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什么是光模塊,它的結構特點及應用參數介紹

2020-2-1  閱讀(1737)

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光模塊(optical(光學)module(模塊)),是實現現代光纖通信*的光電轉換器件,隨著網絡的覆蓋的廣泛度和通信容量不斷增加,通信鏈路的提升成為必然的發展。易飛揚以13年光模塊研發經驗,為您解析什么是光模塊?光模塊有什么主要參數?

 

什么是光模塊?

 

光模塊是光電轉換的一種器件,zui常見的是opTIcal transceiver module,通常由一個接收器加一個發射器組成,transceiver即收發一體(發射器transmitter和接收器receiver組合而成)。發送端把電信號轉換為光信號,通過光纖傳送后,接收端再把光信號轉換成電信號。

 

在業內說的光模塊,特指可熱插拔的小型封裝光模塊,就是用在設備端口上的、可以在運行時進行熱插拔的光模塊,主要用來將設備(一般指的是交換機或者路由器設備)中的電信號轉換成光信號,然后通過一根光纖發射出去(由光模塊的發射端實現),同時可以接收外部一根光纖發射過來的光信號且轉換成電信號(通過光模塊的接收端實現),輸入到設備。

 

光模塊有哪些結構?

 

除了常見的收發一體光模塊,根據某些特殊場景的需求,光模塊也衍生出了一些其他結構。例如針對只需要接收光信號的場景,光模塊只需要接收器就可以了,于是有了單收光模塊和雙收光模塊(雙收即把發射器省下來的空間換上一個接收器);類似地,針對只需要發射光信號的場景,光模塊只需要發射器就可以了,于是有了單發光模塊和雙發光模塊(把接收器省下來的空間換上一個接收器發射器,則為雙發)。

 

有種光模塊的發射器和接收器是一個整體,一個器件既可以作為發射器也可以作為接收器,這種光模塊的信號傳輸通過一根光纖就可以實現雙向傳輸,因此稱為單纖雙向(英文是Bi-DireceTIonal,簡稱BiDi)光模塊。這種光模塊節省了一半的空間,也節省了一半的光纖需求。如果在它內部安裝兩個同樣的器件,那么就可以同時進行兩路信號的傳輸了,這便是CSFP(Compact SFP緊湊型SFP光模塊)。

 

還有一種光模塊,不能算是真正的“光”模塊,因為它是用于傳輸電信號的,沒有光電轉換的功能,我們把它叫做電口模塊。電口模塊是通過網線傳輸電信號的,用于設備之間的電互連。

 

光模塊有哪些主要參數?

 

封裝、調制技術、大速率(或者帶寬)、大傳輸距離、中心波長(激光器發射的光的波長)、光纖類型、光口類型、工作溫度范圍、大功耗等。

 

1、光模塊的封裝

 

光模塊的尺寸由封裝形式(英文叫做form factor,直譯是形狀因子,中文簡稱封裝)決定,而這個封裝就是各種多源協議(MSA)組織規定的。早期設備的接口種類很多,每個設備商生產的設備都只能用自己特定的光模塊,無法在行業內通用。于是一些行業大佬建了個群,商量在設備商之間使用相同的接口和相同尺寸的光模塊,這個群就是MSA。

 

隨著技術的發展,光模塊的尺寸越來越小,單位時間內傳輸的數據容量也越來越大。于是,后續不斷有新的MSA出現,從早期的SFP MSA, XFP MSA到現在的QSFP MSA,QSFP-DD MSA,CWDM4 MSA等等,不僅定義了光模塊的外形尺寸,還定義了光模塊的其他參數。

 

定義光模塊尺寸的MSA主要是SFP MSA,XFP MSA,CXP MSA,QSFP MSA,CFP MSA,OSFP MSA,和QSFP-DD MSA,也是目前市場上留存下來的幾種主要封裝形式。

 

其中SFP封裝系列根據速率的不同,有SFP、SFP+、SFP28、SFP56這幾種,未來可能還會有SFP112,速率越來越高,但是尺寸是相同的。QSFP系列有QSFP+、QSFP28、QSFP56,未來可能會有QSFP112,速率越來越高,但是尺寸是相同的。CFP系列有CFP、CFP2、CFP4、CFP8,前3種的主要速率都是100Gbps,后一種的主要速率是400Gbps,預測不會有其他版本了。CXP系列有CXP和CXP2兩種,前者速率120Gbps,后者300Gbps。

 

2、光模塊的調制技術:光模塊將電信號調制成光信號所使用的技術。

 

3、光模塊的大速率:光模塊通過光纖傳輸的信號承載的數據容量是有限的,不同的光器件和調制技術決定了光模塊的大速率,目前市場上大速率是從100Mbps到400Gbps。

 

4、光模塊的大傳輸距離:光模塊通過光纖傳輸光信號,其傳輸距離雖然遠遠超過通過銅線傳輸電信號,但是仍然是有限的,不同的光器件和光纖的類型決定了光模塊的大傳輸距離,目前市場上大傳輸距離是從100m到2000km。

 

5、光模塊的中心波長:光模塊的工作波長其實是一個范圍,為了方便描述才使用中心波長這個參數。中心波長的單位是納米(nm),一般的中心波長有850nm、1310nm和1550nm,還有CWDM系列的1270nm-1610nm的(間隔20nm)和DWDM系列的1528nm-1623nm(間隔0.8nm或者0.4nm)。

 

1)850nm(MM,多模,成本低但傳輸距離短,一般只能傳輸500m);

 

2)1310nm(SM,單模,傳輸過程中損耗大但色散小,一般用于40km以內的傳輸);

 

3)1550nm(SM,單模,傳輸過程中損耗小但色散大,一般用于40km以上的長距離傳輸,遠可以無中繼直接傳輸120km)。

 

6、光模塊的光纖類型:多模光纖用于短距離傳輸(一般不超過2km),有OM1、OM2、OM3、OM4和OM5五種;單模光纖用于長距離傳輸(一般不低于2km),有OS1和OS2兩種。

 

7、光模塊的光口類型:光口指的是光模塊連接光纖跳線的接口,一般有MPO、雙工LC、單工LC和單工SC這幾種類型。MPO光口根據光模塊傳輸需要使用的光纖的數量又可以細分為MPO12(針對8根或者12根光纖)和MPO24(針對16根或者24根光纖)兩種。

 

8、光模塊的工作溫度范圍:光模塊由于器件和外殼材質以及體積和設計的限制,只能在一定的溫度范圍內才能正常工作。行業內一般分為商業級(0至70攝氏度)、擴展級(也叫延展級,-20攝氏度至+85攝氏度)和工業級(-40攝氏度至+85攝氏度)3種,有些廠商還提供環境的-40攝氏度至+95攝氏度。

 

9、光模塊的大功耗:光模塊在工作時每秒消耗的電能叫做功耗,功耗越低越好,節能省電,還利于散熱。

 

早期光模塊在國內的光通訊行業中十分熱門,因為其利潤很高,但隨著技術的愈發成熟,競爭也愈發激烈,利潤早已不如當年。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(來源:網絡,版權歸原作者)

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