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光模块关键性能指标（技术参数）

弄清楚光模块的关键性能指标，有助于我们读懂光模块参数文档。下面我们一一来学习下。

● 光模块发送端

（1）发射光功率（输出光功率，dBm）/平均发射光功率

光模块在正常工作条件下，输出的光功率，单位是dBm。

其中，dBm和mW的转换关系：dBm = 10log P(mw)。

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。 输出光功率的强弱，与所发送的数据信号中“1”占的比例有关。“1”越多，光功率也就越大；反之，光功率就越小。所以，一般光模块给的输出光功率是一个范围。

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，公式为：Pavg=(P0+P1)/2，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表示光功率。

还有一个OMA（Optical Modulation Amplitude）的概念，即光调制幅度，指的是信号”1”的光功率和信号“0”的光功率的差值，单位dB。公式为：OMA=P1-P0。

一般而言，光模块OMA越高，信号在光纤中传输得就更远。

说明：光模块输出光功率对光信号传输距离起着决定性作用。理论上来说，光功率越大，光信号传输距离越远（中继距离长）；但实际上，光功率越大，对激光器的寿命会有很大的影响。

（2）消光比（Extinction Ratio，dB）

光模块的消光比，是指激光器在发射全“1”码时的平均光功率与全“0”码时发射的平均光功率之光功率之比，单位为dB。公式为：ER=10log(P1/P0)。

在电信号转换为光信号时，是由光模块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。

因此，消光比即表征0、1信号的区别能力。

一般而言，消光比越高，传输系统对外部噪声的抗敏感度就越高，但是也不是越大越好。消光比典型的最小值范围为8.2dB~10dB。

说明：消光比太大，则引起啁啾，频谱变宽，色散变大；消光比太小，则接收机很难将光的“1”和“0”分开，因此消光比不能太小，也不能很大，在协议上只规定了最小消光比。

（3）中心波长（工作波长范围，nm）

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1310nm 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。所以有三大低损耗传输窗口（850nm是短波长窗口，1310nm 和1550nm就是长波长窗口）。

所以为了在相同输出光功率条件下，能传更远的距离，那自然选择光纤的低损耗窗口

说明：PON光模块有特殊的波长，标准制定时结合系统需求和光器件成本来确定的。

● 光模块接收端

（4） 过载光功率（饱和光功率，dBm）

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。

也就是说，输入光功率 超过了这个过载光功率，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。

这也就解释了，为何在光功率太强的情况下，我们需要在光模块接收之前加一个光衰了。

（5）接收灵敏度（dBm）

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输入光功率，单位是dBm。

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。

一般情况下，速率越高接收灵敏度越差，反过来，接收灵敏度越强，对于光模块接收端器件的要求也就越高。

（6）接收光功率（范围，dBm）

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

（7） 接口速率（Mbit/s，Gbit/s）

接口速率，是指光器件所能承载的无误码传输的最大电信号速率。

常见的以太网接口速率有：400Gbit/s、100Gbit/s、40Gbit/s、25Gbit/s、10Gbit/s、2.5Gbit/s、1Gbit/s等。

常见的SDH接口速率有：9.953Gbit/s、2.488Gbit/s、622Mbit/s、155MGbit/s等。

常见的PON接口速率：9.953Gbit/s、2.488Gbit/s、1.244Gbit/s等。

（8）传输距离（km）

传输距离，是指光模块在特定光纤传输系统中能够无差错传输的最大距离。

就光模块而言，影响其传输距离的因素有很多，比如：光纤（损耗、色散等），激光器（功率，波长，工作方式），探测器灵敏度，传输速率等。

其中，在同样的光模块器件技术条件下，传输距离主要受光纤损耗和色散的影响。

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。

在实际应用过程中，1310nm光模块一般按0.35dBm/km计算链路损耗，1550nm光模块一般按0.20dBm/km计算链路损耗，色散值的计算非常复杂，一般只作参考。