CN113708842B - 一种光模块快速调试方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光模块快速调试方法、装置及系统，包括如下步骤：测试获得光模块的TOSA的PIV曲线以及ROSA的响应度；根据PIV测试曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流，然后写入到光模块内；根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流，然后写入到光模块内；根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，然后写入到光模块内；根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，写入到光模块内。本发明通过有限的测试来直接推算出其他指标的测试结果，能节约设备成本同时还能有效提高测试效率。

Description

一种光模块快速调试方法、装置及系统
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种光模块快速调试方法、装置及系统。
背景技术
光模块在出厂、被安装到光纤通信系统之前，需要经过调试过程。光模块的调试过程在厂家的调试生产线上进行，主要是将出厂的光模块发射激光的光功率和消光比调试在一个合适的范围。
现有技术的调试方法由于需要采用较多的测试设备，对于批量生产和调试光模块的生成线，则需要投入较多的资金和成本，另外采用现有的调试方法，测试过程繁琐，测试效率低，因此，现有技术的光模块调试方法具有较高的成本以及较低的测试效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种光模块快速调试方法、装置及系统，通过有限的测试来直接推算出其他指标的测试结果，能节约设备成本同时还能有效提高测试效率。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种光模块快速调试方法，包括如下步骤：
测试获得光模块的TOSA的PIV曲线以及ROSA的响应度；
根据PIV测试曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流，然后写入到光模块内；
根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流，然后写入到光模块内；
根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，然后写入到光模块内；
根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，写入到光模块内。
进一步地，根据PIV测试曲线计算出达到相应功率的偏置电流，具体包括：根据PIV曲线得到阈值电流Ith、发光斜率Ipo，然后根据公式Po＝(Ibias-Ith)*Ipo计算出偏置电流Ibias，其中，po为发射功率。
进一步地，根据PIV测试曲线计算出达到相应功率的偏置电流后再计算出BIAS_DAC值，并将计算出的BIAS_DAC值写入到光模块的MCU。
进一步地，根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流，具体包括：根据PIV曲线得到发光斜率Ipo，然后根据公式
Figure BDA0003169381070000021
计算出调制电流Imod，其中，ER为消光比。
进一步地，根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流后再计算出MOD_DAC值，并将计算出的MOD_DAC值写入到光模块的MCU。
进一步地，根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，具体包括：设定发射校准系数为a1、b1，则有y＝a1*x+b1，方程中y为发射光功率，x为AD值，根据发射功率计算背光电流，根据背光电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取发射功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将发射功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a1*x+b1中解方程，即可计算出发射校准系数a1、b1；
根据发射功率计算背光电流，具体包括：根据PIV曲线得到背光斜率Im、发光斜率Ipo，根据公式Po＝(Ibias-Ith)*Ipo、Ipd＝(Ibias-Ith)*Im以及k*Im＝Ipo，得到po＝k*Ipd，其中，Ibias为偏置电流，Ith为阈值电流Ith，Ipo为发光斜率，po为发射功率，Ipd为背光电流，Im为背光斜率；已知发射功率po，根据公式po＝k*Ipd即可计算出背光电流Ipd；
根据背光电流计算采样电压，具体包括：已知背光电流，根据公式采样电压＝背光电流*发射采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值。
进一步地，根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，具体包括：设定接收校准系数为a2、b2，则有y＝a2*x+b2，方程中y为接收光功率，x为AD值，根据接收光功率计算响应电流，根据响应电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取接收光功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将接收光功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a2*x+b2中解方程，即可计算出接收校准系数a2、b2；
根据接收光功率计算响应电流，具体包括：已知接收光功率，根据公式响应电流＝接收光功率*响应度，即可计算出响应电流；
根据响应电流计算采样电压，具体包括：已知响应电流，根据公式采样电压＝响应电流*接收采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值。
本发明公开了一种光模块快速调试装置，包括接收模块、偏置电流计算模块、调制电流计算模块、发射校准系数计算模块、接收校准系数计算模块、写入模块；
所述接收模块用于接收测试装置测试的TOSA的PIV曲线以及ROSA的响应度；
所述偏置电流计算模块用于根据PIV测试曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流；
所述调制电流计算模块用于根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流；
所述发射校准系数计算模块用于根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数；
所述接收校准系数计算模块用于根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数；
所述写入模块用于将计算得到的偏置电流、调制电流、发射校准系数、接收校准系数分别写入到光模块的MCU。
本发明公开了一种光模块快速调试系统，包括PIV曲线测试装置、响应度测试装置以及计算机设备，所述PIV曲线测试装置用于测试光器件TOSA的PIV曲线并传递给计算机设备，所述响应度测试装置用于测试光器件ROSA的响应度并传递给计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
本发明至少具有如下有益效果：由于本发明采用了上述方法，使得本发明通过有限的测试即只需测试光器件TOSA的PIV曲线及ROSA的响应度，然后来直接推算出其他指标的测试结果，能节约设备成本同时还能有效提高测试效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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它的附图。
图1为本发明实施例提供的光模块快速调试方法的方法流程图；
图2为光器件TOSA的PIV曲线的示意图；
图3为光器件ROSA的响应度测试结果示意图。
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。
参见图1，本发明实施例提供一种光模块快速调试方法，包括如下步骤：
测试获得光模块的TOSA的PIV曲线以及ROSA的响应度；
根据PIV测试曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流，然后写入到光模块内；
根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流，然后写入到光模块内；
根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，然后写入到光模块内；
根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，写入到光模块内。
进一步地，根据PIV测试曲线计算出达到相应功率的偏置电流，具体包括：根据PIV曲线得到阈值电流Ith、发光斜率Ipo，然后根据公式Po＝(Ibias-Ith)*Ipo计算出偏置电流Ibias，其中，po为发射功率。
进一步地，根据PIV测试曲线计算出达到相应功率的偏置电流后再根据偏流计算公式计算出BIAS_DAC值，并将计算出的BIAS_DAC值写入到光模块的MCU。
进一步地，根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流，具体包括：根据PIV曲线得到发光斜率Ipo，然后根据公式
Figure BDA0003169381070000051
计算出调制电流Imod，其中，ER为消光比。
进一步地，根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流后再计算出MOD_DAC值，并将计算出的MOD_DAC值写入到光模块的MCU。
进一步地，根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，具体包括：设定发射校准系数为a1、b1，则有y＝a1*x+b1，方程中y为发射光功率，x为AD值，根据发射功率计算背光电流，根据背光电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取发射功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将发射功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a1*x+b1中解方程，即可计算出发射校准系数a1、b1；
根据发射功率计算背光电流，具体包括：根据PIV曲线得到背光斜率Im、发光斜率Ipo，根据公式Po＝(Ibias-Ith)*Ipo、Ipd＝(Ibias-Ith)*Im以及k*Im＝Ipo，得到po＝k*Ipd，其中，Ibias为偏置电流，Ith为阈值电流Ith，Ipo为发光斜率，po为发射功率，Ipd为背光电流，Im为背光斜率；已知发射功率po，根据公式po＝k*Ipd即可计算出背光电流Ipd；
根据背光电流计算采样电压，具体包括：已知背光电流，根据公式采样电压＝背光电流*发射采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值。
进一步地，根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，具体包括：设定接收校准系数为a2、b2，则有y＝a2*x+b2，方程中y为接收光功率，x为AD值，根据接收光功率计算响应电流，根据响应电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取接收光功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将接收光功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a2*x+b2中解方程，即可计算出接收校准系数a2、b2；
根据接收光功率计算响应电流，具体包括：已知接收光功率，根据公式响应电流＝接收光功率*响应度，即可计算出响应电流；
根据响应电流计算采样电压，具体包括：已知响应电流，根据公式采样电压＝响应电流*接收采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值。
例证：drive以semtech的GN25L95为例，采样电阻以10K计算，MCU的采样ADC为n(如10)位参考电压为V1(2.4V)，则AD精度＝V1/(2n-1)＝2.4/(210-1)。
1.根据图2的PIV曲线可以大致得出Ipo的斜率为20uW/mA，Im的斜率为10uA/mA，Ith＝7mA；
2.模块功率需求-3dBm，此时需要32mA的偏置电流，本发明以光模块的LDD芯片为100mA linear mode为例，此时的BIAS_DAC＝0x0138；GN25L95 Ibias mode计算公式为：
100mA Linear Mode：Bias Current(mA)＝(BIAS_DAC+8)*0.1mA
25mA Linear Mode：Bias Current(mA)＝(BIAS_DAC+8)*0.025mA
75mA Linear Mode：Bias Current(mA)＝(BIAS_DAC+8)*0.075mA
3.根据所需要的ER来设定Imod电流；我们此时需要的消光比在7dB那么根据计算公式，
Figure BDA0003169381070000071
其中ER＝7，S1＝20uW/mA可以计算出调制电流Imod＝33.36mA；本实施例以芯片为100mAlinearmode为例，此时的MOD_DAC＝0x0145；GN25L95Imod mode计算公式为：
100mA Linear Mode：Modulation Current(mA)＝(MOD_DAC+8)*0.1mA
25mA Linear Mode：Modulation Current(mA)＝(MOD_DAC+8)*0.025mA
75mA Linear Mode：Modulation Current(mA)＝(MOD_DAC+8)*0.075mA
4.根据背光电流来计算校准系数，本实施例的2Im＝Ipo，所以po＝2Ipd；推导过程如下：发射功率→背光电流→采样电压→采样AD值→根据需要上报计算校准系数，如表1、2所示；
Figure BDA0003169381070000081
表1
Figure BDA0003169381070000082
表2
解方程y＝ax+b其中y＝发射光功率，x＝AD值；计算出a＝2.01，b＝2857。
4.根据响应电流来计算校准系数，如图3为器件测试响应度结果，其中响应度Res＝0.96A/W，响应度的定义：表示1uW的光能产生多少uA的电流就叫响应度。
Figure BDA0003169381070000083
P为光功率，单位是uw，如0dBm＝1000uW。根据响应电流来计算校准系数推导过程如下：接收功率→响应电流→采样电压→采样AD值→根据需要上报计算校准系数，如表3、4所示。
接收光功率(dBm) 接收光功率(uW) 响应度 响应电流(uA)
0 1000 0.96 960
-15 31.6227766 0.96 30.35786554
采样电阻(KΩ) 采样电压(mV) AD精度 AD值
10 9600 2.346041056 4092
10 303.5786554 2.346041056 129.4004019
表3
Figure BDA0003169381070000084
表4
解方程y＝ax+b其中y＝接收光功率；x＝AD值；
计算出a＝2.44；b≈0。
5.接收校准系数计算验证；实际接收为-10dBm时，根据实际接收光功率计算响应电流，根据响应电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，如表5所示。
Figure BDA0003169381070000091
表5
将计算出的采样AD值带入公式y＝a2*x+b2中，得到y＝409.2*2.44＝998.448，409.2*2.44＝998.448和需求的1000是能够对上(两种之差在设定范围内)，所以计算校准无误。
实施例二
本实施例公开了一种光模块快速调试装置，包括接收模块、偏置电流计算模块、调制电流计算模块、发射校准系数计算模块、接收校准系数计算模块、写入模块；
所述接收模块用于接收测试装置测试的TOSA的PIV曲线以及ROSA的响应度；
所述偏置电流计算模块用于根据PIV测试曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流；
所述调制电流计算模块用于根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流；
所述发射校准系数计算模块用于根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数；
所述接收校准系数计算模块用于根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数；
所述写入模块用于将计算得到的偏置电流、调制电流、发射校准系数、接收校准系数分别写入到光模块的MCU。
实施例三
本实施例公开了一种光模块快速调试系统，包括PIV曲线测试装置、响应度测试装置以及计算机设备，所述PIV曲线测试装置用于测试光器件TOSA的PIV曲线并传递给计算机设备，所述响应度测试装置用于测试光器件ROSA的响应度并传递给计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一所述的方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光模块快速调试方法，其特征在于：包括如下步骤：
测试获得光模块的TOSA的PIV曲线以及ROSA的响应度；
根据PIV曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流，然后写入到光模块内；
根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流，然后写入到光模块内；
根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，然后写入到光模块内；
根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，写入到光模块内；
根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，具体包括：设定发射校准系数为a1、b1，则有y＝a1*x+b1，方程中y为发射功率，x为AD值，根据发射功率计算背光电流，根据背光电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取发射功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将发射功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a1*x+b1中解方程，即可计算出发射校准系数a1、b1；
根据发射功率计算背光电流，具体包括：根据PIV曲线得到背光斜率Im、发光斜率Ipo，根据公式po＝(Ibias-Ith)*Ipo、Ipd＝(Ibias-Ith)*Im以及k*Im＝Ipo，得到po＝k*Ipd，其中，Ibias为偏置电流，Ith为阈值电流Ith，Ipo为发光斜率，po为发射功率，Ipd为背光电流，Im为背光斜率；已知发射功率po，根据公式po＝k*Ipd即可计算出背光电流Ipd，k为Ipo/Im的比值；
根据背光电流计算采样电压，具体包括：已知背光电流，根据公式采样电压＝背光电流*发射采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值；
根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，具体包括：设定接收校准系数为a2、b2，则有y＝a2*x+b2，方程中y为接收光功率，x为AD值，根据接收光功率计算响应电流，根据响应电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取接收光功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将接收光功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a2*x+b2中解方程，即可计算出接收校准系数a2、b2；
根据接收光功率计算响应电流，具体包括：已知接收光功率，根据公式响应电流＝接收光功率*响应度，即可计算出响应电流；
根据响应电流计算采样电压，具体包括：已知响应电流，根据公式采样电压＝响应电流*接收采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值。
2.如权利要求1所述的光模块快速调试方法，其特征在于：根据PIV曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流，具体包括：根据PIV曲线得到阈值电流Ith、发光斜率Ipo，然后根据公式Po＝(Ibias-Ith)*Ipo计算出偏置电流Ibias，其中，po为发射功率。
3.如权利要求1所述的光模块快速调试方法，其特征在于：根据PIV曲线计算出达到相应功率的偏置电流后再计算出BIAS_DAC值，并将计算出的BIAS_DAC值写入到光模块的MCU。
4.如权利要求1所述的光模块快速调试方法，其特征在于：根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流，具体包括：根据PIV曲线得到发光斜率Ipo，然后根据公式
Figure FDA0003621045090000021
计算出调制电流Imod，其中，ER为消光比。
5.如权利要求1所述的光模块快速调试方法，其特征在于：根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流后再计算出MOD_DAC值，并将计算出的MOD_DAC值写入到光模块的MCU。
6.一种光模块快速调试装置，其特征在于：包括接收模块、偏置电流计算模块、调制电流计算模块、发射校准系数计算模块、接收校准系数计算模块、写入模块；
所述接收模块用于接收测试装置测试的TOSA的PIV曲线以及ROSA的响应度；
所述偏置电流计算模块用于根据PIV曲线计算出达到相应发射功率的偏置电流；
所述调制电流计算模块用于根据PIV曲线计算达到相应消光比所需调制电流；
所述发射校准系数计算模块用于根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数；
所述接收校准系数计算模块用于根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数；
所述写入模块用于将计算得到的偏置电流、调制电流、发射校准系数、接收校准系数分别写入到光模块的MCU；
根据PIV曲线及发射采样电阻计算发射校准系数，具体包括：设定发射校准系数为a1、b1，则有y＝a1*x+b1，方程中y为发射功率，x为AD值，根据发射功率计算背光电流，根据背光电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取发射功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将发射功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a1*x+b1中解方程，即可计算出发射校准系数a1、b1；
根据发射功率计算背光电流，具体包括：根据PIV曲线得到背光斜率Im、发光斜率Ipo，根据公式po＝(Ibias-Ith)*Ipo、Ipd＝(Ibias-Ith)*Im以及k*Im＝Ipo，得到po＝k*Ipd，其中，Ibias为偏置电流，Ith为阈值电流Ith，Ipo为发光斜率，po为发射功率，Ipd为背光电流，Im为背光斜率；已知发射功率po，根据公式po＝k*Ipd即可计算出背光电流Ipd，k为Ipo/Im的比值；
根据背光电流计算采样电压，具体包括：已知背光电流，根据公式采样电压＝背光电流*发射采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值；
根据ROSA的响应度以及接收采样电阻计算接收校准系数，具体包括：设定接收校准系数为a2、b2，则有y＝a2*x+b2，方程中y为接收光功率，x为AD值，根据接收光功率计算响应电流，根据响应电流计算采样电压，根据采样电压计算采样AD值，当取接收光功率分别为Y1、Y2时，计算出的采样AD值分别为X1、X2，将接收光功率Y1、Y2以及采样AD值X1、X2对应带入公式y＝a2*x+b2中解方程，即可计算出接收校准系数a2、b2；
根据接收光功率计算响应电流，具体包括：已知接收光功率，根据公式响应电流＝接收光功率*响应度，即可计算出响应电流；
根据响应电流计算采样电压，具体包括：已知响应电流，根据公式采样电压＝响应电流*接收采样电阻，即可计算出采样电压；
根据采样电压计算采样AD值，具体包括：已知采样电压，根据公式采样AD值＝采样电压/AD精度，即可计算出采样AD值。
7.一种光模块快速调试系统，其特征在于：包括PIV曲线测试装置、响应度测试装置以及计算机设备，所述PIV曲线测试装置用于测试TOSA的PIV曲线并传递给计算机设备，所述响应度测试装置用于测试ROSA的响应度并传递给计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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