如何挑选光模块

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发表时间：2021-01-26

从20世纪90年代第一个小型封装的光模块诞生起，各个光模块生产厂家都积极投入到光模块的设计和研发上，光模块发展非常迅速。到2020年，市场上有多达上百款运用于不同环境，满足不同需求的光模块。

不同封装光模块

根据国际知名光通信市场调研机构LightCounting在2020年5月份的调查报告显示：2019年全年，全球光模块市场销售额逾60亿美元。并且，随着中国政府5G基站建设进入加速阶段、AIOT技术日趋成熟并广泛应用于各个领域以及英国首相鲍里斯·约翰逊提出的英国要将有线网络全面升级到“G”阶段，5G前传及回传领域，智慧工业设备，SAN数据中心对光模块的需求旺盛异常。所以，即使受到新型冠状肺炎（COVID-19）的影响，亚马逊和谷歌似乎仍在按计划部署400GbE，中国各地方政府也积极投入5G基站建设；例如，深圳已率先完全5G网络全覆盖。因此，2020年全球光模块的销售额或超过64亿美元。并且，从2021年起光模块的需求将持续暴涨。预计2025年光模块的市场将比现在翻一番，达到130亿美元。

2016年-2025年光模块全球销售额（数据来源：LightCounting）

在全球光模块生产分工中，欧美等科技发达国家垄断高端光模块的生产，这是因为欧美等发达国家在高端光模块芯片的技术研发上一直处于领先地位。中国则依托完整的产业链牢牢掌握着中低端市场。

光模块生产车间图

根据目前市场由于5G技术倒逼有线网络全面升级进入全千兆时代，所以，千兆到桌面，万兆骨干的中小型项目解决方案大量运用。并且，随着平安社区，平安城市等项目的落地；很多监控摄像头与交互设备的距离大于一百米，甚至在3公里以上。使用光模块，特别是单模光模块就非常必要了。深鲨依托现有成熟的生产技术。推出千兆光模块系列及万兆光模块系列产品。

深鲨千兆光模块

模块诞生至今近二十年了也被广泛运用到各个领域。但是很多人并不了解光模块。接下来我们重点介绍光模块知识，并着重描述千兆及万兆光模块。

光模块，英文名：Optical Module 。该名字是典型的英译汉直译。不过，从名字也能非常直观地了解到光模块的用处。

光模块工作在OSI层的物理层，属于OSI底层产品。其功能是对信息进行处理，将电信号转化为光信号并发送到光链路中；或者将从光链路接收到的光信号转换为电信号，供位于数据链路层或者网络层的光纤收发器、交换机、路由器进行数据的转发。

光模块的功能看似简单——简单的光电转换（PS：对于100G及以上的光模块还必须要有粗波分复用——CWDM，或密集波分复用——DWDM）。但是，实现这一功能所需的技术一点都不简单。从硬件上看，一个收发一体的光模块要实现光电转换这一简单的功能就必须具备以下硬件：用于与交互设备连接的电接口（俗称金手指），用于电信号的恢复、放大及波分复用的电路板，含有激光器及处理芯片的光发射组件（TOSA），含光探测器及处理芯片的光接收组件（ROSA）以及用于接入光纤的适配器接口。

光模块剖析图

现在市场上的光模块种类繁多。根据不同的情况具有多种分类，下面我们用一张表格将目前市场上常见的光模块做一个统计：

不同类型光模块

从上表，我们知道光模块的种类非常繁多。按照以上的分类方式可以组合出几百种类型的光模块。之所以会出现如此多不同种类的光模块，主要是早期标准制定委员会没有及时制定相关标准，不同的光模块生产厂家则根据自身的技术能力及客户的需求，对光模块进行开发生产；并且，随着以太网技术的快速发展，更大传输带宽的技术协议更新换代快；不同传输速率的以太网共存市。因此，才会出现多种类型的光模块。

随着各个协会开始介入，以及市场的选择。目前光模块已逐步形成以IEEE制定的标准为市场标准的行业默契。因此，千兆及万兆光模块以SFP封装、LC接口为主。

深鲨千兆光模块的传输速率为1.25Gbps，目前市场以SFP为主。其光纤接口为LC型接口。接口以单纤和双纤为主。国内针对千兆光模块的行业标准是YD/T 1352-2005这个标准；IEEE对千兆光模块的行业标准是IEEE std 802.3。目前的千兆光模块按照传输光纤的类型有单模和多模两种光模块。

千兆光模块标准

千兆多模光模块一般使用OM2光纤作为传输光纤，千兆多模光模块一般使用850nm作为传输波长。其中，千兆多模单纤光模块使用850nm作为传输中心波长，1300nm作为接收中心波长。千兆多模光模块的传输距离一般不大于3公里。

OM2光纤跳线

千兆单模光模块一般使用1310nm作为传输中心波长。如果是千兆单模单纤光模块则使用1310nm作为传输中心波长，1550nm作为接收中心波长。相对于千兆多模光模块最长3公里的传输距离。单模光模块的传输距离一般为20公里，最长可以达到120公里。其传输距离取决于光模块激光器的输出功率及接收灵敏度。目前市面上运用最为广泛的当属传输20公里的光模块。光模块端口有单纤和双纤。双纤光模块可以使用1310nm作为传输和接收的中心波长。而单纤光模块则必须将发送和接收两端光模块传输信号分割在不同的波长。这是以为你，单纤光模块物理上的传输通道只有一根光纤纤芯。因此，只有将发生和接收以避免设备在全双工的工作模式下，信号在同一光纤通道中发生叠加导致信号失真。

深鲨千兆单模单纤光模块（H1310）

深鲨本次推出的千兆光模块有千兆单模单纤光模块和千兆单模双纤光模块，深鲨千兆光模块采用SFP封装，采用FP激光器。FP激光器是最常见的半导体激光器，它最大的特点是激光器的谐振腔由半导体材料的两个解理面构成。目前商用的 FP-LD阈值电流在10 mA以下，输出功率在10 mW左右。深鲨千兆单模双纤光模块及千兆单模单纤光模块（H1310和C1310）采用1310nm作为传输中心波长，深鲨千兆单模单纤光模块（H1550和C1550）最长传输距离为20公里。深鲨千兆单模光模块支持数字诊断（DDM/DOM）。数字诊断（DDM），全称是Digital Diagnostic Monitoring。应用于光模块，以便用户能够监控光模块的工作温度、工作电压、工作电流、发射和接收光功率等，还可以显示模块的出厂信息、提示该光模块密钥与所使用的光端机密钥是否匹配并作出警告。深鲨的光模块不仅能满足自身产品的需求，还可以兼容华为、华三、思科。惠普等设备厂商的光端机。DOM是数字光学监控，其全称是Digital Optical Monitoring。它的功能跟DDM相似。

深鲨光模块可兼容各大厂商品牌

深鲨千兆光模块的发射光功率为-9~3dBm，接受灵敏度小于等于-24dBm。深鲨光模块可稳定工作在0℃~70℃，在70%无凝露的环境。

万兆光模块主要使用在楼宇综合布线的主干网咯端，或者在汇聚层端。因为，针对目前千兆到桌面的解决方案，从接入层汇聚到汇聚层的千兆数据包打包成千兆或者万兆的数据包发送给核心层的三层交换机、园区型路由器或者服务器；亦或将来自核心层的万兆数据拆分传输给接入层交换机。因此，作为连接核心层设备的光端口，选择万兆光模块是合理的选择。

华为9300三层交换机

深鲨本次推出的万兆光模块为万兆单模光模块，该光模块采用SFP封装，其内部结构也与千兆光模块相似。有较大区别的是：第一，万兆光模块的激光器DFB激光器；DFB激光器内置了布拉格光栅，主要以半导体材料为介质，包含锑化镓(GaSb）、砷化镓(GaAs）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)。DFB激光器的最大优点是具有非常好的单色性，即光纯度非常高；其线宽可以做到1MHz以内，并且具有非常高的边模抑制比（SMSR），其边模抑制比最高可达40-50dB。此外，万兆光模块由于传输的数据量约为千兆光模块的十倍，因此，万兆光模块电路板需要更好的EMC性能。光模块是双纤光模块，采用1310nm作为传输中心波长，最长传输距离为10公里。和千兆光模块支持数字诊断（DDM/DOM）。深鲨万兆单模双纤光模块的发射光功率为-8.2~0.5dBm，接受灵敏度小于等于-12.6dBm。深鲨光模块可稳定工作在0℃~70℃，在70%无凝露的环境。可同时兼容华为、华三、思科等国内外知名疏通设备厂商的光端口。

深鲨千兆光模块