光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖，具有傳輸速率快、傳輸損耗低、抗干擾能力強(qiáng)等等的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還需要搭配光模塊（PON；passive optical network）和光纖連接器等設(shè)備來(lái)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和精密連接。光模塊目前絕大部分應(yīng)用場(chǎng)景在電信市場(chǎng)（運(yùn)營(yíng)商為主）和數(shù)通市場(chǎng)（大型因特網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心為主），這也是目前光通信的兩大重要應(yīng)用領(lǐng)域。5G就是把第一代蜂窩通信做得更密，容量更大，峰值速率上是4G的30倍，用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)是10倍，無(wú)線接口延時(shí)1小時(shí)，流量密度提高100倍，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，5G的兩大發(fā)展特性高速與低延遲，在疫情過(guò)后5G將護(hù)航光模塊未來(lái)的增量需求，強(qiáng)勢(shì)登場(chǎng)。

根據(jù) OVUM 統(tǒng)計(jì)，全球光器件（包括光模塊和各類無(wú)源器件）市場(chǎng)規(guī)模在2020年可以突破100 億美元大關(guān)，預(yù)測(cè)至2022年能有高達(dá)150億美元的規(guī)模，復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)9%，其中光模塊在光器件的占比超過(guò)六成（OVUM 數(shù)據(jù) 2019年光模塊收入為66億美元），大膽預(yù)測(cè)搭上5G 的勢(shì)頭在2022年可望有超過(guò)92億美元的收入。

光模塊應(yīng)用于FTTB/N（fiber to the building /Node）場(chǎng)景，作用即是將光電信號(hào)互換。光收發(fā)一體模塊是光通信的核心器件，完成對(duì)光信號(hào)的光-電/電-光轉(zhuǎn)換。由兩部分組成：接收部分和發(fā)射部分。接收部分實(shí)現(xiàn)光-電變換，發(fā)射部分實(shí)現(xiàn)電-光變換。

發(fā)射部分：輸入一定碼率的電信號(hào)經(jīng)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)芯片處理后驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器(LD)或發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出相應(yīng)速率的調(diào)制光信號(hào)，其內(nèi)部帶有光功率自動(dòng)控制電路(APC)，使輸出的光信號(hào)功率保持穩(wěn)定。接收部分：一定碼率的光信號(hào)輸入模塊后由光探測(cè)二極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)前置放大器后輸出相應(yīng)碼率的電信號(hào)，輸出的信號(hào)一般為PECL電平。同時(shí)在輸入光功率小于一定值后會(huì)輸出一個(gè)告警信號(hào)。

光模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)光模塊可分成兩大類，一是SFF/SFP光模塊以及OLT/ONU（optical network unit）光模塊；根據(jù)封裝類型不同，可以分為SFF（small form-factor）、SFP（small form-factor pluggable）這幾種類型；再者根據(jù)，插入式設(shè)備的不同，又能區(qū)分成 OLT和ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）這兩種類型。

SFF（Small Form Factor）小封裝光模塊采用了先進(jìn)的精密光學(xué)及電路集成工藝，尺寸只有普通雙工SC（1X9）型光纖收發(fā)模塊的一半，在同樣空間可以增加一倍的光端口數(shù)，可以增加線路端口密度，降低每端口的系統(tǒng)成本。又由于SFF小封裝模塊采用了與銅線網(wǎng)絡(luò)類似的KT-RJ接口，大小與常見的電腦網(wǎng)絡(luò)銅線接口相同，有利于現(xiàn)有以銅纜為主的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過(guò)渡到更高速率的光纖網(wǎng)絡(luò)以滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的急劇增長(zhǎng)。

SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的縮寫，可以簡(jiǎn)單的理解為GBIC的升級(jí)版本。SFP模塊體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口數(shù) 量。SFP模塊的其他功能基本和GBIC一致。有些交換機(jī)廠商稱SFP模塊為小型化GBIC（MINI-GBIC）。未來(lái)的光模塊必須支持熱插拔，即無(wú)需切斷電源，模塊即可以與設(shè)備連接或斷開，由于光模塊是熱插拔式的，網(wǎng)絡(luò)管理人員無(wú)需關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)就可升級(jí)和擴(kuò)展系統(tǒng)，對(duì)在線用戶不會(huì)造成什么影響。熱插拔性也簡(jiǎn)化了總的維護(hù)工作，并使得最終用戶能夠更好地管理他們的收發(fā)模塊。同時(shí)，由于這種熱交換性能，該模塊可使網(wǎng)絡(luò)管理人員能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)要求，對(duì)收發(fā)成本、鏈路距離以及所有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行總體規(guī)劃，而無(wú)需對(duì)系統(tǒng)板進(jìn)行全部替換。支持這熱插拔的光模塊目前有GBIC和SFP，由于SFP與SFF的外型大小差不多，它可以直接插在電路板上，在封裝上較省空間與時(shí)間，且應(yīng)用面相當(dāng)廣，因此，其未來(lái)發(fā)展很值得期待，甚至有可能威脅到SFF的市場(chǎng)。

光模塊的技術(shù)參數(shù)

1、 光模塊傳輸速率：指每秒傳輸比特?cái)?shù)，單位Mb/s或Gb/s。

2、 光模塊發(fā)射光功率和接收靈敏度：發(fā)射光功率指發(fā)射端的光強(qiáng)，接收靈敏度指可以探測(cè)到的光強(qiáng)度。兩者都以dBm為單位，是影響傳輸距離的重要參數(shù)。光模塊可傳輸?shù)木嚯x主要受到損耗和色散兩方面受限。損耗限制可以根據(jù)公式：損耗受限距離＝（發(fā)射光功率-接收靈敏度）/光纖衰減量 來(lái)估算。光纖衰減量和實(shí)際選用的光纖相關(guān)。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(duì)于百兆、千兆的光模塊色散受限遠(yuǎn)大于損耗受限，可以不作考慮。

3、 10GE光模塊遵循802.3ae的標(biāo)準(zhǔn)，傳輸?shù)木嚯x和選用光纖類型、光模塊光性能相關(guān)。

4、 飽和光功率值指光模塊接收端最大可以探測(cè)到的光功率，一般為-3dBm。當(dāng)接收光功率大于飽和光功率的時(shí)候同樣會(huì)導(dǎo)致誤碼產(chǎn)生。因此對(duì)于發(fā)射光功率大的光模塊不加衰減回環(huán)測(cè)試會(huì)出現(xiàn)誤碼現(xiàn)象。

5、?傳輸距離: 光模塊的傳輸距離分為短距、中距和長(zhǎng)距三種。一般認(rèn)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(zhǎng)距離。光模塊的傳輸距離受到限制，主要是因?yàn)楣庑盘?hào)在光纖中傳輸時(shí)會(huì)有一定的損耗和色散。損耗是光在光纖中傳輸時(shí)，由于介質(zhì)的吸收散射以及泄漏導(dǎo)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(chǎn)生主要是因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)速度不等，從而造成光信號(hào)的不同波長(zhǎng)成分由于傳輸距離的累積而在不同的時(shí)間到達(dá)接收端，導(dǎo)致脈沖展寬，進(jìn)而無(wú)法分辨信號(hào)值。

OLT和ONU的封裝類型皆為SFP，而OLT光模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜必須與64個(gè)ONU光模塊進(jìn)行信號(hào)傳輸。ML51系列即可做為1.5Gbps ONU光模塊的主控芯片。根據(jù)速度光模塊可細(xì)分為 10Gbps、40Gbps25Gbps、25Gbps、以及上看100Gbps/400Gbps。隨著5G的加持下，基站中比較熱門的有10Gbps、25Gbps以及100Gbps三種光模塊，新唐的M0微控制器可以支持25G以及100G的兩種檔次光模塊而8051微控制器則可支持10G的光模塊。

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