CN203278835U - 一种光模块的校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光模块的校准系统，包括主处理器、基准光模块和用于连接待调试的光模块的调试接口；所述主处理器分别与基准光模块和调试接口连接通信，读取基准光模块中的基准参数，并通过调试接口输出至待调试的光模块，对待调试的光模块进行参数校准；所述基准光模块的结构与待调试的光模块的结构相同。本实用新型的光模块校准系统集成度高，成本低，校准方式灵活准确，为光通信系统故障的快速准确判断提供了保障。通过将该校准系统与传统的多路调试光功率消光比系统配合，可以实现光模块终测前的所有调试和校准工作，大大降低了调试成本，提高了校准效率，为光模块生产商缓解了生产成本的压力，尤其适合应用在海量光模块的出货生产中。

Description

一种光模块的校准系统

技术领域

本实用新型属于光通信技术领域，具体地说，是涉及一种用于对光通信网络中的光模块进行调试校准的系统。

背景技术

目前，光通信市场正处于飞速发展的阶段，随着技术的成熟和市场对带宽的需求，光纤通信系统已开始规模应用并逐步进入了千家万户。作为光纤通信系统中的核心部件——光纤收发模块（或简称为光模块），输入的工作电压过高会使光模块中的CMOS器件损伤；电压过低又会造成激光器工作的不正常，发射光功率减弱；接收光功率过高会损伤光模块；而环境温度过高又会加速器件老化，降低激光器的发光效率。因此，对于光模块工作的可靠性已经成为光网络传输中的关键一环，而快速定位故障原因，解决故障也变成了各大光网络运营商要目前面对的棘手问题。

在目前的光纤通信系统中，网络管理单元可以实时监测光模块的温度、供电电压、激光偏置电流以及发射和接收光功率等参数。这些参数的测量，可以帮助系统管理员找出光纤链路中发生故障的位置，进而简化维护工作，提高系统的可靠性。

在光链路中，定位故障的发生节点对业务的快速加载至关重要。故障隔离特性则可以使系统管理员快速定位链路故障的位置。此特性可以定位故障是在模块内发生的，还是在光链路上发生的。通过快速定位故障的发生节点，可以减少系统的故障维修时间。

光纤收发模块中的故障诊断功能为系统提供了一种性能监测手段，可以帮助系统管理员预测光收发模块的使用寿命，隔离系统故障，并在现场安装过程中验证光模块的兼容性。

因此，作为光模块的研发生产商，如何设计一种高效、低成本且校准精度高的光模块校准系统至关重要。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光模块的校准系统，为光纤通信系统故障的快速、准确判断提供硬件上的支持。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下设计方案予以实现：

一种光模块的校准系统，包括主处理器、基准光模块和用于连接待调试的光模块的调试接口；所述主处理器分别与基准光模块和调试接口连接通信，读取基准光模块中的基准参数，并通过调试接口输出至待调试的光模块，对待调试的光模块进行参数校准；所述基准光模块的结构与待调试的光模块的结构相同。 

进一步的，在所述校准系统中还设置有用于连接外部主机的通信接口，连接所述的主处理器。

优选的，所述通信接口优选采用USB接口，以方便与现有的计算机等主机设备连接通信。

为了方便主处理器与光模块内部的MCU连接通信，所述主处理器通过I²C总线分别与所述的基准光模块和调试接口连接通信，传输参数信息。

优选的，所述主处理器优选通过其两组I²C总线接口分别与所述的基准光模块和调试接口一一对应通信，以简化软件设计，提高通信效率。

为了提高光模块的调试和校准效率，所述调试接口可以设置多路，用于连接多路待调试的光模块；为了对多路光模块进行依次调试，在所述主处理器与调试接口的通信通路中还设置有多通道选通芯片，所述多通道选通芯片的公共端连接主处理器，多组选通端分别与多路调试接口一一对应连接，控制端接收主处理器输出的通道选择信号。

为了进一步对光模块进行电压校准，避免批量生产中光模块的监控电压出现偏差，在所述校准系统中还设置有电压转换芯片和用于连接待调试光模块的电源输入端的供电接口，所述电压转换芯片接收外部的供电电源，并转换成稳定的工作电压输出至所述的供电接口。

为了能够对多路光模块进行集中调试，以提高光模块的调试和校准效率，所述供电接口优选设置多路，用于连接多路待调试的光模块；多路供电接口分别与一多通道电源开关电路的多路选通端一一对应连接，多通道电源开关电路的公共端连接所述的电压转换芯片，接收电压转换芯片输出的工作电压，多通道电源开关电路的控制端接收主处理器输出的通道选择信号，在主处理器的控制下为各路待调试的光模块进行分时供电。

进一步的，所述多通道电源开关电路为由多路MOS管组成的开关阵列，通过电压转换芯片输出的工作电压传输至各路MOS管的源极，不同MOS管的漏极连接不同的供电接口，各路MOS管的栅极分别连接一译码器，所述译码器接收主处理器输出的通道选择信号，生成多路开关信号一一对应地传输至各路MOS管的栅极，控制各路MOS管分时导通，实现对各路待调试光模块的依次供电，分时校准。

优选的，所述主处理器和基准光模块设置在通信主板上，所述调试接口、供电接口、电压转换芯片均设置在调试板上；所述通信主板与调试板通过板间接口连接通信。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的光模块校准系统集成度高，成本低，校准方式灵活准确，为光纤通信系统故障的快速、准确判断提供了保障。通过将本实用新型的光模块校准系统与传统的多路调试光功率消光比系统配合，可以实现光模块终测前的所有调试和校准工作，大大降低了调试成本，提高了校准效率，为光模块生产商缓解了生产成本的压力，尤其适合应用在海量光模块的出货生产中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例而已，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是本实用新型所提出的光模块校准系统的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本实用新型技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作详细地说明。

光模块在实际应用的过程中，会由于受外界因素的影响而导致其功能出现异常，使得通信数据出现错误。例如：光模块工作的环境温度、光纤的曲折程度都会对光功率产生影响；光模块自身长时间使用，会缩短其寿命等。传输源端不能把有误码的数据传送给接收终端；同样，作为接收信号的一方（即接收终端）也不能把有误码的数据拿来使用。这样，作为光纤通信系统中的网络管理单元，就需要知道光模块当前的运行状况，以确保光模块能够始终在正常的工作条件下传输数据。为了获得光模块的运行状况，就需要网络管理单元定时地监测光模块的当前运行状况，然后将监测到的数值与光模块在正常工作条件下所要求的范围进行对比，如果不在范围之内，就判定为故障进行报警，并显示光模块处在不良的运行状况下。此时，通知交换机停止发送数据，作为接收信号一方也要求拒绝接收数据，直到光模块重新回到正常工作状况下，才可以重新发送/接收数据。此外,如果光网络数据链路出现问题,则网络管理单元可以帮助系统管理员找出光纤链路中发生故障的位置，以简化维护工作，提高系统运行的可靠性。

本实施例的光模块校准系统主要应用于光模块的生产过程中，生产过程中需要校准的监控变量主要有：发射光功率、接收光功率、温度、工作电压和激光器偏置电流Bias。而本实施例的光模块校准系统主要用于对监控变量中的温度和工作电压进行校准，通过改变监控温度和工作电压的传统校准方式，以提高参数校准的准确性以及校准工作的易操作性。将本实施例的光模块校准系统与传统的多路光功率消光比调试系统配合使用，即可对其他监控变量进行校准。

下面首先介绍采用本实施例的光模块校准系统，对光模块的监控温度进行校准的具体方法。

目前，随着光模块工作环境的多变性，光网络运营商对光模块的温度监控精度的要求越来越高。但是，在海量出货的光模块生产过程中，由于生产操作平台环境的个体差异性，造成在光模块生产初期的温度校准就出现了偏差，所以无法满足高温度监控的要求。现有的光模块生产线，其采用的所有调试工位都统一按一个标准温度进行校准，这种校准方法虽然简单，但是忽略了季节差异、工位环境温度差异等影响，容易导致监控温度校准的不准确。

对于光模块温度的校准，由于光模块的偏置电流Bias补偿表和调制电流Mod补偿表都是以光模块的监控温度为索引的，所以监控温度校准的准确与否对光模块的发射参数光功率和消光比（随温度变化）的影响较大。考虑到产线生产环境的多变性（受季节、调试工作环境等因素的影响），要求系统必须可以针对不同温度环境校准不同的温度值。

本实施例为了提高光模块监控温度校准的准确性，采用在光模块校准系统中设置基准光模块的方式，通过读取基准光模块的温度监控值来校准待调试的光模块的温度监控值。由于在光模块的调试校准过程中，位于光模块校准系统中的基准光模块与待调试的光模块会处在相同的环境中，因此这种校准方式可以确保在不同的温度环境下，待调试光模块的温度监控值的准确度。此种校准方法比现行的统一校准为一个固定温度值的方案更加准确合理。

图1为本实施例所提出的光模块校准系统的构建原理框图。其中，U1为基准光模块，所述基准光模块U1的结构应与待调试光模块的结构相同，例如同样设置有激光器LD、光接收组件PD、微处理器MCU以及连接在激光器LD与微处理器MCU之间的发送信号传输电路TX和连接在光接收组件PD与微处理器MCU之间的接收信号传输电路RX。当然，也可以直接选择一个与待调试光模块同类型的光模块作为基准光模块U1设置在本实施例的校准系统中，以正确地反映出该类光模块受环境温度影响，其温度监控值所发生的变化。

在校准系统中设置主处理器，连接所述的基准光模块U1，读取基准光模块U1中的温度监控值，以用于对待调试光模块的温度监控值进行校准。在本实施例中，所述主处理器优选通过I²C总线连接所述的基准光模块U1，具体连接基准光模块U1中的微处理器MCU，通过与微处理器MCU通信，获取基准光模块U1中的温度监控值，作为温度基准值。同样的，主处理器与待调试光模块的通信方式也优选采用I²C总线进行数据传输，优选利用主处理器的另外一组I²C总线接口通过I²C总线连接调试接口，进而通过调试接口连接待调试的光模块，将读取到的温度基准值写入到待调试光模块内部的微处理器MCU，实现对待调试光模块中温度监控值的校准。

本实施例采用主处理器的两组I²C总线接口分别与基准光模块U1和待调试的光模块对应连接，可以提高数据传输效率，加快光模块的校准速度。当然，也可以利用主处理器的一组I²C总线接口同时连接基准光模块U1和待调试的光模块，只要在传输数据的表头中注明所要访问的光模块所对应的唯一代码，同样可以满足数据的准确传输要求，本实施例对此不进行具体限制。

若要对待调试光模块的温度监控值进行准确地校准，首先需要保证基准光模块U1中的温度监控值准确，因此，本实施例在对待调试的光模块进行调试校准前，首先需要对基准光模块U1中的温度监控值进行校准。其方法是：使用点温计对基准光模块U1的壳体进行温度测量，然后将测得的温度值通过主处理器写入基准光模块U1，修改微处理器MCU中当前ADC数据所对应的光模块的实际温度值，重新生成基准光模块U1中的温升曲线。

由于通过光模块中的温度传感器检测输出的温度信号，在微处理器MCU中都会经过模数转换后，以ADC数据的形式保存，不同的ADC数据对应不同的实际温度值，由此便可以形成一条温升曲线。利用该温升曲线，光模块便可以利用温度传感器当前检测输出的温度信号，换算出当前光模块的实际温度值。采用本实施例的光模块校准系统，在对基准光模块U1的温度监控值进行校准时，就是利用当前通过点温计测量的壳体温度值来替换基准光模块U1中的当前温度值，由此完成对基准光模块U1的温度监控值的校准。

在对基准光模块U1的温度监控值进行校准后，通过基准光模块U1输出的温度值即可认为是准确的实际温度值。由于在对待调试的光模块进行温度校准时，校准系统与待调试的光模块处于相同的环境温度下，因此通过基准光模块输出的监控温度值即是当前环境的实际温度值。将该值写入待调试的光模块，对待调试光模块中当前ADC数据所对应的温度值进行修正，即可形成准确地温升曲线，完成对光模块中监控温度的准确校准。由于在相同环境下，基准光模块U1与待调试光模块的结构和散热体系大致相同，因此两种光模块的温升曲线基本相同。

为了能够方便地将实测温度值写入主处理器，以完成对基准光模块U1的温度校准工作，本实施例优选在校准系统中设置通信接口，例如USB接口，连接外部主机（例如计算机等），通过外部主机将通过点温计测量得到的基准光模块U1的壳体温度值写入到主处理器中，进而通过主处理器实现对基准光模块U1的温度校准。

为了提高光模块的校准效率，本实施例优选在校准系统中设置多个调试接口，如图1中的八个调试接口T0-T7，由此可以对8个待调试的光模块实现顺序校准，以加快校准速度。

为了将读取到的温度基准值依次写入到不同的待调试光模块中，本实施例在所述校准系统中还设置了多通道选通芯片，如图1所示，优选将主处理器、基准光模块U1和通讯接口USB布设在一块独立的通信主板上，将多通道选通芯片和调试接口T0-T7布设在一块独立的调试板上，两块板通过板间接口连接通信，由此可以调高校准系统组建的灵活性。

将多通道选通芯片的公共端连接主处理器，多通道选通芯片的多组选通端分别与多路调试接口一一对应连接，控制端接收主处理器输出的通道选择信号，由此便可以在主处理器的控制下，依次导通主处理器与不同待调试光模块的数据传输通路，实现主处理器对不同光模块中温度监控值的依次校准。

下面介绍采用本实施例的光模块校准系统，对光模块的工作电压进行校准的具体方法。

传统对于光模块的工作电压的校准工作，由于搭载光模块的测试板的工作电压受到测试板线路的电阻损耗影响，每次测试时，测试板上的电压都会出现变化。因此，每次进行校准时需要操作人员使用电压表对测试板的当前电压进行测量，并将结果写入到上位机。上位机程序会自动计算出测试板电路的电压衰减，通过通信接口控制程控衰减器，将测试板输出至光模块的电源输入端的电源电压调整为3.3V。

这种传统的电压校准方法，操作较为复杂，每次都需要员工手动操作万用表进行测量。在实际应用中，由于万用表在多次使用过程中，会由于测量线接触不良导致电压误测现象发生，因此这种方法会造成批量生产中的光模块，其监控电压出现偏差。

为了解决以上的误差问题，本实施例在校准系统中采用专用的电压转换芯片进行电压转换，为待调试的光模块提供准确的工作电压。出于光模块对3.3V工作电压的需求，本实施例优选采用5V转3.3V的电压转换芯片布设在调试板上，如图1所示。将电压转换芯片的输入端连接+5V的供电电源，输出端连接调试板上的供电接口，并通过供电接口外接待调试光模块的电源输入端，由此一来，通过光模块的电源输入端便可以得到3.29V到3.31V范围内准确的电压值，为后续校准工作的准确性提供保障。

由于电压转换芯片工作的稳定性，校准系统不必再人工操作测量输入到光模块的供电电压，不仅简化了操作过程，而且将其应用在光模块的批量生产中，相比传统的校准方式，能够提供更高的校准可靠性和易操作性，无需对测试板重新校准。

出于提高光模块校准效率方面的考虑，本实施例优选在调试板上设置多路供电接口，例如图1所示的八路供电接口VCC0-VCC7，参见图1所示，并在调试板上进一步设置译码器和多通道电源开关电路。将所述多通道电源开关电路的多路选通端与多路供电接口VCC0-VCC7一一对应连接，公共端连接电压转换芯片，接收电压转换芯片转换输出的3.3V工作电压，多通道电源开关电路的控制端接收主处理器输出的通道选择信号，在主处理器的控制下为各路待调试的光模块进行分时供电。

作为本实施例的一种优选设计方案，所述多通道电源开关电路优选采用多路MOS管组成的开关阵列组建而成。将通过电压转换芯片转换输出的3.3V工作电压传输至各路MOS管的源极，将不同MOS管的漏极连接不同的供电接口VCC0-VCC7，各路MOS管的栅极分别连接译码器，通过译码器连接所述的主处理器，接收主处理器输出的通道选择信号，进而通过译码器转换成多路（与MOS管的个数相同）开关信号，一一对应地传输至各路MOS管的栅极，控制各路MOS管分时导通，实现对各路待调试光模块的依次供电，分时校准。

本实施例的光模块校准系统，校准精确，易操作，可以提供更加准确的故障判断结果，为光纤链路系统故障的快速准确判断提供了保障，尤其适合应用在海量光模块的出货生产过程中。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光模块的校准系统，其特征在于：包括主处理器、基准光模块和用于连接待调试的光模块的调试接口；所述主处理器分别与基准光模块和调试接口连接通信，读取基准光模块中的基准参数，并通过调试接口输出至待调试的光模块，对待调试的光模块进行参数校准；所述基准光模块的结构与待调试的光模块的结构相同。

2.根据权利要求1所述的光模块的校准系统，其特征在于：在所述校准系统中还设置有用于连接外部主机的通信接口，连接所述的主处理器。

3.根据权利要求2所述的光模块的校准系统，其特征在于：所述通信接口为USB接口。

4.根据权利要求1所述的光模块的校准系统，其特征在于：所述主处理器通过I²C总线分别与所述的基准光模块和调试接口连接通信。

5.根据权利要求4所述的光模块的校准系统，其特征在于：所述主处理器通过其两组I²C总线接口分别与所述的基准光模块和调试接口一一对应通信。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光模块的校准系统，其特征在于：所述调试接口设置有多路，用于连接多路待调试的光模块；在所述主处理器与调试接口的通信通路中设置有多通道选通芯片，所述多通道选通芯片的公共端连接主处理器，多组选通端分别与多路调试接口一一对应连接，控制端接收主处理器输出的通道选择信号。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的光模块的校准系统，其特征在于：在所述校准系统中还设置有电压转换芯片和用于连接待调试光模块的电源输入端的供电接口，所述电压转换芯片接收外部的供电电源，并转换成稳定的工作电压输出至所述的供电接口。

8.根据权利要求7所述的光模块的校准系统，其特征在于：所述供电接口设置有多路，用于连接多路待调试的光模块；多路供电接口分别与一多通道电源开关电路的多路选通端一一对应连接，多通道电源开关电路的公共端连接所述的电压转换芯片，接收电压转换芯片输出的工作电压，多通道电源开关电路的控制端接收主处理器输出的通道选择信号。

9.根据权利要求8所述的光模块的校准系统，其特征在于：所述多通道电源开关电路为由多路MOS管组成的开关阵列，通过电压转换芯片输出的工作电压传输至各路MOS管的源极，不同MOS管的漏极连接不同的供电接口，各路MOS管的栅极分别连接一译码器，所述译码器接收主处理器输出的通道选择信号，生成多路开关信号一一对应地传输至各路MOS管的栅极。

10.根据权利要求7所述的光模块的校准系统，其特征在于：所述主处理器和基准光模块设置在通信主板上，所述调试接口、供电接口、电压转换芯片均设置在调试板上；所述通信主板与调试板通过板间接口连接通信。

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