歷經百余年，人類通信方式已由初級的電報進化至今日之5G通信，生活面貌可謂煥然一新。光模塊是光通信的核心器件。在光纖通信中，光模塊的作用很重要，它主要完成光電轉換和電光轉換，把發送過來的電信號轉換成光信號；通過光纖再把光信號轉換成電信號進行傳輸。伴隨著光通信產業的發展，光模塊也在不斷進化，小型化、低成本、高速 率等特性是產品迭代的主要方向。
01、光模塊的卓越地位
02、光模塊的功能與結構
03、光模塊的發展概述
光模塊的三大核心特征詳解
由于高速信號在銅纜中衰減迅速，難以支持長距離傳輸，而光的傳輸頻率遠超無線電信號，高達1000倍以上，從而顯著提升了信息傳輸速率。因此，光纖逐步成為了主流的傳輸介質。
在計算機、存儲器和交換機內部，數據以電信號的形式進行處理和傳遞。那么，如何將電信號轉換成光信號并送入光纖？又或者如何將光纖中的光信號還原為電信號，以便接入通信系統？
正是在這樣的需求背景下，光模塊這位通信界的魔法師應運而生。它巧妙地實現了光電轉換，為信息的高效傳輸鋪設了堅實的橋梁。
自光模塊問世以來，它便在通信界中占據了舉足輕重的地位，無人可撼！諸多通信行業的領軍人物都對其給予了高度評價：
“光通信的基石，非光模塊莫屬。”
“在5G技術飛速發展的時代，光模塊無疑是所有承載技術的必備之選。”
“無論是哪一種5G承載標準和技術，背后都少不了光模塊的支撐。特別是那些長距離、低成本、高速率的光模塊，它們是實現5G低成本廣覆蓋的關鍵所在。”
……
光(guang)模塊(kuai)，作為一個復雜的組件，通(tong)常由多個關(guan)鍵部分構(gou)成：光(guang)發射組件（包括激光(guang)器）、光(guang)接收組件（含探(tan)測器）、驅(qu)動電路以及光(guang)電接口(kou)等。這些(xie)部分共同協作，使(shi)得光(guang)模塊(kuai)能(neng)夠(gou)完成其(qi)在通(tong)信中的核(he)心功(gong)能(neng)。其(qi)結構(gou)示意圖如下，展示了各個組件之間(jian)的緊密配合(he)與聯系。
光模塊結構示意圖（SFP + 封裝）
在光通信的世界里，信息的傳送與接收都依賴于光模塊這一關鍵角色。以下是光模塊在通信過程中的作用詳解：
1、在發送端，光模塊肩負起將電信號轉換為光信號的重任，確保信息能夠以光的形式在光纖中傳輸。
2、光信號在光纖中穩定、高速地傳輸，跨越長距離，抵達目的地。
3、到達接收端后，光模塊再次發揮作用，將光信號還原為電信號，從而完成整個通信過程。
光模塊作為5G網絡物理層的核心組件，在無線及傳輸設備中發揮著舉足輕重的作用。隨著5G承載技術的不斷演進，25/50/100Gb/s的高速光模塊正逐步在前傳、中傳和回傳接入層得到廣泛應用。同時，為了滿足更高速率、更大容量的傳輸需求，N×100/200/400Gb/s的高速光模塊也將在回傳匯聚和核心層逐步引入。
光模塊的發展趨勢和技術路線，如下圖所示，展現了其不斷邁向更高速度、更低成本、更可靠性的未來。
光模塊的三大核心特征詳解
1、封裝形式
封裝形式標準的統一，確保了不同廠商生產的光模塊能夠無縫兼容、互聯互通。作為光模塊最為顯著的特征，封裝形式不僅影響著模塊的外觀尺寸，更直接關系到其性能與可靠性。隨著光電子器件技術的不斷進步，器件和芯片的帶寬日益增加，光子集成技術也取得了長足發展。這些技術的進步，使得光模塊實現了更高速率的傳輸和更小尺寸的封裝，為光通信的發展注入了強大動力。
下圖展示了光模塊封裝形式的發展歷程，從中我們可以看到技術進步的軌跡和光通信行業的蓬勃發展。
2、傳輸速率
高速率的數據傳輸是5G時代的重要標志，也是各種創新應用得以實現的基石。傳輸速率，即每秒傳輸的比特數，是衡量光模塊性能的關鍵指標，通常以Mb/s或Gb/s為單位。從早期的155Mb/s開始，光模塊的傳輸速率不斷攀升，經歷了622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s等多個階段，如今已經邁入了25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s乃至800Gb/s的高速時代。這些驚人的速率提升，不僅為5G網絡的建設提供了有力支撐，也為未來的通信技術發展奠定了堅實基礎。
為了實現更高的速率，通常有以下 3 種解決方案：
為了實現更高的速率，通常有以下 3 種解決方案：
A、提高光源波特率
瓶頸:II-V族半導體激光器的性能。
目前的50G光源解決方案均為外調制的EML。
B、提高通道數
難點:體積、功耗、散熱等設計封裝。
增加客戶的光纖資源成本。
C、高階調制
主要有PAM4和相干調制2種，
PAM4是目前400G光模塊最常用的
但相應增加了芯片成本。
3、傳輸距離
在光通信領域，追求更快的傳輸速率和更遠的傳輸距離一直是通信行業的不懈目標。光模塊的傳輸距離作為衡量其性能的重要指標，隨著技術的不斷進步，也在不斷提升。
在光模塊的發展初期，主要存在SR（100米）、LR（10公里）、ER（40公里）、ZR（80公里）等幾種傳輸距離標準。然而，隨著數據中心網絡建設的不斷推進，對于性價比更高的布線需求日益凸顯，因此，DR（500米）和FR（2公里）這兩種新的傳輸距離標準應運而生。這些標準的出現，不僅豐富了光模塊的產品線，也為數據中心網絡的建設提供了更多選擇。
下面，我們將為您詳細介紹常見的光模塊傳輸距離及其應用場景：
在光通信領域，我們常常面臨一個權衡：速率越高，傳輸的距離往往越短。當傳輸距離超過光模塊的極限時，我們有兩種解決方案。一是利用EDFA（摻鉺光纖放大器）等光纖放大器來增強微弱的光信號，從而延長其傳輸距離；另一種方法是采用相干光模塊進行傳輸。然而，這兩種方法都伴隨著額外的成本，需要我們在實際應用中權衡利弊。
隨著5G時代的來臨和物聯網的廣泛普及，信息量呈現出爆炸式的增長。這對整個通信系統的物理層提出了前所未有的挑戰，要求其具有更高的傳輸性能。光模塊作為通信系統中的關鍵組成部分，必將繼續發揮其重要作用，為通信技術的發展貢獻不可或缺的力量。
