一种光电转换模块消光比自动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光电转换模块消光比自动控制方法。
【背景技术】
[0002]光纤通信在工控领域应用越来越广泛，激光器工业级(-40?85°C)环境的工作特性决定了光电转换模块在高温环境下长期工作故障率提高。耐高温并成熟稳定的光电转换模块已成为行业买点，市场推广的重点。高速光电转换模块对消光比要求高，并且消光比调整范围窄。批量生产中由于激光器的离散性，势必导致光电转换模块的消光比一致性在批量制作中难控制。
[0003]现有技术的问题和缺点:高速光电转换模块的激光器随温度变化需要进行工作电流的补偿调整，目前的主流方案是主控制器MCU通过查找表格数据LUT(L00kUp Table)实现。在产品批量制作过程中，首件制作先根据设计指标调整好光电转换模块的发射光功率，再把调试好光功率的光电转换模块放入高低温循环箱通过电脑的上位软件操作，从-40°C到85°C每隔10°C进行消光比调试采样，上位机对每个采样点的调制电流进行逐一对应记录，采样完成后由电脑的上位机软件通过平滑算法按每2°C —个点对应制作成查找表格数据LUT，最后该查找表数据就作为本批制作订单的光电转换模块高低温工作电流配置数据。由于激光器批量中存在一定的工作特性离散，配置统一的查找表数据在高低温下不能满足所有光电转换模块的高低温补偿需要，少数光电转换模块的消光比指标在高低温下不合格，特别是高温下比较明显。
[0004]所以，为了保证光电转换模块的全温指标，光电转换模块的制作增加工序，制作过程通过增加高温测试二次修正补偿系数满足产品的高性能。第一步，把首件采集的查找表格数据LUT通过电脑上位软件烧录固化到光电转换模块的Imod LUT对应的非易失性存储器中，对模块在室温下(25°C)的光眼图进行调试;第二步，把在室温下调试好的光电转模块批量放置到85°C高温的烘箱中，存储20分钟后在高温环境下测试发射光眼图指标，对消光比变化超标的光电转换模块通过电脑上位机修改表格补偿系数，并固化到对应的非易失性存储器中，保证光模块全温度范围内性能指标合格。以上制作过程的效率低，费时费工，很难满足大批量制作需求。
【发明内容】
[0005]发明目的:为克服现有技术不足，本发明旨于提供一种光电转换模块消光比自动控制方法。
[0006]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种光电转换模块消光比自动控制方法，光电转换模块包括主控制器MCU、激光器驱动、限幅放大器、光电转换模块电接口、接收光组件ROSA和发射光组件TOSA，所述接收光组件R0SA、限幅放大器、光电转换模块电接口、激光器驱动和发射光组件TOSA顺次相接，主控制器MCU分别与光电转换模块电接口、限幅放大器、激光器驱动相接；
[0008]光电转换模块制作包括以下步骤:
[0009]1)、光电转换模块硬件电路设计:选用激光器驱动加限幅放大器二合一集成电路、C8051F336单片机、自带硬件光功率自动控制APC电路，通过I2C通信实现单片机对高速集成芯片内部工作寄存器的管理配置，实现软件实时控制；
[0010]2)、光电转换模块制作测试电路设计:光电转换模块和测试电路通过I2C通信接口交换数据，测试电路和PC通过USB通信接口交换数据；
[0011]3)、光电转换模块温补软件设计:用通用的C语言对C8051F336单片机编程，按光电转换模块温补软件流程编写子程序，实现对光电转换模块的全温补偿控制；
[0012]具体描述如下:温度补偿的算法公式:
[0013]Imod_t = Imod_25+A*(Ibias_t_Ibias_25)；
[0014]式中:Imod_25为25度的调制电流；Imod_t为实时的调制电流；Ibias_25为25度的Ibias电流;Ibias_tS实时的Ibias电流;A为激光器工作电流高低温补偿系数；
[0015]针对不同批次的激光器首件工作光眼图测试验证，设置激光器在25度下的Imod电流并作为Imod_25的赋值，预先存入MCU的FLASH固定位置，每次光模块重新上电可以从FLASH的对应位置调用到MCU的RAM为实时计算补偿用；
[0016]激光器的补偿系数A预先写入MCU的FLASH固定位置，光模块上电初始化时写入FLASH的补偿系数A调入MCU的RAM为实时计算补偿用;光模块的其它工作参数设置也在初始化过程中由FLASH调出存入MCU RAM，并同时通过MCU和GN1411A的12C通信对GN1411A进行工作寄存器配置；
[0017]4)、光电转换模块制作调试软件设计:在制作过程中应用的PC上位调试软件流程，按照该流程编写软件，员工通过PC操作界面执行简单的操作实现光眼图的调试和光电转换模块关键工作参数的烧录固化；
[0018]5)、批量光电转换模块制作调试软件设计:上位PC软件用C#语言开发，用步骤4)的软件流程，加载CH431提供的接口动态链接库编程，实现PC上位机和光电转换模块内嵌下位机间的数据交换。
[0019]6)、批量光电转换模块制作流程设计:按照首件制作过程确定温度补偿系数A、设定Imod_25并整理到下载固件中；按光电转换模块的批量制作流程，固件下载配置设定好后在室温25°C环境下，光模块上电工作并调整光眼图，通过PC端的上位软件在25°C的室温环境下调整模块的光眼图，同时通过眼图仪同步监控光眼图调整指标，使光眼图调整到产品规格书要求的最佳状态;停止调整后上位软件延迟I?2秒，延时结束后回读光模块的Ibias实际工作电流值赋值给Ibias_25，并把Ibias_25的值存入M⑶的RAM及FLASH固定位置;数据存储结束后，上位软件延迟2?3秒，显示光电转换模块制作调试结束。
[0020]工作原理:本发明光电转换模块原理框图见附图2，交换机的电信号通过光电转换模块的电接口传输到光电转换模块的激光器驱动电路，激光驱动电路驱动激光发射组件TOSA发射激光，激光通过光纤传输到远端设备实现信号传输的电/光转换;实现信号的长距离传输;光纤中的激光信号传输到激光接收组件R0SA，R0SA输出电信号到限幅放大器进一步整形放大输出到光电转换模块的电接口，通过电接口传输到交换机实现信号传输的光/电转换;主控MCU实现交换机和光电转换模块的管理数据交换、激光驱动电路和限幅放大电路的协调管理配置等功能;为了保证信号的完整性，光电转换模块的发射光信号要求全温度范围内工作光功率稳定、消光比稳定;光功率稳定通过硬件的光功率自动控制电路APC可以实现，消光比稳定一般通过根据温度查表对应补偿实现。本发明在原有硬件架构不变的基础上，通过软件算法实现消光比自动补偿控制。
[0021]优选，所述步骤3)中确定激光器工作电流高低温补偿系数A的操作过程为首件制作高低温验证测试流程，所述首件制作高低温验证测试流程包括以下步骤:
[0022]a)、装配好光电转换模块，在室温25°C环境下按指标要求调试好光眼图，补偿系数预设为0.2，并固化到MCU的FLASH中；根据首件要求的消光比指标调试Imod_25，并固化到MCU 的 FLASH 中；
[0023]b)、把调试好光眼图的光电转换模块放入高低温箱，验证高温环境下的消光比变化，按逐步逼近的方法修改补偿系数A，直到满足消光比变化小于IdB;
[0024]所述消光比计算公式为:
[0025]Er = I OLog (Pl/PO)
[0026]式中:Er为光模块的消光比，Pl为有光功率，PO为无光功率；
[0027]C)、验证新的补偿系数在低温环境下的消光比变化，合格则确认补偿系数A及Imod_25，并整理到MCU下载固件中，准备批量制作时烧录用。
[0028]优选，所述步骤b)中逐步逼近修改补偿系数A的方法包括以下步骤:
[0029]bl)、当高温消光比比常温大IdB时，修改补偿系数A，使补偿系数A减小0.01并固化到MCU的FLASH中；
[0030]b2)、当高温消光比比常温小IdB时，修改补偿系数A，使补偿系数A增大0.01，并固化到MCU的FLASH中；
[0031 ] b3)、低温测试验证补偿系数A，保证消光比变化小于IdB;
[0032]b4)、确认补偿系数A，整理补偿系数A及Imod_25数据至IjMCU固件中。
[0033]为了能在全温度工作范围内光电转换模块的激光发射器工作电流软件自动化控制过程，通过软件自动化控制保证全温度范围内发射光眼图指标合格;所述步骤3)中光电转换模块温补软件工作流程包括以下步骤:
[0034]31)、光电转换模块上电、M⑶上电初始化、资源配置；
[0035]32)、延时10mS，激光驱动电路初始化设置；
[0036]33)、延时5mS，温度采样，温度变化大于2°C时，读取Ibias_25设置值，读取Ibias_t值，通过软件算法计算偏置电流补偿变化值AIbias:
[0037]AIbias = Ib ias_t-1bias_25
[0038]计算调制电流高低温补偿变化值Λ Imod:
[0039]AImod=A^AIbias
[0040]34)、读取Imod_25值，计算 11110(1_1:值:
[0041]Imod_t = Imod_25+A Imod
[0042]35)、把计算的Imod_t值配置为激光驱动电路的调制电流Imod;
[0043]36)、DDM监控数据刷新；
[0044]37)、异常工作状态监控管理，进入下一温度采样步骤，依次循环。
[0045]优选，所述步骤33)中温度变化不