一种校准光模块的方法

技术领域

本发明涉及光模块技术领域，具体而言，涉及一种校准光模块的方法。

背景技术

光模块是一种集约化、小型化、高效化的能够提供光电-电光转换的光通信组件，其主要由功能电路、光器件、光接口以及必要的结构件组成。在实际使用中，光模块可以将接收到的数字监控数据(如ADC数据)校准为可用于分析处理的数据。由于转化校准过程存在误差，所以为了得到更精确的数据，需要降低校准时的误差。现有降低误差的方式包括对光模块进行良好的PCB布局、采用具有更高稳定性的RSSI输出器件，设计良好的RSSI低通滤波器等；在量产阶段，采用增大光模块有关RSSI供电的退耦能力，或者增大RSSI低通滤波器的电容，或者利用MCU对采集的RSSI进行数字滤波，或者在计算校准系数时采用更多的校准点，进而达到提升校准精度的效果。然而，在大多数量产情况下，虽然设已经采用比如更好的RSSI低通滤波，更大的RSSI供电退耦、良好的数字滤波以及更多点的校准算法，但是校准精度仍不能有效的进一步提高；倘若重新设计或者换用输出稳定性更好的RSSI器件，则会增加时间和金钱上的成本，并且在设计之初也是无法完全保证设计后就能进一步提高校准精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种校准光模块的方法，通过该方法能够有效的提升光模块的校准精度，极大的提升光模块的性能表现。

本发明的目的在于提供一种校准光模块的方法，包括：获取待校准光模块在校准范围内的光功率原始ADC和原始光功率；对所述光功率原始ADC和所述原始光功率进行预处理，分别得到采集功率值和原始功率值；基于所述原始功率值和所述采集功率值，确定所述校准范围内各点的标准校准误差；基于所述校准范围，选取多组初始校准点；对于每组所述初始校准点，基于校准点采集功率值和校准点原始功率值，确定每组所述初始校准点的初始校准误差；所述校准点采集功率值为所述采集功率值中初始校准点处的值，所述校准点原始功率值为所述原始功率值中初始校准点处的值；基于所述标准校准误差和所述初始校准误差的差值，确定校准系数和校准点；基于所述校准点和所述校准系数，将获取的光功率实际ADC校准为实际光功率。

进一步的，确定标准校准误差，包括：基于所述采集功率值和所述原始功率值，得到标准校准系数；所述标准校准系数包括第一标准校准系数、第二标准校准系数、第三标准校准系数和第四标准校准系数；基于所述采集功率值和所述标准校准系数，得到校准后的标准功率值；基于所述原始功率值中的最小值与所述校准后的标准功率值中的最小值，确定标准修正误差；基于所述标准修正误差和所述标准校准系数，确定标准中间校准系数；所述标准中间校准系数包括第一标准中间校准系数、第二标准中间校准系数、第三标准中间校准系数和第四标准中间校准系数；基于所述采集功率值和所述中间标准校准系数，确定标准中间校准光功率值；基于所述标准中间校准光功率值和所述原始功率值，确定所述标准校准误差。

进一步的，所述标准修正误差为所述原始功率值中的最小值与所述校准后的标准功率值中的最小值的差值；所述标准校准误差为所述标准中间校准光功率值与所述原始功率值的差值。

进一步的，确定初始校准误差，包括：基于校准点采集功率值和校准点原始功率值，得到初始校准系数；所述初始校准系数包括第一初始校准系数、第二初始校准系数、第三初始校准系数和第四初始校准系数；基于所述校准点采集功率值和所述初始校准系数，得到校准后的初始功率值；基于所述校准点原始功率值中的最小值与所述校准后的初始功率值中的最小值，确定初始修正误差；基于所述初始修正误差和所述初始校准系数，确定初始中间校准系数；所述初始中间校准系数包括第一初始中间校准系数、第二初始中间校准系数、第三初始中间校准系数和第四初始中间校准系数；基于所述校准点采集功率值和所述中间初始校准系数，确定初始中间校准光功率值；基于所述初始中间校准光功率值和所述校准点原始功率值，确定所述初始校准误差。

进一步的，所述初始修正误差为所述校准点原始功率值中的最小值与所述校准后的初始功率值中的最小值的差值；所述初始校准误差为所述初始中间校准光功率值与所述校准点原始功率值的差值。

进一步的，采用3次系数校准，通过最小二乘法求解所述标准校准系数和所述初始校准系数。

进一步的，得到所述校准后的标准功率值和所述校准后的初始功率值的表达式分别为：

iCald_Sample

＝iCoe_3·(Raw_Sample

其中，iCald_Sample

nCald_Sample

＝niCoe_3·(Raw_Sample

进一步的，得到所述标准修正误差和所述初始修正误差的表达式分别为：

Rec_Coe1＝min(Raw_Sample

其中，Rec_Coe1表示标准修正误差，min(Raw_Sample

Rec_Coe2＝min(Raw_Sample

其中，Rec_Coe2表示初始修正误差，min(Raw_Sample

进一步的，确定所述标准中间校准系数和所述初始中间校准系数的表达式分别为：

fCoe_3＝iCoe_3

fCoe_2＝iCoe_2

fCoe_1＝iCoe_1

fCoe_0＝Rec_Coe1

其中，fCoe_3表示第一标准中间校准系数，fCoe_2表示第二标准中间校准系数，fCoe_1表示第三标准中间校准系数，fCoe_0表示第四标准中间校准系数，iCoe_3表示第一标准校准系数，iCoe_2表示第二标准校准系数，iCoe_1表示第三标准校准系数，Rec_Coe1表示标准修正误差；

nfCoe_3＝niCoe_3

nfCoe_2＝niCoe_2

nfCoe_1＝niCoe_1

nfCoe_0＝Rec_Coe2

其中，nfCoe_3表示第一初始中间校准系数，nfCoe_2表示第二初始中间校准系数，nfCoe_1表示第三初始中间校准系数，nfCoe_0表示第四初始中间校准系数，niCoe_3表示第一初始校准系数，niCoe_2表示第二初始校准系数，niCoe_1表示第三初始校准系数，Rec_Coe2表示初始修正误差。

进一步的，所述校准系数和所述校准点为被选校准误差所对应的校准系数和初始校准点；所述被选校准误差为与所述标准校准误差的差值小于0.1dB的初始校准误差。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明中的一些实施例提供的校准光模块的方法，能够有效提升光模块的校准精度(校准精度≤±0.5dB)，极大的提升光模块的性能表现。

附图说明

图1为本发明一些实施例提供的一种校准光模块的方法的示例性流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

图1为本发明一些实施例提供的一种校准光模块的方法的示例性流程图。如图1所示，流程100可以包括以下内容：

步骤110，获取待校准光模块在校准范围内的光功率原始ADC和原始光功率。

待校准光模块可以是指需要进行校准的光模块。校准范围可以为-6～-46dBm。光功率原始ADC和原始光功率可以是指两种不同的表示光功率的方式。光功率原始ADC可以用于数据传输；原始光功率可以用于数据分析处理。例如，对于光功率原始ADC可以将采集到的光功率表示为0-2047之间的数字；对于原始光功率可以将光功率表示为单位为dBm的实际功率值。可以通过各种可行的方式获取光功率原始ADC和原始光功率。在一些实施例中，可以以步进1dB获取M组对应的光功率原始ADC和原始光功率，也即动态校准范围为MdB。例如，M为41，表示其动态校准范围为41dB。

步骤120，对所述光功率原始ADC和所述原始光功率进行预处理，分别得到采集功率值和原始功率值。

采集功率值可以是指量化后的光功率原始ADC。原始功率值可以是指量化后的原始光功率。在一些实施例中，预处理为分别对所述光功率原始ADC和所述原始光功率按照SFF-8472协议处理为以0.1uW为量化单位的采集功率值和原始功率值。

步骤130，基于所述原始功率值和所述采集功率值，确定所述校准范围内各点的标准校准误差。

标准校准误差可以用于表示光功率原始ADC和原始光功率之间整体的误差。

在一些实施例中，确定标准校准误差，包括：

基于所述采集功率值和所述原始功率值，得到标准校准系数；所述标准校准系数包括第一标准校准系数、第二标准校准系数、第三标准校准系数和第四标准校准系数。在一些实施例中，采用3次系数校准，通过最小二乘法求解所述标准校准系数。具体地，标准校准系数求解函数的表达式为：

其中，iCoe_3表示第一标准校准系数，iCoe_2表示第二标准校准系数，iCoe_1表示第三标准校准系数，iCoe_0表示第四标准校准系数，Raw_Sample

基于所述采集功率值和所述标准校准系数，得到校准后的标准功率值。在一些实施例中，得到所述校准后的标准功率值的表达式为：

iCald_Sample

＝iCoe_3·(Raw_Sample

其中，iCald_Sample

基于所述原始功率值中的最小值与所述校准后的标准功率值中的最小值，确定标准修正误差。在一些实施例中，所述标准修正误差为所述原始功率值中的最小值与所述校准后的标准功率值中的最小值的差值。具体地，确定标准修正误差的表达式为：

Rec_Coe1＝min(Raw_Sample

其中，Rec_Coe1表示标准修正误差，min(Raw_Sample

基于所述标准修正误差和所述标准校准系数，确定标准中间校准系数；所述标准中间校准系数包括第一标准中间校准系数、第二标准中间校准系数、第三标准中间校准系数和第四标准中间校准系数。在一些实施例中，确定标准中间校准系数的表达式为：

fCoe_3＝iCoe_3

fCoe_2＝iCoe_2

fCoe_1＝iCoe_1

fCoe_0＝Rec_Coe1

其中，fCoe_3表示第一标准中间校准系数，fCoe_2表示第二标准中间校准系数，fCoe_1表示第三标准中间校准系数，fCoe_0表示第四标准中间校准系数，iCoe_3表示第一标准校准系数，iCoe_2表示第二标准校准系数，iCoe_1表示第三标准校准系数，Rec_Coe1表示标准修正误差。

基于所述采集功率值和所述中间标准校准系数，确定标准中间校准光功率值。具体地，确定标准中间校准光功率值的表达式为：

fCald_Sample

其中，fCald_Sample

基于所述标准中间校准光功率值和所述原始功率值，确定所述标准校准误差。在一些实施例中，所述标准校准误差为所述标准中间校准光功率值与所述原始功率值的差值。具体地，确定标准校准误差的公式为：

Fit_Error

其中，Fit_Error

步骤140，基于所述校准范围，选取多组初始校准点。

初始校准点可以是指被选择的校准点，例如，从采集功率值中的多个采集点中选取的点。在一些实施例中，可以多次选取预设个数的初始校准点，得到多组初始校准点。其中，预设个数可以预先设置，也可以随机确定，例如，预设个数的取值可以为1～N，其中，N为采集功率值在校准范围内的采集点的总数。

步骤150，对于每组所述初始校准点，基于校准点采集功率值和校准点原始功率值，确定每个所述初始校准点的初始校准误差。所述校准点采集功率值为所述采集功率值中初始校准点处的值，所述校准点原始功率值为所述原始功率值中初始校准点处的值。

初始校准误差可以用于表示校准点采集功率值和校准点原始功率值之间整体的误差。

在一些实施例中，确定初始校准误差，包括：

基于校准点采集功率值和校准点原始功率值，得到初始校准系数；所述初始校准系数包括第一初始校准系数、第二初始校准系数、第三初始校准系数和第四初始校准系数。在一些实施例中，采用3次系数校准，通过最小二乘法求解所述初始校准系数。具体地，初始校准系数求解函数的表达式为：

其中，niCoe_3表示第一初始校准系数，niCoe_2表示第二初始校准系数，niCoe_1表示第三初始校准系数，niCoe_0表示第四初始校准系数，j表示被选择的初始校准点，取值为1～N，N表示初始校准点的总数。

基于所述校准点采集功率值和所述初始校准系数，得到校准后的初始功率值。在一些实施例中，得到所述校准后的初始功率值的表达式为：

nCald_Sample

其中，nCald_Sample

基于所述校准点原始功率值中的最小值与所述校准后的初始功率值中的最小值，确定初始修正误差。在一些实施例中，所述初始修正误差为所述校准点原始功率值中的最小值与所述校准后的初始功率值中的最小值的差值。具体地，确定初始修正误差的表达式为：

Rec_Coe2＝min(Raw_Sample

其中，Rec_Coe2表示初始修正误差，min(Raw_Sample

基于所述初始修正误差和所述初始校准系数，确定初始中间校准系数；所述初始中间校准系数包括第一初始中间校准系数、第二初始中间校准系数、第三初始中间校准系数和第四初始中间校准系数。在一些实施例中，确定初始中间校准系数的表达式为：

nfCoe_3＝niCoe_3

nfCoe_2＝niCoe_2

nfCoe_1＝niCoe_1

nfCoe_0＝Rec_Coe2

其中，nfCoe_3表示第一初始中间校准系数，nfCoe_2表示第二初始中间校准系数，nfCoe_1表示第三初始中间校准系数，nfCoe_0表示第四初始中间校准系数，niCoe_3表示第一初始校准系数，niCoe_2表示第二初始校准系数，niCoe_1表示第三初始校准系数，Rec_Coe2表示初始修正误差。

基于所述校准点采集功率值和所述中间初始校准系数，确定初始中间校准光功率值。具体地，确定初始中间校准光功率值的表达式为：

nfCald_Sample

其中，nfCald_Sample

基于所述初始中间校准光功率值和所述校准点原始功率值，确定所述初始校准误差。在一些实施例中，所述初始校准误差为所述初始中间校准光功率值与所述校准点原始功率值的差值。具体地，确定初始校准误差的公式为：

nFit_Error

其中，nFit_Error

步骤160，基于所述标准校准误差和所述初始校准误差的差值，确定校准系数和校准点。

校准系数用于基于校准点处的光功率实际ADC的值将校准范围内的光功率实际ADC校准为实际光功率的系数。在一些实施例中，所述校准系数和所述校准点为被选校准误差所对应的校准系数和初始校准点；所述被选校准误差为与所述标准校准误差的差值小于0.1dB的初始校准误差。例如，对nFit_Error和Fit_Error作差，使之差异小于0.1dB，那么此时所得到的nfCoe_3、nfCoe_2、nfCoe_1、nfCoe_0即是所需的校准系数，同时对应所选取的校准点也即是批量生产中可以使用的能够保证高精度校准的校准点。经过反复多次计算选取最少的N个校准点用以保证N dB的动态校准范围内都能保证±0.5dB的校准精度。

步骤170，基于所述校准点和所述校准系数，将获取的光功率实际ADC校准为实际光功率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。