本发明提供一种PAM4光模块、测试装置及系统，该PAM4光模块包括：光发射单元，用于将电信号转换为光信号并发射出去；光接收单元，用于将接收的光信号转换为电信号；时钟提取单元，与光发射单元和光接收单元连接，用于根据光发射单元的PAM4信号或光接收单元的PAM4信号提取得到参考时钟信号；控制器，与光发射单元、光接收单元和时钟提取单元连接，用于通过时钟分频控制时钟提取单元。本发明内置时钟提取单元来提取光发射单元或光接收单元中PAM4信号的同步时钟，可以使PAM4光模块本身具有输出参考时钟信号的功能，可以在PAM4光模块测试中由光模块本身为测试设备提供精准的采样时钟信号，从而大大降低光模块的测试成本。