最新最全的光模块介绍以及光模块发展趋势分析

引言

大数据、区块链、云计算、物联网、人工智能、5G的兴起，使得数据流量迅猛增长，数据中心以及移动通信的光互连成为了光通信行业的研究热点。而在光通讯系统之中，光模块扮演了一个十分重要的角色，本文将为大家介绍什么是光模块，光模块的常见类型以及未来发展方向

什么是光模块？

在了解光模块之前，先让我们简单了解一下光通信

光通信简述

光通信就是使用光，向对方传输信息的技术。我们身边的电脑和手机，通过电信号“0和1”发送信息。光通信是由将电信号转换成光信号的“发送机”、将光信号转换成电信号的“接收机”，以及传输光的回路“光纤”构成。由于光信号与电信号完全不同，光通信相比于电通信具有传输距离长、经济节能、一次性传输信息量大、通信速度快等优势，而上文提到的“发送机”与“接收机”就是今天的主角—光模块

光模块的概念

光模块（Optical Transceiver）全称为光收发一体模块，它是光通信中的核心器件，能够完成光信号的光-电/电-光转化过程，它由光电子器件、功能电路和光接口等部件组成，其中的光电子器件包括接收和发射两个部分。简单的来说，接收部分负责将光信号转化为电信号，发射部分将电信号转化为光信号。

光模块的工作原理及分类

光模块的工作原理

如上文所说，光模块主要分为两个部分，他们的工作原理分别是：
发射部分：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：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。

光模块的分类

目前光模块的主要按封装分类，具体可分为以下类型

1.XFP（10 Gigabit Small Form Factor Pluggable）是一种可热交换的，独立于通信协议的光学收发器，用于10G bps的以太网，SONET/SDH，光纤通道。

2.小型可插拔收发光模块(SFP)，目前应用最广阔。

3.GigacBiDi系列单纤双向光模块利用的是WDM技术实现一根光纤传输双向信息号(点到点的传输。尤其是光纤资源不足，需要1根光纤传双向信号)。GigacBiDi包括SFP单纤双向（BiDi），GBIC单纤双向（BiDi），SFP+单纤双向（BiDi），XFP单纤双向（BiDi），SFF单纤双向（BiDi）等等。

4.RJ45电口小型可插拔模块，又称电模块或者电口模块.

5.SFF根据其管脚又分为2x5，2x10等

6.千兆以太网接口转换器(GBIC)模块

7.无源光网PON( A-PON，G-PON， GE-PON)光模块

8.40Gbs高速光模块。

9.SDH传输模块(OC3，OC12，OC48）

10.存储模块，如4G，8G等 [2]

光模块的应用

在企业网络部署、数据中心建设都离不开光模块与交换机。如上文提到，在众多光模块中，SFP+光模块是目前被应用的最多的光模块之一，在与交换机搭配使用时采用不同的连接方式可实现不同的网络需求。下面就为大家介绍几种SFP+光模块与交换机的实际搭配应用方案。

方案一：10G SFP+万兆光模块与交换机之间的连接

依次将4块10G SFP+光模块插入一台交换机的10-Gbps SFP+端口中，再将一块40G QSFP+光模块插入另一台交换机的40-Gbps QSFP+端口中，最后在中间以一根分支光纤跳线进行连接。

该连接方式主要实现了网络从10G向40G的扩展，可快速、简便的满足数据中心的网络升级需求。

方案二：BIDI SFP+万兆单纤双向光模块与交换机之间的连接

将光模块分别插入两台交换机的SFP+端口中，再用与光模块连接口对应的LC光纤跳线将两台交换机上的光模块进行连接。
该连接方式有效的实现了最简单经济的数据连接，可应用于数据中心、企业布线以及电信运营传输的以太网连接中。

方案三：CWDM SFP+万兆光模块与交换机之间的连接

该连接方式用了中继箱、光纤收发器、CWDM粗波分复用器等来将光模块与交换机进行连接，实现了将10G万兆以太网交换机上的RJ45电口转换为CWDM粗波分复用器需要的CWDM波长。

方案四：DWDM SFP+万兆光模块与交换机之间的连接

将光模块插入交换机SFP+端口中，再用铠装光纤跳线将其与DWDM密波分复用器进行连接。

该连接方式实现了长途传输中对光信号的保护，能最大程度的降低光波损耗，适用于长距离的光信号传输。

结论
光模块可谓是高带宽、高密度、低能耗数据通信领域的中流砥柱。未来几年，随着5G时代的来临、元宇宙概念的不断成熟，包括谷歌、微软、亚马逊、Facebook、阿里、腾讯、百度等互联网公司在全球范围内不断新建数据中心来应对数据量暴增的挑战，数通市场的增长将会十分显著。而数通市场对光模块/光器件的需求远大于其他细分行业，100G以上的数据中心交换机以及配套的高速光模块将迎来发展高潮，市场结构占比将逐年提升，让我们拭目以待！

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