一種光電轉(zhuǎn)換模塊消光比自動控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種光電轉(zhuǎn)換模塊消光比自動控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖通信在工控領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，激光器工業(yè)級(-40?85°C)環(huán)境的工作特性決定了光電轉(zhuǎn)換模塊在高溫環(huán)境下長期工作故障率提高。耐高溫并成熟穩(wěn)定的光電轉(zhuǎn)換模塊已成為行業(yè)買點，市場推廣的重點。高速光電轉(zhuǎn)換模塊對消光比要求高，并且消光比調(diào)整范圍窄。批量生產(chǎn)中由于激光器的離散性，勢必導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換模塊的消光比一致性在批量制作中難控制。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的問題和缺點:高速光電轉(zhuǎn)換模塊的激光器隨溫度變化需要進(jìn)行工作電流的補償調(diào)整，目前的主流方案是主控制器MCU通過查找表格數(shù)據(jù)LUT(L00kUp Table)實現(xiàn)。在產(chǎn)品批量制作過程中，首件制作先根據(jù)設(shè)計指標(biāo)調(diào)整好光電轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)射光功率，再把調(diào)試好光功率的光電轉(zhuǎn)換模塊放入高低溫循環(huán)箱通過電腦的上位軟件操作，從-40°C到85°C每隔10°C進(jìn)行消光比調(diào)試采樣，上位機(jī)對每個采樣點的調(diào)制電流進(jìn)行逐一對應(yīng)記錄，采樣完成后由電腦的上位機(jī)軟件通過平滑算法按每2°C —個點對應(yīng)制作成查找表格數(shù)據(jù)LUT，最后該查找表數(shù)據(jù)就作為本批制作訂單的光電轉(zhuǎn)換模塊高低溫工作電流配置數(shù)據(jù)。由于激光器批量中存在一定的工作特性離散，配置統(tǒng)一的查找表數(shù)據(jù)在高低溫下不能滿足所有光電轉(zhuǎn)換模塊的高低溫補償需要，少數(shù)光電轉(zhuǎn)換模塊的消光比指標(biāo)在高低溫下不合格，特別是高溫下比較明顯。
[0004]所以，為了保證光電轉(zhuǎn)換模塊的全溫指標(biāo)，光電轉(zhuǎn)換模塊的制作增加工序，制作過程通過增加高溫測試二次修正補償系數(shù)滿足產(chǎn)品的高性能。第一步，把首件采集的查找表格數(shù)據(jù)LUT通過電腦上位軟件燒錄固化到光電轉(zhuǎn)換模塊的Imod LUT對應(yīng)的非易失性存儲器中，對模塊在室溫下(25°C)的光眼圖進(jìn)行調(diào)試;第二步，把在室溫下調(diào)試好的光電轉(zhuǎn)模塊批量放置到85°C高溫的烘箱中，存儲20分鐘后在高溫環(huán)境下測試發(fā)射光眼圖指標(biāo)，對消光比變化超標(biāo)的光電轉(zhuǎn)換模塊通過電腦上位機(jī)修改表格補償系數(shù)，并固化到對應(yīng)的非易失性存儲器中，保證光模塊全溫度范圍內(nèi)性能指標(biāo)合格。以上制作過程的效率低，費時費工，很難滿足大批量制作需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明旨于提供一種光電轉(zhuǎn)換模塊消光比自動控制方法。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種光電轉(zhuǎn)換模塊消光比自動控制方法，光電轉(zhuǎn)換模塊包括主控制器MCU、激光器驅(qū)動、限幅放大器、光電轉(zhuǎn)換模塊電接口、接收光組件ROSA和發(fā)射光組件TOSA，所述接收光組件R0SA、限幅放大器、光電轉(zhuǎn)換模塊電接口、激光器驅(qū)動和發(fā)射光組件TOSA順次相接，主控制器MCU分別與光電轉(zhuǎn)換模塊電接口、限幅放大器、激光器驅(qū)動相接；
[0008]光電轉(zhuǎn)換模塊制作包括以下步驟:
[0009]1)、光電轉(zhuǎn)換模塊硬件電路設(shè)計:選用激光器驅(qū)動加限幅放大器二合一集成電路、C8051F336單片機(jī)、自帶硬件光功率自動控制APC電路，通過I2C通信實現(xiàn)單片機(jī)對高速集成芯片內(nèi)部工作寄存器的管理配置，實現(xiàn)軟件實時控制；
[0010]2)、光電轉(zhuǎn)換模塊制作測試電路設(shè)計:光電轉(zhuǎn)換模塊和測試電路通過I2C通信接口交換數(shù)據(jù)，測試電路和PC通過USB通信接口交換數(shù)據(jù)；
[0011]3)、光電轉(zhuǎn)換模塊溫補軟件設(shè)計:用通用的C語言對C8051F336單片機(jī)編程，按光電轉(zhuǎn)換模塊溫補軟件流程編寫子程序，實現(xiàn)對光電轉(zhuǎn)換模塊的全溫補償控制；
[0012]具體描述如下:溫度補償?shù)乃惴ü?
[0013]Imod_t = Imod_25+A*(Ibias_t_Ibias_25)；
[0014]式中:Imod_25為25度的調(diào)制電流；Imod_t為實時的調(diào)制電流；Ibias_25為25度的Ibias電流;Ibias_tS實時的Ibias電流;A為激光器工作電流高低溫補償系數(shù)；
[0015]針對不同批次的激光器首件工作光眼圖測試驗證，設(shè)置激光器在25度下的Imod電流并作為Imod_25的賦值，預(yù)先存入MCU的FLASH固定位置，每次光模塊重新上電可以從FLASH的對應(yīng)位置調(diào)用到MCU的RAM為實時計算補償用；
[0016]激光器的補償系數(shù)A預(yù)先寫入MCU的FLASH固定位置，光模塊上電初始化時寫入FLASH的補償系數(shù)A調(diào)入MCU的RAM為實時計算補償用;光模塊的其它工作參數(shù)設(shè)置也在初始化過程中由FLASH調(diào)出存入MCU RAM，并同時通過MCU和GN1411A的12C通信對GN1411A進(jìn)行工作寄存器配置；
[0017]4)、光電轉(zhuǎn)換模塊制作調(diào)試軟件設(shè)計:在制作過程中應(yīng)用的PC上位調(diào)試軟件流程，按照該流程編寫軟件，員工通過PC操作界面執(zhí)行簡單的操作實現(xiàn)光眼圖的調(diào)試和光電轉(zhuǎn)換模塊關(guān)鍵工作參數(shù)的燒錄固化；
[0018]5)、批量光電轉(zhuǎn)換模塊制作調(diào)試軟件設(shè)計:上位PC軟件用C#語言開發(fā)，用步驟4)的軟件流程，加載CH431提供的接口動態(tài)鏈接庫編程，實現(xiàn)PC上位機(jī)和光電轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)嵌下位機(jī)間的數(shù)據(jù)交換。
[0019]6)、批量光電轉(zhuǎn)換模塊制作流程設(shè)計:按照首件制作過程確定溫度補償系數(shù)A、設(shè)定Imod_25并整理到下載固件中；按光電轉(zhuǎn)換模塊的批量制作流程，固件下載配置設(shè)定好后在室溫25°C環(huán)境下，光模塊上電工作并調(diào)整光眼圖，通過PC端的上位軟件在25°C的室溫環(huán)境下調(diào)整模塊的光眼圖，同時通過眼圖儀同步監(jiān)控光眼圖調(diào)整指標(biāo)，使光眼圖調(diào)整到產(chǎn)品規(guī)格書要求的最佳狀態(tài);停止調(diào)整后上位軟件延遲I?2秒，延時結(jié)束后回讀光模塊的Ibias實際工作電流值賦值給Ibias_25，并把Ibias_25的值存入M⑶的RAM及FLASH固定位置;數(shù)據(jù)存儲結(jié)束后，上位軟件延遲2?3秒，顯示光電轉(zhuǎn)換模塊制作調(diào)試結(jié)束。
[0020]工作原理:本發(fā)明光電轉(zhuǎn)換模塊原理框圖見附圖2，交換機(jī)的電信號通過光電轉(zhuǎn)換模塊的電接口傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換模塊的激光器驅(qū)動電路，激光驅(qū)動電路驅(qū)動激光發(fā)射組件TOSA發(fā)射激光，激光通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端設(shè)備實現(xiàn)信號傳輸?shù)碾?光轉(zhuǎn)換;實現(xiàn)信號的長距離傳輸;光纖中的激光信號傳輸?shù)郊す饨邮战M件R0SA，R0SA輸出電信號到限幅放大器進(jìn)一步整形放大輸出到光電轉(zhuǎn)換模塊的電接口，通過電接口傳輸?shù)浇粨Q機(jī)實現(xiàn)信號傳輸?shù)墓?電轉(zhuǎn)換;主控MCU實現(xiàn)交換機(jī)和光電轉(zhuǎn)換模塊的管理數(shù)據(jù)交換、激光驅(qū)動電路和限幅放大電路的協(xié)調(diào)管理配置等功能;為了保證信號的完整性，光電轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)射光信號要求全溫度范圍內(nèi)工作光功率穩(wěn)定、消光比穩(wěn)定;光功率穩(wěn)定通過硬件的光功率自動控制電路APC可以實現(xiàn)，消光比穩(wěn)定一般通過根據(jù)溫度查表對應(yīng)補償實現(xiàn)。本發(fā)明在原有硬件架構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，通過軟件算法實現(xiàn)消光比自動補償控制。
[0021]優(yōu)選，所述步驟3)中確定激光器工作電流高低溫補償系數(shù)A的操作過程為首件制作高低溫驗證測試流程，所述首件制作高低溫驗證測試流程包括以下步驟:
[0022]a)、裝配好光電轉(zhuǎn)換模塊，在室溫25°C環(huán)境下按指標(biāo)要求調(diào)試好光眼圖，補償系數(shù)預(yù)設(shè)為0.2，并固化到MCU的FLASH中；根據(jù)首件要求的消光比指標(biāo)調(diào)試Imod_25，并固化到MCU 的 FLASH 中；
[0023]b)、把調(diào)試好光眼圖的光電轉(zhuǎn)換模塊放入高低溫箱，驗證高溫環(huán)境下的消光比變化，按逐步逼近的方法修改補償系數(shù)A，直到滿足消光比變化小于IdB;
[0024]所述消光比計算公式為:
[0025]Er = I OLog (Pl/PO)
[0026]式中:Er為光模塊的消光比，Pl為有光功率，PO為無光功率；
[0027]C)、驗證新的補償系數(shù)在低溫環(huán)境下的消光比變化，合格則確認(rèn)補償系數(shù)A及Imod_25，并整理到MCU下載固件中，準(zhǔn)備批量制作時燒錄用。
[0028]優(yōu)選，所述步驟b)中逐步逼近修改補償系數(shù)A的方法包括以下步驟:
[0029]bl)、當(dāng)高溫消光比比常溫大IdB時，修改補償系數(shù)A，使補償系數(shù)A減小0.01并固化到MCU的FLASH中；
[0030]b2)、當(dāng)高溫消光比比常溫小IdB時，修改補償系數(shù)A，使補償系數(shù)A增大0.01，并固化到MCU的FLASH中；
[0031 ] b3)、低溫測試驗證補償系數(shù)A，保證消光比變化小于IdB;
[0032]b4)、確認(rèn)補償系數(shù)A，整理補償系數(shù)A及Imod_25數(shù)據(jù)至IjMCU固件中。
[0033]為了能在全溫度工作范圍內(nèi)光電轉(zhuǎn)換模塊的激光發(fā)射器工作電流軟件自動化控制過程，通過軟件自動化控制保證全溫度范圍內(nèi)發(fā)射光眼圖指標(biāo)合格;所述步驟3)中光電轉(zhuǎn)換模塊溫補軟件工作流程包括以下步驟:
[0034]31)、光電轉(zhuǎn)換模塊上電、M⑶上電初始化、資源配置；
[0035]32)、延時10mS，激光驅(qū)動電路初始化設(shè)置；
[0036]33)、延時5mS，溫度采樣，溫度變化大于2°C時，讀取Ibias_25設(shè)置值，讀取Ibias_t值，通過軟件算法計算偏置電流補償變化值A(chǔ)Ibias:
[0037]AIbias = Ib ias_t-1bias_25
[0038]計算調(diào)制電流高低溫補償變化值Λ Imod:
[0039]AImod=A^AIbias
[0040]34)、讀取Imod_25值，計算 11110(1_1:值:
[0041]Imod_t = Imod_25+A Imod
[0042]35)、把計算的Imod_t值配置為激光驅(qū)動電路的調(diào)制電流Imod;
[0043]36)、DDM監(jiān)控數(shù)據(jù)刷新；
[0044]37)、異常工作狀態(tài)監(jiān)控管理，進(jìn)入下一溫度采樣步驟，依次循環(huán)。
[0045]優(yōu)選，所述步驟33)中溫度變化不