光模組的技術原理有哪些?

時間 2021-10-20 16:05:21

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光模組,其英文名稱為optical module,它主要是由光電子器件、功能電路和光介面等組成,光電子器件包括發射和接收兩部分。簡單的說,光模組的作用就是光電轉換,傳送端把電訊號轉換成光訊號,通過光纖傳送後,接收端再把光訊號轉換成電訊號。

發射部分是:輸入一定位元速率的電訊號經內部的驅動晶元處理後驅動半導體雷射器(LD)或發光二極體(LED)發射出相應速率的調製光訊號,其內部帶有光功率自動控制電路,使輸出的光訊號功率保持穩定。

接收部分是:一定位元速率的光訊號輸入模組後由光探測二極體轉換為電訊號。經前置放大器後輸出相應位元速率的電訊號,輸出的訊號一般為PECL電平。

同時在輸入光功率小於一定值後會輸出乙個告警訊號。

光模組的作用可以簡單的理解為發射與接收電訊號的乙個中轉器,是電訊號傳輸的乙個橋梁。

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涉及光模組的知識點非常多,當然其中的技術原理也同樣如此,以下羅列了一些較為普遍的光模組技術原理講解,可供參考。

一、光模組的分類

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)。

多模SFP模組,雙芯LC,850奈米

二、光模組的傳輸原理

光收發一體模組是光通訊的核心器件,完成對光訊號的光-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。

1、發射部分:

輸入一定位元速率的電訊號經內部的驅動晶元處理後驅動半導體雷射器(LD)或發光二極體(LED)發射出相應速率的調製光訊號,其內部帶有光功率自動控制電路(APC),使輸出的光訊號功率保持穩定。

2、接收部分:

一定位元速率的光訊號輸入模組後由光探測二極體轉換為電訊號,經前置放大器後輸出相應位元速率的電訊號,輸出的訊號一般為PECL電平。同時在輸入光功率小於一定值後會輸出乙個告警訊號。

三、光模組的主要引數

1、傳輸速率

傳輸速率指每秒傳輸位元數,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

光模組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。

光模組的傳輸距離受到限制,主要是因為光訊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,由於介質的吸收散射以及洩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,從而造成光訊號的不同波長成分由於傳輸距離的累積而在不同的時間到達接收端,導致脈衝展寬,進而無法分辨訊號值。

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

3、中心波長

中心波長指光訊號傳輸所使用的光波段。目前常用的光模組的中心波長主要有三種:850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。

850nm 波段:多用於≤2km短距離傳輸。

1310nm 和1550nm 波段:多用於中長距離傳輸,2km以上的傳輸。

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