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2010/04/29
作者：周雷 王强 田国周
一、引言
光收发模块在光通信领域具有十分重要的地位。随着各国武器系统的不断更新换代，其性能更加先进，发展趋势向着高精度、小型化、快速反应、超远程距离不断迈进。光纤传输获得了越来越广泛的应用，特种要求的光收发模块更是研究中的重中之重。民用方面，全球光通信长途网络日趋饱和，光通信的建设重点转向城域网和接入网，光通信器件及其技术也在向模块化、高速化、集成化、多功能、灵活性、低成本方向发展。目前，高速光收发模块成为热门技术，并已取得重大进展。
二、高速光收发模块技术进展
光收发模块技术经历了从收发单独到收发一体的发展历程，在一体化光纤收发光模块中，包含了发射、接收、各种功能电路、标准化光纤连接器和电信号接口，形成高度集成的系统模块。目前，民用的2.5Gb/s的光收发模块已成熟，军用的特种光模块正在研制中，部分投入使用。10Gb/s的光收发模块也在趋于应用。
1、 军用光收发模块
世界先进国家武器装备中光纤的应用越来越普及，我国的军事科技也是紧跟着世界先进水平的发展。目前如军用雷达、通信指挥车、及其他数据总线等都用到了光纤信号传输。但是这里用到的光模块产品有别于普通商用产品，有其特殊要求，包括很强的环境适应性、小型化、特殊的管脚定义等，产品种类很多，都需要特别定制。军用的光模块其速率以2.5Gb为主，10Gb产品的需求也在逐渐提出。
2、普通通信用光模块
（1）SFF/SFP技术
随着宽带网络技术的不断发展，光纤到户（FTTH）等宽带接入技术的普及，使大容量城域网（MAN）市场得到了迅猛的发展。在MAN光通信容量增大的同时，也要求光通信元件向着小型化和低价位的方向发展。为此，小型封装(SFF)/小型封装可热插拔(SFP)收发器技术也日益流行起来。
光收发模块中的光电器件的封装由大尺寸的双列直插形式为主发展为以同轴封装形式为主；光接口等结构件从ST、FC发展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ型连接口形式，相应的光收发模块的封装形式也趋于小型化，由单接口的分离模块发展到双接口的收发一体模块。
主要在城域和接入网中用的光收发一体模块也在由DUPLEX SC型向更小封装的SFF模块发展。由于SFF/SFP 收发模块中采用了小型插入式激光二极管（LD），与以往支持LC 连接器的收发模块相比，更加节省空间、更加轻便。使网络设备的光纤接口数目增加了一倍，单端口速率达到吉比特量级，能够满足网络带宽需求的快速增长。小封装光收发模块代表了新一代光通信器件的发展趋势，是下一代高速网络的基石。
业界以多源协议（MSA）为光模块的标准化，体积小、功耗低、适用环境广，可降低系统成本，并可大大缩短研发和生产周期，减少元器件采购种类，减少生产成本，因而正被几乎所有国外主要的通信设备厂家所采用，具有广阔的市场前景。2.5G和10G速率的光收发模块已进入市场，正在开发40G光收发模块也将进入市场。
（2）2.5G光收发模块
安捷伦、北电以及杰尔Agere于2002年联合成立了针对城域DWDM系统应用的可热插拔2.5Gb/s光收发一体模块技术的MSA，大大降低了运营商升级网络的时间和成本。MSA有多种版本，涵盖了市场上100Mb/s～10Gb/s速率的各种光模块。目前，可热插拔的光收发模块已成为主流产品。
安捷伦推出了业内首款热插拔DWDM收发器。2003年5月，安捷伦已向第一批客户批量提供业内第一款可热插拔的DWDM收发模块。此后许多厂商先后推出了他们的技术与产品。
日本NEC 公司开发出了用于MAN/LAN 的11.6mm 小型可热插拔式 LD 新技术，使LD模块体积减小30%。该LD采用应变多量子阱(SMQW)结构，其长度仅是带有光纤绕接同轴LD 模块的1/2，不仅有优良的性能，还具有很高的可批量生产性。
（3）10Gb/s光收发模块
10Gb/s光收发模块技术MSA的发展经历了厂家专用设计、300Pin～10G 转发器，到可带电插拔的XENPAK、XPAK、X2和XFP。图1所示的是由MSA演化而来的10Gb/s以太网（10-GbE）收发模块的发展情况。最早期的准标准类型即300针转发器采用的是XSBI接口，而这些转发器需要多个芯片和光纤尾纤，因而体积显得非常巨大。而XENPAK收发器则是由300针转发器直接演变而来的。
传统的300针光转发器的开发还在继续。日本NEC网络公司已开始销售以300-PIN MSA为标准的全球最小的10Gb/s光发射机，比传统产品降低40%，可传输距离为25km和40km，目前，XPAK 、X2和XFP成为热点。
① XPAK
由于下一代服务器网卡制造商认为XENPAK还是太笨重了，不能满足要求，因此XPAK MSA收发器应运而生。XPAK收发器的电学规格是由XENPAK基础上演化而来，不过在针对服务器网卡应用方面而进行了物理优化。具有更高的板载密度，更富功率效率，更易于集成到网络设备中去，成为服务器网卡和高端口密度交换机应用的理想选择。
第一个采用XPAK技术的10Gb收发模块模块采用了一个带有电子色散补偿（EDC）的1310nm激光器，并在小带宽多模光纤上成功进行了超过300米的传输演示，证明了使用单激光器的收发器在已铺设的低带宽光纤架构高速传输的可行性。由于目前全世界超过80%的企业光纤架构是基于这种类型的低带宽多模光纤。采用了EDC技术的XPAK收发器可以在不更换光纤的情况下升级网络，此举将有助于10Gb技术的加速推广和普及。随着越来越多的支持300米多模光纤传输的10G光收发器的大量上市，10G光纤以太网络必将呈加速发展的趋势。
②X2
AgereSystems、安捷伦科技、JDSU niphase、三菱电气、NEC、OpNext、Optil lion和Tyco电子八家业内领先的网络器件供应商已就小封装 10Gb/s可插拔光收发模块达成新的“X2”多源协议（MSA）。采用这一新规范开发的光收发模块将进一步缩小体积，降低在光网络系统中使用的线路卡的电路板空间。X2规范支持多种10Gb/s应用，为网络设备制造商提供了一个可以同时满足多种10Gb/s市场需求的平台。由于可以灵活地涵盖范围更广泛的应用，它使得以前几代产品可以实现更高的容量及更低的光器件成本。X2在业内赢得了更强大的支持，更适于与现有的XENPAK规范相兼容。
③XFP
XFP是继XPAK和X2后的新一代产品技术。XFP收发模块技术定义了一个新型10Gb/s串行电子接口（XFI），并把PHY转移到模块的外部，因而增加了弹性，并进一步减少了封装尺寸，最小的XFP模块厚度仅为9mm，据称成本也是最低的。然而，XFP收发器在功率和尺寸方面作出了一些牺牲，需要一个外部PHY和双重时钟和数据恢复芯片。
Finisar公司的10G收发模块技术是光子技术的一次飞跃，使高速器件成本快速下降。该公司购买了10G 直接调制技术，成为目前世界上唯一掌握这一技术的专业光器件厂商。Finisar公司在2003年9月宣布完成其XFP收发器在传统多模光纤传输300米的实验，采用的是Finisar新研制的XFP光收发模块，由于采用了一个1310nm的无制冷激光器，同时该收发模块也使用了电子色散补偿（EDC）技术，可把信号以10Gb/s的速率在多模光纤上无误码地传输300米。而实验中采用的是目前大多数企业局域网络所采用的62.5/125μm多模光纤，所以可以很方便地将现有的网络升级到10G以太网络。另外，Network Elements新研发了“微型模块”技术，该技术最终可把光收发模块压缩成芯片大小。Network Elements计划将该技术用于传输12公里的XFP模块，该技术目前仍在发展阶段中。面对众多类型的10Gb/s光模块，各个供应商产品的兼容性、互通性便成为人们关注的焦点，为了验证各个供应商众多类型的10Gb/s光模块产品的兼容性，并加速市场对10Gb/s光收发模块的接受度，使10Gb/s光模块获得更大规模的利用，在IEEE 802全体会议上，英飞凌（Infineon）、MergeOptics、Scintera网络三家公司进行了XPAK、X2、XENPAK 10Gb/s光模块在传统多模光纤的互通性演示。英飞凌采用的是EDC技术XPAK模块，MergeOptics采用的是 X2模块，而Intel采用的是S-EDC XENPAK 模块。
三、高速光收发模块的应用
1、军事领域的应用
目前高速光收发模块在武器装备上的应用以通信指挥车和军用雷达为最多。相对来说通信指挥车用量较少，一部车使用两对左右。相对来说军用数字阵列雷达的用量要大得多，一部雷达的用量都在1000对左右。下面介绍一下光模块在数字阵列雷达中的应用。
宽带数字阵雷达试验系统由雷达显示控制器、雷达主控处理器、宽带数字阵列和天线阵列四大部分组成，如图 1，雷达主控处理器和宽带数字阵列之间的信号采用光纤传输，这里使用的光模块以单纤双向、传输率2.5Gb的为主。由于光纤的低传输损耗特性，使得雷达的阵列可以远离主控处理器，从而提高雷达整机的抗打击能力和雷达操作人员的生存能力。
图1 宽带数字阵列雷达总体结构
2、普通民用
高速光收发模块已在光通信系统和网络中获得大量的应用。表1 为10Gb/s收发模块的应用性能和特点。目前应用最多的有以太无源光网络（EPON）用光收发模块、无源光网络（PON）用突发模式光收发模块、10-GbE用光收发模块、光纤到X（FTTx）用发射与接收组件。
（1）EPON用光收发模块
一般EPON多用于光纤到路边（FTTC）、光纤到家庭（FTTH）和光纤到大楼（FTTB）， 其中FTTC是目前使用EPON最经济的配置。IEEE 802.3ah 建议EPON 中承载千兆以太网帧的速率为1.25 Gb/s， 同时传输距离要求为10 km或者20km。对激光器的发射波长也有一定的要求。一般当传输速率小于100 Mb/s、传输距离小于20km 时， 选择850nm 附近的波长较为合适。对于传输速率大于200Mb/s 的长距离通信系统， 则需要选择1300～1600nm的工作波长。在EPON 系统中传输距离要求20km时， 光收发器件中的探测器一般要求使用APD。由于EPON不但具有PON 的技术特点，还具有Gb/s 以太网的特点， 因此EPON 设备对光收发模块的性能和参数有一些特殊的要求， 不能简单地选用一般以太网光收发模块。EPON 设备所使用的光模块主要由以下几部分组成: 波分复用器、激光器、光电探测器、自动门限控制电路（ATC）、时钟数据恢复电路（CDR）等。一般对光收发模块的要求：速率为1.25 Gb/s；传输距离为10或者20km，激光器一般都选用DFB激光器。
（2）PON用突发模式光收发模块
PON是宽带光接入网的重要发展方向，它典型的上行传输采用TDMA方式，对光收发器件提出了更高的要求，采用全直耦、边沿触发判决方式的突发模式光收发模块灵敏度达34dBm（67Mb/s），动态范围21dB（155Mb/s）。
具有CDR 功能， 同时又不需要伺服信号的突发式光收发模块是发展方向。突发模式光收发模块对光收发器件提出了更高的要求，采用全直耦、边沿触发判决方式的突发模式光收发模块灵敏度达34dBm（67Mb/s），动态范围21dB（155Mb/s）。突发模式光接收模块的工作速率要求可以低至直流，不能使用传统的交流耦合放大器，只能采用直耦放大的方式。现已有TTS、OCP等厂商开发出了突发式光收发模块。
（3）10Gb/s以太网用光收发模块
10Gb/s光收发模块已用于10-GbE，10-GbE对光源的要求是：接入网用光源一般可采用850nmVCSEL；SAN、MAN和WAN可采用1550nmDFB LD。表2为不同传输距离与波长所采用的10-GbE光源。表3 为10-GbE光收发模块三种类型接口比较。
安捷伦科技公司已推出串行10 Gb 以太网（GbE）收发模块。该收发器采用XAUI接口，有望成为新兴的10 GbE市场的核心产品，该产品适用于校园骨干网、数据汇聚、企业网与城域网的连接、设备室及交换式点对点连结等各种新兴的10-GbE领域。
（4）FTTx用发射与接收组件
FTTx收发组件是应用市场的热点，已开发了双向（双端口）和三向（三端口）组件，制作工艺采用硅基平面结构和同轴结构。由于同轴耦合工艺成熟稳定，目前具有较大的应用市场。单纤双端口收发组件除LD和PD外还需具有对发送光和接收光进行分路/合波的WDM功能，其关键是降低收发信号之间的串音。单纤双端口收发组件已开发了三种类型：LD和PD分别独立封装的TO密封组件与透镜微光学型；光纤或平面光波导与LD、LD裸芯片集成封装的混合集成型；LD和PD完全集成化的单片型。发展趋势是从微光学型组件转向混合集成型组件和单片型组件。表4为FTTx光组件类型及波长结构。
四、发展趋势
光收发模块发展方向是小型化、低成本、低功耗、高速率、远距离、热插拔。小型化始终是光收发模块技术的主要发展方向。新的商用光收发模块正在向小封装型(SFF)/小型封装可热插拔（SFP）技术方向发展，同轴封装技术正在取代传统的大尺寸双列直插封装技术。现在，许多欧美以及日本公司已经开发出40Gb/s的光收发模块产品，而且正逐渐在骨干网和城域网两个领域中得到使用，因而这类器件的市场容量将越来越大。三菱电机已于2003年成功开发出40Gb/s光收发模块，开始供应工业样品，并实现量产。目前，路由器间如果使用40Gb/s的光收发模块，就可将光纤条数减少到原来的1/16。由于高性能路由器间的连接很需要这种产品，已引起路由器制造商的关注。光收发模块未来的技术发展是包括40Gb/s器件和集成电路的研究，发展方向是：在现有速率上开发适合于自动化生产的、更低成本的光电器件封装；传输距离100km以上；有更多附加功能等。缩短研发和生产周期，减少元器件采购种类，减少生产成本。
光收发模块在光通信领域具有十分重要的地位。随着各国武器系统的不断更新换代，其性能更加先进，发展趋势向着高精度、小型化、快速反应、超远程距离不断迈进。光纤传输获得了越来越广泛的应用，特种要求的光收发模块更是研究中的重中之重。民用方面，全球光通信长途网络日趋饱和，光通信的建设重点转向城域网和接入网，光通信器件及其技术也在向模块化、高速化、集成化、多功能、灵活性、低成本方向发展。目前，高速光收发模块成为热门技术，并已取得重大进展。
二、高速光收发模块技术进展
光收发模块技术经历了从收发单独到收发一体的发展历程，在一体化光纤收发光模块中，包含了发射、接收、各种功能电路、标准化光纤连接器和电信号接口，形成高度集成的系统模块。目前，民用的2.5Gb/s的光收发模块已成熟，军用的特种光模块正在研制中，部分投入使用。10Gb/s的光收发模块也在趋于应用。
1、 军用光收发模块
世界先进国家武器装备中光纤的应用越来越普及，我国的军事科技也是紧跟着世界先进水平的发展。目前如军用雷达、通信指挥车、及其他数据总线等都用到了光纤信号传输。但是这里用到的光模块产品有别于普通商用产品，有其特殊要求，包括很强的环境适应性、小型化、特殊的管脚定义等，产品种类很多，都需要特别定制。军用的光模块其速率以2.5Gb为主，10Gb产品的需求也在逐渐提出。
2、普通通信用光模块
（1）SFF/SFP技术
随着宽带网络技术的不断发展，光纤到户（FTTH）等宽带接入技术的普及，使大容量城域网（MAN）市场得到了迅猛的发展。在MAN光通信容量增大的同时，也要求光通信元件向着小型化和低价位的方向发展。为此，小型封装(SFF)/小型封装可热插拔(SFP)收发器技术也日益流行起来。
光收发模块中的光电器件的封装由大尺寸的双列直插形式为主发展为以同轴封装形式为主；光接口等结构件从ST、FC发展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ型连接口形式，相应的光收发模块的封装形式也趋于小型化，由单接口的分离模块发展到双接口的收发一体模块。
主要在城域和接入网中用的光收发一体模块也在由DUPLEX SC型向更小封装的SFF模块发展。由于SFF/SFP 收发模块中采用了小型插入式激光二极管（LD），与以往支持LC 连接器的收发模块相比，更加节省空间、更加轻便。使网络设备的光纤接口数目增加了一倍，单端口速率达到吉比特量级，能够满足网络带宽需求的快速增长。小封装光收发模块代表了新一代光通信器件的发展趋势，是下一代高速网络的基石。
业界以多源协议（MSA）为光模块的标准化，体积小、功耗低、适用环境广，可降低系统成本，并可大大缩短研发和生产周期，减少元器件采购种类，减少生产成本，因而正被几乎所有国外主要的通信设备厂家所采用，具有广阔的市场前景。2.5G和10G速率的光收发模块已进入市场，正在开发40G光收发模块也将进入市场。
（2）2.5G光收发模块
安捷伦、北电以及杰尔Agere于2002年联合成立了针对城域DWDM系统应用的可热插拔2.5Gb/s光收发一体模块技术的MSA，大大降低了运营商升级网络的时间和成本。MSA有多种版本，涵盖了市场上100Mb/s～10Gb/s速率的各种光模块。目前，可热插拔的光收发模块已成为主流产品。
安捷伦推出了业内首款热插拔DWDM收发器。2003年5月，安捷伦已向第一批客户批量提供业内第一款可热插拔的DWDM收发模块。此后许多厂商先后推出了他们的技术与产品。
日本NEC 公司开发出了用于MAN/LAN 的11.6mm 小型可热插拔式 LD 新技术，使LD模块体积减小30%。该LD采用应变多量子阱(SMQW)结构，其长度仅是带有光纤绕接同轴LD 模块的1/2，不仅有优良的性能，还具有很高的可批量生产性。
（3）10Gb/s光收发模块
10Gb/s光收发模块技术MSA的发展经历了厂家专用设计、300Pin～10G 转发器，到可带电插拔的XENPAK、XPAK、X2和XFP。图1所示的是由MSA演化而来的10Gb/s以太网（10-GbE）收发模块的发展情况。最早期的准标准类型即300针转发器采用的是XSBI接口，而这些转发器需要多个芯片和光纤尾纤，因而体积显得非常巨大。而XENPAK收发器则是由300针转发器直接演变而来的。
传统的300针光转发器的开发还在继续。日本NEC网络公司已开始销售以300-PIN MSA为标准的全球最小的10Gb/s光发射机，比传统产品降低40%，可传输距离为25km和40km，目前，XPAK 、X2和XFP成为热点。
① XPAK
由于下一代服务器网卡制造商认为XENPAK还是太笨重了，不能满足要求，因此XPAK MSA收发器应运而生。XPAK收发器的电学规格是由XENPAK基础上演化而来，不过在针对服务器网卡应用方面而进行了物理优化。具有更高的板载密度，更富功率效率，更易于集成到网络设备中去，成为服务器网卡和高端口密度交换机应用的理想选择。
第一个采用XPAK技术的10Gb收发模块模块采用了一个带有电子色散补偿（EDC）的1310nm激光器，并在小带宽多模光纤上成功进行了超过300米的传输演示，证明了使用单激光器的收发器在已铺设的低带宽光纤架构高速传输的可行性。由于目前全世界超过80%的企业光纤架构是基于这种类型的低带宽多模光纤。采用了EDC技术的XPAK收发器可以在不更换光纤的情况下升级网络，此举将有助于10Gb技术的加速推广和普及。随着越来越多的支持300米多模光纤传输的10G光收发器的大量上市，10G光纤以太网络必将呈加速发展的趋势。
②X2
AgereSystems、安捷伦科技、JDSU niphase、三菱电气、NEC、OpNext、Optil lion和Tyco电子八家业内领先的网络器件供应商已就小封装 10Gb/s可插拔光收发模块达成新的“X2”多源协议（MSA）。采用这一新规范开发的光收发模块将进一步缩小体积，降低在光网络系统中使用的线路卡的电路板空间。X2规范支持多种10Gb/s应用，为网络设备制造商提供了一个可以同时满足多种10Gb/s市场需求的平台。由于可以灵活地涵盖范围更广泛的应用，它使得以前几代产品可以实现更高的容量及更低的光器件成本。X2在业内赢得了更强大的支持，更适于与现有的XENPAK规范相兼容。
③XFP
XFP是继XPAK和X2后的新一代产品技术。XFP收发模块技术定义了一个新型10Gb/s串行电子接口（XFI），并把PHY转移到模块的外部，因而增加了弹性，并进一步减少了封装尺寸，最小的XFP模块厚度仅为9mm，据称成本也是最低的。然而，XFP收发器在功率和尺寸方面作出了一些牺牲，需要一个外部PHY和双重时钟和数据恢复芯片。
Finisar公司的10G收发模块技术是光子技术的一次飞跃，使高速器件成本快速下降。该公司购买了10G 直接调制技术，成为目前世界上唯一掌握这一技术的专业光器件厂商。Finisar公司在2003年9月宣布完成其XFP收发器在传统多模光纤传输300米的实验，采用的是Finisar新研制的XFP光收发模块，由于采用了一个1310nm的无制冷激光器，同时该收发模块也使用了电子色散补偿（EDC）技术，可把信号以10Gb/s的速率在多模光纤上无误码地传输300米。而实验中采用的是目前大多数企业局域网络所采用的62.5/125μm多模光纤，所以可以很方便地将现有的网络升级到10G以太网络。另外，Network Elements新研发了“微型模块”技术，该技术最终可把光收发模块压缩成芯片大小。Network Elements计划将该技术用于传输12公里的XFP模块，该技术目前仍在发展阶段中。面对众多类型的10Gb/s光模块，各个供应商产品的兼容性、互通性便成为人们关注的焦点，为了验证各个供应商众多类型的10Gb/s光模块产品的兼容性，并加速市场对10Gb/s光收发模块的接受度，使10Gb/s光模块获得更大规模的利用，在IEEE 802全体会议上，英飞凌（Infineon）、MergeOptics、Scintera网络三家公司进行了XPAK、X2、XENPAK 10Gb/s光模块在传统多模光纤的互通性演示。英飞凌采用的是EDC技术XPAK模块，MergeOptics采用的是 X2模块，而Intel采用的是S-EDC XENPAK 模块。
三、高速光收发模块的应用
1、军事领域的应用
目前高速光收发模块在武器装备上的应用以通信指挥车和军用雷达为最多。相对来说通信指挥车用量较少，一部车使用两对左右。相对来说军用数字阵列雷达的用量要大得多，一部雷达的用量都在1000对左右。下面介绍一下光模块在数字阵列雷达中的应用。
宽带数字阵雷达试验系统由雷达显示控制器、雷达主控处理器、宽带数字阵列和天线阵列四大部分组成，如图 1，雷达主控处理器和宽带数字阵列之间的信号采用光纤传输，这里使用的光模块以单纤双向、传输率2.5Gb的为主。由于光纤的低传输损耗特性，使得雷达的阵列可以远离主控处理器，从而提高雷达整机的抗打击能力和雷达操作人员的生存能力。
图1 宽带数字阵列雷达总体结构
高速光收发模块已在光通信系统和网络中获得大量的应用。表1 为10Gb/s收发模块的应用性能和特点。目前应用最多的有以太无源光网络（EPON）用光收发模块、无源光网络（PON）用突发模式光收发模块、10-GbE用光收发模块、光纤到X（FTTx）用发射与接收组件。
表1 10Gb/s收发模块的应用性能和特点
| 收发模块 | 应用 | 性能优势 | 缺点 |
| 1500DWDM | 远程 | ＞100km | 高成本、高复杂性、工程化链路、无直接调制 |
| 1500串行 | MAN | 40km(SMF) | 高成本、工程化链路、每个模块9W |
| 1300串行 | MAN/LAN | 85m(MMF)10km(SMF) | 每个模块5-6W |
| 850串行 | LAN | 300m(MMF) | 无单模、每个模块4-5W、＜30m(MMF) |
| 1300CWDM | MAN/LAN | 300m(MMF)10km(SMF) | 高光学复杂性、每个模块3-4W |
| 850CWDM | LAN/背板 | 100m(MMF) ＞50m(MMF)每个模块1.8W | 无单模、高光学复杂性、高光纤成本 |
| 850并行 | 背板 | 体积小、带宽密度大、每个模块1.5W | 高光纤成本，需双链路、无法现场安装 |
一般EPON多用于光纤到路边（FTTC）、光纤到家庭（FTTH）和光纤到大楼（FTTB）， 其中FTTC是目前使用EPON最经济的配置。IEEE 802.3ah 建议EPON 中承载千兆以太网帧的速率为1.25 Gb/s， 同时传输距离要求为10 km或者20km。对激光器的发射波长也有一定的要求。一般当传输速率小于100 Mb/s、传输距离小于20km 时， 选择850nm 附近的波长较为合适。对于传输速率大于200Mb/s 的长距离通信系统， 则需要选择1300～1600nm的工作波长。在EPON 系统中传输距离要求20km时， 光收发器件中的探测器一般要求使用APD。由于EPON不但具有PON 的技术特点，还具有Gb/s 以太网的特点， 因此EPON 设备对光收发模块的性能和参数有一些特殊的要求， 不能简单地选用一般以太网光收发模块。EPON 设备所使用的光模块主要由以下几部分组成: 波分复用器、激光器、光电探测器、自动门限控制电路（ATC）、时钟数据恢复电路（CDR）等。一般对光收发模块的要求：速率为1.25 Gb/s；传输距离为10或者20km，激光器一般都选用DFB激光器。
（2）PON用突发模式光收发模块
PON是宽带光接入网的重要发展方向，它典型的上行传输采用TDMA方式，对光收发器件提出了更高的要求，采用全直耦、边沿触发判决方式的突发模式光收发模块灵敏度达34dBm（67Mb/s），动态范围21dB（155Mb/s）。
具有CDR 功能， 同时又不需要伺服信号的突发式光收发模块是发展方向。突发模式光收发模块对光收发器件提出了更高的要求，采用全直耦、边沿触发判决方式的突发模式光收发模块灵敏度达34dBm（67Mb/s），动态范围21dB（155Mb/s）。突发模式光接收模块的工作速率要求可以低至直流，不能使用传统的交流耦合放大器，只能采用直耦放大的方式。现已有TTS、OCP等厂商开发出了突发式光收发模块。
（3）10Gb/s以太网用光收发模块
10Gb/s光收发模块已用于10-GbE，10-GbE对光源的要求是：接入网用光源一般可采用850nmVCSEL；SAN、MAN和WAN可采用1550nmDFB LD。表2为不同传输距离与波长所采用的10-GbE光源。表3 为10-GbE光收发模块三种类型接口比较。
表2 不同传输距离与波长所采用的10-GbE光源
| 光接口类型 | 传输距离 | 要求采用的光源 | 所采用的光纤 |
| 850nm串行光接口 | 2～300m； | VCSEL | 50nm/62.5nm多模 |
| 1310nm串行光接口 | 2～40km | F-P LD；VCSEL | 9nm/125nm普通单模 |
| 1310nm四波分复用光接口 | 2～40km；2～300m | F-P LD；VCSEL | 普通单模；50nm/62.5nm多模 |
| 1550nm串行光接口 | 40km以上 | DFB LD | 1550nm普通单模 |
（4）FTTx用发射与接收组件
FTTx收发组件是应用市场的热点，已开发了双向（双端口）和三向（三端口）组件，制作工艺采用硅基平面结构和同轴结构。由于同轴耦合工艺成熟稳定，目前具有较大的应用市场。单纤双端口收发组件除LD和PD外还需具有对发送光和接收光进行分路/合波的WDM功能，其关键是降低收发信号之间的串音。单纤双端口收发组件已开发了三种类型：LD和PD分别独立封装的TO密封组件与透镜微光学型；光纤或平面光波导与LD、LD裸芯片集成封装的混合集成型；LD和PD完全集成化的单片型。发展趋势是从微光学型组件转向混合集成型组件和单片型组件。表4为FTTx光组件类型及波长结构。
表3 FTTx光组件类型及波长结构
| 收发组件类型 | 波长数 | 波长结构 | 特点 |
| 单纤双端口收发组件 | 单波长 | 1310nm发/1310nm收 | |
| 双波长 | 1310nm发/1550nm收 1550nm发/1310nm收 |
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| 单纤三端口收发组件 | 双波长 | 1310nm/1310nm/1550nm | 成本低、串扰大、不易隔离 |
| 三波长 | 三个不同的波长 | 隔离容易；成本高 |
目前，OC-1（52Mb/s）和OC-3（155Mb/s）宽带设备已用于住宅用户。FTTx在2004年开始普及，开始提供更高速率的OC-12和OC-48进入应用市场。
四、发展趋势
光收发模块发展方向是小型化、低成本、低功耗、高速率、远距离、热插拔。小型化始终是光收发模块技术的主要发展方向。新的商用光收发模块正在向小封装型(SFF)/小型封装可热插拔（SFP）技术方向发展，同轴封装技术正在取代传统的大尺寸双列直插封装技术。现在，许多欧美以及日本公司已经开发出40Gb/s的光收发模块产品，而且正逐渐在骨干网和城域网两个领域中得到使用，因而这类器件的市场容量将越来越大。三菱电机已于2003年成功开发出40Gb/s光收发模块，开始供应工业样品，并实现量产。目前，路由器间如果使用40Gb/s的光收发模块，就可将光纤条数减少到原来的1/16。由于高性能路由器间的连接很需要这种产品，已引起路由器制造商的关注。光收发模块未来的技术发展是包括40Gb/s器件和集成电路的研究，发展方向是：在现有速率上开发适合于自动化生产的、更低成本的光电器件封装；传输距离100km以上；有更多附加功能等。缩短研发和生产周期，减少元器件采购种类，减少生产成本。
