CN106817164A - 一种光模块中雪崩光电二极管apd的保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光模块通信技术领域，尤其涉及一种光模块中雪崩光电二极管APD的保护方法及装置，用以解决现有技术中存在当光模块有光接入时，直接启动APD会损坏APD的技术问题，该方法检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；若APD两端的电压值小于保护电压阈值，此时则为带光冷启动，然后去检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值，若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则表明带光冷启动时光功率没有超出范围，则可以根据目标高压值调整APD两端的电压值，然后进入正常工作阶段，因而可以保护APD在带光冷启动时不受损坏。
Description
技术领域
本发明涉及光模块通信技术领域，尤其涉及一种光模块中雪崩光电二极管APD的保护方法及装置。
背景技术
在长距离通信时，使用光模块具有发射光功率大，接收灵敏度高的特点。光模块的接收端在采用APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)工作时需要加反向高压，接收光过载一般在-3～-7dBm，超过这个范围就会使APD发生不可逆的损坏。因而在APD的使用中需要加以保护。
当APD光模块两端电压还没有进入正常电压范围时，就已经把接收光输入到APD的接收端，然后再给光模块供电，这个过程称之为带光冷启动，带光冷启动非常容易损坏APD，目前主要通过硬件保护电路的来对APD在带光冷启动时进行有效保护。
综上所述，现有技术亟需一种可通过软件方法来解决当光模块有光接入时，直接启动APD会损坏APD的技术问题。
发明内容
一种光模块中雪崩光电二极管APD的保护方法、装置，用以解决现有技术中存在的当光模块有光接入时，直接启动APD会损坏APD的技术问题。
一方面，本发明实施例提供的一种光模块中雪崩光电二极管APD的保护方法，包括：
检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；
若所述APD两端的电压值小于所述保护电压阈值，则检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值；
若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则根据目标高压值调整所述APD两端的电压值。
另一方面，本发明实施例提供的光模块中雪崩光电二极管APD的保护装置，包括：
第一检测单元，用于检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；
第二检测单元，用于若所述APD两端的电压值小于所述保护电压阈值，则检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值；
调整单元，用于若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则根据目标高压值调整所述APD两端的电压值。
本发明实施例提供的方法，检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；若APD两端的电压值小于保护电压阈值，此时则为带光冷启动，然后去检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值，若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于保护电压阈值，则表明带光冷启动时光功率没有超出范围，则可以根据目标高压值调整APD两端的电压值，然后进入正常工作阶段。本方法可以在APD处于保护状态，即还未进入正常工作状态时，去检测APD对应到的光功率值，若光功率没有超出光功率阈值，则指示APD进入正常工作阶段，因而可以保护APD在带光冷启动时不受损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，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中APD的保护方法流程图；
图2为本发明实施例提供的光模块中APD的保护方法详细流程图；
图3为本发明实施例提供的光模块中APD的保护装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图1所示，本申请实施例提供的光模块中APD的保护方法流程图，包括：
步骤101、检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；
步骤102、若所述APD两端的电压值小于所述保护电压阈值，则检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值；
步骤103、若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则根据目标高压值调整所述APD两端的电压值。
APD在工作时，如果APD两端电压小于保护电压阈值时，则APD处于保护状态，此时APD并没有进入正常工作状态，其中保护电压阈值时一个零附近的值，比如0.1等，具体值视实际情况而定。另外，当APD正常工作时，若APD接收的光功率超过了光功率阈值，则APD会因接收光功率过大而损坏。此外，APD还对应一个目标高压值，目标高压值为APD正常工作时对应的最佳电压。
正常情况下，是在APD两端电压大于保护电压阈值时给APD加光，当APD光模块两端电压值小于保护电压阈值时，就已经把接收光输入到APD的接收端，然后再给光模块供电，称之为带光冷启动。若APD带光冷启动时的接收光强度接近其极限，那APD就会非常容易损坏。
APD正常工作时接收光功率对应的最佳RSSI值一般为-7dBm，则-7dBm称为过载点，另外APD接收的光功率还对应有一个击穿RSSI值，一般为2dBm，2dBm称为击穿点，本发明实施例对于APD的光功率阈值可取值为-4dBm～-3dBm，在实际使用中，APD接收的光功率在-7dBm～-3dBm之间时，可保证正常工作，如果超过了-3dBm，即使没有达到击穿点2dBm，此时也是比较容易损坏的，因而一般不能取击穿点作为光功率阈值，本发明提供的方法，将大于过载3dBm～4dBm作为光功率阈值，即光功率阈值可取值为-4dBm～-3dBm。另外，由于每个APD的过载点不完全一样，会有少量误差，因此实际应用中可取多个APD的光功率阈值的平均值作为本发明方法中使用的光功率阈值。
本发明主要应用于在APD带光冷启动时，保护APD不受损坏，因此在步骤101中，首先检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值。
步骤102中，当APD两端的电压值小于保护电压阈值时，则检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值。其中APD接收的光功率值可以是直接将光加到APD上，然后检测APD接收的光功率对应的信号强度指示RSSI值，优选地，为防止APD损坏，可以是在APD附件增加一个感应器，在给APD加光之前，先通过该感应器接收光功率，然后检测感应器接收光功率对应的RSSI值，从而得知将要加载到APD上的光功率的大小。
在步骤103中，当检测RSSI值不大于光功率阈值，则表明APD当前接收光功率不会损坏APD，属于正常光功率范围，此时可对APD的两端的电压值进行调整，最终目标是在保证APD接收光功率不大于损坏阈值的情况下，使得APD两端的电压值等于目标高压值，其中，一个APD的目标高压值是已知的，并且是在不同温度下，APD对应不同的目标高压值，因此只要根据当前温度，即可确定APD的目标高压值。
本发明实施例提供的方法，检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；若APD两端的电压值小于保护电压阈值，此时则为带光冷启动，然后去检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值，若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于保护电压阈值，则表明带光冷启动时光功率没有超出范围，则可以根据目标高压值调整APD两端的电压值，然后进入正常工作阶段。本方法可以在APD处于保护状态，即还未进入正常工作状态时，去检测APD对应到的光功率值，若光功率没有超出光功率阈值，则指示APD进入正常工作阶段，因而可以保护APD在带光冷启动时不受损坏。
具体地，在步骤102中，若检测到的接收信号强度指示RSSI值大于所述光功率阈值，则将所述APD两端的电压值降为预先设定的值。
上述方法，当检测到的接收信号强度指示RSSI值大于光功率阈值，则表明APD接收到的光功率比较高，损坏APD的风险比较大，因而将APD两端电压值降为预先设定的值，预先设定的值是小于保护电压阈值的，保护电压取值可视具体情况而定，只要能够保证APD可以不受强光损坏即可。
可选的，预先设定的值为零，即直接将APD两端的电压值降为零，此时APD被关断进入不工作状态，因而不会因APD接收光功率过大而导致APD损坏。
在实施中，本发明实施例还可以通过设置一个APD保护标志位，来记录APD是否已经被保护，比如，APD保护标志被设置为1，则表示APD当前处于被保护状态，即APD已经停止工作或者处于休眠状态；若APD保护标志位为0，则表示APD还在正常工作中。APD保护标志位的初始值设置为0。
因而，在上述方法中，在APD两端电压值降为预先设定的值之后，还包括：
将APD保护标识位对应的状态设置为已保护。
该方法，在APD两端电压值降为预先设定的值后，一般是处于停止工作或者休眠状态，因此可以在APD保护标志位中写入1，表示APD已被保护。然后，MCU可以定期读取APD保护标志位，如果读取的值为0，表示APD目前正处于正常工作中，此时可以将APD对应的当前光功率；如果读取的值为1，表示APD目前处于被保护状态，因而可以上报一个固定的光功率值，如-3dBm，该值表示APD目前处于被保护状态。
在上述步骤103中，若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则根据目标高压值调整所述APD两端的电压值，调整的方式有很多，例如当APD两端电压值大于目标高压值时，可以逐步降低APD两端电压值，也可以是一次性降低到某个值；当APD两端电压值小于目标高压值时，可以一次性提升到目标高压值，也可以是逐步提升到目标高压值。下面对本发明实施例提供的调整APD两端的电压值方法做详细描述。
上电后，APD两端的电压值初始时设置为零，然后逐步增加至高压目标值，最终是要增加至目标高压值，因此对于增加后的APD两端电压值，若不等于目标高压值，则需要进行相应地调整。
可选的，所述根据目标高压值调整所述APD两端的电压值，包括：
若所述APD两端的电压值大于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则将所述APD两端的电压值调整为所述APD对应的目标高压值；或者
若APD两端的电压值小于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则根据步长值，对所述APD两端的电压值进行调整。
下面分两种情形来说明：
情形一、APD两端的电压值小于目标高压值
若APD两端电压值小于目标高压值，则根据步长值，对所述APD两端的电压值进行调整，包括：
对所述APD两端的电压值增加一步长值；
将增加后的电压值与目标高压值进行比较；
如果增加后的电压值不等于目标高压值，则判断增加步长值的次数是否小于设定次数；
如果增加步长值的次数小于设定次数，则判断增加后的电压值是否小于目标高压值；若是，则返回对所述APD两端的电压值增加一步长值的步骤；若否，则将所述APD两端的电压值调整为所述目标高压值；
如果增加步长值的次数不小于设定次数，则停止增加步长值。
上述方法中，当APD两端的电压值小于目标高压值时，则首先对APD两端电压值增加一个步长值，可选的，增加一个步长值之前先延迟一定时间，比如50us，因为有可能上次对APD增加的高压还未趋于稳定，会出现瞬时偏高的情况，如果在此时又立马增加电压，就可能会导致APD电压过高，而延迟50us可以保证上次对APD两端的电压值调整之后，在延迟的这段时间内可以趋于稳定，因而可以保证APD电压值逐步稳定地增加，且保护APD不受高压冲击而损坏，其中，一个步长值是可以根据需要而设定的，比如一个步长值可以对应0.1伏，或者是0.2伏，具体视需要而定，对APD两端电压值增加一个步长之后，在将增加后的高压值与目标高压值进行比较，若如果增加后的高压值不等于目标高压值，则判断增加步长值的次数是否小于设定次数，如果增加步长值的次数大于设定的次数，则停止，如果增加步长值的次数小于设定的次数，则继续对APD两端的电压值进行调整，其中预先设定的次数一般选取较小的值，例如5或者6等等，这样一方面可以保证APD两端的电压值如果比高压目标值小的比较多的情况下，可以连续增加多次，每次增加一步长值，并且步长值选取一般较小，是为了防止一次增加过多会导致APD损坏；但是预先设定的次数也不能太大，因而如果太大，则APD一直处于对高压值的调整之中而占用过多时间，导致没有及时去判断APD接收的光功率是否大于光功率阈值，有可能造成APD因接收光功率过大而损坏APD。上述步骤中，如果增加步长值的次数小于设定的次数，则继续对APD两端电压值进行调整，具体为：若增加后的高压值大于目标高压值，则将APD两端电压值调整为APD对应的目标高压值，若增加后的高压值小于目标高压值，则返回对APD两端电压值增加一步长值的步骤继续判断。
上述方法，首先，每次对APD两端电压值每次调整一个步长，可以保证不会因为一次增加过多而致APD损坏；其次，若APD两端电压值比目标高压值小很多，则可以在一个循环中多次增加APD两端电压值，提高效率，同时，因此，通过逐步调整APD两端电压值来控制进入到APD的电压，因而可防止APD因电压过大而导致损坏。
可选地，对所述APD两端的电压值进行调整，包括：
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则对所述APD两端的电压值增加一步长值；
将增加后的电压值与目标高压值进行比较；
如果增加后的电压值不等于目标高压值，则判断增加步长值的次数是否小于设定次数；
如果增加步长值的次数小于设定次数，则判断增加后的电压值是否小于目标高压值；若是，则返回对所述APD两端的电压值增加一步长值的步骤；若否，则将所述APD两端的电压值调整为所述目标高压值；
如果增加步长值的次数不小于设定次数，则停止增加步长值。
上述方法，在每一次增加步长值之前，还会检测一下若RSSI值是否不大于光功率阈值，如果RSSI值不大于光功率阈值，即APD接收的光功率没有超标时，才对APD两端的电压值进行增加一步长值的操作，因而可以更好地保护APD不受损坏。
情形二、APD两端的电压值大于目标高压值
若APD两端电压值大于APD对应的目标高压值，则将APD两端电压值调整为APD对应的目标高压值。
下面对本发明实施例提供的APD的保护方法做详细描述。如图2所示，为本发明实施例提供的APD的保护方法详细流程图。
其中，RSSI值与APD接收的光功率大小相对应，RSSI值越大，表示APD接收的光功率越大，反之，APD接收的光功率越小。
APDSET表示APD两端的当前电压值，APDSET0表示APD对应的目标高压值，CNT用于计数，初始值为零。
步骤401、检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值，若是，则转到步骤402，否则结束；
步骤402、判断RSSI值是否大于光功率阈值，若否，则转到步骤403，否则转到步骤409；
步骤403、判断APDSET是否等于APDSET0，若不等，则转到步骤404，否则转到步骤411；
步骤404、判断APDSET是否小于APDSET0，若小于，则转到步骤405，否则转到步骤408；
步骤405、延时50us，APDSET增加一步长值，计数器CNT加1；
步骤406、判断APDSET是否等于APDSET0，若不等，则转到步骤407，否则转到步骤411；
步骤407、判断CNT/5是否为整数，若是，表示调整次数已满，则转到步骤411，否则，转到步骤404；
步骤408、将APD的当前高压值APDSET调整为目标高压值APDSET0；
步骤409、将APD的当前高压值APDSET调整为零；
步骤410、APD保护标志位设置为1；
步骤411、读取APD保护标志位进行上报，然后清零。
此外，在步骤403之后，进入步骤404之前，还可以增加判断APD对应的RSSI值是否不大于光功率阈值，若APD对应的RSSI值不大于光功率阈值，则进入步骤404，否则转到步骤409；
在步骤404之后，进入步骤408之前，还可以增加判断APD对应的RSSI值是否不大于光功率阈值，若APD对应的RSSI值不大于光功率阈值，则进入步骤408，否则转到步骤409。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种光模块中雪崩光电二极管APD的保护装置。本发明实施例提供的光模块中雪崩光电二极管APD的保护装置如图3所示，包括：
第一检测单元301，用于检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；
第二检测单元302，用于若所述APD两端的电压值小于所述保护电压阈值，则检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值；
调整单元303，用于若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则根据目标高压值调整所述APD两端的电压值。
可选地，所述调整单元303，具体用于：
若所述APD两端的电压值大于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则将所述APD两端的电压值调整为所述APD对应的目标高压值；或者
若APD两端的电压值小于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则根据步长值，对所述APD两端的电压值进行调整。
可选地，所述调整单元303，还用于：
对所述APD两端的电压值增加一步长值；
将增加后的电压值与目标高压值进行比较；
如果增加后的电压值不等于目标高压值，则判断增加步长值的次数是否小于设定次数；
如果增加步长值的次数小于设定次数，则判断增加后的电压值是否小于目标高压值；若是，则返回对所述APD两端的电压值增加一步长值的步骤；若否，则将所述APD两端的电压值调整为所述目标高压值；
如果增加步长值的次数不小于设定次数，则停止增加步长值。
可选地，所述调整单元303，还用于：
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则对所述APD两端的电压值增加一步长值；
将增加后的电压值与目标高压值进行比较；
如果增加后的电压值不等于目标高压值，则判断增加步长值的次数是否小于设定次数；
如果增加步长值的次数小于设定次数，则判断增加后的电压值是否小于目标高压值；若是，则返回对所述APD两端的电压值增加一步长值的步骤；若否，则将所述APD两端的电压值调整为所述目标高压值；
如果增加步长值的次数不小于设定次数，则停止增加步长值。
可选地，所述调整单元303，还用于
若检测到的接收信号强度指示RSSI值大于所述光功率阈值，则将所述APD两端的电压值降为预先设定的值。
可选地，所述调整单元303，还用于：
将APD保护标识位对应的状态设置为已保护。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种光模块中雪崩光电二极管APD的保护方法，其特征在于，包括：
检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；
若所述APD两端的电压值小于所述保护电压阈值，则检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值；
若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则根据目标高压值调整所述APD两端的电压值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标高压值调整所述APD两端的电压值，包括：
若所述APD两端的电压值大于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则将所述APD两端的电压值调整为所述APD对应的目标高压值；或者
若APD两端的电压值小于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则根据步长值，对所述APD两端的电压值进行调整。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据步长值，对所述APD两端的电压值进行调整，包括：
对所述APD两端的电压值增加一步长值；
将增加后的电压值与目标高压值进行比较；
如果增加后的电压值不等于目标高压值，则判断增加步长值的次数是否小于设定次数；
如果增加步长值的次数小于设定次数，则判断增加后的电压值是否小于目标高压值；若是，则返回对所述APD两端的电压值增加一步长值的步骤；若否，则将所述APD两端的电压值调整为所述目标高压值；
如果增加步长值的次数不小于设定次数，则停止增加步长值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测到APD的接收信号强度指示RSSI值之后，还包括：
若检测到的接收信号强度指示RSSI值大于所述光功率阈值，则将所述APD两端的电压值降为预先设定的值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在将所述APD两端电压值降为预先设定的值之后，还包括：
将APD保护标识位对应的状态设置为已保护。
6.一种光模块中雪崩光电二极管APD的保护装置，其特征在于，包括：
第一检测单元，用于检测APD两端的电压值是否小于保护电压阈值；
第二检测单元，用于若所述APD两端的电压值小于所述保护电压阈值，则检测APD的接收光功率对应的接收信号强度指示RSSI值；
调整单元，用于若检测到的接收信号强度指示RSSI值不大于光功率阈值，则根据目标高压值调整所述APD两端的电压值。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元，具体用于：
若所述APD两端的电压值大于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则将所述APD两端的电压值调整为所述APD对应的目标高压值；或者
若APD两端的电压值小于所述目标高压值，则判断所述RSSI值是否不大于光功率阈值；
若所述RSSI值不大于光功率阈值，则根据步长值，对所述APD两端的电压值进行调整。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整单元，还用于：
对所述APD两端的电压值增加一步长值；
将增加后的电压值与目标高压值进行比较；
如果增加后的电压值不等于目标高压值，则判断增加步长值的次数是否小于设定次数；
如果增加步长值的次数小于设定次数，则判断增加后的电压值是否小于目标高压值；若是，则返回对所述APD两端的电压值增加一步长值的步骤；若否，则将所述APD两端的电压值调整为所述目标高压值；
如果增加步长值的次数不小于设定次数，则停止增加步长值。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元，还用于
若检测到的接收信号强度指示RSSI值大于所述光功率阈值，则将所述APD两端的电压值降为预先设定的值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调整单元，还用于：
将APD保护标识位对应的状态设置为已保护。
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