光模块介绍
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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。
• 10/100M自适应Copper SFP/SFP电口模块
• 千兆Copper SFP/SFP电口模块，自协商关闭 • 10/100/1000M自适应Copper SFP/SFP电口模块
SFP光模块—特殊类型
CWDM SFP：采用CWDM 技术，可以通过外接波分复用器，将不同波长的光
信号复合在一起，通过一根光纤进行传输，从而节约光纤资源。同时，接收端 需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
案例讨论
SFP光模块
SFP光模块
全称 Small Form-factor Pluggable ，即：小型可热插拔光收发一体模块。
SFP光模块接口性能指标
中心波长
即使是纯度最高的激光，也有一定的波长分布范围。例如，如果需要产生 波长为1550nm的激光，那最终能实现的是在1549～1551nm的激光，只不过 1550nm这个波长的光能量最大，这就是所谓的中心波长。
谱宽： 谱宽定义：光谱或光谱特性的波长范围的量度 基于不同的光源类型，光谱宽度有几种不同的定义，其中RMS和FWHM一般用 于描述多纵模光源（FP激光器），-20dB谱宽一般用于描述单纵模光源（FP激 光器）。 通常使用光谱仪进行测量，它可以测出光源的中心波长，光谱宽度，边模抑 制比等指标。通过下面光谱图认识一下不同类型的激光器。
SFP光模块接口性能指标
FP
DFB
VCSEL
LED
SFP光模块接口性能指标
发送光功率 可以理解为光的强度，单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性 单位，dBm为对数单位。在通信中，我们通常使用dBm来表示光功率。 公式：
P(dBm)=10Log(P/1mW) 光功率衰减一半，降低3dB，0dBm的光功率对应1mW
0.001 -30 0.008 -21 0.03 -15 0.125 -9 0.25 -6 0.5 -3 1.0 0 2.0
P(mW)
3
P(dBm)
使用光功率计测量。针对PON产品，由于其 ONU端采用的是突发模式，因此需使用专用的 光功率计进行测量，串接在线路中，可以即时 给出当前上行和下行的光功率。
光模块发展简述-封装形式
封装 1X9 简介 1X9封装的光模块产品最早产生于1999年，SC 接口，作为固定光模块使用 千兆以太网接口转换器，交换、路由产品曾 广泛的采用GBIC模块。其可支持热插拔的特 性，方便更新维护，故障定位。 SFF光模块是光模块产品演进的又一分支，目 前广泛应用于EPON系统中的ONU侧。 小封装可插拔收发器，SFP光模块产品是最晚 出现光模块，也是目前应用最广泛的光模块 产品。继承了GBIC的热插拔特性，也借鉴了 SFF小型化的优势。 图片
Laser Monitor 光信号接收 PIN/APD Detector TIA
LD Bias Control RF AMP Limiter Line Driver
Tx Fault (LVTTL)
LP Filter
Rx Data (LVPECL)
Rx LOS (LVTTL)
光模块基本原理
发射部分：
X2
XFP
SFP+
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相模块（Optical Transceiver)
• 2ch Compact SFP（Option 1）
• 2ch Compact SFP（Option 2）
SFP光模块—特殊类型
Copper SFP：电口SFP，SFP封装，电口模块，100米可支持最大传输距离 100m（RJ45，5类双绞线为传输介质）。
有以下几种分类: • 百兆Copper SFP/SFP电口模块，自协商关闭
SFP光模块—特殊类型
什么情况下使用CWDM SFP？
SFP光模块—特殊类型
DWDM SFP：属于密集波分复用技术，可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中 去，一起传输。 DWDM SFP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。
DWDM SFP的一个关键 优点是它的协议和传输速度是不相关的。
• CWDM SFP光模块分为18个波段，从1270nm~1610nm，每两个波段之间相
隔20nm。 • CWDM SFP具有速率和协议透明性，CWDM 提供了在一根光纤上提供不同 速率的、对协议透明的传输通道，允许使用者直接上下某一个波长，而不用 转换原始信号的格式。 • 常用8个波段，从1470nm~1610nm，每通道间隔20nm。 • 一般会用颜色来区分不同波段光模块。
BIDI模块必须成对使用，
应用领域：常规SFP、xWDM SFP、以及PON SFP
SFP光模块—特殊类型
C-SFP：Compact SFP，紧凑型SFP，在现有SFP封装基础上，发展为更先 进、更紧凑的CSFP封装。 CSFP MSA中共定义了3种C-SFP： • 1ch Compact SFP
GBIC
SFF
SFP
光模块发展简述-封装形式
封装 300pin 简介 最先被应用于SDH和10G以太网光纤传输网络 的模块，应用较少 图片
XENPAK
光模块产品演进中的重要一步。支持所有 IEEE 802.3ae定义的光接口。技术成熟度较高， 应用比较广泛。体积大，功耗大。
是Xenpak光模块的直接改进版，体积缩小了 40%左右，成本高，只是作为一种过渡性的 产品出现。 2002年提出的XFP多元协议，XFP光模块的出 现和技术的飞速发展，以及其体积小、价格 廉的优势，得到广泛应用。 具有比X2和XFP封装更紧凑的外形尺寸，与 SFP尺寸一样，成本比XFP产品低。
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）。
光模块发展简述-封装形式
百/千兆以太网、SDH网的传输
1X9封装
SFF封装
GBIC封装
SFP封装
300pin封装
XENPAK封装
X2封装
XFP 封装
SFP+封装
10Gbps的以太网
• TX_Fault:开集/漏极输出,需要在主板上由4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V. 激光器失效时为高电平,正常工作时为低电平( <0.8V )。 • TX_Disable:关断使能输入.需要在模块内由4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V。 低电平(0~0.8) 正常工作 高电平(2~3.465)关断
悬空:关断
• LOS:开集/漏极输出,需要4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V.当输入光功率低于 最差接受光功率时，高电平告警。
SFP光模块电气接口
SFP光模块推荐接口电路
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
案例讨论
光模块发展简述-分类
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。
案例讨论
SFP光模块接口性能指标
发送侧
发送通常使用发光二极管(LED)或激光器(LD)，激光器又分为：
VCSEL激光器（主流应用于850nm波长多模光纤短距传输） FP-LD激光器（多纵模工作模式，常用波长1310nm和1550nm） DFB-LD激光器（单纵模工作模式，常用波长有1310nm、1490nm、 1550nm和CWDM/DWDM波长，适用于中、长距离光纤传输）
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
案例讨论
SFP光模块电气接口
根据SFP MSA中规定，SFP光模块引脚定义如下：
SFP光模块电气接口
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）。 外观结构：
SFP光模块—分类
速率：155M、1.25G、2.5G、4.25G
波长：常规波长、CWDM、DWDM
VCCT 和 VCCR可以在模块内相连。发射和接收的地可以在模块内相连。
SFP光模块电气接口
电气接口—差分输入/输出：
• • • • 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 ±接收部分差分信号输出,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。
SFP光模块—特殊类型
SFP+光模块：是新一代的万兆光模块,它按照ANSI T11协议,可以满足光纤通道 的8.5G和以太网10G的应用。
• SFP+比早期的XFP光模块外观尺寸缩小了约30%,和普通的SFP光模块外观
一样。 • SFP+只保留了基本的电光、光电转换功能,减少了原有XFP设计中的SerDes, CDR, EDC, MAC等信号控制功能,从而简化了10G光模块的设计,功耗也因而 更小。 • 具有高密度、低功耗、更低系统构造成本等显著优点 • SFP+的屏蔽要求比SFP更严格,要求具备更好的屏蔽效果。
距离：短距、中距、长距 传输模式：电口、单模（光纤黄色）、多模（光纤橘红色）
13
SFP光模块—特殊类型
BIDI-SFP：单纤双向SFP，利用WDM技术,发送和接收两个方向的不同
中心波长，从而实现一根光纤双向传输光信号。
• BIDI 光模块只有 1 个端口，通过光模块中的滤波器进行滤波，同时完 成1310nm光信号的发射和1550nm光信号的接收，或者相反。因此，
电气接口—I2C总线：
• • • • Mod_Def1:I2C的时钟线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCC Mod_Def2:I2C的数据线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCC Mod_Def0:接地 Rate_Select: 接收部分速率选择。
SFP光模块电气接口
电气接口—状态控制信号：
光收发一体模块是光通信的核心器件
主要功能
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
光模块基本原理
光模块内部结构
EEPROM
SDA SCK
激光输出 FP/DFB Laser Divice
Laser Driver Tx Input Tx Data (LVPECL)
根据SFP MSA中规定，SFP光模块引脚定义如下：
SFP光模块电气接口
电气接口—电源： VCCT 和 VCCR分别是发射和接收部分电源，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。
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。
• 10/100M自适应Copper SFP/SFP电口模块
• 千兆Copper SFP/SFP电口模块，自协商关闭 • 10/100/1000M自适应Copper SFP/SFP电口模块
SFP光模块—特殊类型
CWDM SFP：采用CWDM 技术，可以通过外接波分复用器，将不同波长的光
信号复合在一起，通过一根光纤进行传输，从而节约光纤资源。同时，接收端 需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
案例讨论
SFP光模块
SFP光模块
全称 Small Form-factor Pluggable ，即：小型可热插拔光收发一体模块。
SFP光模块接口性能指标
中心波长
即使是纯度最高的激光，也有一定的波长分布范围。例如，如果需要产生 波长为1550nm的激光，那最终能实现的是在1549～1551nm的激光，只不过 1550nm这个波长的光能量最大，这就是所谓的中心波长。
谱宽： 谱宽定义：光谱或光谱特性的波长范围的量度 基于不同的光源类型，光谱宽度有几种不同的定义，其中RMS和FWHM一般用 于描述多纵模光源（FP激光器），-20dB谱宽一般用于描述单纵模光源（FP激 光器）。 通常使用光谱仪进行测量，它可以测出光源的中心波长，光谱宽度，边模抑 制比等指标。通过下面光谱图认识一下不同类型的激光器。
SFP光模块接口性能指标
FP
DFB
VCSEL
LED
SFP光模块接口性能指标
发送光功率 可以理解为光的强度，单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性 单位，dBm为对数单位。在通信中，我们通常使用dBm来表示光功率。 公式：
P(dBm)=10Log(P/1mW) 光功率衰减一半，降低3dB，0dBm的光功率对应1mW
0.001 -30 0.008 -21 0.03 -15 0.125 -9 0.25 -6 0.5 -3 1.0 0 2.0
P(mW)
3
P(dBm)
使用光功率计测量。针对PON产品，由于其 ONU端采用的是突发模式，因此需使用专用的 光功率计进行测量，串接在线路中，可以即时 给出当前上行和下行的光功率。
光模块发展简述-封装形式
封装 1X9 简介 1X9封装的光模块产品最早产生于1999年，SC 接口，作为固定光模块使用 千兆以太网接口转换器，交换、路由产品曾 广泛的采用GBIC模块。其可支持热插拔的特 性，方便更新维护，故障定位。 SFF光模块是光模块产品演进的又一分支，目 前广泛应用于EPON系统中的ONU侧。 小封装可插拔收发器，SFP光模块产品是最晚 出现光模块，也是目前应用最广泛的光模块 产品。继承了GBIC的热插拔特性，也借鉴了 SFF小型化的优势。 图片
Laser Monitor 光信号接收 PIN/APD Detector TIA
LD Bias Control RF AMP Limiter Line Driver
Tx Fault (LVTTL)
LP Filter
Rx Data (LVPECL)
Rx LOS (LVTTL)
光模块基本原理
发射部分：
X2
XFP
SFP+
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相模块（Optical Transceiver)
• 2ch Compact SFP（Option 1）
• 2ch Compact SFP（Option 2）
SFP光模块—特殊类型
Copper SFP：电口SFP，SFP封装，电口模块，100米可支持最大传输距离 100m（RJ45，5类双绞线为传输介质）。
有以下几种分类: • 百兆Copper SFP/SFP电口模块，自协商关闭
SFP光模块—特殊类型
什么情况下使用CWDM SFP？
SFP光模块—特殊类型
DWDM SFP：属于密集波分复用技术，可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中 去，一起传输。 DWDM SFP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。
DWDM SFP的一个关键 优点是它的协议和传输速度是不相关的。
• CWDM SFP光模块分为18个波段，从1270nm~1610nm，每两个波段之间相
隔20nm。 • CWDM SFP具有速率和协议透明性，CWDM 提供了在一根光纤上提供不同 速率的、对协议透明的传输通道，允许使用者直接上下某一个波长，而不用 转换原始信号的格式。 • 常用8个波段，从1470nm~1610nm，每通道间隔20nm。 • 一般会用颜色来区分不同波段光模块。
BIDI模块必须成对使用，
应用领域：常规SFP、xWDM SFP、以及PON SFP
SFP光模块—特殊类型
C-SFP：Compact SFP，紧凑型SFP，在现有SFP封装基础上，发展为更先 进、更紧凑的CSFP封装。 CSFP MSA中共定义了3种C-SFP： • 1ch Compact SFP
GBIC
SFF
SFP
光模块发展简述-封装形式
封装 300pin 简介 最先被应用于SDH和10G以太网光纤传输网络 的模块，应用较少 图片
XENPAK
光模块产品演进中的重要一步。支持所有 IEEE 802.3ae定义的光接口。技术成熟度较高， 应用比较广泛。体积大，功耗大。
是Xenpak光模块的直接改进版，体积缩小了 40%左右，成本高，只是作为一种过渡性的 产品出现。 2002年提出的XFP多元协议，XFP光模块的出 现和技术的飞速发展，以及其体积小、价格 廉的优势，得到广泛应用。 具有比X2和XFP封装更紧凑的外形尺寸，与 SFP尺寸一样，成本比XFP产品低。
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）。
光模块发展简述-封装形式
百/千兆以太网、SDH网的传输
1X9封装
SFF封装
GBIC封装
SFP封装
300pin封装
XENPAK封装
X2封装
XFP 封装
SFP+封装
10Gbps的以太网
• TX_Fault:开集/漏极输出,需要在主板上由4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V. 激光器失效时为高电平,正常工作时为低电平( <0.8V )。 • TX_Disable:关断使能输入.需要在模块内由4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V。 低电平(0~0.8) 正常工作 高电平(2~3.465)关断
悬空:关断
• LOS:开集/漏极输出,需要4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V.当输入光功率低于 最差接受光功率时，高电平告警。
SFP光模块电气接口
SFP光模块推荐接口电路
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
案例讨论
光模块发展简述-分类
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。
案例讨论
SFP光模块接口性能指标
发送侧
发送通常使用发光二极管(LED)或激光器(LD)，激光器又分为：
VCSEL激光器（主流应用于850nm波长多模光纤短距传输） FP-LD激光器（多纵模工作模式，常用波长1310nm和1550nm） DFB-LD激光器（单纵模工作模式，常用波长有1310nm、1490nm、 1550nm和CWDM/DWDM波长，适用于中、长距离光纤传输）
主要内容
光模块发展简述
光模块基本原理 SFP光模块分类
SFP光模块电气接口
SFP光模块接口性能指标 SFP光模块信息 SFP光模块使用注意事项 SFP光模块相关参考标准
案例讨论
SFP光模块电气接口
根据SFP MSA中规定，SFP光模块引脚定义如下：
SFP光模块电气接口
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）。 外观结构：
SFP光模块—分类
速率：155M、1.25G、2.5G、4.25G
波长：常规波长、CWDM、DWDM
VCCT 和 VCCR可以在模块内相连。发射和接收的地可以在模块内相连。
SFP光模块电气接口
电气接口—差分输入/输出：
• • • • 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 ±接收部分差分信号输出,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。
SFP光模块—特殊类型
SFP+光模块：是新一代的万兆光模块,它按照ANSI T11协议,可以满足光纤通道 的8.5G和以太网10G的应用。
• SFP+比早期的XFP光模块外观尺寸缩小了约30%,和普通的SFP光模块外观
一样。 • SFP+只保留了基本的电光、光电转换功能,减少了原有XFP设计中的SerDes, CDR, EDC, MAC等信号控制功能,从而简化了10G光模块的设计,功耗也因而 更小。 • 具有高密度、低功耗、更低系统构造成本等显著优点 • SFP+的屏蔽要求比SFP更严格,要求具备更好的屏蔽效果。
距离：短距、中距、长距 传输模式：电口、单模（光纤黄色）、多模（光纤橘红色）
13
SFP光模块—特殊类型
BIDI-SFP：单纤双向SFP，利用WDM技术,发送和接收两个方向的不同
中心波长，从而实现一根光纤双向传输光信号。
• BIDI 光模块只有 1 个端口，通过光模块中的滤波器进行滤波，同时完 成1310nm光信号的发射和1550nm光信号的接收，或者相反。因此，
电气接口—I2C总线：
• • • • Mod_Def1:I2C的时钟线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCC Mod_Def2:I2C的数据线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCC Mod_Def0:接地 Rate_Select: 接收部分速率选择。
SFP光模块电气接口
电气接口—状态控制信号：
光收发一体模块是光通信的核心器件
主要功能
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
光模块基本原理
光模块内部结构
EEPROM
SDA SCK
激光输出 FP/DFB Laser Divice
Laser Driver Tx Input Tx Data (LVPECL)
根据SFP MSA中规定，SFP光模块引脚定义如下：
SFP光模块电气接口
电气接口—电源： VCCT 和 VCCR分别是发射和接收部分电源，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。