光模块知识 | 光模块有哪些关键性能指标？
光模块有哪些关键性能指标
如何衡量光模块的性能指标呢？我们可以从以下几个方面来读懂光模块的性能指标。
光模块发送端
平均发射光功率
平均发射光功率是指光模块在正常工作条件下发射端光源输出的光功率，可以理解为光的强度。发射光功率和所发送的数据信号中“1”占的比例相关，“1”越多，光功率也越大。当发送机发送伪随机序列信号时，“1”和“0”大致各占一半，这时测试得到的功率就是平均发射光功率，单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性单位，dBm为对数单位。在通信中，我们通常使用dBm来表示光功率。
消光比
消光比是指全调制条件下激光器在发射全“1”码时的平均光功率与全“0”码时发射的平均光功率比值的最小值，单位为dB。如图1-3所示，我们在将电信号转换为光信号时，是由光模块发射部分的激光器按照输入的电信号的码率来转换成光信号的。全“1”码时的平均光功率即表示激光器发光的平均功率，全“0”码时的平均光功率即表示激光器不发光的平均功率，消光比即表征0、1信号的区别能力，因此消光比可以看做一种激光器运行效率的衡量。消光比典型的最小值范围为8.2dB到10dB。
图1-3 激光器工作示意图光信号的中心波长
在发射光谱中，连接50℅最大幅度值线段的中点所对应的波长。不同种类的激光器或同一种类的两个激光器，由于工艺、生产等原因都会有中心波长的差异，即使同一激光器在不同条件下也可能会有不同的中心波长。一般，光器件和光模块的制造商，提供给用户一个参数，即中心波长（如850nm），这个参数一般会是一个范围。目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。
为什么定义在这三个波段呢？这与光信号的传输介质光纤损耗有关。通过不断研究实验，人们发现光纤损耗通常随波长加长而减小，850nm损耗较少，900 ~ 1300nm损耗又变高了；而1310nm又变低， 1550nm损耗最低，1650nm以上的损耗趋向加大。所以850nm就是所谓的短波长窗口，1310nm 和1550nm就是长波长窗口。
光模块接收端
过载光功率
又称饱和光功率，是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的最大输入平均光功率。单位是dBm。
需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象，当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复，此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象。简单的说，输入光功率超过的了这个过载光功率，可能就会对设备造成损害，在使用操作中应尽量避免强光照射，防止超出过载光功率。
接收灵敏度
接收灵敏度是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的最小平均输入光功率。如果发射光功率指的发送端的光强度，那么接收灵敏度指的就是光模块可以探测到的光强度。单位是dBm。
一般情况下，速率越高接收灵敏度越差，即最小接收光功率越大，对于光模块接收端器件的要求也越高。
接收光功率
接收光功率是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的平均光功率范围。单位是dBm。接收光功率的上限值为过载光功率，下限值为接收灵敏度的最大值。
综合来讲，就是当接收光功率小于接收灵敏度，可能无法正常接收信号，因为光功率太弱了。当接收光功率大于过载光功率时，可能也无法正常接收信号，因为存在误码现象。
综合性能指标
接口速率
光器件所能承载的无误码传输的最大电信号速率，以太网标准规定的有：125Mbit/s、1.25Gbit/s、10.3125Gbit/s、41.25Gbit/s。
传输距离
光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端，导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值。
在光模块色散受限方面，其受限距离远大于损耗的受限距离，可以不做考虑。损耗限制可以根据公式：损耗受限距离=（发射光功率-接受灵敏度）/光纤衰减量 来估算。光纤的衰减量和实际选用的光纤强相关。
CloudEngine系列交换机通过display interface transceiver verbose命令可以查看指定接口光模块的常规、制造、告警以及诊断信息，如表 display interface transceiver verbose命令输出信息描述所示。
项目 | 描述 |
|---|---|
Common information | 表示光模块的常规信息。 |
Transceiver Type | 表示光模块类型。 |
Connector Type | 表示接口类型。 |
Wavelength (nm) | 表示光波波长。 |
Transfer Distance (m) | 表示光波传输距离。50um/125um表示光纤的直径，OM2表示光纤的等级。 |
Digital Diagnostic Monitoring | 表示光模块诊断信息是否监控。 |
Vendor Name | 表示光模块制造厂商名称。 如果显示内容为“HUAWEI”，表示是经过华为数据中心交换机认证的光模块；其他的显示内容表示是非华为数据中心交换机认证光模块。 |
Vendor Part Number | 表示光模块制造厂商编号。 |
Ordering Name | 表示光模块对外型号。 |
Manufacture information | 表示光模块制造信息。 |
Manu. Serial Number | 表示光模块生产序列号。 |
Manufacturing Date | 表示光模块生产日期。 |
Alarm information | 表示光模块告警信息。 |
Diagnostic information | 表示光模块诊断信息。 如果显示为“-”，则表示该光模块不支持获取此信息或信息不精确。 |
Temperature (Celsius) | 表示光模块当前温度。 |
Voltage(V) | 表示光模块当前电压。 |
Bias Current (mA) |
表示光模块当前电流。 说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前电流。 每条lane的当前电流值均应在Bias Low Threshold (mA)~Bias High Threshold (mA)范围内才能保证模块正常工作。 |
Bias High Threshold (mA) | 表示光模块电流上限。 |
Bias Low Threshold (mA) | 表示光模块电流下限。 |
Current RX Power (dBm) | 表示当前光模块接收功率。 说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前接收功率。 |
Default RX Power High Threshold (dBm) | 表示默认光模块接收功率上限。 |
Default RX Power Low Threshold (dBm) | 表示默认光模块接收功率下限。 |
Current TX Power (dBm) | 表示当前光模块发送功率。 说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前发送功率。 |
Default TX Power High Threshold (dBm) | 表示默认光模块发送功率上限。 |
Default TX Power Low Threshold (dBm) | 表示默认光模块发送功率下限。 |
光模块有哪些关键性能指标
如何衡量光模块的性能指标呢？我们可以从以下几个方面来读懂光模块的性能指标。
光模块发送端
平均发射光功率
平均发射光功率是指光模块在正常工作条件下发射端光源输出的光功率，可以理解为光的强度。发射光功率和所发送的数据信号中“1”占的比例相关，“1”越多，光功率也越大。当发送机发送伪随机序列信号时，“1”和“0”大致各占一半，这时测试得到的功率就是平均发射光功率，单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性单位，dBm为对数单位。在通信中，我们通常使用dBm来表示光功率。
消光比
消光比是指全调制条件下激光器在发射全“1”码时的平均光功率与全“0”码时发射的平均光功率比值的最小值，单位为dB。如图1-3所示，我们在将电信号转换为光信号时，是由光模块发射部分的激光器按照输入的电信号的码率来转换成光信号的。全“1”码时的平均光功率即表示激光器发光的平均功率，全“0”码时的平均光功率即表示激光器不发光的平均功率，消光比即表征0、1信号的区别能力，因此消光比可以看做一种激光器运行效率的衡量。消光比典型的最小值范围为8.2dB到10dB。
图1-3 激光器工作示意图光信号的中心波长
在发射光谱中，连接50℅最大幅度值线段的中点所对应的波长。不同种类的激光器或同一种类的两个激光器，由于工艺、生产等原因都会有中心波长的差异，即使同一激光器在不同条件下也可能会有不同的中心波长。一般，光器件和光模块的制造商，提供给用户一个参数，即中心波长（如850nm），这个参数一般会是一个范围。目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。
为什么定义在这三个波段呢？这与光信号的传输介质光纤损耗有关。通过不断研究实验，人们发现光纤损耗通常随波长加长而减小，850nm损耗较少，900 ~ 1300nm损耗又变高了；而1310nm又变低， 1550nm损耗最低，1650nm以上的损耗趋向加大。所以850nm就是所谓的短波长窗口，1310nm 和1550nm就是长波长窗口。
光模块接收端
过载光功率
又称饱和光功率，是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的最大输入平均光功率。单位是dBm。
需要注意的是，光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象，当出现此现象后，探测器需要一定的时间恢复，此时接收灵敏度下降，接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象。简单的说，输入光功率超过的了这个过载光功率，可能就会对设备造成损害，在使用操作中应尽量避免强光照射，防止超出过载光功率。
接收灵敏度
接收灵敏度是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的最小平均输入光功率。如果发射光功率指的发送端的光强度，那么接收灵敏度指的就是光模块可以探测到的光强度。单位是dBm。
一般情况下，速率越高接收灵敏度越差，即最小接收光功率越大，对于光模块接收端器件的要求也越高。
接收光功率
接收光功率是指光模块在一定的误码率（BER=10-12）条件下，接收端组件所能接收的平均光功率范围。单位是dBm。接收光功率的上限值为过载光功率，下限值为接收灵敏度的最大值。
综合来讲，就是当接收光功率小于接收灵敏度，可能无法正常接收信号，因为光功率太弱了。当接收光功率大于过载光功率时，可能也无法正常接收信号，因为存在误码现象。
综合性能指标
接口速率
光器件所能承载的无误码传输的最大电信号速率，以太网标准规定的有：125Mbit/s、1.25Gbit/s、10.3125Gbit/s、41.25Gbit/s。
传输距离
光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。损耗是光在光纤中传输时，由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失，这部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散。色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等，从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端，导致脉冲展宽，进而无法分辨信号值。
在光模块色散受限方面，其受限距离远大于损耗的受限距离，可以不做考虑。损耗限制可以根据公式：损耗受限距离=（发射光功率-接受灵敏度）/光纤衰减量 来估算。光纤的衰减量和实际选用的光纤强相关。
CloudEngine系列交换机通过display interface transceiver verbose命令可以查看指定接口光模块的常规、制造、告警以及诊断信息，如表 display interface transceiver verbose命令输出信息描述所示。
项目 | 描述 |
|---|---|
Common information | 表示光模块的常规信息。 |
Transceiver Type | 表示光模块类型。 |
Connector Type | 表示接口类型。 |
Wavelength (nm) | 表示光波波长。 |
Transfer Distance (m) | 表示光波传输距离。50um/125um表示光纤的直径，OM2表示光纤的等级。 |
Digital Diagnostic Monitoring | 表示光模块诊断信息是否监控。 |
Vendor Name | 表示光模块制造厂商名称。 如果显示内容为“HUAWEI”，表示是经过华为数据中心交换机认证的光模块；其他的显示内容表示是非华为数据中心交换机认证光模块。 |
Vendor Part Number | 表示光模块制造厂商编号。 |
Ordering Name | 表示光模块对外型号。 |
Manufacture information | 表示光模块制造信息。 |
Manu. Serial Number | 表示光模块生产序列号。 |
Manufacturing Date | 表示光模块生产日期。 |
Alarm information | 表示光模块告警信息。 |
Diagnostic information | 表示光模块诊断信息。 如果显示为“-”，则表示该光模块不支持获取此信息或信息不精确。 |
Temperature (Celsius) | 表示光模块当前温度。 |
Voltage(V) | 表示光模块当前电压。 |
Bias Current (mA) |
表示光模块当前电流。 说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前电流。 每条lane的当前电流值均应在Bias Low Threshold (mA)~Bias High Threshold (mA)范围内才能保证模块正常工作。 |
Bias High Threshold (mA) | 表示光模块电流上限。 |
Bias Low Threshold (mA) | 表示光模块电流下限。 |
Current RX Power (dBm) | 表示当前光模块接收功率。 说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前接收功率。 |
Default RX Power High Threshold (dBm) | 表示默认光模块接收功率上限。 |
Default RX Power Low Threshold (dBm) | 表示默认光模块接收功率下限。 |
Current TX Power (dBm) | 表示当前光模块发送功率。 说明： 如果接口支持拆分，当接口插入光模块后，会显示光模块中每条Lane的当前发送功率。 |
Default TX Power High Threshold (dBm) | 表示默认光模块发送功率上限。 |
Default TX Power Low Threshold (dBm) | 表示默认光模块发送功率下限。 |