專利名稱：一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的裝置及方法
一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明有關(guān)一種自動光功率控制裝置，特別是指一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的裝置及方法。
背景技術(shù)：
近幾年，PON (Passive Optical Network,無源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)在接入網(wǎng)應(yīng)用中取得了廣泛的成功。位于用戶端的ONU (Optical Network Unit,光網(wǎng)絡(luò)單元)光模塊是系統(tǒng)中的核心器件之一，其關(guān)鍵技術(shù)是在突發(fā)式發(fā)射模式下維持穩(wěn)定的消光比及光功率，該功能主要通過發(fā)射部分的APC (Automatic Power Control,自動光功率控制)電路實(shí)現(xiàn)。通常傳統(tǒng)的光發(fā)送機(jī)采用平均值監(jiān)測APC，工作原理為激光器發(fā)射出光信號通過背光二極管轉(zhuǎn)化為電壓量；再通過濾波器獲得代表平均光功率的電壓值；采樣電路提取該電壓值后與設(shè)定值進(jìn)行比較，同時調(diào)整偏置電流的輸出到理想的工作點(diǎn)。在打開或者關(guān)閉發(fā)射時，傳統(tǒng)的APC電路需要通過長時間調(diào)整獲得穩(wěn)定的光功率，并且不能迅速的開啟和關(guān)閉偏置電流，因此在突發(fā)模式下不適合。
在突發(fā)式發(fā)射模式下要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的光功率控制一般采用數(shù)字APC，但是數(shù)字APC 的設(shè)計(jì)不完善，光信號會產(chǎn)生嚴(yán)重的跳變，當(dāng)超過OLT (Optical Line Terminal,光線路終端)加壓測試極限時導(dǎo)致OLT端接收誤碼。
如圖1所示，現(xiàn)有的數(shù)字APC裝置的結(jié)構(gòu)框圖，其包括有背光探測器單元、與該背光探測器單元輸出端連接的取樣電路單元、與該取樣電路單元輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元、與該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元輸出端連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元、與該數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元輸出端連接的激光器單元，APC時鐘信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元，BEN控制信號(即突發(fā)信號)同時輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元。數(shù)字APC工作原理為背光探測器探測到激光器發(fā)射的光信號，通過取樣和濾波電路轉(zhuǎn)化為電壓信號，電壓信號通過 A/D (模/數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并與設(shè)置值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果重新對偏置電流寄存器進(jìn)行置數(shù)，在突發(fā)信號結(jié)束的時候保存該數(shù)值，下一個突發(fā)包開始的時候輸出保存的偏置電流。當(dāng)激光器發(fā)射的光功率出現(xiàn)變化，背光探測器檢查到這一變化，數(shù)字APC 重新按照上述方式調(diào)整偏置電流值，形成一個數(shù)字反饋環(huán)。
如圖2a所示，在連續(xù)發(fā)射工作模式下，當(dāng)偏置電流值需要調(diào)整時，控制電路會在 APC時鐘邊沿更新計(jì)數(shù)器數(shù)值并調(diào)整輸出電流值。如圖2b所示，在突發(fā)式發(fā)射工作模式下， 控制電路在APC時鐘上升沿更新計(jì)數(shù)器數(shù)值，當(dāng)突發(fā)脈沖結(jié)束時，計(jì)數(shù)器停止更新并將調(diào)整的輸出電流值存儲在寄存器中。下一個突發(fā)信號開始時，偏置電流值為寄存器中存儲數(shù)值。當(dāng)在APC時鐘上升沿控制電路進(jìn)行偏置電流更新(如計(jì)數(shù)器進(jìn)位轉(zhuǎn)換還沒有完成)，同時突發(fā)信號關(guān)閉時，控制電路將未轉(zhuǎn)換完的錯誤數(shù)值存儲到寄存器。當(dāng)下一個突發(fā)包到來時，偏置電流值將上一個錯誤存儲值輸出導(dǎo)致錯誤。圖中可以看出，數(shù)字APC工作在連續(xù)模式時，偏置電流與設(shè)定值逐步逼近，而在突發(fā)模式下偏置電流發(fā)生了較大的跳變。
偏置電流變化 對激光器光信號輸出產(chǎn)生直接的影響。圖3a顯示了出現(xiàn)錯誤時候光信號突然變大和突然變小的兩種典型情況。圖3b顯示了在一定條件下當(dāng)偏置電流還沒有恢復(fù)正常的設(shè)定值時，又出現(xiàn)了進(jìn)位競爭的條件，使得光信號的光功率大小及消光比出現(xiàn)的最嚴(yán)重震蕩。在以上這些情況下，測試時olt接收端會出現(xiàn)明顯的誤碼。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定光功率控制的優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制功能的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的裝置，該裝置包括背光探測器單元、與該背光探測器單元輸出端連接的取樣電路單元、與該取樣電路單元輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元、與該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元輸出端連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元、與該數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元輸出端連接的激光器單元，該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元連接有能夠?qū)EN信號進(jìn)行延時的BEN延時及時鐘判決電路， APC時鐘信號及BEN信號輸入BEN延時及時鐘判決電路，通過BEN延時及時鐘判決電路控制數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元。
本發(fā)明還提供一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的方法，該方法為 利用背光探測器探測到激光器發(fā)射的光信號，通過取樣電路單元轉(zhuǎn)化為電壓信號，電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并與設(shè)置值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果重新對偏置電流寄存器進(jìn)行置數(shù)，并由偏置電路輸出需要的偏置電流值，根據(jù)偏置電流值控制激光器的輸出光信號，當(dāng)在突發(fā)式模式下，利用BEN延時及時鐘判決電路檢測偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換時間來控制偏置電流的保存時刻，以避免偏置電流數(shù)值出現(xiàn)跳變。
利用BEN信號延時及時鐘判決電路防止偏置電流跳變的具體方式為BEN信號延時及時鐘判決電路中的延遲電路將BEN延遲至APC時鐘的上升沿之后；當(dāng)BEN信號關(guān)閉時， 利用BEN延時及時鐘判決電路中的判決單元控制電路在APC時鐘的下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，防止由于APC時鐘及BEN信號的在特定條件下導(dǎo)致數(shù)字進(jìn)位時產(chǎn)生競爭現(xiàn)象，出現(xiàn)錯誤的偏置電流設(shè)置值。
本發(fā)明的優(yōu)化方法通 過處理突發(fā)信號和APC時鐘的時序關(guān)系，提供充分的時間給數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)位轉(zhuǎn)換，避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換不充分引起的APC環(huán)路紊亂。在環(huán)境溫度變化和器件特性變化時，實(shí)現(xiàn)模塊APC平滑更新偏置電流至理想設(shè)置值，從而避免系統(tǒng)應(yīng)用時出現(xiàn)誤碼。


圖1為本傳統(tǒng)的數(shù)字自動光功率控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2a為連續(xù)模式下APC工作方式時序圖；圖2b為傳統(tǒng)的突發(fā)式模式下偏置電流發(fā)生錯誤的時序圖；圖3a為傳統(tǒng)突發(fā)式模式下典型的進(jìn)位競爭發(fā)生對應(yīng)光信號時序圖；圖3b為傳統(tǒng)突發(fā)式模式下最差條件下進(jìn)位競爭發(fā)生對應(yīng)光信號時序圖；圖4為本發(fā)明優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明的突發(fā)式模式下APC工作方式時序圖；圖6為利用本發(fā)明的優(yōu)化方法后理想的APC控制方式下光信號對應(yīng)的時序圖。
具體實(shí)施方式
為便于對本發(fā)明的方法及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。
如圖4所示，本發(fā)明的優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制裝置結(jié)構(gòu)框圖，其包括有背光探測器單元、與該背光探測器單元輸出端連接的取樣電路單元、與該取樣電路單元輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元、與該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元輸出端連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元、與該數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元輸出端連接的激光器單元，該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元連接有能夠?qū)ν话l(fā)信號進(jìn)行延時的BEN延時及時鐘判決電路，APC時鐘信號輸入BEN延時及時鐘判決電路，BEN控制信號同時輸入BEN延時及時鐘判決電路。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的首先利用背光探測器探測到激光器發(fā)射的光信號，通過取樣電路單元轉(zhuǎn)化為電壓信號，電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并與設(shè)置值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果重新對偏置電流寄存器進(jìn)行置數(shù)，在突發(fā)信號結(jié)束的時候，BEN延時及時鐘判決電路單元中的延時電路將BEN信號進(jìn)行延遲，保證完成偏置電流的計(jì)數(shù)，BEN延時及時鐘判決電路單元中的判決單元控制電路完成計(jì)數(shù)后的保存時間。在下一個突發(fā)包開始的時候輸出上一個包結(jié)束時保存的偏置電流值，根據(jù)偏置電流值控制激光器的輸出光信號。當(dāng)激光器發(fā)射的光功率出現(xiàn)變化，背光探測器檢查到這一變化，數(shù)字APC重新按照上述方式調(diào)整偏置電流值，形成一個數(shù)字反饋環(huán)。當(dāng)在突發(fā)式模式下，利用BEN延時及時鐘判決電路控制偏置電流的計(jì)數(shù)、保存及輸出時間，避免偏置電流數(shù)值出現(xiàn)跳變。本發(fā)明中利用BEN延時及時鐘判決電路防止偏置電流跳變的具體方式為對BEN信號及APC時鐘更新偏置電流的時刻進(jìn)行如下處理將BEN信號產(chǎn)生時刻延遲至APC時鐘的上升沿之后；當(dāng)BEN信號關(guān)閉時，利用BEN延時及時鐘判決電路將突發(fā)信號關(guān)閉時刻延遲至APC時鐘的下降沿(如圖5中突發(fā)信號虛線的下降沿)，在APC時鐘的下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存。
進(jìn)行延遲及時序調(diào)整后，給數(shù)據(jù)進(jìn)位轉(zhuǎn)換提供足夠的時間，避免偏置電流數(shù)值出現(xiàn)跳變。進(jìn)行突發(fā)信號延遲后的偏置電流調(diào)整時序圖如圖5所示。
本發(fā)明優(yōu)化后的數(shù)字APC裝置在環(huán)境溫度變化和器件特性發(fā)生變化時，對偏置電流進(jìn)行細(xì)微并且平滑的調(diào)整，使得整個系統(tǒng)在運(yùn)行過程中不會出現(xiàn)大的光功率和消光比的跳變，避免出現(xiàn)上行誤碼，理想的光信號變化如圖6所示。
本發(fā)明的優(yōu)化方法通過處理突發(fā)信號和APC時鐘的時序關(guān)系，提供充分的時間給數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)位轉(zhuǎn)換，避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換不充分引起的APC環(huán)路紊亂。在環(huán)境溫度變化和器件特性變化時，實(shí)現(xiàn)模塊APC平滑更新偏置電流至理想設(shè)置值，從而避免系統(tǒng)應(yīng)用時出現(xiàn)誤碼。
以上所述，僅 為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的裝置，該裝置包括背光探測器單元、與該背光探測器單元輸出端連接的取樣電路單元、與該取樣電路單元輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元、與該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元輸出端連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元、與該數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元輸出端連接的激光器單元，其特征在于，該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元連接有能夠?qū)EN信號進(jìn)行延時的BEN延時及時鐘判決電路，APC時鐘信號及BEN信號輸入BEN延時及時鐘判決電路，通過BEN延時及時鐘判決電路控制數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元。
2.一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的方法，其特征在于，該方法為 利用背光探測器探測到激光器發(fā)射的光信號，通過取樣電路單元轉(zhuǎn)化為電壓信號，電壓信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并與設(shè)置值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果重新對偏置電流寄存器進(jìn)行置數(shù)，并由偏置電路輸出需要的偏置電流值，根據(jù)偏置電流值控制激光器的輸出光信號，當(dāng)在突發(fā)式模式下，利用BEN延時及時鐘判決電路檢測偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換時間來控制偏置電流的保存時刻，以避免偏置電流數(shù)值出現(xiàn)跳變。
3.如權(quán)利要求2所述的優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的方法，其特征在于，利用BEN信號延時及時鐘判決電路防止偏置電流跳變的具體方式為BEN信號延時及時鐘判決電路中的延遲電路將BEN延遲至APC時鐘的上升沿之后；當(dāng)BEN信號關(guān)閉時，利用BEN延時及時鐘判決電路中的判決單元控制電路在APC時鐘的下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，防止由于APC時鐘及BEN信號的在特定條件下導(dǎo)致數(shù)字進(jìn)位時產(chǎn)生競爭現(xiàn)象，出現(xiàn)錯誤的偏置電流設(shè)置值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種優(yōu)化突發(fā)式發(fā)射光模塊自動光功率控制的裝置及方法，該裝置包括背光探測器單元、與該背光探測器單元輸出端連接的取樣電路單元、與該取樣電路單元輸出端連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元、與該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元輸出端連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元、與該數(shù)模轉(zhuǎn)換及偏置電流輸出單元輸出端連接的激光器單元，該模數(shù)轉(zhuǎn)換及計(jì)數(shù)單元連接有BEN(burstenable突發(fā)使能信號)延時及時鐘判決電路，APC時鐘信號輸入BEN延時及時鐘判決電路，BEN控制信號同時輸入BEN延時及時鐘判決電路。當(dāng)在突發(fā)式模式下，利用BEN延時及時鐘判決電路控制偏置電流的計(jì)數(shù)、保存及輸出時間避免偏置電流數(shù)值出現(xiàn)跳變。
文檔編號H04B10/564GK103051388SQ201210589160
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者張雅青, 高繁榮, 林勇 申請人:武漢電信器件有限公司