具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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。

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为本申请实施例提供的一种光模块200的结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块200的分解结构示意图。如图3和图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、电路板300、解锁手柄203、光发射次模块206和光接收次模块207。

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)，也可是在不同方向上的两处开口；其中一开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络单元等上位机中；另一开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光发射次模块206和光接收次模块207；电路板300、光发射次模块206和光接收次模块207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、光发射次模块206和光接收次模块207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结构，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽结构无法安装，也不利于生产自动化。

解锁手柄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。

解锁手柄203具有与上位机笼子匹配的卡合结构；拉动解锁手柄的末端可以在使解锁手柄在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁手柄的卡合结构将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁手柄，解锁手柄的卡合结构随之移动，进而改变卡合结构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。

光发射次模块206和光接收次模块207，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。光发射次模块206和光接收次模块207也可以结合在一起形成光收发一体结构。其中，光发射次模块206中包括光发射芯片以及背光探测器，光接收次模块207包括光接收芯片。

电路板300位于由上壳体201和下壳体202形成包裹腔体中，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(如微处理器MCU、激光驱动芯片、限幅放大器、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

本申请实施例中，跨阻放大器与光接收芯片紧密关联。跨阻放大芯片可独立封装体独立于电路板300上，光接收芯片及跨阻放大器通过独立封装体与电路板300形成电连接；可以将跨阻放大器与光接收芯片一起封装在独立封装体中，如封装在同一同轴管壳TO中或同一方形腔体中；可以不采用独立封装体，而是将光接收芯片与跨阻放大器设置在电路板表面；也可以将光接收芯片独立封装，而将跨阻放大器设置在电路板上，接收信号质量也能满足某些相对较低的要求。

电路板上的芯片可以是多合一芯片，比如将激光驱动芯片与MCU芯片融合为一个芯片，也可以将激光驱动芯片、限幅放大芯片及MCU融合为一个芯片，芯片是电路的集成，但各个电路的功能并没有因为集合而消失，只是电路形态发生整合。所以，当电路板上设置有MCU、激光驱动芯片及限幅放大芯片三个独立芯片，这与电路上设置一个三功能合一的单个芯片，方案是等同的。

电路板300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300是光模块主要电器件的载体，没有设置在电路板上的电器件最终也与电路板电连接，电路板300上的电连接器实现光模块与其上位机的电连接。

电路板300一般为硬性电路板，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；当光发射次模块206和光接收次模块207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。

电路板300端部表面具有金手指301，金手指由相互独立的一根根引脚组成的，电路板300插入笼子中的电连接器中，由金手指与上位机建立电连接。上位机与光模块之间可以采用I2C协议、通过I2C引脚进行信息传递。上位机可以向光模块写入信息，具体地，上位机可以将信息写入光模块的寄存器中；光模块无法向上位机写入信息，当光模块需要将信息提供给上位机时，光模块会将信息写入光模块中的预设寄存器中，由上位机对该寄存器进行读取，光模块的寄存器一般集成在光模块的MCU中，也可以独立设置在光模块的电路板300上。

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。

光发射次模块206和光接收次模块207，分别用于实现光信号的发射与光信号的接收。本实施例中，光发射次模块206可采用同轴TO封装，与电路板物理分离，通过柔性板实现电连接；光接收次模块207也采用同轴TO封装，与电路板物理分离，通过柔性板实现电连接。在另一种常见的实现方式中，可以设置在电路板300表面；另外，光发射次模块206和光接收次模块207也可以结合在一起形成光收发一体结构。

图5为本发明实施例提供的一种光模块的局部结构示意图。如图5所示，本申请实施例提供的光模块中，电路板300一端的表面设置成排的金手指301，电路板300上设置MCU302，成排的金手指301由相互独立的一根根金手指组成的，电路板300插入笼子中的电连接器中，由金手指301与上位机建立电连接，MCU302电连接金手指301。光接收次模块207包括APD、跨阻放大芯片(又称跨阻放大器，TIA)、限幅放大芯片(又称限幅放大器，LA)及MCU302。芯片的本质是电路的集成，电路可以集成到芯片中，芯片中的部分功能也可以由电路板上的电路实现。实现芯片的功能，可以由芯片实现，也可以由电路实现，也可以由主芯片结合外围电路实现。不同功能也可以由同一芯片集成，电路集成形态的变化仍属于本发明的保护范围。

在光信号接收的过程中，光接收次模块207，内部设置有光接收芯片，常见的光接收芯片可以为APD，用于接收外部设备发送的光信号，并将外部设备发送的光信号转换为电信号；跨阻放大芯片的输入引脚与光接收次模块207的输出引脚连接，用于将光接收次模块207输出的电信号转换为电压信号；限幅放大芯片的高频信号输入引脚与跨阻放大芯片的输出引脚连接，用于将跨阻放大芯片输出的第一电压信号进行放大；时钟数据恢复芯片的输入引脚与限幅放大芯片的高频信号输出引脚连接，用于将限幅放大芯片输出的电压信号进行整形，时钟数据恢复芯片的输出引脚与金手指301连接。通过金手指301与上位机连接，进而可以将该光模块接收的信号发送至上位机。

SFF-8472协议未对速率选择信号Ratesel的极性进行规定，导致没有统一的电平高低与输出速率高低的对应关系为此，本申请提供了关于速率选择信号极性定义的相关方案，以在现有SFF-8472协议的基础上添加对速率选择信号极性的定义描述。

本申请中启用用户可写区内的寄存器，将第一预设值或第二预设值存至寄存器内，当上位机监测到寄存器内存储第一预设值时，为速率选择信号配置高电平或低电平后生成电平指令信号，并将电平指令信号发送至光模块内部的信号处理单元，信号处理单元对电平指令信号的电平状态进行判断，判断其为高电平状态还是低电平状态，然后根据对电平状态的判断结果配置相应的传输速率；当上位机监测到寄存器内存储第二预设值时，同样地作出相应处理。

具体地，当寄存器内存储的数据为第一预设值时，信号处理单元接收上位机提供的电平指令信号，当电平指令信号为高电平状态时信号处理单元将传输速率配置为高传输速率，当电平指令信号为低电平状态时信号处理单元配置将传输速率配置为低传输速率；在寄存器为第二预设值时，信号处理单元接收上位机提供的电平指令信号，当电平指令信号为高电平状态时信号处理单元将传输速率配置为低传输速率，当电平指令信号为低电平状态时信号处理单元将传输速率配置为高传输速率。

可以理解的是，本申请中的电平指令信号为速率选择信号配置电平状态后所生成的，其不是具体的某一数字的数据信号，而是速率选择信号长期维持的电平状态信号。

下面结合图6对本申请提供的关于速率选择信号极性定义的相关方案进行说明。

本申请提供的光模块包括MCU，MCU内包括寄存器，由于本申请是对现有SFF-8472协议的拓展，本申请不可用SFF-8472协议规范围内的寄存器，而是采用SFF-8472协议规范围外的寄存器，如用户可写区内的寄存器，可以理解的是，当本申请提供的对现有SFF-8472协议的拓展内容被协议所吸收后，本申请中的寄存器会被纳入SFF-8472协议规范围内。

为了描述方案，本申请中的寄存器以A0[64]bit6寄存器为例，可以理解的是，本申请对具体的寄存器不作限制，其他用户可写区内的寄存器都在本申请实施例的保护范围内。

本申请实施例中将第一预设值或第二预设值存储至A0[64]bit6寄存器内，本申请实施例中第一预设值以“1”为例，第二预设值以“0”为例。可以理解的是，本申请实施例中第一预设值以“1”为例，第二预设值以“0”为例仅是为了方便描述方案，第一预设值和第二预设值为其他数字时同样属于本申请的保护范围，本申请对第一预设值和第二预设值的相应具体数值不作限制。

当将第一预设值“1”写入A0[64]bit6寄存器内时，上位机监测到A0[64]bit6内存储的数据为1，然后上位机为速率选择信号配置相应电平后得到电平指令信号，上位机提供高电平状态的电平指令信号或低电平状态的电平指令信号，然后通过金手指将电平指令信号发送至光模块内部的信号处理单元，本申请实施例中的信号处理单元可以为跨阻放大器，也可以为限幅放大器，跨阻放大器或限幅放大器中首先判断接收的电平指令信号为高电平状态还是低电平状态，然后配置相应的传输速率。当电平指令信号为高电平状态时，信号处理单元将传输速率配置为高传输速率，当电平指令信号为低电平状态时，信号处理单元将传输速率配置为低传输速率。

当将第二预设值“0”写入A0[64]bit6寄存器内时，上位机监测到A0[64]bit6内存储的数据为0，然后上位机为速率选择信号配置相应电平后得到电平指令信号，上位机提供高电平状态的电平指令信号或低电平状态的电平指令信号，然后通过金手指将电平指令信号发送至光模块内部的信号处理单元，本申请实施例中的信号处理单元可以为跨阻放大器，也可以为限幅放大器，跨阻放大器或限幅放大器中首先判断接收的电平指令信号为高电平状态还是低电平状态，然后配置相应的传输速率。当电平指令信号为高电平状态时，信号处理单元将传输速率配置为低传输速率，当电平指令信号为低电平状态时，信号处理单元将传输速率配置为高传输速率。

上述内容为有关光模块接收到电平指令信号后的执行内容的相关描述，下面针对上位机一侧的执行内容进行描述。

上位机读取寄存器内存储的数据，然后在本申请实施例中上位机在第一时间段内分配高传输速率时，上位机再结合A0[64]bit6寄存器内存储的是1还是0，如果为1，则上位机为速率选择信号配置高电平生成高电平状态的电平指令信号，将高电平状态的电平指令信号发送至信号处理单元，信号处理单元将传输速率配置为高传输速率，如果为0，则上位机为速率选择信号配置低电平生成低电平状态的电平指令信号，将低电平状态的电平指令信号发送至信号处理单元，信号处理单元将传输速率配置为高传输速率。

在本申请实施例中上位机在第二时间段内分配低传输速率时，上位机再结合A0[64]bit6寄存器内存储的是1还是0，如果为1，则上位机为速率选择信号配置低电平生成低电平状态的电平指令信号，将低电平状态的电平指令信号发送至信号处理单元，信号处理单元将传输速率配置为低传输速率，如果为0，则上位机为速率选择信号配置高电平生成高电平状态的电平指令信号，将高电平状态的电平指令信号发送至信号处理单元，信号处理单元将传输速率配置为低传输速率。

具体地，上位机的单板中设有MAC芯片，上位机通过MAC芯片作为执行主体。

当将第一预设值1写入A0[64]bit6寄存器内时，上位机的MAC芯片监测到A0[64]bit6内存储的数据为1，然后上位机的MAC芯片为速率选择信号配置高电平或低电平后生成电平指令信号，然后通过金手指将电平指令信号发送至光模块内部的信号处理单元，本申请实施例中的信号处理单元可以为跨阻放大器，也可以为限幅放大器，跨阻放大器或限幅放大器中根据第一速率选择信号的具体电平值配置相应的传输速率。

当将第二预设值0写入A0[64]bit6寄存器内时，上位机的MAC芯片监测到A0[64]bit6内存储的数据为0，然后上位机的MAC芯片为速率选择信号配置相应电平后得到电平指令信号，然后通过金手指将电平指令信号发送至光模块内部的信号处理单元，本申请实施例中的信号处理单元可以为跨阻放大器，也可以为限幅放大器，跨阻放大器或限幅放大器中根据第一速率选择信号的具体电平值配置相应的传输速率。

其中上位机为速率选择信号配置具体的电平、信号处理单元判断电平高低及根据电平高低配置传输速率的具体实现手段为常用手段，不再进行展开描述。

通过上述可知，本申请中通过信号处理单元接收来自上位机的电平指令信号，并根据所述电平指令信号配置传输速率，当所述寄存器内的数据为第一预设值时，若所述电平指令信号为高电平状态则将传输速率配置为高传输速率，若所述电平指令信号为低电平状态则将传输速率配置为低传输速率；当所述寄存器内的数据为第二预设值时，若所述电平指令信号为高电平状态则将传输速率配置为低传输速率，若所述电平指令信号为低电平状态则将传输速率配置为高传输速率。

本申请通过启用SFF-8472协议里用户可写区内的寄存器来指示光模块的速率选择信号Ratesel的极性，上位机MAC通过I2C读取对应寄存器的值来确认光模块的设置，并相应进行正确的配置；进而实现在现有SFF-8472协议的基础上添加对速率选择信号极性的定义描述。

第二方面，基于上述光模块，本申请提供了一种信号极性定义方法，所述方法包括：

接收上位机根据寄存器值生成的第一速率选择信号，并判断所述第一速率选择信号的电平为高电平或低电平；

在所述第一速率选择信号的电平为高电平时，将传输速率配置为高传输速率，在所述第一速率选择信号的电平为低电平时，将传输速率配置为低传输速率。

接收上位机根据寄存器值生成的第二速率选择信号，并判断所述第二速率选择信号的电平为高电平或低电平；

在所述第二速率选择信号的电平为高电平时，将传输速率配置为低传输速率，在所述第二速率选择信号的电平为低电平时，将传输速率配置为高传输速率。

其中，所述寄存器为A0[64]bit6。

具体地，当上位机监测到A0[64]bit6＝1时，上位机为速率选择信号配置电平生成第一速率选择信号，并将所述第一速率选择信号发送给信号处理单元；

所述信号处理单元根据所述第一速率选择信号的电平值配置传输速率，包括：

当所述第一速率选择信号的电平为高电平时，将传输速率配置为高传输速率；

当所述第一速率选择信号的电平为低电平时，将传输速率配置为低传输速率。

当上位机监测到A0[64]bit6＝0时，上位机为速率选择信号配置电平生成第二速率选择信号，并将所述第二速率选择信号发送给信号处理单元；

所述信号处理单元根据所述第二速率选择信号的电平值配置传输速率，包括

当所述第二速率选择信号的电平为高电平时，将传输速率配置为低传输速率；

当所述第二速率选择信号的电平为低电平时，将传输速率配置为高传输速率。

其中上位机包括MAC芯片，所述MAC芯片用于读取所述寄存器值，并根据所述寄存器值为所述速率选择信号配置电平，并将配置电平后的速率选择信号通过所述金手指发送至所述信号处理单元。

综述，本申请提供的光模块及信号极性定义方法中，光模块包括MCU和信号处理单元，MCU包括I2C接口和寄存器，其中通过I2C接口连接金手指以使MCU与上位机I2C通信，寄存器为MCU内存储单元的保留位的任一寄存器，在寄存器为第一预设值时，信号处理单元接收上位机根据寄存器值生成的第一速率选择信号，并在第一速率选择信号的电平为高电平时，信号处理单元配置高传输速率，在第一速率选择信号的电平为低电平时，信号处理单元配置低传输速率；在寄存器为第二预设值时，信号处理单元接收上位机根据寄存器值生成的第二速率选择信号，并在第二速率选择信号的电平为高电平时，信号处理单元配置低传输速率，在第二速率选择信号的电平为低电平时，信号处理单元配置高传输速率。

本申请通过启用SFF-8472协议里保留字节即存储单元的保留位存储单元的保留位中的寄存器来指示光模块的速率选择信号Ratesel的极性，上位机MAC通过I2C读取对应寄存器的值来确认光模块的设置，并相应进行正确的配置；进而实现在现有SFF-8472协议的基础上添加对速率选择信号极性的定义描述。

本申请实施例提供的信号极性定义方法的未尽之处可参见上述实施例提供的光模块。

最后应说明的是：本实施例采用递进方式描述，不同部分可以相互参照；另外，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方案的精神和范围。