光模块基础知识
光模块基础知识培训
光模块基础知识培训
LED光模块基础知识培训（硬件）
一、LED简介
LED（Light Emitting Diode），即发光二极管，是一种半导体器件，其特点是在电子元件受到电流刺激时可以发出光线，并具有良好的耐久性、低耗能等优势，使其广泛应用于航空、航天、医疗、车载系统、军事科研
等领域。
二、LED结构
LED分为两个极：正极及负极，通常以小圆点的形式表示。
其中正极
称为“正极极接”，负极称为“负极极接”。
正极为死极，可以不接电，
而负极则为活极，此时负极应与正电源相连，以使电路回路成立，并且当LED接收到足够的电流后，LED就会发光。
三、LED参数
LED参数指的是LED电子元件出厂时所采用的参数，这些参数的量化
数据将影响LED电子元件的性能。
主要有：电压阈值、电流阈值、热电压、漏电流、亮度等参数。
四、LED用电安全
LED可以发出肉眼可以看到的光，但是长时间工作在空间低温下，可
能会产生热量，而且由于芯片尺寸小，所以只能承受有限的功率。
因此，
当使用LED时，一定要根据提供的参数保持稳定的电压和电流，以保证电
路安全。
五、LED寿命
LED的寿命与电流、温度、电压和其他环境条件等关系密切。
LED的使用寿命以兆小时为单位衡量，一般来说，电流和温度越低，LED的寿命就越高。
六、LED光谱。
光模块基础知识培训PPT共80页
光模块基础知识培训PPT共80页目录
1.光模块概述
1.1光模块定义
1.2光模块分类
2.光模块组成与结构
2.1光电转换模块
2.2光发射模块
2.3光接收模块
2.4光连接器和接口
3.光模块应用领域
3.1数据中心
3.2通信网络
3.3其他领域
4.光模块工作原理
4.1光电转换原理
4.2光信号调制与解调原理
4.3光信号传输原理
5.光模块参数及性能指标
5.1光功率
5.2光端口功率均衡
5.3波长稳定性
5.4接收灵敏度
5.5光折射率
5.6饱和输出功率
5.7脉冲电流
5.8热效应
5.9光模块亚临界工作
5.10环境适应性
6.光模块的安装与维护6.1光模块的安装步骤6.2光模块的维护方法
6.3光模块的故障排除
7.光模块的未来发展趋势7.1高速化
7.2高密度化
7.3低功耗化
7.4光模块的集成化
8.光模块的市场前景与挑战
8.1市场前景
8.2技术挑战
8.3行业竞争格局
9.Q&A
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每页平均约有1500/80=18.75字，所以整个文档应该有超过1500字的内容。
具体的每页内容可以根据实际情况编写，确保文档内容完整、准确、易懂、有条理。
光模块的一些基础知识
光模块的一些基础知识一、光模块的构成：有发射激（TOSA),接受（ROSSA) 线路板IC 外部配件二、光模块接口分为FC型、SC型、LC型、ST型和FTRJ型。
三、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）、10GE SDH应用的155M、622M、2.5G、10G按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC SFP XFP X2 XENPAK1×9封装--焊接型光模块，一般速率有52M/155M/622M/1.25G，多采用SC接口SFF封装--焊接小封装光模块，一般速率有155M/622M/1.25G/2.25G/4.25G，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155M/622M/1.25G/2.125G/4.25G/8G/10G，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接口四、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）五、光纤模块又分单模和多模单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm它的传输距离一般10KM 20kM 40KM 70KM 120KM多模光纤使用的光波长多为850 nm或1310nm.多模光纤50/125μm或62.5/125μm两种，它的传输距离也不一样，一般千兆环境下50/125μm线可传输550M,62.5/125μm只可以传送330M。
(2KM 550M)从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。
单模光纤外体为黄色，多模光纤外体为橘红色。
光模块原理和测试基础
光模块原理和测试基础光模块是一种集成了光传输和接收功能的光电设备，通常由光电转换器、传输和接收电路、封装和连接接口等组成。
它的主要功能是将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号，实现光与电的互相转换。
光模块的原理主要包括光电转换原理和光传输原理。
光电转换是指将光信号转换为电信号，通常使用光电二极管或光敏晶体管来实现。
光电二极管是一种能够转换光能为电能的器件，其结构与一般的二极管相似，但是PN结的一个电极是透明的，可以吸收光能。
当光照射到光电二极管上时，光能被吸收，电子位于PN结附近的导带中，产生光电流。
光敏晶体管也是一种能够转换光能为电能的器件，其结构更为复杂，但原理与光电二极管相似。
光传输是指将光信号通过光纤传输到目标位置。
光纤是一种非常细长的光通信线缆，由光纤芯和包层构成。
光信号在光纤芯内以全内反射的方式传输，通过不断反射来实现信号的传输。
光模块中的光传输系统通常包括光源、调制器、光纤和接收器等。
光源是光模块的核心部件之一，用于产生光信号；调制器用于调制光信号，使其能够携带信息；光纤用于传输光信号；接收器用于接收光信号并将其转换为电信号。
光模块的测试基础主要包括光功率测试、波长测试、比特误码率测试和接收灵敏度测试等。
光功率测试是指通过测量光模块的输出功率来评估其发送性能。
通常使用功率计来进行光功率测试，将测试仪器的光接收口对准光模块的输出端，即可得到光模块的输出功率。
波长测试是指通过测量光模块的输出波长来判断其光信号的稳定性和一致性。
通常使用光谱仪来进行波长测试，将测试仪器的光接收口对准光模块的输出端，即可得到光模块的输出波长。
比特误码率测试是指通过测量光模块发送和接收的比特误码率来评估其数据传输性能。
通常使用误码率测试仪来进行比特误码率测试，将测试仪器的输入端连接到光模块的发送端，输出端连接到光模块的接收端，即可得到光模块的比特误码率。
接收灵敏度测试是指通过测量光模块的接收灵敏度来评估其接收性能。
光模块知识点总结
光模块知识点总结光模块是一种集成光学器件和电子器件的新型器件，其应用领域涉及通信、传感、医疗、工业等多个领域。
随着光纤通信技术和激光器技术的发展，光模块有着越来越广泛的应用需求。
本文将围绕光模块的应用、结构、工作原理等方面进行详细的介绍和总结。
一、光模块的应用光模块在通信、传感、医疗、工业等领域有广泛的应用。
在通信领域，光模块主要用于光纤通信系统中的光传输和接收。
在传感领域，光模块可以实现高精度的光电传感，用于测量光信号的强度、频率、相位等信息。
在医疗领域，光模块可以用于激光手术、光学诊断等应用。
在工业领域，光模块可以用于激光加工、光学检测等领域。
可以说，光模块在现代科技领域中有着重要的应用价值。
二、光模块的结构光模块由光学器件和电子器件组成，其中光学器件包括激光器、光电探测器、光纤耦合器、滤波器等，电子器件包括电路驱动、信号处理等。
激光器产生光信号，光电探测器接收光信号，光纤耦合器实现激光器与光纤的耦合，滤波器用于光信号的滤波，电路驱动用于控制激光器的工作，信号处理用于处理光电探测器接收到的信号。
光模块的结构复杂，需要加工、组装和调试等多个环节才能完成一套成品。
三、光模块的工作原理光模块的工作原理主要包括激光器的工作原理、光电探测器的工作原理和光纤传输的工作原理。
激光器是利用激光共振器发射激光，光电探测器是利用半导体材料的光电效应将光信号转换为电信号，光纤传输是利用光纤的全反射特性将光信号传输到远处。
光模块的工作原理在这三个方面都有着严密的理论基础，是光模块能够正常工作的基础。
四、光模块的发展趋势随着光通信和激光器技术的不断发展，光模块也在不断的改进和升级。
未来光模块的发展趋势主要包括以下几个方面：一是器件集成化，即将多个器件集成到一个芯片中，实现器件的微型化和集成化；二是器件多功能化，即实现一个器件可以实现多个功能，如同时具备激光发射和光电探测功能；三是材料先进化，即采用新型材料来提高器件的性能和稳定性；四是工艺精密化，即加工和制造技术的不断改进，实现器件的精密加工和高质量制造。
光模块基础知识
光模块基础知识光模块基础知识详解图1光模块⽰意⼀、光模块的主要组成部分光模块主要有6部分组成，分别为⾦⼿指、控制器MCU、激光驱动器、限幅放⼤器、发射端TOSA、及接收端ROSA组成。
1.1、⾦⼿指图2⾦⼿指(a)⾦⼿指如图2所⽰,主要有以下⼏个功能：1)给模块来提供供电回路；2)实现模块的热插拔的功能；3)为模块的⾼速信号提供连接；4)为模块的低速信号提供连接；5)向主机指⽰模块已经插⼊。
(b)管脚详解1)发射端地管脚标号为1、17、202)接收端地管脚标号为9、10、11、14供电回路中发射端及接收端是单独进⾏供电的，以避免相互⼲扰，同时在国际协议中发射端地级接收端地也是单独标注，但在实际中，对此也并没有严格区分，部分公司产品发射端地级接收端地是连接在⼀起的。
连接在⼀起，也可以避免APD升压产⽣⼲扰，亦符合单点接地原则。
3)发射及接收端电源15，VCCR；16,VCCT原则上来说，发射端及接收端的电源是单独供应的，这样可最⼤限度避免电源之间的相互⼲扰,主机端对发射端及接收端是单独进⾏滤波的。
图3host board典型供电电路图4)低速信号MOD-DEF2(4)、MOD-DEF1(5)；标准的I2C两线接⼝，可以完成主机到模块的双向通讯；模块中的SERIAL ID，DOM等信息都是通过这个接⼝读取出来或者写⼊；5)低速信号MOD-DEF0(6)该管脚接地，主机该管脚集电极开路，⽤于检测模块是否已经插⼊主机。
6)低速信号TXDISABLE(3)该管脚⽤于指⽰是否关闭发射端，集电极开路输出，需要关闭发射端时，该管脚为⾼电平，在模块端上拉；7)低速信号TXFAULT(2)该管脚⽤于指⽰模块发射端是否出现严重故障，若出现严重故障，TXFAULT为⾼，在主机端上拉。
8)低速信号RX-LOS(8)该管脚⽤于指⽰模块接收端是否出现严重故障，若出现严重故障，该管脚为⾼电平，在主机端上拉。
9)接收端差分信号对RD+(13)、RD-(14)此两管脚为⾼速信号接收端，⽤于接收告诉信号。
光模块基础知识
光模块基础知识光模块是一种集成光电子器件，通过将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号，实现光纤通信的传输和接收功能。
在光纤通信系统中，光模块扮演着重要的角色。
一、光模块的组成光模块由光发射器和光接收器两个基本部分组成。
1. 光发射器：光发射器采用半导体激光器或发光二极管，将电信号转换为光信号。
半导体激光器是一种将电能转换为光能的器件，通过电流注入产生激光。
发光二极管是一种将电能转换为光能的器件，通过电流注入产生非激光光源。
2. 光接收器：光接收器采用光电二极管或光电探测器，将光信号转换为电信号。
光电二极管是一种将光能转换为电能的器件，通过光照射产生电流。
光电探测器是一种将光能转换为电能的器件，通过光照射产生光电流。
二、光模块的工作原理光模块的工作原理可以简单描述为：在发送端，电信号通过光发射器转换为光信号，通过光纤传输到接收端；在接收端，光信号通过光接收器转换为电信号。
1. 发送端工作原理：电信号通过驱动电路控制光发射器，驱动电路将电信号转换为适合光发射器工作的电流或电压信号，进而激励光发射器发出相应的光信号。
光信号经过光纤传输到接收端。
2. 接收端工作原理：光信号通过光纤传输到接收端后，经过光接收器转换为电信号。
光接收器将光信号转换为电流或电压信号，并通过电路进行放大和处理，得到与原始电信号相对应的信号。
三、光模块的特性和参数光模块的特性和参数会直接影响到光纤通信系统的性能和可靠性。
1. 速率：光模块的速率指的是在光纤通信中传输的数据速率，通常以Gbps（千兆位每秒）为单位。
速率越高，传输的数据容量越大。
2. 波长：光模块的波长是指光信号在光纤中传播时的波长。
常见的波长有850nm、1310nm和1550nm等。
不同波长的光信号在光纤中传播的损耗和传输距离也会有所不同。
3. 传输距离：光模块的传输距离是指光信号在光纤中传输时的最大距离。
传输距离受到光纤损耗、光发射功率和光接收灵敏度等因素的影响。
光模块知识(全)ppt课件
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光模块基础知识介绍
• 2.1 发射部分
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光模块基础知识介绍
2.1.1 激光二极管的特性
• 激光二极管（LD—Laser diode） 是一个电流器件，只在它通过 的正向电流超过阈值电流Ith （Threhold current）时它发出 激光
• 为了使LD高速开关工作，必须 对它加上略大于阈值电流的直 流偏置电流IBIAS
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光模块基础知识介绍
2.2.5 APD偏置电压
APD的偏置电压（即通常所说的高压）一般约为20、30几伏，而目前光 模块的工作电压一般为3.3V或5V。
APD的灵敏度随着温度的升高而降低。
为保证APD的正常工作，需要引入高压电路及相应的温度补偿措施。 APD高压电路主要包括升压电路、倍压电路 和温度补偿 三个部分。
3、眼图模板(eye pattern)
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光模块基础知识介绍
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光模块基础知识介绍
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4、接收灵敏度(Sensitivity)
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5、接收过载(overload) 光线路系统接口
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光模块基础知识介绍
2、电气接口
VCCT 和 VCCR分别是发射和接受部分电源，要求3.3V±5%，最大供电电流 300mA以上。电感的直流阻抗应该小于1欧姆，确保SFP的供电电压稳定在 3.3V。推荐的滤波网络，可以保证插拔模块时的浪涌小于30mA。
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2. 接收组件部分 • • • • • • 暗电流Id 暗电流 在一定的反向偏执电压VEE (如-5V)下,当无外来光功率输入时,流过光 接 收组件之PIN管上的电流即为暗电流. 响应度R 响应度 在一定的反向偏执电压VEE (如-5V)下,对应于一定的输入光功率P,测 试流过光接收组件之PIN管上的电流I, I/P之比值即为响应度R. 带宽BW 接收组件在小信号输入(AGC无启动)是输出的幅频特性曲线上,当幅度 带宽 下降3dB时对应的频带宽度称为宽带. 接收灵敏度Pr 接收灵敏度 在一定的误码率(如BER=10-9)条件下,接收组件能接收到的最小平 均输入光功率.. 饱和光功率Ps 在一定的误码率(如BER=10-9)条件下,光接收组件能接收到的最 饱和光功率 大平均输入光功率. 动态范围Dy 饱和光功率与接收灵敏度的差值,单位dB. 动态范围
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光发射模块的参数定义与符号
• • • 平均光发射功率Po 在模块相应的速率及按要求输入信号电平的条件下,模块 平均光发射功率 输出的光功率. 消光比(Pon/Poff) 最坏反射条件时,全调制条件下传号平均光功率与空号平均 消光比 光功率比值的最小值. 眼图模板 在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易控制,常常可能有上升 沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象.这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此 必须加以限制,为此 ITUT建议G.957规范了一个发送眼图的模板.
深圳市易飞扬通信技术有限公司
2008.10.22
公司光模块及命名规则介绍 组件及模块相关参数介绍
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一、公司光模块及命名规则介绍
1. GBIC部分 部分
GBIC是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。 是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。 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 设计上可以为热插拔使用。 设计上可以为热插拔使用 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 际标准的可互换产品。采用 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。 交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。 GBIC是光纤的转接设备。 是光纤的转接设备。 是光纤的转接设备 GBIC是千兆位接口转换器的简称 GBIC是千兆位接口转换器的简称。本公司生产的 是千兆位接口转换器的简称。 GBIC产品一头是一个通用的 产品一头是一个通用的GBIC公头，另一头可以 公头， 产品一头是一个通用的 公头 是走光信号的SC，也可以是走电信号的RJ45。 是走光信号的 ，也可以是走电信号的 。 1) 1.25G/bps 双纤 / BIDI模块 模块 2) 连接器 ，RJ45 连接器SC， 3) VCSEL / FP / DFB / CWDM 发射激光器 4) 符合 符合RoHS 标准 5) +5V电源供电 电源供电
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光发射器件参数定义与符合
ELED 边发光二极管 具有与半导体激光器基本相同的结构 用腔损耗的办法抑制激射 光的 边发光二极管,具有与半导体激光器基本相同的结构 用腔损耗的办法抑制激射,光的 具有与半导体激光器基本相同的结构,用腔损耗的办法抑制激射 发散性小,适合与光纤耦合 适合与光纤耦合. 发散性小 适合与光纤耦合 • DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈（激光器）。 采用模拟残留边带调幅（AM-VSB）信号（射频信号）直接调制激光二极管，使得 光输出强度随着射频信号强度的变化而变化，因此也称为直接调制光发射机 • FP 法布里一泊罗谐振腔由两个平行的镜面构成,是激光震荡的基本条件.光隔离度 光隔 离器允许传输方向与禁止方向的光功率之比. • 正向电压 当正向驱动电流If为一确定值(如对F-P LD If=Ith+20mA)时对应于发射器 正向电压Vf 件(LD、LED)上的电压值. • 阈值电流Ith 半导体激光器开始震荡亦即输出功率从无到有发生跃变时的正向驱动电流. 阈值电流 • 输出光功率 输出光功率Pf 通常指带尾纤发射器件的出纤光功率,对F-P类LD,Pf为Ith+20mA对应的 功率. • 峰值波长 对LED类产品,光谱图上最大峰值处对应的波长.对LED类产品,在0.01nm分 峰值波长Ip 辨峰率的光谱图上,根据其纵模分布按RMS方式计算. • 光谱宽度△I 对LED类产品,在光谱图上,相对强度下降-3dB对应的光谱宽度即为LED的 光谱宽度△ 光谱宽度;对F-P类LD产品,采用ITUTG.957建议最大均方根宽度定义;对DFB类LD产品, 采用ITUTG.957建议最大-20dB宽度定义,即主模中心波长的最大峰值功率跌落-20dB时 的最大全宽. • 边模抑制比 边模抑制比SMSR 仅对DFB-LD类产品有意义.在0.1nm的分辨峰率下测试对应于某一 电流值下的光谱图,计算全调制条件下主模与最显著旁模间相对强度的差值,以dB数rk Transceiver Innovator
BIDI系列命名规则 系列命名规则
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二、组件及模块相关参数介绍
• • • • • • • • 1. 发射组件部分 DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈（激光器）。 采用模拟残留边带调幅（AM-VSB）信号（射频信号）直接调制激光二极管，使得光输 出强度随着射频信号强度的变化而变化，因此也称为直接调制光发射机 FP 法布里一泊罗谐振腔由两个平行的镜面构成,是激光震荡的基本条件. 光隔离度 光隔离器允许传输方向与禁止方向的光功率之比. 正向电压Vf 正向电压 当正向驱动电流If为一确定值(如对F-P LD If=Ith+20mA)时对应于发射器件(LD、 LED)上的电压值. 阈值电流Ith 半导体激光器开始震荡亦即输出功率从无到有发生跃变时的正向驱动电流. 阈值电流 输出光功率Pf 通常指带尾纤发射器件的出纤光功率,对F-P类LD,Pf为Ith+20mA对应的功率. 输出光功率 峰值波长Ip 峰值波长 对LED类产品,光谱图上最大峰值处对应的波长.对LED类产品,在0.01nm分辨峰 率的光谱图上,根据其纵模分布按RMS方式计算. 光谱宽度△ 光谱宽度△I 对LED类产品,在光谱图上,相对强度下降-3dB对应的光谱宽度即为LED的光谱 宽度;对F-P类LD产品,采用ITUTG.957建议最大均方根宽度定义;对DFB类LD产品,采用 ITUTG.957建议最大-20dB宽度定义,即主模中心波长的最大峰值功率跌落-20dB时的最大全 宽. 边模抑制比SMSR 仅对DFB-LD类产品有意义.在0.1nm的分辨峰率下测试对应于某一电流值 边模抑制比 下 的光谱图,计算全调制条件下主模与最显著旁模间相对强度的差值,以dB数表示即为边模抑 制比.
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3. BIDI部分 部分 SFP-BIDI，GBIC-BIDI与SFP，GBIC ， 与 ， 的区别很少，可以简单的理解： 的区别很少，可以简单的理解：SFP模块要 模块要 运用两根光纤完成光信号的收发功能， 运用两根光纤完成光信号的收发功能，而 SFP-BIDI指需要一根光纤就能完成光信号的 指需要一根光纤就能完成光信号的 收发功能。 收发功能。 1) 单纤双向模块 2) 连接器 连接器SC 3) VCSEL / FP / DFB / CWDM 发射激光器 4) 符合 符合RoHS 标准 5) 符合SFF-8472协议 符合 协议 6) SFP-BIDI +3.3V电源供电；GBIC-BIDI 电源供电； 电源供电 +5V电源供电 电源供电 本公司生产的BIDI模块主要是分三个波段： 模块主要是分三个波段： 本公司生产的 模块主要是分三个波段 1490nm、1310nm、1550nm。 、 、 。
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4.
接收模块部分
DFB光谱 光谱
FP光谱 光谱
SDH 同步数学体系 它是由一些网络单元组成的 在光纤或微波上进行同步信息传 同步数学体系,它是由一些网络单元组成的 它是由一些网络单元组成的,在光纤或微波上进行同步信息传 复用和交叉连接的网络.它具有全世界统一的网络节点接口和丰富的开销比特 它具有全世界统一的网络节点接口和丰富的开销比特, 输、复用和交叉连接的网络 它具有全世界统一的网络节点接口和丰富的开销比特 它有一套标准的信息结构等级,分为 分为STM-I(155.52Mb/S),STM它有一套标准的信息结构等级 分为 4(622.08Mb/S),STM-16(2488.320Mb/S)等. 等
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2. SFP部分 部分
SFP可以简单的理解为 可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模 的升级版本。 可以简单的理解为 的升级版本 模 块（体积比GBIC模块减少一半，可以在相同面板上配 体积比 模块减少一半， 模块减少一半 置多出一倍以上的端口数量。由于SFP模块在功能上与 置多出一倍以上的端口数量。由于 模块在功能上与 GBIC基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为小型 基本一致， 基本一致 因此， 化GBIC（Mini-GBIC）。 （ ）。 1) SFP 双纤模块 2) 连接器 连接器LC 3) VCSEL / FP / DFB / CWDM 发射激光器 4) 符合 符合RoHS 标准 5) 符合 符合SFF-8472协议 协议 6) +3.3V电源供电 电源供电
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