光通信模块基础知识
光模块基础知识培训PPT共80页
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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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光模块的一些基础知识
光模块的一些基础知识一、光模块的构成：有发射激（TOSA),接受（ROSSA) 线路板IC 外部配件二、光模块接口分为FC型、SC型、LC型、ST型和FTRJ型。
三、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接口四、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）五、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。
光模块知识介绍
1.1 光纤系统简介
• 光纤通信主要是指利用激光作为信息的载体信号并通过光导纤维来传 递信息的通信系统，有以下优点：
– 宽的传输带宽 – 低的传输损耗 – 不受电磁干扰 – 成本低，重量轻
1.1 光纤系统简介
• 基本光纤系统的构架及其功能介绍： – 发送单元：把电信号转换成光信号； – 传输单元：载送光信号的介质； – 接收单元：接收光信号并转换成电信号； – 连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤。
内径：单模9um 多模50/62.5um
多模光纤跳线的颜色为橙色 单模光纤跳线的颜色为黄色
125 9
125 50
12 62.5 5
1.4 光纤的基本知识
• 色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成 的 频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。 – 模间色散：不同模式的光沿着不同的路径传输。 – 材料色散：不同波长的光行进速度不同。 – 波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时， 会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光 纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。
，务必戴上防尘帽； 3、盘纤的直径不能少于6cm，如图表9所示； 4、光纤跳线每插拔5次，需清洁1次； 5、一根光纤跳线任意一端连接器最多插拔5000次； 6、跳接线在使用和转移过程中不许有锐角弯折以及甩动； 7、对于外观已经损坏的光纤跳线不予使用。
光模块原理和测试基础
光模块原理和测试基础光模块是一种集成了光传输和接收功能的光电设备，通常由光电转换器、传输和接收电路、封装和连接接口等组成。
它的主要功能是将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号，实现光与电的互相转换。
光模块的原理主要包括光电转换原理和光传输原理。
光电转换是指将光信号转换为电信号，通常使用光电二极管或光敏晶体管来实现。
光电二极管是一种能够转换光能为电能的器件，其结构与一般的二极管相似，但是PN结的一个电极是透明的，可以吸收光能。
当光照射到光电二极管上时，光能被吸收，电子位于PN结附近的导带中，产生光电流。
光敏晶体管也是一种能够转换光能为电能的器件，其结构更为复杂，但原理与光电二极管相似。
光传输是指将光信号通过光纤传输到目标位置。
光纤是一种非常细长的光通信线缆，由光纤芯和包层构成。
光信号在光纤芯内以全内反射的方式传输，通过不断反射来实现信号的传输。
光模块中的光传输系统通常包括光源、调制器、光纤和接收器等。
光源是光模块的核心部件之一，用于产生光信号；调制器用于调制光信号，使其能够携带信息；光纤用于传输光信号；接收器用于接收光信号并将其转换为电信号。
光模块的测试基础主要包括光功率测试、波长测试、比特误码率测试和接收灵敏度测试等。
光功率测试是指通过测量光模块的输出功率来评估其发送性能。
通常使用功率计来进行光功率测试，将测试仪器的光接收口对准光模块的输出端，即可得到光模块的输出功率。
波长测试是指通过测量光模块的输出波长来判断其光信号的稳定性和一致性。
通常使用光谱仪来进行波长测试，将测试仪器的光接收口对准光模块的输出端，即可得到光模块的输出波长。
比特误码率测试是指通过测量光模块发送和接收的比特误码率来评估其数据传输性能。
通常使用误码率测试仪来进行比特误码率测试，将测试仪器的输入端连接到光模块的发送端，输出端连接到光模块的接收端，即可得到光模块的比特误码率。
接收灵敏度测试是指通过测量光模块的接收灵敏度来评估其接收性能。
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装置，它是光纤通信系统中极为重要的组成部分。
光模块的主要功能是将电子设备产生的电信号转换为光信号，并通过光纤传输到目标设备。
光模块通常由光电转换器和光电转换器组成。
光电转换器负责将电信号转换为光信号，而光电转换器则负责将光信号转换为电信号。
光模块的工作原理是利用半导体材料的特性，使得当电流通过时，产生光子，并将其转换为光信号。
光模块的电子部分通常由驱动电路和接收电路组成，它们负责控制光电转换器的工作。
光模块的主要特点是高速、高带宽和低功耗。
由于光信号的传输速度非常快，因此光模块能够实现高速数据传输，满足现代通信系统对数据传输速度的要求。
此外，光模块还具有高带宽的特点，可以同时传输多个信号，从而提高通信系统的传输能力。
与传统的电信号传输相比，光模块的功耗更低，能够降低通信设备的能耗。
光模块的应用非常广泛，主要用于光纤通信系统、数据中心、计算机网络等领域。
在光纤通信系统中，光模块起到了连接发送方和接收方的桥梁作用，实现了信号的传输和接收。
在数据中心和计算机网络中，光模块用于连接服务器、交换机和路由器，实现数据的高速传输和处理。
根据不同的应用需求，光模块可以分为多种类型，如SFP光模块、QSFP光模块、CFP光模块等。
它们的主要区别在于传输速率、接口类型和尺寸等方面。
例如，SFP光模块适用于传输速率较低的应用，而QSFP光模块适用于传输速率较高的应用。
光模块的选型和使用需要考虑多个因素，如传输距离、传输速率、接口类型和成本等。
对于长距离传输，需要选择能够支持较高传输功率和较低损耗的光模块；对于高速传输，需要选择能够支持较高传输速率的光模块；对于特定的设备接口，需要选择相应类型的光模块；同时，还要考虑成本因素，选择性价比较高的光模块。
光模块作为光纤通信系统中的重要组成部分，具有高速、高带宽和低功耗的特点，广泛应用于光纤通信、数据中心和计算机网络等领域。
在选择和使用光模块时，需要考虑多个因素，以满足不同应用需求。
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。
光模块基础知识
光模块基础知识光模块是一种集成光电子器件，通过将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号，实现光纤通信的传输和接收功能。
在光纤通信系统中，光模块扮演着重要的角色。
一、光模块的组成光模块由光发射器和光接收器两个基本部分组成。
1. 光发射器：光发射器采用半导体激光器或发光二极管，将电信号转换为光信号。
半导体激光器是一种将电能转换为光能的器件，通过电流注入产生激光。
发光二极管是一种将电能转换为光能的器件，通过电流注入产生非激光光源。
2. 光接收器：光接收器采用光电二极管或光电探测器，将光信号转换为电信号。
光电二极管是一种将光能转换为电能的器件，通过光照射产生电流。
光电探测器是一种将光能转换为电能的器件，通过光照射产生光电流。
二、光模块的工作原理光模块的工作原理可以简单描述为：在发送端，电信号通过光发射器转换为光信号，通过光纤传输到接收端；在接收端，光信号通过光接收器转换为电信号。
1. 发送端工作原理：电信号通过驱动电路控制光发射器，驱动电路将电信号转换为适合光发射器工作的电流或电压信号，进而激励光发射器发出相应的光信号。
光信号经过光纤传输到接收端。
2. 接收端工作原理：光信号通过光纤传输到接收端后，经过光接收器转换为电信号。
光接收器将光信号转换为电流或电压信号，并通过电路进行放大和处理，得到与原始电信号相对应的信号。
三、光模块的特性和参数光模块的特性和参数会直接影响到光纤通信系统的性能和可靠性。
1. 速率：光模块的速率指的是在光纤通信中传输的数据速率，通常以Gbps（千兆位每秒）为单位。
速率越高，传输的数据容量越大。
2. 波长：光模块的波长是指光信号在光纤中传播时的波长。
常见的波长有850nm、1310nm和1550nm等。
不同波长的光信号在光纤中传播的损耗和传输距离也会有所不同。
3. 传输距离：光模块的传输距离是指光信号在光纤中传输时的最大距离。
传输距离受到光纤损耗、光发射功率和光接收灵敏度等因素的影响。
光模块原理和测试基础
光模块原理和测试基础光模块是指由构建在集成电路上的光学器件和光电器件组成的模块，通常用于光纤通信中的发送和接收信号。
光模块具有高速、高效、低功耗和长距离传输等特点，广泛应用于光纤通信、数据中心、计算机网络以及雷达和光学测量等领域。
光模块的原理主要涉及光学器件和光电器件两方面。
首先是光学器件，主要有光源、准直器、偏振器、耦合器和光纤等。
光源是光模块中的发光器件，常用的光源包括激光二极管（LD）、垂直腔面发射激光器（VCSEL）、LED等。
光源发出的光经过准直器和偏振器进行调整和过滤，然后通过耦合器将光能耦合到光纤中进行传输。
其次是光电器件，主要包括光电二极管（PD）、光电探测器、光电晶体管等。
光电器件起到将光信号转换成电信号的作用。
接收光信号时，光模块将光纤传输的光信号耦合到光电器件中，光电器件将光信号转换成电信号之后经过放大、滤波等处理后输出。
光模块测试的基础主要包括以下几个方面：1.传输性能测试：传输性能测试主要关注光模块在光纤通信中的传输性能，包括传输速率、误码率、带宽、灵敏度、串扰等指标的测试。
传输速率是指光模块支持的数据传输速度，常见的有1Gb/s、10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s等。
误码率是指传输过程中出现的比特错误率，常用的误码率测试方式包括位误码率（BER）和帧误码率（FER）等。
带宽是指光模块支持的频率范围，可以通过测试信号频谱分析来进行测试。
灵敏度是指光模块对输入光信号的强度变化的敏感程度，可以通过改变输入光功率进行测试。
串扰是指在多信道传输中，信道间互相干扰的程度，可以通过串扰测试仪进行测试。
2.温度和湿度测试：温度和湿度是影响光模块性能的重要因素，因此需要对光模块在不同温度和湿度环境下的性能进行测试。
温度测试可以通过将光模块放置在恒温箱中，改变温度值来测试光模块的温度性能。
湿度测试可以通过将光模块放置在恒湿箱中，改变湿度值来测试光模块的湿度性能。
3.可靠性测试：可靠性测试是对光模块的长期工作性能进行测试，主要关注其稳定性和寿命。
光模块知识(全)ppt课件
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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
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光模块基础知识介绍
2.2.5 APD偏置电压
APD的偏置电压（即通常所说的高压）一般约为20、30几伏，而目前光 模块的工作电压一般为3.3V或5V。
APD的灵敏度随着温度的升高而降低。
为保证APD的正常工作，需要引入高压电路及相应的温度补偿措施。 APD高压电路主要包括升压电路、倍压电路 和温度补偿 三个部分。
3、眼图模板(eye pattern)
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光模块基础知识介绍
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光模块基础知识介绍
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光模块基础知识介绍
4、接收灵敏度(Sensitivity)
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光模块基础知识介绍
5、接收过载(overload) 光线路系统接口
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光模块基础知识介绍
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光模块基础知识介绍
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光模块基础知识介绍
2、电气接口
VCCT 和 VCCR分别是发射和接受部分电源，要求3.3V±5%，最大供电电流 300mA以上。电感的直流阻抗应该小于1欧姆，确保SFP的供电电压稳定在 3.3V。推荐的滤波网络，可以保证插拔模块时的浪涌小于30mA。
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。
SFP,TOSA,BOSA,光纤,Rosa,光模块,GB_Link光通信模块基础培训教材
常规光纤损耗随波长变化曲线图
损
耗
dB/km5
多
4
模
光
3
纤
（
2
1
O波段 E波段 S C L U OH-
850~900nm
） 900
波长不同,损耗不同
1200 1300 1400 1500 1600
1380nm附近由于氢氧根粒子吸收,光纤损耗急剧加大,俗称水峰
ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U几个波段
TOSA 生产工艺流程
领料
金属件清洗 组装
压配
耦合
端面清洗
功率调整
初测
温循
激光打标
终测
目检焊点 外观目检
每款TOSA的生产至少需要15道工 序,1000pcs/3天,其中温循工序占用16小时.
激光焊接 品检 入库
BOSA 生产工艺流程
领料
端面清洗 接收耦合 终测发射
金属件清洗 组装
功率调整 接收初测
色散：G.653的零色散波长在1550nm附近，在 1525-1575nm范围内，最大色散系数是
3.5ps/nm-km，在1550nm窗口，特别是在
C_band，色散位移光纤的色散系数太小或可能
为零；
非零色散位移光纤
SDH/DWDM系 衰减：1310nm波段：ITU-T无规定。1550nm波
（NZDSF），将色散零点 统均可，但更适 段：<0.35dB/km，目前一般在0.19-0.25dB/km。
G.655
的位置从1550nm附近移开 合DWDM系统的 色散：当1530nm <λ< 1565nn，0.1ps/nm-km <
光模块及光接收器知识介绍
光模块及光接收器知识介绍光模块与光接收器是光通信系统中重要的组成部分，它们用于发送和接收光信号，实现光纤通信。
本文将介绍光模块和光接收器的基本原理、类型、特性以及应用领域。
光模块是一种能够将电信号转换为光信号并发送的设备。
它由光发射器和驱动电路组成。
光发射器一般采用激光器作为光源，通过驱动电路控制激光器的工作状态，从而产生光信号。
根据不同的工作波长，光模块可分为可见光模块和红外光模块。
可见光模块通常工作在可见光范围内的波长，主要用于短距离通信和室内通信。
而红外光模块则工作在红外光范围内的波长，其通信距离较远。
光模块的主要特性包括发射功率、工作波长、调制速率和工作温度等。
发射功率是指光模块发射光信号的强度，一般以毫瓦（mW）为单位。
工作波长是指光模块发射的光信号的波长范围，常用的工作波长有850纳米、1310纳米和1550纳米等。
调制速率是指光模块能够调制的最高频率，一般以Gbps为单位。
工作温度是指光模块可以正常工作的温度范围，典型的工作温度范围为0℃到70℃。
光接收器是光通信系统中用于接收并转换光信号为电信号的设备。
光接收器由光探测器和前置放大器组成。
光探测器通常使用光电二极管或光电二极管阵列，其能够将接收到的光信号转换为电压信号。
前置放大器用于放大光探测器输出的微弱电压信号，从而提高传输距离和传输质量。
同样地，光接收器也具有发射功率、工作波长、调制速率和工作温度等特性。
不过，光接收器的发射功率通常为0，因为它只负责接收光信号而不负责发射。
光模块和光接收器应用于众多领域，包括数据中心、电信网络、广播电视传输、无线通信等。
在数据中心中，光模块和光接收器被广泛应用于数据传输和服务器之间的连接，具有高速传输、低延迟和高可靠性等优点。
在电信网络中，光模块和光接收器用于长距离光纤通信，提供高带宽和高速率的数据传输。
在广播电视传输中，光模块和光接收器被用于光纤传输视频信号，实现高清晰度的传输效果。
在无线通信中，光模块和光接收器用于光无线传输，提供更高的传输速率和更低的功耗。
《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。
光通信基础知识
GRIN LENS 的应用
用于Collimator
Collimated beam
Fiber end
Real image of the fiber end
Grin Lenses (0.23 pitch)
GRIN LENS 的应用
用于Isolator
GRIN LENS 的应用
用于Isolator
您即将接触到的光学产品
无源器件（PASSIVE）-被动器件（光-光传输）
Active Products
Sourcing laser
Cooled TOSA
CW1550
Uncooled TOSA
Tunable
Pump laser
Modulator
OA
2.5Gb/s
APE
10Gb/s
PD
x,y,z
Grin Lenses (0.23 pitch)
GRIN LENS 的应用
另外，有提出：由于单片GRIN Lens难以同时满足单模光纤的小芯径（约8~10μm)小数值孔径的要求（一般为0.11），而采用两片GEIN Lens 构成耦合系统，这样可进一步降低器件的插损。
Application of GRIN LENS
Parameters of GRIN Lens
4. 节距（pitch）
指光线在GRIN Lens中所走过的一个完整周期的长度L。 在光纤通信用的器件中，常采用的是1/4(L)节距的GRIN Lens。
Point Source
0.25 pitch
Parameters of GRIN Lens
H
M
L
Uniformity, Batch-to-batch
SFP,TOSA,BOSA,光纤,Rosa,光模块,GB-Link光通信模块基础培训-PPT资料47页
大纲
TOSA/BOSA基础知识介绍 光纤基础知识介绍 ROSA基础知识介绍 光模块基础及相关知识点
gb-linksalesgb-link
光收发模块结构
结构由以下:
1. 光器件
外壳
2. PCBA
3. 机械
TOSA
Laser driver
LC 光纤接口
电接口金手指 PCBA
限幅放大器
ROSA
另：10G XFP 产品还包含CDR CHIP X2/XENPAK/SGMII 包含 physical PHY-IC
• 因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择 在C波段和L波段 • 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多 个波段（1311~1611nm）
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光纤中的色散特性
光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模 式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散
色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用 D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/kmⁿ （n为1/2）
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色散对传输的影响
从TDM角度上说，色散将导致码间干扰
T
T+ΔT
λ3 λ1 λ3 λ1
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WDM中信号光窗口范围
波段 O波段 E波段 S波段 C波段 L波段 U波段
说明 原始 扩展 短波长 常规波长 长波长 超长波长
范围（nm） 1260~1360 1360~1460 1460~1525 1525~1565 1565~1625 1625~1675
光模块基础培训
光模块基础培训Zhou Yan(周炎) yan.zhou@2目录第一章光模块的种类第二章概述第三章光模块相关参数第四章光模块生产流程Confidential 3第一章光模块的种类Confidential第二章概述光模块的基本结构光模块定义：完成完成O/E O/E O/E、、E/O 变换且具有标准光接口的光接口的系系统 基本结构：光源光源（（TOSA TOSA））+驱动电路、探测器（ROSA ROSA））+接收电路、接口接口、、其它辅助电路、外壳TOSA TOSA：：Transmitter Transmitter Optical Sub Optical Sub Optical Sub--Assembly Assembly 光光发射组件（TOSA TOSA））ROSA ROSA：：Receiver Optical Sub Receiver Optical Sub--Assembly Assembly 光接收光接收组件（ROSA ROSA））BOSA BOSA：：Bi Bi--directional directional Optical Sub Optical Sub Optical Sub--Assembly Assembly 光双向收光双向收发组件（BOSA BOSA））Confidential光接收器件光接收器件是利用光电效应把通信中光信号转换为电信号的光电检测器光纤通信中常用的光电检测器是器是PIN PIN PIN光光电二极管和雪崩光电二极管二极管(APD)(APD)PIN PIN的响的响应度通常为0.650.65～～0.97A /W (λ=0.9(λ=0.9～～1.7μm)APD APD是利用雪崩倍增效是利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度光电检测器,它可以使接收灵敏度提高它可以使接收灵敏度提高66～10dBConfidential限幅放大器TIA 输出的是模拟信号信号,,要把它转换成数字信号才能被信号处理电路识别限幅放大器起的作用就是把限幅放大器起的作用就是把TIA TIA 输出的幅度不同的信号处理成等幅的数字信号限幅放大器Limiting Amplifier 主放大器Post Amplifier 量化器QuantizerConfidential 10光模块基础知识介绍光收发模块Confidential SFP SFP含含义：Small Factor Plug Small Factor Plug 小外型可插拔小外型可插拔 提出的背景和标准：多厂家协议TOSA TOSA和和ROSA ROSA：：光接口为LC LC、、MC MC型型插芯直径插芯直径1.25mm 1.25mm套管内径套管内径1.25mm 1.25mm光器件TO46/TO56TO18ConfidentialSFP 光收发模块工艺流程电路板焊接TOSA/ROSA 焊接电路调试屏蔽罩安装入库末测老化壳体安装DDSConfidential 14Confidential 15ConfidentialCFP CFP 光模光模块（Transceiver Transceiver））支持热插拔插拔，，容量为40G 40G 或或100GBit/s 100GBit/s可可应用于用于40G 40G 40G 和和100G Ethernet 100G Ethernet、、OC OC--768/STM 768/STM--256256、、OTU3OTU3、、OTU4OTU4。
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。
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光模块基础知识一、公司光模块及命名规则介绍Ø1. GBIC部分GBIC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。
GBIC是光纤的转接设备。
GBIC是千兆位接口转换器的简称。
本公司生产的GBIC产品一头是一个通用的GBIC头，另一头可以是走光信号的SC，也可以是走电信号的RJ45。
1) 1.25G/bps 双纤/ BIDI模块2) 连接器SC，RJ453) VCSEL / FP / DFB / CWDM 发射激光器4) 符合RoHS 标准5) +5V电源供电Ø2. SFP部分• SFP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，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口数量。
由于SFP模块在功能上与GBIC基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为小型化GBIC(Mini-GBIC)。
• 1) SFP 双纤模块• 2) 连接器LC• 3) VCSEL / FP / DFB / CWDM 发射激光器• 4) 符合RoHS 标准• 5) 符合SFF-8472协议• 6) +3.3V电源供电ØSFP/GBIC系列命名规则Ø 说明:此命名规则只适用于公司内部,销售对外使用时,不需区分外壳以及TOSA类型(绿色部份),且应根据客户应用不同,分为Fiber Channel、SDH/SONET等标准,对内模块不需做此划分，详见datasheet。
Ø3. BIDI部分SFP-BIDI，GBIC-BIDI与SFP，GBIC的区别很少，可以简单的理解：SFP模块要运用两根光纤完成光信号的收发功能，而SFP-BIDI指需要一根光纤就能完成光信号的收发功能。
1) 单纤双向模块2) 连接器SC3) VCSEL / FP / DFB / CWDM 发射激光器4) 符合RoHS 标准5) 符合SFF-8472协议6) SFP-BIDI +3.3V电源供电;GBIC-BIDI +5V电源供电本公司生产的BIDI模块主要是分三个波段：1490nm、1310nm、1550nm。
BIDI系列命名规则二、组件及模块相关参数介绍Ø1. 发射组件部分•DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈(激光器)。
采用模拟残留边带调幅(AM-VSB)信号(射频信号)直接调制激光二极管，使得光输出强度随着射频信号强度的变化而变化，因此也称为直接调制光发射机•FP 法布里一泊罗谐振腔由两个平行的镜面构成,是激光震荡的基本条件.•光隔离度光隔离器允许传输方向与禁止方向的光功率之比.•正向电压Vf 当正向驱动电流If为一确定值(如对F-P LD If=Ith+20mA)时对应于发射器件(LD、LED)上的电压值.•阈值电流Ith 半导体激光器开始震荡亦即输出功率从无到有发生跃变时的正向驱动电流.•输出光功率Pf 通常指带尾纤发射器件的出纤光功率,对F-P类LD,Pf为Ith+20mA对应的功率.•峰值波长Ip 对LED类产品,光谱图上很大峰值处对应的波长.对LED类产品,在0.01nm分辨峰率的光谱图上,根据其纵模分布按RMS方式计算.•光谱宽度△I 对LED类产品,在光谱图上,相对强度下降-3dB对应的光谱宽度即为LED的光谱宽度;对F-P类LD产品,采用ITUTG.957建议很大均方根宽度定义;对DFB类LD产品,采用ITUTG.957建议很大-20dB宽度定义,即主模中心波长的很大峰值功率跌落-20dB时的很大全宽.•边模抑制比SMSR 仅对DFB-LD类产品有意义.在0.1nm的分辨峰率下测试对应于某一电流值下的光谱图,计算全调制条件下主模与很显著旁模间相对强度的差值,以dB数表示即为边模抑制比.Ø2. 接收组件部分•暗电流Id 在一定的反向偏执电压VEE (如-5V)下,当无外来光功率输入时,流过光接收组件之PIN管上的电流即为暗电流.•响应度R 在一定的反向偏执电压VEE (如-5V)下,对应于一定的输入光功率P,测试流过光接收组件之PIN管上的电流I, I/P之比值即为响应度R.•带宽BW 接收组件在小信号输入(AGC无启动)是输出的幅频特性曲线上,当幅度下降3dB时对应的频带宽度称为宽带.•接收灵敏度Pr 在一定的误码率(如BER=10-9)条件下,接收组件能接收到的很小平均输入光功率..•饱和光功率Ps 在一定的误码率(如BER=10-9)条件下,光接收组件能接收到的很大平均输入光功率.•动态范围Dy 饱和光功率与接收灵敏度的差值,单位dB.Ø3. 发射模块部分•平均光发射功率Po 在模块相应的速率及按要求输入信号电平的条件下,模块输出的光功率.•消光比(Pon/Poff) 很坏反射条件时,全调制条件下传号平均光功率与空号平均光功率比值的很小值.•眼图模板在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易控制,常常可能有上升沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象.这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此必须加以限制,为此ITUT建议G.957规范了一个发送眼图的模板.ØSDH 同步数学体系,它是由一些网络单元组成的,在光纤或微波上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络.它具有全世界统一的网络节点接口和丰富的开销比特,它有一套标准的信息结构等级,分为STM-I(155.52Mb/S),STM-4(622.08Mb/S),STM-16(2488.320Mb/S)等.光发射器件参数定义与符合ELED 边发光二极管,具有与半导体激光器基本相同的结构,用腔损耗的办法抑制激射,光的发散性小,适合与光纤耦合.•DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈(激光器)。
采用模拟残留边带调幅(AM-VSB)信号(射频信号)直接调制激光二极管，使得光输出强度随着射频信号强度的变化而变化，因此也称为直接调制光发射机•FP 法布里一泊罗谐振腔由两个平行的镜面构成,是激光震荡的基本条件.光隔离度光隔离器允许传输方向与禁止方向的光功率之比.•正向电压Vf 当正向驱动电流If为一确定值(如对F-P LD If=Ith+20mA)时对应于发射器件(LD、LED)上的电压值.•阈值电流Ith 半导体激光器开始震荡亦即输出功率从无到有发生跃变时的正向驱动电流.•输出光功率Pf 通常指带尾纤发射器件的出纤光功率,对F-P类LD,Pf为Ith+20mA对应的功率.•峰值波长Ip 对LED类产品,光谱图上很大峰值处对应的波长.对LED类产品,在0.01nm分辨峰率的光谱图上,根据其纵模分布按RMS方式计算.•光谱宽度△I 对LED类产品,在光谱图上,相对强度下降-3dB对应的光谱宽度即为LED的光谱宽度;对F-P类LD产品,采用ITUTG.957建议很大均方根宽度定义;对DFB类LD产品,采用ITUTG.957建议很大-20dB宽度定义,即主模中心波长的很大峰值功率跌落-20dB时的很大全宽.•边模抑制比SMSR 仅对DFB-LD类产品有意义.在0.1nm的分辨峰率下测试对应于某一电流值下的光谱图,计算全调制条件下主模与很显著旁模间相对强度的差值,以dB数表示即为边模抑制比.光接收组件的参数定义与符合•暗电流Id 在一定的反向偏执电压VEE (如-5V)下,当无外来光功率输入时,流过光接收组件之PIN管上的电流即为暗电流.•响应度R 在一定的反向偏执电压VEE (如-5V)下,对应于一定的输入光功率P,测试流过光接收组件之PIN管上的电流I, I/P之比值即为响应度R.•带宽BW 接收组件在小信号输入(AGC无启动)是输出的幅频特性曲线上,当幅度下降3dB时对应的频带宽度称为宽带.•接收灵敏度Pr 在一定的误码率(如BER=10-9)条件下,接收组件能接收到的很小平均输入光功率..•饱和光功率Ps 在一定的误码率(如BER=10-9)条件下,光接收组件能接收到的很大平均输入光功率.•动态范围Dy 饱和光功率与接收灵敏度的差值,单位dB.光发射模块的参数定义与符号•平均光发射功率Po 在模块相应的速率及按要求输入信号电平的条件下,模块输出的光功率.•消光比(Pon/Poff) 很坏反射条件时,全调制条件下传号平均光功率与空号平均光功率比值的很小值.•眼图模板在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易控制,常常可能有上升沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象.这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此必须加以限制,为此ITUT建议G.957规范了一个发送眼图的模板.接收模块的参数定义•光接收灵敏度Pr 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如BER=10-9)时的很小接收光功率,即为模块的灵敏度Pr.•饱和光功率Ps 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如BER=10-9)是的很大接收光功率,即为模块的饱和光功率Ps.•告警信号阈值(PH-L) 在模块的工作速率下,由大到小改变输入模块的光功率,当光功率减小到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值(PH-L).•告警信号阈值(PL-H) 在模块的工作速率下,有小到大改变输入模块的光功率,当光功率增加到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值(PL-H).•信号检滞后告警信号阈值(PH-L)和告警信号阈值(PL-H)的差值.光模块的组成单元光纤的色散用一块三棱镜对着太阳光或者日光灯，我们可以看见光被分成了赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色;还有雨后的彩虹，这些都是很简单的色散现象。
顾名思义，色散就是指一束同颜色的光通过透光物质后被散开成不同颜色的光的现象。
色散是光纤的一个重要参数。
色散使得光纤中传输的光脉冲发生展宽。
色散和带宽都是衡量光脉冲展宽大小的参数。
色散越小，带宽就越大，所产生的脉冲展宽就越小;在光纤通信中，色散和带宽是一对矛盾。
色散的分类光纤的色散主要由模式色散、材料色散和波导色散组成。
其中，材料色散与波导色散都与波长有关，所以又统称为波长色散。
Ø模式色散在多模光纤中，传输的模式很多，不同的模式，其传输路径不同，所经过的路程就不同，到达终点的时间也就不同，这就引起了脉冲的展宽。
我们知道，在同一根光纤中，高次模到达终点走的路程长，低次模走的路程短，这就意味着高次模到达终点需要的时间长，低次模到达点需要的时间短。
在同一条长度相等的光纤上，很高次模与很低次模到达终点所用的时间差，就是这段光纤产生的脉冲展宽。