小身材有大作用——光模塊基礎知識（一）
光模塊體積雖小，但是在數據中心里的作用卻不能被忽視，如果沒有它，無論什么數據中心都將無法運行。尤其是在數據中心對帶寬要求越來越高的今天，光模塊在一定程度上甚至已經制約了數據中心的發展，可以用“小身材有大作用”這句話來形容光模塊所發揮的作用，這樣講一點也不夸張。光模塊是什么東東，和武漢海翎光電的小編一起了解一下吧！
什么是光模塊？
光模塊(Optical Transceiver)由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光電子器件包括發射和接收兩部分。光模塊的作用就是光電轉換，發送端把電信號轉換成光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉換成電信號。
結構
打開光模塊的內部，我們可以看到其構造比較簡單，并不像想象中一樣涉及多么復雜的電路，唯一一點就是對生產工藝要求比較高，工藝制作不好將大大影響其光路質量，導致無法與光模塊對接，或者經常產生一些鏈路錯包，影響數據轉發等一系列問題。
圖為:光模塊結構示意圖
發射部分是（TX)：輸入一定碼率的電信號經內部的驅動芯片處理后驅動半導體激光器（LD）或發光二極管（LED）發射出相應速率的調制光信號，其內部帶有光功率自動控制電路，使輸出的光信號功率保持穩定。
接收部分是(RX)：一定碼率的光信號輸入模塊后由光探測二極管轉換為電信號，經前置放大器后輸出相應碼率的電信號。
圖為：SFP封裝光模塊的結構圖
光模塊由光器件、功能電路和光接口組件等組成，其中核心構成器件是光收發器件，主要包括TOSA，ROSA，BOSA。光收發器件成本占光模塊60%以上：
光發射組件TOSA（Transmitter Optical Subassembly）：激光器、金屬結構件和陶瓷插芯等；
光接收組件ROSA（Receiver Optical Subassembly）：PIN或APD檢測器、前置放大器及其它結構件；
光發射接收組件BOSA（Biodirector Optical Subassembly）：激光器、檢測器、光學濾波片、金屬件、陶瓷套管和插芯。
分類
包括光接收模塊，光發送模塊，光收發一體模塊和光轉發模塊等。
光收發一體化模塊英文名稱transceiver，簡稱光模塊或者光纖模塊，是光纖通信系統中重要的器件。主要功能是實現光電/電光變換，包括光功率控制、調制發送，信號探測、IV 轉換以及限幅放大判決再生功能，此外還有防偽信息查詢、TX-disable 等功能
光轉發模塊除了具有光電變換功能外，還集成了很多的信號處理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功能控制、性能量采集及監控等功能。
光模塊可以按照封裝方式、傳輸速率、網絡拓撲結構分類：
按封裝形式分類：光模塊可以分為1×9、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、SFP28、CFP4、QSFP等。
按照傳輸速率分類：光模塊可以分為155Mb/s、622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、2.97Gb/s、4.25Gb/s、6.5Gb/s、8.5Gb/s、10Gb/s、25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等；傳輸速率是光模塊重要的技術指標，高速率是發展趨勢。
按照網絡拓撲結構分類：可以分為點對點光模塊和點對多點光模塊（PON光模塊），前者主要應用于數據中心、骨干網、城域網等；后者主要用于接入網的無源光網絡（PON）中，如GPON、EPON、10GPON等。
圖為：光模塊分類方式及類別
基本指標
輸出光功率：指光模塊發送端光源的輸出光功率。可以理解為光的強度，單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位，dBm為對數單位。在通信中，我們通常使用dBm來表示光功率。光功率衰減一半，降低3dB，0dBm的光功率對應1mW。
接收靈敏度最大值
接收靈敏度指的是在一定速率、誤碼率情況下光模塊的最小接收光功率，單位：dBm。一般情況下，速率越高接收靈敏度越差，即最小接收光功率越大，對于光模塊接收端器件的要求也越高。
消光比用于衡量光模塊質量的重要參數之一。
它是指全調制條件下信號平均光功率與空號平均光功率比值的最小值，表示0、1信號的區別能力。
光模塊中影響消光比的兩個因素：偏置電流（bias）與調制電流（Mod），姑且看成ER=Bias/Mod。消光比的值并非越大光模塊越好，而是消光比滿足802.3標準的光模塊才好。
在數字光纖通信系統中，理論上光發射機在傳送數字信號過程中，發“0”碼時應無光功率輸出。但實際的光發射機由于光源器件本身的問題或是直流偏置選擇不當，致使發“0”碼時也有微弱的光輸出。理論分析表明，這種情況將導致接收機靈敏度下降，消光比EXT就是描述光發射機這種性能的指標。所謂消光比，是指激光器在發射全“1”碼時的光功率P1與全“0”碼時發射的光功率P0之比。
光源的消光比將直接影響接收機的靈敏度，為了不使接收機的靈敏度明顯下降，消光比一般應大于10dB，如果激光器的偏置電流過大，會使消光比惡化從而降低接收機的靈敏度。
設激光器閾值電流瓦，一般取如 =(0．85～0．95) 。令驅動脈沖電流的峰一峰值為 ，為避免結發熱和碼型效應， 需滿足關系式 + =(1．2～1．3) 。
所謂結發熱效應，是指即使在環境溫度不變的情況下，由于調制電流作用引起激光器結區溫度的變化，結果導致輸出光脈沖形狀發生變化的效應。在電流脈沖持續時間內，結溫隨時間的增加而增加，而輸出光功率卻隨時間增加而減小；電流脈沖過后，結溫隨時間減小，輸出的光功率卻隨時間增加，最后達到偏置電流的穩定值。所以如果同一連續的脈沖電流去調制激光器而脈沖電流的寬度又足夠寬，那么由于結發熱效應，光脈沖將出現調制失真。實驗證明，當偏流逼近閾值，并適當選擇調制電流幅度，對減小結發熱效應是有利的。碼型效應的特點是脈沖序列中較長的連“0”碼后出現的“1”碼脈沖明顯減小。而且連“0”碼數目越多，調制速率越高，這種效應越顯。
光飽和度
又稱飽和光功率，指的是在一定的傳輸速率下，維持一定的誤碼率（10-10～10-12）時的最大輸入光功率，單位：dBm。
需要注意的是，光探測器在強光照射下會出現光電流飽和現象，當出現此現象后，探測器需要一定的時間恢復，此時接收靈敏度下降，接收到的信號有可能出現誤判而造成誤碼現象，而且還非常容易損壞接收端探測器，在使用操作中應盡量避免超出其飽和光功率。
SFP光模塊
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE（ 小型可插拔）的縮寫，可以簡單的理解為 GBIC的升級版本。SFP模塊體積比GBIC模塊減少一半，只有大拇指大小。可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口數量。SFP模塊的其他功能基本和GBIC一致。有些交換機廠商稱SFP模塊為小型化GBIC（MINI-GBIC）
SFP光模塊一般用于國產化交換機上較多。
SFP分類
速率分類：按照 速率分有155M/622M/1.25G/2.125G/4.25G/8G/10G，155M和1.25G市場上用的較多，10G的技術正在逐漸成熟，需求量正以上升的姿態發展。
波長分類：
按照 波長分有850nm/1310nm/1550nm/1490nm/1530nm/1610nm,波長為850nm為SFP多模，傳輸距離在2KM以下，波長是1310/1550nm的為單模， 傳輸距離在2KM以上，相對來說這三種波長的價格較其他三種要便宜。
裸模塊如果沒有標識很容易混淆，一般廠家會在拉環的顏色上進行區分，比如：黑色拉環的為多模，波長是850nm；藍色是波長1310nm的模塊；黃色則是波長1550nm的模塊；紫色是波長1490nm的模塊等。
模式分類：
多模：幾乎所有的多模光纖尺寸均為50/125um或62.5/125um，并且帶寬（光纖的信息傳輸量）通常為200MHz到2GHz。多模光端機通過多模光纖可進行長達5公里的傳輸。以 發光二極管或 激光器為光源。拉環或者體外顏色為黑色。
單模：單模光纖的尺寸為9-10/125µm，并且較之多模光纖具有無限量帶寬和更低損耗的特性。而單模光端機多用于長距離傳輸，有時可達到150至200公里。采用LD或光譜線較窄的LED作為光源。拉環或者體外顏色為藍色、黃色或者紫色。
好了，光模塊的基礎知識海翎光電的小編今天就介紹到這里，下期咱們來看一下光模塊的使用壽命分析。記得關注我呦！
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我司致力于自身領域內國產化
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