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1、光模块知识介绍 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2感谢您长期对Gigac的支持与厚爱http:/3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
2、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。Gigac目前提供100M到10全系列光收发模块，用户可根据自己的网络需求选择所需要的。目前常规通用的光模块主要包括：光发送器，光接收器，Transceiver（光收发一体模块）以及Transponder（光转发器）。http:/4光收发一体化模块的分类：1.Transceiver（光收发一体模块）Transceiver的主要功能是实现光电/电光变换，常见的有：SFP.GBIC.XFP等。2.Transponder（光转发器）Transponder除了具有光电变换功能外，还集成了很多
3、的信号处理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功能控制、性能量采集及监控等功能。常见的Transponder有：200/300pin，XENPAK，以及X2/XPAK等。http:/5光模块的主要参数1.传输速率传输速率传输速率指每秒传输比特数，单位Mb/s或Gb/s。Gigac的光模块产品涵盖了以下主要速率：百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。2.传输距离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，1020km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
4、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。因此，用户需要根据自己的实际组网情况选择合适的光模块，以满足不同的传输距离要求。http:/63.中心波长中心波长中心波长指光信号传输所使用的光波段。目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm波段、1310nm波段以及1550nm波段。850nm波段：多用于2km短距离传输1310nm和1550nm波段：多用于中长距离
5、传输，2km以上的传输。光纤类型1.光纤模式（光纤模式（FiberMode）按光在光纤中的传输模式可将光纤分为单模光纤和多模光纤两种。多模光纤(MMF，MultiModeFiber)，纤芯较粗，可传多种模式的光。但其模间色散较大，且随传输距离的增加模间色散情况会逐渐加重。多模光纤的传输距离还与其传输速率、芯径、模式带宽有关，具体关系请参见表12。http:/7单模光纤(SMF，SingleModeFiber)，纤芯较细，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯。2.光纤的端面与直径光纤的端面与直径按照光纤连接器连接头内插针端面分：PC，SPC，UPC，APC按照光纤连接器的直径
6、分：3，2,0.9http:/83.光纤接口连接器类型光纤接口连接器类型接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。光纤连接器是光纤通信系统中不可缺少的无源器件，它的使用使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便了光系统的调测与维护，又使光系统的转接调度更加灵活。按照光纤的类型分：单模光纤连接器（一般为G.652纤：光纤内径9um，外径125um），多模光纤连接器（一种是G.651纤其内径50um，外径125um；另一种是内径62.5um，外径125um）；按照光纤连接器的连接头形式分：FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ等等，目前常用的有FC，SC，ST，LCGigac热插拔光模块所采用的
7、光纤连接器有两种：SC连接器和LC连接器。FC接口LC接口SC接头ST接头http:/9SC（SubscriberConnectorStandardConnector，标准光纤连接器），由日本，标准光纤连接器），由日本NTT公司开发的模塑插拔耦合式连接器。其外壳采用模塑工艺，用铸模玻璃纤维塑料制成，呈矩形；插针由精密陶瓷制成，耦合套筒为金属开缝套管结构。紧固方式采用插拔销式，不需要旋转。外观图如图11所示。LC连接器（LucentConnectororLocalConnector，朗讯连接器），外观图如图12所示。注意为了保护光纤连接器的清洁，请务必保证在未连接光纤时盖上防尘帽。http:/1
8、0接口指标输出光功率输出光功率指光模块发送端光源的输出光功率，单位：dBm。接收灵敏度接收灵敏度指的是在一定速率、误码率情况下光模块的最小接收光功率，单位：dBm。一般情况下，速率越高接收灵敏度越差，即最小接收光功率越大，对于光模块接收端器件的要求也越高。受压灵敏度受压灵敏度指输入信号在附加了抖动和垂直眼闭（verticaleyeclosure）劣化条件后测得的灵敏度值，单位：dBm。此概念仅针对于10G接口模块（XENPAK模块及XFP模块）。http:/11光模块发射光功率和接收灵敏度：发射光功率指发射端的光强，接收灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以dBm为单位，是影响传输距离的重要参数
9、。光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。损耗限制可以根据公式：损耗受限距离（发射光功率接收灵敏度）/光纤衰减量来估算。光纤衰减量和实际选用的光纤相关。一般目前的G.652光纤可以做到1310nm波段0.5dB/km，1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km1310nm波段2dB/km。对于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限，可以不作考虑。饱和光功率值：指光模块接收端最大可以探测到的光功率，一般为3dBm。当接收光功率大于饱和光功率的时候同样会导致误码产生。因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。http:/12光
10、饱和度又称饱和光功率，指的是在一定的传输速率下，维持一定的误码率（10-1010-12）时的最大输入光功率，单位：dBm。需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象，当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复，此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象，而且还非常容易损坏接收端探测器，在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。注意对于长距光模块，由于其平均输出光功率一般大于其最大输入光功率（即光饱和度），因此请用户使用时关注光纤使用长度，以保证到达光模块的实际接收光功率小于其光饱和度，否则有可能造成光模块的损坏。http:/40km13SFP光模块SFP（SmallF
11、ormfactorPluggables）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（MiniGBIC）。波长波长多模单模速率100/155M1.25G2.5G/4.25G6G/10G850nmN/A550m330米330米1310nm2km2km2km2km1310nm10km60km10km40km10km40km10km40km1550nm60km160km40km160km40km120kmN/ACWDM40km120km120k
12、m40km120kmN/Ahttp:/14BIDI模块BiDi（Bidirectional）即：单纤双向。利用WDM技术,发送和接收两个方向使用不同的中心波长。实现一根光纤双向传输光信号。一般光模块有两个端口，TX为发射端口，RX为接收端口；而该光模块只有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。因此该模块必须成对使用，他最大的优势就是节省光纤资源。距离/波长10km40km40km120km速率100/155M622M1.25G2.5G1310nmSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBIC1550nmS
13、FP/GBICSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBIC1490nmSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBIC1550nmSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBICSFP/GBICBIDI模块必须成对使用，例如若一端使用了GACSBi131210，另外一端就必须使用GACSBi151210。http:/15CWDM模块CWDM光模块采用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。1270nm到1610nm波长18个信道可供选择UncooledMQ
14、WDFBLD可以选择的封装1X9/GBIC/SFF/SFP单一供电+3.3V或者+5V工作温度0C70C（商业级）4085（工业级）符合Telcordia(Bellcore)GR468COREClass1规范产品，符合IEC608251和IEC608252要求符合RoHS标准的产品http:/16http:/17电口模块SFP电口模块：GACTC1202GBIC电口模块：GACGC1202千兆电口模块所采用的传输媒质为5类非屏蔽双绞线，相比光纤传输方式来说，双绞线传输的传输距离较短，只适用于小范围组网环境。http:/18SFP+光模块光模块SFP+是SFP应用于10Gbit/s以太网和8.5
15、Gbit/s光纤通道系统的最新型可插拔光模块。这种模块的设计目的是通过更小的体积和更低的成本，提供更高的接入密度，最终提高用户接入容量。http:/19XFP模块模块XFP模块是一种可热插拔的、占电路板面积很小的、串行串行光收发器，可以支持SONETOC192、10Gbps以太网、10Gbps光纤通道和G.709链路。http:/20GBIC光模块光模块GBIC是GigaBitrateInterfaceConverter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，是一种符合国际标准的可互换产品。http:/21Xenpak光模块Xenpak光模块通过70pi
16、n的SFP连接器与电路板连接，其数据通道是XAUI接口；Xenpak支持所有IEEE802.3ae定义的光接口，在线路端可以提供10.3Gb/s、9.95Gb/s或43.125Gb/s的速率。http:/22Xpak和和X2光模块光模块Xpak和X2光模块都是从Xenpak标准演进而来的，其内部功能模块与Xenpak基本相同，在电路板上的应用也相同，都是使用一个模块即可实现10G以太网光接口的功能。由于Xenpak光模块安装到电路板上时需要在电路板上开槽，实现较复杂，无法实现高密度应用。而Xpak和X2光模块经过改进后体积只有Xenpak的一半左右，可以直接放到电路板上，因此适用于高密度的机架
17、系统和PCI网卡应用。http:/23光模块功能失效重要原因光模块功能失效分为发射端失效和接收端失效，分析具体原因，最常出现的问题集中在以下几个方面：1光口污染和损伤光口污染和损伤由于光接口的污染和损伤引起光链路损耗变大，导致光链路不通。产生的原因有：A光模块光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染；B使用的光纤连接器端面已经污染，光模块光口二次污染；C带尾纤的光接头端面使用不当，端面划伤等；D使用劣质的光纤连接器；2ESD损伤损伤ESD是ElectroStaticDischarge缩写即静电放电，是一个上升时间可以小于1ns（10亿分之一秒）甚至几百ps（1ps10000亿分之一秒）的非常快的
18、过程，ESD可以产生几十Kv/m甚至更大的强电磁脉冲。静电会吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命；ESD的瞬间电场或电流产生的热，使元件受伤，短期仍能工作但寿命受到影响；甚至破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏）。ESD是不可避免，除了提高电子元器件的抗ESD能力，重要的是正确使用，引起ESD损伤的因素有：环境干燥，易产生ESD；不正常的操作，如：非热插拔光模块带电操作；不做静电防护直接用手接触光模块静电敏感的管脚t2；运输和存放过程中没有防静电包装；设备没有接地或者接地不良；http:/24光收发一体光模块应用注意点1光口问题光口问题光链路上各处的损耗衰减都关系到传输的
19、性能，因此要求：A选择符合入网标准的光纤连接器；B光纤连接器要有封帽，不使用时盖上封帽，避免光纤连接器污染而二次污染光模块光口；封帽不使用时应放在防尘干净处保存；C光纤连接器插入是水平对准光口，避免端面和套筒划伤；D光模块光口避免长时间暴露，不使用时加盖光口塞；光口塞不使用时储存在防尘干净处；E光纤连接器的端面保持清洁，避免划伤；2ESD损伤损伤ESD是自然界不可避免的现象，预防ESD从防止电荷积聚和让电荷快速放电两方面着手：A保持环境的湿度3075RH；B对光模块操作时做静电防护工作（如：带静电环或将手通过预先接触机壳等手段释放静电），接触光模块壳体，避免接触光模块PIN脚；C使用的相关设备
20、采用并联接地的公共接地点接地，保证接地路径最短，接地回路最小，不能串联接地，应避免采用外接电缆连接接地回路的设计方式；D包装和周转的时候，采用防静电包装和防静电周转箱/车；E禁止对非热插拔的设备，进行带电插拔的操作；F避免用万用表表笔直接检测静电敏感的管脚；http:/25简易光模块失效判断步骤1测试光功率是否在指标要求范围之内，如果出现无光或者光功率小的现象。处理方法：A、检查光功率选择的波长和测量单位（dBm）B、清洁光纤连接器端面，光模块光口，方法见第五节。C、检查光纤连接器端面是否发黑和划伤，光纤连接器是否存在折断，更换光纤连接器做互换性试验D、检查光纤连接器是否存在小的弯折。E、热插拔光模块可以重新插拔测试。F、同一端口更换光模块或者同一光模块更换端口测试。2光功率正常但是链路无法通，检查link灯。http:/26ThankYouGigacAllForImproveYourCostEfficiencyGigacTechnologyCo.,Lhttp:/