[發明專利]一種對光模塊的收端光功率進行校準的方法

在審

• 申請號: 201510242934.0
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104836613A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 范巍;李平
• 申請（專利權）人: 四川華拓光通信股份有限公司
• 主分類號: H04B10/07
• 分類號: H04B10/07;H04B17/21
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 周慶佳

技術領域

本發明涉及一種在光信號傳輸情況下使用的光模塊。更具體地說，本發明涉及一種用在光信號傳輸情況下的光模塊收端光功率校準方法。

背景技術

按照SFF-8472協議規定，光模塊需要在不同的接收端光功率輸入下，實時采樣接收端光功率并上報給設備，以此達到監控和診斷光模塊是否正常工作、鏈路衰減是否正常的目的。因此光模塊生產過程中需要對收端光功率進行校準，從而使得光模塊在不同光功率輸入的情況下能準確監控并上報。協議規定監控的光功率精度為±3dB，部分設備廠家要求的精度為±1.5dB甚至更高，因此，如何提高光模塊收端光功率的監控精度尤為重要。

普通帶數字診斷功能的SFP光模塊多采用線性的PIN光電二極管作為接收端組件，然而隨著光通信技術的發展，長距離傳輸的迫切要求使得SFP光模塊采用了具有非線性特性的APD雪崩光電二極管器件，且其使用更加廣泛。

對于采用PIN光電二極管作為接收端組件的光模塊其傳統的線性校準方法是，通過控制衰減器的衰減分別輸入到光模塊一個強光和一個弱光，再分別采樣兩個點的光電流值，得到兩組數據(PWR₁、PWR₂和I₁、I₂)，從而計算出一次函數(PWR＝k·I+b)中的兩個參數k和b，將這兩個參數寫入下位機完成校準。光模塊正常工作時，實時采樣接收端的光電流值，再根據上述公式計算出此時的光功率值，按照協議要求寫入A2[104-105]區域，完成監控值上報。

對于采用APD雪崩光電二極管作為接收端光組件的光模塊，由于其具有非線性特性，導致傳統的線性校準方法無法滿足精度要求。尤其是APD器件，其I-P曲線的指數關系更是無法直接采用傳統的線性校準方式，如果采用傳統線性方法進行校準，無法保證±3dB的精度要求，因此只能采用如下介紹的對數關系進行校準，以使其達到協議精度的要求。

光模塊選擇使用APD雪崩光電二極管作為接收端組件的原因，主要是為了利用雪崩倍增效應使光電流倍增后提高接收靈敏度，而APD雪崩光電二極管需要有一定的反向偏壓才能產生相應的倍增效應，因此APD雪崩光電二極管的正常工作電壓始終在臨近擊穿電壓(Vbr)附近，當收端光功率很小時(PWR<-20dBm)，光電流變化也很小，當收端光功率大到一定程度后，輸出的光電流將會呈指數型增長，通過坐標關系可以繪制出如圖1所示的圖表。

APD雪崩光電二極輸出光電流(I)和輸入光功率(PWR)的關系可以用如下公式表示：

I＝k·a^PWR+b??(公式1)

對于光模塊而言，其需要通過接收端的電路實時采樣光電流，通過公式2計算出此時的光功率，并更新到SFF-8472協議規定的EEPROM字節。

PWR＝k·log_aI+b??(公式2)

由公式2可知，接收端光功率PWR和光電流的關系(P-I)如圖2，呈對數關系。

采用對數關系進行光模塊的校準，其校準雖然能達到協議精度要求，但卻在光模塊正常工作時，其每一次光功率的監控上報均需要進行對數運算，才能實現。然而出于成本和封裝的考慮，光模塊多采用MCU微控制器或者集成芯片完成其需要的計算功能，但MCU微控制器對于浮點型運算的支持很有限，如果采用公式2進行對數運算，會占用MCU微控制器太多資源，增加了MCU微控制器的負荷，影響其運算及運行速度。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是通過提供一種針對使用APD雪崩光電二極作為接收端組件的SFP光模塊收端光功率進行校準的方法，因其采用二次函數曲線逼近對數曲線的方法來擬合校準收端光功率的方法，使得其在保證了協議精度為±3dB要求甚至超過協議要求的監控精度；同時對于光模塊中的MCU微控制器而言，因其只需要進行平方運算，校準系數只有三個常量，相對于傳統的校準方法中復雜對數運算，其具有運算簡單，易于實現的優點。

本發明還有一個目的是通過提供一種采用本發明校準方法的光模塊進行光功率數字監控上報的方法，光模塊在工作時，MCU微控制器計算中最復雜的環節也只涉及平方運算，不涉及對數關系運算，相對于采用傳統的校準方法的光模塊進行光功率數字監控上報，其解決了MCU微控制器復雜對數運算導致的MCU微控制器無法滿足時序，資源的浪費，增大負荷等問題，使得MCU微控制器運算簡單，其運算負荷量顯著減少，其響應及運行速度得到顯著提高。