什么是光模块，它的结构特点及应用参数介绍

光模块（optical（光学）module（模块）），是实现现代光纤通信不可或缺的光电转换器件，随着网络的覆盖的广泛度和通信容量不断增加，通信链路的提升成为必然的发展。易飞扬以13年光模块研发经验，为您解析什么是光模块？光模块有什么主要参数？

什么是光模块？

光模块是光电转换的一种器件，最常见的是optical transceiver module，通常由一个接收器加一个发射器组成，transceiver即收发一体（发射器transmitter和接收器receiver组合而成）。发送端把电信号转换为光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

在业内说的光模块，特指可热插拔的小型封装光模块，就是用在设备端口上的、可以在运行时进行热插拔的光模块，主要用来将设备（一般指的是交换机或者路由器设备）中的电信号转换成光信号，然后通过一根光纤发射出去（由光模块的发射端实现），同时可以接收外部一根光纤发射过来的光信号且转换成电信号（通过光模块的接收端实现），输入到设备。

光模块有哪些结构？

除了常见的收发一体光模块，根据某些特殊场景的需求，光模块也衍生出了一些其他结构。例如针对只需要接收光信号的场景，光模块只需要接收器就可以了，于是有了单收光模块和双收光模块（双收即把发射器省下来的空间换上一个接收器）；类似地，针对只需要发射光信号的场景，光模块只需要发射器就可以了，于是有了单发光模块和双发光模块（把接收器省下来的空间换上一个接收器发射器，则为双发）。

有种光模块的发射器和接收器是一个整体，一个器件既可以作为发射器也可以作为接收器，这种光模块的信号传输通过一根光纤就可以实现双向传输，因此称为单纤双向（英文是Bi-Direcetional，简称BiDi）光模块。这种光模块节省了一半的空间，也节省了一半的光纤需求。如果在它内部安装两个同样的器件，那么就可以同时进行两路信号的传输了，这便是CSFP（Compact SFP紧凑型SFP光模块）。

还有一种光模块，不能算是真正的“光”模块，因为它是用于传输电信号的，没有光电转换的功能，我们把它叫做电口模块。电口模块是通过网线传输电信号的，用于设备之间的电互连。

光模块有哪些主要参数？

封装、调制技术、最大速率（或者带宽）、最大传输距离、中心波长（激光器发射的光的波长）、光纤类型、光口类型、工作温度范围、最大功耗等。

1、光模块的封装

光模块的尺寸由封装形式（英文叫做form factor，直译是形状因子，中文简称封装）决定，而这个封装就是各种多源协议（MSA）组织规定的。早期设备的接口种类很多，每个设备商生产的设备都只能用自己特定的光模块，无法在行业内通用。于是一些行业大佬建了个群，商量在设备商之间使用相同的接口和相同尺寸的光模块，这个群就是MSA。

随着技术的发展，光模块的尺寸越来越小，单位时间内传输的数据容量也越来越大。于是，后续不断有新的MSA出现，从早期的SFP MSA， XFP MSA到现在的QSFP MSA，QSFP-DD MSA，CWDM4 MSA等等，不仅定义了光模块的外形尺寸，还定义了光模块的其他参数。

定义光模块尺寸的MSA主要是SFP MSA，XFP MSA，CXP MSA，QSFP MSA，CFP MSA，OSFP MSA，和QSFP-DD MSA，也是目前市场上留存下来的几种主要封装形式。

其中SFP封装系列根据速率的不同，有SFP、SFP+、SFP28、SFP56这几种，未来可能还会有SFP112，速率越来越高，但是尺寸是相同的。QSFP系列有QSFP+、QSFP28、QSFP56，未来可能会有QSFP112，速率越来越高，但是尺寸是相同的。CFP系列有CFP、CFP2、CFP4、CFP8，前3种的主要速率都是100Gbps，最后一种的主要速率是400Gbps，预测不会有其他版本了。CXP系列有CXP和CXP2两种，前者速率120Gbps，后者300Gbps。

2、光模块的调制技术：光模块将电信号调制成光信号所使用的技术。

3、光模块的最大速率：光模块通过光纤传输的信号承载的数据容量是有限的，不同的光器件和调制技术决定了光模块的最大速率，目前市场上最大速率是从100Mbps到400Gbps。

4、光模块的最大传输距离：光模块通过光纤传输光信号，其传输距离虽然远远超过通过铜线传输电信号，但是仍然是有限的，不同的光器件和光纤的类型决定了光模块的最大传输距离，目前市场上最大传输距离是从100m到2000km。

5、光模块的中心波长：光模块的工作波长其实是一个范围，为了方便描述才使用中心波长这个参数。中心波长的单位是纳米（nm），一般的中心波长有850nm、1310nm和1550nm，还有CWDM系列的1270nm-1610nm的（间隔20nm）和DWDM系列的1528nm-1623nm（间隔0.8nm或者0.4nm）。

1）850nm（MM，多模，成本低但传输距离短，一般只能传输500m）；

2）1310nm（SM，单模，传输过程中损耗大但色散小，一般用于40km以内的传输）；

3）1550nm（SM，单模，传输过程中损耗小但色散大，一般用于40km以上的长距离传输，最远可以无中继直接传输120km）。

6、光模块的光纤类型：多模光纤用于短距离传输（一般不超过2km），有OM1、OM2、OM3、OM4和OM5五种；单模光纤用于长距离传输（一般不低于2km），有OS1和OS2两种。

7、光模块的光口类型：光口指的是光模块连接光纤跳线的接口，一般有MPO、双工LC、单工LC和单工SC这几种类型。MPO光口根据光模块传输需要使用的光纤的数量又可以细分为MPO12（针对8根或者12根光纤）和MPO24（针对16根或者24根光纤）两种。

8、光模块的工作温度范围：光模块由于器件和外壳材质以及体积和设计的限制，只能在一定的温度范围内才能正常工作。行业内一般分为商业级（0至70摄氏度）、扩展级（也叫延展级，-20摄氏度至+85摄氏度）和工业级（-40摄氏度至+85摄氏度）3种，有些厂商还提供极端环境的-40摄氏度至+95摄氏度。

9、光模块的最大功耗：光模块在工作时每秒消耗的电能叫做功耗，功耗越低越好，节能省电，还利于散热。

早期光模块在国内的光通讯行业中十分热门，因为其利润很高，但随着技术的愈发成熟，竞争也愈发激烈，利润早已不如当年。

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