CN105591694A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光模块，属于光通信领域。本发明实施例提供的光模块，包括电压源、激光器、开关、比较器、参考电压源及电阻，比较器的第一输入端与电阻相连，比较器的第一输入端与电阻之间接入检测电流，比较器的第二输入端与参考电压源相连，比较器的输出端与开关的控制端相连，开关通过激光器与电压源相连。比较器将检测电流生成的电压与参考电压进行比较，使得比较结果通过比较器的输出端控制开关的开与关，通过开关控制激光器的开启和关闭，实现了根据检测电流控制激光器的开启与关闭。

Description

一种光模块

技术领域

本发明实施例涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块中，激光器在偏置电流及调制电流的驱动下发光，实现了将电信号转化为光信号。偏置电流驱动实现了激光器发光，调制电流在偏置电流的基础上，改变激光器发光的强弱，实现了用光承载信号。

然而，光模块中如电源、驱动芯片等的电器件故障，会导致加载到激光器中的偏置电流及调制电流异常，激光器在异常的偏置电流及调制电流的驱动下，无法实现信号的准确传输，甚至会造成光模块的物理损坏。

现有技术提供的光模块，缺乏针对上述异常的自我诊断及自我保护功能。

发明内容

本发明实施例提供一种光模块，能够自我诊断激光器发光异常状态。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供如下技术方案，

一种光模块，包括电压源、激光器、开关、比较器、参考电压源及电阻，

比较器的第一输入端与电阻相连，比较器的第一输入端与电阻之间接入检测电流，比较器的第二输入端与参考电压源相连，比较器的输出端与开关的控制端相连，开关通过激光器与电压源相连。

比较器的第一输入端通过电阻接地，比较器的第一输入端与电阻之间接入检测电流，使得比较器的第一输入端输入检测电压，比较器的第二输入端与参考电压源相连，使得检测电压与参考电压进行比较，比较器的输出端与开关的控制端相连，使得检测电压与参考电压的比较结果通过比较器的输出端控制开关的开与关，开光通过激光器与电压源相连，使得开关能够控制激光器的开启和关闭，检测电流通过比较器控制开关，通过开关控制激光器的开启和关闭，实现了根据检测电流控制激光器的开启与关闭。

附图说明

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。

图1为本发明实施例提供的光模块结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种光模块结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种光模块结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种光模块结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种光模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

图1为本发明实施例提供的光模块结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的光模块包括电压源VDD、激光器L、开关A、比较器B、参考电压源V及电阻R，比较器B的第一输入端与电阻R相连，比较器B的第一输入端与电阻R之间接入检测电流I，比较器B的第二输入端与参考电压源V相连，比较器B的输出端与开关A的控制端相连，开关A通过激光器B与电压源VDD相连。

检测电流I体现光模块发光的异常，检测电流I具体可以是光模块背光探测器输出的检测电流，也可以是激光器的偏置电流。

比较器是电压型元件，其第一输入端、第二输入端及输出端连接的均为电压。检测电流I输入电压比较器的第一输入端与电阻之间，对检测电流I而言，比较器的第一输入端相对电阻R，其阻值体现为无穷大，检测电流流向电阻R，但比较器的第一输入端可以得到检测电流I与电阻R结合体现的电压。比较器B的第一输入端可以通过电阻R接地；电阻R可以接地，也可以连接其他电路。

参考电压源的电压值可以根据实际使用情况确定，开关的控制端在何种电压下实现开启或关闭，也可以根据实际使用情况确定。

例如，当激光器发光正常时，比较器第一输入端的电压小于比较器第二输入端输入的参考电压，比较器的输出端输出高压，开关A保持导通；当激光器发光异常时，比较器第一输入端的电压大于比较器第二输入端输入的参考电压，比较器的输出端输出低压，开关A断开。

激光器发光异常并不是指在不应该发光的时候发光，而是在应该发光的时候，发出的光有异常。

当激光器发光异常时，其异常状态体现在检测电流上，电阻将检测电流转化为检测电压输入比较器的第一输入端，比较器比较第一输入端及第二输入端输入的电压，通过比较器的输出端输出控制开关关闭的电压，从而在激光器发光异常时，切断激光器的导通通路，通过关闭激光器的方式保护了激光器。

图2为本发明实施例提供的另一光模块结构图。如图2所示，本发明实施例提供的光模块，包括电压源VDD、激光器L、开关A、比较器B、参考电压源V、电阻R、触发器及处理器MCU，比较器B的第一输入端与电阻R相连，比较器B的第一输入端与电阻R之间接入检测电流I，比较器B的第二输入端与参考电压源V相连，比较器B的输出端与触发器的输入端连接，触发器的输出端分别与处理器MCU的输入端及开关A的控制端相连，开关A通过激光器B与电压源VDD相连，触发器的清零端与处理器MCU的输出端相连。处理器MCU具有多个引脚，触发器的输出端与清零端分别与处理器的不同引脚连接。处理器的每一个引脚没有固定的作用，对其引脚的使用除相关行业标准之外，可以根据需要由本领域技术人员配置。比较器B的第一输入端可以通过电阻R接地；电阻R可以接地，也可以连接其他电路。

比较器B的第一输入端对外阻抗远远大于电阻R的阻抗，检测电流接入比较器B与电阻R之间，其在电阻R上产生电压降，是为检测电压，检测电压输入比较器B的第一输入端，比较器B的第二输入端输入参考电压，通过检测电压与参考电压的比较结果，输出一特定电压，该特定电压通过触发器的输入端输入触发器，由触发器的输出端输出与其相同的电压，该电压输入开关的控制端，从而控制开关的开启与关闭。当开关开启时，激光器L回路导通，激光器发光，当开关关闭时，激光器L回路断开，激光器不发光。

通过上述控制机制，调整参考电压源的电压，可以实现对激光器异常发光进行判断，并在激光器异常发光时关闭激光器。当激光器发光异常时，具体的，可以是检测电流通过电阻R在比较器第一输入端体现为高电压，而参考电压源输入比较器第二输入端的电压为低电压，比较器的输出端输出高电压。触发器的输入端S接收来自比较器的高电压，触发器的输出端Q输出高电压，开关A在其控制端接收到高电压后关闭，从而实现了当激光器发光异常时，关闭激光器的目的。当激光器发光异常时，具体的，也可以是检测电流通过电阻R在比较器第一输入端体现为低电压，而参考电压源输入比较器第二输入端的电压为高电压，比较器的输出端输出低电压。触发器的输入端S接收来自比较器的低电压，触发器的输出端Q输出低电压，开关A在其控制端接收到低电压后关闭，从而实现了当激光器发光异常时，关闭激光器的目的。

当然，电压的高与低是相对的，上述表述中的高电压与低电压只是表示一种相对关系。

实际应用中，检测电流表征的激光器发光异常往往是一种瞬时状态，有时也会出现有限次的误报，此时不应该关闭激光器。对此，发明人在电路中增加触发器，触发器的输出端输出与触发器输入端相同的电压，但触发器还有一清零端，对触发器清零端的控制可以控制触发器输出端的状态。采用处理器对触发器的输入端进行检测，并采用处理器对触发器的清零端进行控制。

当比较器的输出端输出高电压以表征激光器发光异常，在触发器的输入端持续输入高电压的形况下，触发器的输出端输出高电压，处理器的输入端与触发器的输入端相连，从而可以检测到触发器输入端的电压。处理器在检测到触发器输入的高电压后开始计时或计数，若该电压的持续时间或输出次数超过预设值，则判定该高电压确实表示发光异常。处理器的输出端与触发器的清零端相连，在判定为异常之前，处理器通过触发器的清零端控制触发器的输出端，使得触发器的输出端不输出高电压，即处理器通过控制触发器的清零端，使得触发器的输入端在输入高电压的情况下，触发器的输出端不输出高电压。此时，开关的控制端没有接收到来自触发器的高电压，开关处于导通状态，激光器发光。

当处理器判定触发器输入端输入的高电压确实表示发光异常，则控制触发器的清零端，使得触发器的输出端输出来自触发器输入端的高电压，该高电压使得开关关闭，从而使得激光器不发光。

当比较器的输出端输出低电压以表征激光器发光异常，在触发器的输入端持续输入低电压的形况下，触发器的输出端输出低电压，处理器的输入端与触发器的输入端相连，从而可以检测到触发器输入端的电压。处理器在检测到触发器输入的低电压后开始计时或计数，若该电压的持续时间或输出次数超过预设值，则判定该低电压确实表示发光异常。处理器的输出端与触发器的清零端相连，在判定为异常之前，处理器通过触发器的清零端控制触发器的输出端，使得触发器的输出端不输出低电压，即处理器通过控制触发器的清零端，使得触发器的输入端在输入低电压的情况下，触发器的输出端不输出低电压。此时，开关的控制端没有接收到来自触发器的低电压，开关处于导通状态，激光器发光。

当处理器判定触发器输入端输入的低电压确实表示发光异常，则控制触发器的清零端，使得触发器的输出端输出来自触发器输入端的低电压，该低电压使得开关关闭，从而使得激光器不发光。

由此，通过处理器对触发器输入端的电压检测以及处理器对触发器清零端的控制，可以实现处理器基于异常判断的基础上，控制触发器输出端的输出电压，通过对输出电压的控制实现对开关的控制，从而实现了对激光器发光的控制。

图3为本发明实施例提供的另一种光模块结构示意图。如图3所示，在图1所示实施例的基础上，本发明实施例提供的光模块还包括镜像电路M，镜像电路M的输入端通过激光器L与电压源VDD相连，比较器B的第一输入端与电阻R相连，比较器B的第一输入端与电阻R之间连接镜像电路的输出端，比较器B的第二输入端与参考电压源V相连，比较器B的输出端与开关A的控制端相连，开关A通过激光器B与电压源VDD相连。电阻R一端与比较器的第一输入端相连，另一端可以接地，另一端也可以接其他电路。

镜像电路的输入端通过激光器与电压源VDD相连，实现了对流经激光器的电流进行采样。此处针对激光器的偏置电流采样。激光器的调制电流为交流电流，其频率较高，比较器无法处理。激光器的偏置电流需要用于驱动激光器发光，对偏置电流进行采样时，需要通过电流镜像的方式获得与偏置电流等同或成已知比例的镜像电流，通过镜像电流与偏置电流的关联关系获得偏置电流的值。

镜像电路对流经激光器的电流进行镜像后输出至比较器B的第一输入端与电阻R之间。镜像电路输出的镜像电流为检测电流。比较器B的第一输入端对外体现的阻抗远远大于电阻R的阻抗，故对于检测电流而言，比较器的第一输入端等同于断开，检测电流流向电阻R方向，此时比较器的第一输入端可以获得检测电流在电阻R上产生的电压，从而获得输入电压。光模块中的电阻值或等效电阻值是已知的，故比较器第一输入端的电压变化能够反映检测电流的变化。

图4为本发明实施例提供的另一种光模块结构示意图。如图4所示，本发明实施例提供的光模块包括电压源VDD、激光器L、背光探测器P、开关A、比较器B、参考电压源V及电阻R，比较器B的第一输入端与电阻R相连，比较器B的第一输入端与电阻R之间接入背光探测器P的一端，背光探测器的另一端与电压源VDD相连，比较器B的第二输入端与参考电压源V相连，比较器B的输出端与开关A的控制端相连，开关A通过激光器B与电压源VDD相连。电阻R一端与比较器的第一输入端相连，另一端可以接地，另一端也可以接其他电路。

电阻R的作用在于将检测电流转化为电压，故电阻R接地只是一种较为简单的实施方式，电阻R也可以接入其他电器件。

比较器B的第一输入端对外体现的阻抗远远大于电阻R的阻抗，故对于检测电流而言，比较器的第一输入端等同于断开，检测电流流向电阻R方向，此时比较器的第一输入端可以获得检测电流在电阻R上产生的电压，从而获得输入电压。光模块中的电阻值或等效电阻值是已知的，故比较器第一输入端的电压变化能够反映检测电流的变化。

现有技术的光模块中具有自动光功率控制功能，其通过背光探测器接收激光器发出的光，根据光电转换后输出的检测电流来判断激光器的光功率，根据实时的光功率检测控制激光器发光。

本申请的发明人发现，当激光器发出不正常的光时，激光器的光功率会有异常。比如，与正常情况相比，激光器发出的光较强，激光器的光功率会提高。激光器发出强光，不仅会对人眼造成伤害，同时存在烧坏激光器的风险。背光探测器输出的检测电流可以反映激光器的光功率，激光器不正常的发光则可以通过背光探测器输出的检测电流体现，检测电流I的具体来源是背光探测器输出的检测电流。激光器不正常的发光并不是指在不应该发光的时候发光，而是在应该发光的时候，发出的光有异常。

图5为本发明实施例提供的另一种光模块结构示意图。如图5所示，在图4所示实施例的基础上，本发明实施例提供的光模块还包括镜像电路M，镜像电路M的输入端与背光探测器P相连，从而获取背光探测器输出的背光电流，镜像电路M对背光电流按比例进行镜像后，输出检测电流，检测电流输入比较器B的第一输入端与电阻R之间，比较器B的第一输入端输入与检测电流相关的电压。镜像电路还向监控端T输入与背光电流成比例的镜像电流，监控端T接收该镜像电流后用于实现光模块原有的监控功能，如光功率监控、自动光功率控制APC等。

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。

Claims (6)

1.一种光模块，其特征在于，包括电压源、激光器、开关、比较器、参考电压源及电阻，所述比较器的第一输入端与所述电阻相连，所述比较器的第一输入端与所述电阻之间接入检测电流，所述比较器的第二输入端与所述参考电压源相连，所述比较器的输出端与所述开关的控制端相连，所述开关通过所述激光器与所述电压源相连。

2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括触发器及处理器，所述比较器的输出端与所述触发器的输入端相连，所述触发器的清零端与所述处理器相连，所述触发器的输出端分别与所述处理器及所述开关的控制端相连。

3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括镜像电路，所述镜像电路的输入端接入所述检测电流，所述比较器的第一输入端与所述电阻之间接入所述镜像电路的输出端。

4.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，还包括背光探测器，所述背光探测器一端与电压源相连，另一端接入所述比较器的第一输入端与所述电阻直接，所述背光探测器接收到所述激光器发出的背光后输出检测电流。

5.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，还包括背光探测器，所述背光探测器一端与电压源相连，另一端与所述镜像电路相连，所述背光探测器接收到所述激光器发出的背光后，向所述镜像电路输出检测电流。

6.如权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述镜像电路的输入端连接到所述激光器及所述开关之间。