一种光调顶装置的制作方法

1.本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种光调顶装置。


背景技术：

2.随着5g时代的来临，各大运营商为了抢占市场先机，大力推进5g网络的建设，用于5g前传的各种组网方式不断优化演进。基于成本和光纤资源的考虑，5g前传方案从传统的光纤直驱方案向波分复用方案演进。波分复用方案分又可以分为无源波分、半有源波分、有源波分3种方案。该3种方案中无源波分成本最低，应用部署最快，但在部署过程中，其无法进行有效监控，可维护性差的缺点逐渐暴露出来。为了解决这一问题，半有源波分方案推进开始得到重视，在众多半有源波分方案中，基于中等波分复用(metro wave division multiplexing，mwdm)和局域网波分复用(lan wavelength division multiplexing，lanwdm)功能的半有源系统最受关注。
3.在wdm技术的应用中，信道监测是光模块必须具备的重要技术。信道监测主要采用光调顶技术，它是指在光发射机端的信号上，叠加一个小幅度的低频信号调制作为标识，不同信道采用不同的标识信息，接收端通过检测此标识信息即可对应地获取波长等信息，以此实现信道监测的功能。例如，在波分复用无线前传应用中，在25gbps主业务数据之外，希望有简单的低速“消息通道”来传输信道两侧的监管信息，比如光模块监控量查询、双方波长的协商、链路回环测试等等。
4.目前，光传输有两种方式进行信号发射，包括内调制与外调制。但是目前的内调制和外调制方案均面临着成本较高的问题，限制了半有源技术中信道监测的应用。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种光调顶装置，以解决现有技术中半有源技术中信道监测方案成本较高的技术问题。
6.本发明提出的技术方案如下：
7.本发明实施例第一方面提供一种光调顶装置，包括：激光器、光调顶电路、马赫曾德尔调制器以及马赫曾德尔驱动器；所述光调顶电路接收外部输入的调制信号进行脉冲宽幅调制后得到光调顶信号驱动电流，将所述光调顶信号驱动电流输入至所述激光器；所述激光器根据所述光调顶信号驱动电流以及激光器驱动电流输出带有光调顶信号的光束；所述马赫曾德尔调制器根据所述马赫曾德尔驱动器的电压调制信号对所述带有光调顶信号的光束进行调制，得到带有光调顶信号的主信号。
8.可选地，该光调顶装置还包括：微控制单元，所述微控制单元接收外部输入的光调顶信号进行解码，得到调制信号，将所述调制信号输入至所述光调顶电路；所述微控制单元还用于向所述马赫曾德尔驱动器输入电压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器根据所述电压调整信号进行电压摆幅调整，得到电压调制信号，将所述电压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器；所述光调顶电路包括低压差线性稳压器、dc－dc电路或偏置电流电路，所述低
压差线性稳压器带有脉冲宽幅调制引脚。
9.可选地，当所述带有光调顶信号的光束输入至所述马赫曾德尔调制器时，所述微控制单元向所述马赫曾德尔驱动器输入降压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器根据所述降压调整信号降低电压摆幅，得到降压调制信号，将所述降压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器。
10.可选地，该光调顶装置还包括：热敏电阻，所述微控制单元还用于获取所述热敏电阻的阻值，根据所述阻值调整所述调制信号和所述电压调整信号的大小。
11.可选地，所述微控制单元根据所述阻值调整所述调制信号和所述电压调整信号的大小，包括：所述微控制单元将所述阻值和第一预设阈值比较，当所述阻值对应的温度低于第一预设阈值时，所述微控制单元增大所述激光器的驱动电流，所述微控制单元向所述低压差线性稳压器输入低温调制信号，所述低压差线性稳压器根据所述低温调制信号输出光调顶信号低温驱动电流，所述光调顶信号低温驱动电流大于所述光调顶信号驱动电流；所述微控制单元还用于在所述阻值对应的温度低于第一预设阈值时，向所述马赫曾德尔驱动器输入降压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器根据所述降压调整信号降低电压摆幅，得到降压调制信号，将所述降压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器。
12.可选地，所述微控制单元根据所述阻值调整所述调制信号和所述电压调整信号的大小，还包括：所述微控制单元将所述阻值对应的温度和第二预设阈值比较，当所述阻值对应的温度大于第二预设阈值时，所述微控制单元控制所述激光器的驱动电流降低，所述微控制单元向所述低压差线性稳压器输入高温调制信号，所述低压差线性稳压器根据所述高温调制信号输出光调顶信号高温驱动电流，所述光调顶信号高温驱动电流小于所述光调顶信号驱动电流；所述微控制单元还用于在所述阻值对应的温度大于第二预设阈值时，向所述马赫曾德尔驱动器输入升压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器根据所述升压调整信号提高电压摆幅，得到升压调制信号，将所述升压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器。
13.可选地，该光调顶装置还包括：第一监控探测器，所述第一监控探测器用于监测所述激光器的输出光束的光强值，将所述光强值输入至所述微控制单元，所述微控制单元将所述光强值和第一存储值进行比较，当所述光强值低于第一存储值时，生成第一更换信号。
14.可选地，该光调顶装置还包括：第二监控探测器，所述第二监控探测器用于监测所述马赫曾德尔调制器的输出光束的光强值，将所述光强值输入至所述微控制单元，所述微控制单元将所述光强值和第二存储值进行比较，当所述光强值低于第二存储值时，生成第二更换信号。
15.可选地，该光调顶装置还包括：通用输入输出接口，所述微控制单元通过所述通用输入输出接口接收外部输入的光调顶信号。
16.可选地，该光调顶装置还包括：pcb板，所述通用输入输出接口、微控制单元、马赫曾德尔驱动器、热敏电阻以及低压差线性稳压器均设置在所述pcb板上。
17.本发明提供的技术方案，具有如下效果：
18.本发明实施例提供的光调顶装置，设置光调顶电路、马赫曾德尔调制器以及马赫曾德尔驱动器，其中，光调顶电路通过对调制信号进行脉冲宽幅调制得到光调顶信号驱动电流，由此，通过脉冲宽幅调制可以实现光调顶信号的可控线性调制输出；同时马赫曾德尔调制器可以根据马赫曾德尔驱动器的电压调制信号直接对带有光调顶信号的光束进行调
制，实现了对主信号的稳定输出调制。
19.本发明实施例提供的光调顶装置，采用激光器、马赫曾德尔调制器、第一监控探测器以及第二监控探测器等元件，当外部输入光调顶信号时，马赫曾德尔驱动器能够根据微控制单元的电压调整信号生成电压调制信号，从而控制马赫曾德尔调制器调整激光器输出光信号中的“0”信号，改善主信号的消光比，实现高频主信号的稳定输出；同时采用光调顶电路能够线性输出调顶信号对光调顶信号进行可控线性输出调制。此外，针对不同温度场景，通过光调顶电路和马赫曾德尔驱动器动态调整光调顶信号和主信号，既能均衡整体功耗，又能更好地保护激光器与接收端的探测器寿命。并且设置第一监控探测器以及第二监控探测器进行光路监测，能够动态维护器件寿命，监控光路系统，降低运维成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
21.图1是根据本发明实施例的光调顶装置的结构框图；
22.图2是根据本发明另一实施例的光调顶装置的结构框图。
具体实施方式
23.正如在背景技术中所述，内调制和外调制方案均面临着成本较高的问题。其中，内调制是将激光器光源和调制器合二为一；外调制是采用激光器与外置调制器耦合等方式，实现光信号的发射。
24.在内调制方案中，通常采用半导体激光器，而半导体激光器的输出速率与振腔长度成反比；若采用较高频率，光功率输出难进一步上升。通常采用1－3％的光调顶调制幅度，而采用3％的调制幅度时，对于发射端的压力巨大，彩光光模块发射端光眼图质量变差，比如光眼图模板裕量变差，抖动增大，同时当此混合信号传输到对端光模块接收端时，会造成整条光纤链路信噪比的降低，劣化了主业务的灵敏度，从而干扰到25g主业务的正常运行；若采用1％的调幅幅度，发射端无压力，但接收端会因调幅过小，被迫缩短oam的通讯距离，这不符合经济性的要求。此外，对于dml激光器中的磷化铟材料，已经快接近量产极限；如光功率调幅增加1％——3％，意味着内部可靠性标准将突破，交付与可靠性面临双重风险。
25.现有外调制光模块通常采用如下方案：采用两组马赫曾德调制器，一组调制器做主信号的强度调制，另一组调制器做低频oam信号调制。其中，在光路部分需要有两对波导型调制臂，同时要做三次的分光与合光，光链路的损耗巨大。并且，调制主要针对主信号中nrz信号的0进行调制，存在非线性调制问题(对主信号1进行调制的，会影响主信号的眼图质量)。同时，人员调试工作量大，效果不好。此外，还需要配备两路马赫曾德驱动器，成本高。
26.有鉴于此，本发明实施例提供一种光调顶装置，包括：激光器、光调顶电路、马赫曾德尔调制器以及马赫曾德尔驱动器；所述光调顶电路接收外部输入的调制信号进行脉冲宽
幅调制后得到光调顶信号驱动电流，将所述光调顶信号驱动电流输入至所述激光器；所述激光器根据所述光调顶信号驱动电流以及激光器驱动电流输出带有光调顶信号的光束；所述马赫曾德尔调制器根据所述马赫曾德尔驱动器的电压调制信号对所述带有光调顶信号的光束进行调制，得到带有光调顶信号的主信号。
27.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.本发明实施例提供一种光调顶装置，如图1所示，该光调顶装置包括：激光器10、光调顶电路20、马赫曾德尔调制器30以及马赫曾德尔驱动器40；所述光调顶电路接收外部输入的调制信号进行脉冲宽幅调制后得到光调顶信号驱动电流，将所述光调顶信号驱动电流输入至所述激光器10；所述激光器10根据所述光调顶信号驱动电流以及激光器10驱动电流输出带有光调顶信号的光束；所述马赫曾德尔调制器30根据所述马赫曾德尔驱动器40的电压调制信号对所述带有光调顶信号的光束进行调制，得到带有光调顶信号的主信号。
32.在一实施方式中，激光器10可以选择连续波长激光器10，该调制信号可以是曼切斯特编码，所述光调顶电路包括低压差线性稳压器21、dc－dc电路或偏置电流电路；此外，该光调顶电路也可以采用其他硬件结构，只要能够实现该光调顶电路的功能即可。若采用低压差线性稳压器21，为了实现脉冲宽幅调制功能，则低压差线性稳压器21上设置有脉冲宽幅调制引脚，该调制信号可以直接输入至该脉冲宽幅调制引脚生成光调顶信号驱动电流。同时，马赫曾德尔驱动器40还可以接收外部输入的主信号发射信号，根据主信号发射信号生成电压调制信号。
33.具体地，马赫曾德尔调制器30中具有两个干涉臂，可以将输入光束分成两路相等的信号分别进入两个干涉臂中，该两个干涉臂采用电光性材料，其折射率随外部施加的电信号大小而变化。由于光支路的折射率变化会导致信号相位的变化，当两个支路信号调制器输出端再次结合在一起时，合成的光信号将是一个强度大小变化的干涉信号，相当于把电信号的变化转换成了光信号的变化，实现了光强度的调制。
34.并且，该光调顶装置采用单个马赫曾德尔调制器30，其可以根据马赫曾德尔驱动器40的电压调制信号直接对带有光调顶信号的光束进行调制，具体可以对带有光调顶信号
的光束中主信号进行调制，使得该马赫曾德尔调制器30输出的主信号呈现稳定输出。同时，光调顶信号驱动电流由光调顶电路进行脉冲宽幅调制，可以实现光调顶信号的可控线性输出调制。
35.本发明实施例提供的光调顶装置，设置光调顶电路、马赫曾德尔调制器30以及马赫曾德尔驱动器40，其中，光调顶电路通过对调制信号进行脉冲宽幅调制得到光调顶信号驱动电流，由此，通过脉冲宽幅调制可以实现光调顶信号的可控线性输出调制；同时马赫曾德尔调制器30可以根据马赫曾德尔驱动器40的电压调制信号直接对带有光调顶信号的光束进行调制，实现了对主信号的稳定输出调制。
36.下列实施方式中以光调顶电路采用低压差线性稳压器21为例对该光调顶装置的结构进行详细说明。
37.作为本发明实施例的一种可选地实施方式，如图2所示，该光调顶装置还包括：微控制单元50，所述微控制单元50接收外部输入的光调顶信号进行解码，得到调制信号，将所述调制信号输入至所述低压差线性稳压器21；所述微控制单元50还用于向所述马赫曾德尔驱动器40输入电压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器40根据所述电压调整信号进行电压摆幅调整，得到电压调制信号，将所述电压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器30。具体地，该光调整装置中还可以设置通用输入输出接口90，微控制单元50通过该通用输入输出接口90获取外部输入的光调顶信号(oam信号)。
38.在一实施方式中，当所述带有光调顶信号的光束输入至所述马赫曾德尔调制器30时，或者说当微控制单元50向所述低压差线性稳压器21输入调制信号后，所述微控制单元50向所述马赫曾德尔驱动器40输入降压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器40根据所述降压调整信号降低电压摆幅，得到降压调制信号，将所述降压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器30。
39.具体地，当激光器10接收到光调顶信号驱动电流时，会在其输出的光束中叠加光调顶信号，则最终输出的光信号中可能会由于叠加的光调顶信号导致主信号质量下降。由此，可以通过微控制单元50向所述马赫曾德尔驱动器40输入降压调整信号，降低马赫曾德尔驱动器40的电压摆幅，并且，激光器10输出光信号中包括“0”信号和“1”信号，降低马赫曾德尔驱动摆幅，可以使得马赫曾德尔调制器30输出光束中“0”信号的输出光强增大，从而能够保证主信号的质量。
40.作为本发明实施例的一种可选地实施方式，如图2所示，该光调顶装置还包括：热敏电阻60，所述微控制单元50还用于获取所述热敏电阻60的阻值，根据所述阻值调整所述调制信号和所述电压调整信号的大小。具体地，激光器10和接收马赫曾德尔调制器30输出光束的探测器都需要合适的工作温度。其中，发射端的激光器10需要合适的工作温度；接收端的探测器，需要较好的散热条件，探测器在低温环境下，具有更高的灵敏度与响应时间。由此，通过设置热敏电阻60，微控制单元50通过热敏电阻60的阻值变化能够探测到周围温度变化，从而通过调制激光器10和马赫曾德尔调制器30，使得激光器10和探测器处于更好的工作状态中。
41.在一实施方式中，所述微控制单元50根据所述阻值调整所述调制信号和所述电压调整信号的大小，包括：所述微控制单元50将所述阻值对应的温度和第一预设阈值比较，当所述阻值对应的温度低于第一预设阈值时，所述微控制单元50增大所述激光器10的驱动电
流，所述微控制单元50向所述低压差线性稳压器21输入低温调制信号，所述低压差线性稳压器21根据所述低温调制信号输出光调顶信号低温驱动电流，所述光调顶信号低温驱动电流大于所述光调顶信号驱动电流；所述微控制单元50还用于在所述阻值对应的温度低于第一预设阈值时，向所述马赫曾德尔驱动器40输入降压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器40根据所述降压调整信号降低电压摆幅，得到降压调制信号，将所述降压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器30。
42.具体地，可以通过该热敏电阻60的温度表中确定其阻值对应的温度。并将该温度和第一预设阈值比较。该第一预设阈值可以是零下三十度，或者第一预设阈值也可以根据激光器10和探测器的具体工作参数进行确定。微控制单元50可以通过通用输入输出接口90获取热敏电阻60的阻值。当小于第一预设阈值时，说明该光调顶装置处于低温状态下，为了使激光器10处于更佳的工作温区，可以提升激光器10的驱动电流值，同时提升光调顶信号驱动电流。其中，激光器10的驱动电流值可以提升1％～2％，光调顶信号驱动电流可以提升2％～5％，例如，光调顶信号驱动电流可以提升2％、3％、4％或5％，优选地可以是4％或5％。同时，还可以向马赫曾德尔驱动器40输入降压调整信号，可以使得马赫曾德尔调制器30输出光束中“0”信号的输出光强增大，降低主信号的消光比参数，其中，消光比是指激光器10在发射全“1”码时的光功率p1与全“0”码时发射的光功率p0之比；这样既能均衡整体功耗，又能更好地保护激光器10与接收端的探测器寿命。
43.在一实施方式中，所述微控制单元50根据所述阻值调整所述调制信号和所述电压调整信号的大小，还包括：所述微控制单元50将所述阻值对应的温度和第二预设阈值比较，当所述阻值对应的温度大于第二预设阈值时，所述微控制单元50控制所述激光器10的驱动电流降低，所述微控制单元50向所述低压差线性稳压器21输入高温调制信号，所述低压差线性稳压器21根据所述高温调制信号输出光调顶信号高温驱动电流，所述光调顶信号高温驱动电流小于所述光调顶信号驱动电流；所述微控制单元50还用于在所述阻值对应的温度高于第二预设阈值时，向所述马赫曾德尔驱动器40输入升压调整信号，所述马赫曾德尔驱动器40根据所述升压调整信号提高电压摆幅，得到升压调制信号，将所述升压调制信号输入至所述马赫曾德尔调制器30。
44.具体地，该第二预设阈值可以是零上三十度，或者第二预设阈值也可以根据激光器10和探测器的具体工作参数进行确定。微控制单元50可以通过通用输入输出接口90获取热敏电阻60的阻值。当大于第二预设阈值时，说明该光调顶装置处于高温状态下，为了使激光器10处于更佳的工作温区，可以降低激光器10的驱动电流值，同时降低光调顶信号驱动电流。其中，光调顶信号驱动电流可以提升2％～3％，例如，光调顶信号驱动电流可以提升2％、3％，优选地可以是2％。同时，还可以向马赫曾德尔驱动器40输入升压调整信号，提高马赫曾德尔驱动器40的驱动电压，使得马赫曾德尔调制器30输出光束中“0”信号的输出光强降低，从而主信号的消光比参数；这样既能均衡整体功耗，又能更好地保护激光器10与接收端的探测器寿命。
45.作为本发明实施例的一种可选地实施方式，如图2所示，该光调顶装置还包括：第一监控探测器70，所述第一监控探测器70用于监测所述激光器10的输出光束的光强值，将所述光强值输入至所述微控制单元50，所述微控制单元50将所述光强值和第一存储值进行比较，当所述光强值低于第一存储值时，生成第一更换信号。其中，微控制单元50可以在闲
时通过通用输入输出接口90获取第一监控探测器70的光强值，第一存储值预先保存在微控制单元50的寄存器中，将光强值和第一存储值比较时，可以先判断该光强值具体比第一预设值低多少，若低于8％，则微控制单元50发出报警指令给oam监控系统，提示风险；若低于15％，则微控制单元50输出第一更换信号，同时在oam监控屏幕标红，通知更换。其中，当接收到第一更换信号时，则激光器10的损耗值较大，需要激光器进行更换。同时该第一更换信号也可以反馈给运维部门，以便及时更换组件。
46.在一实施方式中，如图2所示，该光调顶装置包括：第二监控探测器80，所述第二监控探测器80用于监测所述马赫曾德尔调制器30的输出光束的光强值，将所述光强值输入至所述微控制单元50，所述微控制单元50将所述光强值和第二存储值进行比较，当所述光强值低于第二存储值时，生成第二更换信号。其中，微控制单元50可以在闲时通过通用输入输出接口90获取第二监控探测器80的光强值，第二存储值预先保存在微控制单元50的寄存器中，将光强值和第二存储值比较时，可以先判断该光强值具体比第二预设值低多少，若低于8％，则微控制单元50发出报警指令给oam监控系统，提示风险；若低于15％，则微控制单元50输出第二更换信号，同时在oam监控屏幕标红，通知更换。其中，当接收到第二更换信号时，则说明激光器10的损耗值较大或者马赫曾德尔驱动器进灰或出现故障，需要对激光器和马赫曾德尔驱动器进行更换。同时该第二更换信号也可以反馈给运维部门，以便及时更换组件。
47.在一实施方式中，光调顶装置还包括：pcb板，所述通用输入输出接口90、微控制单元50、马赫曾德尔驱动器40、热敏电阻60以及低压差线性稳压器21均设置在所述pcb板上。激光器10和马赫曾德尔调制器30可以通过飞线与pcb板连接，第一监控探测器70可以和激光器10一同设置在气密封组件中，第二监控探测器80安放在马赫曾德尔调制器30的合光器一侧，第二监控探测器80和马赫曾德尔调制器30均设计在同一芯片中。
48.本发明实施例提供的光调顶装置，采用激光器10、马赫曾德尔调制器30、第一监控探测器70以及第二监控探测器80等元件，当外部输入光调顶信号时，马赫曾德尔驱动器能够根据微控制单元的电压调整信号生成电压调制信号，从而控制马赫曾德尔调制器调整激光器输出光信号中的“0”信号，改善主信号的消光比，实现高频主信号的稳定输出；同时采用光调顶电路能够对光调顶信号进行可控线性输出调制。此外，针对不同温度场景，通过光调顶电路和马赫曾德尔驱动器动态调整光调顶信号和主信号，既能均衡整体功耗，又能更好地保护激光器与接收端的探测器寿命。并且设置第一监控探测器以及第二监控探测器进行光路监测，能够动态维护器件寿命，监控光路系统，降低运维成本。
49.虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
50.此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结
果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。