CN113406754A - 一种光模块及负压值确定方法 - Google Patents

一种光模块及负压值确定方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供的光模块及负压值确定方法，包括电路板、设置在电路板上的MCU以及与MCU电连接的EML；MCU内存储有用于所述EML调试的最大消光比对应加载负电压的DA值；获取最大消光比对应加载负电压DA值的方法包括：MCU以步进方式向EML加载负电压，获得加载各负电压下EML的发射光功率；根据获得的加载各负电压下的发射光功率，计算加载各负电压下相应的消光比根据计算获得的加载各负电压下的消光比，确定最大消光比对应加载的负电压；查找负压值查找表最大消光比对应加载负电压的DA值。本申请提供的光模块及负压值确定方法，实现了在光模块调试时通过查找表确定EML的最佳负压值，方便进行光功率和ER特性的调试。

Description

一种光模块及负压值确定方法
技术领域
本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块及负压值确定方法。
背景技术
在云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式，均会用到光通信技术。而在光通信中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一。其中，对于光模块的信号发射，可以采用VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直共振腔表面放射激光)、EML(Electlro-absorption Modulated Laser，电吸收调制激光器)等类型的信号发射方式。
对于EML的信号发射方式中，EML发射调试通常采用固定EA负压。但在通过固定EA负压方式调试EML发射过程中发现，对于发射一致性比较好的生产直通率比较高，而对于EA吸收一致性比较差产品的直通率将会比较低，进而造成产品生产效率比较低。
发明内容
本申请实施例提供了一种光模块及负压值确定方法，保证光模块中写入最优负压值，方便进行光功率和ER(消光比)特性的调试。
第一方面，本申请实施例提供的一种光模块，包括：
电路板，设有电路；
MCU，设置在所述电路板上；
光收发器件，与所述电路板电连接，用于光信号的发射与光信号的接收；
所述光收发器件包括EML,与所述MCU电连接，用于产生光信号；
其中，所述MCU内存储有用于所述EML调试的最大ER对应加载负电压的DA值；
获取最大ER对应加载负电压的DA值的方法包括：
所述MCU以步进方式向所述EML加载负电压，获得加载各负电压下EML的发射光功率Pi，其中，Pi∈{P1、P2…Pi…Pn-1、Pn}，n为所述MCU以步进方式向EML加载负电压的次数；
根据获得的加载各负电压下的发射光功率Pi以及
Figure BDA0002412155820000011
计算加载各负电压下相应的消光比ER；
根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压；
根据负压值查找表查找所述最大ER对应加载负电压的DA值。
第二方面，本申请还提供了一种负压值确定方法，其特征在于，应用于光模块，所述光模块中设有EML以及与EML电连接的MCU；所述方法包括：
获取最大ER对应加载负电压的DA值的方法包括：
所述MCU以步进方式向所述EML加载负电压，获得加载各负电压下EML的发射光功率Pi，其中，Pi∈{P1、P2…Pi…Pn-1、Pn}，n为所述MCU以步进方式向EML加载负电压的次数；
根据获得的加载各负电压下的发射光功率Pi以及
Figure BDA0002412155820000021
计算加载各负电压下相应的消光比ER；
根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压；
根据负压值查找表查找所述最大ER对应加载负电压的DA值。
本申请提供的光模块及负压值确定方法，通过控制MCU以步进的方式向EML加载负电压并获得加载各负电压下EML的发射光功率，根据加载各负电压下EML的发射光功率计算加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压，查找负压值查找表获得最大消光比ER对应加载负电压的DA值。因此，本申请实施例提供的光模块及负压值确定方法，实现了在光模块调试时通过查找表确定EML的最佳负压值，方便进行光功率和ER特性的调试，进而显著提高光模块的生产效率和直通率，更甚者可提高5％的生产效率以及5％的直通率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为光通信终端连接关系示意图；
图2为光网络单元结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；
图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种EML光模块的内部结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。
光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。
图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；
光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。
光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。
光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。
至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。
常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。
图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。
光模块200***光网络终端中，具体为光模块的电口***笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。
笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块***笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。
图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本发明实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300及光收发器件400；
上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。
两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，***光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发器件400；电路板300、光收发器件400等光电器件位于包裹腔体中。
采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。
解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。
解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块***上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。
电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU301、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。
电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。
电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以***上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。
部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。
光收发器件400包括光发射部件及光接收部件两部分，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。本申请实施例提供的光发射部件及光接收部件结合在一起，形成光收发一体部件。
在本申请实施例中，光发射组件400内包括EML，EML用于产生光信号。图5为本申请实施例提供的一种光模块的内部结构框图。如图5所示，EML包括内设置有激光器(LD，LaserDiode，)、EAM(Electro Absorption Modulator，电吸收调制器)、TEC(ThermoelectricCooler，热电制冷器)。在EML工作时，MCU通过EAM加载负电压。为实现MCU向EAM加载最优负压值，本申请实施例提供了一种负压值确定方法。
本申请实施例提供的负压值确定方法包括：
获取最大ER对应加载负电压的DA值的方法包括：
所述MCU以步进方式向所述EML加载负电压，获得加载各负电压下EML的发射光功率Pi，其中，Pi∈{P1、P2…Pi…Pn-1、Pn}，n为所述MCU以步进方式向EML加载负电压的次数；
根据获得的加载各负电压下的发射光功率Pi以及
Figure BDA0002412155820000041
计算加载各负电压下相应的消光比ER；
根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压；
根据负压值查找表查找所述最大ER对应加载负电压的DA值。
下面结合具体实例对本申请实施例提供的负压值确定方法进行详细说明。
EML上施加固定Bias电流以及控制TEC(Thermoelectric Cooler，热电制冷器)的温度，MCU通过EA引脚向EAM加载负电压。如，EML上施加110ml的Bias电流以及控制TEC的温度为45℃。
MCU通过EA引脚向EML加载初始负电压，并获得加载该电压下EML的发射光功率，记做P1。以相同步进负压调整向EML加载的负电压，并获取加载相应负电压下EML的发射光功率。
通常负电压的范围为-2.5V-0V,MCU通过EA引脚向EML加载初始负电压可为0V，并以ΔV的步进负压调整MCU通过EA引脚向EML加载的负电压，获取加载相应负电压下EML的发射光功率，并根据ER公式计算出相应的ER，如下：
Figure BDA0002412155820000051
根据上述计算结果确定出其中最大的ER，然后根据最大的ER得到最佳负压值。可选的，根据-V1、-V2…-Vi…-Vn对应的ER1、ER2…ERi…ERn绘制出EML对应的吸收曲线，EA材料的吸收特性最佳时ER值最大，根据最大ER值得到最佳负压值。
可选的，在本申请实施例中，n可选2m，其中m为MCU中DAC的有效位数。
根据负压值查找表查找最大ER对应加载负电压的DA值。在本申请实施例中，MCU通过其上的DAC引脚向EML的DA引脚施加负电压，因此需要通过负压值查找表查找最大ER对应加载负电压的DA值，然后将该DA值写入MCU，从而方便最快的实现模块的调试。
假设MCU的DAC的有效位数为m，对应每个DA变化的电压为：
Figure BDA0002412155820000052
则DA值n对应的电压为：
Figure BDA0002412155820000053
其中，Vout为MCU向EML加载的最大负电压。
进而可得负压值查找表：
DA为1
Figure BDA0002412155820000054
DA为2
Figure BDA0002412155820000055
...
DA为a
Figure BDA0002412155820000056
...
DA为2m
Figure BDA0002412155820000061
上述为建立的负压值查找表，当-Va确定时，通过负压值查找表获得
Figure BDA0002412155820000062
进而通过
Figure BDA0002412155820000063
得到对应的a，即获得-Va对应的DA值。同理，根据获得的最大消光比ER对应加载的负电压，通过查找负压值查找表，即可获得最大消光比ER对应加载负电压的DA值，进而获得最佳负压值对应的DA值。在获得最大ER对应加载负电压的DA值后写入MCU的寄存器。
本申请实施例提供负压值确定方法，通过控制MCU以步进的方式向EML加载负电压并获得加载各负电压下EML的发射光功率，根据加载各负电压下EML的发射光功率计算加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压，查找负压值查找表获得最大消光比ER对应加载负电压的DA值。因此，本申请实施例提供负压值确定方法，实现了在光模块调试时通过查找表确定EML的最佳负压值，方便进行光功率和ER特性的调试，进而提高光模块的生产效率和直通率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：
电路板，设有电路；
MCU，设置在所述电路板上；
光收发器件，与所述电路板电连接，用于光信号的发射与光信号的接收；
所述光收发器件包括EML,与所述MCU电连接，用于产生光信号；
其中，所述MCU内存储有用于所述EML调试的最大ER对应加载负电压的DA值；
获取最大ER对应加载负电压的DA值的方法包括：
所述MCU以步进方式向所述EML加载负电压，获得加载各负电压下EML的发射光功率Pi，其中，Pi∈{P1、P2…Pi…Pn-1、Pn}，n为所述MCU以步进方式向EML加载负电压的次数；
根据获得的加载各负电压下的发射光功率Pi以及
Figure FDA0002412155810000011
计算加载各负电压下相应的消光比ER；
根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压；
根据负压值查找表查找所述最大ER对应加载负电压的DA值。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，根据负压值查找表查找所述最大ER对应加载负电压的DA值，包括：
根据所述MCU可向所述EML加载负电压建立负压值查找表；
查找所述负压值查确定所述最大ER对应加载负电压的DA值，将所述DA值写入所述MCU的寄存器。
3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，根据所述MCU可向所述EML加载负电压建立负压值查找表，包括：
若所述MCU的DAC引脚为m位，则每个DA变化的电压为
Figure FDA0002412155810000012
Vout为所述MCU向所述EML记载的最大负压；
根据
Figure FDA0002412155810000013
获得每个DA值对应的负压值，建立负压值查找表。
4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压，包括：
根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER绘制EML吸收曲线；
根据所述EML吸收曲线确定最大消光比ER，根据最大消光比ER去顶对应的加载的电压。
5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述MCU以步进方式向所述EML加载负电压中，步进为
Figure FDA0002412155810000014
6.一种负压值确定方法，其特征在于，应用于光模块，所述光模块中设有光收发器件和MCU，所述光收发器件中包括EML，所述EML电连接所述MCU；所述方法包括：
获取最大ER对应加载负电压的DA值的方法包括：
所述MCU以步进方式向所述EML加载负电压，获得加载各负电压下EML的发射光功率Pi，其中，Pi∈{P1、P2…Pi…Pn-1、Pn}，n为所述MCU以步进方式向EML加载负电压的次数；
根据获得的加载各负电压下的发射光功率Pi以及
Figure FDA0002412155810000021
计算加载各负电压下相应的消光比ER；
根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压；
根据负压值查找表查找所述最大ER对应加载负电压的DA值。
7.根据权利要求6所述的负压值确定方法，其特征在于，根据负压值查找表查找所述最大ER对应加载负电压的DA值，包括：
根据所述MCU可向所述EML加载负电压建立负压值查找表；
查找所述负压值查确定所述最大ER对应加载负电压的DA值，将所述DA值写入所述MCU的寄存器。
8.根据权利要求7所述的负压值确定方法，其特征在于，根据所述MCU可向所述EML加载负电压建立负压值查找表，包括：
若所述MCU的DAC引脚为m位，则每个DA变化的电压为
Figure FDA0002412155810000022
Vout为所述MCU向所述EML记载的最大负压；
根据
Figure FDA0002412155810000023
获得每个DA值对应的负压值，建立负压值查找表。
9.根据权利要求6所述的负压值确定方法，其特征在于，根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER，确定最大消光比ER对应加载的负电压，包括：
根据计算获得的加载各负电压下的消光比ER绘制EML吸收曲线；
根据所述EML吸收曲线确定最大消光比ER，根据最大消光比ER去顶对应的加载的电压。
10.根据权利要求6所述的负压值确定方法，其特征在于，所述MCU以步进方式向所述EML加载负电压中，步进为
Figure FDA0002412155810000024
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