光通信的一些常识

光通信的一些常识

一、光收发一体模块定义

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。

二、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、XENPAK、XFP，各种封装见图1～6 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

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（Small Form Factor）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（1X9）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。

GBIC封装--热插拔千兆接口光模块，采用SC接口。GBIC是Giga Bitrate Interface Converter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分额。SFP封装--热插拔小封装模块，目前最高数率可达4G，多采用LC接口。SFP是SMALL FORM PLUGGABLE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）

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

1.发展的方向之一：小型化

光收发模块作为光纤接入网的核心器件推动了干线光传输系统向低成本方向发展，使得光网络的配置更加完备合理。光收发模块由光电子器件、功能电路和光接口等结构件组成，光电子器件包括发射和接收两部分，发射部分包括LED、VCSEL、FP LD、DFB LD等几种光源；接收部分包括PIN型和APD型两种光探测

器。

目前的光通信市场竞争越来越激烈，通信设备要求的体积越来越小，接口板包含的接口密度越来越高。传统的激光器和探测器分离的光模块，已经很难适应现代通信设备的要求。为了适应通信设备对光器件的要求，光模块正向高度集成的小封装发展。高度集成的光电模块使用户无须处理高速模拟光电信号，缩短研发和生产周期，减少元气件采购种类，减少生产成本，因此也越来越受到设备制造商

的青睐。

目前光收发模块中的光电器件的封装由较大尺寸的双列直插形式为主发展为以同轴封装形式为主；光接口等结构件从ST、FC发展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ

型连接口形式，相应的光收发模块的封装形式也从金属封装发展到塑料封装，由单接口的分离模块发展到双接口的收发一体模块。管脚排列及封装由双列直插20脚、16脚分离模块发展到单排9脚(1X9)、双排9脚(2X9)以及今后的双排10脚和双排20脚的收发一体模块。SFF（Small Form Factor）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（1X9）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。

小封装光收发模块以其外观封装体积小的优势，使网络设备的光纤接口数目增加了一倍，单端口速率达到吉比特量级，能够满足INTERNET时代网络带宽需求的快速增长。可以说小封装光收发模块技术代表了新一代光通信器件的发展趋势，是下一代高速网络的基石。国外各大光模块供应商已生产了各种用于不同速率和距离的小封装光模块，国内一些光器件供应商（像上海大亚光电）也开始研发和

生产各速率SFF小封装光模块。

2.发展的方向之二：低成本、低功耗

通信设备的体积越来越小，接口板包含的接口密度越来越高，要求光电器件向低

成本、低功耗的方向发展。

目前光器件一般均采用混合集成工艺和气密封装工艺，下一步的发展将是非气密的封装，需要依靠无源光耦合(非X-Y-Z方向的调整)等技术进一步提高自动化生产程度，降低成本。随着光收发模块市场需求的迅速增长，功能电路部分专用集成电路的供应商也逐渐增多，供应商在规模化、系列化方面的积极投资使得此类IC的性能越来越完善，成本也越来越低，从而缩短了光收发模块的开发周期，降低了成本。尤其是处理高速、小信号、高增益的前置放大器采用的是GaAs工艺和技术，SiGe技术的发展，使得这类芯片的成品率及制造成本得到很好的控制，同时可进一步降低功耗。另外采用非制冷激光器也进一步降低了光模块的制造成本。目前的小封装光模块也都采用低电压3.3v供电，保证了端口的增加不

会提高系统的功耗。

3.发展的方向之三：高速率

人们对信息量要求越来越多，对信息传递速率要求越来越快，作为现代信息交换、处理和传输主要支柱的光通信网，一直不断向超高频、超高速和超大容量发展，传输速率越高、容量越大，传送每个信息的成本就越来越小。长途大容量方面当前的热点是10 Gbit/s 和40Gbit/s，据ElectroniCast最新的市场研究，10 Gbit/s数据通信收发模块的全球总消费量将从2001年的1.57亿美元增长到2010年的90亿美元。2001年早期使用10 Gbit/s数据通信收发器的数量不到10万个，但到2003年，10 Gbit/s数据通信收发模块将增加到200万个。在接