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光模块简介

光模块作为光纤通信中的重要组件，它们在光电转换及电光转换中发挥关键作用。通常指光收发一体模块（下文简称光模块），其主要功能包括实现光信号的传输与接收。以下将详细介绍光模块的关键参数、分类、封装以及命名规则等内容。

光模块的关键技术指标主要包含发送光功率、接收光功率、过载光功率、接收灵敏度最大值和消光比。其中，发送光功率和接收光功率是衡量光模块性能的核心参数，而消光比则能体现光模块的调制性能。

发送光功率通常以dBm为单位表示，0dBm对应1mW。在通信系统中，其数值越高，光信号的强度越大。接收光功率则衡量光模块在特定误码率（如BER=10-12）下能接收的最大平均光功率范围。过载光功率是接收端能接收的最大光功率上限值，而接收灵敏度最大值则是接收端能接收的最小光功率值。消光比（EXT）即全调制条件下激光器发射全“1”时的光功率与全“0”时的光功率的比值，反映了光信号的“1”和“0”电平相对幅度。

需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现饱和现象，这会导致接收信号质量下降，并可能损坏探测器。在实际应用中应尽量避免强光照射。

光模块分类与封装

光模块可根据传输速率、封装类型、光纤类型、传输距离等因素进行分类。

按速率划分，有400GE、200GE、100GE、40GE、25GE、10GE、GE和FE等多种类型。不同速率的光模块在传输能力和封装需求上有明显差异。GE光模块适用于对速率要求较低的场景，通常用于管理网络，而10GE和40GE光模块则适用于业务网络中的主要交换机与服务器端口连接。

封装类型众多如SFP、eSFP、SFP+、QSFP+等。SFP光模块以LC光纤连接器为特点，适用于10G端口传输，常用于管理网络。eSFP与SFP类似，但增加了对电压、温度和光功率的监控功能，已成为标准的SFP封装类型。SFP+光模块在SFP基础上提升了传输速率至10Gbps，常见于业务网络中的交换机与服务器互联端口。而QSFP+光模块则采用MPO接口，支持40Gbps的高密并行传输，主要用于交换机与汇聚网络的连接。

按光纤类型分，有单模光纤和多模光纤。单模光纤传输容量大，适用于长距离传输；多模光纤成本低，适用于短距离和小容量传输。

中心波长的选择有850nm、1310nm和1550nm三种主要波段，其中1310nm和1550nm波段适用于中长距离传输，而850nm波段适用于≤2km短距离传输。各波段光模块在传输距离和光纤类型上的适用性有所不同。

光模块的传输距离可按照短距（≤2km）、中距（10～20km）和长距（>30km）进行划分。随着传输距离的增加，光纤中的光能量损耗加剧，色散效应也会进一步扩大，均对光信号质量产生负面影响。

彩色光模块与单一波长光模块不同，承载多种不同中心波长的光信号。常见的彩色光模块包括粗集波（CWDM）和密集波（DWDM）光模块。在长距离通信中，彩色光模块通过波分复用器将不同波长光信号优化复用到一个光纤上，远端通过分波器分离出各个波长信号。这种复用方式显著节省了光纤资源。

光电模块（电模块）与光模块不同，其主要功能为电信号转光信号的转换。例如，RJ45模块与光模块相互连接，实现网线与光纤的通信。在大多数网络架构中，光电模块与光模块配合使用，满足不同接口的通信需求。

光模块的命名规则

百兆位光模块（100G）命名规则主要由IEEE 802.3和MSA标准制定，命名方式包括速率、传输距离、通道数量和封装类型等字段组合。例如，100GBASE-LR4表示100Gbps速率、长距离（LR，Long）、4通道（4）。

100G光模块的标准主要有100GBASE（IEEE）、PSM4、CWDM4和MSA定义的多种规范。在数据中心中，100GBASE-LR4和PSM4是主要应用。CWDM4采用20nm波长间隔的波分复用技术，适用于长距离但成本较高的场景，而PSM4标准通过8根单模光纤实现100Gbit/s点对点传输，成本低但传输距离和光纤数量限制了其应用范围。

光模块故障与处理

光模块失效的主要原因包括光口污染、损伤、光链路损耗等。光口污染可能由灰尘进入光口引起，损伤则包括光口划伤、污染或使用劣质光纤连接器。这些问题都会导致光损耗增加，影响光信号传输。遇到此类问题应及时清洁或更换光口端部件。

通过以上对光模块的深入介绍，可以全面了解其功能、分类、应用及相关技术规则，为实际应用提供有力支持。

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