如何閱讀光模組規格書

一份光模組規格書通常有二十頁的表格，而決定鏈路能否建立的那三個數字，卻分散在其中，用不同的名稱和測試條件表達。本頁梳理規格書的標準結構，解釋發射、接收、電氣、環境和管理方面真正重要的參數，說明如何在不同廠商之間統一「min/typ/max」這類數值，最後給出一張統一的規格卡：記錄每個通過驗證的模組時應填寫的欄位。

規格書的結構

章節	內容	檢查要點
特性/應用	宣傳性要點：PMD、傳輸距離、DDM、RoHS、MSA 合規性	PMD 名稱和引用的標準（標準索引）
訂購資訊	料號表：等級、連接器、DDM 選項	等級後綴（溫度等級、料號編碼）
絕對最大額定值	供電、儲存溫度、造成損壞的輸入功率	接收器損壞閾值
推薦工作條件	Vcc、外殼溫度、數據速率、供電電流/功率	功率等級與溫度等級（功率與功耗）
光學特性：發射器	波長、功率、OMA、ER、譜寬、眼圖、TDECQ	最小值
光學特性：接收器	靈敏度、過載、LOS 閾值、回波損耗	對應的 BER 和測試條件
電氣特性	輸入/輸出擺幅、阻抗、CDR、抖動、控制引腳	與主機的兼容性
時序	t_init、t_off、t_on、LOS 置位/解除、DDM 更新	啟動行為
數字診斷	SFF-8472/8636/CMIS 合規性、校準類型、精度、警報預設值	校準方式與精度（精度）
引腳定義/機械圖紙	MSA 引腳排佈、尺寸、鎖扣、散熱片說明	與籠子的匹配情況
EEPROM 內容	預設身份位元組，有時是完整的 A0h 轉儲	廠商欄位、兼容性代碼（記憶體映射）
法規/可靠性	激光等級、CE/FCC/RoHS、MTBF、ESD 額定值	—
修訂歷史	規格書各版本之間的變化	固件或規格變更

發射器參數

參數	典型規格（以 10GBASE-LR 為例）	含義	常見陷阱
中心波長	1260–1355 nm（標稱 1310）	激光器波長隨溫度和壽命變化的窗口	CWDM/DWDM 的窗口更窄；應在該等級的極限溫度下檢查
譜寬	−20 dB 譜寬 ≤ 1 nm（DFB）；RMS ≤ 0.85 nm（850 nm VCSEL）	線寬 → 色散代價	譜寬過大會限制 SMF 上的傳輸距離
SMSR	≥ 30 dB	單模純度	—
平均發射功率	−8.2 … +0.5 dBm	進入光纖的平均功率 Pavg	最小值決定鏈路預算；「典型 −3 dBm」只是宣傳數字
OMA	≥ −5.2 dBm	調制幅度 P1 − P0	以太網規範使用 OMA；DDM 報告的是平均功率
消光比	≥ 3.5 dB	P1/P0	消光比低會提高對平均功率的要求；換算見下文
眼圖模板餘量 / TDP	模板依據 IEEE；TDP ≤ 3.2 dB	波形品質 / 色散代價	PAM4 下 TDECQ ≤ 3.4 dB
RIN	≤ −128 dB/Hz（RIN12OMA）	激光器噪聲	對高消光比鏈路影響較大
Tx 關閉功率	≤ −30 dBm	TX_DISABLE 的有效性	—

換算關係：以線性單位表示為 Pavg = OMA × (ER + 1) / (2 × (ER − 1))；當 ER = 3.5 dB （即 2.24 倍）時，Pavg ≈ 1.3 × OMA/…，換算成 dB：Pavg ≈ OMA + 1.2 dB。詳情參見單位與換算。

接收器參數

參數	典型規格	含義	常見陷阱
靈敏度（平均功率）	BER 1e-12 下 ≤ −14.4 dBm（10G LR）；應力測試下 ≤ −10.6 dBm OMA	在給定 BER 下能正確解碼的最弱信號	BER 基準很重要：25G+ 規範給出的是 pre-FEC BER 2.4e-4 或 1e-5，不能與 1e-12 的數值直接比較
應力接收靈敏度	比標稱值差一個應力代價	使用失真測試信號得到，更接近實際情況	部分規格書不給出此項
接收過載/飽和	≥ +0.5 dBm	仍能正確解碼的最強信號	40 km 模組用在 2 km 鏈路上需要加衰減器（Rx 功率與預算）
損壞閾值	+3 … +5 dBm（絕對最大值）	會燒毀光電二極管	高功率 ER/ZR 端、放大系統
LOS 置位/解除	置位 ≤ −30 dBm，解除 ≥ −20 dBm，回差 ≥ 0.5 dB	LOS 引腳翻轉的時機	LOS 解除點遠高於靈敏度會掩蓋臨界鏈路
回波損耗	≥ 12 dB（MMF）/ 26 dB（SMF APC 系統）	反射回光纖的光量	—
接收波長範圍	1260–1600 nm	光電二極管的響應範圍	BiDi 和 CWDM 接收器可能帶有濾波

鏈路參數

參數	含義	檢查要點
鏈路預算/功率預算	Tx 最小值 − Rx 靈敏度，例如 10G LR 在 1e-12 下為 6.2 dB	需扣除光纖、連接器、接續點、代價和餘量（傳輸距離表）
傳輸距離	標準光纖下的標準數值	前提條件（OM3 與 OM4 的差異；SMF 按 0.4 dB/km 計）
色散容限	ps/nm（例如 1550 nm 下 40 km 為 800 ps/nm）	用於長距 SMF 鏈路和 DWDM
代價項	TDP、應力眼圖、抖動	IEEE 規範中已計入預算；廠商表格可能單獨列出

電氣與時序

參數	典型值（SFP+/SFF-8431）	說明
供電	3.3 V ± 5 %；最大電流取決於功率等級	功率與功耗
數據速率	9.95–11.3 Gb/s（10G LR）/ 25.78 Gb/s / 26.5625 GBd PAM4	多速率窗口；低於範圍的速率可能無法鎖定（速率問題）
輸入差分擺幅	180–700 mVpp（SFI）	主機輸出必須落在此範圍內
輸出差分擺幅	300–850 mVpp	—
CDR	存在/可旁路/可按速率選擇	CDR
t_init（上電到就緒）	≤ 300 ms（SFP+）；CMIS 模組需要數秒	主機需等待後才能讀取
t_off（TX_DISABLE 置位 → 光關閉）	≤ 10 µs	—
t_on（TX_DISABLE 解除 → 光開啟）	≤ 1 ms	—
LOS 置位/解除時間	≤ 100 µs	—
DDM 更新間隔	100 ms … 1 s	比主機輪詢的速度慢
硬件引腳	TX_DISABLE、TX_FAULT、RX_LOS、RS0/RS1、MOD_ABS；QSFP：ResetL、LPMode、IntL、ModSelL	SFP 硬件、QSFP 硬件

環境、可靠性與法規

項目	關注點
外殼溫度	0…70 / −5…85 / −40…85 °C（溫度等級）
濕度	5–85 %（或 95 %）RH，非凝露
MTBF	25 或 40 °C 下的小時數（Telcordia SR-332）；宣傳中常見 100–500 萬小時，但老化損耗並不等於 MTBF（故障）
ESD	數據引腳 HBM ≥ 1 kV，連接器外殼 ≥ 2 kV
激光安全	Class 1（IEC 60825-1）、CDRH 21 CFR 1040.10（標籤）
合規性	RoHS、CE、FCC、UL

管理相關章節

項目	含義
「SFF-8472 Rev 12.x compliant, DDM」	具備 A2h 診斷功能（SFF-8472）
內部/外部校準	主機如何轉換原始數值（校準）
DDM 精度	典型值：功率 ±3 dB，溫度 ±3 °C，偏置電流 ±10 %（精度）
警報/警告預設值	出廠閾值（閾值）
寫保護/密碼	用戶區是否可寫（寫保護）
CMIS 版本、應用列表、VDM 支援情況	適用於 QSFP-DD/OSFP（CMIS）

Min、typ、max 與測試條件

預算計算使用 Tx 最小值和最差（絕對值最小）的靈敏度。 典型值描述的是 25 °C 下的樣品，而不是五年後在 +70 °C 環境中你實際拿到的器件。
BER 基準。 1G/10G/FC 給出的是 1e-12；25G、50G、100G 和 PAM4 規範給出的是 pre-FEC BER（RS-FEC 為 2.4e-4，部分 KP4 場景為 1e-5）：2.4e-4 下的「−10 dBm 靈敏度」並不比 1e-12 下的「−14 dBm」更好（FEC）。
OMA 與平均功率。 以太網 PMD 規範使用 OMA；DDM 顯示的是平均功率；比較前需要先換算（單位）。
溫度範圍。 光學規格是在該等級的外殼溫度範圍內保證的：−40…85 器件的數值在極限溫度下依然成立，0…70 器件超出該範圍後則不再成立。
壽命末期。 IEEE 預算中已計入壽命末期（EOL）的 Tx 衰退；廠商給出的「典型值」沒有計入。
光纖假設。 OM3 與 OM4 上的傳輸距離不同；SMF 按 0.4 還是 0.35 dB/km 計算；是否計入連接器損耗（典型值為 MMF 1.5 dB，SMF 2 × 0.5 dB）。

對比兩個模組

PMD 和標準條款是否相同？（LR 與「LR 兼容」與 LX 的區別。）
溫度等級和外殼溫度範圍是否相同？
在相同 BER 下比較 Tx 最小值和 Rx 靈敏度 → 得到鏈路預算。
最大功耗和功率等級 → 是否與籠子匹配。
DDM：校準類型、精度、閾值。
管理規範的合規性和版本；400G+ 需關注 CMIS 版本。
MSA 機械合規性、鎖扣類型、散熱片要求。
EEPROM 身份策略：OEM 編碼、通用編碼還是可配置（第三方光模組）。

統一規格卡

為每個通過驗證的模組記錄以下欄位；它們與 CodingBox 讀取的內容以及交換機檢查的內容一一對應。

欄位	示例	來源
廠商 / 料號 / 版本	Acme / SFP-10G-LR-A / A2	標籤、EEPROM
封裝形式	SFP+	EEPROM 位元組 0
PMD / 標準	10GBASE-LR，IEEE 802.3 Cl. 52	兼容性代碼
數據速率	9.95–11.3 Gb/s	規格書、標稱速率位元組
波長	1310 nm (1260–1355)	位元組 60–61
光纖 / 連接器	SMF、LC 雙工、UPC	連接器位元組
傳輸距離	10 km	長度位元組
Tx 功率最小/最大值	−8.2 / +0.5 dBm	規格書
Rx 靈敏度 / 過載	1e-12 下 −14.4 / +0.5 dBm	規格書
鏈路預算	6.2 dB	推算得出
功率等級 / 最大功率	I 級 / 1.0 W	位元組 64；規格書
外殼溫度	0…70 °C	規格書、料號後綴
DDM	支援，內部校準，±3 dB	位元組 92；規格書
管理規範	SFF-8472 Rev 12.4	位元組 94
激光等級	Class 1	標籤
編碼	通用 / 針對 X 編碼	EEPROM 廠商欄位
固件	1.02	廠商區
驗證結果	在平台 Y、版本 Z 上通過，日期	測試記錄

在 CodingBox 中

這張卡片有一半的內容來自 EEPROM：CodingBox 一次性讀取封裝形式、兼容性代碼、波長、長度、功率等級、DDM 類型與校準方式、管理規範版本和廠商身份資訊，Code database 會按料號將它們與你從規格書中提取的欄位一起保存（Check transceiver）。

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