一、光模块的基础认知与核心功能

光模块是光纤通信系统中实现光电信号转换的核心组件，集成光电子器件、功能电路和光接口，在数据中心、电信网络、5G 等场景中承担信号传输的关键角色。其本质是通过发射单元将电信号转换为光信号，经光纤传输后，由接收单元再将光信号还原为电信号，从而实现高速、大容量的数据交互。

什么是光模块的核心功能？

光模块的核心功能是光电 / 电光双向转换，这一过程由发射单元、传输单元和接收单元协同完成。发射单元通过激光器将电信号调制为光信号，传输单元依托光纤实现信号低损耗传输，接收单元则通过光电探测器与放大电路将光信号还原为电信号，三者共同支撑数据的有效传递。

光模块由哪些核心组件构成？

光模块的核心组件包括四大类：一是光发射组件（TOSA），含激光器、驱动电路和监控光电二极管（MPD），负责电 – 光转换；二是光接收组件（ROSA），由光电探测器、跨阻放大器（TIA）和限幅放大器（LA）组成，承担光 – 电转换与信号处理；三是控制电路，包含微控制器（MCU）和 EEPROM，实现模块状态监控与信息存储；四是封装结构，包括外壳、光接口和电接口，起保护、连接与散热作用。

二、光模块的工作原理与信号处理

光模块的工作过程如何实现信号转换？

发射端（TX）的工作流程为：电信号输入后，驱动电路根据信号特征控制激光器（如 VCSEL、DFB）发射特定波长的光信号，调制格式可采用 NRZ 或 PAM4，监控光电二极管实时反馈光功率以保证稳定性。接收端（RX）则通过 PIN 或 APD 光电二极管检测光信号并转换为微弱电流，经跨阻放大器放大为电压信号，再由限幅放大器增强后输出，部分高速模块还会通过 CDR（时钟数据恢复）整理变形信号。

光纤在光模块传输中起到什么作用？

光纤作为光模块的传输介质，具有低损耗（0.2-0.35 dB/km）、高带宽的特性，是光信号长距离传递的载体。短距离传输多采用多模光纤，长距离传输则依赖单模光纤，当传输距离超过一定阈值时，需通过中继器对衰减的光信号进行放大，以维持信号完整性。

三、光模块的关键性能指标解析

什么是发送光功率与接收光功率？

发送光功率指发射端光源输出的光功率强度，单位为 dBm，直接决定信号的传输强度与可达距离，例如 10G SFP+ SR 模块的发射功率范围为 – 7.3 至 – 1 dBm。接收光功率则是接收端在特定误码率下可接收的平均光功率范围，反映了模块对光信号的接收能力，其范围需匹配发送端功率以保证传输质量。

接收灵敏度与过载光功率有何意义？

接收灵敏度是接收端在满足误码率要求（通常 BER<10^-12）时可接收的最小光功率，数值越小说明接收弱信号的能力越强，如 APD 光电二极管的灵敏度可达 – 20 至 – 24 dBm。过载光功率则是接收端可承受的最大输入光功率，超过该值会导致信号失真甚至损坏器件，10G SFP + 模块的典型过载光功率为 + 0.5 dBm。

消光比和中心波长如何影响传输质量？

消光比是激光器发射 “1” 码与 “0” 码时的光功率比值（单位 dB），反映光信号高低电平的区分度，比值越大则信号识别精度越高，是衡量模块质量的核心指标之一。中心波长是光信号的传输波段，常见的 850nm 多用于多模短距离传输，1310nm 和 1550nm 则适用于单模中长距离传输，CWDM 和 DWDM 模块的波长范围更宽且间隔固定。

四、光模块的分类体系与封装形式

光模块按传输速率可分为哪些类型？

按传输速率划分，光模块可分为低速率与高速率两类。低速率模块包括 155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps 等，适用于带宽需求较低的场景；高速率模块则涵盖 10Gbps、25Gbps、40Gbps、100Gbps 乃至 800Gbps 等规格，主要应用于数据中心、骨干网等对带宽要求严苛的领域。

按封装形式分类，常见的光模块有哪些？

主流封装形式包括：SFP/SFP+（单通道 1-25Gbps，体积小巧应用广泛）、XFP（单通道 10Gbps）、QSFP+/QSFP28/QSFP56（4 通道 40-200Gbps）、QSFP-DD/OSFP（8 通道 200-800Gbps）等。不同封装的模块在功耗、通道数和适用场景上存在差异，例如 OSFP 800G 模块功耗可达 15-22W，需配套风冷散热。

如何根据传输距离选择光模块类型？

传输距离通常分为短、中、长三类：2km 及以下的短距离场景多采用多模光模块（如 850nm 波长的 SFP+ SR）；10-20km 的中距离场景适用单模光模块（如 1310nm 波长的 QSFP28 LR）；30km 及以上的长距离场景则需选用高灵敏度的单模模块，如搭配 EML 激光器和 APD 探测器的 DWDM 模块，部分长距模块还需配备 TEC（热电制冷器）保证波长稳定性。

五、光模块的接口与应用场景

光模块常见的光接口类型有哪些特点？

主流光接口包括：LC（单通道，插入损耗 < 0.3 dB，适配单模与多模模块）、MPO（多通道 8/12/24 芯，插入损耗 < 1.0 dB，用于并行传输）、CS（400G/800G 短距离多模，插入损耗 < 0.5 dB）、SC（单通道推拉式，常见于 GPON 模块）、ST（卡口式，多用于工业场景）、FC（螺纹连接，适用于高精度测试设备）。使用时需确保接口类型与光纤匹配，并定期清洁以避免灰尘增加损耗。

光模块的主要应用场景有哪些？

光模块广泛应用于两大领域：一是数据通信（Datacom），涵盖数据中心内部服务器与交换机的短距互联、云计算平台的大容量数据传输；二是电信通信（Telcom），包括 5G 基站的信号回传、骨干网与城域网的长距传输、FTTH（光纤到户）的接入网建设。此外，在企业网、存储区域网络（SAN）等场景也有重要应用。