技术领域
[0001] 本发明属于光纤通信技术领域，具体地说，是涉及一种可应用于光纤网络的光通信模块。
相关背景技术
[0002] 光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，目前已成为现代通信领域的主要支柱之一。
[0003] 随着光纤通信技术的不断发展和大规模应用，光纤网络的复杂性日益提高，在实际使用过程中，当需要对光纤链路连接质量进行维护和诊断时，需要技术人员到现场断开光纤网络，再使用光时域反射仪OTDR对光纤链路断点事件进行定位和诊断，然后对光纤网络进行排查和维修，耗时费力、维护成本高。
[0004] 为了解决上述问题，在接入网通信领域，出现了集成有OTDR功能的光模块。这种光模块相比OTDR测试仪表，体积相对较小，测试时也无需断开光纤网络，但只能应用在单一光纤通道且光纤距离较长的单模光纤链路中。同时，由于集成难度大，导致具有OTDR功能的光模块封装仅能实现SFP或SFP+封装形式。并且，这类OTDR光模块只能对外输出后向光信号强度随光纤距离变化的数据信息，需要借助外部上位机生成OTDR测试曲线，然后由技术人员通过查询事件表来进行故障点位置的判别，以及根据OTDR测试曲线分析出故障点的类型。此外，对于OTDR探测信号的脉宽及光功率的调节，也需要技术人员凭经验完成，故，对技术人员的业务能力要求比较高。
[0005] 而在数据中心通信领域和特种光网络应用领域，相比于接入网通信领域，光缆内光纤数目较多，可同时传输多路通信光信号，且光纤多以多模光纤为主，使用的光模块为多通道光通信模块。这类多通道光通信模块封装体积小、通信信号的传输速率要求高，且其所在多模光纤链路的光纤距离短，光纤连接点多，节点间的光纤长度短，因此，无法直接将接入网通信领域中光模块的OTDR集成技术移植到多通道光通信模块中，故而，目前业内还未出现集成有OTDR功能的多通道光通信模块。
具体实施方式
[0024] 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。
[0025] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“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。术语“前”、“后”按照电信号或光信号的传输方向定义。
[0026] 在本发明的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0027] 术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0028] 在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0029] 行业内的OTDR光模块（集成有OTDR功能的光模块）主要是针对长距离的单模光纤网络设计的，光纤链路的长度在几千米到几十千米范围内，这种OTDR光模块发射的用于OTDR探测的光脉冲的宽度一般在几十纳秒或者以上，对应几米的光纤距离分辨率。
[0030] 而对于多模光纤网络，光纤链路的长度一般在几米到三百米范围内，两个事件点（例如两个连接器）之间的距离在几十厘米或以下，因此，几十纳秒的光脉冲无法满足多模光纤链路的OTDR探测需求。
[0031] 因此，为了适用于短距离的多模光纤传输链路，需要在OTDR光模块中配置纳秒级甚至百皮秒级的窄脉冲光信号产生电路。
[0032] 如图1所示，本实施例的窄脉冲光信号产生电路主要由窄脉冲电信号产生电路配合激光器Laser组成，其中，窄脉冲电信号产生电路主要由微控制器、数字门器件、可调电阻R等部件组成。其中，微控制器输出两路脉冲信号IN1、IN2，且两路脉冲信号IN1、IN2之间存在一定的延时，该延时大小可以由微控制器通过控制两路脉冲信号IN1、IN2的输出时间差来实现。将其中一路脉冲信号IN1传输至与门AND的一个输入端，将另外一路脉冲信号IN2通过非门NOT取反后，得到反相脉冲信号‑IN2传输至与门AND的另外一个输入端。与门AND对接收到的两路脉冲信号IN1、‑IN2进行与运算后，生成输出脉冲OUT，通过可调电阻R1传输至激光器Laser的阳极，可以将激光器Laser的阴极接地，进而控制激光器Laser发光。
[0033] 由于进入与门AND的两路反相脉冲信号IN1、‑IN2之间存在时间延时，如图2所示，因此，经过与门AND后产生的输出脉冲OUT的脉宽等于或略小于两路反相脉冲信号IN1、‑IN2之间的延时时间。故而，通过调节微控制器输出的两路脉冲信号IN1、IN2的时间差，即可获得纳秒级或者百皮秒级的窄脉冲电信号。利用所述窄脉冲电信号驱动激光器Laser发光，即可产生纳秒级或者百皮秒级的窄脉冲光信号，以用于OTDR探测。
[0034] 在本实施例中，所述激光器Laser可以选用小电流工作的VCSEL激光器，以实现与门AND输出的窄脉冲电信号对VCSEL激光器的驱动。同时，通过改变可调电阻R的阻值，即可调节VCSEL激光器发出的窄脉冲光信号的光功率。
[0035] 本实施例通过控制两个脉冲信号之间的延时来产生纳秒级或者百皮秒级的光脉冲，方案简单，仅需使用少量的门器件，且门器件尺寸小，因此方便集成，有利于光模块封装的小型化。同时，通过调节微控制器输出的两路脉冲信号之间的延时，可以对产生的光脉冲进行脉宽调节，进而为后续进行智能化脉冲宽度调整提供技术支撑。
[0036] 另外，通过改变可调电阻R的阻值，可以达到调节VCSEL激光器发出的窄脉冲光信号的光功率的目的。
[0037] 与接入网OTDR光模块选用高电流驱动的单通道边发射DFB/FP激光器不同，本实施例针对适用于多模光纤网络的多通道光模块，除了对图1所示的窄脉冲光信号产生电路进行多路扩展，形成阵列形式外，其中的激光器Laser最好选用表面发射、小电流驱动的VCSEL激光器，一方面可以满足与门AND输出的窄脉冲电信号对VCSEL激光器的驱动；另一方面可以便于形成VCSEL激光器阵列，以适应多通道光模块的小尺寸封装结构；此外，通过减小激光器的工作电流，可以显著降低光模块的功耗。
[0038] 基于上述窄脉冲光信号产生电路及其阵列形式，本实施例设计了如图3所示的多通道光通信模块，具有多通道并行高速通信功能和多通道并行光纤网络智能检测功能，两种功能采用波分复用方式实现功能的复用与隔离，互不影响，在无需中断高速通信业务的同时，能够进行多模光纤网络连接情况的实时监测。
[0039] 具体而言，本实施例的光通信模块主要包括通信光信号产生单元、OTDR光脉冲产生单元、光路单元、通信信号探测器5、通信信号放大器6、OTDR探测器3、OTDR处理电路4、微控制器9等组成部分。
[0040] 其中，通信光信号产生单元用于将通信发射信号转换成通信光信号。对于适用于多模光纤网络的多通道光模块而言，可以在通信光信号产生单元中配置通信信号发射驱动阵列7和第一激光器阵列（以下称激光器阵列1），如图3所示。
[0041] 其中，通信信号发射驱动阵列7可以直接采用现有无OTDR功能的多通道光通信模块中的激光器驱动电路进行设计（即，采用现有技术），用于对多通道高速通信发射信号进行调制，并加载到激光器阵列1上。根据多模光纤通信波段控制激光器阵列1发出的通信光信号的波长λ1，使λ1与多模光纤通信波段相同或在其附近，例如输出850nm波长的激光信号，以满足多模光纤网络的通信需求。
[0042] 在本实施例中，所述激光器阵列1可以是由n个VCSEL激光器组成的阵列。其中，n等于多通道光通信模块的通道数量。
[0043] OTDR光脉冲产生单元用于生成OTDR光脉冲。对于适用于多模光纤网络的多通道光模块而言，可以在OTDR光脉冲产生单元中配置OTDR信号发射驱动阵列8和第二激光器阵列（以下称激光器阵列2），如图3所示。
[0044] 其中，OTDR信号发射驱动阵列8可以采用如图1所示的门器件电路，根据通道数量n以阵列的形式构建，通过调节微控制器9输出的两路脉冲信号IN1、IN2的时间差，以控制OTDR信号发射驱动阵列输出的窄脉冲电信号的脉宽，例如调节窄脉冲电信号的脉宽为纳秒级或者百皮秒级，以驱动其后方的激光器阵列2输出纳秒级或者百皮秒级的窄脉冲光信号，即OTDR光脉冲，以用于多模光纤链路的OTDR探测。
[0045] 在本实施例中，所述激光器阵列2也可以是由n个VCSEL激光器组成的阵列。通过微控制器9控制激光器阵列2输出的OTDR光脉冲的波长λ2。所述波长λ2可以在通信光信号的波长λ1的附近，但应与波长λ1存在明显差别，例如λ2可以为830nm、870nm或910nm等，以避免两组激光信号之间相互干扰，实现波分复用。
[0046] 光路单元用于将通信光信号和OTDR光脉冲传送至光纤链路，并接收所述OTDR光脉冲在光纤链路中传输时产生的后向反射信号和后向散射信号。对于适用于多模光纤网络的多通道光模块而言，可以将所述光路单元配置为波分复用光路阵列，以波分复用的方式将通过激光器阵列1发出的n路通信光信号和激光器阵列2发出的n路OTDR光脉冲耦合后，入射至同一根光缆。在本实施例中，所述光缆为多通道多模光纤链路10中的一段光缆，其内部集成有n根发射光纤和n根接收光纤，每一根光纤均为多模光纤。本实施例在每一根发射光纤中除了传输一路通信光信号外，还同时传输一路OTDR光脉冲。
[0047] 来自对侧光模块的n路对传通信光信号，通过光缆中的n根接收光纤传入本实施例的多通道光通信模块。所述n路对传通信光信号的波长也为λ1，可以在多通道光通信模块中进一步配置通信接收光路阵列200对n路对传通信光信号分别进行聚焦后，传输至通信信号探测器5，以完成光信号到电信号的转换。通过通信信号探测器5输出的n路电信号经由通信信号放大器6进行放大、整形等处理后，可以经由多通道光通信模块上的电接口接收端输出至用户侧。
[0048] 在本实施例中，所述通信信号探测器5和通信信号放大器6均具有n个通道，每个通道各自接收一路对传通信光信号，并完成光电转换以及电信号的放大整形处理，进而输出一路高速通信接收信号。
[0049] 波长为λ2的OTDR光脉冲在光纤链路10中传播的过程中，当遇到光纤连接处、断裂处、缺陷、端面以及尾端时会产生反射信号，同时由于光纤材料中的不均匀粒子会引起瑞利散射。后向反射和散射信号经由波分复用光路阵列100接收并反向进入OTDR探测器3，以将后向光信号转换成电信号，发送至OTDR处理电路4进行放大、整形、滤波、高速模数转换等处理后，可以得到随时间变化的后向信号强度数据，并发送至微控制器9。微控制器9可以对该数据做进一步处理，以得到后向信号强度随光纤距离变化的数据，进而生成OTDR测试曲线2
和/或事件表，通过本实施例的多通道光通信模块的数据接口（例如I C接口或者SPI接口等）输出上报，实现多模光纤网络的自诊断功能。
[0050] 在本实施例中，所述OTDR探测器3和OTDR处理电路4均包括n个通道，每个通道各自完成一路后向光信号的光电转换、放大、整形、滤波、高速模数转换等处理任务。
[0051] 本实施例的多通道光通信模块的具体工作原理主要包括：在光网络连接正常的情况下，多通道光通信模块执行高速通信功能，通过其电接
口发射端接收用户侧输出的多路高速通信发射信号，微控制器9控制通信信号发射驱动阵列7完成对多路高速通信发射信号的调制，加载到激光器阵列1上，并驱动激光器阵列1发出波长为λ1的通信光信号，实现电信号到光信号的转换。
[0052] 加载有通信数据的通信光信号经由波分复用光路阵列100聚焦后，经由光通信模块的光接口射入多通道多模光纤链路10中，被对侧的光模块接收，完成通信信号发射功能。
[0053] 与此同时，光通信模块通过多通道多模光纤链路10接收来自对侧光模块发出的对传通信光信号，经由通信接收光路阵列200传输至通信信号探测器5，进行光信号到电信号的转换，再经由通信信号放大器6实现电信号的放大整形处理后，生成高速通信接收信号，通过光通信模块的电接口接收端输出至用户侧。
[0054] 当需要对光纤网络进行监测、或光纤网络出现故障、或微控制器9发现通信链路通信不正常（例如接收到的光功率减小到某一设定阈值等）时，微控制器9自动开启光纤网络连接情况监测功能，控制OTDR信号发射驱动阵列8产生OTDR探测所需的窄脉冲电信号，驱动激光器阵列2发出波长为λ2的OTDR光脉冲，经由波分复用光路阵列100聚焦后，经由光通信模块的光接口射入多通道多模光纤链路10，以实现OTDR光脉冲的发射。
[0055] OTDR光脉冲在多通道多模光纤链路10中传输的过程中，当遇到光纤连接处、断裂处、缺陷、端面以及尾端时产生反射信号，当遇到光纤材料中的不均匀粒子引起瑞利散射时产生散射信号。后向反射信号和后向散射信号经由波分复用光路阵列100进入OTDR探测器3，将后向光信号转换成电信号，通过OTDR处理电路4进行放大、整形、滤波、高速模数转换等处理后，得到随时间变化的后向信号强度数据，发送至微控制器9。
[0056] 微控制器9对接收到的随时间变化的后向信号强度数据做进一步处理后，得到后向信号强度随光纤距离变化的探测数据，以用于光纤网络连接情况的诊断。
[0057] 具体诊断方法如图11所示，主要包括以下过程：S111、根据后向反射信号的脉宽，调整OTDR光脉冲的脉宽。
[0058] 在利用多通道光通信模块对多模光纤链路进行OTDR探测时，微控制器9首先控制OTDR信号发射驱动阵列8产生一个预先设定宽度的窄脉冲电信号，以驱动激光器阵列2发出一个预设脉宽t0的OTDR光脉冲。所述脉宽t0通常在百皮秒至几纳秒之间，且峰值光功率P通常为几毫瓦。
[0059] 当脉宽为t0的OTDR光脉冲进入多模光纤链路后，其产生的后向反射信号和后向散射信号经由OTDR探测器3接收并进行光电转换后，输出电信号。所述电信号通常为电压信号，且电压幅值的大小反映后向信号的光强度大小，该电压幅值和光强度均与光功率成正比关系，可以根据OTDR探测器3输出的电压幅值换算出后向信号的光功率P1。
[0060] 后向信号中包括后向反射信号和后向散射信号，后向反射信号的光强度会明显高于后向散射信号的光强度，在OTDR测试曲线中形成突变点（即，反射峰），如图12所示，而后向散射信号经由OTDR探测器3进行光电转换后输出的电压幅值比较小且平稳，因此，可以根据OTDR探测器3输出的电信号的幅值大小和变化的剧烈程度，从后向信号中分离出后向反射信号和后向散射信号。
[0061] 当然，也可以根据接收到的后向信号的光功率P1判断是后向反射信号还是后向散射信号。具体方法为：（1）根据OTDR探测器3接收后向信号的时间，结合OTDR光脉冲在多模光纤中的传输
速率，计算该后向信号在光纤中的产生位置z。
[0062] （2）根据OTDR探测器3对后向信号进行光电转换后输出的电压幅值，换算出后向信号的光功率P1。
[0063] （3）计算光纤z处产生菲涅尔反射光并返回光纤入射端的光功率Pr：‑2αz
Pr=RPine ；
其中，Pin为入射光功率，即，OTDR光脉冲的光功率；R为菲涅尔反射系数；α为光纤衰减系数。
[0064] （4）计算光纤z处产生瑞利散射光并返回光纤入射端的光功率PBS：‑2αz
PBS= PinSvgαsτe ；
其中，S为后向散射系数；vg为群速度；αs为瑞利散射衰减系数；τ为OTDR光脉冲的脉宽。
[0065] （5）将后向信号的光功率P1与Pr和PBS进行比较；若P1接近Pr，则认为后向信号为后向反射信号；若P1接近PBS，则认为后向信号为后向散射信号。
[0066] 按照上述后向反射信号和后向散射信号的判断方式，配置微控制器9检测OTDR探测器3对后向反射信号进行光电转换后输出的电信号的时长，作为后向反射信号的脉宽t1。
[0067] 将后向反射信号的脉宽t1与OTDR光脉冲的脉宽t0进行比较，若t1>a1×t0，a1为设定阈值，可以在[1.2,1.5]之间取值，即，后向反射信号的脉冲宽度明显大于入射光的脉冲宽度，则说明该后向反射光脉冲可能是由多个后向反射脉冲叠加而成的。此时，配置微控制器9减小其输出的两路脉冲信号之间的时间延迟，从而产生更小脉宽的OTDR光脉冲，直到t1≤a1×t0，以准确地分辨出多个后向反射光脉冲。
[0068] S112、根据后向反射信号的光强度，调整OTDR光脉冲的光功率和OTDR处理电路的放大倍数。
[0069] 配置微控制器9检测经由OTDR探测器3转换和OTDR处理电路4放大后输出的后向反射信号所对应的电压值V1，将所述电压值V1除以OTDR处理电路4的放大倍数A即可计算出OTDR探测器3输出的电压值V0。
[0070] 首先判断所述电压值V0是否到达OTDR探测器3的饱和点，即，最大输出电压值，若到达饱和点，则说明后向反射信号所对应的电压值有可能失真。此时，可以配置微控制器9控制OTDR光脉冲产生单元降低其输出的OTDR光脉冲的光功率，例如调节OTDR信号发射驱动阵列8中的可调电阻R的阻值，使可调电阻R的阻值增大，以减小施加到激光器阵列2的驱动电流，使激光器阵列2发出的OTDR光脉冲的光功率降低，直到所述电压值V0低于OTDR探测器3的饱和点为止。
[0071] 然后，判断电压值V1是否到达微控制器9设定的输入电压上限值，若是，则控制OTDR处理电路4减小其放大倍数，直到经由OTDR探测器3转换和OTDR处理电路4放大后输出的后向反射信号所对应的电压值V1低于微控制器9设定的输入电压上限值为止。由此，可以计算出后向反射信号的真实反射强度。
[0072] 通过上述调整过程S121、S122，能够获得最佳脉宽和光功率的OTDR光脉冲，将其应用到光纤网络连接情况的诊断过程中，可以提高诊断结果的准确性。
[0073] S113、接收OTDR处理电路4后续输出的随时间变化的后向信号强度数据，并做进一步处理后，生成后向信号强度随光纤距离变化的探测数据。
[0074] 由于后向信号的接收时间与后向信号在光纤中发生反射或散射的光纤位置（光纤距离）成正比关系，因此，微控制器9可以根据OTDR光脉冲的发射时间和后向信号的接收时间，结合OTDR光脉冲在光纤中的传输速率，计算出产生该后向信号的光纤距离，进而生成后向信号强度随光纤距离变化的探测数据。
[0075] S114、从探测数据中分离出后向反射数据和后向散射数据。
[0076] 分离方法可以参照过程S111中的相关描述，例如可以根据光强大小和突变情况筛选出其中的后向反射数据等。
[0077] S115、根据后向反射数据中的光纤距离确定出光纤链路中所有事件点的位置。
[0078] 由于后向反射信号是OTDR光脉冲在光纤网络中传输时，遇到光纤连接处、断裂处、缺陷、端面以及尾端等事件点产生的，因此，可以根据后向反射数据中的光纤距离确定出光纤链路中所有事件点的位置。
[0079] 为了适应短距离多模光纤网络的OTDR探测需求，射入光纤的OTDR光脉冲的脉宽通常很窄，只有几百皮秒或几纳秒，光功率也很小，通常只有几毫瓦，这种OTDR光脉冲在光纤中传输产生的瑞利散射信号强度较弱，一般比后向反射信号的强度小几百倍，因此，不利于光纤连接器等的插入损耗以及光纤衰减值的准确计算。
[0080] 为了解决上述问题，本实施例在获取到事件点的位置信息后，因为不需要再对后向反射信号进行检测计算，因此，可以采用适当增大OTDR光脉冲的脉宽和光功率的方式，来提高后向散射信号的强度，以便能够更加准确地计算出插入损耗、回波损耗、光纤衰减值等测试参数。
[0081] 基于此，执行以下OTDR测试曲线优化过程：S116、增大OTDR光脉冲的脉宽和光功率，并射入光纤网络。
[0082] 针对多模光纤网络，可以将OTDR光脉冲的脉宽从百皮秒 几纳秒调整到几纳秒 几~ ~十纳秒，光功率可以从几毫瓦调整到几十毫瓦，以提升后向散射信号的光强度。
[0083] 之后，便可通过测量后向散射信号与基底噪声信号的信噪比S/N来动态地调整OTDR光脉冲的脉宽和光功率。基底噪声信号的测量为现有技术，本实施例在此不做详细说明。
[0084] S117、计算末端后向散射信号与基底噪声信号的信噪比。
[0085] 在这里，末端后向散射信号即距离光纤入射端最远位置产生的后向散射信号，计算末端后向散射信号与基底噪声信号的强度比值，以获得信噪比。
[0086] S118、若信噪比低于预设阈值，则增大OTDR光脉冲的脉宽和光功率，直到末端后向散射信号与基底噪声信号的信噪比高于预设阈值时停止；否则，执行后续过程。
[0087] S119、根据优化过程前的后向反射数据和优化过程后的后向散射数据，合成优化后的OTDR测试曲线。
[0088] 如图12所示，在OTDR测试曲线中，突变点即为后向反射信号形成的反射峰，每一个突变点代表一个事件点，这里的事件点也可能是光纤连接处、端面、尾端等正常事件，也可能是光纤断裂处、缺陷等故障点。
[0089] S120、根据优化后的OTDR测试曲线计算每一个事件点的插入损耗、回波损耗以及两个事件点之间的光纤衰减值。
[0090] 在本实施例中，可以通过计算每个事件点前后的后向散射曲线的差值，来获得每个事件点的衰减值，即，插入损耗。可以根据入射光功率和每个事件点的反射光功率计算回波损耗。可以通过计算两个事件点之间的后向散射曲线的斜率，来获得两个事件点之间的光纤衰减值。
[0091] S121、根据事件点位置以及插入损耗和/或回波损耗和/或光纤衰减值查找预先存储的事件表和每种故障类型所对应的失效图谱，确定出故障点的位置和类型。
[0092] 在本实施例中，可以在光纤链路初次安装完成后，利用微控制器9控制OTDR光脉冲产生单元对光纤链路的连接状态进行扫描，得到光纤链路事件的情况和位置（例如连接器、端面、尾纤的位置等）以及插入损耗、回波损耗、光纤衰减值等初始数据，形成事件表，存入微控制器9。然后，根据光纤链路在出现不同类型故障（例如连接器松脱、连接器脏污、光纤断裂等）时导致的插入损耗、回波损耗、光纤衰减值等异常数据，形成每种故障类型所对应的失效图谱，存入微控制器9。
[0093] 在后期进行光纤链路的OTDR探测时，微控制器9可以根据检测到的事件点位置与事件表中的初始数据进行对比，以确定出是否为正常事件，即，光纤连接处、端面、尾端等；若不是，则认为是光纤断裂处、缺陷处等故障点。
[0094] 微控制器9根据计算出的每一个事件点的插入损耗和回波损耗、以及两个事件点之间的光纤衰减值等测试参数，比对失效图谱，以确定出故障类型。例如，若插入损耗增大、回波损耗不变，则可能是连接器松脱；若光纤衰减曲线出现明显的下降台阶，则可能是光纤弯曲等。
[0095] S122、上报诊断结果。
[0096] 将生成的诊断结果通过光通信模块的数据接口进行上报，供用户查阅和光纤网络维护使用。
[0097] 本实施例的上述光纤网络连接情况诊断方法既可应用于单模光纤网络的光模块，也可以应用于多模光纤网络的光模块，以摆脱人为参与，提供更客观的诊断结果。
[0098] 由于采用了波分复用方式，通信业务功能和光纤连接情况监测功能互相独立，互不干扰，进行光纤网络连接情况监测时无需中断高速通信信号的传输，因此，可以扩展光通信模块的应用场景，包括但不限于：（1）在光纤网络布线完成后，可以利用光通信模块对光纤网络的连接情况进行扫
描，以获得光纤网络连接情况的拓扑图；
（2）在通信业务过程中，可以利用光通信模块对光纤网络的连接情况进行实时扫
描监测；
（3）当光通信模块发现通信业务不正常时，可以自动对光纤网络进行更深入地扫
描、探测、判断与处理，以获取光纤网络的故障信息，协助用户维修。
[0099] 多通道光通信模块需要采用多通道透镜阵列来实现多通道高速通信功能，并且，本实施例的多通道光通信模块还需在此基础上集成OTDR探测功能，因此，需要对波分复用光路阵列进行特殊设计。
[0100] 结合图4、图5所示，本实施例的波分复用光路阵列100包括一透镜基体110，透镜基体110上开设有两个平行设置的第一凹槽111和第二凹槽112，并形成有一个倾斜面113，配置所述第二凹槽112位于所述第一凹槽111与所述倾斜面113之间，所述倾斜面113可以形成全反射面。
[0101] 在第一凹槽111中安装有第一分光片120，所述第一分光片120在第一凹槽111中倾斜设置，例如可以与第一凹槽111的底面形成45°夹角。所述第一分光片120包括两个平行相对的表面121、122，其中，第一表面121对λ1波长的光反射且对λ2波长的光透射；第二表面122对λ2波长的光透射。
[0102] 在第二凹槽112中安装有第二分光片130，所述第二分光片130在第二凹槽112中倾斜设置，例如可以与第二凹槽112的底面形成45°夹角。所述第二分光片130包括两个平行相对的表面131、132。其中，第一表面131对λ2波长的光半反射半透射；第二表面132对λ2波长的光透射。
[0103] 在透镜基体110的相邻两个外侧面114、115上分别布设有透镜阵列，其中一个外侧面114与所述凹槽111、112的底面相邻，其上布设有三组透镜阵列141、142、143，三组透镜阵列141、142、143的布设位置分别与所述第一凹槽111、第二凹槽112、倾斜面113的位置一一对应。透镜基体110的另外一个外侧面115与第一分光片120的第一表面121相邻，其上布设有第四组透镜阵列144。
[0104] 在某些实施例中，每一组透镜阵列141‑144中的透镜数量可以分别与光通信模块的通道数量n相适配，且每一组透镜阵列141‑144中的n个透镜彼此间隔，互不干扰。图5示出了在每一组透镜阵列141‑144中分别配置有四个透镜的情况，可以应用在四通道以内的光通信模块中。
[0105] 在本实施例中，与第一凹槽111位置对应的第一组透镜阵列141可以正对激光器阵列1，将激光器阵列1发出的波长为λ1的通信光信号进行准直处理后，产生平行光束117在透镜基体110中传播，然后进入第一凹槽111，射向第一分光片120的第一表面121，经由第一分光片120的第一表面121反射后，平行射向第四组透镜阵列144，经由第四组透镜阵列144聚焦后，进入多通道多模光纤链路110，实现高速通信光信号的发射。
[0106] 与第二凹槽112位置对应的第二组透镜阵列142可以正对激光器阵列2，将激光器阵列2发出的波长为λ2的OTDR光脉冲进行准直处理后，产生平行光束118在透镜基体110中传播，然后进入第二凹槽112，射向第二分光片130的第一表面131，经由第二分光片130的第一表面131反射后，平行射向第一分光片120的第二表面121，经由第一分光片120透射后，平行射向第四组透镜阵列144，经由第四组透镜阵列144聚焦后，进入多通道多模光纤链路10，实现OTDR光脉冲的发射。
[0107] 在多通道多模光纤链路10中传输的OTDR光脉冲在遇到光纤连接处、断裂处、缺陷、端面以及尾端时产生的后向反射信号，以及在遇到光纤材料中的不均匀粒子时产生的后向瑞利散射信号由多通道多模光纤链路10返回，经第四组透镜阵列144准直后，产生平行光束119进入透镜基体110，然后通过第一分光片120透射后，平行射向第二分光片130，经由第二分光片130透射后，平行射向透镜基体110的倾斜面113，经由倾斜面113反射后，平行射向第三组透镜阵列143，经由第三组透镜阵列143聚焦后，射向OTDR探测器3进行光电转换，实现后向反射和散射信号的接收和探测。
[0108] 如图6所示，可以将透镜基体110的外侧面114作为透镜基体110的底面，并在其上形成支脚116，通过所述支脚116将透镜基体110直接安装在光通信模块内部的PCB板11上，使透镜基体110与PCB板11之间形成间隙140。在PCB板11上安装所述的激光器阵列1、激光器阵列2、OTDR探测器3，并位于透镜基体110的下方的所述间隙140中，在满足通信光信号和OTDR光脉冲发射以及后向反射和散射信号接收的同时，可以缩小占用空间，减小光通信模块的封装尺寸，实现小型化设计。
[0109] 同时，通信信号发射驱动阵列7也可以安装在PCB板11上且位于透镜基体110的下方，以减小对PCB板11的占用面积。通过尽可能地控制的PCB板11的尺寸，也利于光通信模块的小型化设计。
[0110] 针对通过接收光纤传入光通信模块的n路对传通信光信号，可以采用在波分复用光路阵列100上扩展两组透镜阵列的方式兼顾接收。例如，在透镜基体110的外侧面115上布设第五组透镜阵列，透镜基体110的外侧面114上与第一凹槽11的底面对应的位置布设第六组透镜阵列。利用第五组透镜阵列对通过接收光纤传入的波长为λ1的对传通信光信号进行准直处理后，形成平行光束，射向第一分光片120的第一表面121，经由第一分光片120的第一表面121反射后，射向第六组透镜阵列，通过第六组透镜阵列聚焦后，射向通信信号探测器5，以实现对传通信光信号的接收和光电转换。
[0111] 而对侧发出的波长为λ2的对传OTDR光脉冲在通过接收光纤进入用户侧的光通信模块时，首先被第五组透镜阵列进行准直后，形成平行光束，射向第一分光片120的第一表面121，由于第一分光片120的第一表面121对波长为λ2的光全透射，因此对侧发出的对传OTDR光脉冲不会射向通信信号探测器5，故，不会对对传通信光信号产生影响，由此实现了OTDR诊断与通信信号的隔离。
[0112] 当然，也可以在多通道光通信模块中单独配置一个通信接收光路阵列200，专用于对传通信光信号的接收。
[0113] 如图7所示，本实施例的通信接收光路阵列200可以包括一个透镜基体210，其上开设有一凹槽211，凹槽211中倾斜安装有第三分光片220，所述第三分光片220在凹槽211中倾斜设置，例如可以与凹槽211的底面形成45°夹角，以便于改变光线的传输方向。所述第三分光片220包括两个平行相对的表面221、222，其中，第一表面221对λ1波长的光反射且对λ2波长的光透射；第二表面222对λ2波长的光透射。在透镜基体210上，与第三分光片220的第二表面222相邻的外侧面上形成有一倾斜面214，所述倾斜面214为全反射面。
[0114] 在透镜基体210的底面212（与凹槽211的底面相邻的外侧面）安装有第六组透镜阵列146，其安装位置与凹槽211中的第三分光片220的安装位置上下相对。在透镜基体210与第三分光片220的第一表面221相邻的外侧面213上安装有第五组透镜阵列145。
[0115] 在第五组透镜阵列145和第六组透镜阵列146中分别设置有n个彼此间隔、互不干扰的透镜。
[0116] 经由多通道多模光纤链路10传入的n路对传通信光信号+OTDR光脉冲，首先射入第五组透镜阵列145进行准直处理，形成平行光束后，射向第三分光片220。第三分光片220的第一表面221对波长为λ1的对传通信光信号进行反射，改变其传播路径，射向第六组透镜阵列146，经由第六组透镜阵列146聚焦后，射向通信信号探测器5，利用通信信号探测器5将对传通信光信号转换成电信号，输出至通信信号放大器6。波长为λ2的对传OTDR光脉冲透射第三分光片220后，射向透镜基体210的倾斜面214，经由倾斜面214向下反射，通过透镜基体210的底面212射出。可以在透镜基体210的底面212上进一步布设透镜阵列147，配置透镜阵列147的布设位置与倾斜面214的位置上下相对，通过透镜阵列147将倾斜面214反射输出的对传OTDR光脉冲汇聚于一点后，射出通信接收光路阵列200。
[0117] 为了便于光通信模块的小型化设计，如图8所示，可以在透镜基体210的底面212形成支脚230，通过所述支脚230将透镜基体210直接安装在光通信模块的PCB板11上，使透镜基体210与PCB板11之间形成间隙150。在PCB板11上安装所述通信信号探测器5和通信信号放大器6，并将所述通信信号探测器5和通信信号放大器6布设在透镜基体210的下方的所述间隙150中，以减小对PCB板11的空间占用，通过尽可能地限制PCB板11的尺寸，以优化光通信模块的封装设计。同时，通过透镜阵列147射出的对传OTDR光脉冲可以汇聚于PCB板11上，以避免其发散在光模块内部，与其他光信号产生串扰。
[0118] 本实施例将波分复用光路阵列100和通信接收光路阵列200直接安装在PCB板11上，距离激光器阵列1、激光器阵列2、通信信号探测器5、OTDR探测器3极近，由此可以保证高速光信号传输的连续性，满足多模光纤网络的高速通信要求。
[0119] 同时，将波分复用光路阵列100、通信接收光路阵列200以及各类电子器件统一布设在PCB板上，可以实现高密度光电混合集成封装，继而有利于光通信模块的超小尺寸设计。
[0120] 本实施例的光通信模块可以采用如图9、图10所示的封装结构，包括上盖12、下壳13、底板14、连接器15等主要组成部分。其中，PCB板11可以安装在下壳13上，PCB板11上固定或贴装有通信信号发射驱动阵列7、OTDR信号发射驱动阵列8、激光器阵列1、激光器阵列2、波分复用光路阵列100、通信接收光路阵列200、通信信号探测器5、通信信号放大器6、OTDR探测器3、OTDR处理电路4和微控制器9。将上盖12与下壳13扣合，并在下壳13的底面安装底板14，即可实现对PCB板11及其上部件的封装。
[0121] 在某些实施例中，所述下壳13和底板14可以采用螺钉16连接，底板14上可以开设连接器安装槽17，用于嵌装连接器15。可以在连接器15上安装导针18，以限制连接器15的安装位置。所述连接器15即作为光通信模块的电接口和数据接口，用于与用户侧的上位机连接通信，完成高速通信信号的收发及光纤网络连接状态检测数据的上报。
[0122] 当OTDR光脉冲进入光纤链路10时，会在光纤起始端面（空气到光纤的界面）产生菲涅尔反射，所产生的后向菲涅尔反射光信号的强度较大，后向菲涅尔反射光被OTDR探测器3接收，很容易造成OTDR探测器3饱和。OTDR探测器3从饱和到恢复能够进行测试需要一段时间，在这段时间内光模块无法进行OTDR探测，即对应光纤起点后的一段光纤无法被OTDR探测，这段光纤称之为光纤初始段盲区。
[0123] 现阶段，用于接入网通信领域的OTDR光模块存在初始段盲区问题，对于初始段的光纤状态无法检测或监测。而对于短距离的多模光纤链路，连接光通信模块的光纤较短，多为几十厘米，且初始端的光纤链路经常存在多次连接器转接的情况，因此使得这段光纤成为多模光纤网络中容易出故障的位置，故，非常必要对连接光通信模块的初始段光纤进行检测。
[0124] 为了解决在光纤测试时，OTDR光模块无法测试到光纤链路初始段情况的问题，本实施例在下壳上安装盘纤支架20，结合图9、图10所示，将与光学组件对接的光纤先在光通信模块的内部进行一段盘纤后，再引出至光通信模块的外部。例如，将与波分复用光路阵列100对接的发射光纤21，或者进一步将与通信接收光路阵列200对接的接收光纤22在光通信模块内部的盘纤支架20上盘绕一段，形成内部盘纤。所述内部盘纤的长度应大于光纤初始段盲区的长度。同时，微控制器9在计算事件点位置时，可以自动减去内部盘纤的长度，从而对初始事件点的位置进行校正，以消除内部盘纤对于计算结果造成的影响，保证事件点定位的准确性。
[0125] 光纤盘纤方法在其它光模块中已有涉及，但不起到消除光纤初始段盲区的作用。本实施例采用光纤盘纤方式，解决OTDR探测时的光纤初始段盲区问题，是一种现有技术的新用途。
[0126] 对于尾纤式光通信模块，盘纤支架20的引入还可以解决以下问题：传统的尾纤式光模块的光纤在光模块内部不作弯曲，光纤的一端固定于光模块的
光接口位置，另外一端固定于用户安装处。因此，光纤总长度固定，留给光纤制作公差基本在2mm以内，这就对光纤厂家的制作工艺、公差控制以及对用户侧的系统公差设计要求较为严格。而且，固定尾纤长度的光模块通用性受限，尾纤长度一旦变化就需要定制另一种固定型号的光模块。
[0127] 而本实施例在尾纤式光模块中引入盘纤支架20，光纤在光模块内部可以进行盘纤，由于每圈盘纤半径可以进行一定调整，因此，光模块外部的尾纤长度即可相应调整，调整长度可达几厘米，大大降低了尾纤式光模块的加工难度，扩展了尾纤式光模块的通用性。
[0128] 本实施例针对光纤通道数量多、连接复杂的数据中心通信网络领域和特种光网络应用领域，设计了集成有多通道并行的高速通信功能和多通道光纤网络智能检测功能的光通信模块，在保证多通道高速通信速率的同时，内嵌入智能化光纤网络诊断功能，事件的判别与位置定位均在光通信模块内部完成，通过数据接口对外直接输出诊断结果，无需人为参与，智能化程度高，可广泛应用于互联网、车载、机载、地面等光纤通信或万物互联光纤网络中，尤其适合对连接复杂或不易拆装的场景进行网络连接状态的智能监测。
[0129] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
