一種對光模塊的收端光功率進(jìn)行校準(zhǔn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(fā)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(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]按照SFF-8472協(xié)議規(guī)定，光模塊需要在不同的接收端光功率輸入下，實(shí)時(shí)采樣接收端光功率并上報(bào)給設(shè)備，以此達(dá)到監(jiān)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(chǎn)過程中需要對收端光功率進(jìn)行校準(zhǔn)，從而使得光模塊在不同光功率輸入的情況下能準(zhǔn)確監(jiān)控并上報(bào)。協(xié)議規(guī)定監(jiān)控的光功率精度為±3dB，部分設(shè)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(jiān)控精度尤為重要。
[0003]普通帶數(shù)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(shù)的發(fā)展，長距離傳輸?shù)钠惹幸笫沟肧FP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。
[0004]對于采用PIN光電二極管作為接收端組件的光模塊其傳統(tǒng)的線性校準(zhǔn)方法是，通過控制衰減器的衰減分別輸入到光模塊一個(gè)強(qiáng)光和一個(gè)弱光，再分別米樣兩個(gè)點(diǎn)的光電流值，得到兩組數(shù)據(jù)(PWRp PWRjP I P I2)，從而計(jì)算出一次函數(shù)(PWR = k.I+b)中的兩個(gè)參數(shù)k和b，將這兩個(gè)參數(shù)寫入下位機(jī)完成校準(zhǔn)。光模塊正常工作時(shí)，實(shí)時(shí)采樣接收端的光電流值，再根據(jù)上述公式計(jì)算出此時(shí)的光功率值，按照協(xié)議要求寫入A2 [104-105]區(qū)域，完成監(jiān)控值上報(bào)。
[0005]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(dǎo)致傳統(tǒng)的線性校準(zhǔn)方法無法滿足精度要求。尤其是Aro器件，其1-p曲線的指數(shù)關(guān)系更是無法直接采用傳統(tǒng)的線性校準(zhǔn)方式，如果采用傳統(tǒng)線性方法進(jìn)行校準(zhǔn)，無法保證±3dB的精度要求，因此只能采用如下介紹的對數(shù)關(guān)系進(jìn)行校準(zhǔn)，以使其達(dá)到協(xié)議精度的要求。
[0006]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(yīng)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(chǎn)生相應(yīng)的倍增效應(yīng)，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(dāng)收端光功率很小時(shí)(PWR〈-20dBm)，光電流變化也很小，當(dāng)收端光功率大到一定程度后，輸出的光電流將會(huì)呈指數(shù)型增長，通過坐標(biāo)關(guān)系可以繪制出如圖1所示的圖表。
[0007]APD雪崩光電二極輸出光電流⑴和輸入光功率(PWR)的關(guān)系可以用如下公式表示:
[0008]I = k.aPWE+b (公式 I)
[0009]對于光模塊而言，其需要通過接收端的電路實(shí)時(shí)采樣光電流，通過公式2計(jì)算出此時(shí)的光功率，并更新到SFF-8472協(xié)議規(guī)定的EEPROM字節(jié)。
[0010]PffR = k.logaI+b (公式 2)
[0011]由公式2可知，接收端光功率PWR和光電流的關(guān)系(P-1)如圖2，呈對數(shù)關(guān)系。
[0012]采用對數(shù)關(guān)系進(jìn)行光模塊的校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)雖然能達(dá)到協(xié)議精度要求，但卻在光模塊正常工作時(shí)，其每一次光功率的監(jiān)控上報(bào)均需要進(jìn)行對數(shù)運(yùn)算，才能實(shí)現(xiàn)。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(jì)算功能，但MCU微控制器對于浮點(diǎn)型運(yùn)算的支持很有限，如果采用公式2進(jìn)行對數(shù)運(yùn)算，會(huì)占用MCU微控制器太多資源，增加了 MCU微控制器的負(fù)荷，影響其運(yùn)算及運(yùn)行速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的一個(gè)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(yōu)點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過提供一種對光模塊的收端光功率進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，其因通過對Aro雪崩光電二極管的p-1曲線圖進(jìn)行分段，對每段分別采用一次函數(shù)進(jìn)行分段線性按擬合，進(jìn)而得到各段的校準(zhǔn)系數(shù)，以保證收端光功率滿足SFF-8472要求±3dB的精度要求；且分段不同，其就可以適應(yīng)不同型號光電二極管的光模塊，適用范圍更大，且分段數(shù)越多，監(jiān)控精度越高，當(dāng)段數(shù)足夠多時(shí)(n>5)，可使收端光功率監(jiān)控的精度可以遠(yuǎn)超SFF-8472協(xié)議的要求；同時(shí)對于光模塊中的MCU微控制器而言，因其只需要進(jìn)行一次函數(shù)的計(jì)算，校準(zhǔn)系數(shù)只有兩個(gè)常量，相對于傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法中復(fù)雜對數(shù)運(yùn)算，其具有運(yùn)算簡單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過提供一種采用本發(fā)明校準(zhǔn)方法的光模塊進(jìn)行光功率數(shù)字監(jiān)控上報(bào)的方法，光模塊在工作時(shí)，MCU微控制器計(jì)算中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)也只涉及一次函數(shù)運(yùn)算，不涉及對數(shù)關(guān)系運(yùn)算，相對于采用傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法的光模塊進(jìn)行光功率數(shù)字監(jiān)控上報(bào)，其雖然多了查找的環(huán)節(jié)，但查找范圍小，查找迅速，其相對于對數(shù)運(yùn)算，其運(yùn)算簡單，解決了 MCU微控制器復(fù)雜對數(shù)運(yùn)算導(dǎo)致的MCU微控制器無法滿足時(shí)序，資源的浪費(fèi)，增大負(fù)荷等問題，使得MCU微控制器運(yùn)算簡單，其運(yùn)算負(fù)荷量顯著減少，其響應(yīng)及運(yùn)行速度得到顯者提尚。
[0016]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種對光模塊收端光功率進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，所述光模塊為SFP小型可熱插拔光電收發(fā)模塊，包括以下步驟:
[0017]步驟一，根據(jù)所述光模塊中光電二極管的型號，將光模塊接收端接收光信號額定范圍對應(yīng)的光功率PWR分為η段，且每段均對應(yīng)一個(gè)光功率值PWRn，其中所述光功率PWR的取值范圍為_6dBm?-32dBm ；
[0018]步驟二，所述光模塊的光電二極管接收外部設(shè)備依次輸入的光功率值PWRn對應(yīng)的光信號，并將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的光電流輸出給所述光模塊的采樣電路，所述采樣電路輸出對應(yīng)的光電流值1?到MCU微控制器；
[0019]步驟三，所述MCU微控制器基于光功率值PWRn以及光電流值I n，根據(jù)以下公式求出所述光模塊接收端光功率PWR各段所對應(yīng)的校準(zhǔn)系數(shù)kn、bn；
[0020]PffRn= kn*I+bn
[0021]步驟四，所述MCU微控制器將光電流值1?以及其對應(yīng)的光功率校準(zhǔn)系數(shù)kn、比以及步驟三中的公式，分別寫入EEPPOM存儲器中指定的校準(zhǔn)區(qū)域，完成校準(zhǔn)。
[0022]優(yōu)選的是，其中，在步驟一中，所述光模塊光電二極管為PIN光電二極管時(shí)，所述η的取值為2。
[0023]優(yōu)選的是，其中，在步驟一中，所述光模塊光電二極管為Aro雪崩光電二極管時(shí)，所述η的取值為大于等于5。
[0024]優(yōu)選的是，其中，在步驟二中，所述外部設(shè)備包括激光器和光衰減控制器，所述激光器產(chǎn)生激光信號，并通過光衰減器將所述激光信號調(diào)整成與各段光功率值PWRJ^t應(yīng)的光信號輸入至所述光模塊的光電二極管中。
[0025]優(yōu)選的是，其中，在步驟四中，所述MCU微控制器將光電流值In以及與其相對應(yīng)光功率校準(zhǔn)系數(shù)kn、bn，分別寫入EEPPOM存儲器中指定的校準(zhǔn)區(qū)域時(shí)，對光電流值In以及光功率校準(zhǔn)系數(shù)kn、bn按分段進(jìn)行區(qū)分。
[0026]本發(fā)明的目的還可以進(jìn)一步由一種采用所述校準(zhǔn)方法的光模塊來實(shí)現(xiàn)，包括:所述光模塊的收端包括APD雪崩光電二極管、MCU微控制器，所述APD雪崩光電二極與MCU微控制器通過采樣電路進(jìn)行連接，且所述MCU微控制器還連接有EEPPOM存儲器。
[0027]本發(fā)明的目的還可以進(jìn)一步由一種采用校準(zhǔn)后的光模塊對其收端的光功率進(jìn)行上報(bào)的方法來實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟:
[0028]步驟一，所述光模塊的APD雪崩光電二極管接收光信號，并將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的光電流輸出給采樣電路，所述采樣電路輸出對應(yīng)的光電流值I到MCU微控制器；
[0029]步驟二，所述光模塊的MCU微控制器基于接收到的光電流值I，對存儲在EEPPOM存儲器校準(zhǔn)區(qū)域中光電流值I進(jìn)行查找，以找到光電流值I所對應(yīng)的段，進(jìn)而找到該段對應(yīng)的光模塊收端光功率校準(zhǔn)系數(shù)k、b，并基于接收到的光電流值I，采用以下公式
[0030]PffR = k*I+b
[0031]計(jì)算得出此時(shí)光模塊收端的光功率PWR值，以用于收端光功率值的監(jiān)控上報(bào)。
[0032]本發(fā)明至少包括以下有益效果:其一，本發(fā)明的校準(zhǔn)方法