光模块介绍_简介
光模块
自动光功率控制
PIN/TIA
MA
2R 功能(Reshape, Reamplify)
PIN/TIA
MA
CDR
3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime)
High Voltage Generation
APD/TIA
MA
2R 功能(Reshape, Reamplify)
High Voltage Generation
APD/TIA
MA
CDR
3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime)
TxDisable
TxPower
Data In
Driver
APC/AEC
TOSA
Optical In
Data Out
MA
ROSA
Optical Out
LOS
RxPower
TxDisable
Data In
Driver APC/AEC
D Flip-Flop
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式
光模块的特点及应用
光模块原理框图
光模块主要性能指标
光模块接口电平
P1
P0
利用电信号的‘1’和‘0’ 控制激光器的电流大小。
激光器一直处于发光状态，电信号‘1’、‘0’ 作用于电吸 收调制器。 来控制激光器出光大小。
SDH等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 系列比特率 155.52Mb/s 622.08Mb/s 2.48832Gb/s 9.95328Gb/s
传输距离
传输距离指模块在特定光纤传输系统中能够无差错传输的最大距离 影响传输距离的因素：光纤（损耗、色散等），激光器（功率，波长， 工作方式），探测器灵敏度，传输速率等
光模块知识
光模块知识
光模块简介
光模块（Optical Module）是一种在电信通信系统中，由光纤连接各种电子设备的一种设备，用来降低线缆的负载，满足高带宽要求的无线传输，有效地提升传输速率。
光模块有各种不同类型，包括单模、多模、单纤、跳纤、光电转换、光电耦合等等，他们都可以用来满足特定的信号传输要求。
光模块的结构
光模块是由电子电路和光纤组成的。
电子电路主要是用来处理信号，可以检测信号，转换信号、滤波，扩展信号范围等功能。
光纤是作为信号传输的介质，它可以传输大量的数据，而且速度比普通线缆快得多。
光模块分类
1、单模光模块
单模光模块是一种常用的光模块，它具有体积小，结构简单，价格便宜的优点，特别适合低速度的传输，如电信接入网，宽带接入网，有线电视网和无线电缆网等。
2、多模光模块
多模光模块是一种在高速传输应用中使用的光模块，它具有高可靠性和高速传输的特点，能够满足高速的网络应用，如网络存储、网络视频传输、网络控制等。
3、单纤光模块。
光模块知识介绍
1.1 光纤系统简介
• 光纤通信主要是指利用激光作为信息的载体信号并通过光导纤维来传 递信息的通信系统，有以下优点：
– 宽的传输带宽 – 低的传输损耗 – 不受电磁干扰 – 成本低，重量轻
1.1 光纤系统简介
• 基本光纤系统的构架及其功能介绍： – 发送单元：把电信号转换成光信号； – 传输单元：载送光信号的介质； – 接收单元：接收光信号并转换成电信号； – 连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤。
内径：单模9um 多模50/62.5um
多模光纤跳线的颜色为橙色 单模光纤跳线的颜色为黄色
125 9
125 50
12 62.5 5
1.4 光纤的基本知识
• 色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成 的 频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。 – 模间色散：不同模式的光沿着不同的路径传输。 – 材料色散：不同波长的光行进速度不同。 – 波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时， 会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光 纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。
，务必戴上防尘帽； 3、盘纤的直径不能少于6cm，如图表9所示； 4、光纤跳线每插拔5次，需清洁1次； 5、一根光纤跳线任意一端连接器最多插拔5000次； 6、跳接线在使用和转移过程中不许有锐角弯折以及甩动； 7、对于外观已经损坏的光纤跳线不予使用。
光模块概述概要课件
传输距离
01
光模块的传输距离是指其能够传 输信号的最大距离。
02
不同的光模块针对不同的传输距 离有不同的设计和性能参数。长 距离光模块通常采用更低的速率 ，以降低信号衰减和失真。
波长
光模块的波长是指其传输光的中心波长。
不同波长的光具有不同的传输特性和应用场景。常用的波长有1310nm和1550nm等，适用于不同的光纤网络建设和数据传输 需求。
小型化、集成化
小型化
随着光模块需求的增加，对光模块的尺寸和重量也提出了更高的要求。目前，已经出现 了多种小型化的光模块，如SFP+、QSFP+、OSFP等。
集成化
将多个光模块集成在一个封装内，可以减少光模块的体积和重量，提高设备的集成度。 目前，已经出现了多种集成化的光模块，如CPO（Co-packaged optics）等。
消光比
消光比是指光模块发送信号时的光强 最大值与最小值之比。
消光比是衡量光模块性能的一个重要 参数，它影响着接收端信号的识别和 误码率。消光比越大，信号质量越好 。
插入损耗
插入损耗是指由于插入光模块而引起的信号功率损失。
插入损耗越小，表示光模块的插入对信号的影响越小，信号传输质量越高。降低 插入损耗可以提高信号的传输质量和稳定性。
VS
详细描述
光模块的工作原理是将电信号转换为光信 号或光信号转换为电信号。在发送端，电 信号通过驱动电路调制激光器，产生相应 的光信号，然后通过光纤传输到接收端。 在接收端，探测器将光信号转换为电信号 ，再通过接收电路进行解调和处理，恢复 出原始的电信号。
Part
02
光模块的应用
通信网络中的应用
长距离通信
光模块在长途和骨干网络中用于 实现高速数据传输。由于光纤的 传输损耗较低，光模块能够实现 数百公里甚至数千公里的长距离
光模块简介(详细)分解
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。
• Fiberpon目前提供100M到10G全系列光收发模块，用户可根据自己的网络需求选择所需要的
。
• 目前常规通用的光模块主要包括：光发送器，光接收器，Transceiver（光收发一体模块）以
及Transponder（光转发器）。
• Transceiver（光收发一体模块）
Transceiver的主要功能是实现光电/电光变换，包括光功率控制、调制发送，信号探测、IV转换以及限幅放大判决再生功能， 此外还有些防伪信息查询、TX-disable等功能，常见的有：SIP9、SFF、SFP、GBIC、XFP等。
因此，用户需要根据自己的实际组网情况选择合适的光模块，以满足不同的传输距离要求。
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武汉飞鹏光科技有限公司
中心波长
中心波长指光信号传输所使用的光波段。目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm波段、1310nm波段以及 1550nm波段。
850nm波段：多用于短距离传输； 1310nm和1550nm波段：多用于中长距离传输。 第一、中心波长：单位纳米（nm），目前主要有3种： 1） 850nm（MM，多模，成本低但传输距离短，一般只能传输500M）； 2） 1310nm (SM，单模，传输过程中损耗大但色散小，一般用于40KM以内的传输)； 3） 1550nm (SM，单模，传输过程中损耗小但色散大，一般用于40KM以上的长距离传输，最远可以无中继直接传输 120KM)； 第二、传输速率：指每秒钟传输数据的比特数（bit），单位bps，目前常用的有4种: 155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、 10Gbps等。传输速率一般向下兼容，因此155M光模块也称FE（百兆）光模块，1.25G光模块也称GE（千兆）光模块 ，这是目前光传输设备中应用最多的模块。此外，在光纤存储系统（SAN）中它的传输速率有2Gbps、4Gbps和8Gbps ； 第三、传输距离：指光信号无需中继放大可以直接传输的距离，单位千米（也称公里，km）,光模块一般有以下几种规 格：多模550m，单模15km、40km、80km和120km等等，详见第一项说明。
光模块简介
光模块简介（如二线/四线音频接口、二线/四线EM 接口）EM电子技术是一种模拟接口.在它上面,信息与接续信令是分开的.信令采用20 mA电流环的方式.其中,信息线可约定为AB线(两线EM),ABCD线(四线EM);信令线为E线/M线(两线EM),E0 E1线/ M0 M1线(四线EM).在进行EM对接时必须采用相同的发号方式,相同的信令接口方式.而且,E线与对方M线对接常用的光模块类型有：FXO、FXS、二线音频、四线音频、二线E/M、四线E/M、异步RS232/V.24、同步RS232、RS422、RS485、V.35接口(1～30*64K带宽)10Base_T(1～30*64K带宽)、磁石电话热线（勤务）电话、G.703 64Kb/s同向数据。
下面笔者简述一下常用模块的功能和应用场合。
FXO模块：FXO模块需要与FXS模块成对使用，用作连接电话的光模块，也就是我们常用的电话接口，一般连接交换机一端。
FXS模块：FXS模块需要与FXO模块成对使用，也是用作连接电话，而FXS模块接口一般是连接用户电话机一端。
二线音频：通过二线的音频用户接口，用于将接收到的音频信号转换成相应的话路时隙在传输系统上传输，在接收端完成上述变换的反变换，完成各种音频信号的接入。
较早前可以用于专线MODEM传数据信号，现在通常可用于电力部门传送远动信号或电话会议系统中。
四线音频：四线音频是弥补二线音频单向传输的缺点，是一条完整的双向传输线路，即可实现接收和发送音频信号，其功能和应用场合大致与二线音频一样。
二线E/M：E/M中继模块就可实现不同设备之间的接口通信转换，利用多条E、M 线的组合，可实现传送前向信号和后向信号。
四线E/M：比较常用的E/M中继模块有二线和四线，而四线E/M中继在电力、部队广泛使用。
RS232：RS-232是一种串行数据接口协议，而RS-232模块是把该协议转化为实际应用中，下文的RS-422、RS-485、V.24、V.35和G.703都是一样。
CWDM光模块简介
粗波分复用（CWDM）是一种利用光复用器将在不同光纤中传输的波长复用到一根光纤中传输的技术。
CWDM 系统复用波长之间间隔比较宽，因此CWDM 对激光器、复用/解复用器的要求大大降低，极大地减少了扩容成本，有许多光学设备应用CWDM 技术。
本文飞速光纤（）将为大家介绍CWDM光模块。
CWDM 光模块介绍CWDM 光模块是一种采用CWDM 技术的光模块，用于实现现有网络设备与CWDM 多路复用器/解复用器之间的连接。
当与CWDM 复用器/解复用器一起使用时，CWDM 光模块可以通过在同一单个光纤上传输具有单独光波长（1270nm 至1610nm）的多个数据通道来增加网络容量。
CWDM 光模块的种类（1）CWDM SFP 光模块CWDM SFP 光模块是一种结合了CWDM 技术的光模块。
与传统的SFP 类似，CWDM SFP 光模块是一种插入到交换机或路由器SFP 端口的热插拔输入/输出设备，并且通过这个端口与光纤网络连接。
它是一种经济且高效的网络连接解决方案，广泛用于校园、数据中心以及城域网中的千兆以太网和光纤通道（FC）等网络应用。
（2）CWDM SFP+光模块CWDM SFP+光模块通过外接波分复用器，将不同波长的光信号复合在一起，通过一根光纤进行传输，从而节约光纤资源。
同时，接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。
CWDM SFP+光模块分为18个波段，从1270nm~1610nm，每两个波段之间相隔20nm。
CWDM 光模块简介（3）CWDM XFP光模块CWDM XFP光模块和CWDM SFP+光模块主要区别在于外观，CWDM XFP光模块比CWDM SFP+光模块要大一些，CWDM XFP光模块遵从的协议是XFP MSA协议，而CWDM SFP+光模块遵从的是IEEE802.3ae、SFF-8431、SFF-8432协议。
（4）CWDM X2CWDM X2光模块，用于CWDM光数据通信，如10G以太网和10G光纤通道应用。
光模块原理简介
光模块原理简介1. 引言光模块是一种用于光信号传输与接收的设备，广泛应用于通信领域、数据中心和计算机网络等领域。
本文将介绍光模块的基本原理、工作方式以及常见的类型和应用。
2. 光模块的基本原理光模块是通过光电转换的方式将电信号转换为光信号，或将光信号转换为电信号。
其基本原理基于光电效应和电光效应。
2.1 光电效应光电效应是指当光线照射到某些物质表面时，光子与物质发生相互作用，将光能转化为电能的现象。
通过光电效应，光模块可以将光信号转换为电信号。
2.2 电光效应电光效应是指在某些材料中，当电压施加到其上时，材料会发生形变，从而改变折射率，从而改变光的传播速度。
通过电光效应，光模块可以将电信号转换为光信号。
3. 光模块的工作方式光模块的工作方式可以分为发射和接收两个主要环节。
3.1 发射在发射环节中，光模块将电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。
发射过程中，光模块需要进行调制操作，将数字信号转换为模拟信号或光脉冲。
3.1.1 调制方式常见的调制方式有直接调制和外差调制两种。
3.1.1.1 直接调制直接调制是指通过改变光源的强度来实现调制，常用于低速率信号的传输。
3.1.1.2 外差调制外差调制是指通过光源和调制信号源之间的外差效应来实现调制，常用于高速率信号的传输。
3.2 接收在接收环节中，光模块将光信号转换为电信号，以便后续处理。
接收过程中，光模块需要光电转换器将光信号转换为电信号。
3.2.1 光电转换器光电转换器是光模块中的核心部件，可以将光信号转换为电信号。
常见的光电转换器包括光电二极管和光电倍增管。
光电转换器的灵敏度和响应速度是衡量光模块性能的重要指标。
4. 光模块的类型和应用光模块根据工作波长和传输速率的不同，可以分为多种类型，常见的有如下几种：4.1 10G模块10G模块是一种用于10Gbps速率传输的光模块，常用于以太网、光纤通信等领域。
4.2 40G模块40G模块是一种用于40Gbps速率传输的光模块，常用于数据中心和计算机网络等领域。
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光模块分类
按速率划分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 等 按功能划分：发射模块，接收模块，收发合一模块 (transceiver,) 按封装划分：1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等 按使用条件划分：热插拔 (GBIC/SFP/XFP) 带插针 (1×9/2×9/SFF) 按应用划分：SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM, DWDM等
PIN型光接收模块功能框图
PIN/TIA
MA
2R 功能(Reshape, Reamplify)
PIN/TIA
MA
CDR
3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime)
APD型光接收模块功能框图
High Voltage Generation
APD/TIA
MA
2R 功能(Reshape, Reamplify)
光器件结构图
光器件分类
如按功能，可分为：
光发射器件 光接收器件 按结构，可分为： TO器件(TOSA， ROSA，BOSA)； DIP（或Butterfly）器件； 表面贴装（surface mount) 器件等； 按传输速率，可分为 155M、622M、1.25G、2.5G、10G等； 传输距离，工作波长，工作方式等
ONU光收发合一模块功能框图
MD LD
Data IN BEN IN TF
突发式 激光器 驱动器
1310nm 1490nm PD
WDM
Data OUT SD
限幅放大器
前置 放大器
单纤双向光组件
光收发合一模块
ONU
OLT光收发合一模块功能框图
MD LD
Data IN TDIS IN TF
激光器 驱动器 1490nm 1310nm PD
主要内容
光模块简介
光模块内部主要元器件
光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
调制方式
直接调制 外调制 EA调制（Electroabsorption Modulator） MZ调制（Mach-Zehnder Modulator）
WDM
Data OUT Reset IN
（选用）
跨阻放大器（TIA）
Vcc
i
Rf
i
A
(b)
u o =iR f
低的等效输入噪声电流 高输入阻抗，低输入电容 足够宽的通频带fH≈0.75×工作 速率 宽动态范围 Rf 要足够大，以保证有足够大 的输出电压
这种I-V变换电路中有一个负反 馈电阻Rf，所以又被称做跨阻 放大器（TIA）
300-pin Transponder模块
特点： 速率可达10Gb/s 波长：1550nm，DWDM 传输距离可达80km 带数字诊断功能 应用： 电信： OC -192/STM -64
主要内容
光模块简介
光模块内部主要元器件
光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
Tห้องสมุดไป่ตู้SA
Optical In
I2C
MCU＋EEPROM
16路 并行 Data Out
DeMUX
MA
ROSA
Optical Out
LOS
PON模块
TDM: Time Division Multiplex 时分多路复用 TDMA: Time Division Multiple Address 时分多路访问
GBIC模块
特点： 工作速率:155Mb/s~ 2.5Gb/s 工作电压：3.3 V或5V 波长：850nm，1310nm，1550nm 传输距离可达160km 带数字诊断功能（部分） 应用： 数据通信：千兆以太网，1x/2x光纤通道 电信：OC-3/STM-1、OC-12/STM-4、 OC-48/STM-16
探测器
光探测器 作用把光信号转变为电信号的器件. PIN探测器 P型掺杂、本征（I）和N型掺杂。 APD探测器 内部具有光电倍增(或称雪崩)光电二极管.（ Avalanche Photodetector)
PIN探测器
PIN探测器即P-I-N 探测器：P型掺杂＋Intrinsic＋N型掺杂
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）
光模块发展历史
封装形式：1X9 SFF GBIC SFP, XFP, SFP+ 传输速率：155M,622M 1.25G,2.5G 4.25G, 8.5G, 10G, 40G
响应度：
I PIN R P
需加5～10V反偏电压
APD探测器
APD探测器： 雪崩光电探测器（Avalanche photodetector） 响应度：
I APD M RP
M与温度和反偏电压有关
需加30～60V反偏电压
激光器
FP LD (Fabry-Perot Laser) DFB LD (Distributed-Feedback Laser) VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) LED (Light-Emitting Diode) EAM LD (Electro-absorption modulated lasers)
SFP模块
特点： 工作速率:155Mb/s~ 2.5Gb/s 工作电压：3.3 V 波长：850nm，1310nm，1550nm，WDM 宽温工作范围 传输距离可达100km+ 带数字诊断功能 应用： 数据通信：快速以太网，千兆以太网，1x/2x/4x 光 纤通道 电信：OC-3/STM-1、OC-12/STM-4、OC-48/STM-16
D Flip-Flop
驱动芯片
激光器驱动（电流） 调制器驱动（电压）
MUX &DeMUX
MUX：16路并行 数据输入，经过并串转换，输出数 据。（如并行数据输入为622Mb/s ，那么输出数据为 9.95Gb/s）
DeMUX：则反过来，输入数据经过串并转换，输出16 路并行 数据
光接口形式：尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle） 光传输形式：双纤双向（MSA）；单纤双向（BiDi）
接入应用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON) 功能：不带监控功能（None DDM） 带数字诊断功能（DDM）
光模块发展趋势
低功耗
小型化 热插拔
智能化 远距离
高速率
主要内容
光模块简介
光模块内部主要元器件
光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
光模块内部主要元器件
探测器 激光器 放大器 时钟数据恢复
驱动芯片
MUX&DeMUX
光器件
光器件是由少数几个光电 子元件和IC 、无源元件（ 如电阻、电容、电感、互 感、微透镜、隔离器）、 光纤及金属连线组合、封 装在一起，完成单项或少 数几项功能的混合集成件 。
直接调制
P1
利用电信号的‘1’和‘0’ 控制激光器的电流大小。
P0
EA调制
激光器一直处于发光状态，电信号‘1’、‘0’ 作用于电吸 收调制器。 来控制激光器出光大小。
MZ调制
激光器一直处于发光状态，发出的光经过一个Y型波导分束器分出两 束相位等一样的光信号， 电信号控制两个干涉臂电级，使两束光信 号产生不同的相位，再经过Y型合束器，‘1’信号时，相位相同，进 行叠加，‘0’信号时，相位相差180度，光信号 抵消。
LOS
RxPower
带数字诊断功能(DDM)光收发合一模块功能框图
TxDisable
Data In
Driver APC/AEC
TOSA
Optical In
I2C Data Out
MCU＋EEPROM MA ROSA Optical Out
LOS
数字诊断(DDM)模块特点
光收发合一模块(XFP)功能框图
PON模块
特点： 工作速率:155Mb/s~ 2.5Gb/s 工作电压：3.3 V 传输距离可达20km 带数字诊断功能 应用： PON接入网
XFP模块
特点： 工作速率:10Gb/s 波长：1310nm，1550nm，DWDM 传输距离可达80km 带数字诊断功能 应用： 数据通信：10G以太网，10G光纤通道 电信： OC -192/STM -64
TxDisable
Data In
CDR
Driver APC/AEC/ATC
TOSA
Optical In
I2C
MCU＋EEPROM
Data Out
CDR
MA
ROSA
Optical Out
LOS
Transponder模块功能框图
TxDisable
16路 并行 Data In
MUX
Driver APC/AEC/ATC
主要内容
光模块简介
光模块内部主要元器件
光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
1X9光模块
特点： 工作速率: 155Mb/s~1Gb/s 工作电压：3.3 V或5V 波长：1310nm，1550nm 宽温工作范围 传输距离可达80km 应用 数据通信：快速以太网，千兆以太网 电信： OC -3/STM -1, OC -12/STM -4