认识光模块一、光模块定义光模块由光电子器件、功能电路和光接口等

  一、光模块定义 光模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成。 光电子器件包括发射和接收两部分。 发射部分是: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。

  接收部分是: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,输出的信号一般为 PECL 电平。同时 在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。

  二、光模块分类 按照速率分:以太网应用的 100Base(百兆)、1000Base(千兆)、10GE,

  1×9 封装,焊接型光模块,一般速度不高于千兆,多采用 SC 接口; SFF 封装,焊接小封装光模块,一般速度不高于千兆,多采用 LC 接口; GBIC 封装,热插拔千兆接口光模块,采用 SC 接口; SFP 封装,热插拔小封装模块,目前最高数率可达 4G,多采用 LC 接口; XENPAK 封装,应用在万兆以太网,采用 SC 接口; XFP 封装,10G 光模块,可用在万兆以太网,SONET 等多种系统,多采 用 LC 接口。

  三、光纤连接器的分类和主要规格参数 光纤连接器是在一段光纤的两头都安装上连接头,主要作光配线使用。 按照光纤的类型分: 单模光纤连接器(一般为 G.652 纤:光纤内径 9um,外径 125um); 多模光纤连接器(一种是 G.651 纤其内径 50um,外径 125um;另一

  种是内径 62.5um,外径 125um); 按照光纤连接器的连接头形式分:FC,SC,ST,LC,MU,MTRJ 等等,

  FC 型,最早由日本 NTT 研制。外部加强件采用金属套,紧固方式为螺丝 扣。测试设备和光端机选用该种接头较多。

  SC 型,由日本 NTT 公司开发的模塑插拔耦合式连接器。其外壳采用模塑

  工艺,用铸模玻璃纤维塑料制成,呈矩形;插针由精密陶瓷制成,耦合套筒为金 属开缝套管结构。紧固方式采用插拔销式,不需要旋转,光纤收发器选用该种接 头较多。

  LC 型,朗讯公司设计的。套管外径为 1.25mm,是通常采用的 FC-SC、 ST 套管外径 2.5mm 的一半。提高连接器的应用密度,多部分交换机光模块选 用该种接头。

  按照光纤连接器连接头内插针端面分:PC,SPC,UPC,APC; 按照光纤连接器的直径分:Φ3,Φ2, Φ0.9。

  光纤连接器的性能主要有光学性能、互换性能、机械性能、环境性能和寿命。 其中最重要的是插入损耗和回波损耗这两个指标。针对常用的 SC,ST,FC, LC 连接头,指标要求如下:

  四、光模块主要参数 1、光模块传输数率:百兆、千兆、10GE 等等; 2、光模块发射光功率和接收灵敏度。 发射光功率指发射端的光强。接收灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以

  光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。 损耗限制可以根据公式:损耗受限距离=(发射光功率-接收灵敏度)/光 纤衰减量 来估算。 光纤衰减量和实际选用的光纤相关。 一般目前的 G.652 光纤可以做到 1310nm 波段 0.5dB/km,1550nm 波段 0.3dB/km 甚至更佳。 50um 多模光纤在 850nm 波段 4dB/km,1310nm 波段 2dB/km。 对于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限,可以不作考虑。 常见的光模块规格:

  3、10GE 光模块遵循 802.3ae 的标准,传输的距离和选用光纤类型、光模 块光性能相关。如 10G-S 传输距离的 300m 有如下条件:

  4、饱和光功率值指光模块接收端最大可以探测到的光功率,一般为-3dBm。 当接收光功率大于饱和光功率的时候同样会导致误码产生。因此对于发射光功率 大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。

  五、光模块功能失效重要原因 光模块功能失效分为发射端失效和接收端失效,分析具体原因,最常出现

  的问题集中在以下几个方面: 1、光口污染和损伤 由于光接口的污染和损伤引起光链路损耗变大,导致光链路不通。产生的原

  因有: A、光模块光口暴露在环境中,光口有灰尘进入而污染; B、使用的光纤连接器端面已经污染,光模块光口二次污染; C、带尾纤的光接头端面使用不当,端面划伤等; D、使用劣质的光纤连接器。

  ESD 是 ElectroStatic Discharge 缩写即静电放电,是一个上升时间可以 小于 1ns(10 亿分之一秒)甚至几百 ps(1ps=10000 亿分之一秒)的非常快 的过程,ESD 可以产生几十 Kv/m 甚至更大的强电磁脉冲。静电会吸附灰尘, 改变线路间的阻抗,影响产品的功能与寿命; ESD 的瞬间电场或电流产生的热, 使元件受伤,短期仍能工作但寿命受到影响;甚至破坏元件的绝缘或导体,使元 件不能工作(完全破坏)。ESD 是不可避免,除了提高电子元器件的抗 ESD 能 力,重要的是正确使用,引起 ESD 损伤的因素有:

  A、环境干燥,易产生 ESD; B、不正常的操作,如:非热插拔光模块带电操作;不做静电防护直接 用手接触光模块静电敏感的管脚;运输和存放过程中没有防静电包装; C、设备没有接地或者接地不良。

  六、光模块应用注意点 1、光口问题 光链路上各处的损耗衰减都关系到传输的性能,因此要求: A、选择符合入网标准的光纤连接器; B、光纤连接器要有封帽,不使用时盖上封帽,避免光纤连接器污染而二次

  污染光模块光口;封帽不使用时应放在防尘干净处保存; C、光纤连接器插入是水平对准光口,避免端面和套筒划伤; D、光模块光口避免长时间暴露,不使用时加盖光口塞;光口塞不使用时储

  ф2.5mm 的无尘棉棒[如 NTT 的 14100400],LC 和 MTRJ 使用 ф1.25mm 的 无尘棉棒[如 NTT 的 14100401])蘸上无水酒精插入光口内部,按同一方向旋转 擦拭;然后再用干燥的无尘棉棒插入器件光口,按同一方向旋转擦拭;

  E、光纤连接器的端面保持清洁,避免划伤;清洁端面时使用干燥无尘棉[如: 小津产业株式会社的 M-3]在手指未接触部分按如图 9 所示方法擦拭清洁,每 次擦拭不能在同一位置;对脏污严重的接头,则将无尘棉浸无水酒精(不易过多), 按相同方法进行擦拭清洁,并需更换另一干燥无尘棉按相同方法操作一次,保证 接头端面干燥,再进行测试;此类清洁方法需注意擦拭长度要足够,才能保证清 洁效果,并且不能在相同位置重复擦拭;此类无尘棉每张可按图示方向擦拭 4 次;场地不足时可将无尘棉放在手掌上,在手指未接触部分按如图 10 所示方法 在手掌部位进行擦拭清洁,每次擦拭不能在同一位置;对脏污严重的接头,则将 无尘棉浸无水酒精(不易过多),按相同方法进行擦拭清洁,并需更换另一干燥 无尘棉按相同方法操作一次,保证接头端面干燥,再进行测试;此类清洁方法需 注意擦拭长度要足够,才能保证清洁效果,并且不能在相同位置重复擦拭;此类 无尘棉每张可按图示方向擦拭 3 次;也可以使用清洁器.

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