干货！交换机常用的光模块及光接口_生活广记

以太网交换机常用的光模块有 SFP，GBIC ， XFP，XENPAK 。
英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ，小封装可插拔收发器
GBIC：GigaBit Interface Converter ，千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成，插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构，是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头，由NTT研制，不用螺纹连接，可直接插拔，与FC连接器相比具有操作空间?。?使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器，具有更小的体积，已广泛在系统中使用，是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的，用卡口式锁紧机构，主要参数指标与FC和SC连接器相当，但在公司应用并不普遍，通常都用在多模器件连接，与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的，通过钢针定位，随着插拔次数的增加，各配合面会发生磨损，长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用于高速，长距离的光纤通讯。
在多模光纤中光传输有多个模式，由于色散或像差，这种光纤的传输性能较差，频带窄，传输速率较?。?距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成，通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm 。
纤体分为两个区域：纤芯(Core)和包层(Cladding layer) 。单模光纤纤芯直径为8~10μm ，多模光纤纤芯径有两种标准规格，芯径分别为62.5μm（美国标准）和50μm（欧洲标准）。
接口光纤规格有这样的描述：62.5μm/125μm多模光纤，其中62.5μm就是指光纤的芯径，125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm 。
多模光纤使用的光波长多为850 nm 。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为**，多模光纤外体为橘红色。
千兆光口自协商
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率，支持全双工（Full）和半双工（Half）两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者在建立物理链路时发送的码流不同，自协商模式发送的是/C/码，也就是配置（Configuration）码流，而强制模式发送的是/I/码，也就是idle码流。
千兆光口自协商过程：
1.两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流，如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配，则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码，对端接收到Ack信息后，认为两者可以互通，设置端口为UP状态
2.一端设置为自协商，一端设置为强制
自协商端发送/C/码流，强制端发送/I/码流，强制端无法给对端提供本端的协商信息，也无法给对端返回Ack应答，故自协商端DOWN 。但是强制端本身可以识别/C/码，认为对端是与自己相匹配的端口，所以直接设置本端端口为UP状态
3.两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流，一端接收到/I/码流后，认为对端是与自己相匹配的端口，直接设置本端端口为UP状态
光纤是如何工作的？
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成：核心直径为9到62.5μm，外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。
虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤，但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输，也就是指光线进入光纤的一端后，在芯层和包层界面之间来回反射，进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm ，包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光
多模和单模光纤的区别？
多模：
可以传播数百到上千个模式的光纤，称为多模（MM）光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况，又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm，并且带宽（光纤的信息传输量）通常为200MHz到2GHz 。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模：
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模（SM）光纤折射率分布和阶跃型光纤相似，只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm，并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输，有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系：
单模设备通常既可在单模光纤上运行，亦可在多模光纤上运行，而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何？
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC？
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场份额。
何为SFP？
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写，可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC（MINI-GBIC）。
未来的光模块必须支持热插拔，即无需切断电源，模块即可以与设备连接或断开，由于光模块是热插拔式的，网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统，对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作，并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。
同时，由于这种热交换性能，该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求，对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划，而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP，由于SFP与SFF的外型大小差不多，它可以直接插在电路板上，在封装上较省空间与时间，且应用面相当广，因此，其未来发展很值得期待，甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF？
SFF（Small Form Factor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺，尺寸只有普通双工SC（1X9）型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口，大小与常见的电脑网络铜线接口相同，有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口，BNC接口用于75欧同轴电缆连接用，提供收（RX）、发（TX）两个通道，它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10base-F连接来说，连接器通常是ST类型，另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写，其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10base-F ， SC接口通常用于100base-FX和GBIC，LC通常用于SFP。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太
网最为常用的接口，RJ-45是一个常用名称，指的是由IEC（60）603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置（8针）的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准” 。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司（Western Electric）开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW，这里的x表示“活性”，触点或者打线针。例如，WE6W 有全部6个触点，编号1到6, WE4W 界面只使用4针，最外面的两个触点(1和6) 不用，WE2W 只使用中间两针（即电话线接口用）。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长，造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM（密集波分复用）技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法，但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术，都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去，一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695，规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道，考虑到普通G.652光纤的水峰影响，一般使用16个通道。因为通道间隔大所以，合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件，所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间，加一层轻掺杂的N型材料，称为I（Intrinsic，本征的）层。由于是轻掺杂，电子浓度很低，经扩散后形成一个很宽的耗尽层，这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管，它不但具有光/电转换作用，而且具有内部放大作用，其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。
APD是有增益的光电二极管，在光接收机灵敏度要求较高的场合，采用APD有利于延长系统的传输距离。
常用光电子器件有哪些光电检测器是多为电流型光电器件，光强对应光电流。而信号处理电路更多的针对电压处理，所以需要一个IV转换电路。跨阻放大器正好实现IV转换。另外，由于光接收机要求高带宽，高增益，而跨阻型放大器容易实现高带宽，高增益的要求。
摘要：光自身固有的优点注定了它在人类历史上充当不可忽略的角色，随着人类技术的发展，其应用越来越广泛，优点也越来越突出。光电子器件有哪些？光电子器件常用光电子器件有哪些光电子器件介绍
1、光有源器件
1)光检测器
常见的光检测器包括：PN光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。目前的光检测器基本能满足了光纤传输的要求，在实际的光接收机中，光纤传来的信号及其微弱，有时只有1mW左右。为了得到较大的信号电流，人们希望灵敏度尽可能的高。
光电检测器工作时，电信号完全不延迟是不可能的，但是必须限制在一个范围之内，否则光电检测器将不能工作。随着光纤通信系统的传输速率不断提高，超高速的传输对光电检测器的响应速度的要求越来越高，对其制造技术提出了更高的要求。
由于光电检测器是在极其微弱的信号条件下工作的，而且它又处于光接收机的最前端，如果在光电变换过程中引入的噪声过大，则会使信噪比降低，影响重现原来的信号。因此，光电检测器的噪声要求很小。
另外，要求检测器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响。
2)光放大器
光放大器的出现使得我们可以省去传统的长途光纤传输系统中不可缺少的光－电－光的转换过程，使得电路变得比较简单，可靠性也变高。
早在1960年激光器发明不久，人们就开始了对光放大器的研究，但是真正开始实用化的研究是在1980年以后。随着半导体激光器特性的改善，首先出现了法布里－泊罗型半导体激光放大器，接着开始了对行波式半导体激光放大器的研究。另一方面，随着光纤技术的发展，出现了光纤拉曼放大器。80年代后期，掺稀土元素的光纤放大器脱颖而出，并很快达到实用水平，应用于越洋的长途光通信系统中。
目前能用于光纤通信的光放大器主要是半导体激光放大器和掺稀土金属光纤放大器，特别是掺饵光纤放大器（EDFA）倍受青睐。1985年英国南安普顿大学首次研制成掺饵光纤，1989年以后掺饵光纤放大器的研究工作不断取得重大突破。由于光纤放大器的问世，在1990年到1992年不到两年的时间里，光纤系统的容量竟增加了一个数量级。而在1982年到1990年的8年时间里，光纤系统的容量才只增加了一个数量级。光放大器的作用和光纤传输容量的突飞猛进，为光纤通信展现了无限广阔的发展前景。
当前光纤通信系统工作在两个低损耗窗口：1.55mm波段和1.31mm波段。选择不同的掺杂元素，可使放大器工作在不同窗口。
非线性的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破。光纤拉曼放大器是利用光纤的非线性光学效应——受激拉曼散射效应产生的增益机理而对光信号进行放大的。其优点是传输线路与放大线路同为光纤，因此，放大器与线路的耦合损耗?。?噪声较低，增益稳定性较好。但由于这种光放大器需要很大的泵浦功率（数百毫瓦）和很长的光纤（数公里）。另外，光纤拉曼放大器的特性对光纤的偏振状态十分敏感。因此，光纤拉曼放大器目前还不能用于光纤通信。
2、光无源器件
光无源器件是光纤通信系统的重要组成部分，在光纤通信向大容量、高速率发展的今天，光无源器件显得尤为重要。今年来，新材料、新工艺和新产品在不断涌现，光无源器件正面临一个迅速发展的时期。
1)光纤活动连接器
光纤（缆）活动连接器是实现光纤之间活动连接的光无源器件，它还具有将光纤与其他无源器件、光纤与有源器件、光纤与系统和仪表进行活动连接的功能。在进一步提高光纤活动连接器性能的基础上，使其向小型化、集成化方向发展。
光纤活动连接器的集成化，不但增加了连接器的功能，而且更重要的是体高其它器件的密集度和可靠性，给使用者带来极大方便。
2)固定连接器
固定连接器又称固定接头或接线子，它能够把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性连接。固定接头的制作方法按其工作原理有熔接法、V形槽法、毛细管法、套管法等。
光纤熔接机正朝着两个方向发展：一是向全自动、多功能方向发展；二是向小型化、简易化方向发展。目前普遍使用的全自动光纤熔接机设备笨重，价格昂贵。今后这一机型会朝着提高精度、降低成本、尤其是增加连接芯数的方向发展。
同时，随着光纤应用领域的扩大及用户不同的需要，对光纤熔接技术的要求也逐渐趋于多样化。因此，研制小型和超小型熔接机就成为第二个发展方向。同时致力于多芯光纤熔接机和保偏光纤熔接机的研究生产。
3)光衰减器
光衰减器是光通信中发展最早的无源器件之一，目前已形成了固定式、步进可调式、连续可调式及智能型光衰减器四种系列。
目前，光衰减器的市场越来越大。由于固定光衰减器具有价格低廉、性能稳定、使用简便等优点，所以市场需求比可变光衰减器大一些。而可变光衰减器由于其灵活性，市场需求仍稳步增长。
国外的光衰减器性能已达到高性能要求，目前国外的一些光学器件公司正在不断开发各种新型光衰减器，以求获得性能更高、体积更小、价格更适宜的实用化产品。
4)无源光耦合器
光耦合器的研制、开发及应用已经历了近四十年，目前基本形成了以熔融拉锥型器件为主、波导器件逐渐发展的局面。随着光纤通信、光纤传感技术、光纤CATV、局域网、光纤用户网以及用户接入网等的迅速发展，对光耦合器的需求会进一步增大。
当前，能进行大批量生产单模光纤耦合器的方法是熔融拉锥法。但是在这种方法中，由于光纤之间的耦合系数与波长有关，所以光传输波长发生变化时，耦合系数也会发生变化，即耦合比发生变化，一般它随波长的变化率为0.2%nm 。所以宽带化是耦合器的一个重要方向。
与此同时，为了适应各种光纤网络用户数量剧增的需要，一方面需要大功率的光源，另一方面在不断增加耦合器路数的同时，进一步降低附加损耗、减少器件体积，并提高使用的可靠性。
综上所述，未来的光耦合器将是宽带的、集成化的、低损耗和易接入的器件，还应根据要实现多路数、小型化等。
5)光隔离器
隔离器是一种光单向传输的非互易器件，它对正向传输光具有较低的插入损耗，而对反向传输光有很大的衰减作用。
目前，光隔离器已经产生了一系列的器件，如阵列光隔离器、小型化光隔离器，还有一些隔离器与WDM、Tap、GFF等滤波器混合的器件，这些器件都已研制成功，并批量生产。到目前为止，自由空间型、偏振相关型隔离器应用较多，主要用于有源器件的封装。
从实用的角度来看，光隔离器发展的主要方向是高性能偏振无关在线型光隔离器、高性能偏振灵敏微型光隔离器以及多功能光隔离器。
6)光开关
【干货！交换机常用的光模块及光接口】
随着密集波分复用系统和全光通信网的使用，各结点上的信号交换直接在光域中完成，这就需要光开关。由于这些结点上进行交换的光纤和波长数量很多，所以这种光开关应当是大端口数的矩阵开关。因此，光开关的矩阵化和小型化是光开关发展的一个重要趋势。