光纤设备
解析光纤模块
时间:2012-12-7 14:36:33 来源:www.hongaotx.com 作者:宏奥通信
光纤模块的定义:
光纤模块(SFPGBICXFP)的是由光电子器件、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。
SFP是SmallForm-FactorPluggable的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP光模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC),支持SX、LX、TX、LH,走1000M。
与GBIC的模块5483(转成1000M电口)5484(多模,500M以内),5486(单多模,10KM)、5487(单模,可达70KM)相对应的SFP模块是GLC模块。分为GLC-LH-SM=(单模,10KM)、GLC-SX-MM=(多模,500M,)、GLC-ZX-SM=(单模,70KM),GLC-T=(转成电口)。
GBIC是GigaBitrateInterfaceConverter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
光收发一体模块主要分为几大类:
1)按照速率分:以太网应用的100Base(百兆)、1000Base(千兆)、10GE;SDH应用的155M、622M、2.5G、10G。
2)按照封装分:1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP,各种封装见;
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;
3)按照激光类型分:LED、VCSEL、FPLD、DFBL。
4)按照发射波长分:850nm、1310nm、1550nm等等。
5)按照使用方式分:非热插拔(1×9、SFF),可热插拔(GBIC、SFP、XENPAK、XFP)。
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,主要做光配线使用。
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。单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。单模光纤的纤芯很小,约4~10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态色散,使得传输频带很宽,传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。
多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大,传输模态较多,因而带宽较窄,传输容量较小;后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少,可获得比较小的模态色散,因而频带较宽,传输容量较大,目前一般都应用后者。
由于多模光纤中不同模式光的传波速度不同,因此多模光纤的传输距离很短。而单模光纤就能用在无中继的光通讯上。
在光纤通信理论中,光纤有单模、多模之分,区别在于:
1.单模光纤芯径小(10mm左右),仅允许一个模式传输,色散小,工作在长波长(1310nm和1550nm),与光器件的耦合相对困难。
2.多模光纤芯径大(62.5mm或50mm),允许上百个模式传输,色散大,工作在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容易。研究表明,多模光纤的带宽大约为4000Mb/s。制造的单模光纤是为了消除脉冲展宽
而对于光端模块来讲,严格的说并没有单模、多模之分。所谓单模、多模模块,指的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。
一般有以下区别:
1.单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源,耦合部件尺寸与单模光纤配合好,使用单模光纤传输时能传输较远距离。
2.多模模块一般采用价格较低的LED作为光源,耦合部件尺寸与多模光纤配合好。
按照光纤连接器的连接头形式分:FC,SC,ST,LC,MU,MTRJ等等,目前常用的有FC,SC,ST,LC,
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。
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。
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。
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dBm为单位,是影响传输距离的重要参数。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/km1310nm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。
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。
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。
光模块功能失效的重要原因
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.使用劣质的光纤连接器。
B.带尾纤的光接头端面使用不当,端面划伤等;
C.光模块光口暴露在环境中,光口有灰尘进入而污染;
D.使用的光纤连接器端面已经污染,光模块光口二次污染;