光纤通信模块系列一：光模块简介
本帖最后由 yjamdfhqjs 于 2018-5-8 22:24 编辑大家好，一直在坛子里混了好多年，一直没拿的出来像样的技术原创作品，由于一直在光模块行业工作，算是有点小心得，在此希望和大家分享。
在这些帖子中我将为大家提出的相关问题一一解答，时间大概为两周一篇，如果有写的不太好的地方也希望能提出一下，进行修改。
初次写这类贴子，也不太清楚要把哪些放上去，希望大家把有的问题都提出来，我可以在下篇贴子中进行解答。
目录和大纲。
一、光模块简介
二、光模块基本类型和原理
三、光网络与系统
四、光模块厂商与市场
五、光模块新技术
一、光模块简介
光模块的定义：光发射/接收组件基础上的具有实用化的多功能组件
光模块的作用：完成光电转换和电光转换
光模块原理示意图
光模块大体结构
光纤通信的优势
•通信容量大，单根光纤通信速率的实验记录为50.9Tbps(2017/05/17)(以前的数据)
•中断距离长，实验记录为1100km(以前的数据，最新可以到20000km了)
•保密性好，无电磁泄露也不怕外界强电磁场干扰
•体积小，重量轻，便于维护
•原材料丰富
表征光模块性能的部分参数，这些参数只是一些通用的参数，具体到某个光模块有不同的参数，侧重点也有所不同。
各种光模块及示意图，下面的分类是根据接口和封装来进行的，同样的接口下面又分了单纤，双纤，距离 ，速率等，衍生出各种类型的光模块
光网络链路示意图
编辑原因：放上部分资料
原创写作，谢绝转载
涨见识了,先MARK,一会再看 cu_ice 发表于 2018-5-8 22:17
涨见识了,先MARK,一会再看
初次写这类贴子，也不太清楚要把哪些放上去，希望大家把有的问题都提出来，我可以在下篇贴子中进行解答。
成本高不？有套件出没？ 依我说,像我完全没有接触过这行业,我觉得介绍多介绍一点基础知识,越基础越好,像那些缩写,完全不明白什么意思,这对于我了解这个行业完全没有帮助,还有介绍一下这个行业的现状吧
当然,可能只是我见识少,大家都知道,就我没听过,那当我没说过 marshallemon 发表于 2018-5-8 22:27
成本高不？有套件出没？
看你是哪种模块呢，速率，接口，，传输长度。这些要求知道了才能给出价格。我们没有现成的套件，不过可以订做的。 cu_ice 发表于 2018-5-8 22:27
依我说,像我完全没有接触过这行业,我觉得介绍多介绍一点基础知识,越基础越好,像那些缩写,完全不明白什么意 ...
你好，这些都会在后面介绍出来的，不过我觉得上面的就是挺基础的呀，你有具体想要知道的内容不，具体点我可以解答 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-8 22:30
你好，这些都会在后面介绍出来的，不过我觉得上面的就是挺基础的呀，你有具体想要知道的内容不，具体点我 ...
刚才还没有看到附件,我先下来看看,有什么不明白再请教 cu_ice 发表于 2018-5-8 22:27
依我说,像我完全没有接触过这行业,我觉得介绍多介绍一点基础知识,越基础越好,像那些缩写,完全不明白什么意 ...
也可以看看光耦的原理，就是把电信号的高低电平变化通过光发送出去，在另一边进行接收。就是这么回事，很多复杂的技术手段都是因为它的高速和长距离带来的。
如果一个光耦做到10Gbps的速率，距离超过1km，它的原理和结构和光模块就很接近了 焊接在电路板上的是不是只有1X9这种型号？ lqluocn 发表于 2018-5-8 22:56
焊接在电路板上的是不是只有1X9这种型号？
没有，除了1X9以外还有SFF系列。这两种都是不带有热插拔的功能。所谓热插拔就是系统上有这个功能，可以在工作期间增加或减少其他的
光模块，但是不会对整个系统的其他部分造成影响。
淘宝找的SFF接口的光模块图片
1X9光模块内部图片，实拍 正好有个问题，fpga要出四路12.5G的信号，像这种有单模块实现的么，还是需要4个光模块？ 顶一个。在上家公司做了5年edfa，这些知识都接触过 好资料，我记得服务器，万兆网卡上很多这玩意。 prow 发表于 2018-5-8 23:14
正好有个问题，fpga要出四路12.5G的信号，像这种有单模块实现的么，还是需要4个光模块？ ...
有的QSFP+模块，四路发射，四路接收。只是你需要多长距离的呢？我们现在最多是做到了300m左右。 howmoney 发表于 2018-5-8 23:16
顶一个。在上家公司做了5年edfa，这些知识都接触过
同行，握个爪{:handshake:} lyping1987 发表于 2018-5-8 23:18
好资料，我记得服务器，万兆网卡上很多这玩意。
现在光纤到户，第个光猫上都有这么一个光模块，用的很普遍了。 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-8 23:18
有的QSFP+模块，四路发射，四路接收。只是你需要多长距离的呢？我们现在最多是做到了300m左右。 ...
距离要求不高，原来QSFP就是Quad SFP啊 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-8 23:23
现在光纤到户，第个光猫上都有这么一个光模块，用的很普遍了。
现在2.5G GPON/1.25G EPON 家用ONU已经不用光模块了，都是用Bosa On Board。 {:titter:} 很详细,有没有讲应用光模块的资料 大师好！之前做过一个项目，激光发射端用类似教鞭那种激光笔，接收端是个运放接收头，由于接收头太小，激光又必须射中接收头，才能收到数据。
想问大师，有没有大面积的接收模块，像巴掌大，或更大。 Firman 发表于 2018-5-8 23:46
大师好！之前做过一个项目，激光发射端用类似教鞭那种激光笔，接收端是个运放接收头，由于接收头太小，激光 ...
有那种照度计，接收面积很大，里面的东西不知道符合你的要求不。也有那种接收面积小但是灵敏度非常高的传感器存在，只是成本很高
照度计类似的成本低些。看你的预算了 带光口的交换机最少都要几千块钱了吧？ prow 发表于 2018-5-8 23:24
距离要求不高，原来QSFP就是Quad SFP啊
不是同类型的呢，没法通用。QSFP+并不是四个SFP+。QSFP+遵循的协议为SFF-8436，而SFP+接口遵循的协议为SFF-8431，附件上文件你可以参考一下。
我们现在的QSFP+速率可以满足12.5Gbps的要求。
本帖最后由 yjamdfhqjs 于 2018-5-9 00:18 编辑
brentcao 发表于 2018-5-9 00:04
带光口的交换机最少都要几千块钱了吧？
便宜的差不多，之前有个中兴的同事说外面新的中兴ZXA10 C320 xPON OLT系统上的一块10G OLT板卡要3万多，软件升级还需要另外加钱。。。不过有些简单点的交换机
不带光模块的话还是很便宜的 elecfun 发表于 2018-5-8 23:36
现在2.5G GPON/1.25G EPON 家用ONU已经不用光模块了，都是用Bosa On Board。 ...
对的，现在1G的系统基本上都是光猫厂家就自己把光模块集成到系统上了，我拍了一张实际的图片，你可以看一下。
但是现在集成到板上的也只有光猫上用的低端光模块，像在交换机和高速系统上的还是分立的光模块。反正在用户端
把光模块集成到光猫上是趋势。这也正让光模块厂家不停进步，不然就跟不上市场了。
LQS1200 发表于 2018-5-8 23:41
很详细,有没有讲应用光模块的资料
有的，在后面会讲，现在还没有理清要说哪些，不过你有些问题先提出来，可以一起解答。 为什么我的光纤模块和楼主这种不一样，我的光模块电流很大，通电后光纤有点微微发红的光，照木头或者塑料上冒火冒烟。。。 Garrys 发表于 2018-5-9 00:47
为什么我的光纤模块和楼主这种不一样，我的光模块电流很大，通电后光纤有点微微发红的光，照木头或者塑料上 ...
可以拍相片看看吗 有那种发红光的光模块，我看看你的是哪种 Garrys 发表于 2018-5-9 00:47
为什么我的光纤模块和楼主这种不一样，我的光模块电流很大，通电后光纤有点微微发红的光，照木头或者塑料上 ...
你这是激光炮？一般家用gpon也就2.5dbm左右，最大不超过4dbm通讯距离大概20km，总线路衰减不大于-27dbm。功率太大ROSA受制于agc能力会饱和，一样通讯受阻。激光在光纤里面是编码过的数字信号。 有没有1X9模块的数据手册？ 顶一下,单片机的速度太LOW 光纤都是上GHZ的速度 ,光纤远距离 高速有优势.光纤拿来自组远距离内网,可行不? wind2100 发表于 2018-5-9 08:05
顶一下,单片机的速度太LOW 光纤都是上GHZ的速度 ,光纤远距离 高速有优势.光纤拿来自组远距离内网,可行 ...
光模块也有低速的哈，比如速率为0~10M的模块之类的。它在这个时候的优势就是传输距离很远了。
高速的模块通常有一个低频截止频率，传不了最低达到10MHz左右的信号。这个时候就需要超低速的模块了
我们之前做的超低速模块通常能电力部门作监控使用，要求的传输速率不高，但是要求的距离很长。 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 00:03
有那种照度计，接收面积很大，里面的东西不知道符合你的要求不。也有那种接收面积小但是灵敏度非常高的传 ...
谢谢大师！
这么说我要的大面积激光接收模块，可以用光电池做，过个电容滤去普通光照，
就得出激光的数据信号了。{:biggrin:} 以前也在光通信行业{:lol:} lqluocn 发表于 2018-5-9 07:58
有没有1X9模块的数据手册？
有一个Finisar的1X9光模块数据手册，你看一下对你有没有帮助
公司没法直接上传，我用百度网盘分享了。https://pan.baidu.com/s/1yXHgtBghoY5iAydDIl7y1w Firman 发表于 2018-5-9 09:01
谢谢大师！
这么说我要的大面积激光接收模块，可以用光电池做，过个电容滤去普通光照，
就得出激光的数据 ...
没试过用光电池，，，不过你可以试试。呵呵 不是大师 mark一下，有用 Firman 发表于 2018-5-9 09:01
谢谢大师！
这么说我要的大面积激光接收模块，可以用光电池做，过个电容滤去普通光照，
就得出激光的数据 ...
可以在前面加个透镜吧？比如菲涅尔透镜 很好的科普资料，电工对于光技术这一块知识还是比较少！ howmoney 发表于 2018-5-9 09:50
可以在前面加个透镜吧？比如菲涅尔透镜
之前做过人体红外的，控制楼道灯开关，很讨厌菲涅尔透镜，有时起作用，有时不起作用，有时戴上它根本感应不到。 Firman 发表于 2018-5-9 10:39
之前做过人体红外的，控制楼道灯开关，很讨厌菲涅尔透镜，有时起作用，有时不起作用，有时戴上它根本感应 ...
大面积的接收管很贵的... 学习了。 光模块是不是只要接口一致，不同厂牌的模块和交换机（路由等）可以混用？ 又没用于传输音视频信号的光模块 hdmidptype-c 谢谢楼主分享资料。 现在1x9的光模块标称155M工作的能工作在低速么？ amfan 发表于 2018-5-9 11:19
光模块是不是只要接口一致，不同厂牌的模块和交换机（路由等）可以混用？ ...
不是的 还需要看交换机大部分的交换机都需要通过I2C总线从模块里面读取一个“码” ，符合要求才可以工作。
所以就有标准模块和兼容模块之说
学习了，谢谢楼主 wx85105157 发表于 2018-5-9 12:04
现在1x9的光模块标称155M工作的能工作在低速么？
不行呢 155M的是通过电容把信号耦合进去的 有一个低频截止频率 最低可以到几百KHZ吧 bedlamitemcu 发表于 2018-5-9 11:40
又没用于传输音视频信号的光模块 hdmidptype-c
有的 现在可以传输HDMI 2.0信号，最大长度为100m，USB TYPE C 也有 最大传输距离为100m左右。DP的没有 需要定制 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 12:15
有的 现在可以传输HDMI 2.0信号，最大长度为100m，USB TYPE C 也有 最大传输距离为100m左右。DP的没有 需 ...
USB TYPE C用光纤来传输的话，卖点在哪儿呢？
个人觉得，顶多两米的电缆就几乎完全够用了。
欢迎拍砖。 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 00:57
可以拍相片看看吗 有那种发红光的光模块，我看看你的是哪种
图片来了，就这种
xinbadazz 发表于 2018-5-9 12:26
USB TYPE C用光纤来传输的话，卖点在哪儿呢？
个人觉得，顶多两米的电缆就几乎完全够用了。
欢迎拍砖。 ...
卖点是成本高，功耗高。光纤容易折断，插头容易被污染，对清洁度要求高。光耦合器插头次数寿命短。 Garrys 发表于 2018-5-9 12:31
图片来了，就这种
你这是空气介质激光通讯，非光纤。 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 12:12
不行呢 155M的是通过电容把信号耦合进去的 有一个低频截止频率 最低可以到几百KHZ吧 ...
但是实测10M的信号都传输不出去。。。 xinbadazz 发表于 2018-5-9 12:26
USB TYPE C用光纤来传输的话，卖点在哪儿呢？
个人觉得，顶多两米的电缆就几乎完全够用了。
欢迎拍砖。 ...
大型网吧。。。是采用的中央主机 终端没有主机 所以需要很长的USB线了 这时候就需要光来传输 不一定是TYPE C
wx85105157 发表于 2018-5-9 12:47
但是实测10M的信号都传输不出去。。。
有那种可以自定义码型的误码仪可以测出来截止频率的 多少M的时候可以传输呢 本帖最后由 Garrys 于 2018-5-9 13:25 编辑
dz20062008 发表于 2018-5-9 12:35
你这是空气介质激光通讯，非光纤。
是光纤的，光纤断了，还剩那么一点长，光纤线芯目测200um的，好难找{:cry:}
编辑原因:增加描述 Garrys 发表于 2018-5-9 13:22
是光纤的，光纤断了
这种激光器。。。比较高端啊 它应该是发出的一种功率恒定的激光 然后在后级加外部调制器 它的里面应该带一个恒温的TEC的 你看看工作没有 如果激光器的温度不在范围内的话久了会出问题 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 12:15
有的 现在可以传输HDMI 2.0信号，最大长度为100m，USB TYPE C 也有 最大传输距离为100m左右。DP的没有 需 ...
这种规格发来看看；我也需要这种； 电信进户光纤接口是哪种？成本应该最低的吧 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 13:25
这种激光器。。。比较高端啊 它应该是发出的一种功率恒定的激光 然后在后级加外部调制器 它的里面应该带 ...
是的，散热片到激光模块的中间就有一制冷片，还有温度传感电阻 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 13:09
大型网吧。。。是采用的中央主机 终端没有主机 所以需要很长的USB线了 这时候就需要光来传输 不一定是TYP ...
好的，谢谢解释，
目前有比较熟悉的应用场景的图片吗？ john78 发表于 2018-5-9 13:58
电信进户光纤接口是哪种？成本应该最低的吧
你是指的光猫上用的那种吧 是PON ONU 成本很低 不过也得大几十一个了。。。 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 14:06
你是指的光猫上用的那种吧 是PON ONU 成本很低 不过也得大几十一个了。。。 ...
这个有具体型号？不知道这么查找？ john78 发表于 2018-5-9 14:30
这个有具体型号？不知道这么查找？
TAOBAO搜索 EPON ONU 出来的结果有很多呢 Garrys 发表于 2018-5-9 12:31
图片来了，就这种
你好 这种现象之前没有碰到过 能说一下这个激光器的型号吗？我找一下资料 Garrys 发表于 2018-5-9 13:22
是光纤的，光纤断了，还剩那么一点长，光纤线芯目测200um的，好难找
编辑原因:增加描述 ...
芯是9um 加上外面包层是直径125um 目测都挺准的你 光纤可以重新熔接一下当新的用。 Eworm001 发表于 2018-5-9 13:41
这种规格发来看看；我也需要这种；
这个现在还没有呢 你可以到网上搜索HDMI AOC 可以满足你的需求 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 00:16
对的，现在1G的系统基本上都是光猫厂家就自己把光模块集成到系统上了，我拍了一张实际的图片，你可以看一 ...
大佬，我有个一样的光猫在管理界面看到 偏置电流15ma 温度62度，个人老感觉网络有卡顿现象但测速正常，请问我的光模块工作温度太高吗？一般光模块温度范围是？ xinbadazz 发表于 2018-5-9 14:05
好的，谢谢解释，
目前有比较熟悉的应用场景的图片吗？
现在无法上传图片，晚上再回复你，大意就是户外几个USB接口的监控相机，先汇总到一个USB HUB上去
再通过一个几十或者一百米的USB AOC把汇总后的视屏信息传输到总机中 这个时候就需要用光来传输USB信号了 cctv02 发表于 2018-5-9 15:30
大佬，我有个一样的光猫在管理界面看到 偏置电流15ma 温度62度，个人老感觉网络有卡顿现象但测速正常，请 ...
温度没问题，正常的光模块可以工作到高温80多度的。卡顿应该是其他原因了。 关注，楼主可否介绍下一些，rosa，tosa 光器件，和相关的驱动芯片 的相关知识 ntkz 发表于 2018-5-9 15:40
关注，楼主可否介绍下一些，rosa，tosa 光器件，和相关的驱动芯片 的相关知识 ...
这个会在后面讲哦 我就问问，正在做一套光传输组件测试系统，其中的误码仪示波器一体机客户选的是Anritsu的MP2100B，太贵了，有没有能满足下面条件的国产仪器
误码分析仪：
码型产生数据速率范围：125M~12.5Gbps
码型产生上升/下降时间：24ps（20% 到 80%，典型值）
输出单端信号的摆幅：0.1 Vp-p 到 0.8 Vp-p 可调（10 mV 步进）
误码检测数据速率范围：125M~12.5Gbps
误码检测信号范围：0.05 Vp-p 到 0.8 Vp-p（直流耦合）
误码检测灵敏度：10 mVp-p（典型值）
误码检测输入端等效带宽：DC-26.5GHz
还有就是，有没有在波长范围1260nm～1640nm以内，精度能达到±3.6pm的标准光源
wx2k 发表于 2018-5-9 16:00
我就问问，正在做一套光传输组件测试系统，其中的误码仪示波器一体机客户选的是Anritsu的MP2100B，太贵了， ...
有国产的 不知道你那儿的场景是什么样的 现在有其他的方案 速率是分别从125M到4.25G和9.95到11.3G
还没有看到过那种从125M到12.5G是连续速率的国产误码仪 wx2k 发表于 2018-5-9 16:04
还有就是，有没有在波长范围1260nm～1640nm以内，精度能达到±3.6pm的标准光源
...
那个±3.6pm是什么单位ppm吗？ 涨见识了，谢谢分享！！！！！！！ wx2k 发表于 2018-5-9 16:04
还有就是，有没有在波长范围1260nm～1640nm以内，精度能达到±3.6pm的标准光源
...
你应该需要的是ITLA呢 这个可以精确改变波长的光源 能做的厂家还比较少 涨姿势了 谢谢分享！！！ 多谢分享！！！ yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 16:29
你应该需要的是ITLA呢 这个可以精确改变波长的光源 能做的厂家还比较少
公司办公室和车间距离500米，用tp_link 3km的光纤收发模块，稳定不？电脑上网用 Garrys 发表于 2018-5-9 12:31
图片来了，就这种
你这个是蝶形封装的激光器，估计内部有TEC的，功率在200mW～1000mW之间，需要稳定工作在某一个温度，25或45。这样激光器不容易过热损坏，而且波长功率比较稳定。
可以量下1脚和14脚阻值是不是几欧，是的话TEC就没坏。
另外中间有两个脚的阻值是K级的，是内部热敏电阻，给TEC调节温度的，如果pump是25度的，则你室温量它应该是10k左右，如果pump是45度的，则会大于10k。
再另外，你这个出纤可能涂覆层磨损太严重，漏光漏得很厉害...然后断的地方比较接近pump，熔接也不太好操作。 光模块里面有缓冲区之类的地方么？ 是通过什么电信号的接口和交换机连接的啊？ 是不是频率很高呢？ 因为看到SFP+ QSFP 速率已经是10G 40Gbps了。 多谢分享 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 15:08
你好 这种现象之前没有碰到过 能说一下这个激光器的型号吗？我找一下资料 ...
型号不详，感觉做得比较简陋 请问楼主高功率用光纤和通讯用光纤有什么区别。比如20W的 yjamdfhqjs 发表于 2018-5-9 08:52
光模块也有低速的哈，比如速率为0~10M的模块之类的。它在这个时候的优势就是传输距离很远了。
高速的模块 ...
0-10M的模块 成本 咋样? zhcj66 发表于 2018-5-9 22:46
公司办公室和车间距离500米，用tp_link 3km的光纤收发模块，稳定不？电脑上网用 ...
没问题，光模块就是做这类事情用的 Garrys 发表于 2018-5-10 02:09
型号不详，感觉做得比较简陋
最好先恒温做起来呢 不然长时间有可能损坏 没有型号看不到引脚功能哦 wind2100 发表于 2018-5-10 08:04
0-10M的模块 成本 咋样?
便宜的 四五十一个大概 里面激光器的驱动芯片都没有用就是用运放来做的 howmoney 发表于 2018-5-9 10:46
大面积的接收管很贵的...
贵不是问题，有型号吗？
oldmen 发表于 2018-5-10 07:58
请问楼主高功率用光纤和通讯用光纤有什么区别。比如20W的
通讯用的单模光纤导光的那部分直径也就9um 传不了大功率的 高功率用光纤没用过呢 dhbighead 发表于 2018-5-9 23:57
光模块里面有缓冲区之类的地方么？ 是通过什么电信号的接口和交换机连接的啊？ 是不是频率很高呢？ 因为看 ...
光模块有两类 Transponder和Transiver 前面那种带有信号处理的功能 通常见到的少后面的Transiver是我们常用的
这类模块只是数据透传的功能，缓冲区之类的的都没有 只是把0 1 信号如实的发送出去 并在另一边正确的接收就好了
光模块本身在低速的时候有LTPECL CML接口在10Gbps时通常就是CML接口了 在你弄清了光模块和交换机的接口后
如何连接网上有很多参考资料 这是我在CSDN上找到的：https://blog.csdn.net/mrwangwang/article/details/43561293 感谢楼主的详细解答 感谢楼主分享 这个好，正是我想了解的。谢谢楼主。
坛子里真是什么人才都有啊。 Firman 发表于 2018-5-10 08:34
贵不是问题，有型号吗？
https://www.digikey.com/products/en/sensors-transducers/optical-sensors-photodiodes/543
往右拉有Active Area可选，随意感受一下。。。
太大的没用过，通讯用的都是很小的。记得当时做光功率计探头买了个5mmX5mm的已经感觉很大了，公司采购价几百RMB yjamdfhqjs 发表于 2018-5-10 08:28
没问题，光模块就是做这类事情用的
tp-Link 这种性能咋样，
另外想买个路由器路由器 ，不知道这个路由器，参数写带300台电脑，实际50台左右咋样
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