光传输中光模块的工作原理及其应用

光通信小易 · 发表于 2025-4-22 14:48:53

本帖最后由光通信小易于 2025-4-22 16:09 编辑

在通信领域，金属线的电互联传输由于电传输受电磁干扰、码间串扰和损耗、布线成本等方面的因素，使得其传输受到极大的限制。

于是催生了光传输，光传输具有高带宽、大容量、易集成、损耗低、电磁兼容性好、无串扰、重量轻、小体积等优点，从而光输出被广泛应用于数字信号传输中。

一、光模块的基本结构

其中光模块作为光纤传输中的核心器件，其各项指标决定了传输的整体性能。光模块是用于交换机与设备之间传输的载体，主要作用是发射端将设备的电信号转换成光信号。基本结构由“光发射组件及其驱动电路”和“光接收组件及其接收电路”两部分组成。

光模块包含两个通道，分别是发射通道和接收通道。

二、发射通道的构成及工作原理

光模块的发射通道由电信号输入接口、激光器驱动电路、阻抗匹配电路和激光器组件TOSA组成。

其工作原理是发射通道的电接口输入,途经电接口电路完成电信号的耦合,然后经过发射通道中激光器驱动电路,进行调制,再经阻抗匹配部分进行阻抗匹配,完成信号的调制和驱动,最后送入激光器(TOSA)电光转换为光信号进行光信号传输。

三、接收通道的构成及工作原理

光模块接收通道由光探测器组件ROSA（由光电探测二极管(PIN)、跨阻放大器(TIA)组成）、阻抗匹配电路、限幅放大电路和电信号输出接口电路组成。

其工作原理是PIN将采集来的光信号成正比例的转换成电信号,TIA将此电信号转换成电压信号，并将转换后的电压信号放大到所需幅度,经阻抗匹配电路传输给限幅放大器电路完成信号的再次放大和与整形,提高信噪比,减少误码率,最后电接口电路完成信号输出。

四、光模块的应用

光模块作为光通信中实现光电转化的核心器件，广泛应用于数据中心。传统的数据中心主要使用1G/10G低速光模块，而云数据中心主要使用40G/100G高速模块。一般我们选用光模块主要考虑应用场景、数据传输速率需求、接口类型、光传输距离（光纤模式、需求光功率、中心波长、激光器类别）等因素。

总结

随着高清视频、直播、VR等新应用场景推动全球网络流量的高速增长，为应对未来的发展趋势，云计算、Iaa S服务、大数据等新兴应用需求对数据中心内部数据传输提出更高要求，这将在未来催生出更高传播速率的光模块。