具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。光模块200是实现光电信号相互转换的工具，不具有处理数据的功能，在上述光电转换过程中，信息仅发生传输载体的变化，信息并未发生变化。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。与光模块不同，光网络终端具有一定的信息处理能力。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本发明实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本发明实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300及光收发器件400；

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发器件400；电路板300、光收发器件400等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

请参阅图5，电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU1、光器驱动芯片2、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金属引脚/金手指，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。

图5可见，电路板上主要部分是微控制芯片(Microprocessor，MCU)1，驱动芯片2，光发射组件(Transmiter Optical Sub-Assembly)3。常用的光发射组件由两大类，一类是采用发光二极管LED封装的发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)，一类是采用半导体激光器芯片LD封装的TOSA。前者谱线宽，耦合效率低虽然LED可以发出几毫瓦的光功率，但是方向性差，能耦合到光纤中用于传输的部分只占1％－2％，但是价格低，使用寿命长，在低速短距的情况下还是有少量的运用，常用于百兆以太网多模光纤中短距离的数据传输，波长一般是1300nm。本申请实施例示出的光模块采用的激光器芯片LD。激光器芯片的谐振腔有两个反射镜面，它们是半透明的，它们的作用一方面构成谐振腔保证光子在其中往复运动以激射出新的光子，另一方面有相当一部分光子从反射镜透射出去即发光。前镜面透射出去的光谓之主光，通过与光纤的耦合发送光纤当中变成有用的传输。而后反射镜面辐射出去的光也称之为背向光。光发射次模块将此背向光转换为调制电流值，利用它可以来监控激光器芯片发光功率的大小。

当激光器芯片腔中的光学增益超过腔体端反射面的损耗时，激光器芯片就会激射出相干的光信号，临界时激光器芯片中的电流称为阈值电流(Ith)。随着温度升高激光器芯片腔体中的光学增益会降低，由于腔体内光学增益降低，激光器芯片就需要更大的注入电流来获得相干光输出，结果激光器芯片的阈值电流就升高了。由于阈值电流的升高，导致了输出光功率的降低，如果要保持光功率不变的话，则驱动器必须要输出的更大的偏置电流。

为了补偿激光器芯片阈值的变化，需要在微控制芯片1内部采用自动功率控制(automatic power control，APC)电路，APC电路内设置有处理器和驱动器，所述处理器监测激光器芯片3的背光电流，通过调节驱动器输出的更大的偏置电流来保持激光器芯片的背光电流的稳定。一般来说，背光电流与平均光功率之间的比例关系是线性的，因此通过保持背光电流的稳定，使得激光器芯片的平均光功率保持恒定。

通常，随着温度的升高，激光器芯片输入电流和输出光功率的特性曲线的斜率会变小，也就是说激光器芯片光电转换的效率降低了。我们知道，激光器芯片采用消光比来衡量激光器芯片的光电转换的效率，消光比Er＝10×lg[P1/P0]，其中，P1、P0分别代表数字逻辑信号“1”和“0”时激光器芯片的输出光功率，P1，P0表示调制之后光信号的幅度。假定输出光功率不变的情况下，转换斜率的降低，相应的激光器芯片的有效输出功率降低。

对于光模块而言，在温度变化过程中，除了要保持激光器芯片输出光功率的稳定，同时也要保持激光器芯片消光比的稳定。保持输出光功率和消光比的稳定就是要调节调制电流值。最常用的调制电流值的做法是查表法，确定某一温度下的调制电流值，然后利用APC电路利用内部的驱动器输出相应的调制电流值来保持消光比的稳定性。

但是在查表的过程中如果温度的精度设置值在2℃，相应的调制电流值的输出精度小，例如：在16℃-80℃温度范围内，温度没升高2℃，相应的调制电流值升高3个单位，因此在调整的过程中调制电流值的精度比较小，调制电流值的精度小会出现眼图不稳定的情况。最终会导致问题：当消光比接近极限时，眼图测试消光比不稳定的问题。

基于上述技术问题，本申请实施例示出的本申请实施例示出一种光模块，所述光模块的基础结构可以参阅图1-图5，其中微控制芯片的结构可以参阅图6。

所述处理器11，获取微控制芯片1的温度(微控制芯片温度)，在预设表中调取激光器芯片对应的调制系数，所述调制系数包括调制斜率和调制偏移值。所述处理器11，基于微控制芯片温度和所述预设表中的调制系数，计算调制电流值，并将调制电流值写入驱动芯片。

预设表12A，用于记录激光器芯片对应的调制系数。表1为根据一优选实施例示出的预设表1。

表1

光模块中可以包含多路激光器芯片。在一优选实施例中，光模块可以包含4路激光器芯片，但是申请并不对光模块中所包含的激光器芯片的个数作以限定，在实际应用的过程中，光模块说包含的激光器芯片的格式可以根据实际的需求配置。

为了方便区分分别将四路激光器芯片定义为：激光器芯片3A，激光器芯片3B，激光器芯片3C，激光器芯片3D，相应的在光模块中配置4个驱动芯片分别为驱动芯片2A，驱动芯片2B，驱动芯片2C，驱动芯片2D。相应的预设表中记录的调制系数为：调制斜率1，调制偏移值1；调制斜率2，调制偏移值2；调制斜率3，调制偏移值3；调制斜率4，调制偏移值4。

图7为该光模块的微控制芯片示意图。其中，预设表12A中存储有4组调制系数。

具体的作业过程为：处理器11，确定待控制激光器芯片，同时获取微控制芯片1的温度(微控制芯片温度)，在预设表中调取待调节激光器芯片对应的调制系数。其中，确定待调节激光器芯片对应的调制系数的过程可以为预先建立激光器芯片与所述调制系数之间的对应关系，当确定待控制激光器芯片时，将所述待控制激光器芯片的设备信息发送至处理器11；然后处理器11，基于所述设备信息遍历预设表，筛选出与所述待控制激光器芯片对应的调制系数，而后，处理器11基于所述调制电流值控制数字电位器输出相应的调制电流值至相应的驱动芯片，激光器芯片基于所述调制电流值控制相应的激光器芯片发光。

进一步的，可以单精度浮点记录法将调制系数记录在预设表中。

将表1示出的预设表转换为单精度浮点记录法转换后的预设表如表2所示。

表2

本申请提供的光模块运行的过程中，微控制器获取微控制芯片温度，并根据预设表中存储的调制系数以及获取的微控制芯片温度计算出调制电流值，并写入驱动芯片。在计算的过程中，MCU上报温度的精度为1/256℃，调制电流值的控制精度主要调制电流值的精度，因此得到的调制电流值具有较好的精度，相应的输出至激光器芯片的调制电流值具有较大的精度，相应的提高激光器芯片眼图的稳定性。

进一步的，本申请实施例示出的光模块中预设表记录激光器芯片的调制系数为：调制斜率和调制偏移值，相应的，每个激光器芯片对应的调制系数为两组，而现有技术示出的受温度控制的调制电流值表中，每个激光器芯片对应的调制系数至少为几百个，因此，本申请预设表中记录的调制系数的数据量远小于受温度控制的调制电流值表中记录的数据，相应的占用的寄存器的数量降低，相应的降低了开发成本。

通常，调制电流值在低温区的变化趋势与调制电流值在高温段的变化趋势存在着较大的差异，为了保证上述调制斜率，调制偏移值的准确性，本申请实施例示出的技术方案采用“分段式”计算调制斜率，调制偏移值。

具体的，本申请实施例示出的光模块适用的温度范围为0℃～70℃(壳温)，申请人将壳温0℃～25℃温度段(对应微控制芯片温度T1～T2)称之为低温段，申请人将25℃～70℃温度段(对应微控制芯片温度T2～T3)称之为高温段。

低温段的调制斜率在本实施例中也可称之为低温斜率，低温段的调制偏移值在本实施例中也可称之为低温偏移值。相应的，高温段的调制斜率在本实施例中也可称之为高温斜率，高温段的调制偏移值在本实施例中也可称之为高温偏移值。

低温斜率和低温偏移值的计算过程具体为：

将光模块置温度控制箱内使其壳温在25℃，在25℃下，通过调节写入驱动芯片的调制电流值，将激光器芯片的消光比调节至4.2dB～4.6dB的范围内，记录此时调制电流值M₂与微控制芯片温度T₂；

将温度控制箱的温度调节至光模块工作温度下限0℃，在0℃下，通过调节写入驱动芯片的调制电流值，将激光器芯片的消光比调节至4.2dB～4.6dB的范围内，记录此时的调制电流值M₁与微控制芯片温度T₁。

根据如下公式，计算出低温斜率，低温偏移值；

OFFSET1＝M₂-SLPE1*T₂

其中M₂为微控制芯片温度为T₂时的调制电流值，M₁为微控制芯片温度为T₁时的调制电流值，SLOPE1为低温斜率，OFFSET1为低温偏移值。

将所述低温斜率，低温偏移值录入预设表中。

高温斜率和高温偏移值的计算过程具体为：

将光模块置温度控制箱内使其壳温在25℃，在25℃下，通过调节写入驱动芯片的调制电流值，将激光器芯片的消光比调节至4.2dB～4.6dB的范围内，记录此时调制电流值M₂与微控制芯片温度T₂。

将温度控制箱的温度调节至光模块工作温度上限70℃，在70℃下，通过调节写入驱动芯片的调制电流值，将激光器芯片的消光比调节至4.2dB～4.6dB的范围内，记录此时的调制电流值M₃与微控制芯片温度T₃；

根据如下公式，计算出高温斜率，高温段偏移值；

OFFSET2＝M₂-SLPE1*T₂

其中M₂为微控制芯片温度为T₂时的调制电流值，M₃为微控制芯片温度为T₃时的调制电流值，SLOPE2为高温斜率，OFFSET2为高温偏移值。

将所述高温斜率，高温偏移值录入预设表中。

所述调制电流值控制功能，基于MOD＝SLOPE*T+OFFSET，计算MOD，其中所述MOD为调制电流值，SLOPE为调制斜率，OFFSET为调制偏移值，T为微控制芯片温度。当所述微控制芯片温度在T2～T3区间时，采用高温斜率和高温偏移值计算调制电流值；当所述微控制芯片温度在T1～T2区间时，采用低温斜率和低温偏移值计算调制电流值。

下面结合具体实例对本申请实施例示出的光模块在节约成本上的性能作以详细的说明：在一优选实施例中一光模块包括四路激光器芯片分别为：激光器芯片3A，激光器芯片3B，激光器芯片3C，激光器芯片3D，相应的在光模块中配置4个驱动芯片分别为驱动芯片2A，驱动芯片2B，驱动芯片2C，驱动芯片2D。相应的预设表中记录的调制系数为：调制斜率1，调制偏移值1；调制斜率2，调制偏移值2；调制斜率3，调制偏移值3；调制斜率4，调制偏移值4。

光模块的作业温度为-40℃-150℃，若采用现有技术示出的温度-调制电流值预设表记录温度与调制电流值的对应关系，具体的温度-调制电流值预设表可以参阅表3

表3

从上表3可以看到使用查找温度-调制电流值预设表的方式查找调制电流值，一方面温度-调制电流值预设表占用的空间非常多，单个通道占用96节，4个通道占用384个字节。同时，温度精度为2℃，相应的调制电流值控制精度达到了3个单位，相应的调制电流值的输出精度差，调制电流值的输出精度小会出现眼图不稳定的情况。最终会导致眼图测试消光比不稳定的问题。

本实施例中，光模块的微控制芯片示意图可以参阅图8。采用本申请实施例示出的技术方案，若采本申请实施例示出的预设表记录的调制系数，具体的调制系数预设表可以参阅表4：

表4

从上表可以发现四个通道总共使用的寄存器为64个字节，使用一个表就可以存下。而且实际控制时，调制电流值计算方式如下：调制电流值＝SLOPE*T+OFFSET，SLOPE为对应温度段的调制斜率，OFFSET为对应温度段的调制偏移值，从该公式可以看到调制电流值控制精度则主要取决于微控制芯片温度报告精度，微控制芯片温度的报告精度为1/256℃，因此计算出的调制电流值具有较好的精度，所以调制电流值更加稳定，相应的提高眼图的稳定性。

进一步的，本申请实施例示出的光模块中预设表记录激光器芯片的调制系数为：调制斜率和调制偏移值，相应的，每个激光器芯片对应的调制系数为两组，而现有技术示出的受温度控制的调制电流值表中，每个激光器芯片对应的调制系数至少为几百个，因此，本申请预设表中记录的调制系数的数据量远小于受温度控制的调制电流值表中记录的数据，相应的占用的寄存器的数量降低，相应的降低了开发成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术。