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光模块百科

浏览次数: 日期:2018年5月15日 16:44

摘要:

光模块定义
光模块(optical module)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。 简单的说,光模块的作用就是光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。

结构
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,经前置放大器后输出相应码率的电信号。

光模块分类
包括光接收模块,光发送模块,光收发一体模块和光转发模块等。
光收发一体化模块主要功能是实现光电/电光变换,包括光功率控制、调制发送,信号探测、IV 转换以及限幅放大判决再生功能,此外还有防伪信息查询、TX-disable 等功能,常见的有:SFP、SFF、SFP+、GBIC、XFP 、1x9等。

按照速率分
以太网应用的100Base(百兆)、1000Base(千兆)、10GE SDH应用的155M、622M、2.5G、4.25G、4.9G、6G、8G、10G、40G和100G。
按照封装分
1、SFP 光模块
可选波长:850nm,1310nm,1490nm,1550nm,CWDM,DWDM
速率:0-10Gbit/s
DDM:可选
2、SFP RJ45电口模块
接口:RJ45,COPPER
速率:10/100/1000M自适应,强制1000M
DDM:可选
3、XFP 光模块
可选波长:850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM
速率:10Gbit/s
4、GBIC 光模块
可选波长:850nm,1310nm,1490nm,1550nm,CWDM,DWDM
速率:1.25Gbit/s
5、GBIC RJ45电口模块
接口:RJ45,COPPER
速率:10/100/1000M自适应,强制1000M
6、SFP+ 光模块
可选波长:850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM
速率:10Gbit/s
7、X2 光模块
可选波长:850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM
速率:10Gbit/s
8、XENPAK 光模块
可选波长:850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM
速率:10G
9、CFP
x模块
40Gbit/s,100Gbit/s

10、QSFP28光模块
40Gbit/s,100Gbit/s 按照激光类型分LED、VCSEL、FP LD、DFB LD
按照发射波长分
850nm、1310nm、1550nm等等 按照
使用方式分非热插拔(1×9、SFF),可热插拔(GBIC、SFP、XENPAK、XFP)

应用
D/T的英文全称是:datacom/telcom。数据通讯主要包括电脑视频,数据通讯等。telcom主要包括是无线语音通讯等。
此类产品多用于光纤的网络中的主干网络。
PON:英文:passive optical network 即:无源光网络。此类产品主要应用于光纤网络系统中的接入网等。其中的triplex产品出类可以传输光纤信号外,还可以输出模拟信号。
光模块,主要分为:GBIC、SFP、SFP+、XFP、SFF、CFP等,光接口类型包括SC和LC等。不过现在常用的是SFP、SFP+、XFP,而不是GBIC。原因在于GBIC体积大,并且容易坏。而“”现在常用的SFP则体积小,并且便宜。
类型:单模光模块适用于长距离传输;多模光模块适用于短距离传输。
作用:光模块用于交换机与设备之间传输的载体,相比收发器更具效率性、安全性。

光模块功能失效有以下几个原因
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
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;
e、插拔不当,陶瓷套筒破裂等。
2.ESD 损伤
ESD 是ElectroStatic Discharge 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(1ps=10000 亿分之一秒)的非常快的过程,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:
a、环境干燥,易产生ESD;
b、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;运输和存放过程中没有防静电包装;
c、设备没有接地或者接地不良。

光模块应用注意事项
光模块里面集成了精密的光学元件和电路元件,在日常使用过程中要注意按规范操作,否则很容易导致光模块损坏,下面为大家介绍光模块日常使用注意事项:
1、模块的正确安装
a、确保模块安装妥当。安装光模块时要用力将模块插到底,听到“啪”的声音或感到轻微震动,表示模块卡锁卡到位。光模块卡锁没卡到位时,金手指和单板上连接器微接触,链路有可能连通,但是在震动、碰撞等情况下,光模块会发生瞬断、甚至松动等故障;
b、光模块内部有陶瓷部件,拿取光模块时要小心,若不慎掉落或用力磕碰,该光模块不建议再上架使用,以免后续出现故障;
c、往光模块中插入光纤线时要求动作轻缓、正对着光口插入,用力过猛或斜着插入,有可能会损坏光模块;
d、大部分光模块都支持热插拔,但是不推荐经常性热插拔,容易造成电气损坏;
e、确认拔插光模块动作规范:取光模块时,不要碰到光模块的金手指部分,以免对光模块造成损坏;插入光模块时,确认光模块的拉手是贴在光模块的光口上然后插入;拔出光模块时,先将光纤线拔出,将拉手拉到和光口约90度位置后缓慢拔出,拔出时不能太用力或是拉手没到位就拔出,有可能会对光模块屏蔽罩造成损坏。
2、防止模块光口污染
a、尽量选用优质的光纤连接器;
b、插入光模块的光纤跳线接头使用前最好用高纯度酒精棉进行搽拭,避免因光跳线端面污染而导致光口的交叉污染;
c、光模块避免长时间暴露,暂不使用的光纤跳线和光模块不使用时务必及时塞上防尘帽,以免灰尘进入光模块而影响其性能。防尘帽不使用时储存在防尘干净处;
d、光纤连接器插入是水平对准光口,避免端面和套筒划伤;
e、光纤连接器的端面保持清洁,避免划伤。
3、防止静电损伤
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30~75%RH;
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。
4、长距模块注意光饱和度
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,若不具备条件又需要事先调试时,请务必使用10-20dB的光信号衰减器将光纤信号强度有效衰减,以保证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重要部件的损坏。
5、避免多模、单模光纤的混用
多模模块使用多模光纤,单模模块使用单模光纤,混用的情况下会出现信号丢失等故障。
6、单纤双向模块,避免波长搞混
单纤双向模块,成对使用,A设备发射波长和B设备的接收波长要一致,波长搞混情况下会出现Link不上等故障。 7、CWDM波长模块,避免使用普通FP生产光模块
CWDM波长光模块,波长要求常温±3nm,FP波长光模块,波长为±20nm,波分复用器通道带宽10nm左右,如果采用FP波长光模块经过波分复用后出纤功率小、导致光路不通等现象。
8、电压用错
1´9光模块供电方式有3.3V和5V两种,SFF  SFP光模块供电方式只有一种,为3.3V,如果电压供错情况下会出现光路不通等现象,电压加高甚至把模块烧坏。
9、电平速率用错
TTL电平为单端输入输出,PECL或CML电平为差分输入输出,电平用错情况下会出现信号丢失等故障;低速率模块用错到高速率上,会出现误码、视频不通等到现象,高速率模块用在低速率上,长距离会受到限制,高速率模块接收灵敏没有低速率灵敏度高。

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。

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