光模块的工作原理是什么？

光模块的工作原理本质上是实现“电-光-电”的信号转换，它是AI算力集群中连接GPU服务器的核心“翻译官”，正是这种不可或缺的角色，使其成为本轮AI基建浪潮中需求最确定、业绩兑现最扎实的环节之一。

一、光模块的“光电翻译”核心原理

光模块的核心功能是实现电信号与光信号之间的高速转换，打通芯片间数据传输的“光路”。

发射端（电转光）：来自交换机或服务器的电信号，首先被激光驱动器芯片放大，驱动激光器（如VCSEL、EML等）发光，将电脉冲转换为光脉冲。光信号随后被耦合进光纤，实现低损耗、高速率的远距离传输，1.6T光模块每秒可传输约95部2GB大小的电影。

接收端（光转电）：光纤另一端的探测器（如PD）接收光信号，将其还原为微弱电流，再经跨阻放大器（TIA）放大、整形，最终恢复为原始电信号，完成整个通信过程。

封装与结构：光模块内部集成了激光器、探测器、驱动芯片、TIA、微型光学透镜、隔离器等精密元件，其外部接口通过高速PCB与主板连接，PCB需具备极低的信号损耗和严格的阻抗控制（一般为100欧姆差分阻抗），以支撑高达100G甚至1.6T的单通道速率。

二、为何高速率对PCB要求如此严苛？

当光模块速率从25G向400G、800G乃至1.6T演进时，其内部PCB必须采用高速材料，否则信号将严重失真。

降低插入损耗：在28Gbps以上的高频信号下，普通FR4板材的介质损耗极高，会导致信号在数厘米内衰减至不可识别。高速PCB使用低损耗材料（如M6、M7级别），将介质损耗因子（Df）从0.02以上降至0.002-0.008，确保信号完整传输。

严格阻抗控制：高速差分信号对阻抗偏差极其敏感，要求控制在±5%~±7%内。高速PCB采用介电常数（Dk）稳定的材料和高精度蚀刻工艺，保证100欧姆差分阻抗在整条链路中连续，避免信号反射和眼图闭合。

应对趋肤效应：高频下电流趋向导体表面流动，增加等效电阻。高速PCB通过使用低粗糙度铜箔和精密背钻工艺，切除过孔残桩，消除谐振对信号质量的干扰。

三、技术迭代驱动下的光模块“涨价谜题”

光模块的涨价并非简单的供需失衡，而是“技术升级驱动溢价”的健康模式。

单位成本持续下降：从400G到1.6T，虽然单只模块价格从数百美元升至1000美元以上，但折算到每比特传输成本却在持续下降。这种“增量价值”不仅不挤压下游，反而大幅降低AI算力集群的整体互联成本，形成正向循环。

需求度指数级增长：AI大模型训练依赖万卡、十万卡级集群，服务器间数据交换量爆炸式增长。英伟达GB200系统中单台服务器所需光模块数量是上一代的3-5倍，每轮芯片迭代都同步拉动着光模块需求的倍数级提升。

高壁垒的订单锁定：全球仅少数头部企业能批量交付800G和1.6T光模块，且需投入10亿元级以上研发资金代代迭代。这种极高的技术门槛和客户认证壁垒，使得龙头企业在量价齐升中持续受益，订单已排至2026年下半年甚至2028年。