一個小小的光模塊的成品,看似簡單。但是其中是需要經過多道檢測的。在測試中,有些參數是非常重要的,只有這些參數符合相關標準,才能使光模塊性能最佳。如傳輸速率、傳輸距離、中心波長、光纖類型、光口類型、工作溫度範圍、最大功耗等。
傳輸距離
因為光纖本身對光信號有色散、損耗等副作用。因此不同類型的光源發出的光所能傳輸的距離不一樣。對接光接口時,應根據最遠的信號傳輸距離選擇光模塊和光纖。光模塊的傳輸距離分為短距、中距和長距三種。一般認為2km及以下的為短距離,10~20km的為中距離,30km、40km及以上的為長距離。
損耗是光在光纖中傳輸時,由於介質的吸收散射以及洩漏導致的光能量損失,這部分能量隨著傳輸距離的增加以一定的比率耗散。色散的產生主要是因為不同波長的電磁波在同一介質中傳播時速度不等,從而造成光信號的不同波長成分由於傳輸距離的累積而在不同的時間到達接收端,導致脈衝展寬,進而無法分辨信號值。
傳輸速率
傳輸速率指每秒鐘傳輸數據的比特數(bit),傳輸速率低至百兆,高達100Gbps,光模塊按照速率來分有155M/622M/1.25G/2.125G/4.25G/8G/10G,市場上常用的多為155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps和10Gbps速率光模塊,在光纖存儲系統中光模塊還有2Gbps、4Gbps和8Gbps這3種速率。SFP光模塊支持千兆乙太網、SONET、光纖通道和其他通信標準。
中心波長
光模塊的工作波長其實是一個範圍,為了方便描述才使用中心波長這個參數。中心波長的單位是納米(nm),一般的中心波長有850nm、1310nm和1550nm,還有CWDM系列的1270nm-1610nm的(間隔20nm)和DWDM系列的1528nm-1623nm(間隔0.8nm或者0.4nm)。
1)850nm(MM多模,成本低但傳輸距離短,一般只能傳輸500m);
2)1310nm(SM單模,傳輸過程中損耗大但色散小,一般用於40km以內的傳輸);
3)1550nm(SM單模,傳輸過程中損耗小但色散大,一般用於40km以上的長距離傳輸,最遠可以無中繼直接傳輸120km)。
光纖類型
因為不同波長的光在不同的光纖中都有自己的最佳工作窗口,為調整最佳工作波長或色散特性,改變折射率分布,將光纖分為:多模光纖(G.651)、普通單模光纖(G.652)、色散移位光纖(G.653)、非零色散移位光纖(G.655)等,常用的是G.651和G.652。一般多模光纖纖芯直徑大,模式色散嚴重,所以用於短距離的信號傳輸;而單模光纖模式色散小,所以一般用於長距離的信號傳輸。
光纖直徑
光纖的纖芯直徑。國際標準規定,多模光纖的光纖直徑為62.5um和50um;單模光纖的光纖直徑為9um。為光模塊選擇光纖時,應根據光模塊支持的光纖直徑選擇光纖。
光口類型
光口指的是光模塊連接光纖跳線的接口,一般有MPO、雙工LC、單工LC和單工SC這幾種類型。MPO光口根據光模塊傳輸需要使用的光纖的數量又可以細分為MPO12(針對8根或者12根光纖)和MPO24(針對16根或者24根光纖)兩種。
輸出光功率
輸出光功率指光模塊發送端光源的輸出光功率。可以理解為光的強度,單位為W或mW或dBm。其中W或mW為線性單位,dBm為對數單位。在通信中,我們通常使用dBm來表示光功率。
公式:P(dBm)=10Log(P/1mW)
光功率衰減一半,降低3dB,0dBm的光功率對應1mW
使用光功率計測量。針對PON產品,由於其ONU端採用的是突發模式,因此需使用專用的光功率計進行測量,串接在線路中,可以即時給出當前上行和下行的光功率。
在模塊的正常工作條件下,光模塊輸出的光功率。發射光功率指發射端的光強度,以dBm為單位,是影響傳輸距離的重要參數。兩個光模塊對接時,發送光功率應滿足接收光功率的範圍要求。
接收靈敏度最大值
接收靈敏度指的是在一定速率、誤碼率情況下光模塊的最小接收光功率,單位:dBm。一般情況下,速率越高接收靈敏度越差,即最小接收光功率越大,對於光模塊接收端器件的要求也越高。
考慮到光纖老化或其他不可預見因素導致的鏈路損耗增大,最佳接收光功率範圍控制在接收靈敏度以上2-3dB至過載點以下2-3dB。
消光比
消光比是用于衡量光模塊質量的參數之一。全調製條件下信號平均光功率與空號平均光功率比值的最小值,表示0、1信號的區別能力。光模塊中影響消光比的兩個因素:偏置電流(bias)與調製電流(Mod),姑且看成ER=Bias/Mod。消光比的值並非越大光模塊越好,而是消光比滿足802.3標準的光模塊才好。
光飽和度
又稱飽和光功率,指的是在一定的傳輸速率下,維持一定的誤碼率(10-10~10-12)時的最大輸入光功率,單位:dBm。
需要注意的是,光探測器在強光照射下會出現光電流飽和現象,當出現此現象後,探測器需要一定的時間恢復,此時接收靈敏度下降,接收到的信號有可能出現誤判而造成誤碼現象,而且還非常容易損壞接收端探測器,在使用操作中應儘量避免超出其飽和光功率。
最大功耗
不同型號參數的模塊功耗是不同的,同型號各品牌也稍有差別。千兆一般1W左右;SFP+萬兆一般1.2-1.5w;XFP萬兆短距1.5-2w,長距3.5w;100G根據封裝不同,一般3.5-9w。
工作溫度範圍
光模塊的溫度有商業級溫度、延展溫度、工業級溫度這三個等級;
商業級光模塊的溫度:0~+70℃
延展光模塊的溫度:-20~85℃
工業級光模塊的溫度:-40~85℃
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