什么是光模塊，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用參數(shù)介紹 - 全文

光模塊（optical（光學(xué)）module（模塊）），是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代光纖通信不可或缺的光電轉(zhuǎn)換器件，隨著網(wǎng)絡(luò)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(fā)展。易飛揚(yáng)以13年光模塊研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為您解析什么是光模塊？光模塊有什么主要參數(shù)？

什么是光模塊？

光模塊是光電轉(zhuǎn)換的一種器件，最常見(jiàn)的是optical transceiver module，通常由一個(gè)接收器加一個(gè)發(fā)射器組成，transceiver即收發(fā)一體（發(fā)射器transmitter和接收器receiver組合而成）。發(fā)送端把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纖傳送后，接收端再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

在業(yè)內(nèi)說(shuō)的光模塊，特指可熱插拔的小型封裝光模塊，就是用在設(shè)備端口上的、可以在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行熱插拔的光模塊，主要用來(lái)將設(shè)備（一般指的是交換機(jī)或者路由器設(shè)備）中的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，然后通過(guò)一根光纖發(fā)射出去（由光模塊的發(fā)射端實(shí)現(xiàn)），同時(shí)可以接收外部一根光纖發(fā)射過(guò)來(lái)的光信號(hào)且轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通過(guò)光模塊的接收端實(shí)現(xiàn)），輸入到設(shè)備。

光模塊有哪些結(jié)構(gòu)？

除了常見(jiàn)的收發(fā)一體光模塊，根據(jù)某些特殊場(chǎng)景的需求，光模塊也衍生出了一些其他結(jié)構(gòu)。例如針對(duì)只需要接收光信號(hào)的場(chǎng)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(fā)射器省下來(lái)的空間換上一個(gè)接收器）；類似地，針對(duì)只需要發(fā)射光信號(hào)的場(chǎng)景，光模塊只需要發(fā)射器就可以了，于是有了單發(fā)光模塊和雙發(fā)光模塊（把接收器省下來(lái)的空間換上一個(gè)接收器發(fā)射器，則為雙發(fā)）。

有種光模塊的發(fā)射器和接收器是一個(gè)整體，一個(gè)器件既可以作為發(fā)射器也可以作為接收器，這種光模塊的信號(hào)傳輸通過(guò)一根光纖就可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，因此稱為單纖雙向（英文是Bi-Direcetional，簡(jiǎn)稱BiDi）光模塊。這種光模塊節(jié)省了一半的空間，也節(jié)省了一半的光纖需求。如果在它內(nèi)部安裝兩個(gè)同樣的器件，那么就可以同時(shí)進(jìn)行兩路信號(hào)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?yàn)樗怯糜趥鬏旊娦盘?hào)的，沒(méi)有光電轉(zhuǎn)換的功能，我們把它叫做電口模塊。電口模塊是通過(guò)網(wǎng)線傳輸電信號(hào)的，用于設(shè)備之間的電互連。

光模塊有哪些主要參數(shù)？

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

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(jiǎn)稱封裝）決定，而這個(gè)封裝就是各種多源協(xié)議（MSA）組織規(guī)定的。早期設(shè)備的接口種類很多，每個(gè)設(shè)備商生產(chǎn)的設(shè)備都只能用自己特定的光模塊，無(wú)法在行業(yè)內(nèi)通用。于是一些行業(yè)大佬建了個(gè)群，商量在設(shè)備商之間使用相同的接口和相同尺寸的光模塊，這個(gè)群就是MSA。

隨著技術(shù)的發(fā)展，光模塊的尺寸越來(lái)越小，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量也越來(lái)越大。于是，后續(xù)不斷有新的MSA出現(xiàn)，從早期的SFP MSA， XFP MSA到現(xiàn)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(shù)。

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(chǎng)上留存下來(lái)的幾種主要封裝形式。

其中SFP封裝系列根據(jù)速率的不同，有SFP、SFP+、SFP28、SFP56這幾種，未來(lái)可能還會(huì)有SFP112，速率越來(lái)越高，但是尺寸是相同的。QSFP系列有QSFP+、QSFP28、QSFP56，未來(lái)可能會(huì)有QSFP112，速率越來(lái)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，最后一種的主要速率是400Gbps，預(yù)測(cè)不會(huì)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(diào)制技術(shù)：光模塊將電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)所使用的技術(shù)。

3、光模塊的最大速率：光模塊通過(guò)光纖傳輸?shù)男盘?hào)承載的數(shù)據(jù)容量是有限的，不同的光器件和調(diào)制技術(shù)決定了光模塊的最大速率，目前市場(chǎng)上最大速率是從100Mbps到400Gbps。

4、光模塊的最大傳輸距離：光模塊通過(guò)光纖傳輸光信號(hào)，其傳輸距離雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通過(guò)銅線傳輸電信號(hào)，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最大傳輸距離，目前市場(chǎng)上最大傳輸距離是從100m到2000km。

5、光模塊的中心波長(zhǎng)：光模塊的工作波長(zhǎng)其實(shí)是一個(gè)范圍，為了方便描述才使用中心波長(zhǎng)這個(gè)參數(shù)。中心波長(zhǎng)的單位是納米（nm），一般的中心波長(zhǎng)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(guò)程中損耗大但色散小，一般用于40km以內(nèi)的傳輸）；

3）1550nm（SM，單模，傳輸過(guò)程中損耗小但色散大，一般用于40km以上的長(zhǎng)距離傳輸，最遠(yuǎn)可以無(wú)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(guò)2km），有OM1、OM2、OM3、OM4和OM5五種；單模光纖用于長(zhǎng)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(jù)光模塊傳輸需要使用的光纖的數(shù)量又可以細(xì)分為MPO12（針對(duì)8根或者12根光纖）和MPO24（針對(duì)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(zhì)以及體積和設(shè)計(jì)的限制，只能在一定的溫度范圍內(nèi)才能正常工作。行業(yè)內(nèi)一般分為商業(yè)級(jí)（0至70攝氏度）、擴(kuò)展級(jí)（也叫延展級(jí)，-20攝氏度至+85攝氏度）和工業(yè)級(jí)（-40攝氏度至+85攝氏度）3種，有些廠商還提供極端環(huán)境的-40攝氏度至+95攝氏度。

9、光模塊的最大功耗：光模塊在工作時(shí)每秒消耗的電能叫做功耗，功耗越低越好，節(jié)能省電，還利于散熱。

早期光模塊在國(guó)內(nèi)的光通訊行業(yè)中十分熱門，因?yàn)槠淅麧?rùn)很高，但隨著技術(shù)的愈發(fā)成熟，競(jìng)爭(zhēng)也愈發(fā)激烈，利潤(rùn)早已不如當(dāng)年。

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