一文读懂光模块：通信网络的 “光纽带”

在当下飞速发展的高速数据通信网络领域，光模块扮演着不可或缺的关键角色。作为交换机、路由器等设备间的连接 “桥梁”，这些小巧且方便更换的模块，承担着电信号与光信号相互转换的重任。从连接器类型到外形尺寸，光模块展现出丰富的多样性。在深入探索其细节之前，掌握光模块的基础知识，能帮助我们更好地分辨不同光模块间的差异。

一、光模块的核心功能与工作原理

光模块，英文名为 Optical Module，堪称光纤通信系统的 “心脏”，主要功能是实现光电信号的转换。在实际应用中，它通常被插入交换机、路由器等设备的光接口，将设备输出的电信号转换为光信号，通过光纤进行远距离传输；或是把接收到的光信号还原成电信号，在设备端进行处理。

从内部构造来看，光模块由光电子器件（包含光发射器和光接收器）、功能电路以及光接口等部分组成。其工作原理基于光电转换与电光转换过程，具体如下：

1、发射端（TX：电信号→光信号）

输入的电信号首先经过驱动芯片处理，随后激光器（如 VCSEL、DFB 等）将电信号转化为特定波长的光信号，最后通过光纤将光信号发射出去。

2、接收端（RX：光信号→电信号）

当光纤中的光信号进入光模块后，光电探测器（如 PIN、APD）会将光信号转换为微弱电流，接着跨阻放大器（TIA）对电流信号进行放大，并还原成电信号。

由于光模块的工作涉及众多因素，像传输速率、波长、传输距离等，这些因素直接影响着光纤通信系统的传输质量与传输距离，所以光模块的性能指标至关重要。

二、光模块的外观结构解析

以常见的 SFP 封装产品为例，光模块虽然种类繁多，外观各有不同，但基本结构大致包含以下部分：

• 防尘帽：如同 “防护罩”，能有效保护光纤接头、光纤适配器以及光模块的光接口，避免受到外部环境的污染与损坏。

• 拉环：方便用户拔插光模块，而且不同波段的拉手扣颜色各异，便于快速辨认。

• EMI 导电弹片：这是 SFP 封装光模块特有的部分，可确保光模块与设备光口之间稳定连接。

• 标签：上面清晰标注着光模块的关键参数以及厂家信息。

• SFP座子：负责光模块与单板之间的连接，既能传输信号，还能为光模块供电。

• 外壳：对光模块内部的元器件起到保护作用。

• 接收接口 RX：用于接收光纤传来的光信号。

• 发送接口 TX：将光模块处理后的光信号发送出去。

三、光模块的多样分类

在光纤通信系统中，选择合适的光模块对系统性能和稳定性起着决定性作用，而了解光模块的分类则是选择的基础。光模块依据不同的标准，可分为多种类型：

1. 封装类型：GBIC、X2、XENPAK、XFP、SFP、SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28、CFP、CFP2、CFP4、QSFP56、QSFP-DD、OSFP 等。

2. 传输速率：10Mbps、100Mbps、1.25Gbps、10Gbps、40Gbps、100Gbps、25Gbps、200Gbps、400Gbps、800Gbps 。

3. 波长：850nm、1310nm、1490nm、1550nm、WDM 等。

4. 模式：单模、多模。

5. 传输距离：涵盖 100m、300m、550m、10km、20km、40km、80km、120km、160km 等 。

6. 调制格式：NRZ、PAM4、DP-QPSK/n-QAM 等。

7. WDM 支持情况：灰光模块（不支持 WDM）、彩光模块（支持 WDM）。

8. 光接口工作模式：双纤双向 (Duplex)、单纤双向 (BiDi)。

9. 激光器类型：VCSEL、FP、DFB、EML、DML 等。

10. 光探测器类型：PIN 结二极管 (PIN)、雪崩光电二极管 (APD)。

11. 模块接口：LC、SC、MPO/MTP 等。

12. 使用特性：支持热插拔。

13. 工作温度：商业级 (0-70°C)、扩展级 (-20-85°C)、工业级 (-40-85°C)。

在这些分类方式中，按封装、按速率、按传输距离这三种最为常见。一般来说，光模块的传输速率越高，其内部结构就越复杂。目前，大多数交换机适用的封装类型有 QSFP-DD、QSFP28、QSFP+、SFP28、SFP/eSFP、SFP+、CXP、CFP 等。

关于易天

深圳易天光通信有限公司创立于2014年，是一家专注于光通信器件研发、生产和销售的高新技术企业。公司凭借高速率光模块为核心产品，专业服务于电信、数通、存储等光纤通信市场。

 审核编辑 黄宇