一种光模块接收光功率监控方法及光模块与流程

1.本技术涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块接收光功率监控方法及光模块。


背景技术：

2.光模块是一种具有光电转换功能和电光转换功能的电子元件，在光纤网络系统中具有广泛应用。目前，为了便于光纤链路的维护和管理，以提高光纤网络系统运行的可靠性，上位机通常需要实时监控光模块的运行状态。
3.光模块的工作过程中，光模块的接收光功率是需要监控的重要信息之一。例如，通过光模块的mcu(微控制单元，英文全称：microcontroller unit)将接收光功率值写入存储器；上位机通过读取光模块存储器中的写入值，即可实时监控光模块的运行状态，以快速发现和定位系统故障；根据接收光功率与预设门限值的比较结果，确定是否生成rx_los(简称los，接收丢失)信号，以指示此时光模块是否检测到光信号，其中，当接收光功率低于预设门限值时，会生成rx_los信号，以供上位机通过los信号的状态得知光模块的光信号接收情况并在必要时进行相应的操作。
4.其中，对于光模块的接收光功率的获取通常利用采样电路采集跨阻放大器所输出的电信号。但是，大多数的跨阻放大芯片会存在一个固有底噪，即在没有光信号时跨阻放大芯片仍会输出电信号，且随芯片的温度变化而变化。但是，该底噪会干扰真实的信号输出，进而影响接收光功率的监控，导致los信号上报不准确以及上位机对光模块的运行状态监控不准确的问题。


技术实现要素：

5.针对现有的跨阻放大芯片存在一个固有底噪，影响接收光功率监控的问题，本技术实施例提供了一种光模块接收光功率监控方法及光模块。
6.根据本技术实施例的第一方面，提供了一种光模块接收光功率监控方法，包括：
7.获取跨阻放大芯片的当前温度；
8.根据预设的跨阻放大芯片温度与los阈值的对应关系，确定所述当前温度所对应的los阈值，以及将所述los阈值发送至los信号生成模块；
9.其中，所述los信号生成模块，用于当所述跨阻放大芯片所输出信号的大小低于所述los阈值时，输出los信号；所述光模块的los阈值随着跨阻放大芯片的温度的变化而变化。
10.根据本技术实施例的第二方面，提供了另一种光模块接收光功率监控方法，包括：
11.获取跨阻放大芯片的当前温度；
12.根据预设的所述跨阻放大芯片的底噪值随温度的变化关系，确定与所述当前温度对应的底噪值；
13.从所述跨阻放大芯片所输出信号的初始值中去除所述底噪值后，作为所述跨阻放
大芯片所输出信号的有效值；
14.根据所述跨阻放大芯片所输出信号的大小与接收光功率的对应关系，将与所述有效值相对应的光功率值作为光模块的接收光功率。
15.根据本技术实施例的第三方面，提供了一种光模块，其特征在于，包括：
16.电路板；
17.光电转换芯片，与所述电路板电连接，用于将光信号转换为电信号；
18.跨阻放大芯片，与所述光电转换芯片电连接，用于对所述电信号进行放大；
19.微处理器，设置在所述电路板上，用于获取跨阻放大芯片的当前温度，以及，根据所述温度值，确定所述温度下的los阈值；
20.los信号生成模块，分别与所述微处理器和所述跨阻放大芯片电连接，用于在所述跨阻放大芯片所输出信号的大小低于所述los阈值时，输出los信号至所述微处理器。
21.根据本技术实施例的第四方面，提供了另一种光模块，其特征在于，包括：
22.电路板；
23.光电转换芯片，与所述电路板电连接，用于将光信号转换为电信号；
24.跨阻放大芯片，与所述光电转换芯片电连接，用于对所述电信号进行放大；
25.微处理器，与所述跨阻放大芯片电连接；
26.所述微处理器被配置为：获取跨阻放大芯片的当前温度；根据预设的所述跨阻放大芯片的底噪值随温度的变化关系，确定与所述当前温度对应的底噪值；从所述跨阻放大芯片所输出信号的初始值中去除所述底噪值后，作为所述跨阻放大芯片所输出信号的有效值；根据所述跨阻放大芯片所输出信号的大小与接收光功率的对应关系，将与所述有效值相对应的光功率值作为光模块的接收光功率。
27.本技术实施例提供了一种光模块接收光功率监控方法及光模块，在用于进行los告警时，根据获取的跨阻放大芯片的当前温度，确定该温度下的los阈值，由于los阈值随着跨阻放大芯片的温度的变化而变化，这样，即使跨阻放大芯片的底噪值随温度变化，也可以实现los信号的准确上报。
28.在用于进行光模块接收光功率的实时监控时：首先，根据获取的跨阻放大芯片的当前温度，确定与当前温度对应跨阻放大芯片的底噪值；然后，从跨阻放大芯片所输出信号的初始值中去除底噪值后，作为跨阻放大芯片所输出信号的有效值；最后，再根据跨阻放大芯片所输出信号的大小与接收光功率的对应关系，将与有效值相对应的光功率值作为光模块的接收光功率，进而可以实现不同温度下光模块接收光功率的精确监控。
附图说明
29.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。
30.图1为光通信终端连接关系示意图；
31.图2为光网络单元结构示意图；
32.图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图；
33.图4为本发明实施例提供的一种光模块结构爆炸示意图；
34.图5为本发明实施例提供的一种光模块接收端(局部)分解结构示意图；
35.图6为本发明实施例提供的一种光模块内部结构框图；
36.图7为本技术实施例提供的一种光模块接收光功率监控方法的基本流程示意图；
37.图8为本技术实施例提供的另一种光模块接收光功率监控方法的基本流程示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本实施例中的附图，对本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。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
39.光纤通信的核心环节之一是光电信号的转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导中传输，利用光在光纤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采用的是电信号，这就需要在信号传输过程中实现电信号与光信号的相互转换。
40.光模块在光纤通信技术领域中实现上述光电转换功能，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、传输数据信号以及接地等，金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的标准方式，以此为基础，电路板是大部分光模块中必备的技术特征。
41.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单元100、光模块200、光纤101及网线103；
42.光纤的一端连接远端服务器，网线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与网线的连接完成；而光纤与网线之间的连接由具有光模块的光网络单元完成。
43.光模块200的光口与光纤101连接，与光纤建立双向的光信号连接；光模块200的电口接入光网络单元100中，与光网络单元建立双向的电信号连接；光模块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单元之间建立连接；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单元100中，来自光网络单元100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。光模块200是实现光电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息并未发生变化。
44.光网络单元具有光模块接口102，用于接入光模块，与光模块建立双向的电信号连接；光网络单元具有网线接口104，用于接入网线，与网线建立双向的电信号连接；光模块与网线之间通过光网络单元建立连接，具体地，光网络单元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，光网络单元作为光模块的上位机监控光模块的工作。
45.至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络单元及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。
46.常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络单元是光模块的上位机，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。
47.图2为光网络单元结构示意图。如图2所示，在光网络单元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中设置有电连接器，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结构。
48.光模块200插入光网络单元中，具体为光模块的电口插入笼子106中的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。
49.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；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量通过光模块壳体传导给笼子，最终通过笼子上的散热器107进行扩散。
50.图3为本发明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的一种光模块结构爆炸示意图，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、解锁手柄203、电路板300、光发射次模块301、光接收次模块400。
51.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。
52.两个开口具体可以是位于光模块同一端的两处开口(204、205)，也可以是在光模块不同端的的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络单元等上位机中；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发射次模块301和光接收次模块400；电路板300、光发射次模块301和光接收次模块400等光电器件位于包裹腔体中。
53.采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光发射次模块301和光接收次模块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结构，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽结构无法安装，也不利于生产自动化。
54.解锁手柄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。
55.解锁手柄203具有与上位机笼子匹配的卡合结构；拉动解锁手柄的末端可以在使解锁手柄在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁手柄的卡合结构将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁手柄，解锁手柄的卡合结构随之移动，进而改变卡合结构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。
56.电路板300位于由上、壳体形成包裹腔体中，电路板300上设置有芯片、电容、电阻等电器件。根据产品的需求选择需要设置的芯片，常见的芯片包括微处理器mcu、时钟数据恢复芯片cdr、激光驱动芯片、跨阻放大tia芯片、限幅放大la芯片、电源管理芯片等。
57.跨阻放大芯片与光接收芯片紧密关联，近距离短走线设计可以保证良好的接收信号质量，光模块的一种封装形态中，将跨阻放大芯片与光接收芯片一起封装在独立封装体
中，如封装在同一同轴管壳to中或同一方形腔体中；独立封装体独立于电路板300，光接收芯片及跨足放大芯片通过独立封装体与电路板300形成电连接；光模块的另一种封装形态中，可以不采用独立封装体，而是将光接收芯片与跨阻放大芯片设置在电路板300表面。当然，也可以将光接收芯片独立封装，而将跨阻放大芯片设置在电路板300上，接收信号质量也能满足某些相对较低的要求。
58.电路板300上的芯片可以是多合一芯片，比如将激光驱动芯片与mcu芯片融合为一个芯片，也可以将激光驱动芯片、限幅放大芯片及mcu融合为一个芯片，芯片是电路的集成，但各个电路的功能并没有因为集合而消失，只是电路形态发生整合。所以，当电路板300上设置有mcu、激光驱动芯片及限幅放大芯片三个独立芯片，这与电路上设置一个三功能合一的单个芯片，方案是等同的。
59.电路板300端部表面具有金手指，金手指由相互独立的一根根引脚组成的，电路板300插入笼子中的电连接器中，由金手指与上位机建立电连接。
60.电路板300是光模块主要电器件的载体，没有设置在电路板300上的电器件最终也与电路板300电连接，电路板300上的电连接器实现光模块与其上位机的电连接。光模块通常采用的电连接器为金手指。
61.光模块还包括光发射次模块及光接收次模块，光发射次模块及光接收次模块可以统称为光学次模块。如图4所示，本发明实施例提供的光模块包括光发射次模块301及光接收次模块400，光发射次模块与光接收次模块在电路板300表面错开设置，利于实现更佳的电磁屏蔽效果。
62.光发射次模块301设置在电路板300表面，在另一种常见的封装方式(如同轴to封装)中，光发射次模块独立封装，与电路板300物理分离，通过柔性板实现电连接；光接收次模块400设置在电路板300表面，在另一种常见的封装方式(如同轴to封装)中，光接收次模块独立封装，与电路板300物理分离，通过柔性板实现电连接。
63.图5为本发明实施例提供的一种光模块接收端(局部)分解结构示意图。图5所示，本发明实施例提供的光模块中包括电路板300及光接收次模块400。光接收次模块400设置在电路板300表面，光接收次模块400包括光接收芯片401、光波导402、跨阻放大芯片500及限幅放大芯片600。
64.光接收芯片401、跨阻放大芯片500及限幅放大芯片600分别设置在电路板表面，与电路板实现电连接；光波导402位于光接收芯片401的上方，光接收芯片401的光敏面朝向光波导402，承载混合频率信号的光通过光波导402传输至光接收芯片401中。
65.光接收芯片401是光模块接收端用于接收光信号的芯片，光信号射入光接收芯片的光敏面后，光接收芯片401利用光电转换效应生成电流信号，在光转换为电流的过程中，信号的载体发生改变，但信息没有变化。光接收芯片输出的信号通常是模拟信号，常见的光接收芯片为pin光电二极管或光电雪崩二极管apd。
66.光接收芯片401产生的光电流传输至跨阻放大芯片500中，由跨阻放大芯片500对该的光电流进行放大后输出至限幅放大芯片600。另外，跨阻放大芯片500也可以集成转换电路，以将用于接收的电流转换为电压信号。
67.另外，电路板30上还设有采样电路800，对跨阻放大芯片500输出的信号转换为微处理器700可以接收的信号后，发送至微处理器700，例如，跨阻放大芯片500输出的信号为
电流信号，而微处理器700只可以接收电压信号，进而利用采样电路800将跨阻放大芯片500输出的电流信号转换为预设大小的电压信号后发送给微处理器700。当然，在其它实施例中，还可以将跨阻放大芯片500与微处理器700直接电连接。
68.微处理器700根据接收的信号，实现接收光功率强度检测功能。其中，对于接收光功率强度检测，可以在微处理器700内部的寄存器中设置监控位，以实现对接收光功率的实时监控，以及设置los报警位，以指示此时光模块是否检测到光信号。图6为本发明实施例提供的一种光模块内部结构框图。
69.如图6所示，设置跨阻放大芯片500的输出端与第一采样电路801的输入端连接，第一采样电路801的输出端与los信号生成模块900电连接，los信号生成模块900将接收的电信号的大小与预设阈值比较，其中，可以设置当光模块没有收到光信号或者收到的光信号低于阈值时，即其接收的电信号低于预设阈值时，则输出los信号，如输出高电平信号至微处理器700，微处理器700接收到该信号后，则向los报警位中写入第一预设值，以向上位机提示没有信号输入或者信号丢失；相反，当光模块收到的光信号高于阈值时，即其接收的电信号高于预设阈值时，则不输出los信号，如输出低电平信号至微处理器700，微处理器700接收到该信号后，则将上述los报警位中的第一预设值改为第二预设值，其中，第二预设值可以是模块上电后的默认值。上位机通过los信号的状态得知光模块的光信号接收情况，并在必要时进行相应的操作。
70.其中，目前对于los告警用的预设阈值的设定方法通常是：搭配好光接收芯片401、跨阻放大芯片500及限幅放大芯片600后，通过几只模块样品首先摸索出预设阈值，然后通过小批量模块进行预设阈值验证，根据验证情况再来调整预设阈值，然后固化该预设阈值。但是，大多数的跨阻放大芯片500会存在一个固有底噪，即在没有光信号时跨阻放大芯片仍会输出电信号，且随芯片的温度变化而变化。由于该底噪会干扰真实的信号输出，进而如果继续采用上述固定预设阈值的方式，将会导致los报警异常的问题。
71.因此，本技术实施例还设置微处理器700与los信号生成模块900电连接，其中，微处理器700被配置为：首先获取跨阻放大芯片500的当前温度；然后，根据预设的跨阻放大芯片温度与los阈值的对应关系，确定当前温度所对应的los阈值，并将los阈值发送至los信号生成模块，这样，los信号生成模块900根据接收到的los阈值与第一采样电路801的所输入的信号进行比对。
72.其中，由于跨阻放大芯片500的底噪是一个随温度变化的量，因此，通过采集跨阻放大芯片500在不同温度下的底噪值，便可以拟合出跨阻放大芯片的底噪值随温度的变化关系，当然，也可以是底噪值与温度的对应关系表。进一步的，基于跨阻放大芯片500在不同温度下的底噪值不同，所以，根据跨阻放大芯片500的底噪值的不同，设置不同的los阈值，进而得到los阈值随底噪变化的函数，当然，也可以是los阈值与底噪的对应关系表。进而，对应跨阻放大芯片500的温度与los阈值的对应关系的设置方法为：首先，根据预设的跨阻放大芯片的底噪值随温度的变化关系，具体可以是查表、函数计算等方式，确定与当前温度对应的底噪值；根据预设的los阈值随底噪的变化关系，确定与底噪值对应的los阈值。当然，也可以基于上述跨阻放大芯片的底噪值随温度的变化关系，以及los阈值随底噪的变化关系，得到los阈值随着跨阻放大芯片的温度的变化关系，这样，mcu可以直接根据跨阻放大芯片的温度，得到与该温度对应的los阈值。
73.通过微处理器700设置不同温度下阈值的方式，可以消除跨阻放大芯片的底噪值随温度变化的影响，实现los信号的准确上报。
74.进一步的，如图6所示，在实现模块接收光功率的实时监控时，设置跨阻放大芯片500的输出端与第二采样电路802的输入端连接，第二采样电路802的输出端与微处理器700电连接，微处理器700接收到该信号后，将该信号进行模数转换，以及转换为对应的光功率数值后，写入至预设的监控位中。以供上位机通过读取该监控位中的写入值，即可实时监控光模块的运行状态，以快速发现和定位系统故障。其中，上述第二采样电路802与第一采样电路801也可以集成在一个电路中。
75.但是，由于跨阻放大芯片500的底噪会影响接收光功率值的检测结果，进而导致上位机对光模块的运行状态出现误判。针对该问题，本实施例中的微处理器700还被配置为：首先获取跨阻放大芯片500的当前温度；然后，根据预设的跨阻放大芯片温度与底噪的对应关系，确定当前温度所对应的底噪值，并从跨阻放大芯片所输出信号的初始值中去除底噪值后，作为跨阻放大芯片所输出信号的有效值；最后，根据跨阻放大芯片所输出信号的大小与接收光功率的对应关系，将与有效值相对应的光功率值作为光模块的接收光功率，进而可以实现不同温度下光模块接收光功率的精确监控。
76.需要说明的是，对于跨阻放大芯片500的温度的采集，可以在跨阻放大芯片500处设置温度监控模块，并且该温度监控模块与微处理器700电连接，或者，还可以将微处理器700内部的温度监控模块所采集到的温度作为跨阻放大芯片500的温度，当然，也可以是其它方式。
77.基于上述结构，本实施例还提了一种光模块接收光功率监控方法，用于接收光功率的los告警。图7为本技术实施例提供的一种光模块接收光功率监控方法的基本流程示意图。如图7所示，该方法包括如下步骤：
78.s110：获取跨阻放大芯片的当前温度。
79.s120：根据预设的跨阻放大芯片温度与los阈值的对应关系，确定所述当前温度所对应的los阈值，以及将所述los阈值发送至los信号生成模块。
80.其中，所述los信号生成模块，用于当所述跨阻放大芯片所输出信号的大小低于所述los阈值时，输出los信号；所述光模块的los阈值随着跨阻放大芯片的温度的变化而变化。
81.本实施例还提了另一种光模块接收光功率监控方法，用于接收光功率的实时监控。图8为本技术实施例提供的另一种光模块接收光功率监控方法的基本流程示意图。如图8所示，该方法包括如下步骤：
82.s210：获取跨阻放大芯片的当前温度。
83.s220：根据预设的所述跨阻放大芯片的底噪值随温度的变化关系，确定与所述当前温度对应的底噪值。
84.s230：从所述跨阻放大芯片所输出信号的初始值中去除所述底噪值后，作为所述跨阻放大芯片所输出信号的有效值。
85.s230：根据所述跨阻放大芯片所输出信号的大小与接收光功率的对应关系，将与所述有效值相对应的光功率值作为光模块的接收光功率。
86.本实施例采用递进的方式描述，本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相
参见即可。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。