光模塊是實(shí)現(xiàn)光信號輸入中光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換功能的光電子器件。所有的信息通信信號初始狀態(tài)都是電信號，否則IC芯片無法處理。在光纖通信中，信號發(fā)射端將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。信號接收端，光探測器接收到光信號，并將其轉(zhuǎn)換為可處理的電信號。光模塊可以根據(jù)速率、距離、封裝方式等多種類型進(jìn)行分類。從封裝的角度來看，光模塊有多種封裝形式，適應(yīng)不同尺寸、功耗和速率的需求。目前，光模塊主要采用可插拔的封裝形式，具有小尺寸、低功耗的優(yōu)勢，而在某些長距離高速相干領(lǐng)域，仍然采用不可插拔的封裝形式。隨著交換容量的增加、端口密度的增加和功耗的增加等挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，LPO/CPO技術(shù)成為行業(yè)的重要技術(shù)創(chuàng)新。
光模塊的結(jié)構(gòu)使其具備光電轉(zhuǎn)換的功能，通常由光發(fā)射器件（TOSA）、光接受器件（ROSA）、功能電路、光（電）接口、導(dǎo)熱架和金屬外殼等組成。在發(fā)射端，驅(qū)動(dòng)芯片處理原始電信號，并驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射調(diào)制光信號。在接收端，光信號經(jīng)過光探測二極管轉(zhuǎn)換為電信號，并通過前置放大器放大后輸出。功能電路集成了時(shí)鐘、數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片和激光器驅(qū)動(dòng)芯片等。
電芯片、主控芯片、TOSA和ROSA在光/電轉(zhuǎn)換過程中起著重要作用。以4x25Gbps光模塊通信方案為例，MCU控制芯片與電接口通過I2C引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，將4路25Gbps的電信號傳送給時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片CDR。然后MCU控制芯片將經(jīng)過CDR處理后的4路電信號發(fā)送給驅(qū)動(dòng)激光器，使得4通道的驅(qū)動(dòng)激光器能夠驅(qū)動(dòng)TOSA組件發(fā)出一路速率為100Gbps的光信號。通過光纖傳輸，光接口的100Gbps光信號進(jìn)入ROSA組件中。MCU控制芯片與電接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讓ROSA組件將這一路100Gbps光信號轉(zhuǎn)換成4路25Gbps的電信號發(fā)送給TIA。TIA將這4路電流信號處理成一定幅度的電壓信號，經(jīng)過CDR處理后通過電接口輸出。
光模塊是一種具備光電轉(zhuǎn)換功能的設(shè)備，通常由多個(gè)部分組成，包括功能電路、光（電）接口、導(dǎo)熱架和金屬外殼等。在光模塊的發(fā)射端，驅(qū)動(dòng)芯片會(huì)對原始電信號進(jìn)行處理，并驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射調(diào)制光信號。而在接收端，光信號經(jīng)過光探測二極管轉(zhuǎn)換為電信號，并通過前置放大器放大后輸出。
其中，功能電路是一個(gè)重要的部分，它集成了時(shí)鐘、數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片和激光器驅(qū)動(dòng)芯片等功能。通過與電接口的數(shù)據(jù)交互，驅(qū)動(dòng)芯片將4路25Gbps的電信號傳送給時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片CDR。接著，驅(qū)動(dòng)芯片將經(jīng)過CDR處理后的電信號發(fā)送給驅(qū)動(dòng)激光器，使得激光器能夠發(fā)出一路速率為100Gbps的光信號。
在光信號經(jīng)過光纖傳輸后，進(jìn)入接收端的ROSA組件中。MCU控制芯片與電接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讓ROSA組件將這一路100Gbps光信號轉(zhuǎn)換成4路25Gbps的電信號發(fā)送給TIA。TIA將這4路電流信號處理成一定幅度的電壓信號，并經(jīng)過CDR處理后通過電接口輸出。
綜上所述，光模塊的結(jié)構(gòu)和組成部分使其能夠?qū)崿F(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的功能。通過驅(qū)動(dòng)芯片、主控芯片、TOSA和ROSA等關(guān)鍵元件的協(xié)同作用，光模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高速率的光信號傳輸和轉(zhuǎn)換。這些技術(shù)的應(yīng)用為光通信領(lǐng)域提供了重要的支持和發(fā)展。
