光模塊的基礎(chǔ)知識

光模塊的基礎(chǔ)知識

1、界定：

光模塊：也就是光收取和發(fā)送一體控制模塊。

2、構(gòu)造：

光收取和發(fā)送一體控制模塊由光電器件、作用電源電路跟光插口等構(gòu)成，光電器件包含發(fā)送和接受兩一部分。

發(fā)送一部分是：鍵入一定視頻碼率的電子信號經(jīng)內(nèi)部的驅(qū)動器集成ic解決后驅(qū)動半導(dǎo)體材料激光發(fā)生器（LD）或發(fā)光二極管 （LED）發(fā)送出相對應(yīng)速度的調(diào)配光信號燈不亮，其內(nèi)部含有激光功率全自動控制回路，使導(dǎo)出的光信號燈不亮輸出功率長期保持。

接受一部分是：一定視頻碼率的光信號燈不亮鍵入控制模塊后由光檢測二極管變換為電子信號。經(jīng)前置放大器后輸出相對應(yīng)視頻碼率的電子信號，輸出的數(shù)據(jù)信號一般為PECL脈沖信號。與此同時在鍵入激光功率低于一定值后會輸出一個告警信號。

3、光模塊的主要參數(shù)及實際意義

光模塊有很多很重要的光學(xué)性能參數(shù)，但針對SFP這類熱插拔光模塊來講，采用時最關(guān)心的也是下邊三個主要參數(shù)：

1）核心光波長

企業(yè)納米技術(shù)（nm），現(xiàn)階段具體有3種：

850nm（MM，多模光纖，低成本但傳輸間距短，一般只有傳輸500M）；

1310nm（SM，多模，傳輸全過程中消耗大但散射小，一般用以40KM之內(nèi)的傳輸）；

1550nm（SM，多模，傳輸全過程中耗損小但散射大，一般用以40KM之上的遠(yuǎn)距離傳輸，比較遠(yuǎn)能夠無無線中繼立即傳輸120KM）

除開之上幾類基本光波長，在多通道傳輸中也會使用CWDM光波長（SM，多模，彩光模塊），DWDM光波長（SM，多模，彩光模塊）

2）傳輸速度

每秒傳輸數(shù)據(jù)信息的比特犬?dāng)?shù)（bit），企業(yè)bps。

現(xiàn)階段較常用的有7種： 155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、10Gbps、25Gbps、40Gbps、100Gbps等。傳輸速度一般兼容問題，因而155M 光模塊也稱FE（百兆）光模塊，1.25G光模塊也稱GE（千兆網(wǎng)卡）光模塊，10G光模塊也稱10GE（千兆）光模塊，這也是現(xiàn)階段光傳輸機器設(shè)備中使用較多的控制模塊。除此之外，在光纖線分布式存儲（SAN）中它的傳輸速度有2Gbps、4Gbps和8Gbps。

3）傳輸間距

光信號燈不亮不用無線中繼變大能夠立即傳輸?shù)拈g距，企業(yè)公里（也稱千米，km）。 光模塊一般有下列幾類規(guī)格型號：多模光纖550m，多模20km、40km、80km和120km這些。

除之上3種關(guān)鍵性能參數(shù)（光波長，速度，間距）外，光模塊也有以下好多個基本要素，這種定義只需簡易掌握就可以了。

a、激光發(fā)生器類型

激光發(fā)生器是光模塊中最主要的元器件，將電流量引入半導(dǎo)體器件中，根據(jù)諧振器的光量子震蕩和增益值射出去激光器?，F(xiàn)階段最常見的激光發(fā)生器有FP和DFB激光發(fā)生器，他們的不同是半導(dǎo)體器件和諧振器構(gòu)造不一樣，DFB激光發(fā)生器的價格對比FP激光發(fā)生器貴許多。傳輸間距在40KM之內(nèi)的光模塊一般應(yīng)用FP激光發(fā)生器；傳輸間距≥40KM的光模塊一般應(yīng)用DFB激光發(fā)生器。

b、耗損和散射

耗損是光在光纖線中傳輸時，因為物質(zhì)的消化吸收透射及其泄露造成的光動能損害，這一部分動能伴隨著傳輸間距的提升以一定的比例損耗。散射的形成關(guān)鍵是由于不一樣光波長的無線電波在同一物質(zhì)中傳遞時速率不一，進(jìn)而導(dǎo)致光信號燈不亮的不一樣光波長成份因為傳輸間距的積累而在不一樣的時間抵達(dá)協(xié)調(diào)器，造成單脈沖寬化，從而沒法辨別數(shù)據(jù)信號值。這兩個主要參數(shù)關(guān)鍵危害光模塊的傳輸間距，在具體運用全過程中，1310nm光模塊一般按0.35dBm/km測算鏈接耗損，1550nm光模塊一般按0.20dBm/km測算鏈接耗損，散射值的測算比較復(fù)雜，一般只作參照。

c、發(fā)送激光功率和接收機靈敏度

發(fā)送激光功率指光模塊推送端燈源的輸出激光功率，接收機靈敏度指在一定速度、錯誤差狀況下光模塊的最少接收光功率。兩者都以dBm為企業(yè)，是危害傳輸 間距的主要主要參數(shù)。光模塊可傳輸?shù)拈g距關(guān)鍵遭受耗損和散射兩層面受到限制。耗損限定能夠依據(jù)公式計算：耗損受到限制間距＝（發(fā)送激光功率-接收機靈敏度）/光纖線衰減系數(shù)量 來估計。光纖線衰減系數(shù)量和具體使用的光纖線有關(guān)。一般現(xiàn)階段的G.652光纖線能夠保證1310nm股票波段0.5dB/km，1550nm股票波段0.3dB/km乃至更好。50um單模光纖在850nm股票波段4dB/km 1310nm股票波段2dB/km。針對百兆、千兆網(wǎng)卡的光模塊散射受到限制遠(yuǎn)高于耗損受到限制，能夠未作考慮到。10GE光模塊遵循802.3ae的規(guī)范，傳輸?shù)拈g距和采用光纖線種類、光模塊光特性有關(guān)。

d、光模塊的使用期限

國際性統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，7x24小時無間斷工作中五萬鐘頭（等同于5年）。

e、光纖頭

SFP光模塊一般是LC插口的。

光模塊基本概念

光收取和發(fā)送一體控制模塊（Optical Transceiver）

光收取和發(fā)送一體控制模塊是光纖通信的主要元器件，進(jìn)行對光信號燈不亮的光-電/電-光變換。由兩部份構(gòu)成：接受一部分和發(fā)送一部分。接受一部分完成光-電轉(zhuǎn)換，發(fā)送一部分完成電-光轉(zhuǎn)換。

發(fā)送一部分：

鍵入一定視頻碼率的電子信號經(jīng)內(nèi)部的驅(qū)動器集成ic解決后驅(qū)動半導(dǎo)體材料激光發(fā)生器（LD）或發(fā)光二極管（LED）發(fā)送出相對應(yīng)速度的調(diào)配光信號燈不亮，其內(nèi)部含有激光功率全自動控制回路（APC），使導(dǎo)出的光信號燈不亮輸出功率長期保持。

接受一部分：

一定視頻碼率的光信號燈不亮鍵入控制模塊后由光檢測二極管變換為電子信號，經(jīng)前置放大器后輸出相對應(yīng)視頻碼率的電子信號，輸出的數(shù)據(jù)信號一般為PECL脈沖信號。與此同時在鍵入激光功率低于一定值后會輸出一個告警信號。

光模塊歸類

1、按使用歸類

以太網(wǎng)接口運用的速度：100Base（百兆）、1000Base（千兆網(wǎng)卡）、10GE、25G、40G、100G。 SDH運用的速度：155M、622M、2.5G、10G。

2、按封裝歸類

依照封裝分：1x9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP、QSFP、SFP28、QSFP28。

1x9封裝——電焊焊接型光模塊，一般速率不高過千兆網(wǎng)卡，多選用SC插口。

SFF封裝-——電焊焊接小封裝光模塊，一般速率不高過千兆網(wǎng)卡，多選用LC插口。

GBIC封裝——熱插拔千兆網(wǎng)卡插口光模塊，選用SC插口。

SFP封裝——熱插拔小封裝控制模塊，現(xiàn)階段最大數(shù)率可以達(dá)到4G，多選用LC插口。

XENPAK封裝——運用在千兆以太網(wǎng)接口，選用SC插口。

XFP封裝——10G光模塊，可以用在千兆以太網(wǎng)接口，SONET等各種系統(tǒng)軟件，多選用LC插口。

QSFP封裝——40G光模塊，運用在以太網(wǎng)接口，選用MPO插口。

SFP28封裝——25G光模塊，運用在以太網(wǎng)接口，選用LC插口。

QSFP28封裝——100G光模塊，運用在以太網(wǎng)接口，選用MPO插口。

3、按激光器分類

LED、VCSEL、FP LD、DFB L。

4、按光波長歸類

850nm、1310nm、1550nm、CWDM光波長、DWDM光波長等。

5、按應(yīng)用方法歸類

非熱插拔（1x9、SFF），可熱插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP、QSFP、SFP28、QSFP28）。

伴隨著大家對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求量愈來愈高，互聯(lián)網(wǎng)獲得了迅速發(fā)展趨勢。100G是100G網(wǎng)上的關(guān)鍵構(gòu)成部分，如今早已發(fā)生了好幾個規(guī)范和封裝種類。

100G光模塊的類型

依據(jù)封裝方法的不一樣，100G光模塊關(guān)鍵有CFP／CFP2／CFP4、CXP和QSFP28三大類，在其中，CFP／CFP2／CFP4和CXP是初期100G光模塊的封裝方法，QSFP28則是新一代100G光模塊的封裝方法，并且如今早已變成100G光模塊的流行封裝。100G QSFP28光模塊的工作原理與 QSFP＋光模塊的相近，選用4x25 Gbps的方法傳輸100G光信號燈不亮。

100G光模塊規(guī)范

自100G互聯(lián)網(wǎng)面世后，IEEE、多源協(xié)議書（MSA）行業(yè)聯(lián)盟等組織都對于100G光模塊制訂了好幾個規(guī)范。在諸多規(guī)范中，多源協(xié)議書（MSA）領(lǐng)域機構(gòu)確立的PSM4和CWDM4規(guī)范更為適用于如今市面上主要的100G QSFP28光模塊。下列是一些普遍100G光模塊規(guī)范的詳細(xì)情況：

發(fā)布100G PSM4規(guī)范主要是因為減少價格昂貴的100GBASE－LR4運用的光模塊成本費，100G PSM4光模塊是多模并行處理四通道光模塊，關(guān)鍵適用500米的運用場所。100G CWDM4規(guī)范則主要是對于大數(shù)據(jù)中心2km 100G鏈接的布署而制訂，100G CWDM4光模塊的插口合乎全雙工多模2km 100G光接口規(guī)范，傳輸間距能夠做到2km。

關(guān)鍵檢驗新項目

發(fā)亮輸出功率：立即聯(lián)接光模塊發(fā)亮口；

接收機靈敏度：用可調(diào)式光衰減器聯(lián)接發(fā)亮口和收光交換機，測到最少收僅僅輸出功率；

錯誤差：根據(jù)誤碼儀給光模塊加數(shù)據(jù)信號，同歩檢驗誤碼；

發(fā)送眼圖：根據(jù)眼定向儀查詢光模塊數(shù)據(jù)信號的品質(zhì)。