100多年來，人類從簡單的電報通信發(fā)展到如今的5G通信，生活發(fā)生了翻天覆地的變化，直播、VR/AR、超清視頻會議、遠程醫(yī)療、自動駕駛和智能家居等應(yīng)用越來越廣泛。而所有這些，都需要基于高速的數(shù)據(jù)傳輸。

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因為高速信號在銅纜中迅速衰減而無法實現(xiàn)長距離傳輸，同時，由于光比無線電信號的傳輸頻率高出1000倍以上，有效提高了信息的傳輸速率;于是，光纖逐漸成為了主流的傳輸介質(zhì)。

在計算機、存儲器、交換機內(nèi)部，數(shù)據(jù)是以電信號的形式處理和傳遞的。那么，如何把電信號轉(zhuǎn)化成光信號進入光纖?又或者如何把光纖中的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，接入到通信系統(tǒng)中呢?

于是，光模塊——通信界的魔法師，就此應(yīng)運而生!他實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。

光模塊的江湖地位

光模塊從誕生至今，一直擁有著不可撼動的江湖地位!通信界的大佬們這么評價：

“沒有光模塊就沒有光通信。”

“光模塊是所有5G承載技術(shù)都需要的。”

“無論哪種5G承載標(biāo)準與技術(shù)，最終都離不開光模塊的支持，長距離、低成本、高速率的光模塊是實現(xiàn)5G低成本廣覆蓋的關(guān)鍵要素。”

……

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光模塊的功能

光模塊通常由光發(fā)射組件(含激光器)、光接收組件(含探測器)、驅(qū)動電路和光電接口等組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示。

光模塊結(jié)構(gòu)示意圖(SFP+封裝)(圖片來源于光模塊白皮書)

在光通信中，信息的傳送與接收都是靠光模塊來實現(xiàn)的：

• 在發(fā)送端，光模塊完成電/光轉(zhuǎn)換。
• 光在光纖中傳輸。
• 在接收端，光模塊實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換。

光模塊的功能

光模塊的發(fā)展

光模塊是5G網(wǎng)絡(luò)物理層的基礎(chǔ)構(gòu)成單元，廣泛應(yīng)用于無線及傳輸設(shè)備。面向5G承載，25/50/100 Gb/s高速光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳接入層引入，N×100/200/400 Gb/s高速光模塊將在回傳匯聚和核心層引入。

光模塊的發(fā)展趨勢和技術(shù)路線，如下圖所示。

下面從光模塊的3個主要特征來介紹。

1. 封裝形式

封裝形式標(biāo)準的確定，使得各個廠商生產(chǎn)的光模塊得以兼容、互聯(lián)互通。

封裝形式是光模塊最重要的特征。隨著光電子器件的發(fā)展，器件和芯片帶寬逐漸增加。器件和芯片的帶寬增加，伴隨著光子集成技術(shù)的發(fā)展，光模塊也實現(xiàn)了更高速率傳輸，更小尺寸封裝。

下圖展示了光模塊封裝形式的發(fā)展。

2. 傳輸速率

高速率的數(shù)據(jù)傳輸，使得5G的各種應(yīng)用成為可能。

傳輸速率指每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)，單位為Mb/s或Gb/s。光模塊從早期的155 Mb/s，逐漸攀升：622 Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s、25、50、100 Gb/s、200 Gb/s、400 Gb/s、800 Gb/s。

為了實現(xiàn)更高的速率，通常有以下3種解決方案：

3. 傳輸距離

在光通信領(lǐng)域，更快更遠一直是通信人的不懈追求。

光模塊傳輸距離，前期主要有SR(100 m)、LR(10 km)、ER(40 km)、ZR(80 km)幾種，隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，為了更具性價比的布線，又進一步衍生出了DR(500 m)、FR(2 km)兩種傳輸距離。常見的光模塊傳輸距離如下：

速率越高傳輸?shù)木嚯x越短。如果距離超過了上述極限，可以使用EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier，摻鉺光纖放大器)等光纖放大器放大微弱的光信號，使其傳輸更遠;或者使用相干光模塊傳輸。當(dāng)然兩者都不便宜，需要付出額外的成本。

伴隨著5G時代的到來，物聯(lián)網(wǎng)的普及，產(chǎn)生的信息呈爆炸式增長，對整個通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理層提出了更高的傳輸性能要求。光模塊作為重要的組成部分，必將持續(xù)為通信發(fā)展貢獻必要的力量!