光模块简介(详细)分解

1武汉飞鹏光科技有限公司----光模块介绍武汉飞鹏光科技有限公司2感谢您长期对Fiberpon的支持与厚爱光纤：光纤作为光通信的传播媒介，分为多模光纤和单模光纤。多模光纤（橘红色）的纤芯直径为50um~62.5um，包层外直径125um，适用于短距离传输（2KM-5KM)；单模光纤（黄色）的纤芯直径为8.3um，包层外直径125um，多用于中长距离传输（20KM-120KM）。光纤通信的主要优点：大容量，损耗低，中继距离长，保密性强，体积小，重量轻，光纤的原材料取之不竭。缺点：易折断，连接困难，怕弯曲。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。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）。•••光收发一体模块定义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。Transponder（光转发器）Transponder除了具有光电变换功能外，还集成了很多的信号处理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功能控制、性能量采集及监控等功能。常见的Transponder有：200/300pin，XENPAK，以及X2/XPAK等。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。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。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。损耗和色散：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。这两个参数主要影响光模块的传输距离，在实际应用过程中，1310nm光模块一般按0.35dBm/km计算链路损耗，1550nm光模块一般按0.20dBm/km计算链路损耗，色散值的计算非常复杂，一般只作参考。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。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。光模块分类：光收发一体模块种类繁多：按封装可分为：1*9，SFF，SFP，SFP+，XFP，GBIC，X2，XENPARK，300Pin等；其中，可热插拔封装：SFP，SFP+，XFP，GBIC，X2，XENPARK，300Pin；不可热插拔封装（带插针）：1*9，SFF；（1）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。（2）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。SFF（SmallFormFactor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺，尺寸只有普通双工SC（1*9)型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的MT-RJ接口，大小与常见的电脑网络铜线接口相同，有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。（3）GBIC封装--热插拔千兆接口光模块，采用SC接口。GBIC是GigaBitrateInterfaceConverter的缩写，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是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC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份额。（4）SFP封装--热插拔小封装模块，目前最高速率可达4G，多采用LC接口。SFP是SmallFormPluggable的缩写，可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC（MINI-GBIC）。（5）XENPAK封装--应用在万兆以太网，采用SC接口。（6）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。按速率可分为单位Mb/s或Gb/s。主要涵盖了以下速率：低速率、百兆（155M，622M）、1.25G、2.5G、4.25G、4.9G、6G、8G、10G和40G等。按波长可分为常规波长，CWDM，DWDM等几类；按颜色可区分为单模光纤（黄色）和多模光纤（橘红色）。光纤接口连接器类型接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。光纤连接器是光纤通信系统中不可缺少的无源器件，它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便了光系统的调测与维护，又使光系统的转接调度更加灵活。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（一种是G.651纤其内径50um，外径125um；另一种是内径62.5um，外径125um）；按照光纤连接器的连接头形式分：FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ等，目前常用的有FC，SC，ST，LC。•Fiberpon热插拔光模块所采用的光纤连接器有两种：SC连接器和LC连接器。FC接口LC接口SC接口ST接头为了保护光纤连接器的清洁，请务必保证在未连接光纤时盖上防尘帽。光纤连接器光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成，插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和MTRJ型。·FC连接器采用螺纹锁紧机构，是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。·SC是一种矩形的接头，由NTT研制，不用螺纹连接，可直接插拔，与FC连接器相比具有操作空间小，使用方便。低端以太网产品非常常见。·LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器，具有更小的体积，已广泛在系统中使用，是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。·ST连接器是由AT&T公司开发的，用卡口式锁紧机构，主要参数指标与FC和SC连接器相当，但在公司应用并不普遍，通常都用在多模器件连接，与其它厂家设备对接时使用较多。·MTRJ的插针是塑料的，通过钢针定位，随着插拔次数的增加，各配合面会发生磨损，长期稳定性不如陶瓷插针连接器。LC连接器外观图SC连接器外观图技术参数：光发射器技术参数：光功率:光发射器的光功率值，单位：dBm。由激光器发送光功率决定，光功率对光信号传输距离起着决定性作用。理论上来说，光功率越大，光信号传输距离越远（中继距离长），但实际上，光功率越大，对激光器的寿命会有很大的影响。目前比较常用的激光器类型有：FP和DFP，当然还有其他几种类型，如VCSEL，EML等；LED发光二级管也可以作为光源使用，只是一般用于低速率（155M）、短距离（2KM）场合。几种常用半导体光发射器件的比较如下表：类型主要波长优点缺点主要应用场合LED1310nm线性度较好；温度特性好；价格低、寿命最长、使用简单谱线较宽；耦合效率低低速（155M）；短距离（2KM）VCSEL850nm谱线窄；功耗低；调制速率高；耦合效率最高；成本低线性度较差；温度特性较差155M~16G；短距离（500M）FP1310nm~1550nm多纵模；谱线较窄；调制速率高；成本较低耦合效率低；线性度、温度特性较差155M~10G；中距离（40KM）DFB1270nm~1610nm单纵模；谱线窄；调制速率高；波长稳定性好耦合效率较低；温度特性较差；成本高2.5G~40G；长距离（80KM）EML（电吸收调制激光器）驱动电压低；功耗低；调制带宽高；体积小；结构紧凑成本高成本高比传统DFB激光器更适合高速率、长距离的传输光接收器技术参数：半导体光接收器件的特性参数：响应度：单位光功率信号入射到光二极管时所产生的首次光电流，由其量子效率决定的，优质的光电二极管的量子效率可达到90%。响应时间（或频率特性）：PIN光电二极管响应时间一般为1ns左右。结电容：影响PIN光电二极管的响应时间，对光接收机的灵敏度起决定性作用，越小越好，一般为几个PF。暗电流：光电二极管附加噪声的主要来源，主要由结构决定的体电流和工