光模块接收电路原理
用于宽带接入网的光模块工作原理
1UI
{0.22UI, 0.375UI, 0.20UI, 0.20UI, 0.30UI}
光眼图实例
光接收模块
• 光接收模块的作用是把经过传输后的微弱光信号 转换为电信号,并放大、整形恢复为原输入的电信 号；光接收模块的原理框图如下
偏置电压
PD/APD TIA
光接收组件(ROSA)
主放
判决/限幅放大
信号通过光模块实现传输媒体的转换(光纤←→铜线)
电光转换
光电转换
LD,LED
光发射
光纤
模块
E/O
PD,APD
O/E
光接收 模块
电发射机
电接收机
光发射模块
光发射模块是由将带 有信息的电信号转换 成光信号的转换装置 和将光信号送入光纤 RF输入 的传输装置组成
右图是光发射模块的 示意图
MD LD
放大驱动电路 (电流开关)
• 将LD芯片和监测光电二极管(MD)加上其他 元件封装在一个紧密结构中(TO同轴封装或 蝶形封装),就构成光发射组件(TOSA)
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
驱动电路原理电路
LD调制电流输出电路原理图
LD直流耦合接口电路原理图
激光器驱动电路原理图
驱动电路结构
一个典型的激光器驱动电路包括下列部分： 1. 差分电流开关电路—向LD输出调制电流 2. 偏置电流发生器—向LD提供直流偏置电流 3. 自动功率控制(APC)电路—在不同温度和
• 上行光波长为1310nm 下行光波长为1490nm 1550nm作为传输视频信号用
• 传输码型为扰码的不归零码,CID抗扰度大于72bit
GPON
• GPON(Gigabit-capable passive optical networks)千兆无 源光网络
光模块 结构
光模块结构简介光模块（Optical Module）是一种用于光通信的关键组件，它将电信号转换成光信号，并在光纤之间传输信号。
光模块通常由光电转换器、接收器、驱动器、调制器、解调器等多种光学和电子设备组成。
它广泛应用于数据中心、通信网络和计算机网络等领域。
光模块的组成1. 光电转换器光电转换器是光模块的核心部件，负责将电信号转换成光信号。
它通常由激光二极管（LD）和变压器构成。
激光二极管产生的激光通过变压器转化为光信号，并通过光纤传输。
2. 接收器接收器与光电转换器相反，负责将接收到的光信号转换成电信号。
接收器主要由光探测器和放大器组成。
光探测器接收到光信号后产生微弱的电信号，放大器将其放大后输出。
3. 驱动器驱动器是控制光模块传输速率的关键部件。
它负责提供驱动电压，控制光电转换器的工作状态。
驱动器的性能直接影响光模块的传输速率和稳定性。
4. 调制器调制器是光模块中的调制电路，用于将电信号调制到光信号上。
调制器的种类多样，常见的有直接调制和外调制两种方式。
直接调制器将电信号直接调制到激光二极管上，外调制器则需要额外的调制器件。
5. 解调器解调器与调制器相反，用于解调光信号，将其转换成电信号。
解调器通常使用光探测器来接收光信号，并使用解调电路将其转换成电信号。
光模块的工作原理1.发送信号光模块通过驱动器将电信号发送到光电转换器。
驱动器提供适当的电压，使激光二极管工作，并将电信号调制到激光信号上。
激光信号经过光纤传输到接收端。
2.光纤传输光信号在光纤中传输时会发生衰减和色散现象。
光模块的设计需要考虑光纤的传输特性，选择适当的光纤类型和长度，以保证信号的传输质量。
3.接收信号接收端的光探测器接收到光信号后，产生微弱的电信号。
放大器对电信号进行放大，使其达到合适的水平。
解调电路将光信号解调成电信号，供接收设备使用。
光模块的分类1. 根据传输速率光模块按照传输速率的不同可以分为多种类型，如千兆光模块（GbE）、万兆光模块（10GbE）和百兆光模块（100GbE）等。
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。
osfp光模块接口电路设计
osfp光模块接口电路设计摘要：1.OSFP 光模块接口电路设计概述2.OSFP 光模块接口电路的主要组成部分3.OSFP 光模块接口电路的工作原理4.OSFP 光模块接口电路的优点与应用5.OSFP 光模块接口电路设计中的注意事项正文：1.OSFP 光模块接口电路设计概述OSFP（Open Shortest Path First）光模块接口电路设计是一种用于光通信网络中的模块化设计方法。
其主要目的是为了实现光网络中的快速传输和最短路径算法。
OSFP 光模块接口电路设计具有高可靠性、低成本、易于维护等优点，因此在光通信领域得到了广泛的应用。
2.OSFP 光模块接口电路的主要组成部分OSFP 光模块接口电路主要由以下几个部分组成：(1) 光发射器：将电信号转换为光信号，并通过光纤进行传输。
(2) 光接收器：将光信号转换为电信号，以便进行信号处理。
(3) 光纤：作为光信号的传输介质，具有低损耗、高带宽等优点。
(4) 驱动电路：为光发射器提供电流驱动，以保证光信号的稳定输出。
(5) 接收电路：为光接收器提供电压驱动，并将光信号转换为电信号。
(6) 控制器：对整个OSFP 光模块接口电路进行控制和管理，实现光网络的自动配置和优化。
3.OSFP 光模块接口电路的工作原理OSFP 光模块接口电路的工作原理主要基于最短路径算法，通过该算法可以实现光网络中的快速传输。
当光网络中的某个节点需要发送数据时，它会向相邻节点发送探寻信号，以寻找到达目的地的最短路径。
一旦找到最短路径，数据便会沿着该路径进行传输。
在传输过程中，OSFP 光模块接口电路会根据网络状况进行自动调整，以保证数据传输的稳定性和可靠性。
4.OSFP 光模块接口电路的优点与应用OSFP 光模块接口电路具有以下优点：(1) 高可靠性：由于采用光纤作为传输介质，具有低损耗、抗干扰性强等特点，因此可以实现高可靠性的数据传输。
(2) 低成本：OSFP 光模块接口电路采用模块化设计，可以降低生产成本和维护费用。
浅谈光模块
光模块基本知识1定义：光模块：也就是光收发一体模块。
2结构：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（L D）或发光二极管（LE D）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PE C L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。
3光模块的参数及意义光模块有很多很重要的光电技术参数，但对于S F P这种热插拔光模块而言，选用时最关注的就是下面三个参数：1）中心波长单位纳米（n m），目前主要有3种：850n m（M M，多模，成本低但传输距离短，一般只能传输500M）；1310n m（S M，单模，传输过程中损耗大但色散小，一般用于40KM以内的传输）；1550n m（S M，单模，传输过程中损耗小但色散大，一般用于40KM以上的长距离传输，最远可以无中继直接传输120K M）除了以上几种常规波长，在多路传输中还会用到CW DM波长（S M，单模，彩光模块），DW D M波长（S M，单模，彩光模块）2）传输速率每秒钟传输数据的比特数（b i t），单位b p s。
目前常用的有7种：155M b p s、1.25G b p s、2.5G b p s、10G b p s、25G b p s、40G b p s、100G b p s等。
传输速率一般向下兼容，因此155M光模块也称FE（百兆）光模块，1.25G光模块也称G E（千兆）光模块，10G光模块也称10G E（万兆）光模块，这是目前光传输设备中应用最多的模块。
此外，在光纤存储系统（S A N）中它的传输速率有2G b p s、4Gb p s和8Gb p s。
3）传输距离光信号无需中继放大可以直接传输的距离，单位千米（也称公里，km）。
光模块工作原理
光模块工作原理
光模块是一种利用光电效应将光信号转换成电信号的器件，它在光通信、光传感、光测量等领域有着广泛的应用。
光模块的工作原理主要涉及光电转换、光学器件和电子器件等方面，下面将对光模块的工作原理进行详细介绍。
首先，光模块的核心部件是光电转换器件，它能够将光信号转换成电信号。
当
光信号照射到光电转换器件上时，光子的能量被转换成电子的能量，从而产生电荷。
这种光电转换的过程是通过光电效应实现的，即光子的能量被吸收后，激发了光电子从价带跃迁到导带，形成了电子空穴对。
这些电子空穴对在外加电场的作用下产生电荷分离，最终形成了电信号。
其次，光模块中的光学器件也起着至关重要的作用。
光学器件主要包括光源、
光纤、光栅等，它们能够对光信号进行传输、调制和解调。
光源作为光模块的输入端，能够提供稳定的光信号；光纤则能够将光信号传输到目标位置，同时减小光信号的衰减；光栅则可以对光信号进行调制和解调，实现光信号的编码和解码。
最后，电子器件也是光模块不可或缺的组成部分。
电子器件主要包括光电探测器、放大器、滤波器等，它们能够对光信号进行检测、放大和滤波。
光电探测器能够将光信号转换成电信号，并对其进行放大和滤波，从而提高信噪比和减小干扰。
放大器则能够对电信号进行放大，增强信号的强度和稳定性。
综上所述，光模块的工作原理主要涉及光电转换、光学器件和电子器件等方面。
通过这些器件的协同作用，光模块能够实现光信号的传输、调制和解调，从而实现光通信、光传感和光测量等应用。
希望本文能够对光模块的工作原理有所帮助，谢谢阅读！。
onu光模块工作原理
ONU光模块工作原理接收部分由ROSA及主放大器组成，其中ROSA由APD及前置放大器组成。
从模块接收光接口处输入模块的光数据信号，通过模块内部的雪崩光电二极管(APD)转换为电信号，输入到前置放大器(上图中的“PRE AMP”)进行放大，前置放大器具备AGC功能(自动增益控制)，对小功率输入光转换后的小幅度电信号采用大增益的放大倍数，而对大功率输入光转换后的大幅度信号采用小增益的放大倍数，从而使其输出的电信号幅度波动大大小于输入光信号功率的波动幅度。
主放大器接收经前置放大器放大后的信号进行二级放大，输出模块的电数据信号。
这样，输入模块的光信号经上述光电转换及二级放大后，在模块的电数据输出端保持恒定的输出，不会随输入光信号的大小变化而波动。
并且限幅放大接收到前置放大器的输出电信号经过内部的迟滞比较器输出一个信号探测信号，用来指示来光强弱，当输入的光信号由强变弱时，该电平由高电平转为低电平，当输入的光信号由弱变强时该电平由低电平转为高电平。
APD需要的反偏电压由APD偏置电压控制电路来实现。
发射部分一般由TOSA及LD驱动电路组成，而TOSA一般由激光器(LD)及光电二极管(PD)组成。
LD驱动电路用于驱动、控制LD。
首先，输入模块的电数据信号由LD驱动电路接收，并调制到LD的驱动电流上，驱动LD发出带有数据调制信号的激光。
LD驱动电路具备APC功能(自动光功率控制)，可根据监控LD发光大小的背向光接收PD(为区别于上面接收部分的PD，我们简称MPD)输出电流大小，确定加给LD的驱动电流大小。
通过APC电路，LD驱动电路可实现动态调节LD驱动电流大小。
当LD发光变大时，上述MPD输出电流变大，LD驱动电路减小加给LD的驱动电流，以使LD发光变小；反之，当LD发光变小时，LD驱动电路将增加驱动电流以增大LD发光，从而保证LD发光功率保持恒定。
并且该LD驱动电路能支持突发工作模式，在外界输入的单端LVTTL突发控制信号来实现快速的开启/关断功能。
光模块的技术原理
1.1光模块的定义对于国内外配线系统，一般分为三个阶段：1.双绞线阶段：在这个阶段语音同大规模数据通信不能混用也适应这样的数据通信；2.同轴电缆 +双绞线阶段：它能满足用户的大量数据传输和视频的需求，但需要更多的接入设备，造价相对提高许多，且不易今后的扩展需求；3.光纤阶段：即我们所说的最终阶段，各相应附属设备更完善，数据处理能力更强，扩展性更好。
采用光通信较电通信有明显优势：1.灵敏度高，不受电磁噪声之干扰，2.体积小、重量轻、寿命长、传输介质价格低廉，3.绝缘、耐高压、耐高温、耐腐蚀，适于特殊环境之工作，4.高带宽，通讯量大衰减小，传输距离远，5.保密性高。
光模块又可叫做光纤模块，是光收发一体的热插拔性模块，它是光通信中的核心器件，是交换机、路由器等传输设备之间的传输载体，通过光纤连接，能够完成光信号的光-电/电-光转化过程：信号→物理/模拟转变→模/数变换（电端机）→电/光转换→光纤（信道）→光/电转换→数/模变换→模块/物理变换→信宿；光模块工作在物理层。
光模块一般使用在交换机、服务器、存储设备或路由器等设备，设备通过光模块的金手指给光模块供电以及传输相应信号，光模块在发射端将电信号转换为光信号实现远距离传输，并在接收端再次将光信号转换为电信号，完成信号接收。
1.2光模块的分类1.2.1分类标准根据不同的标准，光模块有不同的分类方法：1.根据速率划分：155M、1.25G、10.3125G、103.1G（以上是以太网模块）、2.125G、4.25G、8.5G （光纤通道模块）、2.488G、9.952G（同步数字系列）、3G、6G、12G（视频传输）；2.按功能划分：发射模块、接收模块、收发一体模块；3.按封装划分：1X9、SFF、GBIC、SFP、XENPAK、X2、SFP+、SFP28、QSFP28等；4.按应用领域划分：SDH/SONET、Ethernet、Fiber channel、SDI、PON；5.按传输模式划分：多模、单模；光模块的发展有着明显趋势：热插拔、小型化、高速率、低功耗、远距离。
光模块原理简介
光模工作原理介块简目录摘要 (2)关键词 (2)1 引用的文档和参考标准说明 (2)2 缩写说明 (2)3 正文 (2)摘要以SFP光模块为例，介绍光模块内部的组成和工作原理。
关键词SFP光模块1引用的文档和参考标准说明2缩写说明SFP：Small Form-factor Pluggable 小型化可插拔3正文光模块是我们群路科都要用到的PHY层的器件，虽然封装，速率，传输距离有所不同，但是其内部组成基本是一致的。
SFP收发合一Transceiver因其小型化，热插拔方便，支持SFF8472标准，模拟量读取方便（IIC读取），且检测精度高（+/-2dBm以内）而逐渐成为运用的主流，下面就以SFP光模块为例，介绍其内部的组成和相关的工作原理。
SFP内部结构图SFP光模块的内部结构：由上图可见，光模块主要部分是由光发射组件，激光驱动器，光接收组件（L16.2光模块光接收部分使用APD接收机，还需要升压电路），限幅放大器和控制器组成的。
驱动芯片和限幅放大器一般都支持从155Mb/s到2.67Gb/s多速率。
速率不同，传输距离不同的光模块有很多只是前端光组件的差别，高速率SFP光模块BOM成本的90％都集中在光组件上。
由上图还可以看出，为了保证上电顺序，SFP光模块的金手指部分的长度是不一样的，最长的是信号地，其次是电源，最短的是信号，这样在插拔的时候就保证了地－电源－信号的顺序。
光发射组件 TOSA（Transmiter Optical Sub-Assembly）：常用的光发射组件由两大类，一类是采用发光二极管LED封装的TOSA，一类是采用半导体激光二极管LD封装的TOSA。
前者谱线宽，耦合效率低（虽然LED可以发出几毫瓦的光功率，但是方向性差，能耦合到光纤中用于传输的部分只占1％－2％），但是价格低，使用寿命长，在低速短距的情况下还是有少量的运用，常用于百兆以太网多模光纤中短距离的数据传输，波长一般是1300nm。
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。
光模块工作原理简介-ZTE
光模块工作原理简介目录摘要 (2)关键词 (2)1 引用的文档和参考标准说明 (2)2 缩写说明 (2)3 正文 (2)4 附录 ................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要以SFP光模块为例，介绍光模块内部的组成和工作原理。
关键词SFP光模块1引用的文档和参考标准说明2缩写说明SFP：Small Form-factor Pluggable 小型化可插拔3正文光模块是我们群路科都要用到的PHY层的器件，虽然封装，速率，传输距离有所不同，但是其内部组成基本是一致的。
SFP收发合一Transceiver因其小型化，热插拔方便，支持SFF8472标准，模拟量读取方便（IIC读取），且检测精度高（+/-2dBm以内）而逐渐成为运用的主流，下面就以SFP光模块为例，介绍其内部的组成和相关的工作原理。
SFP内部结构图SFP光模块的内部结构：由上图可见，光模块主要部分是由光发射组件，激光驱动器，光接收组件（L16.2光模块光接收部分使用APD接收机，还需要升压电路），限幅放大器和控制器组成的。
驱动芯片和限幅放大器一般都支持从155Mb/s到2.67Gb/s多速率。
速率不同，传输距离不同的光模块有很多只是前端光组件的差别，高速率SFP光模块BOM成本的90％都集中在光组件上。
由上图还可以看出，为了保证上电顺序，SFP光模块的金手指部分的长度是不一样的，最长的是信号地，其次是电源，最短的是信号，这样在插拔的时候就保证了地－电源－信号的顺序。
光发射组件 TOSA（Transmiter Optical Sub-Assembly）：常用的光发射组件由两大类，一类是采用发光二极管LED封装的TOSA，一类是采用半导体激光二极管LD封装的TOSA。
光收发一体模块原理
二、光收发一体模块的原理框图
1、发射部分原理框图：
Vcc
数据输入
监测输入/输 出
PECL 输入
激光调制器
温度补偿电路
激光器
监测功能
激光器驱动器及APC 电路
二、光收发一体模块的原理框图
2、接收部分原理框图：
PD 前放器 LPF 限幅放大 器
PECL 缓冲器
数据输出
信号检测电 路
缓冲器
信号检测
THE END 谢谢！
按波长可分为常规波长，CWDM，DWDM等几类
按颜色可区分单模光纤（黄色）P，XENPARK）和非热插拔（ 1*9，SFF）
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
40km光模块收光范围
40km光模块收光范围光通信是一种通过光信号传输信息的技术，具有高速、大容量和远距离传输等优势。
40km光模块收光范围是指在40公里的距离内，光模块可以接收到发送端发出的光信号。
本文将从40km光模块的工作原理、光信号传输的特性以及40km光模块的适用范围这三个方面进行探讨。
一、40km光模块的工作原理40km光模块是一种光收发器件，一般由激光器、探测器、放大器和电信号处理电路等组成。
光模块接收端的激光器会发出一束光信号，经过光纤传输到远端，然后被探测器接收并转换成电信号。
40km光模块能够在40公里的距离内实现高速、稳定的光信号传输。
二、光信号传输的特性光信号在传输过程中有一些特性，包括衰减、散射和色散等。
衰减是指光信号随着传输距离的增加而减弱，这是由于光信号在光纤中的传播损耗引起的。
为了保证40km光模块的有效收光范围，需要考虑光信号的衰减情况，并选择合适的放大器来增加信号强度。
散射是指光信号在光纤中被杂散光所干扰，影响光信号的传输质量。
色散是指光信号由于光的波长不同而在光纤中的传输速度也不同，导致光信号失真。
为了保证40km光模块在整个收光范围内的信号质量，需要考虑到散射和色散的影响，并采取相应的措施来补偿。
三、40km光模块的适用范围40km光模块适用于需要在长距离范围内进行光信号传输的场景。
例如，广域网（WAN）的建设中，需要在城市之间或者跨越山区等远距离地域进行数据传输。
此时，可以选择使用40km光模块来实现高速、稳定的光信号传输。
此外，40km光模块也适用于数据中心互连以及企业内部的光纤布线等应用。
通过使用40km光模块，可以有效满足远距离通信的需求。
总结40km光模块收光范围是指在40公里的距离内，光模块可以接收到发送端发出的光信号。
通过40km光模块的工作原理、光信号传输的特性以及适用范围的分析，我们可以了解到40km光模块在远距离光信号传输中的重要作用。
在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的40km光模块，并注意光信号的衰减、散射和色散等特性，以确保信号的高速、稳定传输。
集成电路光模块
集成电路光模块
集成电路光模块（Optical Modules）是光纤通信中的重要组成部分，是实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件。
它工作在OSI模型的物理层，是光纤通信系统中的核心器件之一。
光模块主要由光电子器件（如光发射器、光接收器）、功能电路和光接口等部分组成。
其工作原理是，发送接口输入一定码率的电信号，经过内部的驱动芯片处理后，由驱动半导体激光器（LD）或者发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号。
这个光信号通过光纤传输后，接收接口再把光信号由光探测二极管转换成电信号，并经过前置放大器后输出相应码率的电信号。
在集成电路中，光模块的核心器件之一是IC芯片（Integrated Circuit，集成电路），它将大量的微电子元器件（如晶体管、电阻、电容等）集成在一块塑基上。
根据最新光通信行业市场调研机构的预测，IC芯片在光模块行业发挥着关键作用，包括激光驱动器、TIA/CDR和DSP等，广泛应用于大多数可插拔和板载光模块中。
光模块基础知识介绍
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 （IEEE802.3，ITU-T G957, GR-253-CORE) 按照封装分： 1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP 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 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4G，多采用LC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、XFP）
数字光模块基础知识介绍
内容提要
一、光模块的定义 二、光模块的分类 三、光模块的主要功能原理 四、光模块设计及调试的关键要素
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。
ATC部分
当由于某种原因，使LD的输出光功率降低时，耦合至光电二极管的电流也同比例减小，这样，通常状态下的平衡被打破，使得运放 输出端的电压增大，于是，三极管的基极电流增大，集电极电流也随之增大，而集电极电流正是流入LD的偏置电流。因此，流入激 光器的电流增大，输出光功率相应增大，从而使输出光功率保持不变。 通过以上描述，理论上我们是可以通过驱动器的APC控制来实现TE的性能指标。而由于热胀冷缩有可能导致PD机械位移等多种因 素，使得LD的出光与PD的监测光电流不是理论上的线性关系。故此现在很多光模块的TE指标控制在高端客户需求的±1dB很困难。
光模块接收电路原理-图文
光模块接收电路原理-图文在光通信领域，光模块具有广泛的应用，是光通信领域中必不可少的一部分。
光模块可以用于短距离和长距离光通信以及数据中心应用。
为了确保信号的准确传输，我们需要了解光模块接收电路的原理。
光模块接收电路原理光模块接收电路主要由光电探测器和放大器两部分组成。
光电探测器在光模块接收电路中，光电探测器是最关键的一部分。
它能将光信号转换成电信号。
目前常用的光电探测器主要有两种：PIN光电二极管和APD光电二极管。
PIN光电二极管PIN光电二极管是一种常用的光电探测器。
它的结构比较简单，由一个PIN结构组成。
PIN结构中，P区为正极，N区为负极，I区为中间区域。
当光子进入探测区域时，会与材料中的电子发生相互作用，使I区出现更多的载流子，形成电流信号。
PIN光电二极管的增益较低，适用于低速率的光通信。
APD光电二极管与PIN光电二极管不同，APD光电二极管可以实现内部电子的倍增作用，从而实现高灵敏度的检测。
APD光电二极管的结构与PIN光电二极管类似，但在P区和N区之间还添加了一个P+区域，形成一种称为PNP型的晶体管结构。
APD光电二极管工作时，将高电压施加在P+区，使其处于击穿状态，从而实现电子倍增。
由于APD光电二极管具有很高的灵敏度和信号增益，因此在高速率的光通信应用中得到广泛应用。
放大器光电探测器将光信号转换成电信号后，电信号的幅度通常很小。
为了提高信号的质量，需要将信号放大。
放大器是光模块接收电路中的主要部分之一。
目前常见的放大器主要有两种：限幅放大器和增益放大器。
限幅放大器限幅放大器主要用于提高短脉冲宽度的信号。
它能够将电信号的幅度提高到预定范围，同时也可以限制其幅度不超过一定的范围。
限幅放大器通常会在前端放置，以避免在电路中出现信号失真。
增益放大器在光模块接收电路中，增益放大器的作用是将电信号的幅度放大到合适的范围，提高信号的质量。
增益放大器的特点是可以提高信噪比，同时还可以防止信号的失真。
光模块内部电路
光模块内部电路
光模块内部电路是一种利用光学技术传输信号的设备。
其主要结构包括光电转换器、接收机、发射机、墨子芯片等。
光电转换器主要由光电二极管和放大器组成，其作用是将来自接收机的光信号转换为电信号。
接收机则通过光学滤波、放大等处理方式，将收到的数字信号还原为原始数据。
发射机工作原理相反，通过输入数字信号，经过调制、放大后将信号转换为光信号输出。
墨子芯片是光模块的重要控制器，主要用于协调光模块运行时频率、速率、功率等参数。
通过这些电路的协同作用，光模块可以实现高速、稳定的数据传输。
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� 过大的光电流(＞0.5～1mA)会烧坏APD， 在测试时，输入光功率不能超过0～-4dBm
DC－DC升压电路原理
DC－DC升压电路波形
DC－DC升压典型电路
DC－DC输出倍压电路
L
Vcc IN
C1
5 VIN 4 SHDN
SW GND FB
� 比特误码率(BER—Bit Error Ratio)是衡量 一个光接收机性能的最基本的参数
BER=
接收的误码比特数 被接收到的比特数
=
在测量时间内误码数 比特率X测量时间
� BER的表示形式：1×10-N 或者 1.0E-N
(N是正整数)
影响误码率的因素
� 光功率(和消光比)的大小 � 信号噪声比(SNR) � 传输速率(数据比特率) � 抖动 � 信号码型 � 工作波长 � 码间干扰 � 模块中元器件性能劣化或故障
1. PRBS可以由n个移位寄存器串接并加上反馈产生 2. 在2n-1比特长度内，‘0’和‘1’是随机分布的(类似噪声)，其
中0和1的个数是相等的 3. 在PRBS码型中包含最大n个连‘1’码和n-1个连‘0’码(反转后
就是n-1个连‘1’码和n个连‘0’码)
伪随机码的产生
C lock
CP
D-F F
D ecision C irc u it
E rro r D etector
Pattern G enerator
Counter
(Receiver )
伪随机二进制序列(PRBS)
� PRBS：Pseudo Random Binary Sequence 序列长度2n-1，即每隔2n-1个比特就重复
� PRBS的特点：
误码仪(BERT)
� 误码仪(Bit Error Ratio Tester)由图案发生器和误 码分析仪组成
� 它通过比较图案发生器产生的数据码和光接收机 收到并转换成电信号的数据码来测试待测光接收 机在不同输入光功率时的误码率
Patter G enerator
C lo ck So u rce
Pattern G enerator
D
Q
1
CP
D-F F
D
Q
2
27-1 PRBS GenerationCPຫໍສະໝຸດ D-F FDQ
3
CP
D-F F
D
Q
4
CP
D-F F
D
Q
5
XOR gate
CP
D-F F
D
Q
6 (R)
CP
D-F F
D
Q
7 (n)
PRBS O utput
“n” 7 11 15 23 31
序 列 长 度 （bits ） 127 2,0 4 7
主要内容
� 前置放大电路工作原理 � 限幅放大器电路工作原理 � 误码率测试和接收灵敏度评估 � 时钟数据恢复（CDR）电路工作原理 � APD及APD偏置电压的升压电路原理
电流—电压转换电路
V cc
V cc i
Rf
i
+A
-
R
uo =K iR
i
A
uo=i R f
(a)
(b)
� 电流i流过电阻R就会产生电压iR—图(a)
锁相环(PLL)电路
� 这是改进型PLL电路，由下列几部分组成： 相位频率检测器—PFD 充电泵 环路滤波器 压控振荡器—VCO N分频器
D ata Input
PFD
up dow n
C harge Pump
Loop F iter
VCO
÷N
O utput
CDR典型电路(1)
D F lip -F lo p
CDR典型电路（2）
D Flip -F lo p
评估CDR的基本性能
� 抖动—包括抖动传递、抖动发生、抖动容 限、抖动峰值
� 相位误差 � 捕获 � (锁定)时间 � 捕获范围
雪崩光电二极管(APD)
� 利用光生载流子雪崩效应工作的PN结光电 二极管叫做雪崩光电二极管,它能使信号光 电流发生倍增,从而使接收机灵敏度增加
� 右图就是误码率和信噪比的关系 曲线
� 只要知道了TIA的等效输入噪声 电流，应用此曲线就可推算出接 收灵敏度
接收灵敏度测量
图案发生器
D ata
Pattern Generator
光发送模块
光可变衰减器
C lock
误码检测仪 Bit Error Detector
Rx D ata
待测光接收模块
什么是比特误码率？
� 运算放大器构成的I-V变换电路—图(b) 在这种I-V变换电路中，接入一个负反馈电阻 Rf，所以又被称做跨阻放 大器（TIA—Tranimpedance Amplifier ）
� 跨阻放大器的优点：减小了放大器输入端的电容，使电路的通频带 得到扩展，以适应高速率使用
对TIA的技术要求
� 低的等效输入噪声电流 � 高输入阻抗，低输入电容 � 足够宽的通频带fH≈0.75×工作速率 � 宽动态范围 � Rf要足够大，以保证有足够大的输出电压
时钟和数据恢复(CDR)电路
� 在数字通信系统中，码元同步是系统正常 工作的必要条件
� 时钟和数据恢复电路(Clock and Data Recovery —CDR)的作用就是在输入数据 信号中提取时钟信号并找出数据和时钟正 确的相位关系
锁相环(PLL)电路
� 基本锁相环(PLL)电路主要由三部分组成： 相位检测器(鉴相器 PD) 低通滤波器(LPF) 压控振荡器(VCO)
消直流电路原理
AGC电路(3)--混合方案
TIA应用
� TIA和探测器偏置（Vpd）必须通过良好的 去耦滤波电路供电
� PD和TIA必须有良好的屏蔽
� TIA的通频带(-3db高频截止频率)： fH=(0.7～0.75)×数据率 fH过小，会产生码间干扰；过高，会降低信 噪比
� 选用低的等效输入噪声电流、高的跨阻抗 的TIA，才能得较高灵敏度
3 2 ,7 6 7 8,3 8 8 ,6 0 7 2,1 4 7 ,4 8 3 ,6 4 7
最 长 连 1个 数 7 11 15 23 31
最 长 连 0个 数 6 10 14 22 30
为何采用PRBS？
� PRBS相当于“随机数据”，因此它的频谱特征(在 有限频带内)与白噪声接近，所以它适合用于测试 通信系统的性能
� 这种数据的排列规则是确定的
� 一个PRBS序列可以串/并转换成多路(2、4、8、 16…路)，每路输出的速率降低，但仍然保持原序 列的一切特征；反之，同一时钟源低速率多路 (2、 4、8、16…路)同一n数的PRBS可以经并/串转换 成高速率的n阶PRBS。在高速时很容易产生 PRBS和测量误码率
1 2 3
C2 D1 D2
C3
D3
Vapd OUT
C4 R1
R2
倍压电路原理
1. 开关管关断，在电感L上产生反激电压，通过D1 对C3充电，VC3=VO
2. 开关管开通，L充电，D1断，C3通过D2向C2转移 电荷，C2被充电到VO(C3=10C2 VC2=VO)
3. 开关管关断， L上产生的反激电压与VC2叠加,通 过D3对C4充电 VC4=VO+VC2=2VO
自动增益控制（AGC）电路
� 放大器对大信号是双 向限幅的
� 光信号是单向的（0、 1）
� 光信号过大时就会产 生脉冲失真（单边削 波），‘0’‘1’判别就会 出错—出现误码
� TIA就必须有AGC功 能，以保证足够的信 号动态范围
V out Iin
AGC电路（1）--可变跨阻
AGC电路(2)--消直流和二极管限幅
跨阻放大器典型电路
� 右图是分离元件构成的 TIA典型电路
� Q1也可以采用高频FET， 这样输入阻抗可以做得很 高
� 因为采用分离元件，寄生 参数的影响就很严重，所 以电路的工作速率不高， 通常在早期低速模块中采 用
一个跨阻放大器IC原理电路
� 上图是一个低速差分输出的集成电路TIA的内部原 理电路
限幅放大器
� TIA输出的是模拟信号，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 Quantizer
限幅放大器工作原理和典型电路
� APD在工作时需要比较高的反向偏压,模块 中要附加额外的DC－DC升压电路,增大了 模块的成本和电路的复杂程度
APD的工作特点
� 需要比较高(30～70V)的反向偏压，最佳 Vapd≈0.9Vbr Vbr 是APD的反向击穿电压
� Vbr 是正温度系数，所以升压电路输出的 Vapd 要做温度补偿
� 限幅放大器主要有三 部分组成： 直流耦合多级放大器 直流漂移补偿（自动 调零）电路 光功率检测告警电路 (有滞回的比较器)
接收灵敏度
� 接收灵敏度指光接收机满足指定 比特误码率(如10-10或10-12)时可 接收的最小平均光功率(dBm) 这是光接收机的重要指标之一
� 噪声是限制接收灵敏度的最主要 因素
D ata B uffer
D ata
O ptical
Transmitter
Clock B uffer
(Transmmitter )
O ptical V ariabl Attenuator
Optical D ata Receiver
O ptical Pow ermater