光模塊發(fā)展歷程和方向

1、光模塊發(fā)展歷程和方向提起光模塊，我們可以想到很多不同的封裝格式，包括常見的1X9,GBICSFFSFP1X9封裝的光模塊產(chǎn)品最早產(chǎn)生于1999年，采用SC光頭，是固定的光模塊產(chǎn)品，通常直接固化在通訊設(shè)備的電路板上，作為固定的光模塊使用。之后，1X9封裝的光模塊產(chǎn)品逐漸向著小型化，可熱差拔的方向發(fā)展。光模塊產(chǎn)品開始分兩個(gè)方面發(fā)展，一種是熱插拔的光模塊，就成了GBIC一種是小型化，用LC頭，直接固化在電路板上，變成了SFF2X5或SFF2X10?！盙BIC和SFFt模塊產(chǎn)品都曾經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。GBIC模塊，曾經(jīng)廣泛的用于交換機(jī)，路由器等網(wǎng)烙產(chǎn)品，老式的Cisio北電等廠商的交換，路由產(chǎn)品曾廣泛

2、的采用GBIC模塊，GBIC莫塊與1X9封裝的模塊相比，優(yōu)勢非常明顯，由于其可支持熱插拔的特性，使得GBIC產(chǎn)品作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，用戶可以方便的更新維護(hù)光模塊，故障定位。然而隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，GBIC模塊的缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)。主要的缺點(diǎn)的個(gè)頭太大，導(dǎo)致業(yè)務(wù)板光口密度較小，板卡上無法容納足夠數(shù)量的GBIC無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的趨勢。SFF光模塊與光模塊產(chǎn)品演進(jìn)的又一分支，目前廣泛應(yīng)用于EPON系統(tǒng)中。在EPON系統(tǒng)的ONU側(cè)，清一色的采用了SFFt模塊，ONU側(cè)采用SFFt模塊的主要原因是由于，EPON系統(tǒng)的ONU產(chǎn)品通常放置在用戶測，要求固定，而不是熱差拔。隨著EPON技術(shù)的快速發(fā)展，SFF的

3、市場也逐漸擴(kuò)大。SFP光模塊產(chǎn)品是最晚出現(xiàn)光模塊，也是目前應(yīng)用最廣泛的光模塊產(chǎn)品。SFP光模塊K承了GBIC的熱插拔特性，也借鑒了SFF小型化的優(yōu)勢。采用LC頭，其體積僅為GBIC莫塊的1/2至U1/3，極大的增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口密度，適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的趨勢，因此得到了最廣范的應(yīng)用，目前主要的設(shè)備廠商，無一例外摒棄的GBIC產(chǎn)品，只采用SFP光模塊產(chǎn)品。由于采用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各廠家的SFPT品可以兼容，SFP產(chǎn)品可作為一種單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采購。光模塊按照速率來分，以太網(wǎng)應(yīng)用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE,SDH應(yīng)用的155M、622M、2.5G、10G,現(xiàn)在都已得

4、到了廣泛白應(yīng)用，目前正向著40G100G的速率演進(jìn)。40G100G速率的光模塊還有待于實(shí)用的檢驗(yàn)，但10G的光模塊現(xiàn)在已在主干傳輸上得到了廣泛的應(yīng)用。目前10G光模塊主要有Xenpak、X2、XFRSFP這幾大類。Xenpak是光模塊產(chǎn)品演進(jìn)中的重要一步。Xenpak體系結(jié)構(gòu)為媒體訪問控制器提供一個(gè)XAUI接口。串行器/解串器將10Gbps的有效負(fù)載和前向糾錯(cuò)系統(tǒng)開銷分配給接口的4個(gè)通道，將每一條線路的信號傳輸速率降低到3.125Gbps。Xenpak與不可熱插拔的模塊相比很有吸引力，但卻不能滿足某些重要市場的需求。Xenpak功耗通常為10W,對結(jié)構(gòu)尺寸造成了一定的影響。因?yàn)樗黾恿擞≈齐娐?/p>

5、板的制造成本并減少了寶貴的走線空間。X2也使用Xenpak電氣接口，但有少數(shù)地方例外。X2提供一個(gè)4位端口地址的空間，比Xenpak少一位。X2還減少了電源引腳的數(shù)目，并使底板和電氣接地公用。X2保留了Xenpak的4個(gè)廠商專用的引腳。在光技術(shù)方面，X2支持10GbE、OC192同步光纖網(wǎng)、10GFC和其他標(biāo)準(zhǔn)。XFP（10Gb小形狀系數(shù)可插拔模塊），它提供一種與Xenpak體系結(jié)構(gòu)及其4通道接口不同的模塊。XF幅一種采用一條XFI（10Gb串行接口）連接的全速單通道串行模塊，可替代Xenpak及其派生產(chǎn)品。由于模塊中沒有串行器/解串器，XFP體積更小，價(jià)格更便宜，功耗也更小。SFP梗塊比XF

6、P更小，它把用于時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)的電路從芯片中轉(zhuǎn)移到線卡上。SFP模塊則通過將CD濟(jì)口電色散補(bǔ)償放在了模塊外面，而更加壓縮了尺寸和功耗。光模塊無論怎么發(fā)展，它都有自己的發(fā)展方向。目前光模塊主要向著小型化、低成本、低功耗、高速率、遠(yuǎn)距離、熱插拔這幾個(gè)方向發(fā)展。小型化：小型化光收發(fā)模塊作為光纖接入網(wǎng)的核心器件推動(dòng)了干線光傳輸系統(tǒng)向低成本方向發(fā)展，使得光網(wǎng)絡(luò)的配置更加完備合理。光收發(fā)模塊由光電子器件、功能電路和光接口等結(jié)構(gòu)件組成，光電子器件包括發(fā)射和接收兩部分，發(fā)射部分包括LED、VCSELFPLD、DFBL*幾種光源；接收部分包括PIN型和APD型兩種光探測器。目前的光通信市場競爭越來越激烈，通信設(shè)

7、備要求的體積越來越小，接口板包含的接口密度越來越高。傳統(tǒng)的激光器和探測器分離的光模塊，已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代通信設(shè)備的要求。為了適應(yīng)通信設(shè)備對光器件的要求，光模塊正向高度集成的小封裝發(fā)展。高度集成的光電模塊使用戶無須處理高速模擬光電信號，縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期，減少元?dú)饧少彿N類，減少生產(chǎn)成本，因此也越來越受到設(shè)備制造商的青睞。目前光收發(fā)模塊中的光電器件的封裝由較大尺寸的雙列直插形式為主發(fā)展為以同軸封裝形式為主；光接口等結(jié)構(gòu)件從STFC發(fā)展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ型連接口形式，相應(yīng)的光收發(fā)模塊的封裝形式也從金屬封裝發(fā)展到塑料封裝，由單接口的分離模塊發(fā)展到雙接口的收發(fā)一體模塊。管腳排列及封裝由雙

8、列直插20腳、16腳分離模塊發(fā)展到單排9腳(1X9)、雙排9腳(2X9)以及今后的雙排10腳和雙排20腳的收發(fā)一體模塊。SFF(SmallFormFactor小封裝光模塊采用了先進(jìn)的精密光學(xué)及電路集成工藝，尺寸只有普通雙工SC(1X9)型光纖收發(fā)模塊的一半，在同樣空間可以增加一倍的光端口數(shù)，可以增加線路端口密度，降低每端口的系統(tǒng)成本。又由于SFF小封裝模塊采用了與銅線網(wǎng)絡(luò)類似的MT-RJ接口，大小與常見的電腦網(wǎng)絡(luò)銅線接口相同，有利于現(xiàn)有以銅纜為主的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過渡到更高速率的光纖網(wǎng)絡(luò)以滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的急劇增長。小封裝光收發(fā)模塊以其外觀封裝體積小的優(yōu)勢，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的光纖接口數(shù)目增加了一倍，單端口速

9、率達(dá)到吉比特量級，能夠滿足INTERNE時(shí)代網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的快速增長?？梢哉f小封裝光收發(fā)模塊技術(shù)代表了新一代光通信器件的發(fā)展趨勢，是下一代高速網(wǎng)絡(luò)的基石。國外各大光模塊供應(yīng)商已生產(chǎn)了各種用于不同速率和距離的小封裝光模塊，國內(nèi)一些光器件供應(yīng)商（像上海大亞光電）也開始研發(fā)和生產(chǎn)各速率SFFJ、封裝光模塊。低成本、低功耗：低成本、低功耗通信設(shè)備的體積越來越小，接口板包含的接口密度越來越高，要求光電器件向低成本、低功耗的方向發(fā)展。目前光器件一般均采用混合集成工藝和氣密封裝工藝，下一步的發(fā)展將是非氣密的封裝，需要依靠無源光耦合（非X-Y-Z方向的調(diào)整）等技術(shù)進(jìn)一步提高自動(dòng)化生產(chǎn)程度，降低成本。隨著光收發(fā)模

10、塊市場需求的迅速增長，功能電路部分專用集成電路的供應(yīng)商也逐漸增多，供應(yīng)商在規(guī)模化、系列化方面的積極投資使得此類IC的性能越來越完善，成本也越來越低，從而縮短了光收發(fā)模塊的開發(fā)周期，降低了成本。尤其是處理高速、小信號、高增益的前置放大器采用的是GaAs工藝和技術(shù)，SiGe技術(shù)的發(fā)展，使得這類芯片的成品率及制造成本得到很好的控制，同時(shí)可進(jìn)一步降低功耗。另外采用非制冷激光器也進(jìn)一步降低了光模塊的制造成本。目前的小封裝光模塊也都采用低電壓3.3V供電，保證了端口的增加不會(huì)提高系統(tǒng)的功耗。高速率：高速率人們對信息量要求越來越多，對信息傳遞速率要求越來越快，作為現(xiàn)代信息交換、處理和傳輸主要支柱的光通信網(wǎng)，

11、一直不斷向超高頻、超高速和超大容量發(fā)展，傳輸速率越高、容量越大，傳送每個(gè)信息的成本就越來越小。長途大容量方面當(dāng)前的熱點(diǎn)是10Gbit/s和40Gbit/s,據(jù)日ectroniCast最新的市場研究，10Gbit/s數(shù)據(jù)通信收發(fā)模塊的全球總消費(fèi)量將從2001年的1.57億美元增長到2010年的90億美元。2001年早期使用10Gbit/s數(shù)據(jù)通信收發(fā)器的數(shù)量不到10萬個(gè)，但到2003年，10Gbit/s數(shù)據(jù)通信收發(fā)模塊將增加到200萬個(gè)。在接下來的幾年內(nèi)仍將會(huì)猛烈增長，2005年將會(huì)達(dá)到700萬個(gè)。在整個(gè)消費(fèi)領(lǐng)域，繼10-gigabit光纖通道之后，10-gigabit以太網(wǎng)將會(huì)有強(qiáng)烈的影響。目

12、前SDH單通道光系統(tǒng)正向40Gbit/s沖擊。高速系統(tǒng)和器件方面彳艮多公司今年推出了40Gbit/s系統(tǒng)。40Gbit/s方面目前的重點(diǎn)產(chǎn)品技術(shù)是：大功率波長可調(diào)/固定激光器、40G調(diào)制器（InpEAM、LiNbO3EOMPolymerEOM）、高速電路（InP、GeSi材料）、波長鎖定器、低色散濾波器、動(dòng)態(tài)均衡器、喇曼放大器、低色散開關(guān)、40Gbit/sPD（PIN、APD）、可調(diào)色散補(bǔ)償器組件（TU-DCM）,前向糾誤（FEC等。從現(xiàn)階段電路技術(shù)來說，40Gbit/s已接近電子瓶頸”的極限。速率再高，引起的信號損耗、功率耗散、電磁輻射（干擾）和阻抗匹配等問題難以解決，即使解決，則要花費(fèi)非常

13、大的代價(jià)。遠(yuǎn)距離：遠(yuǎn)距離光收發(fā)模塊的另一個(gè)發(fā)展方向是遠(yuǎn)距離。如今的光網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)距離越來越遠(yuǎn)，這要求遠(yuǎn)程收發(fā)器來與之匹配。典型的遠(yuǎn)程收發(fā)器信號在未經(jīng)放大的條件下至少能傳輸100公里，其目的主要是省掉昂貴的光放大器，降低光通訊的成本。基于傳輸距離上的考慮，很多遠(yuǎn)程收發(fā)器都選擇了1550波段（波長范圍約為1530到1565nm詐為工作波段，因?yàn)楣獠ㄔ谠摲秶鷥?nèi)傳輸時(shí)損耗最小，而且可用的光放大器都是工作在該波段。熱插拔：熱插拔未來的光模塊必須支持熱插拔，即無需切斷電源，模塊即可以與設(shè)備連接或斷開，由于光模塊是熱插拔式的，網(wǎng)絡(luò)管理人員無需關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)就可升級和擴(kuò)展系統(tǒng)，對在線用戶不會(huì)造成什么影響。熱插拔性也簡化了總的維護(hù)工作，并使得最終用戶能夠更好地管理他們的收發(fā)模塊。同時(shí)，由于這種熱交換性能，該模塊可使網(wǎng)絡(luò)管理人員能夠