本發明涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種光模塊的溫度調整方法、裝置及光模塊。

背景技術：

近年來，隨著增強型8.5g光纖通道和10g以太網高速光網絡協議的快速發展，對超高速率光模塊(又稱光收發一體模塊)的需求日益增加，同時對光模塊的通信質量要求也越來越高。

其中，激光器作為光模塊的光源器件，其所發射的激光信號的光功率、波長等性能參數，均會影響到通過光纖傳輸之后的信號質量和可靠性。通常情況下為保證光信號的質量，就需要保持激光器發射的激光的光功率和波長的變化不超過預定的范圍。而激光器的工作性能和工作壽命與其工作溫度又有著緊密聯，因此需要盡可能使激光器工作在較為穩定的環境下。

相關技術中，為了避免激光器的工作溫度過高或過低，影響器件性能和壽命，光模塊中通常還設置有用于控制激光器工作溫度和工作狀態的控制電路。圖1為光模塊中激光器控制電路結構示意圖。如圖1所示，該控制電路主要包括：溫度傳感器110、半導體致冷器(thermoelectriccooler，tec)130、激光驅動電路400、微控制200和tec驅動電路300。其中，溫度傳感器110可以貼附在激光器120的固定座上，用于采集激光器120的溫度并向微處理器200上報采集到的溫度。微處理器200根據該激光器的溫度，通過tec驅動電路300控制貼附在激光器120上的tec130為激光器120制冷或加熱，使得激光器120所處環境的溫度保持恒定。進一步的，如果激光器的溫度超過溫度偏差閾值(如激光器的溫度與控制目標值超出+/-3℃范圍)時，微處理器200則通過激光驅動電路400關閉激光器120，以避免激光器120的性能和壽命受影響。另外，微處理器200內部也設置有溫度傳感器以檢測芯片內部溫度，并且微處理器200可以根據其芯片內部溫度和補償校準差值，計算出光模塊殼溫；如果該光模塊殼溫超出告警溫度閾值，則說明激光器120處于極端外部環境中，微處理器200也會通過激光驅動電路400關閉激光器120。

然而，上述激光器120內部或外部環境溫度超出相應的預設閾值時，微處理器200主動關閉激光器120，會直接導致光模塊的數據通信業務中斷，進而影響光通信系統的正常工作。

技術實現要素：

本發明提供了一種光模塊的溫度調整方法、裝置及光模塊，以使光模塊在處于極端環境中時，盡可能使光模塊的數據通信業務無中斷。

根據本發明實施例的第一方面，本發明提供了一種光模塊的溫度調整方法，該方法包括：

當所述光模塊的溫度處于溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第一元器件的工作參數，以改變所述第一元器件產生的熱量；

檢測調整所述第一元器件的工作參數后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內；

當所述光模塊的溫度仍處于所述溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第二元器件的工作參數，以改變所述第二元器件產生的熱量。

根據本發明實施例的第二方面，本發明還提供了一種光模塊的溫度調整裝置，所述裝置包括：

第一元器件調整模塊：用于當所述光模塊的溫度處于溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第一元器件的工作參數，以改變所述第一元器件產生的熱量；

失控溫度檢測模塊：用于檢測調整所述第一元器件的工作參數后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內；

第二元器件調整模塊：用于當所述光模塊的溫度仍處于所述溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第二元器件的工作參數，以改變所述第二元器件產生的熱量。

根據本發明實施例的第三方面，本發明還提供了一種光模塊，該光模塊包括微處理器、溫度傳感器、影響光模塊溫度的第一元器件和第二元器件，其中：

所述微處理器的輸入引腳與溫度傳感器的輸出引腳連接，用于獲取來自所述溫度傳感器的探測值；

所述微處理器的輸出引腳分別與所述第一元器件和第二元器件的輸入引腳連接，用于根據所述探測值確認所述光模塊的溫度是否處于溫度失控閾值內，當所述光模塊的溫度處于溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第一元器件的工作參數，以改變所述第一元器件產生的熱量；檢測調整所述第一元器件的工作參數后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內；當所述光模塊的溫度仍處于所述溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第二元器件的工作參數，以改變所述第二元器件產生的熱量。

由以上技術方案可見，本發明實施例提供的一種光模塊的溫度調整方法、裝置及光模塊，通過對光模塊溫度設置溫度失控閾值，在微處理器檢測到光模塊溫度處于溫度失控閾值范圍內時，并不是立馬關閉激光器，而是對影響激光器境溫度的元器件按照預設調整順序進行工作參數調整，主動采取措施來緩解失控，使光模塊在極端環境下盡可能發揮硬件極限，不僅可以保護通信業務無中斷，還為技術人員對光模塊的異常狀況進行處理維保贏得寶貴時間。另外，本發明實施例按照預設順序對影響激光器境溫度的元器件進行調整，可以在保護通信業務無中斷的前提下，盡可能的保證光模塊的通信質量。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發明。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有的光模塊中激光器控制電路結構示意圖。；

圖2為本發明實施例提供的一種光模塊的溫度調整方法的基本流程示意圖；

圖3為本發明實施例提供的對光模塊中的激光器的偏置電流進行調整的流程示意圖；

圖4為本發明實施例提供的對光模塊中的激光器的調制電壓進行調整的流程示意圖；

圖5為本發明實施例提供的另一種光模塊的溫度調整方法的基本流程示意圖；

圖6為本發明實施例提供的一種光模塊的溫度調整裝置的基本結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

針對光模塊中上述激光器在其內部或外部環境溫度一旦超出相應的預設閾值時，光模塊中的微處理器便會主動關閉激光器，從而導致光模塊的數據通信業務中斷，影響通信進程的問題。本發明實施例提供了光模塊及其激光器溫度保護方法，其核心原理是：在激光器溫度控制偏差溫度閾值的基礎上，提出了“溫度失控區間”的概念，在激光器內部溫度處于溫度失控區間內，并不是立馬關閉激光器，而是將主動采取措施來緩解失控，使光模塊在極端環境下盡可能發揮硬件極限，保護通信業務無中斷。

基于上述原理，下面將對本發明實施例提供的光模塊的溫度調整方法進行詳細的介紹。圖2為本發明實施例提供的一種光模塊的溫度調整方法的基本流程示意圖。如圖2所示，該方法具體包括如下步驟：

步驟s110：當所述光模塊的溫度處于溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第一元器件的工作參數，以改變所述第一元器件產生的熱量。

在本發明實施例中，為提高對激光器溫度控制的準確性，光模塊的溫度可以包括光發射器的內部環境溫度，也就是激光器的溫度。具體的，根據現有帶有tec功能的激光器，光發射器中通常會設有溫度傳感器(如熱敏電阻等)，其中，溫度傳感器一般設置在激光器的固定座上，用于采集激光器的溫度并向微處理器上報采集到的溫度的結構特點，本發明實施例將光發射器中溫度傳感器上報給微處理器的檢測數據作為溫度調整的依據。當然，也可以采用光模塊mcu內部的溫度傳感器的檢測數據，然后通過溫度補償計算出激光器的溫度。

微處理器獲取到溫度傳感器上報的激光器溫度后，可以首先檢測該內部環境溫度是否處于預設的溫度偏差閾值。如果超出溫度偏差閾值，則繼續判斷是否處于溫度失控閾值范圍。如果處于溫度失控閾值范圍，則繼續調整所述光模塊中第一元器件的工作參數，以改變所述第一元器件產生的熱量；如果超出溫度失控閾值范圍，則說明光模塊的內部或外部環境可能存在突變，激光器可能面臨燒損等危險，此時則會直接關閉激光器。

例如，設定激光器的溫度偏差閾值為45℃+/-3℃的范圍，其中，45℃為溫度控制的預設目標值；設定溫度失控閾值范圍為48℃～65℃以及42℃～25℃，即在溫度偏差閾值基礎上有17℃的溫度失控區間。假設在極端環境下，光發射器的內部環境溫度達到49℃，已超出溫度偏差閾值，按照現有的保護機制，此時激光器就已經被微處理器控制關斷了，進而通信業務也中斷。而在本發明實施例提供的保護機制下，激光器并不會馬上被關閉，而是繼續比較其是否處于溫度失控閾值范圍，可見其恰好處于高溫側的48℃～65℃范圍內，那么會執行本步驟主動采取措施來緩解失控。

其中，上述度失控閾值范圍的上限(65℃)和下限(42℃)當可以根據激光器的規格書中承諾的極限操作溫度設定，比如有的激光器是高溫極限操作溫度為65度，那么就可以將高溫側的溫度上限設定為65℃。

本發明實施例雖然提出了溫度失控閾值范圍、即“溫度失控區間”的概念，但是當激光器內部換將溫度處于溫度失控區間內時，為保護激光器的使用壽命，也并不是任激光器內部溫度無限的失控，而是主動采取措施來緩解這種溫度失控，以使其溫度盡可能的向溫度偏差閾值內調整。

具體的，考慮到對光模塊中的元器件參數調整對眼圖(眼圖是采樣示波器對發射光信號的采樣截圖，是衡量光模塊發射端信號的重要測試項目)性能的影響以及對于激光器內部溫度影響大小等因素的綜合考量，本發明實施例按照一定的調整順序對光模塊中的元器件進行工作參數調整，即首先對所述激光器的偏置電流進行調整。當然，也可以按照實際需求先對激光器的調制電壓、所述光模塊中寄存器開關狀態等其它元器件進行調整。

圖3為本發明實施例提供的對光模塊中的激光器的偏置電流進行調整的流程示意圖，如圖3所示，該方法具體包括如下步驟：

步驟s111：按照預設電流調整幅值，對所述光模塊中激光器的偏置電流進行調整。

由于光模塊內部的激光驅動電路根據光模塊接收的數字差分電信號驅動激光器中的激光發射光源發射特定波長的光信號。具體的，驅動電路在通過電接口接收到數字差分電信號后，經過的時鐘數據恢復器件、均衡等處理后得到調制信號，并將調制信號送入到激光器，用于對激光器輸出的光信號進行調制。驅動電路為激光器提供偏置電流，以驅動激光發射光源發射特定波長的光信號。進一步的，驅動電路輸出的偏置電流是由微處理器控制設定的。

基于上述控制過程，在激光器溫度處于溫度失控閾值范圍內時，根據激光器溫度失控可能受多方面因素影響的特點，本實施例提供了逐步對激光器偏置電流調整并實時檢測激光器溫度的方式。具體的，微處理器可以按照預設電流調整幅值，例如每次調整1％，通過iic總線向驅動電路發送偏置電流設定值，驅動電路根據接收的偏置電流設定值，輸出相應大小的偏置電流，其中，微處理器與驅動電路通過iic總線相連。

例如，當前激光器溫度超出了溫度偏差閾值，高于溫度偏差閾值的上限，則微處理器控制驅動電路按照預設調整幅值降低激光器偏置電流，以降低激光器的功耗，進而來緩解熱量的產生。

當然，還可以根據激光器溫度的實際溫度，按照預設計算方法，計算出激光器偏置電流的調整值，然后再進行調整。

步驟s112：檢測調整所述光模塊中激光器的偏置電流后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內。

如果仍處于溫度失控閾值范圍內，則繼續執行步驟s113，相反，則結束流程。

步驟s113：如果仍處于所述溫度失控閾值內，則按照所述預設電流調整幅值繼續對所述激光器的偏置電流調整，直至所述激光器的偏置電流達到預設電流值。

由于上述對激光器的偏置電流的調整，是以犧牲光發射器的光功率，影響光模塊通信質量為代價的，因此，激光器的偏置電流不可能無限的調節。具體的，可以在調節至預設電流值后(如在設定預設電流值與正常偏置電流相差20％)，檢測光發射器的當前內部環境溫度是否仍處于溫度失控閾值范圍內，如果仍處于溫度失控閾值范圍內，則不再對偏置電流調整，即結束該步驟的流程。

步驟s120：檢測調整所述第一元器件的工作參數后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內。

如果仍處于溫度失控閾值范圍內，則繼續執行步驟s130，相反，則結束流程。

步驟s130：當所述光模塊的溫度仍處于所述溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第二元器件的工作參數，以改變所述第二元器件產生的熱量。

考慮到對光模塊中的元器件參數調整對眼圖性能的影響以及對于激光器溫度影響大小等因素的綜合考量，本實施例在上述將第二元器件的工作參數設定為激光器的調制電壓的調整。

具體的，微處理器通過控制驅動電路輸出的調制電壓的大小。微處理器與驅動電路通過iic總線相連，微處理器光發射器的當前內部環境溫度，通過iic總線向驅動電路發送調制電壓設定值，驅動電路根據接收的調制電壓設定值，輸出相應大小的調制電壓。另外，微處理器mcu也可通過數模轉換器輸出端口輸出相應的電壓來控制驅動電路輸出的調制電壓。

例如，當前光發射器的內部環境溫度超出了溫度偏差閾值，并低于溫度偏差閾值的下限，則微處理器控制驅動電路調高激光器的調制電壓，以增加激光器的功耗，進而對光發射器的內部環境溫進行補償。

進一步的，在微處理器對激光器的調制電壓進行調整時，可以根據預先設定好的光發射器的內部環境溫與偏置電流和調制電壓對應關系，選擇偏置電流和調制電壓具體值。針對引起光發射器的內部環境溫發生變化的影響因素較為復雜且具有不確定性的特點，本發明實施例采用對激光器調制電壓按照預設調整幅值逐步調整的方式，同時實時檢測對調制電壓調整后，對應的光發射器的內部環境溫變化。

圖4為本發明實施例提供的對光模塊中的激光器的調制電壓進行調整的流程示意圖，如圖4所示，該方法具體包括如下步驟：

步驟s131：按照預設電壓調整幅值，對所述光模塊中激光器的調制電壓進行調整。

例如，對當前光發射器的內部環境溫度超出了溫度偏差閾值，并低于溫度偏差閾值的下限，則微處理器控制驅動電路按照每次增加1％的方式，逐漸調高調制電壓，并實時檢測光發射器的內部環境溫是否恢復至溫度偏差閾值內。

步驟s132：檢測調整所述光模塊中激光器的調制電壓后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內。

具體的，在調節至預設電壓值后，檢測光發射器的當前內部環境溫度是否仍處于溫度失控閾值范圍內，如果仍處于溫度失控閾值范圍內，則繼續執行步驟s133，相反，則結束流程。

步驟s133：如果仍處于所述溫度失控閾值內，則按照所述預設電壓調整幅值繼續對所述激光器的調制電壓調整，直至所述激光器的調制電壓達到預設電壓值。

與步驟s110中同樣的原理，對調制電壓的調整也是有設定極限的，在到達預設電壓值后，則不再對調制電壓進行調整。

進一步的，在進行上述調整后，如果激光器溫度仍處于預設溫度失控閾值范圍內，本發明實施例還提供了微處理器根據激光器的當前溫度，對所述光模塊中寄存器的開關狀態進行調節的方法。

具體的，如果當前激光器溫度過高，即處于溫度失控閾值的高溫區范圍內，則控制關閉光模塊中寄存器，以緩解熱量的產生，如關閉時鐘數據恢復芯片對應的寄存器，以關閉的時鐘數據恢復芯片；相反，如果處于溫度失控閾值的低溫區范圍內，則控制開啟光模塊中不常用的寄存器(即正常處于關閉狀態下的寄存器)，以進行溫度補償，如均衡器(equalization)、預加重(pre-emphasis)等芯片對應的寄存器。

進一步的，在現有的光發射器中的半導體制冷器tec通常對其工作的最大電流進行限制的特點，本發明實施例中，微處理器對光模塊中的元器件進行將內部環境溫度向溫度偏差閾值內調整的工作參數調節，還采用解除tec電路最大電流限制，以強制電流運行的方式，來對光發射器的內部環境溫度進行調整，并且，所述強制電流大于所述半導體制冷器的預設限制工作電流且小于預設極限工作電流。

由上述技術方案可見，本實施例提供的光模塊的溫度調整方法，對激光器溫度控制設置了預設偏差溫度閾值和溫度失控閾值，在激光器內部環境溫度超出預設偏差溫度閾值并處于溫度失控閾值范圍內時，并不是立馬關閉激光器，而是對影響激光器內部環境溫度的元器件進行工作參數調整，主動采取措施來緩解失控，使光模塊在極端環境下盡可能發揮硬件極限，不僅可以保護通信業務無中斷，還為技術人員對光模塊的異常狀況進行處理維保贏得寶貴時間。另外，本實施例激光器溫度保護方法，以光發射器的內部傳感器檢測的溫度數據為基準進行控制，可有效防止光模塊外環境突變，造成殼溫短暫異常，但是光發射器的內部溫度依然運行正常的情況，而誤關閉激光器的情況，提高了對激光器溫度保護的精確度。

圖5為本發明實施例提供的另一種光模塊的溫度調整方法的基本流程示意圖。如圖5所示，該方法具體包括如下步驟：

步驟s210：當所述光模塊的管殼溫度超出溫度告警閾值，則檢測所述光模塊中激光器的溫度。

首先，微處理器檢測光模塊的管殼溫度。根據相關協議，光模塊的使用環境溫度不等同于模塊外部空氣溫度，而是指模塊殼體外表面溫度，又稱光模塊的管殼溫度。一般光模塊的管殼溫度是通過光模塊內部溫度傳感器檢測芯片內部溫度，通過補償校準差值，獲取外部殼溫度。具體的，溫度傳感器一般集成在微處理器芯片內部，微處理器芯片直接獲取的是芯片內部溫度，然后處理器根據管殼溫度與處理器內部溫度之間的對應關系，得到光模塊的管殼溫度。

如果所述管殼溫度超出預設告警溫度閾值，則所述微處理器檢測光模塊中激光器的溫度。同時，如果管殼溫度超出預設告警溫度閾值，還可以進行設備報警已通知技術人員進行異常處理。相反，如果管殼溫度未超出預設告警溫度閾值，則繼續執行光模塊的管殼溫度檢測工作。

通常管殼溫度異常時，但是激光器內部溫度可能還沒有到達極限，只要滿足激光器內部溫度運行條件，進而保護了光通信業務不中斷；同時，本發明實施例先對管殼溫度進行檢測，可以在管殼溫度異常時提前對光模塊異常進行處理，以預防光發射器內部溫度異常。

步驟s220：如果所述激光器的溫度處于溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第一元器件的工作參數，以改變所述第一元器件產生的熱量。

步驟s230：檢測調整所述第一元器件的工作參數后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內。

在對影響激光器溫度的第一元器件進行參數調整后，檢測當前激光器溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內，如果仍處于溫度失控閾值內，則執行步驟s240。

步驟s240：當所述光模塊的溫度仍處于所述溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第二元器件的工作參數，以改變所述第二元器件產生的熱量。

進一步的，為了保護激光器壽命，本實施例還提出了極限溫度閾值的概念，在上述溫度調整的過程中，如果光模塊溫度處于極限溫度閾值內，則所述微處理器控制關閉所述激光器。

例如，將規格書承諾的溫度極限設置為預設極限溫度閾值，當溫度失控至規格書承諾的溫度極限時，則開始采取關閉激光器，以防止激光器損毀。

基于上述溫度調整方法，本發明實施例還提供了一種光模塊的溫度調整裝置。圖6為本發明實施例提供的一種光模塊的溫度調整裝置的基本結構示意圖，如圖6所示，該裝置具體包括如下模塊：

第一元器件調整模塊610：用于當所述光模塊的溫度處于溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第一元器件的工作參數，以改變所述第一元器件產生的熱量；

失控溫度檢測模塊620：用于檢測調整所述第一元器件的工作參數后，所述光模塊的溫度是否仍處于所述溫度失控閾值內；

第二元器件調整模塊630：用于當所述光模塊的溫度仍處于所述溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中第二元器件的工作參數，以改變所述第二元器件產生的熱量。

進一步的，所述裝置還包括寄存器調整模塊640，其中：

所述寄存器調整模塊640，用于當調整所述第二元器件的工作參數后所述光模塊的溫度仍處于所述溫度失控閾值內時，則調整所述光模塊中寄存器的開關狀態，以改變所述寄存器對應的元器件產生的熱量。

基于上述溫度調整方法和裝置，本發明實施例還提供了一種光模塊，該光模塊包括微處理器、溫度傳感器、影響光模塊溫度的第一元器件和第二元器件，其中：

微處理器的輸入引腳與溫度傳感器的輸出引腳連接，用于檢測光模塊的溫度，其中，該溫度傳感器可以為設置在光發射器內部的溫度傳感器，以獲取激光器的溫度。

微處理器的輸出引腳分別與第一元器件和第二元器件的輸入引腳連接，用于根據探測值確認光模塊的溫度是否處于溫度失控閾值內，當光模塊的溫度處于溫度失控閾值內時，則調整光模塊中第一元器件的工作參數，以改變第一元器件產生的熱量；檢測調整第一元器件的工作參數后，光模塊的溫度是否仍處于溫度失控閾值內；當光模塊的溫度仍處于溫度失控閾值內時，則調整光模塊中第二元器件的工作參數，以改變第二元器件產生的熱量。

進一步的，微處理器還用于：微處理器檢測光模塊的管殼溫度；如果管殼溫度超出預設告警溫度閾值，則檢測激光器的溫度。

為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當然，在實施本發明時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上?？梢愿鶕嶋H的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

以上僅是本發明的具體實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。