用于操作光接收模块的方法和光接收模块转让专利
申请号 : CN202110707776.7
文献号 : CN113179130B
文献日 : 2021-09-17
发明人 : 申腾 , 李林科 , 吴天书 , 杨现文 , 张健
申请人 : 武汉联特科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于操作光接收模块的方法,其特征在于,所述光接收模块包括沿着光传输路径顺次布置的半导体放大器SOA、光电二极管PIN和跨阻放大器TIA,所述方法包括:向所述光接收模块的所述SOA提供第一预定电流;
检测所述光接收模块的所述TIA的第一输出;
响应于所述第一输出不小于第一预定输出阈值,在预定电流范围内逐渐增大提供至所述SOA的电流,以使得所述TIA针对所述增大的SOA电流的第二输出等于第二预定输出阈值,其中所述第二预定输出阈值大于所述第一预定输出阈值;
所述方法还包括响应于所述TIA的第二输出等于第二预定输出阈值,启动针对提供至所述SOA的所述电流的PID控制,以使得所述TIA的针对所述PID控制的电流的第三输出等于第三预定输出阈值,其中所述第三预定输出阈值大于所述第二预定输出阈值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一预定输出阈值与所述光接收模块是否发出LOS报警相关地被确定;和/或所述第二预定输出阈值与所述光接收模块的所述PIN的过载损坏的安全裕度相关地被确定;和/或
所述第三预定输出阈值与所述光接收模块的最佳操作性能相关地被确定。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述PID控制包括:确定所述第三输出与所述第三预定输出阈值之间的差值;以及将所述第三输出与所述第二预定输出阈值之间的差值作为PID控制器的输入,调节所述PID控制器的控制参数以使得所述差值为零。
4.根据权利要求1‑3中任一项所述的方法,其特征在于,还包括:响应于在所述预定电流范围内针对提供至所述SOA的电流的调节无法使得所述第三输出等于所述第三预定输出阈值,确定提供至所述SOA的电流是否达到所述预定电流范围的上限;以及
响应于确定提供至所述SOA的电流达到所述预定电流范围的上限,将提供至所述SOA的电流保持处于所述预定电流范围的所述上限。
5.一种光接收模块,其特征在于,包括沿着光传输路径顺次布置的SOA、PIN和TIA,其中所述光接收模块还包括控制器,所述控制器包括被配置成执行根据权利要求1‑4中任一项所述的方法。
6.一种用于操作光接收模块的方法,其特征在于,所述光接收模块包括沿着光传输路径顺次布置的半导体放大器SOA、光电二极管PIN、可变光衰减器VOA和跨阻放大器TIA,所述方法包括:
向所述光接收模块的所述SOA提供第一预定电流并且向所述VOA提供第一预定电压;
检测所述光接收模块的所述TIA的第一输出;
响应于所述第一输出不小于第一预定输出阈值,在预定电流范围内逐渐增大提供至所述SOA的电流,以使得所述TIA的第二输出等于第二预定输出阈值,其中所述第二预定输出阈值大于所述第一预定输出阈值;
所述方法还包括响应于所述TIA的第二输出等于第二预定输出阈值,启动针对提供至所述SOA的所述电流的第一PID控制,以使得所述TIA的第三输出等于第三预定输出阈值,其中所述第三预定输出阈值大于所述第二预定输出阈值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第一预定输出阈值与所述光接收模块是否发出LOS报警相关地被确定;和/或所述第二预定输出阈值与所述光接收模块的所述PIN的过载损坏的安全裕度相关地被确定;和/或
所述第三预定输出阈值与所述光接收模块的最佳操作性能相关地被确定。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述第一PID控制包括:确定所述第二输出与所述第三预定输出阈值之间的差值;以及将所述第二输出与所述第二预定输出阈值之间的差值作为第一PID控制器的输入,调节所述第一PID控制器的控制参数以使得所述差值为零。
9.根据权利要求6‑8中任一项所述的方法,其特征在于,还包括:响应于在所述预定电流范围内针对提供至所述SOA的电流的调节无法使得所述第三输出等于所述第三预定输出阈值,确定提供至所述SOA的电流是否达到所述预定电流范围的下限;以及
响应于确定提供至所述SOA的电流达到所述预定电流范围的下限,终止所述第一PID控制并且启动针对提供至所述VOA的电压的第二PID控制,以在预定电压范围内调节提供至所述VOA的电压,以使得所述TIA的第四输出等于第三预定输出阈值。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第二PID控制包括:确定所述第四输出与所述第三预定输出阈值之间的差值;以及将所述第四输出与所述第二预定输出阈值之间的差值作为第二PID控制器的输入,调节所述第二PID控制器的控制参数以使得所述差值为零。
11.根据权利要求6‑8中任一项所述的方法,其特征在于,还包括:响应于在所述预定电流范围内针对提供至所述SOA的电流的调节无法使得所述第三输出等于所述第三预定输出阈值,确定提供至所述SOA的电流是否达到所述预定电流范围的上限;以及
响应于确定提供至所述SOA的电流达到所述预定电流范围的上限,在向所述VOA提供的电压保持在预定范围的最小值的情况下,将提供至所述SOA的电流保持处于所述预定电流范围的所述上限。
12.一种光接收模块,其特征在于,包括沿着光传输路径顺次布置的SOA、VOA、PIN和TIA,其中所述光接收模块还包括控制器,所述控制器包括被配置成执行根据权利要求6‑11中任一项所述的方法。
说明书 :
用于操作光接收模块的方法和光接收模块
技术领域
背景技术
通信信号长距离的传输过程中,在通信链路中损耗大,并且无中继放大器,这就导致在光通
信信号在到达光模块的接收端时,信号极其弱。因此,需要光模块的接收端即使在极小的光
功率下误码率依然可以满足协议要求。
坏的情形。因此,期待对传统技术进行改进。
发明内容
述用于操作光接收模块方法包括:向所述光接收模块的所述SOA提供第一预定电流;检测所
述光接收模块的所述TIA的第一输出;响应于所述第一输出不小于第一预定输出阈值,在预
定电流范围内逐渐增大提供至所述SOA的电流,以使得所述TIA针对所述增大的SOA电流的
第二输出等于第二预定输出阈值,其中所述第二预定输出阈值大于所述第一预定输出阈
值。
制的电流的第三输出等于第三预定输出阈值,其中所述第三预定输出阈值大于所述第二预
定输出阈值。
模块的所述PIN的过载损坏的安全裕度相关地被确定。在根据本申请的实施例中,所述第三
预定输出阈值可与所述光接收模块的最佳操作性能相关地被确定。
PID控制器的输入,调节所述PID控制器的控制参数以使得所述差值为零。
至所述SOA的电流是否达到所述预定电流范围的上限;以及响应于确定提供至所述SOA的电
流达到所述预定电流范围的上限,将提供至所述SOA的电流保持处于所述预定电流范围的
所述上限。
执行根据前述方面中任一项所述的方法。
跨阻放大器TIA,所述方法包括:向所述光接收模块的所述SOA提供第一预定电流并且向所
述VOA提供第一预定电压;检测所述光接收模块的所述TIA的第一输出;响应于所述第一输
出不小于第一预定输出阈值,在预定电流范围内逐渐增大提供至所述SOA的电流,以使得所
述TIA的第二输出等于第二预定输出阈值,其中所述第二预定输出阈值大于所述第一预定
输出阈值。
出等于第三预定输出阈值,其中所述第三预定输出阈值大于所述第二预定输出阈值。
损坏的安全裕度相关地被确定;和/或所述第三预定输出阈值与所述光接收模块的最佳操
作性能相关地被确定。
为第一PID控制器的输入,调节所述第一PID控制器的控制参数以使得所述差值为零。
至所述SOA的电流是否达到所述预定电流范围的下限;以及响应于确定提供至所述SOA的电
流达到所述预定电流范围的下限,终止所述第一PID控制并且启动针对提供至所述VOA的电
压的第二PID控制,以在预定电压范围内调节提供至所述VOA的电压,以使得所述TIA的第四
输出等于第三预定输出阈值。
为第二PID控制器的输入,调节所述第二PID控制器的控制参数以使得所述差值为零。
至所述SOA的电流是否达到所述预定电流范围的上限;以及响应于确定提供至所述SOA的电
流达到所述预定电流范围的上限,在向所述VOA提供的电压保持在预定范围的最小值的情
况下,将提供至所述SOA的电流保持处于所述预定电流范围的所述上限。
置成执行根据前述方面中任一项所述的方法。
附图说明
具体实施方式
制。相反,提供这些实施例是为了使本申请更加透彻和完整,并且能够将本申请的范围完整
地传达给本领域的技术人员。
例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的
实施例”。术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示放置或者位置关系的词汇均基于附图所示的方
位或者位置关系,仅为了便于描述本申请的原理,而不是指示或者暗示所指的元件必须具
有特定的方位、以特定的方位构造或操作,因此不能理解为对本申请的限制。
号。然而,发明人发现,设置有SOA的光接收模块普遍存在过早损坏的现象。发明人经过大量
研究发现,输入光接收模块的光信号的功率大小不一。如果针对SOA施加相同的电流信号,
以针对光信号以相同比率进行放大,那么所产生的过大光功率易于使得光接收模块的后级
光器件损坏。根据本申请实施例,提供了一种用于操作光接收模块的方法和光接收模块,其
通过对提供至SOA的电流进行控制,能够有效地防止光接收模块的后级光器件损坏,进而在
确保光接收模块满足通信协议要求的情况下提高了光接收模块的使用寿命。
据本申请实施例的用于操作光接收模块的方法的流程图。
对进入光接收模块100的光信号进行缩放。通过控制电流ISOA的大小,能够控制SOA的缩放比
率。PIN 120被配置成将光信号转变为电信号。TIA 130被配置用于将电信号放大,以进一步
进行通信处理。鉴于SOA 110、PIN 120、TIA 130是本领域所熟知的部件,省略对其详细描
述。
以防止在光接收模块110的操作期间SOA 110过度放大输入信号而导致光接收模块100的后
级光器件(例如PIN 120)被经放大的输入信号损坏。
级光器件的情况下使得光接收模块能够检测到输入信号。然后,在第二级策略中,控制器可
被控制成基于由TIA 130所提供的RSSI而在预定的安全裕度内逐渐增大电流ISOA的大小,以
使得经放大的信号达到预定的功率水平。通过这种方式,可以确保安全的方式快速地将经
放大的信号达到预定的功率水平。第二级策略可为粗略调整,尽管第二级粗略能够经放大
的信号达到预定的功率水平,但是可能无法实现经放大的信号达到针对光接收模块而言性
能最佳的功率水平。
的RSSI而在预定的电流范围内精准地调节电流ISOA的大小,以使得经放大的信号达到预定
的光接收模块而言性能最佳的功率水平。通过在第二级策略的基础上采用第三级策略,具
有如下优点。特别地,通过第二级策略可以将在第三级策略中的调节范围限制在预定的适
度范围内,防止出现调节参数的过调而导致经放大的信号损坏光接收模块100的后级光器
件的情形。由此,不仅提高了光接收模块100的工作性能,同时防止了光接收模块100的后级
光器件的损坏。
的措施进行应对,以满足通信协议针对光接收模块100的要求同时能够确保光接收模块100
的后级光器件的安全性。
204,检测光接收模块100的TIA 130的第一输出。步骤206,响应于第一输出不小于第一预定
输出阈值,在预定电流范围内逐渐增大提供至SOA 110的电流ISOA,以使得TIA的第二输出等
于第二预定输出阈值,其中第二预定输出阈值大于第一预定输出阈值。
后级光器件的可能性最小。在一些实施例中,第一预定电流可基于经验来进行预先设定。例
如,在一些实施例中,在光接收模块100的应用环境较好的情况下,第一预定电流可设置为
较小的初始值;而在其他实施例中,例如,在光接收模块100的应用环境较差的情况下,第一
预定电流可设置为较大的初始值。
的输出RSSI,可以确定PIN 120的光功率。由此,基于TIA 130的输出RSSI来控制提供至SOA
110的电流,可以防止由于SOA 110的不当放大而造成的PIN 120的损坏的情形。
预定输出阈值大于第一预定输出阈值,并且与光接收模块的PIN 120的过载损坏的安全裕
度相关地被确定。在确定TIA 130的输出RSSI超过第一预定输出阈值的情况下(即确定有光
信号输入的情况下),在预定电流范围内逐渐增大提供至SOA 110的电流ISOA,以使得TIA的
第二输出等于第二预定输出阈值。通过这种方式,可以确保安全的方式快速地将经放大的
信号达到预定的功率水平。这里的术语“逐渐”可以包括线性地改变,也可以包括阶跃地改
变。通过在预定电流范围内逐渐增大提供至SOA 110的电流ISOA,可以快速地并且粗略地将
经放大的光信号达到预定的功率水平,尽管可能无法实现经针对光接收模块而言性能最佳
的功率水平。
出等于第三预定输出阈值,其中第三预定输出阈值大于第二预定输出阈值。在一些实施例
中,第三预定输出阈值与光接收模块的最佳操作性能相关地被确定。
如,针对光接收模块100的最佳操作性能水平)。在光接收模块100的操作期间,基于输入信
号而对针对SOA 110的电流ISOA进行精准调节时,例如利用PID控制来调节电流ISOA时,可能
存在针对电流ISOA超调的情形。通过在第二预定输出阈值的基础上实施精准调节,防止出现
调节参数的过调而导致经放大的信号损坏光接收模块100的后级光器件的情形。由此,不仅
提高了光接收模块100的工作性能,同时防止了光接收模块100的后级光器件的损坏。
器的控制参数以使得差值为零。应当理解的是,PID控制器仅仅是控制器的示例,也可以采
用其他的控制器设计来实现差分调节。具体而言,正常状态下,光输入信号的输入光功率OP
不变,TIA 130的第二输出RSSI m不变,ISOA不变。光输入信号的输入光功率OP变化了△OP,
则在采样周期的短时间内检测到第二输出RSSI m也会变化△m。在这种情况下,△m可作为
PID控制器的输入,ISOA是PID控制器的控制量。通过PID控制器的PID控制,不断调节PID控制
的控制参数,以使得ISOA不断被调节,直到△m=0,从而达到动态平衡。在采样周期内,如果检
测到光输入信号的输入光功率OP又发生变化,则重复以上步骤,直到达到新的动态平衡。
收模块100时,如果TIA 130的输出RSSI大于第一预定输出阈值时,则表明光接收模块100能
够识别出光输入信号。如果TIA 130的输出RSSI过小,则说明此时没有输入光,则光接收模
块100上报光功率LOS。由此,可方便地提供报警。
阈值的情形。光接收模块100需要针对这种情形做出处理。图3示出根据本申请另一个实施
例的用于操作光接收模块的方法300的流程图。
供至SOA的电流是否达到预定电流范围的上限。步骤304,响应于确定提供至SOA的电流达到
预定电流范围的上限,将提供至SOA的电流保持处于预定电流范围的上限。
100发挥最佳工作性能。
警信号。
定电流范围的下限。在确定提供至SOA的电流达到预定电流范围的下限的情况下,可以采取
相应的保护措施防止光输入信号对PIN造成损害。在一些实施例中,保护措施可包括在预定
时间段内持续监测光输入信号的大小,如果光输入信号持续较大,则停止光接收模块的工
作。
括可变光衰减器(VOA)450。鉴于第二实施例的光接收模块400的SOA 410、PIN 420和TIA
430与第一实施例的光接收模块100的SOA 110、PIN 120和TIA 130的操作和结构类似,省略
对其详细描述;重点放在与第一实施例的不同之处。在第二实施例的光接收模块400中,通
过设置VOA 450并且通过对提供至VOA 450的电压VVOA的控制,能够对对流向PIN 420的光功
率进行进一步地限制,特别地通过对经SOA 410放大的光信号进行衰减,以确保光接收模块
400的后级器件(例如PIN420)不被损坏。
并且向VOA 450提供第一预定电压。步骤504,检测光接收模块400的TIA 430的第一输出。步
骤506,响应于第一输出不小于第一预定输出阈值,在预定电流范围内逐渐增大提供至SOA
410的电流ISOA,以使得TIA的第二输出等于第二预定输出阈值,其中第二预定输出阈值大于
第一预定输出阈值。
后级光器件的可能性最小。在一些实施例中,第一预定电流可基于经验来进行预先设定。例
如,在一些实施例中,在光接收模块400的应用环境较好的情况下,第一预定电流可设置为
较小的初始值;而在其他实施例中,例如,在光接收模块400的应用环境较差的情况下,第一
预定电流可设置为较大的初始值。
400的后级光器件的可能性最小。在一些实施例中,第一预定电压可被选择为工作电压的最
小值。在一些实施例中,第一预定电压可被选择为工作电压范围内的较小值。
的输出RSSI,可以确定PIN 420的光功率。由此,基于TIA 430的输出RSSI来控制提供至SOA
410的电流,可以防止由于SOA 410的不当放大而造成的PIN 420的损坏的情形。
预定输出阈值大于第一预定输出阈值,并且与光接收模块的PIN 420的过载损坏的安全裕
度相关地被确定。在确定TIA 430的输出RSSI超过第一预定输出阈值的情况下(即确定有光
信号输入的情况下),在预定电流范围内逐渐增大提供至SOA 410的电流ISOA,以使得TIA的
第二输出等于第二预定输出阈值。通过这种方式,可以确保安全的方式快速地将经放大的
信号达到预定的功率水平。这里的术语“逐渐”可以包括线性地改变,也可以包括阶跃地改
变。通过在预定电流范围内逐渐增大提供至SOA 410的电流ISOA,可以快速地并且粗略地将
经放大的光信号达到预定的功率水平,尽管可能无法实现经针对光接收模块而言性能最佳
的功率水平。
ISOA的第一PID控制,以使得TIA 430的第二输出等于第三预定输出阈值,其中第三预定输出
阈值大于第二预定输出阈值。在一些实施例中,第三预定输出阈值与光接收模块的最佳操
作性能相关地被确定。
平(例如,针对光接收模块400的最佳操作性能水平)。在光接收模块400的操作期间,基于输
入信号而对针对SOA 410的电流ISOA进行精准调节时,例如利用PID控制来调节电流ISOA时,
可能存在针对电流ISOA超调的情形。通过在第二预定输出阈值的基础上实施精准调节,防止
出现调节参数的过调而导致经放大的信号损坏光接收模块400的后级光器件的情形。由此,
不仅提高了光接收模块400的工作性能,同时防止了光接收模块400的后级光器件的损坏。
制器的控制参数以使得差值为零。应当理解的是,PID控制器仅仅是控制器的示例,也可以
采用其他的控制器设计来实现差分调节。具体而言,正常状态下,光输入信号的输入光功率
OP不变,TIA 430的第二输出RSSI m不变,ISOA不变。光输入信号的输入光功率OP变化了△
OP,则在采样周期的短时间内检测到第二输出RSSI m也会变化△m。在这种情况下,△m可作
为PID控制器的输入,ISOA是PID控制器的控制量。通过PID控制器的PID控制,不断调节PID控
制的控制参数,以使得ISOA不断被调节,直到△m=0,从而达到动态平衡。在采样周期内,如果
检测到光输入信号的输入光功率OP又发生变化,则重复以上步骤,直到达到新的动态平衡。
收模块400时,如果TIA 430的输出RSSI大于第一预定输出阈值时,则表明光接收模块400能
够识别出光输入信号。如果TIA 430的输出RSSI过小,则说明此时没有输入光,则光接收模
块400上报光功率LOS。由此,可方便地提供报警。
输出阈值的情形。光接收模块400需要针对这种情形做出处理。
内针对提供至SOA 410的电流的调节无法使得第三输出等于第三预定输出阈值,确定提供
至SOA 410的电流是否达到预定电流范围的上限。步骤604,响应于确定提供至SOA 410的电
流达到预定电流范围的上限,将提供至SOA 410的电流保持处于预定电流范围的上限。
模块400发挥最佳工作性能。
警信号。
否达到预定电流范围的下限。在确定提供至SOA 410的电流达到预定电流范围的下限的情
况下,可以采取相应的保护措施防止光输入信号对PIN 420造成损害。
内针对提供至SOA 410的电流的调节无法使得第三输出等于第三预定输出阈值,确定提供
至SOA 410的电流是否达到预定电流范围的下限。在704处,响应于确定提供至SOA 410的电
流达到预定电流范围的下限,终止第一PID控制并且启动针对提供至VOA 450的电压的第二
PID控制,以在预定电压范围内调节提供至VOA 450的电压,以使得TIA 430的第四输出等于
第三预定输出阈值。
由此对经过SOA 410的信号进行衰减,以进一步提高光接收模块400的安全保护功能,特别
地防止对PIN 420造成损害。
器的输入,调节所述第二PID控制器的控制参数以使得所述差值为零。应当理解的是,PID控
制器仅仅是控制器的示例,也可以采用其他的控制器设计来实现差分调节。
在一定环境下,多任务和并行处理可能是有利的。同样地,虽然在上面论述中包含了若干具
体实现细节,但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文
中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地,在单个实现的上下文中描述
的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨
在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进,或者使本技术领域的其
它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。