一种可集成的光模块发送光眼图的自动调试电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光模块，尤其是涉及一种可集成的光模块发送光眼图的自动调试电路。
【背景技术】
[0002]光纤通信网络连接到用户终端的接入网，接入网的技术由于网络宽带需求的发展正在演绎着“光进铜退”的浪潮。无源光网络因维护简便、便于安装和扩展而得到广泛应用，GPON(Gigabit-capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络)成为光纤接入的最佳解决方案。GPON是一种点到多点的结构，可以灵活的组成树型、星型、总线型等拓扑结构，GPON由安装在中心控制站的OLT(Optical Line Terminat1n，光线路终端)、安装于用户场所的光网络单元ONU (Optical Network Unit，光网络单元)及OLT和ONU之间的无源光网络 ODN(Optical Distribut1n Network) o GPON 系统米用 WDM(Wavelength Divis1nMultiplexing)波分复用技术，实现单纤双向传输，在OLT到ONU下行方向实现广播方式，ONU到OLT的上行方向采用突发方式。
[0003]光模块是ONU的核心部件，主要包括激光器驱动芯片、激光器组件，实现光/电、电 / 光信号转换，BOSA(B1-direct1n Optical Sub Assembly，光收发一体组件)是 ONU光模块的核心器件，包括发送端和接收端，发送端速率为1.25Gbps，接收端组件速率为2.488Gbps。在发送端，激光器发出的1310nm激光经过光波导，呈一定角度到达滤波片的前端面，在此被端面全部反射进入光纤，而从光纤进来的1310nm的光信号却能够全部经过滤波片，被转换成电信号，实现单纤双向的功能。为了监控激光器的工作状态，实现自动功率调整，激光器发出的光的一部分约10%进入分支波导，被监控二极管吸收，转变为监控信号。发送光眼图是ONU发送端最关键的指标，眼图包含丰富的信息，体现数字信号的整体特征，能够有效评估数字信号的品质。如果发送光眼图质量不好，严重影响ONU与OLT之间的业务能力。
[0004]激光二极管为电流控制器件，其正向电流超过阈值电流Ith则发光，一般情况，为了实现快速开启和关断，会对激光二极管加上略大于阈值电流的直流偏置电流Ibias ;激光器输出取决于其驱动电流幅度以及斜效率，其阈值电流Ith和斜效率都与温度相关，离散型较大。
[0005]中国专利公开号为CN201010519598.7的“一种光模块光眼图的自动调试方法”是通过得到激光器的阈值电流，然后通过计算机设置光模块的偏置电流为阈值电流与平衡系数之和，实现自动调试光眼图，无需由人工进行调试。
[0006]中国专利公开号为CN 201110177788.X的“一种稳定EML TOSA稳定输出光眼图的方法”中只有发送端模块的核心温度的温度补偿查找表以模块温度为索引，而Ibias电流、Imod电流、偏压、交叉点的温度补偿查找表则以发送端模块的核心温度为索引，通过此方法使模块输出的光眼图更稳定。
[0007]传统光模块眼图调试方式为:使用眼图仪和光功率计，采用逐点调节、测试、再调试，直到满足要求，效率很低，每个模块调试完成需要5min左右，调试过程中强依赖眼图仪和光功率计，如果没有眼图仪，便不知道眼图质量如何，对仪器的依赖性太强。目前常用的眼图仪主要为泰克和安捷伦的，但仪器内部的计算方法有所不同，所以对眼图调试的结果判断也会有所影响。并且仪器在使用过程中需要主要温度补偿、暗电流校准等，如果忘记，会导致测试失败，也会影响光眼图的测试效率。目前为了防止高低温环境下眼图质量的变化，会对眼图的消光比建立温度补偿表，而发送光功率在高低温下变化不大。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供可集成在激光器驱动芯片内部，可调试出合适的发送光功率和消光比，可实现光眼图的免人工调试，提升光眼图的调试效率、降低调试成本的一种可集成的光模块发送光眼图的自动调试电路。
[0009]本发明设有算法模块、Ibias电流数字模拟转换模块、Imod电流数字模拟转换模块、Ibias电流监控模块、Imod电流监控模块；所述Ibias电流代表直流偏置电流，Imod电流代表调试电流；
[0010]算法模块输出端分别接Ibias电流数字模拟转换模块输入端和Imod电流数字模拟转换模块输入端，Ibias电流数字模拟转换模块的输出端接Ibias电流监控模块的输入端，Imod电流数字模拟转换模块的输出端接Imod电流监控模块的输入端，Ibias电流监控模块的Ibias电流输出端和Imod电流监控模块的Imod电流输出端分别接激光器的驱动器芯片输入端；Ibias电流监控模块和Imod电流监控模块再连接回算法模块。
[0011]本发明的工作原理如下:
[0012]利用Ibias 电流数字模拟转换(Digital to Analog Converter, DAC)模块、Ibias电流监控模块、Imod电流数字模拟转换模块、Imod电流监控模块实现激光器驱动芯片内部自动检测，然后根据反馈数据在内部的算法模块根据发送光功率Power和消光比ER的计算公式来自动调节Ibias电流和Imod电流对应的DA值(寄存器中十六进制数)，直至调试出合适的发送光功率和消光比。从而实现光眼图的免人工调试。提升光眼图的调试效率，降低调试成本。
[0013]根据发送光功率的计算公式:Pwr = (Imod/2+Ibias_Ith)*S(S为激光器的斜效率，Ith为激光器的阈值电流，均由光模块厂家提供)，及ONU规定的发送光功率的最优值及范围。根据发送光眼图的消光比的计算公式:ER = 101g[ (Imod+Ibias-1th)/(Ibias-1th)]，及ONU规定的发送光眼图消光比的最优值及范围。
[0014]本发明在原有的激光器驱动器芯片内部集成一个自动调节Ibias电流和Imod电流对应DA值的功能模块，根据Pwr和ER与Ibias电流与Imod电流的关系计算公式及其设定规范值，采用逐渐逼近的方法自动调节芯片内部寄存器，自动调试出合适的Ibias电流和Imod电流对应的DA值，并且输出Ibias电流和Imod电流驱动激光器正常工作。
[0015]通过这种可集成电路实现光模块发送光眼图的自动调试相比于传统光模块发送光眼图的调试方法省去了人工调试的繁琐，节省了人力与设备成本，并且避免了人的主观因数和仪器误差影响对光眼图质量的判断。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例结构组成框图。
[0017]图2为集成有本发明实施例的激光器发送端匹配电路原理图。
[0018]图3为集成有本发明实施例的激光器驱动电路特性分析图。
[0019]图4为本发明实施例使用时光眼图自动调试流程图。
[0020]图5为传统光眼图手动调试流程图。
【具体实施方式】
[0021]参见图1，本发明实施例设有算法模块l、Ibias电流数字模拟转换模块2、Imod电流数字模拟转换模块3、Ibias电流监控模块4、Imod电流监控模块5 ;所述Ibias电流代表直流偏置电流，Imod电流代表调试电流。算法模块I输出端分别接Ibias电流数字模拟转换模块2输入端和Imod电流数字模拟转换模块3输入端，Ibias电流数字模拟转换模块2的输出端接Ibias电流监控模块4的输入端，Imod电流数字模拟转换模块3的输出端接Imod电流监控模块5的输入端，Ibias电流监控模块4的Ibias电流输出端和Imod电流监控模块5的Imod电流输出端分别接激光器6的驱动器芯片输入端；Ibias电流监控模块4和Imod电流监控模块5再连接回算法模块I。在图1中，标记100表示本发明。
[0022]使用时，本发明可以集成在激光器的驱动器芯片内部，其中算法模块根据Pwr和ER的计算公式进行计算并且调整Ibias电流和Imod电流的DA值；Ibias电流的DA值输入到Ibias电流数字模拟转换模块电路，可以实现Ibias的数模转换，输出的Ibias电流值，输入到Ibias电流监控模块，Ibias电流一路反馈到算法模块电路，一路作为激光器芯片输出提供给激光器作为激光二极管的偏置电流。Imod电流的DA值输入到Imod电流数字模拟转换模块电路，可以实现Imod的数模转换，输出的Imod电流值，输入到Imod电流监控模块，Imod电流一路反馈到算法模块电路，一路作为激光器芯片输出提供给激光器作为激光二极管的调制电流。经过算法模块最终调试出的合适的DA值对应输出的偏置电流Ibias与调制电流Imod —起驱动激光器的正常工作。
[0023]参加图2，通过集成在激光器的驱动器芯片61内部的本发明100最终调试出的合适的DA值对应输出的Ibias电流与Imod电流一起驱动激光器的正常工作，并且需要配合以合适的激光器发送端匹配电路才能保证发送端光眼图的质量。
[0024]图3给出激光器驱动电路特性，得到发送光功率即平均值Pwr与激光器的斜效率S、阈值电流Ith、直流偏置电流Ibias、调制电流Imod的关系表达式为:
[0025]Pwr = (Imod/2+Ibias-1th)*S (I)
[0026]消光比指模块输出“I”的平均光功率Pl与输出“O”的平均光功率PO的比值。即消光比ER与激光器的阈值电流Ith、直流偏置电流Ibias、调制电流Imod的关系表达式为:
[0027]ER = 101g(Pl/P0) (2)
[0028]ER = 101g[ (Imod+Ibias-1th)/ (Ibias-1th)] (3)
[0029]参见图4，采用本发明实施例工作时，包括以下步骤:
[0030]1、配置是否开启自动调试的寄存器，O为不开启自动调试，可以进行手动调试；
[0031]2、配置DAO和DAl的步长寄存器，选择DAO和DAl的步长；
[0032]3、配置激光器的阈值电流Ith和斜效率的值(B0SA厂家提供)；
[0033]4、配置发送光功率Pwr和消光比ER的目标值；
[0034]5、配置DAO和DAl的初始值；
[0035]6、使能自动计算开关；
[0036]7、得出最后的DAO和DAl的值，并把自动计算开关使能关闭，下一次计算再开使會K。
[0037]传统光眼图手动调试流程图参见图5。
【主权项】
1.一种可集成的光模块发送光眼图的自动调试电路，其特征在于设有算法模块、Ibias电流数字模拟转换模块、Imod电流数字模拟转换模块、Ibias电流监控模块、Imod电流监控丰吴块； 算法模块输出端分别接Ibias电流数字模拟转换模块输入端和Imod电流数字模拟转换模块输入端，Ibias电流数字模拟转换模块的输出端接Ibias电流监控模块的输入端，Imod电流数字模拟转换模块的输出端接Imod电流监控模块的输入端，Ibias电流监控模块的Ibias电流输出端和Imod电流监控模块的Imod电流输出端分别接激光器的驱动器芯片输入端；Ibias电流监控模块和Imod电流监控模块再连接回算法模块。
【专利摘要】一种可集成的光模块发送光眼图的自动调试电路，涉及光模块。设有算法模块、Ibias电流DAC模块、Imod电流DAC模块、Ibias电流监控模块、Imod电流监控模块；算法模块输出端分别接Ibias电流DAC模块输入端和Imod电流DAC模块输入端，Ibias电流DAC模块输出端接Ibias电流监控模块输入端，Imod电流DAC模块输出端接Imod电流监控模块输入端，Ibias电流监控模块的Ibias电流输出端和Imod电流监控模块的Imod电流输出端分别接激光器的驱动器芯片输入端；Ibias电流监控模块和Imod电流监控模块接回算法模块。
【IPC分类】H01S3-09, H01S5-042
【公开号】CN104821478
【申请号】CN201510288932
【发明人】郭东辉, 王韦华
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月31日