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任何一個光模塊都是有收發兩部分功能，進行光電轉換和電光轉換，這樣在網絡的兩端設備上都離不開光模塊。現在一個數據中心中的設備往往以萬計，要想實現這些設備的互聯，光模塊不可或缺。如今，光模塊已經成為數據中心的一個細分市場。

光模塊分類

按封裝：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。

按波長：常規波長、CWDM、DWDM等。

按模式：單模光纖（黃色）、多模光纖（橘紅色）。

按使用性：熱插拔（GBIC、 SFP、XFP、XENPAK）和非熱插拔（1*9、SFF）。

封裝形式光模塊基本原理

光收發一體模塊（Optical Transceiver)

光收發一體模塊是光通信的核心器件，完成對光信號的光-電/電-光轉換。

由兩部分組成：接收部分和發射部分。接收部分實現光-電變換，發射部分實現電-光變換。

發射部分：

輸入一定碼率的電信號經內部的驅動芯片處理后驅動半導體激光器(LD)或發光二極管(LED)

發射出相應速率的調制光信號，其內部帶有光功率自動控制電路(APC)，使輸出的光信號功率保持穩定。

接收部分：

一定碼率的光信號輸入模塊后由光探測二極管轉換為電信號，經前置放大器后輸出相應碼率的電信號，輸出的信號一般為PECL電平。同時在輸入光功率小于一定值后會輸出一個告警信號。

光模塊的主要參數

1. 傳輸速率

傳輸速率指每秒傳輸比特數，單位Mb/s 或Gb/s。主要速率：百兆、千兆、2.5G、4.25G和萬兆。

2.傳輸距離

光模塊的傳輸距離分為短距、中距和長距三種。一般認為2km 及以下的為短距離，10～20km 的為中距離，30km、40km 及以上的為長距離。

■光模塊的傳輸距離受到限制，主要是因為光信號在光纖中傳輸時會有一定的損耗和色散。

注意：

· 損耗是光在光纖中傳輸時，由于介質的吸收散射以及泄漏導致的光能量損失，這部分能量隨著傳輸距離的增加以一定的比率耗散。

· 色散的產生主要是因為不同波長的電磁波在同一介質中傳播時速度不等，從而造成光信號的不同波長成分由于傳輸距離的累積而在不同的時間到達接收端，導致脈沖展寬，進而無法分辨信號值。

· 因此，用戶需要根據自己的實際組網情況選擇合適的光模塊，以滿足不同的傳輸距離要求。

3.中心波長

· 中心波長指光信號傳輸所使用的光波段。目前常用的光模塊的中心波長主要有三種：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。

·850nm 波段：多用于≤2km短距離傳輸

·1310nm 和1550nm 波段：多用于中長距離傳輸，2km以上的傳輸。

光纖類型

1. 光纖模式（Fiber Mode）

按光在光纖中的傳輸模式可將光纖分為單模光纖和多模光纖兩種。

多模光纖(MMF，Multi Mode Fiber)，纖芯較粗，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，且隨傳輸距離的增加模間色散情況會逐漸加重。多模光纖的傳輸距離還與其傳輸速率、芯徑、模式帶寬有關，具體關系請參見下表。

單模光纖(SMF，Single Mode Fiber)，纖芯較細，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊。

2. 光纖的端面與直徑

· 按照光纖連接器連接頭內插針端面分：PC，SPC，UPC，APC

· 按照光纖連接器的直徑分：Φ3，Φ2, Φ0.9

3. 光纖接口連接器類型

接口連接器用于連接可插拔模塊及相應的傳輸媒質。光纖連接器是光纖通信系統中不可缺少的無源器件，它的使用使得光通道間的可拆式連接成為可能，既方便了光系統的調測與維護，又使光系統的轉接調度更加靈活。

按照光纖的類型分：

單模光纖連接器（一般為G.652 纖：光纖內徑9um，外徑125um）；

多模光纖連接器（一種是G.651 纖其內徑50um，外徑125um；另一種是內徑62.5um，外徑125um）；

按照光纖連接器的連接頭形式分：FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ 等等，目前常用的有FC，SC，ST，LC

SC（Subscriber Connector Standard Connector，標準光纖連接器），由日本NTT公司開發的模塑插拔耦合式連接器。其外殼采用模塑工藝，用鑄模玻璃纖維塑料制成，呈矩形；插針由精密陶瓷制成，耦合套筒為金屬開縫套管結構。緊固方式采用插拔銷式，不需要旋轉。外觀圖如下所示：

注意：為了保護光纖連接器的清潔，請務必保證在未連接光纖時蓋上防塵帽。

接口指標

輸出光功率

輸出光功率指光模塊發送端光源的輸出光功率。

可以理解為光的強度，單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位，dBm為對數單位。在通信中，我們通常使用dBm來表示光功率。

公式： P(dBm)=10Log(P/1mW)

光功率衰減一半，降低3dB，0dBm的光功率對應1mW使用光功率計測量。針對PON產品，由于其ONU端采用的是突發模式，因此需使用專用的光功率計進行測量，串接在線路中，可以即時給出當前上行和下行的光功率。

接收靈敏度

接收靈敏度指的是在一定速率、誤碼率情況下光模塊的最小接收光功率，單位：dBm。一般情況下，速率越高接收靈敏度越差，即最小接收光功率越大，對于光模塊接收端器件的要求也越高。

考慮到光纖老化或其他不可預見因素導致的鏈路損耗增大，最佳接收光功率范圍控制在接收靈敏度以上2-3dB?至過載點以下2-3dB，即上圖中的白色區域。

受壓靈敏度

受壓靈敏度指輸入信號在附加了抖動和垂直眼閉（vertical eye closure）劣化條件后測得的靈敏度值，單位：dBm。此概念僅針對于10G 接口模塊（XENPAK 模塊及XFP 模塊）。

光模塊發射光功率和接收靈敏度

發射光功率指發射端的光強，接收靈敏度指可以探測到的光強度。兩者都以dBm為單位，是影響傳輸距離的重要參數。光模塊可傳輸的距離主要受到損耗和色散兩方面受限。 損耗限制可以根據公式：

損耗受限距離＝（發射光功率‐接收靈敏度）/光纖衰減量 來估算。

光纖衰減量和實際選用的光纖相關。一般目前的G.652光纖可以做到1310nm波段0.5dB/km，1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。50um多模光纖在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。對于百兆、千兆的光模塊色散受限遠大于損耗受限，可以不作考慮。

飽和光功率值

指光模塊接收端最大可以探測到的光功率，一般為‐3dBm。當接收光功率大于飽和光功率的時候同樣會導致誤碼產生。因此對于發射光功率大的光模塊不加衰減回環測試會出現誤碼現象。

光飽和度

又稱飽和光功率，指的是在一定的傳輸速率下，維持一定的誤碼率（10-10～10-12）時的最大輸入光功率，單位：dBm。

■需要注意的是，光探測器在強光照射下會出現光電流飽和現象，當出現此現象后，探測器需要一定的時間恢復，此時接收靈敏度下降，接收到的信號有可能出現誤判而造成誤碼現象，而且還非常容易損壞接收端探測器，在使用操作中應盡量避免超出其飽和光功率。 注意 對于長距光模塊，由于其平均輸出光功率一般大于其最大輸入光功率（即光飽和度），因此請用戶使用時關注光纖使用長度，以保證到達光模塊的實際接收光功率小于其光飽和度，否則有可能造成光模塊的損壞。

光模塊的選擇

隨著光模塊的廣泛，越來越多的客戶開始關注模塊本身穩定性和可靠性的特點。現在市場上流行的光模塊一共有三種：原裝光模塊、二手光模塊和兼容光模塊。

眾所周知，原裝光模塊的價格非常高，許多廠商只能望而卻步。而至于二手光模塊，雖然其價格比較低，但是質量卻得不到保證，經常在使用半年后就會出現丟包的現象。因此，許多廠商紛紛把視線轉向了兼容光模塊。的確，兼容光模塊在使用中，其性能與原裝光模塊幾乎無二，而在價格上更比原裝光模塊便宜好幾倍，這也是兼容光模塊能大熱的原因。

但是，市場上的商品良莠不齊，許多商家又以次充好、魚目混珠，對光模塊的選取造成了一定的難度，下面就纖細談談光模塊的選擇：

第一，我們如何分辨新的光模塊和二手光模塊呢？

上面我們提到了，二手光模塊經常會在使用半年后出現丟包的情況，這是因為它光功率不穩和光靈敏度下降等原因造成的。如果我們有光功率計的話，可以拿出來測一測，看看其的光功率是否與數據手冊上的參數一致。如果出入太大，則為二手光模塊。

第二，觀察光模塊售后的使用情況。

一個正常的光模塊的使用壽命為5年，在第一年中基本很難看出光模塊的好壞，但是在其使用的第二年或第三年就可以看出來了。

第三，看光模塊與設備之間的兼容性如何。

消費者在購買前，需和供應商進行溝通，告知其需要使用在哪個品牌的設備上。

第四，我們還要看光模塊的溫度適應能力怎么樣。

光模塊本身在工作時產生的溫度并不高，但是它一般的工作環境都是在機房或是在交換機上，溫度過高或者過低都會影響其光功率、光靈敏度等參數。一般情況下所使用的光模塊溫度范圍在0~70°C即可，如果在極冷或者極熱的環境，則需使用工業級-40~85°C的光模塊。

光模塊的使用技巧

如果在使用的過程中，發現光模塊功能失效，先不要著急，要細心檢查，分析具體原因。一般光模塊功能失效主要有兩種，分別為發射端失效和接收端失效。

最常見的原因主要有以下幾個方面：

①光模塊光口暴露在環境中，光口有灰塵進入而污染；

②使用的光纖連接器端面已經污染，光模塊光口二次污染；

③帶尾纖的光接頭端面使用不當，端面劃傷等；

④使用劣質的光纖連接器。

所以，在正確選購光模塊后，平時在使用中還要注意光模塊的清潔和保護。平時使用完了后，建議未使用時塞上防塵塞。因為如果光觸點不清潔，有可能影響信號質量，可能導致LINK問題和誤碼問題。