光模块及光通信设备的制作方法

本发明涉及光通信技术领域，尤其是涉及一种光模块及光通信设备。

背景技术：

光模块与网关设备连接，光模块的作用是对网关设备发射的电信号或接收的光信号进行光电转换，光模块具有tx_sd(发射信号强度检测)、burston(突发使能)、rx_sd(接收信号强度检测)等可选功能。其中，gpon(gigabit-capablepassiveopticalnetwork，无源光接入系统)或epon(ethernetpassiveopticalnetwork，以太无源光网络)onu(opticalnetworkunit，光网络单元)光模块应用于点对多点或千兆级无源光网络以太网用户端，传输距离达20km，符合国际相关的多种协议，其金属外壳保证其具有良好的emi(electromagneticinterference，电磁干扰)和emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性)特性，且该光模块具有高带宽、高效率、大覆盖范围、用户接口丰富等众多优点。

网关设备发射的电信号通常有交流耦合与直流耦合两种方式，因此光模块的对应网关设备的输入端一般采用耦合电容或者耦合电阻，以此来匹配网关设备的传输特性。

目前，现有的低速onu(gpononu和epononu)光模块均包括两种耦合方式的光模块：直流耦合光模块和交流耦合光模块，这两种光模块在生产时根据订单需要分别生产。然而这样不仅增加了生产管理的难度与成本，还容易造成库存的堆积。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光模块及光通信设备，以提高光模块在不同网关设备上的兼容性，从而降低生产管理的难度与成本。

本发明提供了一种光模块，包括兼容电路、控制芯片、驱动芯片和光器件；所述兼容电路分别与所述控制芯片和所述驱动芯片连接，所述驱动芯片还分别与所述控制芯片和所述光器件连接；所述兼容电路包括互连的网关接口和耦合电路，所述网关接口用于连接网关设备的发射端，所述耦合电路包括互连的耦合开关和交流耦合元件；所述控制芯片用于控制所述耦合开关的工作状态，以启用或停用所述交流耦合元件；所述控制芯片还用于发送耦合控制指令至所述驱动芯片，以使所述驱动芯片采用与所述耦合控制指令对应的目标耦合方式驱动所述光器件发光；其中，所述目标耦合方式包括直流耦合或交流耦合。

进一步地，所述耦合开关包括第一耦合开关和第二耦合开关；所述第一耦合开关的第一端通过所述交流耦合元件与所述网关接口连接，所述第一耦合开关的第二端与所述驱动芯片连接，所述第一耦合开关的控制端与所述控制芯片连接；所述第二耦合开关的第一端与所述网关接口连接，所述第二耦合开关的第二端与所述驱动芯片连接，所述第二耦合开关的控制端与所述控制芯片连接。

进一步地，所述第二耦合开关的第一端通过直流耦合元件与所述网关接口连接。

进一步地，所述耦合开关包括mos管，所述交流耦合元件包括耦合电容，所述直流耦合元件包括耦合电阻。

进一步地，所述兼容电路还包括均与所述网关接口连接的检测电路和偏置电路，所述检测电路和所述偏置电路还分别与所述控制芯片连接；所述检测电路用于检测所述网关接口所连接的发射端的工作电压，并将所述工作电压发送至所述控制芯片；所述控制芯片用于当所述工作电压小于预设的电压阈值时，启用所述偏置电路。

进一步地，所述检测电路包括模数转换器，所述控制芯片包括微控制单元mcu。

进一步地，所述模数转换器的型号包括amc7820，所述mcu的型号包括efm8bb21f16g。

进一步地，所述偏置电路包括第一电阻、第二电阻和偏置开关，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值不同；所述第一电阻的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第二端分别与所述控制芯片连接；所述偏置开关的第一端和第二端分别与所述网关接口以及所述第一电阻和所述第二电阻的公共端连接，所述偏置开关的控制端与所述控制芯片连接；所述控制芯片用于在启用所述偏置电路时控制所述偏置开关导通，并根据所述目标耦合方式控制所述第一电阻的第二端的电平高低和所述第二电阻的第二端的电平高低。

进一步地，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值，所述控制芯片具体用于当所述目标耦合方式为交流耦合时，控制所述第一电阻的第二端为高电平，并控制所述第二电阻的第二端为低电平；以及当所述目标耦合方式为直流耦合时，控制所述第一电阻的第二端为低电平，并控制所述第二电阻的第二端为高电平。

本发明还提供了一种光通信设备，包括上述光模块，还包括网关设备；所述网关设备的发射端与所述光模块连接。

本发明提供的光模块包括兼容电路、控制芯片、驱动芯片和光器件；兼容电路分别与控制芯片和驱动芯片连接，驱动芯片还分别与控制芯片和光器件连接；兼容电路包括互连的网关接口和耦合电路，网关接口用于连接网关设备的发射端，耦合电路包括互连的耦合开关和交流耦合元件；控制芯片用于控制耦合开关的工作状态，以启用或停用交流耦合元件；控制芯片还用于发送耦合控制指令至驱动芯片，以使驱动芯片采用与耦合控制指令对应的目标耦合方式驱动光器件发光；其中，目标耦合方式包括直流耦合或交流耦合。本发明提供的光模块及光通信设备，通过控制芯片对耦合电路和驱动芯片的控制，使得光模块能够兼容不同耦合方式的网关设备，也即提高了光模块在不同网关设备上的兼容性，从而降低了生产管理的难度与成本，缓解了光模块库存堆积的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光模块的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种耦合电路的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种光模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光模块的电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光通信设备的结构示意图。

图标：100-兼容电路；101-网关接口；102-耦合电路；103-检测电路；104-偏置电路；200-控制芯片；300-驱动芯片；400-光器件；10-光模块；20-网关设备。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

目前光模块仅能采用一种耦合方式，可以将光模块分为直流耦合光模块和交流耦合光模块两种。如果交流耦合光模块采用直流的传输方式，那么它将无法正常工作，反之，直流耦合光模块采用交流的传输方式时也将无法正常工作。所以目前通常根据需求分别生产直流耦合光模块和交流耦合光模块，然而这样增加了生产管理的难度与成本，还容易造成库存的堆积。基于此，本发明实施例提供了一种光模块及光通信设备，该光模块能够兼容不同耦合方式的网关设备，这样给生产带来了方便，也降低了制造成本，还可以根据需要对已生产的光模块进行耦合方式的修改，因此避免了生产的库存浪费。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种光模块进行详细介绍。

图1为本发明实施例提供的一种光模块的结构示意图，如图1所示，该光模块包括兼容电路100、控制芯片200、驱动芯片300和光器件400；兼容电路100分别与控制芯片200和驱动芯片300连接，驱动芯片300还分别与控制芯片200和光器件400连接。

具体地，兼容电路100包括互连的网关接口101和耦合电路102，网关接口101用于连接网关设备的发射端，耦合电路102包括互连的耦合开关和交流耦合元件。控制芯片200用于控制耦合开关的工作状态，以启用或停用交流耦合元件。控制芯片200还用于发送耦合控制指令至驱动芯片300，以使驱动芯片300采用与该耦合控制指令对应的目标耦合方式驱动光器件400发光；其中，目标耦合方式包括直流耦合或交流耦合。

上述光模块的耦合方式是可以根据需要选择的，光模块通过控制芯片200控制耦合电路102选择采用直流耦合还是交流耦合，例如可以通过烧录固件或者其他方式进行选择，还可以开放给用户(使用者)选择。驱动芯片300还可以称为ldd(laserdiodedriver，激光二极管驱动器)，光器件400还可以称为bosa(bi-directionalopticalsub-assembly，光发射接收组件)。驱动芯片300的寄存器内预先写有耦合控制指令与目标耦合方式的对应关系，例如耦合控制指令包括0和1，0对应直流耦合，1对应交流耦合，因此驱动芯片300可以按照耦合控制指令对应的目标耦合方式驱动光器件400发光。

在一种可选的实现方式中，用户根据需要确定耦合方式后，可以通过输入设备将确定的目标耦合方式发送至控制芯片200，其中，输入设备可以是按钮、键盘或触摸屏等，这里不作限定。控制芯片200接收到指示目标耦合方式的信号后，根据目标耦合方式控制耦合电路102和驱动芯片300的工作状态。具体地，当目标耦合方式为直流耦合时，控制芯片200控制耦合开关处于第一种工作状态，第一种工作状态下交流耦合元件不工作，同时控制驱动芯片300采用直流耦合驱动光器件400发光；当目标耦合方式为交流耦合时，控制芯片200控制耦合开关处于第二种工作状态，第二种工作状态下交流耦合元件工作，同时控制驱动芯片300采用交流耦合驱动光器件400发光。

本发明实施例中，光模块包括兼容电路、控制芯片、驱动芯片和光器件；兼容电路分别与控制芯片和驱动芯片连接，驱动芯片还分别与控制芯片和光器件连接；兼容电路包括互连的网关接口和耦合电路，网关接口用于连接网关设备的发射端，耦合电路包括互连的耦合开关和交流耦合元件；控制芯片用于控制耦合开关的工作状态，以启用或停用交流耦合元件；控制芯片还用于发送耦合控制指令至驱动芯片，以使驱动芯片采用与耦合控制指令对应的目标耦合方式驱动光器件发光；其中，目标耦合方式包括直流耦合或交流耦合。本发明提供的光模块及光通信设备，通过控制芯片对耦合电路和驱动芯片的控制，使得光模块能够兼容不同耦合方式的网关设备，也即提高了光模块在不同网关设备上的兼容性，从而降低了生产管理的难度与成本，缓解了光模块库存堆积的情况。

可选地，在具体实现时，上述耦合开关包括第一耦合开关和第二耦合开关；第一耦合开关的第一端通过交流耦合元件与网关接口101连接，第一耦合开关的第二端与驱动芯片300连接，第一耦合开关的控制端与控制芯片200连接；第二耦合开关的第一端与网关接口101连接，第二耦合开关的第二端与驱动芯片300连接，第二耦合开关的控制端与控制芯片200连接。需要说明的是，第一耦合开关与交流耦合元件的位置可以互换。

在光模块工作时，上述第一耦合开关和第二耦合开关的工作状态相反：第一耦合开关导通时，第二耦合开关截止；第一耦合开关截止时，第二耦合开关导通，以保证光模块工作过程中网关设备的发射端与驱动芯片300之间仅有一条通路。具体地，第一耦合开关用于控制交流耦合元件的工作状态，第一耦合开关导通时交流耦合元件工作，第一耦合开关截止时交流耦合元件不工作。第二耦合开关用于在第一耦合开关处于截止状态时导通，以将网关设备的发射端与驱动芯片300连接起来，使光模块采用直流耦合；在第一耦合开关处于导通状态时截止，以使光模块采用交流耦合。

可选地，为了更好地匹配网关设备的传输特性，上述第二耦合开关的第一端通过直流耦合元件与网关接口101连接。第二耦合开关用于控制直流耦合元件的工作状态，第二耦合开关导通时直流耦合元件工作，第二耦合开关截止时直流耦合元件不工作。通过设置直流耦合元件，该光模块能够更好地匹配网关设备的传输特性。

可选地，上述耦合开关包括mos(metaloxidesemiconductor，金属氧化物半导体)管，交流耦合元件包括耦合电容，直流耦合元件包括耦合电阻。其中，mos管可以为nmos管或pmos管，需要说明的是，只要能起到开关作用的mos管均可使用，这里对mos管的类型不作限定。

基于上述内容，为了便于理解，本发明实施例公开了一种耦合电路的电路结构，参见图2所示的一种耦合电路的电路结构示意图，该耦合电路102由对应正极的第一耦合单元和对应负极的第二耦合单元构成，第一耦合单元包括电阻r103、电容c1及nmos管q2、q3，第二耦合单元包括电阻r104、电容c2及nmos管q4、q5，其中，电阻r103、电阻r104为耦合电阻(在实际应用中，可以选取r103＝r104＝0ω)，电容c1、电容c2为耦合电容，nmos管q2、q5为第一耦合开关，nmos管q3、q4为第二耦合开关。在光模块开始工作之前先选择工作的耦合方式，当使用直流耦合时，控制芯片200控制c端，使nmos管q3、q4导通，q2、q5处于截止状态，电阻r103、电阻104开始工作，即使用电阻r103、电阻104进行通信；当使用交流耦合时，控制芯片200控制b端，使nmos管q2、q5导通，q3、q4处于截止状态，此时电容c1、电容c2开始工作，即使用电容c1、电容c2进行通信。

本实施例中，控制芯片200通过控制nmos管q2、q3、q4、q5，使光模块工作时采用相应的耦合方式。特别地，这里的nmos管q2、q5的栅极连接在一起，由控制芯片200一同控制，同样的，nmos管q3、q4的栅极也连在一起，由控制芯片200一同控制。这样方便了耦合电路102与控制芯片200的连接，还方便了控制芯片200对nmos管q2、q3、q4、q5的控制。

考虑到目前客户端研发的网关设备多种多样，有些网关设备在发射端内部，没有匹配光模块传输特性的上下拉电阻，导致这些光模块无法在这些网关设备上使用，本发明实施例还公开了一种光模块，该光模块可以检测网关设备的发射端工作电压，以确定是否需要增加上下拉电阻来匹配光模块的传输特性。参见图3所示的另一种光模块的结构示意图，在上述实施例的基础上，该兼容电路100还包括均与网关接口101连接的检测电路103和偏置电路104，检测电路103和偏置电路104还分别与控制芯片200连接；检测电路103用于检测网关接口101所连接的发射端的工作电压，并将该工作电压发送至控制芯片200；控制芯片200用于当该工作电压小于预设的电压阈值时，启用偏置电路104。

上述电压阈值与光模块的额定工作电压vcc有关，例如将电压阈值设置为vcc－1.6v。偏置电路104内设置有用于匹配传输特性的上下拉电阻，该光模块通过启用偏置电路104可以使发射端有偏置电压，从而可以匹配没有偏置电压的网关设备。

本实施例中，上述光模块能够检测网关设备的发射端的工作电压，根据检测结果判定是否需要启用偏置电路104，这样能够保证在客户端应用时，兼容客户端的不同类型的网关设备，甚至是一些老款的网关设备，进一步提高了光模块的兼容性。

可选地，参见图4所示的一种光模块的电路结构示意图，上述检测电路103包括模数转换器，上述控制芯片200包括mcu(microcontrollerunit，微控制单元)。

模数转换器又称为ad转换器，可以但不限于采用12位、双通道、低功耗、逐次逼近型的模数转换器，该模数转换器转换速度快，响应时间为微秒级别。模数转换器可以通过spi(serialperipheralinterface，串行外设接口)总线与mcu连接。

在控制芯片200开启检测电路103时，模数转换器采集图4中m点、n点的电压，并将采集的电压数据通过spi总线传递给mcu进行处理。mcu处理模数转换器采样得到的电压数据，与所设定的判决电压(电压阈值)进行比较，从而判断是否开启偏置电路104。mcu根据判断的结果输出高电平或者低电平，控制偏置电路104的工作状态，以达到兼容不同网关设备的效果。当启用之后，ad转换器将不再采集电压数据直至下一次重新启动，以减少功耗。

可选地，上述模数转换器的型号包括amc7820，上述mcu的型号包括efm8bb21f16g。

可选地，在具体实现时，参见图4，上述偏置电路104由对应正极的第一偏置单元和对应负极的第二偏置单元这两个偏置单元构成，第一偏置单元包括第一电阻(电阻r101)、第二电阻(电阻r102)和偏置开关(nmos管q1)，第二偏置单元包括第一电阻(电阻r105)、第二电阻(电阻r106)和偏置开关(nmos管q6)，每个偏置单元中的第一电阻与第二电阻的阻值不同。

第一偏置单元和第二偏置单元中的各个元件是对应的，下面以第一偏置单元为例，参照图4介绍第一偏置单元中各个元件之间的连接关系：电阻r101的第一端与电阻r102的第一端连接，电阻r101的第二端(e端)与电阻r102的第二端(g端)分别与mcu连接，nmos管q1的第一端和第二端分别与网关接口101(图4中未示出)以及电阻r101和电阻r102的公共端连接，nmos管q1的控制端(a端)与mcu连接。

具体地，在控制芯片200开启检测电路103时，模数转换器每隔一定的时间间隔采集图4中m点、n点的电压数据，并将采集的adc值发送到mcu进行处理。而m点、n点的电压可以通过如下公式计算得到：

其中，um表示m点的电压，表示模数转换器在m点采集的adc值，un表示n点的电压，表示模数转换器在n点采集的adc值。

mcu判断um、un是否满足如下条件，以此来控制图4中nmos管q1、q6的开关(导通或截止)，从而控制偏置电路104工作：

um<vcc-1.6v(3)

un<vcc-1.6v(4)

其中，vcc表示光模块的额定工作电压。

进一步可选地，参见图4，mcu还用于在启用偏置电路104时控制a端、d端使nmos管q1、q6导通，并根据上述目标耦合方式控制e端、f端、g端、h端的电平高低。这样mcu根据耦合方式的不同控制偏置电路104的输出形式，可以确保用最少的元件满足交流与直流耦合偏置电路的需求。

具体地，当电阻r101的阻值小于电阻r102的阻值，电阻r105的阻值小于电阻r106(在实际运用中，各个电阻的阻值可以选取为：r101＝r105＝82ω，r102＝r106＝130ω)时，mcu具体用于当目标耦合方式为交流耦合时，控制e端、f端为高电平，并控制g端、h端为低电平；以及当目标耦合方式为直流耦合时，控制e端、f端为低电平，并控制g端、h端为高电平。

本发明并不局限于上述实施例。本发明可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，例如图4中的多个nmos管可以采用集成nmos管，该集成nmos可以集成有8个nmos管，集成nmos管的占用空间小，能够减小光模块的体积。

综上，本发明实施例能够通过选择不同的耦合方式，实现对不同耦合方式的网关设备的兼容，同时能够通过检测发射端的工作电压，判断是否开启偏置电路，根据不同的耦合方式自动改变偏置电路的输出形式，实现对不同型号的网关设备的兼容，从而缓解了光模块的高兼容性需求。

本发明实施例还提供了一种光通信设备，参照图5所示的一种光通信设备的结构示意图，该光通信设备包括如上述实施例的光模块10，还包括网关设备20；网关设备20的发射端与光模块10连接。

本发明实施例中，光模块包括兼容电路、控制芯片、驱动芯片和光器件；兼容电路分别与控制芯片和驱动芯片连接，驱动芯片还分别与控制芯片和光器件连接；兼容电路包括互连的网关接口和耦合电路，网关接口用于连接网关设备的发射端，耦合电路包括互连的耦合开关和交流耦合元件；控制芯片用于控制耦合开关的工作状态，以启用或停用交流耦合元件；控制芯片还用于发送耦合控制指令至驱动芯片，以使驱动芯片采用与耦合控制指令对应的目标耦合方式驱动光器件发光；其中，目标耦合方式包括直流耦合或交流耦合。本发明实施例提供的光通信设备，通过控制芯片对耦合电路和驱动芯片的控制，使得光模块能够兼容不同耦合方式的网关设备，也即提高了光模块在不同网关设备上的兼容性，从而降低了生产管理的难度与成本，缓解了光模块库存堆积的情况。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的光通信设备的具体工作过程，可以参考前述光模块实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例提供的光通信设备，与上述实施例提供的光模块具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。