跟PCB工程师聊聊光�？橹饽？榈姆掷�
宣布时间：2024-12-09 14:44:04
高速先天生员--周伟
说到光�？� ，许多用过光�？榈娜艘欢ê芮逦饽？橛行矶嘀� ，但尚有许多人只是见过或者知道有光�？� ，但光�？橄晗冈趺捶掷嗟� ，我相信许多人都和我们一最先接触光�？橐谎际且恢虢� ，甚至云里雾里的只知道都是光�？� ，但详细有什么纷歧样就有点摸不着头脑了。闲话少说 ，接下来我们就来给各人先容一下我们今天的主人公吧。
光�？�(optical module)由光电子器件、功效电路和光接口等组成 ，光电子器件包括发射和吸收两部分。简朴的说 ，光�？榈淖饔镁褪欠⑺投税训缧藕抛怀晒庑藕� ，通过光纤传送后 ，吸收端再把光信号转换成电信号。常见的传输方法如下图所示。
从结构组成上看 ，绝大大都基础性光�？榫幽闪耸辗⒁惶逍问� ，其内部主要由光发射组件TOSA(Transmitting Optical Sub-Assembly)、光吸收组件ROSA(Receiving Optical Sub-Assembly）、发射驱动电路(激光器芯片)、吸收信号处置惩罚电路（探测器芯片）组成 ，另外尚有一种将发射组件与吸收组件合二为一的BOSA(Bi-Directional Optical Sub-Assembly)组件 ，形成的单纤双向光�？� ，BOSA可以看作是TOSA与ROSA的集成体 ，同时具有光发射与吸收的功效。简朴的光�？槟诓孔槌纱笾氯缦峦妓�。
在发射端 ，驱动芯片对原始电信号举行处置惩罚 ，然后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出调制光信号。在吸收端 ，光信号进来之后 ，由光探测器芯片转换为电信号 ，经前置放大器后输出电信号。
为什么说光�？楹苣雅魅纺� ，主要是它的种类太多 ，同时可以凭证差别的角度去举行分类 ，通俗来说就是原来统一个工具但有许多种差别的叫法 ，更BT的是有时同样的叫法可以有许多种差别的工具 ，以是就经�；岜蝗烁慊� ，云里雾里的。常用的可以凭证单口最大传输速率（单口带宽）、接口封装类型、波长、传输模式、传输距离和调制名堂等去举行分类 ，下面我们划分先容几种常见的分类方法。
凭证单口最大传输速率（单口最大传输带宽更合适些）来分：
1、按单口最大传输速率分类:
凭证单口最大的传输带宽 ，也就是一个光口总的传输速率可以分为：3.2Tbps(3.2TE)光�？椤�1.6Tbps(1.6TE)光�？椤�800Gbps（800GE）光�？椤�400Gbps(400GE)光�？椤�200Gbps(200GE)光�？椤�100Gbps(100GE)光�？椤�40Gbps(40GE)光�？椤�25Gbps(25GE)光�？椤�10Gbps(10GE)光�？椤�1.25Gbps(1GE)光�？椤�FE光�？榈�。我们说的1.6T光�？� ，着实指的是这个光�？榈タ谧畲蟮拇渌俾适�1.6Tbps。
2、按单对最大传输速率分类（这种分类一样平常用的少 ，主要是设计和仿真职员会关注）
凭证光器件所能承载的单对无误码传输的最大电信号速率来举行分类 ，也就是我们设计和仿真时体贴的单对差分信号的传输速率 ，可以分为：125Mbps、1.25Gbps、10.3125Gbps、25/28Gbps、50/56Gbps、100/112Gbps和200G/224Gbps等光�？�。单对差分速率乘以发送或吸收对数就决议了上面单口最大的速率 ，同时也决议了这个光�？槊棵肟梢源浼复蠖季�。如上面的1.6TE光�？橐谎匠＞褪怯�200G/224Gbps的单对差分速率乘以8对获得的 ，也就是说我们现在做的1.6TE光�？樗牡ザ圆罘中藕潘俾首罡叩搅�200/224Gbps ，这么高速的传输速率在PCB板上传输 ，对PCB的设计和制板工艺磨练重大 ，这种情形下就需要在设计历程中通过准确的仿真来确保通道的性能 ，同时还需要有靠谱的加工才华包管最终产品的落地 ，哪一个环节都不可泛起太大的误差。
3、按接口封装类型分类（最常见的）
传输速率越高 ，结构越重大 ，由此爆发了差别的接口封装类型。常见的光�？榉庾袄嘈陀校�SFP（1GE）光�？椤�SFP+（10GE）光�？椤�SFP28（25GE）光�？椤�QSFP+（40GE）光�？椤�CFP（40GE-100GE）光�？椤�CFP2 /CFP4（100GE-400GE）光�？椤�QSFP28（100GE）光�？椤�QSFP-DD（400GE-800GE）光�？椤�OSFP(800GE)光�？椤�OSFP-XD/OSFP224(1.6TE)光�？榈��Ｉ杏性缙谒俾式狭康偷�GBIC ，就是Giga Bit-rate Interface Converter(千兆接口转换器)光�？樵�2000年之前 ，GBIC是最盛行的光�？榉庾� ，也是应用最普遍的千兆�？樾翁�。下面可以看看每种详细光�？榈南热�。
SFP ，全称Small Form Pluggable ，即小型可热插拔光�？�。它的小 ，就是相对GBIC封装来说的。SFP的体积比GBIC�？轱蕴艘话� ，可以在相同的面板上设置多出一倍以上的端口数目。在功效上 ，两者差别不大 ，都支持热插拔。SFP支持最大带宽是4Gbps。
XFP ，是10-Gigabit Small Form-factor Pluggable的简称 ，又叫万兆SFP。XFP接纳一条XFI(10Gb串行接口)毗连的全速单通道串行�？�。
SFP+ ，它和XFP一样是10G的光�？�。SFP+的尺寸和SFP一致 ，比XFP更紧凑(缩小了30%左右) ，功耗也更低(镌汰了一些信号控制功效)。别的 ，为了增添容量和空间 ，还会把多个SFP+口做成一个器件 ，延生出了zSFP+等。
QSFP ，Quad Small Form-factor Pluggable的简称 ，也即四通道SFP接口 ，许多XFP中成熟的要害手艺都应用到了该设计中。凭证速率可将QSFP分为4x10GQSFP+、4x25GQSFP28、8x25GQSFP28-DD光�？榈�。以QSFP28为例 ，它适用于4x25GE接入端口。使用QSFP28可以不经由40G直接从25G升级到100G ，大幅简化布线难度以及降低本钱。和SFP+一样 ，为了容量和空间思量 ，会把多个QSFP接口上下左右堆成多个接口作为一个整体 ，这样就衍生出了QSFP+、zQSFP+和microQSFP等接口 ，如下图所示。
QSFP-DD ，DD指的是“Double Density(双倍密度)”。将QSFP的4通道增添了一排通道 ，变为了8通道。它可以与CDFP计划兼容 ，原先的QSFP28�？槿钥梢允褂� ，只需再插入一个�？榧纯�。QSFP-DD的电口金手指数目是QSFP28的2倍。QSFP-DD每路接纳25Gbps NRZ或者50Gbps PAM4信号名堂。接纳PAM4 ，最高可以支持400Gbps速率。
OSFP ，Octal Small Form Factor Pluggable的简称 ，“O”代表“八进制” ，它被设计为使用8个电气通道来实现400GbE(8*56GbE ，但56GbE的信号由25G的DML激光器在PAM4的调制下形成) ，尺寸略大于QSFP-DD ，更高瓦数的光学引擎和收发器 ，散热性能稍好。
CFP ，Centum gigabits Form Pluggable的简称 ，也叫麋集波分光通讯�？�。传输速率可达100-400Gbps。CFP是在SFP接口基础上设计的 ，尺寸更大 ，支持100Gbps数据传输。CFP可以支持单个100G信号 ，一个或多个40G信号。
CFP、CFP2、CFP4、CFP8的区别在于体积。CFP2的体积是CFP的二分之一 ，CFP4是CFP的四分之一。CFP8是专门针对400G提出的封装形式 ，其尺寸与CFP2相当。支持25Gbps和50Gbps的通道速率 ，通过16x25G或8x50G电接口实现400Gbps�？樗俾�。
在光口侧主要是使用8路53Gbps PAM4或者4路106Gbps PAM4实现400G的信号传输 ，在电口侧使用8路53Gbps PAM4电信号 ，接纳OSFP或QSFP-DD的封装形式。
相较量来说 ，QSFP-DD封装尺寸更小(和古板100G光�？榈�QSFP28封装类似) ，更适合数据中心应用。
OSFP封装尺寸稍大一些 ，由于可以提供更多的功耗 ，以是更适合电信应用。
其他的几种不常见的分类方法：
凭证传输距离分类 ，有100米、300米、550米、10千米、20千米、40千米、80千米、120千米和160千米等光�？�；
凭证传输波长分类 ，有850nm、1310nm、1490nm、1550nm等光�？�；
凭证传输模式分类 ，有单模（黄色）、多模（橘黄色、蓝绿色）等光�？�。
