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SM - ESFP 光模块：光电转换关键及参数详解

发布时间：2025-01-08 13:49:23 浏览：46 分类：mbti十六型人格

　　SM ESFP 光模块：光电转换的关键

　　什么是 SM ESFP 光模块

　　基于光纤通讯技术的光电转换装备，可将电信号转换为光信号，通过光纤传输后再转换为电信号供接收端使用，常用于高速数据传输、远程通讯和网络连接等领域。

　　SM ESFP 的含义

　　“Small Modular Firewall”和“Embedded System with FPGA”的缩写，代表小型化、模块化和可编程性。

　　小型化：在空间占用和安装方面具有优势，适合紧凑装备环境。

　　模块化：可根据需要轻松扩展，满足不断变化的需求。

　　可编程性：能适应各种通讯协议和应用，提高灵活性和适应性。

　　关键组件及工作过程

　　关键组件包括光电探测器和光发射器。

　　光电探测器将电信号转换为光信号，通过光纤传输，光接收器解码并转换回电信号，此过程涉及光电转换、光信号放大和处理等多个精确控制和优化的步骤，以确保信号的完整性和质量。

　　SM ESFP 光模块的应用

　　通讯网络中的广泛应用

　　实现高速数据传输，如在数据中心、企业网络和互联网接入等场景，满足高性能计算和实时通讯需求。

　　构建远程通讯网络，在卫星通讯、海上通讯和地下通讯等复杂环境下提供稳定可靠的通讯连接。

　　用于网络连接，如公共 Wi Fi 热点、家庭网络和物联网设备等场景，实现设备之间的高速、安全数据传输。

　　SM ESFP 光模块面临的挑战

　　功耗和成本问题

　　随着工作频率和传输速度提升，功耗和成本不断增加，影响某些应用场景的可行性。

　　可靠性问题

　　光信号敏感且易受环境因素影响，需要在各种条件下保持高可靠性，以确保通讯稳定性。

　　保护和管理问题

　　随着复杂性和模块化程度提高，如何有效保护和管理光模块，确保其性能和寿命，是需深入研究的问题。

　　光模块的基础知识

　　光模块的组成和工作原理

　　由光电子器件、功能电路和光接口等组成，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

　　特指可热插拔的小型封装光模块，用于设备端口，实现电信号与光信号的转换和传输。

　　光模块的外观结构（以 SFP 光模块为例）

　　拉手扣、接收接口、发送接口、壳体、标签、防尘塞、裙片、接头等组成。

　　外壳可分为 19 外壳和 SFP 外壳两类，相关组件不同。

　　不同光模块的不同波段及拉环颜色

　　常用波段对应的拉环颜色：850nm 黑色拉环，1310nm 蓝色拉环，1490nm 紫色拉环，1550nm 黄色拉环（120KM 以上模块拉环为绿色）。

　　CWDM 光模块各个波段对应的拉环颜色：1470nm 灰色拉环，1490nm 紫色拉环，1510nm 蓝色拉环，1530nm 绿色拉环，1550nm 黄色拉环，1570nm 橘色拉环，1590nm 红色拉环，1610nm 棕色拉环。

　　光模块内部主要元器件

　　光器件、探测器、激光器、放大器、时钟数据恢复、驱动芯片和 MUX & DeMUX 等。

　　光器件：由少数几个光电子元件和 IC、无源元件等组合封装，完成单项或少数功能的混合集成件。

　　光探测器：有 PIN 探测器和 APD 探测器，分别将光信号转变为电信号。

　　激光器：FPLD、DFBLD、LED、VCSEL、EAMLD 等。

　　放大器：跨阻放大器、主放或后方放大器、限幅放大器、自动增益控制放大器等。

　　时钟和数据恢复（CDR）电路：在输入数据信号中提取时钟信号并找出数据和时钟正确的相位关系。

　　驱动芯片。

　　MUX & DeMUX：16 路并行数据输入输出转换。

　　光模块的主要参数

　　封装形式

　　早期有 300pin、XENPAK、X2 等，后被 GBIC、SFP、XFP、SFP +、SFP28、CSFP、QSFP、CXP、CFP、CFP2、CFP4、CFP8、CPAK、QSFP28、CDFP、Micro QSFP、QSFP DD、OSFP、DSFP 等封装形式不断升级，朝着小型化、低功耗、低成本、高速率、远距离、热插拔的方向发展。

　　调制方式

　　直接调制，外调制有 EA 调制和 MZ 调制。

　　传输距离

　　从最开始的 155Mb/s 到 622Mb/s 等，发展到后来的 40Gb/s、100Gb/s 甚至 400Gb/s，不同光器件和调制技术决定最大速率，不同波长的光在不同光纤中有最佳工作窗口，如 850nm 多模（MM）成本低但传输距离短，一般 500m；1310nm 单模（SM）传输损耗大但色散小，用于 40km 以内传输；1550nm 单模（SM）传输损耗小但色散大，用于 40km 以上长距离传输，最远 120km。

　　传输速率

　　低至百兆，高达 100Gbps，市场常用 155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps 和 10Gbps 速率光模块，光纤存储系统还有 2Gbps、4Gbps 和 8Gbps 速率，SFP 光模块支持多种通信标准。

　　中心波长

　　工作波长为一个范围，常用 850nm、1310nm 和 1550nm，还有 CWDM 系列 1270nm 1610nm（间隔 20nm）和 DWDM 系列 1528nm 1623nm（间隔 0.8nm 或 0.4nm）。

　　光纤类型

　　分为多模光纤（G.651）、普通单模光纤（G.652）、色散移位光纤（G.653）、非零色散移位光纤（G.655）等，常用 G.651 和 G.652，多模光纤用于短距离信号传输，单模光纤用于长距离信号传输。

　　光纤直径

　　国际标准规定，多模光纤直径为 62.5um 和 50um，单模光纤直径为 9um，选择光模块时应根据其支持的光纤直径选择光纤。

　　光口类型

　　有 MPO、双工 LC、单工 LC 和单工 SC 等类型，MPO 光口根据传输需要又可细分为 MPO12 和 MPO24 两种。

　　输出光功率

　　指光模块发送端光源的输出光功率，单位为 W 或 mW 或 dBm，通信中常用 dBm 表示，可使用光功率计测量，两个光模块对接时，发送光功率应满足接收光功率范围要求。