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标题: 光纤模块详解 [打印本页]
作者: ubeautqq    时间: 2021-7-12 10:05
标题: 光纤模块详解

6 @; y# |8 L0 Z2 l光收发一体模块(SFP GBIC XFP)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。( \8 P. h* d: x
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光收发一体模块分类7 Z* k) E/ D3 f+ u- b
( q; w, k$ D! w
按照速率分：以太网应用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE
; m3 i3 h( E9 c  ~' y6 y" [ " d( {* y- j7 A( P, q. r( a6 B  g
SDH应用的155M、622M、2.5G、10G
, \' g; \; c' D7 a % b* m5 H4 \! o- h$ b2 d" K
按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，各种封装见
, v: X' ^$ J5 A
2 e# o4 j6 h  u0 `, q1×9封装——焊接型光模块，一般速度不高于千兆，多采用SC接口
. D5 S! ?* `5 [' d$ W) E+ A " ~* ^6 u/ y1 A7 I$ H8 O
SFF封装-——焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用LC接口
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0 Q, G8 ?% e/ _0 r- Z3 [GBIC封装——热插拔千兆接口光模块，采用SC接口8 C* P! o! W" ^/ H' l% @$ Z
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SFP封装—热插拔小封装模块，目前最高数率可达4G，多采用LC接口% B  H! c8 v+ {7 W( F

# M# ?( _+ k* X- X+ t, c) rXENPAK封装——应用在万兆以太网，采用SC接口" B& W, ?% B7 M) V" ~8 J' r2 W
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XFP封装——10G光模块，可用在万兆以太网，SONET等多种系统，多采用LC接口
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1 T6 B# K! w& ~5 K& _; @4 W. c按照激光类型分：LED、VCSEL、FP LD、DFB L
% Q* V+ D9 w+ c( C
2 i( G" K% k& v6 ~' f% G! x按照发射波长分：850nm、1310nm、1550nm等等/ b: ~- B, w; z5 D; b
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按照使用方式分：非热插拔（1×9、SFF），可热插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP）
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光纤连接器的分类和主要规格参数
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光纤连接器是在一段光纤的两头都安装上连接头，主要作光配线使用。3 _% l2 u: `2 W* c% x4 x! r* F
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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+ t/ \( ?+ a* Y. S+ S* A
单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。单模光纤的纤芯很小,约4～10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态色散，使得传输频带很宽，传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。; v# Y7 \& J! |$ q! N: h
多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大，传输模态较多，因而带宽较窄，传输容量较小；后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少，可获得比较小的模态色散，因而频带较宽，传输容量较大，目前一般都应用后者。
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　　由于多模光纤中不同模式光的传波速度不同，因此多模光纤的传输距离很短。而单模光纤就能用在无中继的光通讯上。
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　　在光纤通信理论中，光纤有单模、多模之分，区别在于：5 ^9 W% I5 B  \+ O1 A5 p
1. 单模光纤芯径小（10m m左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm和1550nm），与光器件的耦合相对困难。+ d# d; A2 w# C! z- {
2. 多模光纤芯径大（62.5m m或50m m），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容易。研究表明，多模光纤的带宽大约为4000Mb/s。 制造的单模光纤是为了消除脉冲展宽
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　　而对于光端模块来讲，严格的说并没有单模、多模之分。所谓单模、多模模块，指的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。2 Z* F1 c) [1 ^7 F: W
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　一般有以下区别：
$ t4 M" F( ^! ]" t6 d7 ?1 c6 \1. 单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源，耦合部件尺寸与单模光纤配合好，使用单模光纤传输时能传输较远距离。
1 C5 O4 a3 n6 ~  ^" o) v2. 多模模块一般采用价格较低的LED作为光源，耦合部件尺寸与多模光纤配合好) @  L' c; x7 D. X% h6 g0 s  ?

4 _( r6 Q0 Q( r! d 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，LC，
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FC型——最早由日本NTT研制。外部加强件采用金属套，紧固方式为螺丝扣。测试设备选用该种接头较多。
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SC型——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。
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# O4 n$ p5 l, JLC型——朗讯公司设计的。套管外径为1.25mm，是通常采用的FC-SC、ST套管外径2.5mm的一半。提高连接器的应用密度。
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按照光纤连接器连接头内插针端面分：PC，SPC，UPC，APC
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" ^1 I% ^7 I  ^$ m按照光纤连接器的直径分：Φ3，Φ2, Φ0.9$ l/ \/ d" e  C# ?8 c6 Y* B: t* g
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光纤连接器的性能主要有光学性能、互换性能、机械性能、环境性能和寿命。其中最重要的是插入损耗和回波损耗这两个指标。
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1、  光模块传输数率：百兆、千兆、10GE等等% l2 Z3 D" J/ S

! C6 u8 R1 E8 g0 t$ k2、  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。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/km 1310nm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。1 n/ ?  G8 w% o' s
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3、  10GE光模块遵循802.3ae的标准，传输的距离和选用光纤类型、光模块光性能相关。
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8 ~. K" p7 M5 S, {, ?# B4、  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。
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4 z4 P, U% f' w* D4 `光模块功能失效重要原因0 n( D; k  O% p2 W

  z$ l) o8 ^* Q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：
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1．  光口污染和损伤+ t6 e2 V' C( M; b" u
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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：: `2 n) U5 {( @6 h+ v/ ~
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A． 光模块光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染；2 A+ w9 s) ~+ N5 j: _

+ S6 O) I8 K; Q! M9 a$ d' E8 QB． 使用的光纤连接器端面已经污染，光模块光口二次污染；
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3 W$ G5 I, \! w! [9 aC． 带尾纤的光接头端面使用不当，端面划伤等；4 x- m1 _* H* z6 g/ I2 J
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D． 使用劣质的光纤连接器;! s5 }# G. u  P' k* F/ n

1 P3 m; H8 K4 k2 N  Z SFP是Small Form-Factor Pluggable的缩写，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，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC（MINI-GBIC）,支持SX、LX、TX、LH，走1000M。' r7 c5 {6 `0 J

  f: S- r4 y$ X  L4 r- X与GBIC的模块 5483(转成1000M电口)5484(多模,500M以内),5486(单多模,10KM),5487(单模,可达70KM)相对应的SFP模块是GLC模块,分为GLC-LH-SM=(单模,10KM),GLC-SX-MM= (多模,500M,)GLC-ZX-SM=(单模,70KM),GLC-T=(转成电口)
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6 B( ~. @, ^! |% L* [GBIC是Giga Bitrate Interface Converter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。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。% b5 h! s. C6 U& I% r8 F, h8 f' _
& ~& K4 ?4 a0 G7 J% x8 \
附录一些常见交换机模块型号& c' u9 p; U- i4 J, |
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GBIC系列  x" P$ j, @9 Z# k  ?8 d
WS-5483    1000BASE-T, GBIC模块, RJ-45接口, 传输距离100M(兼容思科G5483）
/ X0 \6 i/ T: p( s# qWS-5484   1000BASE-SX, GBIC模块, 多模, SC接口, 波长 850nm，传输距离550M(兼容思科G5484）
8 r% i7 p7 l7 `WS-5485   1000BASE-LX, GBIC模块, 单模, SC接口, 波长1310nm，传输距离10KM(兼容思科G5486)  B. r8 O* U/ `8 Y( \
WS-5487   1000BASE-ZX, GBIC模块, 单模, SC接口, 波长1550nm，传输距离70KM(兼容思科G5487）
6 q& z; }+ [; c9 n7 n*********************************************************
4 v9 Q) a  d/ y& M, v3 XSFP系列
8 z/ j- b9 i7 V1 a4 [GLC-T               1000BASE-T, SFP模块, RJ-45接口, 传输距离100
, k: }( Y: ~. W. S% |GLC-SX-MM-C        1000BASE-SX, SFP模块, 多模, LC接口, 波长850nm，传输距离550M 3 ~* ?  g/ Y0 ^  a( g
GLC-LH-SM-C        1000BASE-LX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1310nm，传输距离10KM
. e" A# p& F8 g( X2 }( w) ~GLC-ZX-SM-C        1000BASE-ZX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1550nm，传输距离70KM-80KM 6 h7 A) b+ }2 n5 D2 |
GLC-LH-SM-20KM-C   1000BASE-LX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1310nm，传输距离20KM
( b  I% o: n# `+ Y- E9 t0 o: h0 dGLC-LH-SM-40KM-C   1000BASE-LX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1310nm，传输距离40KM
9 R% t# X* B. ]8 B/ ^GLC-ZX-SM-120KM-C  1000BASE-ZX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1550nm，最大传输距离120KM   
* l0 j4 s3 B7 v# L& A6 _& ^*********************************************************0 L+ ]+ d& ~1 z3 d7 V# P- D
CWDM系列
' [; G/ y1 C& o9 l9 aCWDM-GBIC-xxxx-C        波分复用SFP光纤模块，工作波长1470nm到1610nm，传输距离70KM-8
  C9 d  }1 @  y2 g7 ?" BCWDM-SFP -xxxx-C        波分复用SFP光纤模块，工作波长1470nm到1610nm，传输距离70KM-80KM
; j# I, x" l( E  ?, }CWDM-GBIC-xxxx-120KM-C  波分复用SFP光纤模块，工作波长1470nm到1610nm，传输距离100-120KM 1 E( T2 @" Z, N
CWDM-SFP -xxxx-120KM-C  波分复用SFP光纤模块，工作波长1470nm到1610nm，传输距离100-120KM% U7 H4 X& C; h' i& l
**********************************************************XENPAK系列 ( J( a3 U7 v$ ]
XENPAK-10GB-SR-C    10GBASE-SR，XENPAK模块，多模，300M，波长850nm 9 g- [' v0 t/ v. o' `
XENPAK-10GB-LR-C    10GBASE-LR，XENPAK模块，单模，10KM，波长1310nm
, \. C- v& ^9 V" z3 [7 hXENPAK-10GB-ER-C    10GBASE-ER，XENPAK模块，单模，40KM，波长1550nm . T& e3 a) q. T" Z* M- b: ]
XENPAK-10GB-ZR-C    10GBASE-ER，XENPAK模块，单模，70KM，波长1550nm1 r, A# s  U5 ]& g+ M/ G0 E$ ]9 i6 E4 t
***********************************************************
: E' n: x$ O3 F0 sX2-10GB-SR-C    10GBASE-SR，X2模块，多模，300M，波长850nm ! l, Y4 b% @( _0 l) v: p9 u0 W
X2-10GB-LR-C    10GBASE-LR，X2模块，单模，10KM，波长1310nm
; y6 C9 Z- [9 |7 X! d8 Z( ]$ g4 qX2-10GB-ER-C    10GBASE-ER，X2模块，单模，40KM，波长1550nm * z. D4 ^# k8 s9 ~7 S5 t5 L- U
************************************************************
# M! a: F" b3 x( \  c9 lXFP系列
2 ^" T0 a/ u+ ~9 X1 PXFP-10GB-SR    10GBASE-SR，XFP模块，多模，300M，波长850nm
) q! z0 E) O3 P0 x+ s5 pXFP-10GB-LR    10GBASE-LR，XFP模块，单模，10KM，波长1310nm
( I. e$ X1 ^1 t, EXFP-10GB-ER    10GBASE-ER，X2模块，单模，40KM，波长1550nm
作者: ExxNEN    时间: 2021-7-12 13:19
光纤模块详解
作者: mengtaiqi    时间: 2021-7-12 13:39
光纤模块详解
作者: happyday    时间: 2021-7-12 13:39
光纤模块详解



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