光模块常识总结

光模块常识总结

光模块

一、光收发一体模块定义

光收发一体模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。发射部分是：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，使输出的光信号功率保持稳定。

接收部分是：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。

二、光模块分类

按照速率分：以太网应用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE SDH应用的155M、622M、2.5G、10G

按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，

1×9封装--焊接型光模块，一般速度不高于千兆，多采用SC接口

SFF封装--焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用LC接口。

SFF（Small Form Factor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺，尺寸只有普通双工SC（1X9）型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。

又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的MT-RJ接口，大小与常见的电脑网络铜线接口相同，有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。

GBIC封装--热插拔千兆接口光模块，采用SC接口。GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。

GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。

SFP封装--热插拔小封装模块，目前最高数率可达40G，多采用LC接口。

SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写，可以简单的理解为GBIC的升级版本。

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）

XENPAK封装--应用在万兆以太网，采用SC接口

XFP封装--10G光模块，可用在万兆以太网，SONET等多种系统，多采用LC接口按照激光类型分：LED、VCSEL、FP LD、DFB LD

按照发射波长分：850nm、1310nm、1550nm等等

按照使用方式分：非热插拔（1×9、SFF），可热插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP）

以太网交换机常用的光模块有

SFP，GBIC，XFP，XENPAK。它们的英文全称，中文名不常用，可以简单了解下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

PON系列---ONU、OLT、ODN的详解

1）ONU（Optical Network Unit）是EPON系统中的光网络单元，用户端设备；

2）OLT（Optical Line Terminal）是EPON中的光线路终端，局端设备；

3）ODN（Optical Distribution Network）是EPON中光分配网络

4）无源光网络（PON）技术是一种一点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。

5)“无源”是指在ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）

等无源器件组成。

6)PON的优势：

无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是通信行业长期期待的技术。同有源系统比较，PON技术具有节省光缆资源、带宽资源共享，节省机房投资，设备安全性高，建网速度快，综合建网成本低等优点。

今年是3G元年，3G的带动效应很明显，光通信受益匪浅。但是这种效应能持续多久呢？赵梓森说，3G是宽带的移动通信，符合通信发展趋势，因此还会继续发展，会一直持续到2020年。这期间我们不用担心中国的光通信市场。此外，中国通信基础设施建设还有很大空间，

比如农村的通信还比较落后，比如目前我国光纤到户的比例还只有几个百分点。赵梓森说，今后带宽的需求会到20M甚至100M，ADSL是无法提供这么高带宽的，从发达国家的发展轨迹就可以看出，光纤到户会成为宽带接入的主要方式。虽然中国的步伐要慢一些，但到2015年左右就会快速发展起来。赵梓森表示，目前业界最热门的一些新技术和新应用也离不开光通信，例如云计算、物联网。赵梓森说，云计算必须依靠高速的传输网络。很多用户用自己的计算机都感觉慢，更不要说去用“云”里的软件和计算资源了。当然，光纤通信现在已经达到100Gbps甚至160Gbps的速度，而且还在进一步升级，原因就在于还是有需求。对于物联网，赵梓森认为，物联网并不是独立的一个网，也要靠现有的网络。他提出，物联网的发展分为三个阶段：第一阶段是传感网，这个不必依靠公网；第二阶段才是物联网，可以通过专网满足企业需求，但更广泛的应用肯定离不开公网；第三阶段叫泛在网，网络无处不在，服务无处不在，而且不会有差别，可以想见泛在网必然离不开优质的传输网络，也就是说，物联网的发展也给光通信带来新的机遇。

赵梓森认为，我们现在经常谈“三网合一”、“融合”，从物理层来讲是“三网合二”，即一个无线网、一个光纤网。而这两个网的业务层都是数据。

对于烽火通信十年的发展，赵梓森认为，烽火通信在光通信技术创新方面作出了重要的贡献，若干个“全国第一”足以证明。但是必须看到，国际上光通信技术已经取得了新的进展，特别是调制技术正在发生革命性的变化，如果我们懈怠，有可能在新一轮的技术升级换代中被淘汰。

赵梓森还表示，虽然依靠光通信烽火通信在2020年前都不会面临生存、发展的问题，但是烽火通信的未来不能只靠光通信，还应该拓展新的领域，并且在这些新领域中尽快形成与电信市场相匹配的产业规模和竞争能力，仅靠小规模探索没有可能形成持续生存能力。赵梓森提出，今天的烽火是“光通信专家”，希望未来十年之后的烽火会变成“通信专家”。

黄章勇:关于我国通信光电子产业发展现状的调研报告

?摘要

本文按芯片、封装和收发模块三部分列表说明我国光电子器件制造技术和能力，同时介绍了我国光电子器件产业发展现状，分析了造成目前现状的主要原因，只有改变观念，加强联合，形成完整的通信光电子产业链才能在国际竞争中取得有利地位。

一、前言

光电子器件是光纤通信系统的核心部件，光纤通信系统的性能水平、可靠性和成本很大程度上由光电子器件的水平决定。要推动光纤通信的普及和发展，首先要推动光电子器件的研究开发和产业化。我国政府十分重视光电子器件的研发，国家高新技术发展计划安排专题，组织技术攻关，跟踪国际先进技术，极大地推动了光电子器件的研究开发和产业化工作，取得了很大的成绩。近一年来，

我们访问了大部分国内通信光电子企业，查阅相关资料，撰写了本调研报告。本文将介绍我国光电子器件的制造技术和能力，以及产业化的现状，并分析了造成目前现状的主要原因。

二、光电子器件制造技术和能力的现状分析

现按芯片、封装和模块三部分列表说明我国光电子器件制造技术和能力的现状。

Table 1 Chip Manufacturing Status in China

Table 2 Packaging Capacity in China

Table 3 Transceiver Module Manufacturing in China

从表1、表2、表3的分析我们可得出以下结论：

1、我国2.5Gb/s以下的PD、APD已实现批量生产，基本能满足FTTP快速

发展的市场需求。2.5Gb/s及其以下的LD芯片大部分依赖进口，高速器

外调制器外都依赖进口。但是芯片制造的实验室水平和国件除了LiNbo

3

际先进水平相当，问题在于没有及时把研究成果产业化。

2、我国已掌握2.5Gb/s及其以下速率的各种产品的封装技术，有大批量的

生产能力。10Gb/s速率的产品封装技术，相关企业正在开发中，相信不久将具有批量生产的能力。

3、目前在市场上有批量需求的10Gb/s及其以下速率的模块产品，已掌握

批量生产技术，形成批量生产能力。

三、我国光电子器件产业发展现状

1、国内从70年代开始从事光电子器件的研究开发和产业化，培养了大批有经

验的工程师和技术工人，为外企在国内建立生产基地创造了条件。从2000年以来，外企通过：a.直接投资，招聘人员，如Bookham，JDSU等；b.购并国内企业，如Neophotonics购并Photon，Lumenent购并Fiberxon等；c.

通过CM、OEM或ODM等方式建立生产基地。至今可以说,中国已成为国际上最大的光电子器件生产基地。

2、资金都进入投资少、风险小的后端、低端产品，造成国内从事模块制造的企

业最多，从事组件制造的企业次之，从事TO Can生产的少，投资芯片制造最少的局面。国内光电子器件的产品链不完整，没有做到平衡发展，大部分芯片、泵浦激光器、可调谐激光器等高端、前端产品都依赖进口。

3、由于资金投入过低，进而造成公司的研发投入、质量投入低，公司没有技术

创新，没有新产品，质量无法保证，大家都在低端、后端产品（如模块）低价恶性竞争，形成恶性循环。

4、业内公司多而规模小，至今尚无一家上市公司，国内80%的公司只能占领国

内20%的市场份额。

四、影响我国通信光电子产业发展的原因分析

我国通信光电子产业的发展远远不能满足我国光纤通信系统和网络发展的需求，笔者认为影响光电子产业发展的主要原因有以下几点：

1、由于我国尚未建立风险投资退出的机制，没有真正的风险基金投资公司对研

究院所和研究人员的研究成果投资，加上我国研究院所也缺乏一种激励工程技术人员把研究成果产业化的机制，导致没有技术人员和资金投入到像芯片制造、980nm泵浦激光器、可调谐激光器等这样的高技术资金密集型产品，国内很少有企业能拥有这些产品的制造技术并形成生产能力。

2、国内创业板是只见楼梯响，不见伊人来，中小企业缺乏融资渠道。有的企业

采取从后端产品做起，以积累资金再向产品链的前端推进，但是完全靠企业的自我积累却难以筹措足够资金来招募国际一流的专业人才和购买昂贵的设备来开发芯片等前端、高端产品，严重制约了我国通信光电子产业的发展。

3、经营机制问题

不少公司由上市公司或国有企业控股，未建立完善董事会领导下的总经理负责制的法人治理结构，造成：a.了解市场的经营领导不能决策，对市场反应慢；b.缺少激励技术管理团队的有效措施；c.甚至有的股东只是利用光电子高科技之名来谋取其他利益，严重影响这些公司的发展。

4、股市热房地产热影响了制造业的发展，不少公司以为房地产能增值，把有限

的资金投资圈地盖厂房，严重影响主营业务的资金投入，造成公司投入缺乏竞争力。

5、经营理念

有一部分公司满足小而全，自产自销的小农经济经营模式，缺乏开放合作的思维，总想把生产利润和流通的利润统赚，忽视产品链联合做大市场的机会。

这样的经营理念影响我国通信光电子产业的整合、联合，不能形成完整的产业链，提升质量水平至国际先进水平，去占领国际一流的系统制造商的市场。

五、结语

本文介绍了我国通信光电子器件的制造技术和能力，以及产业化的现状，并分析了造成目前现状的原因。我们认为即将推出的创业板资本市场有了风险基金的退出机制，将会激励风险基金对科研院所的科研成果投资，推进其产业化进程，也将为业内的中小企业打开融资渠道，募集资金招聘国际一流人才，购买昂贵的仪器设备，开发前端、高端产品的制造技术，实现大批量生产。加上业内同行能够解放思想、改变观念，改革经营机制、加强联合，促进产业链的整合、联合，提升质量水平至国际先进水平。再加上我国低成本的优势，我国的通信光电子产业一定能够占领国际一流系统制造商的巨大市场。

常用光通信术语

ADM Add Drop Multiplexer 分插复用器

利用时隙交换实现宽带管理，即允许两个STM-N信号之间的不同VC实现互连，并且具有无需分接和终结整体信号，即可将各种G.703规定的接口信号(PDH)或STM-N信号(SDH)接入STM-M(M>N)内作任何支路。

AON Active Optical Network 有源光网络

有源光网络属于一点对多点的光通信系统，由ONU、光远程终端OLT和光纤传输线路组成。APON ATM Passive Optical Network ATM无源光网络

一种结合ATM 多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的理想长远解决方案，代表了面向21世纪的宽带接入技术的最新发展方向。

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 非对称数字用户线

非对称数字用户线系统ADSL是一种采用离散多频音DMT线路码的数字用户线DSL系统。AA Adaptive Antenna 自适应天线

一种天线提供直接指向目标的波束，比如移动电话的天线，能够随目标移动自动调整功率等因素，也称为智能天线（SMART ANTENNA）。

ADPCM Adaptive Differential Pulse Code Modulation 自适应脉冲编码调制

一种编码技术，将模拟采样的比特数从8位降低到3到4位，完成传输信号的压缩，ITU-T 推荐 G.721 为32位ADPCM定义了一种算法（每秒8000次采样，每次采样采4比特），与传统PCM编码相比，它的传输容量加倍。

ADFE Automatic Decree Feedback Equalizer自适应判决反馈均衡器

一种利用判决后的信号作为后向抽头的输入信号，可以消除噪声对后向抽头信号的影响的均衡器技术。

AMI Alternate Mark Inversion 信号交替反转码

一种数字传输中常用的编码技术，逻辑0由空电平表示，而逻辑1由交替反转的正负电压表示。

AON All Optical Net 全光网

就是网中直到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，即端到端的全光路，中间没有光电转换器。这样，网内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。

AOWC All Optical Wave Converter 全光波长转换器

是指不经过电域处理，直接把信息从一个光波长转换到另一个波长的器件。

ASK Amplitude Shift Keying 振幅键控

一种键控技术，对应二进制调制信号，承载信号在开启和关闭之间切换，也就是常说的ON-OFF键控。

ATPC Automatic Transfer Power Control自动发信功率控制

技术的要点是微波发信机的输出功率在ATPC控制范围内自动跟踪接手段接收电平的变化而变化。它的优点有可减少对相邻系统的干扰、减少上衰减问题、减低直流功率消耗、改善剩余误码特性、在衰落条件下使输出功率额外增加2dB。

AWF All Wave Fiber 全波光纤

消除了光纤1383nm的水峰，这样就在1350－1450nm波段能增加120多个新的波长（间隔100GHZ）。对于城市接入网的用户十分有利。

AU Administrative Unit 管理单元

提供高阶通道层和复用段层之间适配功能的信息结构。

AUG Administrative Unit Group 管理单元组

由一个或多个在STM-N净负荷中占据固定位置的、确定位置的管理单元组成。

APD Avalanche Diode 雪崩光电二极管

利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度的探测器。

BA Booster(power) Amplifier 光功率放大器

可补偿光复用器的损耗，提高入纤功率的光放大器。

BBER Background Block Error Ratio 背景误块比

对于一个确定的测试时间而言，在可用时间出现的BBE数与扣除不可用时间和SES期间所有块数的总块数之比。

BR Basic Rate Access 基本速率接入

ITU-T定义为窄带ISDN的一种接口速率，也称为2B+D，B信道6?K为承载信道，D信道16K 为数字信令信道。

Bluetooth 蓝牙

一种无线局域网标准，由设备制造商联合制定的一种覆盖范围10M，工作频段在2.4G的无线局域网标准。

C Band C波带

即工作波长在1525～1560nm范围内，带宽约35nm。

Chirp 啁啾

当单纵模激光器工作于直接调制时，注入电流的变化会引起载流子密度的变化，进而使有源区的折射率指数发生变化，结果使激光器谐振腔的光路径长度随之变化，从而导致振荡波长随时间漂移。一般需要采用外调制技术克服。

C Container C 容器

装载各种速率业务信号的信息结构，表示为C-n(11,12,2,3,4),我国仅涉及C-12，C-3，C-4。容器的基本功能是完成适配，即码速调整。

CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 载波侦听多址接入/碰撞检测协议

一种应用于有线局域网的多址接入技术。

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance 载波侦听多址接入/避免冲撞协议

由于无线产品不易检测信道是否存在冲突，因此802.11定义了一种新的协议，即（CSMA/CA）。一方面，载波侦听--查看信道是否空闲；另一方面，避免冲撞--信道不空闲时，通过随机的时间等待，直到有新的空闲信道出现时再优先发送，使信号冲突发生的概率减到最小。不仅如此，为了系统更加稳固，802.11还提供了带确认帧ACK的CSMA/CA。在一旦遭受其他噪声干扰，或者由于侦听失败时，信号冲突就有可能发生，而这种工作于MAC层的ACK此时能够提供快速的恢复能力。

CNR Carrier to Noise Ratio 载噪比

在没有经过任何调制之前，载波电平与噪声电平之比，也作C/N。

CP Cross polarization 交叉极化

两个天线系统用相同的频率但一个使用水平极化而另一个使用垂直极化，提高频谱利用率。DCF Dispersion Compensating Fiber色散补偿单模光纤是具有大的负色散光纤,这类光纤是针对已敷设的1310nm设计的一种新型的光纤。在G.652光纤中加入一定的色散补偿光纤，进行色散补偿，以保证整条光纤线路的总的色散进似为零。

DFF Dispersion-flattened Fiber色散平坦光纤

将从1.3um到1.55um的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤。

DR Diversity Receiver 分集接收

分集接收就是将相关性较小的（即同时发生质量恶化的）两路以上的收信机输出进行选择或合成，来减轻由衰落所造成的影响的一种措施。具体又可以分为空间分集、频率分集、极化分集、角度分集等不同的方式。

DPT Dynamic Packet Transport动态包传输技术

这是Cisco公司提出的一种全新的传输方法-IP优化的光学传输技术。这种技术提供了带宽使用的高效率、服务类别的丰富性以及网络的高级自愈功能。

ODM Optical Division ltiplexer 光分用器

把多个波长分用到各根光纤中，使信道分离。

DSF Dispersion-Shifted Fiber 色散移位光纤

称为1550nm性能最佳单模光纤，这种光纤通过设计光纤折射率剖面，使零色散移到1550nm 窗口，从而与光纤的最小率减窗口获得匹配，使超高速超长距离的传输成为可能。

DTM Dynamic Synchronous Transfer Mode 动态同步传送模式

一种基于高速电路交换和动态时隙分配的新技术。作为第二层的交换／传输技术，DTM具有更强的带宽管理能力，适应光纤带宽的不断扩展。

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing 密集波分复用

同一个低损耗窗口的多个光波复用，相对于不同低损耗窗口的光波复用的粗波分复用而言。DLC Digital loop carrier 数字环路载波

有源光网络，适用于用户比较密集的地区。

DXC Digital cross connect equipment 数字交叉连接器

具有一个或多个准同步数字体系（G.702）或同数字体系(G.707)信号端口的，可以在任何端口信号速率（及其子速率）间进行可控连接和再连接的设备。

EA Electricity Absorb Modulation电吸收调制器

损耗调制器，工作在调制器材料吸收区波长处，当调制器无偏压时，该波长处处于通状态。随着调制器上偏压的增加，原来的波长处吸收系数变大，调制器成为断状态，调制器的通断状态即为光强度调制。

EB Error Block 误块

在SDH网络中对于高比特率通道的误码性能是以"块"，即通道中传送的连续比特的集合。当块内的任意比特发生差错时，就称该块是误块。

ECC Embedded Control Channel 嵌入控制通路

传递网管信息的嵌入式控制通路，其物理通道是DCC，采用ITU-T G.784要求的七层协议栈。EDFA Erbium-doped Fiber Amplifier 掺铒光纤放大器

制作光纤时，采用特殊工艺，在光纤芯层沉积中掺入极小浓度的铒离子，制作出相应的掺铒光纤。光纤中掺杂离子在受到泵浦光激励后跃迁到亚稳定的高激发态，在信号光诱导下，产生受激辐射，形成对信号光的相干放大。EDFA工作在1550窗口。已商用的EDFA噪声低，增益曲线好，放大器带宽大，与波分复用（WDM）系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代长途高速光通信系统中备受青睐。目前，"掺铒光纤放大器（EDFA）+密集波分复用（DWDM）+非零色散光纤（NZ?F）+光子集成（PIC）"正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。

EDFL Erbium-doped Fiber Laser掺铒光纤激光器

光纤激光器的一种，其出射光波长落在1550nm窗口，由掺饵光纤和光泵以及其他相关光路元件，如波长选择器，偏振控制器，输入／输出耦合器等组成光板，具有低阈值，及与光纤通信系统兼容等优点。特别是可调谐环形EDFL具有调谐范围大，输出功率高，成为可调谐激光器的主流，其主要类型有抛光型可调谐WDM器件型，DFB型，光纤双折射调谐型，压电调谐光纤F-P标准具型等。EDFL适用于大容量长距离光纤通信和WDM系统。

ES Errored Second 误块秒

当某1秒具有一个或多个误块时，就称该秒为误块秒。

ESR Errored Second Ratio 误块秒比

对于一个确定的测试时间而言，在可用时间出现的ES数与总秒数之比。

FEC Forward Error Correction 前向纠错

是一种数据编码技术，传输中检错由接收方进行验证，如果有错则通知发送方重发。它允许从低比特误码的编码数据中重新编码构成一列无误码数据流。