFP4、CXP和QSFP28三大类，QSFP28是新一代100G光模块的封装方式，而且现在已经成为100G光模块的主流封装。
100G相关标准： 为推动100G 光通信产业链的良性发展，多个光通信国际标准组织积极制定100G相关标准，涵盖100G 以太网接口、光器件、光模块、OTN 成帧、系统架构等领域。IEEE 802.3ba涵盖40/100G 以太网接口标准，并于2010年7月正式发布；ITU- T G.709 定义了支持100GE的OTU4帧结构及映射协议，规范了100G单板中成帧处理要求；OIF负责制定100G 波分侧光模块电气机械接口、软件管理接口、集成式发射机和接收机组件、前向纠错技术的协议规范，推动了波分侧接口设计标准化；由多个光模块厂商组成的CFP多源协议联盟也发布了客户侧可热插拔光模块硬件和软件接口协议，并为100G 客户侧接口制定了接口规范。 CFP MSA是第一个支持40和100GbE以太网光端机的产业标准。CFP多源协议是为了定义一种热插拔光模块的封装规格，以推动40 和100Gbit/s 应用，包括下一代高速以太网应用（40 和100GbE）。CFA 多源协议利用高级温度管理（Advanced Thermal Manage-ment）、电磁干扰管理（EMI Management）和10Gbit/s 信号完整性（10Gbit/s Signal Integrity）等来定义光收发模块的机械封装、光连接器、带插针10×10Gbit/s 电连接器，并基于MDIO 的模块管理接口和系统控制板上的硬件。 CFP 协议包括两部分，即硬件规格和管理接口规范。CFP3 种封装类型下硬件规格详细定义协议发布时间如下： （1）CFP Publication 于2009 年3 月23 日发布，目前最新版本为Publication Rev1.4。 （2）CFP2 Draft 0.0 于2012 年12 月30 日发布，目前最新版本为1.02013.7.31。 （3）CFP4 Draft 0.1 于2014 年3 月2 日发布（目前唯一版本）。 CFP 管理接口规范2.0 发布于2011 年6 月30 日，涵盖3 种CFP 封装类型，此前版本只支持100G 客户侧光模块，从该版本开始新增对OIF MSA-100GLH DWDM光模块的支持。 100G 光模块框架结构： （1）客户侧光模块 如表1所示，IEEE802.3ba规定了支持100GE接口类型，即100GBASE- SR10、100GBASE- LR10、 100GBASE-LR4 和100GBASE-ER4 等，详细定义了各种类型支持的传输距离、光纤类型、支持速率和对应波长等。IEEE 802.3ba 定义了100GE 的速率为103.125Gbit/s。OIF 定义了两种CFP 类型：4 波长（4×25G，100GBASE- LR4/ER4）和10 波长（10×10G，100GBASE-SR10/LR10）。
光模块及光器件常识 光模块： 光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，因为设备上的光口需要通过光模块把电信号转成光信号，再通过光纤传输：1）类型上主要分为SFP（小）和GBIC（大）以及某FP（小），SFP和GBIC 对应的光纤跳线（对） 为LC和SC的，目前新的一些网络设备都是SFP的光口，GBIC已经比较少了；某FP用于万兆，也是接LC的；2）传输模式分为单模（黄）和多模（橙），多模波长一般般为850nm，单模有两种为1310nm 和1550nm；分别对应的传输距离为：多模：850纳米波长/550米距离的单模：1310纳米波长/10公里距离的单模：1550纳米波长/40公里距离的单模：1550纳米波长/80公里距离的 多模只有一种传输距离，单模有两种波长，单有三种传输距离 3）传输速率分为千兆和万兆，某FP都是用于万兆；千兆模块一般标有1.25G标示，万兆模 块一般标有10G标示； 光模块还有一种单纤收发的，即只用插一根光纤实现收发，我们设备不支持，单纤收发一般可能运营商接入线路较多 SFPLC GBIC:SC 某FPLC
光纤 光纤基本都是成对的一根收（T某）一根发（R某） 光纤跳线的接头，由于光模块有LC、SC接口的区分，所以相应的光 纤也有此区分，以对接光模块。根据光纤两端接口来区分，有3类：LC-SC、LC-LC、SC-SC 根据承载的光信号波长的不同，光纤分为单模及多模。 A）单模光纤：仅允许一个模式传输，色散小，传输距离远，工作在1310及1550nm。单模光纤线体为黄色，接头和保护套为蓝色。 B）多模光纤：允许上百个模式传输，色散大，传输距离近，工作在850nm及1310nm。多模光纤线体为橘黄色，接头和保护套用米色或者黑色； 单模多模 光电转换模块 用于光口转成电口的模块，在光口上插入该模块直接转成以太网口， 也分为SFP和GBIC两种 SFPGBIC 外置光电转换器 光纤收发器，外置设备做光电装换 分光器 将光信号进行耦合、分支、分配的光设备。具有多个输入端和多个输 出端的光纤汇接器件，常用M某N来表示一个分路器，有M个输入端和N 个输出端。
一．技术背景 光纤通信由于其大容量、高速率、受电磁干扰的影响小等优点，从其一出现便受到了人们的青睐。目前，高速率的光纤传输技术已广泛应用于各个主干网络中。以太网无源光网络（EPON）由于其低成本的可分时为用户提供高性能的接入也而成为相关运营商的首选方案，为人们在信息的世界中遨游，提供了必要条件。如今，视频聊天，电话会议，网络互动游戏，数字点播，高清电视等越来越多的视频业务和交互式业务开始走进了千家万户。 然而伴随着多业务的发展，人们对网络带宽的需求也提出了新的需求。目前用于光纤到户（FTTx）的EPON接入系统，所提供的带宽已经影响了终端用户的上网需求及体验，不能很好的满足人们对视频信号更清晰以及其他传输数据更快速的要求。 随着1Gbps光纤到户技术在接入网中部署速度的加快，电信运营商和相关产业链已开始寻求可满足下一代光网络应用的新技术。10G-EPON技术(即为被提议的IEEE标准802.3av)是满足更高带宽要求的一种新技术选择。10G-EPON把光纤接入网络下行带宽提高了10倍(达10Gbps)，且与目前1G EPON方案的网络协议和拓扑结构兼容。IEEE 802.3av标准的制定从2006年开始，经过近三年的不断完善，目前10G-EPON的标准已趋于完备，主要的技术内容及细节已经确立，该标准计划于2009年9月正式颁布。 二．10G-EPON 对光模块的要求 10G-EPON在标准定义上，充分考虑了与1G EPON的网络共存，并按照上、下行速率的带宽，定义了两类模式，即：非对称和对称模式。所谓对称模式，是指在网络中使用单模光纤，上、下行传输的都是10G速率数据的工作模式；非对称模式是指在网络中使用单模光纤，下行传输10G数据，上行传输1G数据的工作模式。IEEE802.3av草案中，对两类光模块的传输速率和使用波长进行了定义，如下表所示： 表1 IEEE802.3av草案中定义的光模块使用的波长和传输速率
I 光模块基本原理 》光模块简介 A 光模块内部主要元器件 A 光模块调制方式 A 光模块的特点及应用 I l l i 主要内容
A光模块原理框图»光模块主要性能指标»光模块接口电 平 I
I mil 光模块定义 以光器件为核心增加一些电路部分和结构件等完成相应功 能的单元 155Mb/s 622Mb/s L25Gb/s 2.5Gb/s lOGb/s 1X9/2X 9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pi n 等 按使用条件划分：热插拔(GWC/SFP/XFP)带插针 (1X9/2X9/SFF) 按应用划分：SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM, DWDM 等 按工作模式划分：连续和突发(OLT ： Optic Line Terminal, 光线路终端；ONU ： Optic Network Unit,光网络单元) 一排针 mil 光模块分类 按速率划分: 等 按功能划分: (transceiver^) 按封装划分: 发射模块，接收模块，收发合一模块 外罩 S3 »件 PCB 卡钩, 卡块L h -
封装形式J 1X9 -> SFF GBIC -> SFP, XFE SFP+ 传输速率J 155M.622M 9 I・25G,2・5G 94.25G, 8.5G, lOG, 40G 光接口形式5尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle）光传输形式J双纤双向（MSA）:单纤双向（BiDi） 接入应用:P to P 今P to MP: PON (GE.POM GPON, WDM-PON) 功能：不带监控功能（NoiwDDM） 9带数字诊断功能（DDM） L I l l i 光模块发展趋势 Illi 光模块发展历史 I