最全的光模块知识
光模块基础知识培训PPT共80页
光模块基础知识培训PPT共80页目录
1.光模块概述
1.1光模块定义
1.2光模块分类
2.光模块组成与结构
2.1光电转换模块
2.2光发射模块
2.3光接收模块
2.4光连接器和接口
3.光模块应用领域
3.1数据中心
3.2通信网络
3.3其他领域
4.光模块工作原理
4.1光电转换原理
4.2光信号调制与解调原理
4.3光信号传输原理
5.光模块参数及性能指标
5.1光功率
5.2光端口功率均衡
5.3波长稳定性
5.4接收灵敏度
5.5光折射率
5.6饱和输出功率
5.7脉冲电流
5.8热效应
5.9光模块亚临界工作
5.10环境适应性
6.光模块的安装与维护6.1光模块的安装步骤6.2光模块的维护方法
6.3光模块的故障排除
7.光模块的未来发展趋势7.1高速化
7.2高密度化
7.3低功耗化
7.4光模块的集成化
8.光模块的市场前景与挑战
8.1市场前景
8.2技术挑战
8.3行业竞争格局
9.Q&A
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光模块知识
光模块知识
光模块简介
光模块(Optical Module)是一种在电信通信系统中,由光纤连接各种电子设备的一种设备,用来降低线缆的负载,满足高带宽要求的无线传输,有效地提升传输速率。
光模块有各种不同类型,包括单模、多模、单纤、跳纤、光电转换、光电耦合等等,他们都可以用来满足特定的信号传输要求。
光模块的结构
光模块是由电子电路和光纤组成的。
电子电路主要是用来处理信号,可以检测信号,转换信号、滤波,扩展信号范围等功能。
光纤是作为信号传输的介质,它可以传输大量的数据,而且速度比普通线缆快得多。
光模块分类
1、单模光模块
单模光模块是一种常用的光模块,它具有体积小,结构简单,价格便宜的优点,特别适合低速度的传输,如电信接入网,宽带接入网,有线电视网和无线电缆网等。
2、多模光模块
多模光模块是一种在高速传输应用中使用的光模块,它具有高可靠性和高速传输的特点,能够满足高速的网络应用,如网络存储、网络视频传输、网络控制等。
3、单纤光模块。
光模块知识点总结
光模块知识点总结光模块是一种集成光学器件和电子器件的新型器件,其应用领域涉及通信、传感、医疗、工业等多个领域。
随着光纤通信技术和激光器技术的发展,光模块有着越来越广泛的应用需求。
本文将围绕光模块的应用、结构、工作原理等方面进行详细的介绍和总结。
一、光模块的应用光模块在通信、传感、医疗、工业等领域有广泛的应用。
在通信领域,光模块主要用于光纤通信系统中的光传输和接收。
在传感领域,光模块可以实现高精度的光电传感,用于测量光信号的强度、频率、相位等信息。
在医疗领域,光模块可以用于激光手术、光学诊断等应用。
在工业领域,光模块可以用于激光加工、光学检测等领域。
可以说,光模块在现代科技领域中有着重要的应用价值。
二、光模块的结构光模块由光学器件和电子器件组成,其中光学器件包括激光器、光电探测器、光纤耦合器、滤波器等,电子器件包括电路驱动、信号处理等。
激光器产生光信号,光电探测器接收光信号,光纤耦合器实现激光器与光纤的耦合,滤波器用于光信号的滤波,电路驱动用于控制激光器的工作,信号处理用于处理光电探测器接收到的信号。
光模块的结构复杂,需要加工、组装和调试等多个环节才能完成一套成品。
三、光模块的工作原理光模块的工作原理主要包括激光器的工作原理、光电探测器的工作原理和光纤传输的工作原理。
激光器是利用激光共振器发射激光,光电探测器是利用半导体材料的光电效应将光信号转换为电信号,光纤传输是利用光纤的全反射特性将光信号传输到远处。
光模块的工作原理在这三个方面都有着严密的理论基础,是光模块能够正常工作的基础。
四、光模块的发展趋势随着光通信和激光器技术的不断发展,光模块也在不断的改进和升级。
未来光模块的发展趋势主要包括以下几个方面:一是器件集成化,即将多个器件集成到一个芯片中,实现器件的微型化和集成化;二是器件多功能化,即实现一个器件可以实现多个功能,如同时具备激光发射和光电探测功能;三是材料先进化,即采用新型材料来提高器件的性能和稳定性;四是工艺精密化,即加工和制造技术的不断改进,实现器件的精密加工和高质量制造。
超详细的光模块介绍
超详细的光模块介绍光模块发展简述光模块分类按封装:1*9 、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、X2、XENPARK、300pin 等。
按速率:155M、622M、1.25G、2.5G、4.25G、10G、40G等。
按波长:常规波长、CWDM、DWDM等。
按模式:单模光纤(黄色)、多模光纤(橘红色)。
按使用性:热插拔(GBIC、SFP、XFP、XENPAK)和非热插拔(1*9、SFF)。
封装形式光模块基本原理光收发一体模块(Optical Transceiver)光收发一体模块是光通信的核心器件,完成对光信号的光-电/电-光转换。
由两部分组成:接收部分和发射部分。
接收部分实现光-电变换,发射部分实现电-光变换。
发射部分: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(APC),使输出的光信号功率保持稳定。
接收部分: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。
光模块的主要参数1. 传输速率传输速率指每秒传输比特数,单位Mb/s 或Gb/s。
主要速率:百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。
2.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。
注意:• 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。
光模块基础知识
光模块基础知识光模块基础知识详解图1光模块⽰意⼀、光模块的主要组成部分光模块主要有6部分组成,分别为⾦⼿指、控制器MCU、激光驱动器、限幅放⼤器、发射端TOSA、及接收端ROSA组成。
1.1、⾦⼿指图2⾦⼿指(a)⾦⼿指如图2所⽰,主要有以下⼏个功能:1)给模块来提供供电回路;2)实现模块的热插拔的功能;3)为模块的⾼速信号提供连接;4)为模块的低速信号提供连接;5)向主机指⽰模块已经插⼊。
(b)管脚详解1)发射端地管脚标号为1、17、202)接收端地管脚标号为9、10、11、14供电回路中发射端及接收端是单独进⾏供电的,以避免相互⼲扰,同时在国际协议中发射端地级接收端地也是单独标注,但在实际中,对此也并没有严格区分,部分公司产品发射端地级接收端地是连接在⼀起的。
连接在⼀起,也可以避免APD升压产⽣⼲扰,亦符合单点接地原则。
3)发射及接收端电源15,VCCR;16,VCCT原则上来说,发射端及接收端的电源是单独供应的,这样可最⼤限度避免电源之间的相互⼲扰,主机端对发射端及接收端是单独进⾏滤波的。
图3host board典型供电电路图4)低速信号MOD-DEF2(4)、MOD-DEF1(5);标准的I2C两线接⼝,可以完成主机到模块的双向通讯;模块中的SERIAL ID,DOM等信息都是通过这个接⼝读取出来或者写⼊;5)低速信号MOD-DEF0(6)该管脚接地,主机该管脚集电极开路,⽤于检测模块是否已经插⼊主机。
6)低速信号TXDISABLE(3)该管脚⽤于指⽰是否关闭发射端,集电极开路输出,需要关闭发射端时,该管脚为⾼电平,在模块端上拉;7)低速信号TXFAULT(2)该管脚⽤于指⽰模块发射端是否出现严重故障,若出现严重故障,TXFAULT为⾼,在主机端上拉。
8)低速信号RX-LOS(8)该管脚⽤于指⽰模块接收端是否出现严重故障,若出现严重故障,该管脚为⾼电平,在主机端上拉。
9)接收端差分信号对RD+(13)、RD-(14)此两管脚为⾼速信号接收端,⽤于接收告诉信号。
光模块知识整理
光纤的相关知识
• 光纤知识 • 光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为
单模光纤和多模光纤。
• 在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只 沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单 模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通 迅。
• 在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种 光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
以太网交换机常用光模块的相关了解
• 以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。它们的 英文全称,中文名不常用,可以简单了解下:
• SFP: Small Form-factor Pluggable transceiver ,小封装可插拔收 发器
• GBIC :GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
• CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间 间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响, 一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都 比DWDM器件便宜
• DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔 较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之 基于CWDM技术的设备价格高
用LC接口 • GBIC封装--热插拔千兆接口光模块,采用SC接口 • SFP封装--热插拔小封装模块,目前最高数率可达
155M/622M/1.25G/2.125G/4.25G/8G/10G,多采用LC接口 • XENPAK封装--应用在万兆以太网,采用SC接口 • 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
光模块基础知识
光模块基础知识光模块是一种将电信号转换为光信号的设备,通常用于光纤通信和光纤传感领域。
它是光通信系统中的重要组成部分,起着传输和接收光信号的作用。
本文将介绍光模块的基础知识,包括其类型、工作原理、应用场景等方面。
一、光模块的类型根据光模块的封装形式和工作波长,可以将光模块分为多种类型。
其中,常见的光模块类型包括:SFP、SFP+、QSFP、CFP、XFP等。
这些不同类型的光模块适用于不同的应用场景和需求。
例如,SFP 光模块适用于1Gbps的光纤通信,而SFP+光模块则适用于10Gbps的通信需求。
二、光模块的工作原理光模块的工作原理是将电信号转换为光信号,然后通过光纤进行传输。
首先,电信号经过电-光转换器,被转换为光信号。
然后,光信号经过光纤传输到目标地点。
最后,光信号再经过光-电转换器,被转换为电信号。
这样,光模块实现了电信号和光信号之间的互相转换。
三、光模块的应用场景光模块广泛应用于光通信系统和光纤传感领域。
在光通信系统中,光模块用于实现高速、远距离的光信号传输。
它被广泛应用于光纤通信、数据中心互联等领域。
在光纤传感领域,光模块可以用于实现光纤传感器的信号接收和传输。
例如,在石油工业中,光模块可以用于光纤传感器对温度、压力等参数的监测。
四、光模块的特点和优势光模块相比传统的电信号传输方式具有许多优势。
首先,光模块可以实现高速、远距离的信号传输,可以满足大带宽、长距离的通信需求。
其次,光模块具有低插损、低衰减的特点,可以保证信号的传输质量。
此外,光模块还具有抗电磁干扰、安全可靠等优势。
由于这些特点和优势,光模块在光通信和光纤传感领域得到了广泛应用。
五、光模块的未来发展趋势随着信息技术的不断发展和应用需求的增加,光模块也在不断演进和创新。
未来,光模块的发展趋势主要包括以下几个方面。
首先,光模块将实现更高的传输速率,如100Gbps、400Gbps等。
其次,光模块将实现更小尺寸的封装,以适应高密度集成的需求。
光模块知识(2.0)_PHOTON讲稿
0.35
0.3
minimum
0.25
0.2
1200
1300
1400
1500
1600
1700
Wavelength (nm)
G.652A and B
传输距离的计算(Tranceiver )
1,对单模光纤( 不考虑色散) 传输距离=(总光功率预算-插损-传输代价)/衰减系数
总光功率预算= Transmitter最坏光功率-Receiver接收最坏灵敏度 插 损 = 光路系统决定 传输代价 = Transceiver所决定
2.材料色散
含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时,不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同,传 输速度不同就会引起脉冲展宽,导致色散。
3.波导色散
它是由光纤的几何结构决定的色散,其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。光在光纤中通 过芯与包层界面时,受全反射作用,被限制在纤芯中传播。但是,如果横向尺寸沿光纤轴发 生波动,除导致模式间的模式变换外,还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层,在包 层中传输,而包层的折射率低、传播速度大,这就会引起光脉冲展宽,从而导致色散。
G.984.2 规定的上行 光信号的眼图模板
−y10
x1 x2
x3 x4 1
1UI
155.52Mbps
622.08Mbps
1244.16Mbps
x1/x.28/0.72
x2/x3 x3-x2 y1/y2
0.36/0.65 --
0.20/0.80
0.40/0.60 --
Vcc
PIN
i
Rf
A
u o =iR f
跨阻放大器原理图
在高速率光模块中,通常都是将PIN(或 者APD)光电二极管TIA组装在一个密 封的金属外壳内,这就构成了光接收组 件(ROSA)
《光模块知识介绍》课件
CFP封装
大型封装,支持更高的通 道数和更高速的数据传输 。
光模块的接口类型和规范
LC接口
连接器类型,采用插拔式 连接,方便安装和维护。
SC接口
另一种常见的连接器类型 ,具有较高的插拔次数和 可靠性。
MSA接口规范
多源协议,定义了不同厂 商生产的模块之间的互操 作性。
光模块的互操作性和兼容性
互操作性
光模块集成化和小型化的发展趋势
总结词
为了降低成本、提高可靠性,光模块正朝着集成化和小型化的方向发展。
详细描述
集成化光模块将多个光器件集成在一个封装内,减少了连接器和布线的数量,提高了系 统的稳定性和可靠性。同时,小型化光模块能够满足高密度数据中心的需求,减少空间
占用和能耗。
光模块在5G、物联网等新兴领域的应用前景
不同厂商生产的模块应能够相互配合 工作,实现数据的传输。
兼容性
兼容不同厂商的模块
为了实现光模块市场的竞争和多样性 ,应确保不同厂商的模块具有互操作 性和兼容性。
同一厂商生产的模块应能够在不同设 备上实现数据的传输。
05 光模块的制造工艺和材料
光器件的制造工艺
芯片制造
在硅片上制造光器件的 核心部分,如激光器、
光学材料
如玻璃、晶体等,用于制造光 学元件。
其他材料
如连接器、电缆等,用于光模 块与其他设备的连接。
光模块的成本和价格
成本构成
芯片制造、封装工艺、光学元件 和其他材料的成本共同决定了光
模块的总成本。
价格影响因素
市场需求、技术水平、品牌知名 度等也会影响光模块的价格。
价格比较
不同类型的光模块价格差异较大 ,需要根据实际需求进行选择。
光模块知识(详细)
光模块知识——转载自通信人家园光模块的发展简述光模块分类按封装:1*9 、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、X2、XENPARK、300pin等。
按速率:155M、622M、1.25G、2.5G、4.25G、10G、40G等。
按波长:常规波长、CWDM、DWDM等。
按模式:单模光纤(黄色)、多模光纤(橘红色)。
按使用性:热插拔(GBIC、SFP、XFP、XENPAK)和非热插拔(1*9、SFF)。
封装形式光模块基本原理光收发一体模块(Optical Transceiver)光收发一体模块是光通信的核心器件,完成对光信号的光-电/电-光转换。
由两部分组成:接收部分和发射部分。
接收部分实现光-电变换,发射部分实现电-光变换。
发射部分: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(APC),使输出的光信号功率保持稳定。
接收部分: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。
光模块内部结构光模块的主要参数1. 传输速率传输速率指每秒传输比特数,单位Mb/s 或Gb/s。
主要速率:百兆、千兆、2.5G、4.25G 和万兆。
2.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。
注意: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。
最全的光模块知识.doc
最全的光模块知识最近看了看,光模块的发展真是日新月异在盘点光模块之前,我们先来讲讲两台设备,是如何通过光纤连接起来的其实这里面涉及好多东西而我们最关注的主要是两部分光纤跳线和光模块①光纤跳线光缆分为单模和多模我们可以从跳线的颜色上来区分有没有一种ofo和摩拜的即视感……两种光纤的光传输模式不同最直接的影响是,传输距离的差异比如对于千兆网络来说单模光纤可以传输上百公里(120KM)多模光纤只能传几百米(550m)光纤跳线是一种“接插件”一边连光模块,一边连熔接盒(或配线架) 它的接口有很多种“造型”↓这么多复杂的名字其实不重要我们记住一点就好跳线是为了连接两端的只要接口和两端的形态匹配就ok接口匹配了,才能插在一起大家看对眼,一切好商量②光模块光模块经过这么多年的发展形态几多变迁,一一道来↓GBIC模块这曾经是应用最广泛的千兆模块形态比如C记老玩家们耳熟能详的5484/5486根据连接光纤类型和传输距离的不同GBIC有很多子类,不同厂家命名规则不同(GBIC-SX,GBIC-LX,GBIC-LH等等) 有些人很变态,不连光纤,而是要连接双绞线于是,就有了GBIC-T模块这种变态模块把光口变成电口来用在只需要少量电口的场合也算是不错的折衷之法↓SFP模块GBIC流行了很多年但它的缺陷是尺寸比较大(火柴盒大小)功耗高而且占空间于是,SFP被创造出来它的尺寸像一盒绿箭口香糖……类似的,也有人用来连接双绞线这就是SFP-T我们再来看一下万兆的模块们↓Xenpak、X2、XFP、SFP+四种万兆模块,出现的年代不同尺寸从大到小,小的替代了大的目前SFP+是万兆光模块的主力……接下来,看更高的速率25G/40G/100G40G没啥好说的,已经日薄西山主流的模块形态只有QSFP+这一种从QSFP+开始,我们见识了一种新的跳线类型下图可以看到LC跳线和MTP跳线的差异↓是不是越看越晕?其实MTP和MPO的出现是为了满足更高密度的光纤布线把多根光纤封装在一起↓把它解剖一下,是这个样子的里面藏了6对光纤哦↓再来一张实操图,这是在交换机上QSFP+和MTP跳线连接40G模块的样子↓随着云数据中心的兴起25G以太网火了起来它几乎成为服务器间互联的主流标准25G比10G更快,比40G更经济(还有更吸引人的RDMA)25G光模块采用SFP28形态模样与SFP、SFP+没什么差异↓接下来我们说说100G这大概是吃瓜群众能见到的最高速率100G光模块短短几年,经历了快速的迭代主要还是为了尺寸和功耗,在高密度环境下大家都追求尺寸更小,功耗更低从CFP、CFP2、CFP4再到当下最流行的QSFP28↓和前面千兆模块一样,只看形态还不够还涉及传输距离、光纤种类、应用场景所以在每种形态下,还有很多细分↓比如,仅仅QSFP28家族就有很多细分的型号PSM、LR4、SR4、AOC、DAC等等连接器类型上,除了大家熟知的LC接口还有多光纤汇聚的MTP/MTO真的是很复杂啊……在100G之上,还有400G网速的提升真是没有止境啊400G的光模块据说有4种CDFP、CFP8、QSFP-DD、OSFP 下图是CFP8和它的100G前辈们的比较↓而另外三个家伙,长成这样它们都是由不同组织推行的标准↓400G离我们太远了,就不细说了……③直连线缆▼在数据中心中,通常用AOC/DAC线缆来完成架顶交换机与服务器的互联而不像我们最初那种使用光纤跳线比如,AOC线缆的结构是这样的↓他们通常长这样可以看作把两个模块和跳线融为一体↓DAC是纯电信号,没有光电转换的过程DAC兼容性好,但是传输距离短,又比较粗硬所以,现在AOC更流行一些不同速率都有相应的AOC线缆10G、25G、40G、100G……比如下面是QSFP28 AOC线缆,用于100G互联还有一种应用场景40G可以拆成4×10G,100G可以拆成4×25G 于是,就有了一拖四线缆把一个高速端口变成4个低速端口↓实物长这样40G和100G的一拖四AOC来一张群魔乱舞图光模块、AOC/DAC、1拖4集体出镜↓最后,我们看看在数据中心中各种模块、线缆是怎么组合使用的吧光模块的应用场景很广泛他们有的可以通用,有的会有差异但是从形态规格上讲,无外乎上面那些就不再一一列举了。
光模块知识(全)
光模块基础知识介绍
• TD-/+ 是发射部分差分信号输入,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗. 差分输入信号摆幅范围500mV~2400mV
• RD-/+ 接受部分差分信号输出,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗. 差分输出信号摆幅范围370~2000mV
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光模块基础知识介绍
• 2.1 发射部分
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光模块基础知识介绍
2.1.1 激光二极管的特性
• 激光二极管(LD—Laser diode) 是一个电流器件,只在它通过 的正向电流超过阈值电流Ith (Threhold current)时它发出 激光
• 为了使LD高速开关工作,必须 对它加上略大于阈值电流的直 流偏置电流IBIAS
响应度:
响应速度:要能够检测高频调制的光信号,响应速度就要足够快。响应速度通常用响 应时间来表示。响应时间为光电二极管对矩形光脉冲的响应——电脉冲的上升或下降 时间。
灵敏度:是指在保证一定通信质量条件下所需接收的最小信号功率(Ps)。
影响光接收组件的灵敏度的因素很多,和系统相关的主要有: ▪ 比特速率对灵敏度影响(比特速率越大,灵敏度下降越多) ▪ 输入脉冲波形对灵敏度影响 (输入脉冲波形越宽,灵敏度下降越大 )
阈值电流ith和斜效率sslopeefficiency是温度的函数且具有离散性212激光二极管驱动电路驱动电路实质上就是一个高速电流开关213自动功率控制apc原理通过检测背光二极管md产生的光电流平均值来实现闭环控制apc调节偏置电流来保持平均输出光功率稳定214tec温度控制电路dwdm密集波分复用技术不断发展为了尽可能地传输更多的信道要求光源峰值波长的间隔尽可能地小这就对激光器波长的稳定性提出了更高的要求
光模块基础知识介绍
光模块基础知识介绍目录一、光模块概述 (2)1.1 光模块的定义 (3)1.2 光模块的作用 (4)1.3 光模块的应用领域 (5)二、光模块的分类 (6)2.1 按传输速率分类 (7)2.1.1 低速光模块 (8)2.1.2 中速光模块 (9)2.1.3 高速光模块 (11)2.2 按接口类型分类 (12)2.2.1 SC型光模块 (13)2.2.2 LC型光模块 (13)2.2.3 MPO型光模块 (14)2.2.4 TO型光模块 (16)2.3 按传输距离分类 (17)2.3.1 短途光模块 (18)2.3.2 中长途光模块 (19)三、光模块的工作原理 (20)3.1 光模块的信号传输过程 (22)3.2 光模块的信号编码与解码 (23)3.3 光模块的电源管理 (24)四、光模块的性能指标 (25)4.1 传输速率 (26)4.2 传输距离 (27)五、光模块的选购与使用 (28)5.1 如何根据应用场景选择合适的光模块 (29)5.2 光模块的安装与调试 (30)5.3 光模块的维护与保养 (31)六、光模块市场与发展趋势 (32)6.1 光模块市场的现状 (33)6.2 光模块市场的发展趋势 (34)6.3 光模块技术的发展动态 (35)一、光模块概述随着信息技术的飞速发展,光通信作为现代通信的主要手段,在全球范围内得到了广泛的应用和推广。
在光通信系统中,光模块作为核心组件之一,起着至关重要的作用。
本文将对光模块的基础知识进行简要介绍。
光模块是一种将电信号转换为光信号并进行传输的器件,它实现了光与电之间的转换,为光通信系统提供了稳定、高效的数据传输通道。
光模块广泛应用于光纤通信、数据中心、局域网络等领域,为各种应用场景提供高速、大容量的数据传输解决方案。
光模块的基本构成包括光发射器、光接收器以及光放大器等部分。
光发射器负责将电信号转换为光信号,并发射出去;光接收器则负责将接收到的光信号转换为电信号。
光模块的一些常识
光模块的一些常识光纤模块的构成:有发射激(TOSA),接受(ROSSA) 线路板 IC 外部配件光纤模块接口分为FC型、SC型、LC型、ST型和FTRJ型。
RJ45 光收发一体模块分类按照速率分:以太网应用的100Base(百兆)、1000Base(千兆)、10GE SDH应用的155M、622M、2.5G、10G按照封装分:1×9、SFF、SFP、GBIC SFP+ XFP X2 XENPAK1×9封装--焊接型光模块,一般速率有52M/155M/622M/1.25G,多采用SC接口SFF封装--焊接小封装光模块,一般速率有155M/622M/1.25G/2.25G/4.25G,多采用LC接口GBIC封装--热插拔千兆接口光模块,采用SC接口SFP封装--热插拔小封装模块,目前最高数率可达155M/622M/1.25G/2.125G/4.25G/8G/10G,多采用LC接口XENPAK封装--应用在万兆以太网,采用SC接口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接口按照激光类型分:LED、VCSEL、FP LD、DFB LD按照发射波长分:850nm、1310nm、1550nm等等按照使用方式分:非热插拔(1×9、SFF),可热插拔(GBIC、SFP、XENPAK、XFP)光纤模块又分单模和多模单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm 它的传输距离一般10KM 20kM 40KM 70KM 120KM多模光纤使用的光波长多为850 nm或1310nm.多模光纤50/125μm或62.5/125μm两种,它的传输距离也不一样,一般千兆环境下50/125μm线可传输550M,62.5/125μm只可以传送330M。
(2KM 550M)从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。
单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
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最全的光模块知识最近看了看,光模块的发展真是日新月异在盘点光模块之前,我们先来讲讲两台设备,是如何通过光纤连接起来的
而我们最关注的主要是两部分
光纤跳线和光模块
①
光纤跳线
光缆分为单模和多模
我们可以从跳线的颜色上来区分
有没有一种ofo 和摩拜的即视感
两种光纤的光传输模式不同
最直接的影响是,传输距离的差异
比如对于千兆网络来说
单模光纤可以传输上百公里(120KM)多模光纤只能传几百米(550m)
光纤跳线是一种“接插件”
一边连光模块,一边连熔接盒(或配线架)
它的接口有很多种“造型”
↓
这么多复杂的名字其实不重要
我们记住一点就好
跳线是为了连接两端的
只要接口和两端的形态匹配就ok
接口匹配了,才能插在一起
大家看对眼,一切好商量
②
光模块
光模块经过这么多年的发展
形态几多变迁,一一道来
↓
GBIC 模块
这曾经是应用最广泛的千兆模块形态
比如C 记老玩家们耳熟能详的5484/5486根据连接光纤类型和传输距离的不同
GBIC 有很多子类,不同厂家命名规则不同
(GBIC-SX ,GBIC-LX ,GBIC-LH 等等)有些人很变态,不连光纤,而是要连接双绞线于是,就有了GBIC-T 模块
这种变态模块把光口变成电口来用
在只需要少量电口的场合
也算是不错的折衷之法
SFP 模块
GBIC 流行了很多年
但它的缺陷是尺寸比较大(火柴盒大小)
功耗高而且占空间
于是,SFP 被创造出来
它的尺寸像一盒绿箭口香糖
类似的,也有人用来连接双绞线
这就是SFP-T
我们再来看一下万兆的模块们Xenpak 、X2 、XFP 、SFP+
四种万兆模块,出现的年代不同
尺寸从大到小,小的替代了大的目前
SFP+ 是万兆光模块的主力
接下来,看更高的速率
25G/40G/100G
40G 没啥好说的,已经日薄西山主流的模
块形态只有QSFP+ 这一种
从QSFP+ 开始,我们见识了一种新的跳线类型
下图可以看到LC 跳线和MTP 跳线的差异
是不是越看越晕?其实MTP 和MPO 的出现是为了满足更高密度的光纤布线
把多根光纤封装在一起
把它解剖一下,是这个样子的
里面藏了6 对光纤哦
再来一张实操图,这是在交换机上QSFP+和MTP 跳线连接40G模块的样子
随着云数据中心
的兴起
25G 以太网火了起来
它几乎成为服务器间互联的主流标准
25G 比10G 更快,比40G 更经济(还有更吸引人的RDMA )
25G 光模块采用SFP28 形态
模样与SFP、SFP+ 没什么差异
接下来我们说说100G
这大概是吃瓜群众能见到的最高速率100G 光模块短短几年,经历了快速的迭代主要还是为了尺寸和功耗,在高密度环境下大家都追求尺寸更小,功耗更低
从CFP、CFP2 、CFP4
再到当下最流行的QSFP28
和前面千兆模块一样,只看形态还不够还涉及传输距离、光纤种类、应用场景所以在每种形态下,还有很多细分
↓
比如,仅仅QSFP28 家族
就有很多细分的型号
连接器类型上,除了大家熟知的LC 接口
PSM、LR4、SR4、AOC 、DAC 等等
还有多光纤汇聚的MTP/MTO
真的是很复杂啊
在100G 之上,还有400G 网速的提升
真是没有止境啊400G 的光模块据说有
4 种
CDFP 、CFP8 、QSFP-DD 、OSFP
下图是CFP8 和它的100G 前辈们的比较
400G 离我们太远了,就不细说了
③
而另外三个家伙,长成这样
它们都是由不同组织推行的标准
↓
直连线缆
在数据中心中,通常用AOC/DAC 线缆来完成架顶交换机与服务器的互联
而不像我们最初那种使用光纤跳线比如,AOC 线缆的结构是这样的
他们通常长这样
可以看作把两个模块和跳线融为一体
↓
DAC 是纯电信号,没有光电转换的过程DAC 兼容性好,但是传输距离短,又比较粗硬所以,现在AOC 更流行一些
不同速率都有相应的AOC 线缆
10G 、25G 、40G 、100G ⋯⋯
比如下面是QSFP28 AOC 线缆,用于100G 互联
还有一种应用场景
40G 可以拆成 4×10G ,100G 可以拆成 4×25G
于是,就有了一拖四线缆
把一个高速端口变成 4 个低速端口
↓
实物长这样
40G 和 100G 的一拖四
AOC
来一张群魔乱舞图
光模块、 AOC/DAC 、1 拖 4 集体出镜
↓
↓
最后,我们看看在数据中心中
各种模块、线缆是怎么组合使用的吧
光模块的应用场景很广泛
他们有的可以通用,有的会有差异
但是从形态规格上讲,无外乎上面那些
就不再一一列举了。