光通信：光器件、光芯片及电芯片

清晰记得，大学激光原理实验课上，做光纤熔接的时候，授课老师恐吓我们，小心别把光纤掰断了，特别是要小心别扎到手指里，光纤很细，很容易随着毛细血管流入到心脏，因为又是透明的，所以医院CT机也检测不出来……

这个阴影笼罩在我记忆里，直到现在都没搞明白，是真的还是老师在吓唬人，懂行的朋友可以评论一下。

留下的后遗症就是，前些日子家里终于把歌华有线的同轴电缆上网，换成了联通的光纤入户。业务员小哥上门拉光纤的时候，现场做光纤焊接，还特别小心的提醒了一句……

结果小哥搬出光纤熔接机，三下五除二就搞定了，比起当年我们眯着眼睛颤颤巍巍去对接光纤头，熟练度多了，这是一门技术活儿。

废话不多说，我们今天聊聊光通信，光器件，以及剥掉光器件外壳，里面的各种光芯片、电芯片……

我们都知道，5G时代已经来临，基站也在紧锣密鼓地投资建设中，5G制式手机已经成了标配。但这都属于无线层面，5G网络建设不仅仅包含无线接入网络建设，eMBB增强移动宽带的通信需求，对承载网、骨干传输网的建设也同样提出了要求。

而承载网、骨干传输网的主角，就是光通信网络了。

一句话概括光通信原理：所有信息通信信号，初始状态都是电信号（模拟/数字），否则我们的IC芯片无法处理。要实现光纤通信，信号发射端，需要将电信号转换为光信号，通过光纤传输到远端。信号接收端，光探测器接收到光信号，并转化成可处理的电信号。

光通信除了传输光纤，还需要光通信设备，而光通信设备的核心为光模块；光模块的核心为光有源器件和电芯片；光有源器件的核心为光芯片；光芯片包括激光器芯片、探测器芯片；电芯片包括TIA、 LD Driver、 CDR芯片等。

目前光模块中，除去相应的组件（外壳、PCB、气密、温控等），芯片成本占70%，其中，光芯片成本占40%，电芯片成本占30%左右。但也需要区分中低端不同水平的光模块，速率越高，对信号处理能力要求越高，电芯片成本占比越高。

根据中国电子元件行业协会发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图》，光电产业从产业链角度看，包括光辐射（激光器）、光探测、光传输、光处理、光显示、光存储、光集成以及光转换（光伏）等多个领域。光通信器件按照其物理形态的不同，可分为芯片、光有源器件、光无源器件、光模块与子系统四大类。

在整个网络架构中，各个模块位置，可以参考一下：

光纤通信原理和优势有哪些？光通信无源器件简述

光通信原理

光通信原理如下图，在发送端首先要把传送的信息(如话音)转变成电信号，然后将电信号调制到激光器（光源）发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光的全反射原理，将光信号在光纤传输；由于光纤存在损耗和色散，光信号经过一段距离传输后会发生衰减和失真，需在光中继器处对衰减的信号进行放大，对失真的波形进行修复；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

光纤传输优势

● 通信容量大，通信距离长，灵敏度高，不受噪声的干扰

● 体积小、重量轻、寿命长、物美价廉

● 绝缘、耐高压、高温、腐蚀，适应能力强

● 保密性高

● 原材料来源丰富潜在价格低廉：制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中资源丰富，因此其价格较低

光纤通信是由一系列光通信器件组成。光器件分为有源器件和无源器件。光有源器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件，是光传输系统的心脏。光无源器件是光通信系统中需要消耗一定能量、但没有光电或电光转换的器件，是光传输系统的关键节点，主要包括光纤连接器、波分复用器、光分路器、光开关、光环形器和光隔离器等。

● 光纤跳线（又称光纤连接器）是指光缆两端都装上连接器插头，用来实现光路活动连接；一端装有插头则称为尾纤。

● 波分复用器（WDM）是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的通信技术。

● 光分路器（又称分光器）是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件。光分路器按分光原理可以分为熔融拉锥型和平面波导型(PLC型)两种。

● 光开关是一种光路转换器件，是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。

● 光环形器是一种多端口的具有非互易特性的光器件。光信号由任一端口输入时，按数字顺序从下一端口以很小的损耗输出，从1端口输入信号，信号只能从2端口输出，同样，从2端口输入的信号只能从3端口输出，以此类推，故称作环行器。

● 光隔离器是一种只允许单向光通过而阻止向相反方向通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。

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