光模块及光器件常识
光模块之光器件篇
光模块之入门篇(2011-05-23 16:12:27)前言：从一个有两年硬件经验的笔记本本行业转到了光模块行业，从一个开始完全不懂什么是所谓的光模块开始入手，一步步的让自己的理论清晰，现在还不敢说已经懂了，只敢说略懂一二。
（什么都略懂一点，生活更精彩一点呵！）光模块是什么？我第一反应百度一下(习惯了用百度，偶尔用下google，让我诧异的当我用google检索光模块时，出来的第一行竟是“光模块_百度百科”！)正文：光模块是什么？英文：Optical module。
我认识新事物的习惯先想知道它是用在什么地方的(侧重实际应用)，然后再去一步步的了解它的原理及作用。
刚开始对于光模块用在什么地方是我一直很困惑的问题，虽然已经知道光模块是用在光纤通信系统中，用到网络传输系统中，具体用在哪些设备上面？可能要等实际接触到产品才能深有体会。
从“中国电信SFP封装的PON ONU模块技术要求_20101118v2”，终于知道SFP封装的PON ONU模块的应用地方：SFP封装的PON ONU模块可以插在DSLAM、以太网交换机设备的SFP上联口中，使其具备PON的上联接口，应用于FTTB/N场景；SFP封装的PON ONU模块可以插在以太网上行家庭网关HGW（HGW应有SFP接口）上，成为PON上行的家庭网关设备；SFP封装的PON ONU模块可以插在数字摄像头（数字摄像头应具备SFP接口）上，成为PON上行的数字摄像头设备；SFP封装的PON ONU模块可以插在无线路由器AP上，形成PON上行AP设备。
上面写了一大段应用场景，我刚开始看时也是晕了，完全不知所云，直接给大家上个图，直观很多：这个图其实画的是两个通信设备通过光纤通信的过程，通信设备要把信息发给另一个通信设备，中间是通信光纤传输的，要把信息传到光纤上中间就需要一个转换模块来完成转换功能，这就是光模块要完成的工作，图中标出的两个Transceiver就是光模块的一种。
光强模块知识点
光强模块知识点光模块的基础知识光模块的基础知识1、界定：光模块：也就是光收取和发送一体控制模块。
2、构造：光收取和发送一体控制模块由光电器件、作用电源电路跟光插口等构成，光电器件包含发送和接受两一部分。
发送一部分是：键入一定视频码率的电子信号经內部的驱动器集成ic解决后驱动半导体材料激光发生器（LD）或发光二极管（LED）发送出相对应速度的调配光信号灯不亮，其內部含有激光功率全自动控制回路，使导出的光信号灯不亮输出功率长期保持。
接受一部分是：一定视频码率的光信号灯不亮键入控制模块后由光检测二极管变换为电子信号。
经前置放大器后輸出相对应视频码率的电子信号，輸出的数据信号一般为PECL脉冲信号。
与此同时在键入激光功率低于一定值后会輸出一个告警信号。
3、光模块的主要参数及实际意义光模块有很多很重要的光学性能参数，但针对SFP这类热插拔光模块来讲，采用时最关心的也是下边三个主要参数：1）核心光波长企业纳米技术（nm），现阶段具体有3种：850nm（MM，多模光纤，低成本但传输间距短，一般只有传输500M）；1310nm（SM，多模，传输全过程中消耗大但散射小，一般用以40KM之内的传输）；1550nm（SM，多模，传输全过程中耗损小但散射大，一般用以40KM之上的远距离传输，比较远能够无无线中继立即传输120KM）除开之上几类基本光波长，在多通道传输中也会使用CWDM光波长（SM，多模，彩光模块），DWDM光波长（SM，多模，彩光模块）2）传输速度每秒传输数据信息的比特犬数（bit），企业bps。
现阶段较常用的有7种：155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、10Gbps、25Gbps、40Gbps、100Gbps等。
传输速度一般兼容问题，因而155M 光模块也称FE（百兆）光模块，1.25G 光模块也称GE（千兆网卡）光模块，10G光模块也称10GE（千兆）光模块，这也是现阶段光传输机器设备中使用较多的控制模块。
光模块基础知识介绍
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
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
LD接口电路：
交流耦合 直流耦合 优势：提高边沿速度、降低EMI 幅射及高频噪 优势：多速率兼容、更少的元件数量、低功耗、 声、调制电流范围宽、增大了电感容限。 易于匹配 不足：功耗大、引入了低频截止、元件数量多。 不足：调制电流范围窄、低负载阻抗遇高内阻 器件时对指标要求高。 注意事项：考虑是否需要加入补偿网络来消除 振铃和过冲？交耦电容的参数值在不同速率下 注意事项：布线尽可能的短，OUT-端负载要与 使用需要进行适当调整，特别是低频条件下 OUT+到LD的负载匹配，725型器件适用性高。 （<155M），应用于SDH、SONET系统时频 率要求更高。
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。
ATC部分
当由于某种原因，使LD的输出光功率降低时，耦合至光电二极管的电流也同比例减小，这样，通常状态下的平衡被打破，使得运放 输出端的电压增大，于是，三极管的基极电流增大，集电极电流也随之增大，而集电极电流正是流入LD的偏置电流。因此，流入激 光器的电流增大，输出光功率相应增大，从而使输出光功率保持不变。 通过以上描述，理论上我们是可以通过驱动器的APC控制来实现TE的性能指标。而由于热胀冷缩有可能导致PD机械位移等多种因 素，使得LD的出光与PD的监测光电流不是理论上的线性关系。故此现在很多光模块的TE指标控制在高端客户需求的±1dB很困难。
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。
光模块知识介绍范文
光模块知识介绍范文光模块是一种用于光通信系统、数据中心、光纤传感等应用中的重要光电子器件。
它集成了光发射器、光接收器、光耦合器、电-光调制器等功能于一体，可将光信号从电信号转换为光信号或将光信号转换为电信号。
光模块的核心组件是光发射器和光接收器。
光发射器主要包括电-光调制器和波导耦合器。
电-光调制器根据输入电信号的强弱来调制光信号的强弱，从而实现将电信号转换为光信号。
波导耦合器则将光信号从范围较大的波导耦合到单模光纤中，保证信号传输的效率和可靠性。
光接收器则是将光信号转换为电信号的过程，并通过接收机将电信号传输到后续电路进行处理。
在光模块的设计和制造过程中，还需要考虑到光纤的尺寸匹配、光路的对准、耦合效率等因素。
良好的尺寸匹配和对准能够保证信号传输的效率和稳定性，而高耦合效率则能够提高传输距离和降低传输损耗。
此外，光模块还需要具备低功耗、小尺寸、高密度、长寿命等特点，以满足现代通信和数据中心对高性能和高可靠性的要求。
随着光通信技术的不断发展和应用的不断拓展，光模块也在不断创新和改进。
目前，主要的光模块类型包括二维/垂直腔面发射激光器（VCSEL）、调制型锐化器/分束器（MZM）和光电转换芯片（PD）等。
其中，VCSEL是一种成本低、功耗低、效率高的光源，被广泛应用于光通信和数据中心领域；MZM则是一种常用的光调制器，可实现高速光信号的调制和解调；PD则是光接收器的核心部件，其灵敏度和频率响应性能对信号接收质量有重要影响。
除了上述的核心组件外，光模块还包括光纤接口、电接口、热管理系统等。
光纤接口用于与外部光纤进行连接，常见的接口类型有SC、LC、FC、ST等；电接口则负责将光模块与外部电路进行连接，常见的接口类型有SFP、QSFP、CFP等；热管理系统则用于控制光模块的温度，保证其工作在适宜的温度范围内。
总的来说，光模块作为光通信系统和数据中心等应用领域中不可或缺的光电子器件，具有丰富的功能和特点。
光模块知识(全)ppt课件
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光模块基础知识介绍
2.1.3 自动功率控制（APC）原理
• 通过检测背光二极管（MD） 产生的光电流（平均值）来 实现闭环控制
• APC调节偏置电流来保持平 均输出光功率稳定
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光模块基础知识介绍
2.1.4 TEC温度控制电路
DWDM（密集波分复用）技术不断发展，为了尽可能地传输更多的信道，要 求光源峰值波长的间隔尽可能地小，这就对激光器波长的稳定性提出了更高 的要求。对于采用0.8nm（100GHz）信道间隔的DWDM系统，一个0.4nm的 波长变化就能把一个信道移到另一个信道上。DWDM激光器的波长容差典型 值为±0.1nm。
波长响应范围：对一定波长范围内的入射光进行光电转换。
响应度：
响应速度：要能够检测高频调制的光信号，响应速度就要足够快。响应速度通常用响 应时间来表示。响应时间为光电二极管对矩形光脉冲的响应——电脉冲的上升或下降 时间。
灵敏度：是指在保证一定通信质量条件下所需接收的最小信号功率（Ps）。
影响光接收组件的灵敏度的因素很多，和系统相关的主要有： ▪ 比特速率对灵敏度影响（比特速率越大，灵敏度下降越多） ▪ 输入脉冲波形对灵敏度影响 （输入脉冲波形越宽，灵敏度下降越大 ）
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光模块基础知识介绍
2.2.2 前置放大电路
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—Tranimpedance Amplifier ）
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光模块基础知识介绍
2.2.3 限幅放大器（主放）
TIA输出的是模拟信号，要把它转换成数字信号才能被信号处理 电路识别。
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。
光模块知识整理
光纤的相关知识
• 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。
以太网交换机常用光模块的相关了解
• 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
• CWDM的ITU最新标准为G.695，规定了从1271nm到1611nm之间 间隔为20nm的18个波长通道，考虑到普通G.652光纤的水峰影响， 一般使用16个通道。因为通道间隔大所以，合分波器件以及激光器都 比DWDM器件便宜
• DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔 较小、需要额外的波长控制器件，所以基于DWDM技术的设备较之 基于CWDM技术的设备价格高
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
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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，目前新的一些网络设备都是SFP的光口，GBIC已经比较少了；XFP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，XFP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
SFP LC
GBIC: SC
XFP LC
光纤
光纤基本都是成对的一根收（TX）一根发（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
SFP GBIC
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×Ｎ来表示一个分路器，有M个输入端和N个输出端。
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从传输模式上分为单模和多模两种，一般情况下都是单模或者都是多模的，如
果需要一个光口bypass设备同时有单模和多模，需要定制，而且在4U的设备上才可以；光口bypass在传输速率上没有区别，千兆和万兆都是一样的；
一般bypass都需要和设备接心跳线来作控制，我们设备只有一个心跳口，所以只能接一个
光口bypass，但是Silicom有智能bypass类型，可以无需接心跳口；
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
国产bypass Silicom bypass
光口bypass接线图：
正常情况
Bypass情况。