CN102857298B

CN102857298B - 在光模块中监控功率参数的电路和方法

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Publication number: CN102857298B
Application number: CN201210221635.5A
Authority: CN
Inventors: 马克·海姆巴赫; 穆罕默德·阿扎德
Original assignee: Source Photonics Chengdu Co Ltd
Current assignee: Source Photonics Chengdu Co Ltd
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-06-30
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2032-06-30
Also published as: US20130287392A1; CN102857298A; US8879909B2

Abstract

本发明提供了一种适用于在监控光模块和/或光网络时确定平均功率，消光比，和/或调幅的电路，光模块和/或其方法。所述电路一般包括一个光电二极管，用于生成对应光信号的第一电流，一个电流镜，耦合至所述光电二极管的一端，和一个检测器，耦合至所述光电二极管的另一端。所述电流镜用于产生等于所述第一电流或与所述第一电流成比例的第二电流，而所述检测器用于确定所述光信号的功率或幅值。此外，本方案可利用与相对高速光信号叠加或组合的低速信号传送信息。

Description

在光模块中监控功率参数的电路和方法

技术领域

本发明涉及光模块，光数据通信和网络技术领域。更具体地说，本发明的实施例适用于监控包括光模块在内的光学器件和/或与包括光模块在内的光学器件通信的方法，架构，电路和/或系统。

背景技术

在光数据通信领域中，通常利用光密度的变化发送数据。例如，高光功率（P1）或低功率（P0）可用于分别代表逻辑位1和0。图1所示为典型光信号100和它相应的逻辑信号120或位模式130间的关系。

光模块以光的形式在光链路上发送和接收数据，例如光纤链路。光发送器可包含激光驱动电路，用于驱动激光二极管（LD）和从接收的电信号在所述光纤链路上生成光脉冲。光接收器可包含光敏二极管，用于接收所述光信号。接下来，所述光信号被转换为电信号。因此，光模块转换（i）光信号到模拟和/或数字电信号，和（ii）电信号到光信号。

为了判定所述光模块是否运行正常，将必须监控与所述光信号相关的各种运行参数。消光比，平均功率和光调幅都可以作为此类参数并且可以作为发送器正常运行的技术指标。

可根据方程：P _avg = (P ₁ + P ₀ )/2 [1]，确定所述典型光信号的平均功率(Pavg)，其中P ₁ 为与状态“1”相应信号的功率，而P ₀ 为与状态“0”相应信号的功率。

消光比（ER）是量化调幅度的手段，并且等于所述光信号的高（P ₁ ）低（P ₀ ）功率水平间的比率。根据方程：ER = P ₁ / P ₀ [2]，可计算出ER，其中P ₁ 为与状态“1”相应信号的功率，而P ₀ 为与状态“0”相应信号的功率。ER可用比率，百分数或分贝(dB)表示。光示波器通常用于生成标记代表来自所述光模块的信号。随后，根据所述标记计算出ER。这样，传统光模块通常不能计算出它们发送和/或接收的光信号的ER。

所述光调幅值（OMA）为高（P ₁ ）低（P ₀ ）功率水平间的差。OMA也可根据下例公式：OMA = P ₁ - P ₀ [3]， OMA = 2P _avg [(ER-1)/(ER+1)] [4]得出，其中P ₁ 为与状态“1”相应信号的功率，而P ₀ 为与状态“0”相应信号的功率。传统光模块通常不能确定光信号的光调幅值（OMA）。光链路的链路效能与所述信号的OMA成正比。

本“背景技术”部分仅用于提供背景信息。“背景技术”中的陈述并不意味着本“背景技术”部分公开的内容构成了本发明公开的现有技术，并且本“背景技术”的任何部分，包括本“背景技术”本身，都不能构成本发明公开的现有技术。

发明内容

本发明的实施例适用于监控和/或与光器件通信的方法，架构，电路，光模块和/或接收器和/或系统。

在一个实施例中，本电路可包含光电二极管（PD），用于生成与光信号相应的第一电流，耦合至PD第一端的电流镜（CM），所述CM用于生成与第一电流相等或成比例的第二电流，和一个耦合所述PD第二段的检测器，所述检测器用于确定光信号的功率或幅值。总之，所述检测器可接收光信号的交流(AC)功率和输出与所述交流功率相等或成比例的直流（DC）信号。在一些实施例中，所述检测器包含RF检测器。另一个实施例将第一放大器耦合所述CM。在又一个实施例中，所述电路包括耦合至所述PD第二端的第二放大器，其中所述检测器接收所述第二放大器的输出。在一个实施例中，所述电路包括逻辑单元，用于根据（i）来自所述第二放大器和/或所述检测器的第一电压，和（ii）来自所述CM的第二电压来计算消光比（ER）。

此外，本发明的实施例涉及一种光模块，包括上文所述电路，用于发送光信号的发送器光器件（TOSA），和处理第一和第二电压的消光比（ER）的逻辑单元。在另一个实施例中，所述光模块包括TOSA，该TOSA具有生成与光信号相应电流的光电二极管（PD）。

本发明的实施例还涉及监控一个或多个光模块的方法，包括接收和/或发送一个或多个光信号，将所述一个或多个光信号转换为（i）第一电压（利用检测器）和（ii）第二电压（利用电流镜[CM]），并根据所述第一和第二电压计算所述光模块的消光比（ER）和/或调幅值（比如，OMA）。在一些实施例中，所述方法还包括发送与（i）高功率，（ii）低功率，（iii）消光比，（iv）平均功率和/或（v）调幅值的值范围相应的一个或多个标记和/或状态信息。

本发明的实施例还涉及一种信息通信的方法，包括在光接收器中接收一个或多个光信号，所述光信号具有第一相对恒定频率，和i）根据低于所述第一频率的第二频率变化和可能具有不同于二进制数据容许值的幅值，消光比，高功率和/或平均功率，或ii）在高于N个数量的状态间变化的幅值，消光比和/或高功率，其中n代表允许通过网络发送数据的状态的数量；并提取低速信号，该低速信号具有来自一个或多个光信号的第二频率。

本公开克服了现有技术的缺点，比如不能在光模块内部实时地测量和/或监控性能和/或运行参数。本发明的优点包括能够在内部和实时地计算，监控和追踪平均功率，消光比和调幅值，并能利用此类参数改变和/或修改所述光模块的性能。此外，本发明有益地为表示链路效能和/或所述光模块的“健康程度”和/或与平均功率，ER和OMA相关的光链路做准备。

本发明的所有优点将结合下例各种实施例详细说明。只要此类组合为适合或有利于本文，文中披露的不同实施例和/或实例都可同其他实施例和/或实例组合。

附图说明

图1所示为传统光信号和相应的逻辑信号及位模式。

图2为流程图，其所示内容为与本发明实施例相关的监控一个或多个光模块光信号的典型方法。

图3所示为与本发明实施例相关的第一典型电路。

图3所示为与本发明实施例相关的第二典型电路。

图4所示为与本发明实施例相关的第三典型电路。

图5所示为与本发明实施例相关的典型功率计算器。

图6所示为与本发明实施例相关的简化典型光模块。

图7所示为与本发明实施例相关的第二光模块。

图8所示为与本发明实施例相关的传递信息的典型方法。

图9所示为与本发明实施例相关的从已调制光信号中重新获得的信息信号。

具体实施例

本发明的各种实施例都会有详细的参照。参照的例证会在附图中得到阐释。本发明会用随后的实施例说明，但本发明不仅限于这些实施例的说明。相反的，本发明还意欲涵盖，可能包括在由附加权利要求规定的本发明的主旨和范围内的备选方案，修订条款和等同个例。而且，在下文对本发明的详细说明中，指定了很多特殊细节，以便对本发明的透彻理解。但是，对于一个所属技术领域的专业人员来说，本发明没有这些特殊细节也可以实现的事实是显而易见的。在其他实例中，都没有详尽说明公认的方法，程序，部件和电路，以避免本公开的各方面变得含糊不清。

此外，除了相互排斥的特征和/或流程，本文件中公开的所有特征，措施或流程的能以任何可能的方式和形式组合。除非另有规定，否则任何公开于本说明，权利要求，摘要和图标的特征都可以用其他具有类似目标，目的和/或作用的特征或等价特征替代。每个特真通常都仅仅是在此处公开的发明的一个实施例。

随后的一部分详细说明需要用到过程，程序，逻辑块，功能块，处理，和其他代码上的操作符号来表示，数据位，或计算机，处理器，控制器和/或存储器中的数据流方面的术语。数据处理技术领域的专业人员通常用这些说明和表述来把他们工作的实质有效地传达给所属技术领域的其他专业人员。此处的，过程，程序，逻辑块，功能，方法等等通常都被看作导向期望的和/或预期的结果的步骤或指令中的继发事件。步骤通常包括物理数量的物理操作。虽然未必，但这些数量通常以在计算机或数据处理系统中的电子，磁力，光，或存储的，转移的，组合的，对照的量子信号及其他被操控的形式表现。对普通用途而言，事实证明，参考这些信号，如位，流，值，要素，符号，特征，项，数字或类似的事物，和它们在计算机程序或软件中的表现形式，如代码(可以是目标代码，源代码或二进制代码)给这类说明和表述带来了便利。

不管怎样，我们都应该考虑到所有这些及类似的术语都与适当的物理量和/或信号有关，并且它们仅仅是适用于这些量和/或信号的符号而已。除非有特别说明和/或否则就如下所述一样显而易见，用贯穿本申请的论述术语诸如“处理”，“操作”，“处理”，“计算”，“判定”，“操纵”，“转化”或者诸如此类的涉及电脑或数据处理系统的动作或步骤，或类似装置（如，电气，光学或量子计算，处理装置或电路）来处理或转换数据表示物理量（如，电子）都是允许的。这类术语涉及，在电路，系统或构造（比如，寄存器，存储器，其他这样的信息存储，传输或显示装置等等）的部件范围内，把物理量处理或转换成在相同或者不同系统或构造的其他部件范围中类似的物理量。

此外，在本申请的背景下，术语“电线”，“节点”，“线”，“信号”，“导体”和“总线”涉及任何已知的结构，构造，排列，技术，方法和/或步骤，用于在电路中物理上地从一个点转移信号到另一个点。并且，除非已经注明，否则，从就只能从此处的大前提下使用，术语“已知的”，“赋予的”，“某种”和“预先约定的”来提及值，数量，参数，约束，条件，状态，过程，程序，方法，实践或他们的组合，理论上是可变的，但是这种可变往往是提前设定，并且在那之后，一使用便不可改变的。

同样地，为了方便起见，虽然术语“时间”，“比率”，“周期”和“频率”通常是可交换的并且可以交替使用，但是赋予他们的含义通常是在此类技术上公认的。并且，为了简便，术语“数据”，“数据流”，“比特”，“位模式”和“信息”可能会交替使用，如术语“链接到”，“联结到”和“和”（指间接或者直接的连接，联结或相通），但是赋予他们的含义通常是在此类技术上公认的。

同样地，为了方便起见，虽然术语“光信号”和“光”通常是可交换的并且可以交替使用，且使用这些术语中任何一个也就涵盖了其他，除非上下文清楚地在其它方面做出了说明。同样，除非文中另有说明，否则为了简便，术语“光学的”和“光电的”，“光学器件”，“光电器件”；“发送器”和“收发器”；“接收器”和“收发器”都可以交替使用。

本发明的实施例有益地提供了一种计算光模块运行状态的电路和/或方法，例如消光比，和/或光信号参数的特征或值，比如光调幅，和/或一种传递和/或接收和处理叠加在其他相关高度信号上的相关低速信号的电路和/或方法。本发明的实施例提供了一种适用于在光模块中监控功率相关参数数据和/或光信号功率范围的架构或电路。

本发明的实施例涉及光模块运行和性能附加信息的生成。比如，不同的实施例都可实现光模块在内部测量消光比和/或光调幅值。本发明的实施例还可通过数字诊断监控界面（DDMI）监控发送器和/或接收器的运行参数。因此，本电路，光模块和/或方法实现了更好地监控网络中的光发送起和/或接收器，包括与功率相关的参数，例如平均功率，消光比，光调幅值，链接损耗和/或链路效能。实施例还进一步实现了使用叠加于光信号上的低速调制信号进行信息传递。

本发明的所有优点都会通过下文中对各个实施例的详细描述得到体现。下面将结合典型实施例对本发明进行详细的说明。

监控一个或多个光模块的典型方法

本发明涉及在光模块中监控光信号参数的方法，所述方法包括：接收和/或发送一个或多个光信号；（i）利用检测器将一个或多个光信号转换为第一电压和（ii）利用电流镜将一个或多个光信号转换为第二电压；并根据第一和第二电压计算消光比，平均功率和/或调幅。

通常，第一电压对应光信号的幅值，而第二电压对应平均功率（P _avg ）。利用此类电压，所述方法限定了光模块各类参数的判定和光模块接收和/或发送的光信号，例如平均功率（P _avg ），高功率（P ₁ ），低功率（P ₀ ），ER和/或OMA。

图2举例说明了与本发明相关的监控一个或多个由光模块接收和/或发送的光信号的典型方法200。所述方法通常包含通过流程中的各种循环持续处理，尽管它也包含通过部分或所有流程的单次处理。比如，在所述方法中，在供电稳定的情况下，光模块可持续地从网络组件接收光传输（比如，OLT和/或ONU），和持

如图所示，所述方法可在202启动，随后光模块在204接收和/或发送一个或多个光信号。比如，光模块可利用激光二极管发送光信号和/或利用PD接收光传输。不同波长通常用于发送和接收光信号。比如，在用1310nm波长接收上游光信号时，光模块可用1577nm波长在光网络内向下游其他设备（比如OLT和/或ONU）发送光信号。当光模块监控已发送的光信号时，它也监控自身的功率，ER和/或OMA信息。当光模块接收一个或多个光信号时，光模块也监控内部光模块的功率，ER和/或OMA。

光模块在206将光信号转换为（i）第一电压和（ii）第二电压。光电二极管通常将光信号转换为至少一个电信号（比如，第一和第二电信号）。检测器（比如，RF检测器）可将电信号（比如，第一电信号）转换为第一电压，并且还可利用电流镜将电信号（比如，第二电信号）转换为第二电压。比如，电流镜和电阻器可将第二电信号转换为第二电压（比如，根据欧姆定律）。

在208，第一和/或第二电压用于计算（1）光模块的ER，（2）光信号的平均功率（P_avg ），和/或（3）光信号的OMA。比如，如图3A所示，光模块可利用检测器320将来自接收光信号的PD310的电信号转换为节点325的第一电压V1。光模块也可利用CM330将来自PD310的电信号转换为节点335的第一电压V2。第一电压V1对应RF功率（或幅值），而第二电压V2对应光信号的平均功率（P_avg ）。转换第一电压V1和第二电压V2到RF功率和平均功率（P_avg ）的逻辑或方法分别为技术领域已知的。平均功率（P_avg ）为可由第二电压V2判定的DC量。利用第一电压V1（对应光信号幅值）和第二电压V2（对应P _avg ）可确定各种参数，例如利用上述的方程[1] - [4]确定光信号的平均功率（P _avg ），高功率（P ₁ ），低功率（P ₀ ），ER和/或OMA。

又比如，假如未从网络（比如，光网络）或主机接收到读取指令（比如，读取计算出的ER，平均值[Pavg]或MOA），随后在210，所述方法200又204继续接收和/或发送一个或多个光信号，并在连续循环内的206和208确定功率的相关参数。但是，当在210接收到读取指令时，光模块就可在212发送与光模块光信号的（i）高功率（p1），（ii）低功率（P0），（iii）平均值（Pavg），（iv）ER和/或OMA数值范围相应的标记或状态。比如，状态控制器可以提供状态值（比如，代表参数值的位串，比如平均功率，高低功率，ER和/或OMA）。在另外的实施例中，在212将一个或多个参数值与一个或多个代表特定标记或状态的阈值比较，并生成相应标记或状态来指出功率参数的状态。所述标记或状态随后可发送至网络或主机。与本发明相关的电路和/或光模块可包含为一个或多个光模块参数数据生成状态和/或标记的电路和/或逻辑单元（详见，如，美国专利申请 No. 13/070,358, filed March 23, 2011 [Attorney Docket No. SP-024-U; 美国专利申请 No. 13/075,092, filed March 29, 2011 [Attorney Docket No. SP-035-U; and 美国专利申请 No. 13/348,599, filed January 11, 2012 [Attorney Docket No. SP-119-L]，其中相关部分也在此一并作为参考）。状态值可通过通信接口直接发送到主机或从数据内存器找回并随后通过通信接口发送到主机。所述方法随后返回到204，并持续运行直至暂停（比如，关机）或停止（比如，收发器和/或网络断电）。

一种典型电路

在本发明的另一方面，电路还可包括光电二极管，用于生成对应光信号的第一电流，耦合于光电二极管第一端的电流镜，和耦合于光电二极管第二端的检测器。电流镜用于生成等于第一电流或与其成比例的第二电流，而检测器则用于确定光信号的功率或幅值。

图3A和3B分别举例说明了与本发明实施例相关的典型电路300和305。电路300和/或305可以是光接收器和/或模块电路和/或元件的一部分。当图3A描述与本发明实施例相关的总电路时，很明显我们就应明白任何与本发明一致的电路设置都可用于所述的电信接收器和/或收发器。电路300包含光电二极管（PD）310，检测器320，和电流镜（CM）330。PD310可包含p型/传统/n型（PIN）二极管，雪崩光电二极管或任何其他接收光信号并转换接收光信号到电信号的元件或装置。检测器320可以是RF检测器或其他任何对AC功率敏感并生成等比例DC输出（或电压）的元件或装置。CM330包括电路，其用于在另一节点335（例如ICM）复制或替代第一电流（例如IPD）。

将来自在网络中的一个或多个外部元件（例如，一个或多个OLT和/或ONU）的光信号转换为电信号。检测器320接收来自PD310的电信号并生成节点325的第一电压V1。第一电压与RF功率成比例并代表光信号的幅值。在一个实施例中，检测器320耦合于PD310的阴极314。

通过PD310复制输入电流（IPD）。在一个实施例中，CM330可耦合至PD310的正极312。来自CM330的复制电流（ICM）可以等于来自PD310的第一电流(IPD)或是与其成比例的。电路300也可具有足够大的电阻使输出电流（ICM）生成第一电流V1。在一个实施例中，电路300利用电阻器340由复制电流（ICM）生成节点335的第二电压。比如，电阻器340具有足够大的电阻值将（ICM）转换为第二电流V2。第二电流V2的值等同于光信号的平均功率(P _avg )。

图3B所示为包括生成节点355的第二电压V2'的第二电路305。电路305也可与图3A所示电路300相同。放大的第二电压V2'可使第二电压更容易与具有足够精度和/或准度的平均功率(P _avg )相互关联（借此提高平均功率判定的精度和/或准度）。在一个实施例中，放大器350可以是跨阻放大器（TIA）。在本发明其他实施例中，放大器350也可具有电流到电压的转换功能和/或包含单级放大器，比如源极随耦器，射极输出器，共源共栅或达林顿放大器，用于提供正弦波输出。

一种第二典型电路

图4举例说明了本发明的另一个实施例。除了放大器410外，电路400基本上与图3A电路300相同。PD310的负极314被耦合到了放大器410，而检测器320则接收放大器410的输出。通常我们认为放大器410可以是任何合适的放大器，并且可以是TIA，限幅放大器，或它们的组合。或者，放大器可提供电流到电压的转换功能和/或包含单级放大器，用于提供正弦波输出，比如源极随耦器，射极输出器，共源共栅或达林顿放大器。放大器410的输出节点415也可向下游的光模块信号处理模块发送信号（比如，信号再生模块，未显示）和/或向另一放大器提供信号用于再一次处理。如图3A和3B实施例所示，检测器320的输出325代表等于或/和与高功率(P ₁ )成比例的第一电压V1。在一实施例中，检测器320可以是RF检测器。

在另一些实施例中，图3A，3B和3C所示的电路300，305和/或400可包含逻辑单元（图5），用于确定或计算光信号的高功率（p1），低功率（P0），平均值（Pavg），ER和/或OMA。如图5所示，逻辑单元500可包含确定状态信息参数的功率计算器510。功率计算器510用于接收来自检测器320的第一电压V1（比如，来自图3A节点325），和来自CM330的第二电压V2（比如，来自图3A和3B的输出节点335或355）来在513生成平均功率(Pavg)，在515生成低功率(P0)，在517生成ER和在519生成OMA。

功率计算器510通常用于根据上述方程[1] – [4]利用传统数学运算（比如，利用执行此类数学运算的标准电路模块）来确定各种参数值。功率计算器510输入接收第一电压V1并将其直接作为高功率（P1）在节点511输出。或者，用第一电压V1相乘（或相除）某数值来在511提供与第一电压V1成比例的输出。功率计算器510在另外一个输入点接收第二电压V2，再将其作为平均功率(Pavg)直接在节点513输出。同样，用第二电压V2相乘（或相除）某数值来在513提供与第二电压V2成比例的输出。“乘以2”的乘数512同样接收第二电压V2并有效地将其值翻倍。之后，第一减法器514可从翻倍的第二电压V2减去第一电压V1来得到节点515的低功率（P0）数值。除法器516可用低功率（P0）除以高功率(P1)在节点517得到消光比(ER)。最后，第二减法器518可从第一电压V1减去低功率值（P0）（此前已经经过计算得出）来在节点519确定光调幅（OMA）。在不同的实施例中，都可将一个或多个功率计算器510的输出（比如，511的P1，517的ER，519的OMA，515的P0和513的Pavg）存储在一个或多个存储器中（比如，图7所示存储器712），和/或通过接口（比如，图7所示接口760）将其发送至主机和/或网络。

一种典型的光发送器和/或收发器

本发明实施例涉及光发射器或收发器。所述发射器或收发器包括一个或多个上文中提到的电路，发射器光器件和逻辑单元。所述发射器光器件用于发射光信号，而所述逻辑单元用于处理（i）第一电压（比如，来自检测器和/或第二放大器）和（ii）第二电压（比如，来自电流镜和/或第一放大器）形成的消光比。

图6所示为所述发射器或收发器的实施例，与TOSA610配合使用。但是，很明显任何与本发明一致的电路配置都可应用于所述典型光模块。

激光器驱动器620在运行中发送调制后的电信号至激光二极管（LD）615。LD615生成具有第一部分612A和第二部分612B的光信号。TOSA 610内的板载光电二极管(PD) 617接收来自LD615的第二光信号部分612B，并将其转换为电信号。在一些实施例中，第二光信号部分612B的功率大概为具有LD615输出光信号总功率的1-5%。同样，可利用分色器，波长选择滤波器或其他类似装置将第二光信号部分612B从LD615输出（比如，第一部分612A）反射出来。PD617发射第一电信号到检测器320，以便在输出节点325生成第一电压V1。PD617还将具有第一电流（IPD）的第二电信号发射至CM330。CM 330将第一电流复制到PD617（IPD）来生成第二电流(ICM)。所述第二电流(ICM)等于第一电流(ICM)或是与其成比例的。利用电阻器340和欧姆定律(V = IR)，可由CM330的输出(比如，ICM)第二电压V2生成第二电压V2。在一个实施例中，虽然TOSA 610可包含检测器320，但是TOSA 610或其他外部设备也可能包含CM330。另外，所述光发射器或收发器以与图3A，3B和4所示包含检测器320和CM330的装置类似或相同的方式运行。

图7举例说明了与本发明实施例相关的典型光模块700。光模块700能够计算和/或监控它自己的平均功率(P _avg )，ER和/或OMA，和来自网络（比如，光网络）其他发送器和/或收发器的参数。所述网络为光模块提供光通信和/或信号。如图所示，光模块700包括接口760，微处理器/微控制器（MCU）710，放大器780，激光器驱动电路620，激光器偏压电流控制电路750，TOSA610，ROSA770，检测器320'和电流镜（CM）330'。

光模块700通过光信号612A将光数据发射至光网络中的外部媒质（比如，光缆）和/或元件（比如，分光器，光模块和/或其他适合的硬件）。TOSA610包括激光二极管（LD）615和PD617。在不同的实施例中，PD可以是PIN二极管或雪崩光电二极管。光模块700的发射器部分还可包括激光器驱动电路620和激光器偏压电流控制电路750。激光器驱动电路620将调制后的电信号发送至LD615。耦合至TOSA610的激光器偏压电流控制电路750控制发送至LD615的偏压电流。

当LD615发出光信号612A时，PD617会检测部分光信号612B。PD 617将光信号部分612B转换为电流。所述电流随后发送至检测器320'用于第一电压V1的生成。PD612也传送电流至CM330’用于第二电压V2的生成。

利用电阻器340和欧姆定律（V=IR），电流镜330'输出第二电压V2。或者，可将节点335耦合至具有高（比如，无穷大）跨阻的MCU710内的元件和/或其他电路来生成第二电压V2。可将第一和第二电压V2发射至MCU作进一步处理（比如，利用功率计算器510）来计算P _avg ，高功率(P ₁ )，低功率(P ₀ )，ER，OMA，等。如上所述，检测器320'可包括对AC功率敏感并可生成相应DC输出的任何检测器或其他元件或装置。

将输入光信号405转换为电信号。ROSA 770包括PD310（见，例图3A和B）并且还可能包含放大器410（见，例，图4）。在一个实施例中，类似于图4的实施例，放大器410可包含TIA或单级放大器，例如源极随耦器，射极输出器，共源共栅或达林顿放大器，用于提供正弦光波波形。ROSA 770将电信号发射至检测器320'和CM 330'。在一个实施例中，分别自TOSA 610和ROSA 770输出各自输入到检测器320'和CM 330'。或者，检测器320'和CM 330'分别包括独立的检测器和电流镜，用于处理来自TOSA 610 和ROSA 770的独立信号。在这种情况下，配套的通道阀和/或多路复用器可配合独立的检测器和电流镜实现对TOSA 610 和 ROSA 770信号的独立处理。

如上所述，PD310将电信号发射至检测器320'生成第一电压V1。PD 310将第一电压（比如，IPD）发射至CM 330'生成第二电流（ICM）。所述第二电流（ICM）等于第一电流(IPD)或是与其成比例的。第二电压V2在节点335由第二电流生成。MCU 710可分别处理来自TOSA 610 和 ROSA 770的功率数据（比如，通过时间多路复用）或记录来独立检测器和电流镜的独立输入。所述独立检测器和电流镜用于处理来自TOSA 610 和 ROSA 770的独立数据。

如图7所示，ROSA 770还通过节点415可发射电信号至放大器780。所述电信号包含与电信号405等价的电信号。所述放大器780沿节点785将放大的电信号发射至电气接口760。放大器780可用于放大和/或限制电信号415的电压（比如，在预定电压范围内）。虽然在一个实施例中放大器780可以是限幅放大器，但是，如上所述，放大器780还可以是TIA，或单级放大器，用于输出正弦波形。

在另一些实施例中，MCU 710可能包含逻辑单元（比如，功率计算器510），用于确定各种测量值，比如图5所示的平均值(Pavg)，高功率（P1），低功率(P0)，ER和/或OMA。MCU 710还可包含CPU或微处理器。在其他实施例中，MCU 710可能包含特殊应用积体电路(ASIC)，现场可编程逻辑器件(PLD)，复杂可程式逻辑装置(CPLD)或系统芯片(SOC)。MCU 710还可包含存储器712（比如，用于存储指令，配置数据，正在处理的参数数据，状态信息，等）。

在各种实施例中， TOSA 610， ROSA 770，接口760，激光器驱动电路620和激光器偏压电流控制电路750 都可与MCU 710通信。MCU 710可用于（i）控制数据的流动和指引存储器（比如，存储器）中的数据存储位置，（ii）确定或计算参数值（比如，Pavg，高功率，低功率，ER，OMA），（iii）根据参数数据设置和/或发射代表收发器700运行状态的状态和/ 或标记，和/或（iv）控制处理光模块700接收并发送的光数据的整个流程。

光模块700可通过接口760与网络和/或主机通信。所述网络和/或主机可以是主机处理器，电路板，独立的光网络装置（比如，中继器，光开关，机顶盒，等）或任何其他包含控制器或处理器的装置，其中所述控制器或处理器用于至少在某种程度上联系和/或控制收发器700和/或网络。在一个实施例中，主机或/和网络可通过接口760通信，以便向光模块700请求信息和/或标记和/或向光模块700提供此类状态信息和/或标记的阈值。比如，除开潜在的不确定范围（例如，警报状态或标示），状态信息和标记可与功率参数数据的状态和/或运行范围相关联，比如正常范围内的平均功率，超过预定运行阈值的高功率，低于预定运行阈值的低功率，或可接受的ER和/或OMA。

典型的信息传递方法

本发明还涉及信息通信的方法，包括从光模块发送一个或多个光信号，所述一个或多个光信号具有（i）第一相对恒定频率和（ii）根据低于第一频率或低于其一定量的第二频率变化的幅值，消光比，高功率或平均功率，在光模块中接收一个或多个光信号，和从光信号中提取具有可变幅值第二频率的低速信号。

如图8所示，流程图800举例说明了与本发明实施例相关的传递信息的典型方法。尽管所述方法包括贯穿部分或全部流程的单一步骤，但是它通常还是包括贯穿流程的循环步骤。比如，在所述方法中，依靠稳定的电力供应，光模块可持续地从网络发送和/或接收光传输，并持续地处理光信号/数据直至网络和/ 或光模块断电。

所述方法可以在802开始，并在804可包含从光模块发射一个或多个光信号，其中所述光信号具有（i）第一相对恒定频率（比如，高速信号）和（ii）以可变量或根据低于第一频率的第二频率变化的功率（比如，低速信号）。在一个实施例中，高速信号包括AC信号，而低速信号包括DC信号。在另外的实施例中，光信号的相对恒定频率可以是光输出或输入信号的传输频率。

比如，如图1所示，相对低速逻辑信号120可从具有第一相对恒定频率的光信号100（比如，高速信号）中产生。但是，用于传递信号的此方法不同于图1的实施例：（i）低速信号通常具有可变幅值（即，其中幅值具有大于N个的许可状态，n为网络传输数据的许可逻辑状态的数目），或（ii）虽然ER的值不同于二进制数据容许值，但是任何一个OMA仍保持不变，或PAVG会发生改变（或，P ₀ 和/或 P ₁ 都以同一趋势变化）。比如，如图9所示，本发明的实施例规定了光信号调制的低速信号的提取。图9(A) 和 9(C)所示为典型的光输入信号912和942。所述光输入信号具有（i）第一相对恒定频率和以可变量或根据低于第一频率的第二频率变化的功率，和值不同于二进制数据容许值的幅值，ER，P ₁ 和/或P _AVG （或以第二较低频率变化；见图9(A)），或（ii）以可变量变化的幅值，ER和/或P ₁ （比如，超过N个状态，n代表网络数据传输容许的数目，并且n为大于2的整数），但通常小于二进制数据容许值（如图9（C）所示）。

如图8所示，光模块在806用光接收器接收光信号，比如ROSA770（图7）。图9(A)所示为光信号912，具有第一相对稳定较高频率，高功率（比如，P _1A , P _1B 或 P _1C ）或以低于第一频率的第二频率变化的平均功率。以信号912为例，虽然幅值相对稳定，但是ER实际上还是可能会以第二较低频率变化。图9(B)所示为检测器930利用ER，高功率和/或低功率变化从光信号912提取的数字信号920。数据位920A, 920B和920C与光信号912的高功率（比如，P _1A , P _1B 或 P _1C ）的变化相关联。虽然图9(A)和（B）还举例说明了光信号920可在两个或多个值间切换，但是光信号912的OMA仍可保持相对恒定，因此光信号912的状态或数据值则没有必要变化。P ₁ ，P _AVG 和/或P ₀ 的变化可以相对较小（比如，≤ 1 dB），因为当P ₀ 近似与0时对ER的相应影响会相应较大。

在另一个实施例中，利用以同一趋势改变高功率(P ₁ )和低功率(P ₀ )生成低速信号来调制光信号912。在又一个实施例中，在保持OMA相对恒定的同时，通过改变光信号912的ER来生成低速信号。如图9(C)所示，虽然光信号940元件945和945'的单位时间（比如，高频信号周期）ER和/或OMA会在状态内或状态间变化（所述状态超出了网络传输的二进制和/或数字信号），但是其中量级的变化小于那些二进制和/或数字信号容许的ER和OMA的状态或数值。图9(D)所示为检测器930从光信号940中提取的低速模拟信号950。

方法800因此还可包括判定低速信号是否为模拟或数字信号。容许的OMA状态对应高（1）和低（0）二进制逻辑状态。但是，数字信号可以有一个或多个额外的逻辑状态。比如，三进制逻辑信号具有三种容许的逻辑状态，四进制逻辑信号具有四种容许的逻辑状态，等。但是，假如光数据信号的ER值异于网络传输数据容许的ER数值，并以低于告诉信号频率的频率变化，那么低速信号（即，ER调制信号）为数字化且可由标准数字信号处理电路处理。但是，模拟信号的特点与数字信号不同。比如，假设ER和/或OMA单位时间变化小于网络上数字数据信号的容许的变化量（比如，超过n个状态，n则为等于光数据中容许逻辑状态数量），那么低速信号则为模拟信号并且可用标准模拟信号处理电路处理。

如图8所示，光模块在808从光信号提取低速信号。如图9所示，检测器930可以是根据本发明评估和/或确定ER和OMA的光模块，电路和/或方法。比如，检测器930可包括如图7所示的电路和/ 或元件（比如，检测器320’，CM330’和MCU710）。MCU710还可通过接口760将低速数据信号（比如，如图9所示900或950）发送到网络或主机。所述方法止于810。

可由低速信号承载的信息可包括，在低速信号为ER调制数字信号的情况下，配置数据（比如，适用于收发器和/或网络的配置数据），网络和/或收发器的参数信息，等。在低速信号为ER调制模拟信号的情况下，可由低速信号承载的信息可包括收发器单一参数（比如，激光二极管温度）的实时数据。

本发明的实施例提供了利用叠加到相对高速信号的低速信号实现数据通信的方法。所述低速信号可通过调制高信号生成，其中（i）所述低速信号通常具有可变幅值（即，这种情况下所述幅值具有大于n个的容许状态，n为网络传输数据容许的逻辑状态的数目），或（ii）虽然ER可能变化，但是OMA也不会变化，或改变的是P ₁ 和/或P _AVG 。根据本发明，在低速信号具备异于传统调制数字光信号时，低速数据传输可承载于高速信号上。可由低速信号承载在信息可用于维持和/或更新收发器和/或网络的运行。

结论

因此，本发明提供了监控光模块和传递信息的电路，光模块和/或方法。本发明的实施例通常涉及判定和/或监控光模块平均功率，高功率，低功率，ER和/或OMA的电路，光模块及其元件，和方法。所述能实现此类方法或包括此类电路的光模块可自我监控或监控远程收发器。本发明的实施例还提供了利用叠加到相对高速信号的低速信号实现数据通信的方法。

对本发明的特殊实施例的上述描述是为了更好的图解和描述本发明。他们不是详细的，也不会用公开的确切形式限制本发明，而很明显根据上述教义许多修改和变更都是合理的。为了最好地说明本发明的原理和它的实际应用，本文选取并描述了实施例，以便使所属技术领域的其他专业人员能够最佳地利用本发明和各种更改过的不同实施例适用于预期的特殊用途。即，由此处添加的权利要求和它们的等同物限定了本发明的范畴。

Claims

1.一种电路包括：a)一个光电二极管，用于生成对应光信号的第一电流；b)一个电流镜，耦合至所述光电二极管的第一端，用于产生等于所述第一电流或与所述第一电流成比例的第二电流；c)一个检测器，耦合至所述光电二极管的第二端，用于确定所述光信号的功率或幅值；和d)逻辑单元，用于根据(i)来自所述检测器的对应所述光信号的功率或幅值的第一电压，和(ii)来自所述电流镜的对应第二电流的第二电压来计算消光比。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述检测器包括RF检测器。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括耦合至电流镜和接地电位的电阻用于产生第二电压。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述光电二极管包括PIN二极管或雪崩二极管。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括用于放大所述第二电流的第一放大器。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括一个耦合至所述光电二极管第二端的第二放大器，其中所述检测器接收所述第二放大器的输出。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述第二放大器包括跨阻放大器。

8.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逻辑单元还用于计算所述光信号的光调幅值，所述光调幅值为所述光信号的高低功率水平的差值。

9.一种光模块，包括：a)权利要求1所述的电路；b)一个发送器光器件，用于发送所述光信号。

10.如权利要求9所述的光模块，其特征在于，还包括接收器器件，包括所述光电二极管，其中所述发送器光器件包括提供所述光信号的激光二极管。

11.如权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述逻辑单元包括微控制器，微处理器，专用集成电路，可编程逻辑电路，复杂可编程逻辑器件，或片上系统。

12.一种监控一个或多个光模块的方法，该方法包括：a)接收和/或发送一个或多个光信号；b)生成对应所述光信号的第一电流；c)利用电流镜产生等于所述第一电流或与所述第一电流成比例的第二电流；d)利用检测器转换第一电流为第一电压，利用电流镜转换第二电流为第二电压，所述第一电压对应所述光信号的功率或幅值；和e)根据所述第一和第二电压计算所述光模块的消光比和/或所述光信号的光调幅值，所述光调幅值为所述光信号的高低功率水平的差值。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括发送与(i)所述光模块消光比和/或(ii)所述光信号的光调幅值的数值范围相应的标记和/或状态。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，计算消光比包括利用所述第一电压的RF功率和所述第二电压的平均功率来计算高功率水平与低功率水平的比率。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，计算光调幅值包括利用所述第一电压的RF功率和所述第二电压的平均功率来计算高低功率水平的差值。

16.一种传递信息的方法，包括：a)在光模块的光接收器中接收一个或多个光信号，所述一个或多个光信号具有第一相对恒定频率，和根据低于所述第一频率的第二频率变化的具有不同于二进制数据容许值的幅值，消光比，高功率和/或平均功率；b)生成对应所述光信号的第一电流；c)利用电流镜产生等于所述第一电流或与所述第一电流成比例的第二电流；d)利用检测器转换第一电流为第一电压，利用电流镜转换第二电流为第二电压；e)根据所述第一和第二电压计算所述光信号的光调幅值，消光比，高功率和/或平均功率，所述光调幅值为所述光信号的高低功率水平的差值；f)提取低速信号，其具有根据来自所述光信号的第二频率变化的所述具有不同于二进制数据容许值的幅值，消光比，高功率和/或平均功率。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述一个或多个光信号包括交流(AC)信号，而所述低速信号是直流(DC)信号。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述低速信号为数字信号，而所述一个或多个光信号具有根据所述第二频率变化的消光比和平均功率。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述低速信号为模拟信号，而所述一个或多个光信号具有在高于N个数量的状态间变化的幅值和高功率，N为网络传输数据的许可逻辑状态的数目。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括通过与光模块的电气通信向主机发送所述低速信号。

21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，光模块根据所述低速信号承载的信息处理指令和/或数据。