各种光模块的分类
光模块详细分类
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、光收发一体模块分类按照速率分：以太网应用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GESDH应用的155M、622M、2.5G、10G按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，各种封装见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GBIC封装——热插拔千兆接口光模块，采用SC接口SFP封装——热插拔小封装模块，目前最高数率可达4G，多采用LC接口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）三、光纤连接器的分类和主要规格参数光纤连接器是在一段光纤的两头都安装上连接头，主要作光配线使用。
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，FC型——最早由日本NTT研制。
光模块分类
光收发一体模块：1.SFP：热插拔光模块，SFP常规产品（双纤双向、单纤双向）、SGMII SFP（百兆千兆速率互转）、多速率传输的SFP光模块（155M~~~2.67G）。
2.XFP：万兆模块，波长有850nm、1310nm、1550nm，距离从220m到80km，LC接口3.SFP+：10.3G的传输速率，850nm和1310nm，距离从330m到20km，LC接口。
4.GBIC：千兆速率，单纤/双纤，850/1310/1490/1550nm，RJ45/SC/LC，100m到120KM。
5.SFF：双纤/单纤，155M/622M/1.25G/2.5G，850/1310/1550nm，550m~~~120Km，LC接口，2X5/2X10小型化封装。
6.1x9：双纤/单纤/单发/单收，SC/FC链接，产品支持定制。
6.GPON：2X10,ONU端，SC插座/尾纤，突发模块式发射/持续模块式接受，突发模式支持DDMI功能，分工业级/商业级两级温度，完全支持SFF MAS协议及ITU-T G.984.2和ITU-TG.984.2—2006的修订版，符合RoHS6。
7.GEPON：SFP封装，SC接口或者其他损失还原连接器，千兆对称，ONU端1310nm的突发模式，1490nm的持续接收模式，OLT端恰好和ONU端相反，支持IEEE 802.3ah 和IEC-60825标准，符合RoHS。
8.EPON：SFF/SFP封装，符合IEEE Std 802.3ah?-2004协议标准，1.25G对称，单纤双向数据传输，1490波长的持续发射模式，1310nm的突然接受模式。
9.SFP EPON：SFP封装，1.25G传输速率，千兆以太网，无源光网OLT端。
10.SFF EPON：OLT端和ONU端，SFF封装，1.25G，10KM距离，1310nm/1490nm。
9.SFP CWDM：SFP封装，155M/622M/1.25G，40Km/80KM，1270nm—1610nm，广泛应用于以太网/光纤通信/同步光纤网/同步数字序列。
超详细的光模块介绍
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。
光模块分类及应用场景
光模块分类及应用场景光模块是光通信领域中常见的设备，广泛应用于通信设备、数据中心、光纤网络等领域。
根据不同的功能和应用场景，光模块可以分为多个分类。
本文将从不同的角度介绍光模块的分类及其应用场景。
一、按传输介质分类1. 单模光模块单模光模块是使用单模光纤传输信号的模块，适用于长距离传输。
由于单模光纤的传输损耗较小，单模光模块具有较高的传输速率和较远的传输距离。
它常用于光纤通信、有线电视和光纤传感等领域。
2. 多模光模块多模光模块是使用多模光纤传输信号的模块，适用于短距离传输。
多模光纤的传输损耗较大，多模光模块的传输速率和传输距离相对较低。
它常用于数据中心、局域网和企业内部通信等领域。
二、按工作波长分类1. 850nm光模块850nm光模块工作波长为850纳米，适用于短距离传输。
它通常使用多模光纤进行传输，常用于数据中心、局域网和企业内部通信等场景。
2. 1310nm光模块1310nm光模块工作波长为1310纳米，适用于中距离传输。
它通常使用单模光纤进行传输，常用于光纤通信、有线电视和光纤传感等领域。
3. 1550nm光模块1550nm光模块工作波长为1550纳米，适用于长距离传输。
它通常使用单模光纤进行传输，常用于光纤通信、有线电视和光纤传感等领域。
三、按应用场景分类1. 光收发器模块光收发器模块是一种集成了光发射和光接收功能的模块，常用于光纤通信领域。
它能够将电信号转换为光信号，并通过光纤传输；同时，它还能将接收到的光信号转换为电信号进行处理。
2. 光放大器模块光放大器模块是一种能够放大光信号的模块，常用于光纤通信中的光纤放大器。
它能够增强信号强度，延长传输距离，并提高传输质量。
3. 光开关模块光开关模块是一种能够实现光信号的切换和转接的模块，常用于光交换机和光网络中。
它能够根据需要将光信号切换到不同的路径，实现光路的灵活控制和管理。
4. 光传感模块光传感模块是一种能够实现光信号的检测和测量的模块，常用于光纤传感和光学测量等领域。
各种光模块的分类
SFP封装 主机端千兆接口、网络端实现百兆连接 主要的原理就是利用SGMII协议将同样的数据包在千兆接口上传10遍这样实际速率就是100M了 GE-100FX：LED TOSA1310nm 传输介质:多模光纤 传输距离:2KM 针对性: 针对CISCO 特定机型设计 HP/EXTREME也有类似的产品我们公司还没有跟进 变速率的产品也可以实现到其他各种不同的传输距离
产品种类—按照激光器波长/类型分类
电口的模块没有使用激光器 常见波长有：850nm 1310nm 1550nm CWDM：1470 – 1610 间隔20nm 常见激光器类型：VCSEL、FP、DFB、另外还有一个LED发光二极管 常见的组合有： 850nm VCSEL 1310nm FP 1310nm DFB 1550nm FP 不常见 1550nm DFB CWDM波长 DFB 1470 – 1610
产品种类：按照封装分类
GBIC - 最早的热插拔模块标准目前基本上快被淘汰； SFP - 第二代的热插拔光模块标准目前使用范围和用量最广泛；安装密度比GBIC提高一倍； XENPAK - 第一代10G光模块的外形标准 X2 - 第二代10G光模块的外形标准 XFP - 第三代10G光模块的外形标准 SFP+ - 最新的10G光模块外形标准机械尺寸上和SFP一致信号定义有不同；
产品种类—按照传输距离分类
小于20米的超短距离 – 用于机架内的设备互联 小于100米的距离 – 用于建筑物水平或者垂直方向设备互联 最大量需求多用五类双绞线完成； 小于500米的距离 – 用于楼层间/相邻建筑物间的设备互联 最大量需求多用多模光纤完成； 10公里产品 – 用于远距离建筑物间设备互联 最大量需求一般采用单模光纤完成； 40公里产品 – 城域网络 80公里产品 – 城域网络 120公里产品 – 城市间网络 更远距离的产品 – 省级间网络互联
光模块分类
光模块分类
光模块是用于数据传输的一种电子元件，以光为媒介，将电信号转换
成光信号，通过光纤实现传输。
光模块可以分为：
1、激光器模块：激光器模块是由激光发射器和光电流转换器组成的
一种光模块，用于实现电信号转换成激光信号的传输。
2、LED模块：LED模块是由发光二极管和光电流转换器组成的光模块，用于实现电信号转换成LED光信号的传输。
3、光口模块：光口模块是通过光纤连接的一种光模块，用于将网络
信号从一端传输到另一端，实现远距离信号传输。
4、光纤收发模块：光纤收发模块是将电信号转换成光信号，并将接
收到的光信号转换为电信号的一种光模块，用于实现电信号到光信号的双
向传输。
5、太赫兹模块：太赫兹模块是由太赫兹探头，太赫兹收发器，控制
电路等部件组成的光模块，用于实现太赫兹的数据传输。
6、投影仪激光模块：投影仪激光模块是由激光源，激光驱动器，激
光器等部件组成的光模块，用于投影仪实现多色彩的画面。
三种不同端口类型下光模块的分类及区别
三种不同端口类型下光模块的分类及区别
一GE SFP光模块
此种光模块的使用较为广泛，根据传输光信号的类型可分为单模和多模两种，波长分为1310nm和1550nm三种：
850nm的GE光模块是多模：传输距离为500m。
此种光模块一般都是应用于同一机房或机房的不同楼层的设备之间；
1310nm的GE光模块是单模：传输距离分为10km、15km和40km两种，此种光模块应用于中远距离设备之间;
1550nm的GE光模块是单模：传输距离分为40km、80km和100km两种，此种光模块应用于远距离设备之间。
二2.5G SFP光模块
此类光模块一般都是在网络汇聚层及以上的设备之间使用，2.5G SFP光模块都是单模的，波长分为1310nm和1550nm两种
1310nm的传输距离分为2km、15km和40km三种；
1550nm的传输距离是80km。
三FE SFP光模块
随着现有网络带宽的日益增大，此类光模块的使用已逐步减少。
根据传输光信号的类型可分为单模和多模两种，波长分为1310nm和1550nm两种：
1310nm的FE光模块：多模FE光模块的传输距离是2km，单模FE光模块的传输距离分为15、40km两种；
1550nm的光模块都是单模：传输距离是80km。
光模块基础知识介绍解读
数字光模块基本指标（四）
• 接收灵敏度（Receiver Sensitivity） 衡量接收端为保证一定误码率（1×10exp(-12)）所需接收的最小平均光功率，单位为 dBm。误码率是指在较长一段时间内，经过接收端的光电转换后收到的误码码元数与 误码仪输出端给出码元数的比率。
•
信号丢失指示（LOS Assert）和信号丢失恢复指示（LOS Dessert） 接收器输出一个电信号，其电位高低反映出接收器所接收的光信号强度是否足够，将该 电位与预设电位比较以判定光信号是否丢失。电位比较是采用具有一定回滞效应的比 较器实现，通常用预设电信号对应的光功率作为指示，单位为dBm。
数字光模块基础知识介绍
内容提要
一、光模块的定义 二、光模块的分类 三、光模块的主要功能原理 四、光模块设计及调试的关键要素
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。
接收部分原理
接收部分
光 信 号
放 光电 电信号 大 检测 器 均 衡 器 判 决 器 时 钟 恢 复Fra bibliotek输出部分
解 码 扰 码 码型 反变换 电 信 号
AGC
输入输出缓冲
告警阈值设置 及判决输出
四、光模块设计及调试关键要素
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常见的困惑：
高速的模块是否可以用于低速的场合，比如，设 计1G的模块是否可以用于155M的场合； 答案是否定的，需要具体的分析；
主要差异点： 不同的速率的产品对接收端的灵敏度要求不一样，为高速应用设计的接收机灵敏
度比较低； 发射端的眼图要求不一样，比如，对于2.5G以上的产品不对ER提出要求，开始
产品简介
光模块产品介绍
2020/3/31
光模块的基本功能：光电转换
电信号
010110
光信号
010110
发射 接收
接收 发射
电信号
010110
电信号：高电压表示1，低电压表示0 光信号：有光表示1，无光/弱光表示0
2020/3/31
+A +A -A
2020/3/31
NOISE
+A + NOISE
NOISE NOISE
2020/3/31
产品种类—按照探测器类型分类
PIN ：光电二极管，光电转化效率约为1A/1W APD ：雪崩二极管，光电转化效率约为M*1A/1W，正常工作时 候，M值通常在10-15之间；
2020/3/31
产品种类—按照工作电压分类
SFP产品：都是统一使用3.3V的工作电压 GBIC产品：MSA上的要求是5V的工作电压，但是，在其生命后期，很多系统厂 商和模块厂商开始使用3.3V给GBIC供电，减少功耗，所以，出现了5V/3.3V兼 容的需要 XENPAK/X2产品：有3.3V/5V/APS三路供电，其中APS的供电是根据模块上的值 可以设定的，以满足不同的芯片技术的需求； XFP产品：有1.8V/3.3V/5V/-5.2V等供电；
2020/3/31
产品类型—电口模块
多用于水平布线和交换机互联 • SFP-T，GBIC-T，1000BASE-T技术 • X2-CX4，扩展10G XAUI接口 • 基于屏蔽双芯线的CABLE-SFP
分为：有源/无源两种
2020/3/31
电口模块—SFP/GBIC-T
• 传输介质:双绞线 • 电口:RJ45 • 主机接口:金手指 • 传输速率:1G • 传输距离:100米(最大) • 直接插入现有的SFP/GBIC接口
2020/3/31
产品命名举例
• SFP-FE-100FX
GT2612
• SFP-GE-SX-DD
GT2201
• SFP-GE-SX-NDD
GT2200
• GBIC-GE-SX-3.3V-5V-DD GT1200
• SFP-GE-EZX-DFB-1550-APD-DD …
• SFP-GE-LX10-FP-1310-DD …
• GBIC - 最早的热插拔模块标准，目前基本上快被淘汰；
• SFP - 第二代的热插拔光模块标准，目前使用范围和用量 最广泛；安装密度比GBIC提高一倍；
• XENPAK - 第一代10G光模块的外形标准
• X2
- 第二代10G光模块的外形标准
• XFP - 第三代10G光模块的外形标准
• SFP+ - 最新的10G光模块外形标准，机械尺寸上和SFP一 致，信号定义有不同；
光纤通道产品： FC 1.0625G 2FC 2.125G 4FC 4.25G 8FC 8.5G
电信传输网（同步数字序列）： OC3/STM-1 155M OC12/STM-4 622M OC48/STM-16 2.488G OC48/STM-16 WITH FEC 2.67G OC192/STM-64 9.952G
2020/3/31
电口模块—X2/XENPAKCX4
• 传输介质: 高频差分线(8对差分线) • 电口: Infiniband 4X connector • 主机接口:金手指 • 传输速率:10G • 传输距离:15米
2020/3/31
CABLE-SFP
• 传输介质: 高频差分线缆( 2对) • 传输速率: 最高可以到10G • 传输距离: 50cm-20米 • 部分产品中集成了对信号的重新放大的功能，称为有源的CABLE-SFP • 借助电色散补偿技术，可以把速率提升到10G以上；
电口的模块没有使用激光器 常见波长有：850nm 1310nm 1550nm ( CWDM：1470 – 1610 间隔20nm ) 常见激光器类型：VCSEL、FP、DFB、另外还有一个LED发光二极管 常见的组合有： 850nm VCSEL 1310nm FP 1310nm DFB 1550nm FP ( 不常见 ） 1550nm DFB CWDM波长 DFB （ 1470 – 1610 ）
对OMA有要求，10G产品的ER只有4-6db，和低速产品的要求不一致； 不同应用的模块，对码型的适应能力不一样，通常，FE/GE测试码型是PRBS7，
OC系列的模块的测试码型使用PRBS31，会出现更多的连续的0/1；
2020/3/31
产品种类—按照传输距离分类
• 小于20米的超短距离 – 用于机架内的设备互联 • 小于100米的距离 – 用于建筑物水平或者垂直方向设备互联 （最大量需求），多用五类
2020/3/31
2对差分线 一发一收
I2CBiblioteka 低速逻辑信号激光驱动芯片SERIAL ID
DOM控制器
限幅放大器
TOSA ROSA
2020/3/31
X2/XENPAK的产品结构
XAUI 4*3.125G MDIO通讯接口 其他低速信号
2020/3/31
10G PHY 芯片
激光 驱动
控制器
A0的EEPROM
TOSA ROSA
2020/3/31
单位：波特每秒Bd， 即每秒传输多少个 0/1码元；也可以说， 每秒传输多少个比特； 每个比特BIT都代表 了一个信息；
光模块可以支持任何 连续的速率，但是， 对于特定的应用和产 品，都是工作在一个 特定的速率上；
产品种类—协议组 II
以太网络： FE 125M GE 1.25G 10GE 10.3125G
2020/3/31
激光器的结构
2020/3/31
接收器的结构
2020/3/31
TO的结构
2020/3/31
TO的结构II
2020/3/31
单纤双向实现
D
U
2020/3/31
单根光纤实现双向通信
单纤双向模块的波长
常见波长组合为： 1310/1550 ：最常见于FE速率的BIDI模块 1310/1490 ：最常见于GE速率的BIDI模块 其它不常见的组合： 1310/1550 ： 用于GE速率； 1470/1610 ：用于GE以上速率产品的超长距离；
2020/3/31
光收发一体模块发展趋势
• 发展趋势
– 小型化 GBIC->SFP XENPAK->X2->XFP->SFP+
– 高速化 100M->1G->10G->40G->100G
2020/3/31
光模块的标准化 MSA
MSA：MULTISOURCE AGREEMENT，工业界的联盟，保证 产品的通用性、互换性，使得同样一个产品，可以获得多 个供应商的支持，迫使供应商不断的改进产品、降低成本 、提高服务质量；
XFP的产品结构
XFI 其他低速信号
I2C
2020/3/31
10G CDR
激光 驱动
TOSA ROSA
控制器
数字诊断功能
• 数字诊断，又称DD、DOM、DDMI，就是模块可以向 主机实时的提供模块内部的工作状态信息，包括：电 压、温度、发射光功率、接收光功率、激光器的偏置 电流；
• 2019年前的大部分产品，都没有DOM的功能； • 目前国内其他供应商的主要产品都没有DOM功能； • 一线的大厂的主要产品都具备DOM功能； • 我们公司的绝大部分产品都具备DOM功能；
GBIC: SFF-8053 V5.5 SFP: INF-8074I XENPAK: XENPAK MSA 3.0 XFP: INF-8077 SFP+: SFF-8432 DOM: SFF-8472
下载：ftp://ftp.seagate/sff
2020/3/31
SFP/GBIC的产品结构
也有的公司认为LH为10KM，LX为5KM，还有的，认为LH为80KM，没有一个 特性的标准，需要大家在使用中注意；
GLC-LH-SM-C 1000BASE-LX/LH HP： LH 80KM 10G的模块中：SR表示300米，LR表示10KM，ER表示40KM，ZR表示80KM
2020/3/31
产品种类—按照激光器波长/类型分类
双绞线完成； • 小于500米的距离 – 用于楼层间/相邻建筑物间的设备互联 （最大量需求），多用多模光
纤完成； • 10公里产品 – 用于远距离建筑物间设备互联 （最大量需求），一般采用单模光纤完成； • 40公里产品 – 城域网络 • 80公里产品 – 城域网络 • 120公里产品 – 城市间网络 • 更远距离的产品 – 省级间网络互联
其他：1*9 GBIC, 2*5 SFF, XPAK，2*10 SFF，还有各种公司定义的一些异形产品
2020/3/31
产品种类：产品照片
2020/3/31
产品种类：安装密度
4 口 * 10G 8 口 * 10G
2020/3/31
32口 * 10G
产品种类—按照速率（应用、协议）分类
•… • FE 125M • OC3/STM-1 155M • OC12/STM-4 622M • FC 1.0625G • GE 1.25G • 2FC 2.125G • OC48/STM-16 2.488G • OC48/STM-16 WITH FEC 2.67G • 4FC 4.25G • 8FC 8.5G • OC192/STM-64 9.952G • 10GE 10.3125G •…