光模块及光模块测试系统

技术领域

本发明涉及光模块测试技术领域，特别涉及一种光模块及光模块测试系统。

背景技术

现有的含Gearbox功能和将NRZ信号转为PAM4信号的QSFP封装光模块，是由内部的DSP将由电口提供的速率转为其他速率，或者变成更高阶的调制方式，使得光模块电口输入和光口输出的波特率不一致，在对光模块进行眼图性能测试时，我们无法使用提供信号的比特误码率测试仪(BERT)自带的Trigger端，需要外置一台精密的时钟提取设备(时钟和数据恢复电路，Clock and Data Recovery，简称CDR)，将从光信号中提取的时钟提供给示波器，以确保示波器时钟同步。然而市面上主流设备商提供的时钟提取设备价格高昂，并且需要外加分光设备给时钟提取设备接线，同时时钟提取设备的配置同样比较繁琐。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光模块及光模块测试系统，旨在改善光模块测试系统中外置时钟提取设备成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种光模块，所述光模块与误码仪电连接，所述光模块包括：

信号合成模块，所述信号合成模块用于接收误码仪输出的信号，并将接收到的信号生成多路信号后进行信号合成，输出相应的合成信号；

时钟提取模块，所述时钟提取模块与所述信号合成模块电连接；

所述时钟提取模块，用于接收所述合成信号，在接收到所述合成信号时获取所述合成信号的时钟，并输出相应的时钟信号；

信号输出接口，所述信号输出接口与所述时钟提取模块电连接，用于接收所述时钟提取模块输出的时钟信号，并将接收到的所述时钟信号输出。

可选的，所述信号输出接口为金手指。

可选的，所述金手指包括复用引脚；

在所述时钟提取模块获取所述合成信号的时钟时，经所述复用引脚输出相应的时钟信号；

在所述时钟提取模块不执行获取所述合成信号的时钟的工作时，所述复用引脚用于输出第一电信号。

可选的，所述金手指包括复用引脚，所述光模块还包括：

主控模块；

开关组件，所述开关组件的第一端与所述时钟提取模块的输出端电连接，所述开关组件的第二端与所述金手指的复用引脚电连接，所述开关组件的受控端与所述主控模块电连接；

所述主控模块，用于在所述时钟提取模块获取所述合成信号的时钟时，控制所述开关组件导通所述时钟提取模块与所述复用引脚之间的通路。

可选的，所述开关组件为开关芯片；其中，所述开关芯片的第一引脚与所述时钟提取模块的输出端电连接，所述开关芯片的第二引脚和第三引脚接地，所述开关芯片的第四引脚与所述复用引脚电连接，所述开关芯片的第五引脚用于接入供电电压，所述开关芯片的第六引脚与所述主控模块电连接。

可选的，所述光模块还包括：

滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述时钟提取模块的输出端电连接，所述滤波电容的第二端与所述信号输出接口电连接。

可选的，所述滤波电容包括第一电容；或者所述滤波电容包括第一电容和第一电阻。

本发明还提出了一种光模块测试系统，所述光模块测试系统用于对上述任一项所述的光模块进行测试，所述光模块测试系统包括：

误码仪，所述误码仪与光模块的输入端电连接；用于输出信号至所述光模块；

外部终端，所述外部终端用于接收所述时钟信号。

可选的，所述光模块测试系统还包括：

连接器，所述连接器用于与所述光模块的信号输出接口电连接；

时钟输出接口，所述时钟输出接口分别与所述外部终端和所述连接器电连接，并用于将所述光模块输出的所述时钟信号输出至所述外部终端。

本发明提出了一种光模块，所述光模块与误码仪电连接，所述光模块包括信号合成模块、时钟提取模块和信号输出接口，所述信号合成模块用于接收误码仪输出的信号，并将接收到的信号按照预设规则生成多路信号后进行信号合成，输出相应的合成信号；所述时钟提取模块与所述信号合成模块电连接，用于接收所述合成信号，在接收到所述合成信号时获取所述合成信号的时钟，并输出相应的时钟信号；所述信号输出接口与所述时钟提取模块电连接，用于接收所述时钟提取模块输出的时钟信号，并将接收到的所述时钟信号输出。

在实际应用中，通过在光模块内提供信号合成模块和时钟提取模块，信号合成模块对误码仪输出的信号进行合成后输出合成信号至时钟提取模块，时钟提取模块获取合成信号的时钟，经信号输出接口输出至外部终端，例如示波器，以保证光模块的电口输入的信号与光口输出的信号时钟同步，如此，无需外置专门的时钟提取设备，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明光模块一实施例的电路模块示意图；

图2为本发明光模块另一实施例的电路模块示意图；

图3为本发明光模块测试系统一实施例的模块示意图；

图4为本发明光模块测试系统一实施例的部分模块示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有的含Gearbox功能和将NRZ信号转为PAM4信号的QSFP封装光模块，是由内部的DSP将由电口提供的速率转为其他速率，或者变成更高阶的调制方式，使得光模块电口输入和光口输出的波特率不一致，在对光模块进行眼图性能测试时，我们无法使用提供信号的比特误码率测试仪(BERT)自带的Trigger端，需要外置一台精密的时钟提取设备(时钟和数据恢复电路，Clock and Data Recovery，简称CDR)，将从光模块输出的信号中提取的时钟提供给示波器，以确保示波器时钟同步。然而市面上主流设备商提供的时钟提取设备价格高昂，并且需要外加分光设备给时钟提取设备接线，同时时钟提取设备的配置同样比较繁琐。

例如误码仪输出25G的信号后，50G PAM4光模块会将接收到的25G信号按照预设规则进行信号合成后输出50G的光信号，100GPAM4光模块会将接收到的25G信号按照预设规则进行信号合成后输出100G的光信号，然而，在光模块的测试系统中，会出现误码仪输出的信号与示波器接收的信号时钟不同步现象，即光模块的电口输入的信号与光口输出的信号波特率不一致。

为此，本发明提出了一种光模块，参考图1，在本发明一实施例中，所述光模块与误码仪电连接，所述光模块包括：

信号合成模块，所述信号合成模块用于接收误码仪输出的信号，并将接收到的信号生成多路信号后进行信号合成，输出相应的合成信号；

时钟提取模块，所述时钟提取模块与所述信号合成模块电连接；

所述时钟提取模块，用于接收所述合成信号，在接收到所述合成信号时获取所述合成信号的时钟，并输出相应的时钟信号；

信号输出接口，所述信号输出接口与所述时钟提取模块电连接，用于接收所述时钟提取模块输出的时钟信号，并将接收到的所述时钟信号输出。

在本实施例中，信号合成模块和时钟提取模块均可以采用主控制器来实现，例如MCU、DSP(Digital Signal Process，数字信号处理芯片)、FPGA(Field Programmable GateArray，可编程逻辑门阵列芯片)、PLC、SOC(System On Chip，系统级芯片)等。信号输出接口可以采用金手指来实现，用于将光模块与外部终端进行连接，由于是光模块与外部终端的接触部分，为了提高接触面的导电性，一般用铜合金，甚至黄金合金制成，以提高导电性能。

具体地，当误码仪输出信号至光模块的电口时，光模块中的信号合成模块接收到外部控制信号后，会将接收到的信号按照预设规则生成多路信号后进行信号合成，以输出符合预设速率的信号，同时时钟提取信号获取合成后的信号的时钟，并输出相应的时钟信号，由信号输出接口输出至外部终端。外部终端包括示波器、交换机设备等。其中，外部控制信号可以为由外部终端输出的控制信号或者光模块本身的控制装置按照预设控制协议输出的控制信号。可以理解的是，根据预设速率的大小，可以选用不同的光模块，例如1G光模块、40G光模块、100G光模块、300G光模块等，其中，1G是传输速率为1Gbps(千兆比特每秒)。选用不同的光模块时，信号合成模块会按与光模块对应的预设规则生成多路信号传输并进行合成后输出符合预设速率的信号。

通过上述设置，时钟提取模块能够获取信号合成模块输出的合成信号，即获取到不同类型光模块的输出信号的时钟，并将获取到的时钟信号输出，以改善光模块的电口输入的信号与光口输出的信号波特率不一致的问题。无需外置的时钟提取设备进行时钟提取，降低了成本，同时，由于外置的时钟提取设备配置繁琐，因此本发明光模块提高了光模块测试的便利性。

可以理解的是，信号合成模块与时钟提取模块可以集成在同一集成芯片内，以减少布线面积。

在本实施例中，信号合成模块与时钟提取模块可以采用上述同一主控制器来实现，例如含有GEARBOX光模块和需要将输入的NRZ信号调制为PAM4信号的QSFP封装光模块内部包括DSP，DSP可以将由光模块电口接入的信号进行按照预设规则生成多路信号后进行信号合成，同时提取合成信号的时钟，然后输出相应的时钟信号至信号输出接口，以经信号输出接口输出至外部终端。如此，使用光模块内部DSP的时钟提取功能，以获取合成信号的时钟，无需再设置专门的时钟提取模块，减少了光模块的布线面积以及降低了成本。

结合上述实施例内容，信号输出接口可以为金手指。需要说明的是，对于QSFP模块封装技术来说，光模块和外部终端是通过光模块的金手指来进行信号传递，但是38PIN的金手指在控制协议都已经有了各自的定义，分别用于实现不同的功能。其中MODPrsl作为光模块的在位脚，是用来判断光模块是否成功插入外部终端的端口，进而确定光模块与外部终端是否成功连接。因此，金手指的在位脚用于输出在位信号，在正常情况下是无法将时钟提取模块提取到的时钟信号输出的。可以理解的是，在光模块的测试系统中，通常会先将光模块的发射端和接收端分开调试并测量，经过初步测试后，会统一进行最终的检测，即终测。并且金手指的在位引脚在光模块的终测过程中，处于非工作状态。

为此，在本发明一实施例中，参考图2，所述金手指包括复用引脚；

在所述时钟提取模块获取所述合成信号的时钟时，经所述复用引脚输出相应的时钟信号；

在所述时钟提取模块不执行获取所述合成信号的时钟的工作时，所述复用引脚用于输出第一电信号。

所述光模块还包括：

主控模块；

开关组件，所述开关组件的第一端与所述时钟提取模块的输出端电连接，所述开关组件的第二端与所述复用引脚电连接，所述开关组件的受控端与所述主控模块电连接；

所述主控模块，用于在所述时钟提取模块获取所述合成信号的时钟时，控制所述开关组件导通所述时钟提取模块与所述复用引脚之间的通路。

在本实施例中，主控模块可以采用上述主控制器来实现，开关组件可以采用IGBT、MOS管、三极管等开关管，或者是接触器、继电器等开关器件，抑或是采用开关芯片等来实现。

具体地，U1、U2、U3和J1分别为时钟提取模块DSP、开关组件、主控模块MCU和光模块内的金手指。其中，信号合成模块和时钟提取模块集成于DSP内。

可以理解的是，结合上述实施例内容，以时钟提取模块为光模块内部的DSP、主控模块为MCU为例进行说明。当对光模块进行测试时，DSP可以按照预先配置的协议即预设规则将接收到的信号生成为多路信号进行传输并将多路信号进行信号合成后输出相应的合成信号，同时，DSP获取合成信号的时钟并输出时钟信号，用户可以通过外部终端，例如上位机对光模块内部的MCU进行相关配置，以在时钟提取模块DSP获取合成信号的时钟时控制开关组件导通DSP时钟提取引脚与金手指的在位脚MODPrsl之间的通路，使DSP经时钟提取引脚将提取到的合成信号的时钟输出至金手指的在位脚MODPrsl，以便于金手指将接收到的时钟信号输出至外部终端中。

需要说明的是，为了不影响金手指的在位脚MODPrsl本身的功能，用户可以通过外部终端对光模块的MCU进行相关配置，如在需要对光模块进行测试时，即时钟提取模块获取合成信号的时钟时，MCU控制开关组件U2导通DSP时钟提取信号引脚与金手指的在位脚MODPrsl之间的通路，即将金手指的在位脚切换为输出时钟信号的复用引脚；并在测试结束后，即时钟提取模块不执行获取合成信号的时钟的工作时，MCU控制开关组件处于断开状态，以关断DSP时钟提取信号引脚MONCKN与金手指的在位脚MODPrsl之间的通路，使金手指的在位脚输出第一电信号，以实现控制协议定义的功能。

需要说明的是，由于终测时用户是不能对MCU进行编译的，即光模块功能调试表在终测是不能被改动的，为了防止在测试时用户对MCU进行编译造成光模块功能调试表被意外更改，所以用户可以提前将用于终测的配置信息存储于存储器内，以便于在测试时只需要打开存储器中的配置信息表并按照配置信息编译，使得MCU控制开关组件U2切换金手指J1的在位脚MODPrsl作为输出时钟信号的复用引脚。其中，存储器可以采用只读存储器(ROM)、随机读写存储器(RAM)、FLASH存储器等来实现。可以理解的是，存储器可以与主控模块集成在同一集成芯片内，以减小布线面积及光模块的占用空间。本实施例选用安全性和可靠性较高的EEPROM进行存储，以提高光模块测试结果的可靠性。

通过上述设置，能够利用光模块内部的原本用于进行信号合成的DSP的时钟提取功能，同时，将金手指的在位脚作为复用引脚，以输出DSP获取的时钟信号至外部终端，无需额外在光模块内部设置时钟提取模块和信号输出接口，进一步降低了成本。

本发明提出了一种光模块，所述光模块与误码仪电连接，所述光模块包括信号合成模块、时钟提取模块和信号输出接口，所述信号合成模块用于接收误码仪输出的信号，并将接收到的信号按照预设规则生成多路信号后进行信号合成，输出相应的合成信号；所述时钟提取模块与所述信号合成模块电连接，用于接收所述合成信号，在接收到所述合成信号时获取所述合成信号的时钟，并输出相应的时钟信号；所述信号输出接口与所述时钟提取模块电连接，用于接收所述时钟提取模块输出的时钟信号，并将接收到的所述时钟信号输出。

在实际应用中，通过在光模块内提供信号合成模块和时钟提取模块，信号合成模块对误码仪输出的信号进行合成后输出合成信号至时钟提取模块，时钟提取模块获取合成信号的时钟，经信号输出接口输出至外部终端，例如示波器，以保证光模块的电口输入的信号与光口输出的信号时钟同步，如此，无需外置专门的时钟提取设备，降低了成本。

在本发明一实施例中，参考图2，所述光模块还包括：

滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述时钟提取模块的输出端电连接，所述滤波电容的第二端与所述信号输出接口电连接。

所述滤波电容包括第一电容；或者所述滤波电容包括第一电容和第一电阻。

可选地，所述滤波电容包括第一电容，在本实施例中，C2为本实施例的滤波电容，C2的第一端与时钟提取模块的MONCKN引脚电连接，C2的第二端与开关组件U2电连接，以使DSP经MONCKN引脚和C2将提取的时钟信号输出。

可以理解的是，含Gearbox功能和将NRZ信号转为PAM4信号的QSFP封装光模块，内部通常会设置差分放大电路，在本实施例中，C1、C2和R1均为差分放大电路的一部分，由于DSP只需要输出一路时钟信号，即通过一个时钟提取引脚将提取的时钟信号输出，因此，选择MONCKP引脚或MONCKN引脚中的一者即可。本实施例选用MONCKN引脚作为时钟提取引脚，故将差分放大电路中R1远离C1的一端接地即可。

其中，滤波电容C2能够将DSP获取到的时钟信号进行滤波处理，滤除掉其中的直流分量后输出时钟信号至金手指的在位脚。滤波电容的设置，能够保证时钟信号的稳定性和抗干扰性，进一步提高了光模块测试结果的可靠性。

可选地，所述滤波电容包括第一电容和第一电阻，其中，第一电容的第一端与时钟提取模块的MONCKP引脚电连接，第一电容的第二端与第一电阻的第一端电连接，第一电阻的第二端与金手指的在位脚电连接。在本实施例中，第一电容为C1，第一电阻为R1，由于本实施例选用DSP的MONCKP引脚作为时钟提取引脚，故将C2的第二端接地即可。

在本发明的另一实施例中，所述开关组件为开关芯片；其中，所述开关芯片的第一引脚与所述时钟提取模块的输出端电连接，所述开关芯片的第二引脚和第三引脚接地，所述开关芯片的第四引脚与所述复用引脚电连接，所述开关芯片的第五引脚用于接入供电电压，所述开关芯片的第六引脚与所述主控模块电连接。

在本实施例中，开关芯片U2的第一引脚NO与时钟提取模块的MONCKN引脚电连接，开关芯片的第二引脚和第三引脚均接地，开关芯片的第四引脚与金手指的复用引脚，即在位引脚电连接，开关芯片的第五引脚用于接入供电电压，以保证开关芯片能够正常工作，开关芯片的第六引脚作为开关芯片的控制端与主控模块电连接，以接收到主控模块的控制信号后进行相应动作。例如，用户通过上位机对主控模块进行相关配置，以使主控模块在时钟提取模块获取合成信号的时钟时，控制开关芯片导通第一引脚与第四引脚之间的通路，以使信号输出接口接收时钟提取模块输出的时钟信号；在时钟提取模块不执行获取合成信号的时钟时，控制开关信号断开第一引脚与第四引脚之间的通路，以使金手指的在位脚输出第一电信号，实现控制协议定义的功能。如此，复用金手指的在位脚以及光模块内部的DSP的时钟提取功能，降低了成本。

本发明提出了一种光模块测试系统，参考图3，所述光模块测试系统用于对上述任一项所述的光模块进行测试，所述光模块测试系统包括：

误码仪，所述误码仪用于输出信号至所述光模块；

外部终端，所述外部终端用于接收所述时钟信号。

在本实施例中，误码仪可以采用SL3040A误码仪、TFN T1000M 2M误码测试仪等来实现，外部终端可采用示波器、交换机设备或者其他具有测试功能的测试设备来实现。

结合上述实施例内容，光模块的信号合成模块可以将经光模块电口接入的误码仪输出的信号生成多路信号后进行信号合成，以输出合成信号，光模块内的时钟获取模块提取合成信号的时钟，并经金手指输出外部终端，如示波器，如此，可以改善误码仪输出至光模块电口的信号与光模块经光口输出至示波器的信号时钟不同步的问题，实现了带有Gearbox和PMA4信号合成的DSP测试光眼图性能。并且，无需外置的时钟提取设备，节省了成本及测试机台空间占用面积；此外，由于节约了对外置时钟提取设备的配置时间，在一定程度上提高了光模块测试效率。

在本发明一实施例中，参考图4，所述光模块测试系统还包括：

连接器，所述连接器用于与所述光模块的信号输出接口电连接；

时钟输出接口，所述时钟输出接口分别与所述外部终端和所述连接器电连接，并用于将所述光模块输出的所述时钟信号输出至所述外部终端。

在本实施例中，时钟输出接口可以采用MPO接口、SMA接口、双芯LC接口、单芯LC、和RJ-45接口等来实现。

具体地，图4为本发明一实施例的测试板组成示意图，当需要对光模块进行测试时，用户可以将待测光模块的金手指J1直接插在测试板的对应接口QSFP Interface上，再通过测试板将金手指输出的时钟信号引到SMA接头上，SMA接头可以通过高频线与外部终端进行连接。如此，测试板相当于光模块与外部终端的连接器，SMA接头相当于本实施例的时钟输出接口，连接器与时钟输出接口提供了光模块与外部终端之间的信号传输通道。

可选地，所述光模块可以为含有GEARBOX光模块和将NRZ信号转为PAM4信号的光模块，例如PAM4光模块，PAM4光模块中的DSP既可以保证光模块本身的功能，将NRZ信号转换成PAM4信号，又能够实现时钟提取功能，以提取到精准的时钟信号，进而保证在对光模块测试时，误码仪输出至光模块的信号能够与由光模块输出至示波器的信号时钟同步，无需外置时钟提取设备提供时钟信号。由于PAM4信号技术是一种采用4个不同的信号电平来进行信号传输的调制技术，比传统NRZ信号多了两个电平，因此，在同样的波特率条件下，PAM4信号比特速率是NRZ信号的两倍，传输效率提高了一倍。PAM4信号技术具有较高的传输效率和较低的建设成本，将被广泛应用于50G、单波100G、400G光模块，因此，本实施例选用内部DSP具有同步时钟输出功能的PAM4光模块进行了说明。可以理解的是，本发明光模块可以应用于不同类型的光模块中，包括但不仅限于PAM4光模块。

值得注意的是，由于本发明光模块测试系统基于上述的光模块，因此，本发明光模块测试系统的实施例包括上述光模块的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效机构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。