光纤模块详解

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& ~* q4 J- P* b/ D; ^4 u. W: T) Q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。

7 X; r. {' |/ V' d: q 光收发一体模块分类
, [, k5 |1 q* Y  D/ S3 J
8 m# A8 c5 u7 F2 e按照速率分：以太网应用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE

1 [! @4 b+ F1 P$ l2 ]1 mSDH应用的155M、622M、2.5G、10G
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4 A2 X4 N% Q' U3 t2 u7 N按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，各种封装见

1×9封装——焊接型光模块，一般速度不高于千兆，多采用SC接口

6 o. [8 m, }8 G$ I/ }+ t5 SSFF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

GBIC封装——热插拔千兆接口光模块，采用SC接口
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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
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XENPAK封装——应用在万兆以太网，采用SC接口

$ f  b2 g% |3 t" a# S( \/ h  LXFP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

按照激光类型分：LED、VCSEL、FP LD、DFB L

/ i+ F5 U/ y+ E$ C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）

光纤连接器的分类和主要规格参数
  
8 E% U6 I# V/ S' }+ s% v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。

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
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。
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。

, z: {/ V1 F, ?/ y8 ~- F4 i) H　　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：
% S" ?# [, ?/ u9 j6 U" G$ A8 E1. 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。
0 s; H8 S. I. D: G1 t& R6 ~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


　　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。
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　一般有以下区别：
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。
2. 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

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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* S- O: Y$ Q8 m) X" Y  Q  gFC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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3 n$ i8 h+ K0 P- {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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& W2 S* b; p, \# fLC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。

按照光纤连接器连接头内插针端面分：PC，SPC，UPC，APC
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% J4 Q7 }( C0 R2 f2 ?: O0 I按照光纤连接器的直径分：Φ3，Φ2, Φ0.9

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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! Y; H2 m1 \3 }; d: T0 b$ a) m) a. o1、  光模块传输数率：百兆、千兆、10GE等等
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; H# ]" I% n% a4 p: T" p2、  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。

: T5 ~1 Y- G: H8 L3、  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。

9 Y+ K6 M/ M! `6 k% ^) l- b5 A# a4、  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。

光模块功能失效重要原因
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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

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：
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5 C6 z) F) a2 U- F, t8 u7 ~A． 光模块光口暴露在环境中，光口有灰尘进入而污染；

* w! d! m3 V! GB． 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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C． 带尾纤的光接头端面使用不当，端面划伤等；
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, m! r) R+ E+ A% |D． 使用劣质的光纤连接器;
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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。

4 ~! y& i5 a4 R% o: Y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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' d# X: o! G: ^, xGBIC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。
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附录一些常见交换机模块型号
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' \( e7 Y( O$ c7 Y+ UGBIC系列
4 K: ~% U$ Z1 P5 I7 E" o5 ?6 ~- WWS-5483    1000BASE-T, GBIC模块, RJ-45接口, 传输距离100M(兼容思科G5483）
WS-5484   1000BASE-SX, GBIC模块, 多模, SC接口, 波长 850nm，传输距离550M(兼容思科G5484）
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)
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）
*********************************************************
SFP系列
/ E$ p1 p: f8 V, [GLC-T               1000BASE-T, SFP模块, RJ-45接口, 传输距离100
2 q; T1 ^8 d! |GLC-SX-MM-C        1000BASE-SX, SFP模块, 多模, LC接口, 波长850nm，传输距离550M
GLC-LH-SM-C        1000BASE-LX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1310nm，传输距离10KM
( x9 }+ ^+ y- B! dGLC-ZX-SM-C        1000BASE-ZX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1550nm，传输距离70KM-80KM
- d- f: v/ B" W0 l1 CGLC-LH-SM-20KM-C   1000BASE-LX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1310nm，传输距离20KM
1 x, ^! G8 [: i9 ]# XGLC-LH-SM-40KM-C   1000BASE-LX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1310nm，传输距离40KM
+ L) H+ m" S/ v- VGLC-ZX-SM-120KM-C  1000BASE-ZX, SFP模块, 单模, LC接口, 波长1550nm，最大传输距离120KM   
*********************************************************
CWDM系列
6 i" \0 S$ t4 J) ]" C( p! l* wCWDM-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
$ c8 T1 H" g% Y# F4 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
! a+ h$ {* J% H: q- F5 q& z  FCWDM-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
  D: V. ?! g9 A3 g5 JCWDM-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
**********************************************************XENPAK系列
XENPAK-10GB-SR-C    10GBASE-SR，XENPAK模块，多模，300M，波长850nm
9 R$ J# n4 y& ]! }* Y- I6 nXENPAK-10GB-LR-C    10GBASE-LR，XENPAK模块，单模，10KM，波长1310nm
1 f6 }/ O; N  I: x1 v3 sXENPAK-10GB-ER-C    10GBASE-ER，XENPAK模块，单模，40KM，波长1550nm
0 O2 y: ~0 R1 s# Y, N1 H, q. yXENPAK-10GB-ZR-C    10GBASE-ER，XENPAK模块，单模，70KM，波长1550nm
" F+ l) {& [: |! _  Z***********************************************************
! g( n+ E, Y: g+ l( K& ~7 nX2-10GB-SR-C    10GBASE-SR，X2模块，多模，300M，波长850nm
X2-10GB-LR-C    10GBASE-LR，X2模块，单模，10KM，波长1310nm
X2-10GB-ER-C    10GBASE-ER，X2模块，单模，40KM，波长1550nm
$ w$ ?2 N" Q  R0 ~0 i( J" \************************************************************
XFP系列
XFP-10GB-SR    10GBASE-SR，XFP模块，多模，300M，波长850nm
3 Y( s6 o7 H. M2 y0 s( S% Y4 GXFP-10GB-LR    10GBASE-LR，XFP模块，单模，10KM，波长1310nm
; h- F( J  s7 `XFP-10GB-ER    10GBASE-ER，X2模块，单模，40KM，波长1550nm

ExxNEN

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