CN104168065B - 用于数据通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于数据通信的系统和方法。提供一种数据通信系统。该数据通信系统包括数据总线和包括终端控制器和耦合在终端控制器和数据总线之间的塑料光纤串行接口模块(POFSIM)的线更换单元。该POFSIM被配置为基于从所述终端控制器接收到的电信号，发射数字光信号到所述数据总线，并基于接收来自所述数据总线的数字光信号，发射电信号到所述终端控制器。

Description

用于数据通信的系统和方法
技术领域
本发明的领域一般涉及数据通信，更具体地涉及光纤串行接口模块，该光纤串行接口模块接合终端控制器和数据总线。
背景技术
至少一些公知的应用包括ARINC629数据总线，该数据总线使用金属双绞线电气总线电缆、连接电缆、总线端接器和固定在重金属板上的电流模式耦合器(CMC)。然而，由于这些部件，数据总线体积庞大、笨重而且昂贵。光通信方案，例如那些利用光纤作为通信媒介的方案是人们所期望的，因为其具有降低的重量，这在飞行器中是有利的。
用于实现光纤数据总线的一个现有方案包含玻璃光纤(GOF)。这个系统利用单独成对封装的850nm波长的发射机和接收机，其被称为光纤串行接口模块(FOSIM)。该FOSIM发射机和接收机具有到终端控制器的接口电子设备，所述终端控制器以曼彻斯特双相格式发射电信号到FOSIM并从FOSIM接收电信号。在典型的飞行器应用中，这些FOSIM位于利用数据总线进行通信的飞行器的各种航空电子设备子系统内部。经常，这种航空电子设备子系统被称为线更换单元(Line Replaceable Unit，LRU)。在LRU内部，所述FOSIM连同所述终端控制器被固定在多层6U(全尺寸)VME电路卡上。
然而，在安装在交通工具如飞行器上期间，GOF会相对脆弱并且相对容易损坏。此外，GOF具有相对小的直径，这会使得难于光学对准。因此，与GOF相关的部件(例如连接器和光电器件)会相对昂贵。飞行器生产商强烈地期望开发一种使用更加鲁棒的光纤的光学数据总线，例如，塑料光纤数据总线，以替代现有的电气ARINC629数据总线，用于这种飞行器的未来升级，当然实现并不局限于飞行器应用。
发明内容
一方面，提供一种数据通信系统。所述数据通信系统包括数据总线和包含终端控制器和耦合在所述终端控制器和所述数据总线之间的塑料光纤串行接口模块(POFSIM)的线更换单元。所述POFSIM被配置为基于从终端控制器接收到的电信号，将数字光信号发射到所述数据总线，并基于从所述数据总线接收到的数字光信号，将电信号发射到所述终端控制器。
另一方面，提供一种塑料光纤串行接口模块(POFSIM)。所述POFSIM包括终端控制器接口电子电路(TCIEC)，其被配置以接收来自终端控制器的电信号；光源，其耦合到所述TCIEC并被配置为基于所接收到的电信号，将数字光信号发射到数据总线；和探测器，其耦合到所述TCIEC并被配置以接收来自所述数据总线的数字光信号，其中所述TCIEC被进一步配置以基于所接收到的数字光信号，将电信号发射到所述终端控制器。
又一方面，提供一种在终端控制器和数据总线之间通信数据的方法。所述方法包括在塑料光纤串行接口模块(POFSIM)处接收来自终端控制器的电信号；基于所接收到的电信号，使用所述POFSIM产生数字光信号；以及将数字光信号从所述POFSIM发射到所述数据总线。
能够在各种实施方式中独立实现上述特征、功能和优点，或者可以在其他的实施方式中对其组合，其进一步细节能够通过参考下面的描述和附图获得。
附图说明
图1是飞行器生产和维护方法的流程图。
图2是飞行器的方框图。
图3是示例性数据通信系统的方框图。
图4A是可以与图3示出的数据通信系统连用的示例性塑料光纤串行接口模块(POFSIM)的顶视图。
图4B是图4A示出的POFSIM的侧视图。
图5是图4A和图4B示出的POFSIM的一部分的侧视图。
图6是图4A和图4B示出的POFSIM的一部分的侧视图。
图7是可以与图4A和图4B示出的POFSIM连用的光源的原理图。
图8是图4A和图4B示出的POFSIM的一部分的侧视图。
图9是可以与图4A和图4B示出的POFSIM连用的光源的示意性端视图。
图10A是可以与图3示出的数据通信系统连用的替换性示例性POFSIM的顶视图。
图10B是图10A示出的POFSIM的侧视图。
图11A是可以与图3示出的数据通信系统连用的替换性示例性POFSIM的俯视图。
图11B是图11A示出的POFSIM的侧视图。
图12A是可以与图3示出的数据通信系统连用的替换性示例性POFSIM的俯视图。
图12B是图12A示出的POFSIM的侧视图。
具体实施方式
此处描述的系统和方法能够在终端控制器和塑料光纤数据总线之间进行数据通信。塑料光纤串行接口模块(POFSIM)接合在终端控制器和数据总线之间。所述POFSIM接收来自终端控制器的电信号，并发射相应的数字光信号到所述数据总线，所述POFSIM还接收来自所述数据总线的数字光信号，并发射相应的电信号到所述终端控制器。
更具体的参考附图，本发明的实施方式可以在图1所示的飞行器的制造和维护方法100和图2所示的飞行器102的上下文中描述。在预生产期间，示例性方法100可以包括飞行器102的规格与设计104和材料采购106。在生产期间，进行飞行器102的元件和子组件制造108和系统集成110。其后，飞行器102可以通过认证和交付112，以投入使用114。当由客户使用时，飞行器102被安排进行常规维修和维护116(这可以包括修补、重新配置、翻新等)。
方法100的每个过程可以由系统集成商、第三方、和/或操作方(例如，顾客)执行或实施。出于描述目的，系统集成商可以包括，但不限于，任意数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括，但不限于，任意数量的销售商、分包商和供应商；而操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图2所示，由示例性方法100生产的飞行器102可以包括具有多个系统120的机身118和内部122。高级系统120的例子包括一个或更多个推进系统124、电气系统126、液压系统128和环境系统130。可以包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空航天的例子，本发明的原则可以应用到其他行业，比如汽车行业。
此处实现的设备和方法可在生产与维护方法100中的任何一个或更多个阶段期间中使用。例如，对应于生产过程108的元件或子组件可以以类似于使用中的飞行器102生产元件或子组件的方式被制造。而且，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式、或其组合可在生产阶段108和110中被利用，例如，通过大幅加快组装进程或降低飞行器102的成本。类似地，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式、或其组合可在飞行器102使用时被利用，例如，但不限于，用于维修和维护116。
图3是数据通信系统300的方框图，该系统包括通信地耦合到数据总线304的线更换单元(LRU)302。LRU302包括通信地耦合到塑料光纤串行接口模块(POFSIM)308的终端控制器306。LRU302，并且更具体地，POFSIM308经由至少一个塑料光纤312通信地耦合到数据总线304。在本示例性实现中，数据通信系统300在交通工具如飞行器102(图2中所示的)上实现。可替代地，数据通信系统300可以在任意能够使数据通信系统300起到如上所述的作用的环境中实现。
在本示例性实现中，数据总线304是塑料光纤数据总线，比如塑料光学星形耦合器。可替代地，数据总线304可以是能够使数据通信系统300起到上述作用的任意类型的数据总线。POFSIM308起到终端控制器306和数据总线304之间的通信接口的作用，如本文所述。更具体地，POFSIM308接收来自终端控制器306的电信号，并将相应的光信号发射到数据总线304。进一步，POFSIM308接收来自数据总线304的光信号，并发射相应的电信号到终端控制器306。明显地，POFSIM308直接与数据总线304和终端控制器306接合，并不需要其他的处理设备或转换单元，从而便于在数据总线304和终端控制器306之间通信。
图4A是可以与数据通信系统300(图3所示)连用的示例性POFSIM400的顶视图。图4B是POFSIM400的侧视图。为了在非受压区域实现高可靠性的POFSIM400，POFSIM400的元件被固定在浴缸形状的封装件402中，该封装件由盖子404气密密封。POFSIM400固定在LRU(如LRU302(图3中所示))内部，并且LRU可以固定在包括多个LRU的航空电子设备的底座内，限制板间距。因此，在该示例性例子中，POFSIM400具有相对小的外形。例如，封装件402可以具有的宽406约为1.0英尺、长度408约为2.0英尺，而高度410约为0.25英尺。可替代地，封装件402可以具有能使POFSIM400起到此处描述的作用的任意大小。
POFSIM400包括与终端控制器(如终端控制器306(图3中所示))接合的终端控制器接口电子电路(TCIEC)412。TCIEC412耦合到多个引脚414的至少一部分。TXO、TXE、RICK、TXHB、PWRS和VCC引脚是终端控制器的输入端，用于为POFSIM400提供电力并发射曼彻斯特双相电信号到POFSIM400。更具体地，TXO引脚接收来自终端控制器的ADINC629格式的双相曼彻斯特编码数据，TXE引脚是驱动器使能输入端，RICK引脚是32Mhz的时钟信号，TXHB引脚是驱动器控制器有效输入端，PWRS引脚是上电复位输入端，而VCC引脚414是电源电压输入端。其他引脚414包括位0输出(BS0)引脚、位1输出(BS1)引脚、串行时钟(SCL)引脚、串行数据(SDA)引脚、接地的地(GD)引脚、位状态使能(BSE)引脚、4Mhz接收器时钟输出(RXCK)引脚、接收器使能(RX)引脚、比较器调整(CADJ)引脚、信号检测(SD)引脚、已接收信号强度指示符(RSSI)引脚、测试点(TP)引脚和连接到封装件402的封装件(CASE)引脚。通过连接到外部计算设备(未示出)的串行接口端口，SCL栓和SDA引脚被用于外部编程光源驱动器(如下所述)。CADJ引脚被用来调整TCIEC412内部的比较器阈值。SD引脚指示接收器是否正确地检测到光学信号(如下所述)。
为了与数据总线如数据总线304通信，TCIEC412从引脚414接收到的信号的时序，并输出晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号到激光器/光发射二极管(LED)驱动器420。内建测试(BIT)发射机(Tx)电路422耦合在TCIEC412和激光器/LED驱动器420之间。响应于接收TTL信号，激光器/LED驱动器420输出驱动电流脉冲到光源424，其接着光源发射数字光信号。
Tx BIT电路422监控传输TTL信号和激光器/LED驱动器420与光源424的操作。在示例性实施方式中，Tx BIT电路422监控光源424是否错误地困在一状态(也被称为“粘住(stuck on)”)或偶发性/随机性发射数字光信号(也被称为集扰)。如果Tx BIT电路422确定光源424粘住或集扰，Tx BIT电路422能够抑制TTL信号的传输，从而防止数据总线304故障。
POFSIM400包括从封装件402延伸的对接连接器430。在本示例性实现中，对接连接器430具有约1.0英尺的长度432。可替换地，对接连接器430可以具有能使POFSIM400起到本文所述作用的任意大小。对接连接器430包括发射金属密封馈通管434和接收金属密封馈通管436。发射光管438光学地耦合到发射金属密封馈通管434内的发射塑料光纤(POF)440。类似地，接收光管442光学地耦合到接收金属密封馈通管436内的接收塑料光纤(POF)444。发射和接收POF440和444将POFSIM400耦合到数据总线304。在本示例性实现中，对接连接器430包括多个锁止机构450，以帮助将发射和接收POF440和444耦合到POFSIM400。光源424耦合到发射光管438以使来自光源424的数字光信号通过发射POF440被发射到数据总线304。
发射和接收光管438和442具有相对高的工作温度，相对容易金属化，并且具有匹配发射和接收POF440和444的直径和数值孔径。例如，发射和接收光管438和442每个可以是1mm直径的玻璃棒、1mm直径的硬包层石英(HCS)纤维或1mm直径的多核玻璃纤维。通过金属化发射和接收光管438和442，使用高温焊料回流工艺以将光管438和442连接到馈通管434和436，发射和接收光管438和442被分别连接到发射金属密封馈通管434和接收金属密封馈通管436。这促进POFSIM400的高气密性(例如，氦气泄漏率小于每分钟10-8立方厘米(cc/min))。
接收光管442经由接收POF444接收来自数据总线304的一个或更多个数字光信号。耦合到接收光管442的探测器460将接收到的数字光信号转换为电信号。在本示例性实现中，探测器460是高灵敏度硅探测器。可替换地，探测器460可以是任意能使POFSIM400起到本文所述作用的光学探测设备。
耦合到探测器460的接收器电路462将来自探测器460的电信号转换为曼彻斯特双相TTL信号，并将TTL发射到TCIEC412。在本示例性实现中，接收器电路462是高灵敏度和高瞬时动态范围的接收器。接收器(Rx)BIT电路464耦合在接收器电路462和TCIEC412之间。当接收TTL信号时，TCIEC412检查和验证接收到的TTL信号的时序，此后发送信号脉冲到终端控制器306。更具体地，信号脉冲经由多个引脚414中的RXN引脚和RXI引脚输出到终端控制器306。Rx BIT电路464基于自接收器电路462输出的来自RSSI的接收器信号强度指示符，监控POF缆线连接性的健康。如果检测到错误和/或问题，Rx BIT电路464通过TCIEC412产生并发射警报信号到终端控制器306。
TCIEC412、Tx BIT电路422、激光器/LED驱动器420、光源424、探测器460、接收器电路462和Rx BIT电路464固定到基板470，该基板470将来自POFSIM400的元件的热量沉到封装件402的底端。这种热沉配置减少了运行期间POFSIM400的元件上接点温度上升。在该示例性实现中，基板470是高导热性氮化铝基板。可替代地，基板470可以是任意能使POFSIM400起到本文所述作用的材料。
一旦该元件固定到封装件402内，并且发射和接收光管438和442被焊料密封到金属管434和436，封装件402上执行排气过程。排气过程完成后，通过高温平行缝焊工艺以气密封POFSIM400，盖子404密封封装件402。
图5是POFSIM400的一部分的侧视图。在图5中所示的实现中，探测器460包括与球透镜504集成的高灵敏度探测器502。高灵敏度探测器502和球透镜504固定在连接到基板470的陶瓷散热基板506的侧面上。探测器460在最大化接收光管442和探测器460之间的光耦合的位置处固定到基板470。
图6是POFSIM400的一部分的侧视图。在图6中所示的实现中，光源424包括固定到高导热性科伐合金(一种铜与钨的合金)散热基板604的顶部的边发射(EE)激光器或LED602。光源424固定到基板470以帮助最大化发射光管438和光源424之间的光耦合。为了进一步增加光源424的输出功率，可以在光源424中实现多元件集成化(即，多带)激光器或EELED阵列以增加光源输出功率3dB或更多。
图7是包括多带激光器或具有四个元件704的EE LED阵列702的光源424的实施方式的原理图。在该示例性的实现中，阵列702的宽706小于0.5mm。由于发射光管438具有1.0mm的直径，并且阵列702具有小于0.5mm的宽度，因此，耦合效率近似与使用单个元件激光器或EE LED的实施方式相同。阵列702可以被固定到散热基板604(图6中所示)。
代替EE激光器或EE LED，光源424可以包括表面发射(SE)激光器或SE LED。图8是POFSIM400的一部分的侧视图。在图8中所示的实现中，光源424包括SE垂直腔面发射激光器(VCSEL)或集成有球透镜804的SE LED芯片802。芯片802和球透镜804固定在连接到基板470的AlN散热基板806的侧面上。AlN散热基板806针对芯片802具有相对高的导热性。AlN散热基板806在最大化发射光管438和光源424之间的光耦合的位置处固定到基板470。
为了增加光功率，在一些实现中，光源424可以包括VCSEL阵列或SE LED元件。图9是光源424的端视图。在图9所示的实现中，光源424包括SE垂直腔面发射激光器(VCSEL)或集成有具有0.5mm直径的球透镜904的SELED芯片902。芯片902和球透镜904固定在连接到基板470(图4A和图4B所示)的AlN散热基板906的侧面。芯片902包括具有多个VCSEL或SE LED元件910的阵列908。在本示例性实现中，芯片902包括四个元件910。可替换地，芯片902可以包括能使光源424起到本文所述的作用的任意数量元件910。由于发射光管438和发射POF440具有1.0mm的直径，这比阵列908的大，因此每个元件910的光输出耦合到发射光管438中的效率与单个元件VCSEL或SE LED源相同。
图10A是可以与数据通信系统300(图3所示)连用的替代性POFSIM1000的顶视图。图10B是POFSIM1000的侧视图。除非另外说明，否则POFSIM1000与POFSIM400(图4A和4B所示)基本相似。代替发射和接收POF440和444的对接连接器430(图4A和4B所示)，POFSIM1000包括用于永久连接的发射和接收POF440和444的发射光纤头1002和接收光纤头1004。
更具体地，发射和接收POF440和444耦合到发射和接收光管438和442。然后环氧树脂1010被提供给馈通管434和436中限定的环氧树脂孔1012。环氧树脂1010固化后，纤维引导件1020在每个发射和接收POF440和444上方滑动并通过额外的环氧树脂连接到馈通管434和436。引导件1020阻止POF440和444弯曲超过最小POF弯曲半径。引导件1020还增加POF440和444的牵引强度并减小因不期望的弯曲而引起的光学损失。
图11A是可以与数据通信系统300(图3所示)连用的替代性示例性POFSIM1100的顶视图。图11B是POFSIM1100的侧视图。除非另外说明，否则POFSIM1100与POFSIM1000(图10A和10B所示)基本相似。在POFSIM1100中，光管438、442和POF440和444由POF兼容性纤维1102代替。POF兼容性纤维1102可以是，比如，硬包皮石英(HCS)纤维或多核玻璃(MCG)纤维。POF兼容性纤维1102在靠近封装件402的区域处被涂覆，并且被选择以匹配POF的直径和数值孔径。POF兼容性纤维1102延伸越过馈通管434和436以耦合到POFSIM1100外部的POF。
在本示例性实现中，焊封件1104密封馈通管434和436内部的每个POF兼容性纤维1102。一旦焊封1104完成，接着环氧树脂1010被提供给环氧树脂孔1012并被固化。纤维引导件1020安装在馈通管434和436上，这与POFSIM1000类似。
图12A是可以与数据通信系统300(图3所示)连用的替代性示例性POFSIM1200的顶视图。图12B是POFSIM1200的侧视图。除非另外说明，否则POFSIM1200与POFSIM400(图4A和4B所示)基本相似。与POFSIM400不同，POFSIM1200没有被气密封。因此，POFSIM1200用在交通工具如飞行器102(图2所示)的受压区域中。因为POFSIM1200没有被气密封，所以制造POFSIM1200比较便宜。
在POFSIM1200中，元件被固定到多层FR4印刷接线板1202上。进一步，光源424和探测器460中的每个在固定在相应的有源光学连接器1206内的晶体管外形罐(TO罐)封装件1204中实现。发射和接收光管438和442安装在相应的对齐套管1208中。每个有源光学连接器1206包括外部锁止机构1210以接合发射和接收POF440和444。在本示例性实现中，每个有源光学连接器1206包括两个能使有源光学连接器1206通过使用螺丝钉1222和螺母1224固定到印刷接线板1202的通孔1220。为了保护环境，在本示例性实现中，印刷接线板1202使用共形(聚对二甲苯)涂层涂覆。
在此处描述的实施方式能在终端控制器和塑料光纤数据总线之间进行数据通信。塑料光纤串行接口模块(POFSIM)接合在终端控制器和数据总线之间。POFSIM接收来自终端控制器的电信号并将相应的数字光信号发射给数据总线。POFSIM还接收来自数据总线的数字光信号，并将相应的电信号发射给终端控制器。
与至少一些已知数据通信系统不同，在此描述的POFSIM提供了终端控制器和数据总线之间的直接接口。与至少一些已知数据通信系统不同(其利用SIM和数据总线之间的光媒介转换器)，本发明的POFSIM经由至少一个塑料光纤直接连接到数据总线。因此，与至少一些已知数据通信系统相比，所述POFSIM可以具有较高的功率分配(例如，6dB)和较长使用长度(例如，50米)。此外，此处描述的POFSIM是鲁棒的、可靠的、轻量型的并且具有高耐久性。
尽管本发明的各种实施方式的具体特征可以在一些附图中显示，而在其他的附图中不是这样，这仅仅是出于方便考虑。根据本发明的原理，可以参考和/或要求保护附图中的任意特征和任意其他附图的任意特征。
进一步地，本发明包括根据下列实施例的实施例：
实施例1.一种数据通信系统，包括：
数据总线；和
线更换单元，其包括：
终端控制器；和
耦合在所述终端控制器和所述数据总线之间的塑料光纤串行接口模块(POFSIM)，其中所述POFSIM被配置以：
基于从所述终端控制器接收到的电信号，将数字光信号发射到所述数据总线；以及
基于从所述数据总线接收到的数字光信号，将电信号发射到所述终端控制器。
实施例2.根据实施例1所述的数据通信系统，其中所述POFSIM包括光源，其被配置以产生将要被发射到所述数据总线的数字光信号。
实施例3.根据实施例2所述的数据通信系统，进一步包括：
光学地耦合到所述光源的发射光管；和
耦合在所述发射光管和所述数据总线之间的发射塑料光纤(POF)。
实施例4.根据实施例1所述的数据通信系统，其中所述POFSIM包括探测器，其被配置以接收来自所述数据总线的数字光信号。
实施例5.根据实施例4所述的数据通信系统，进一步包括：
光学地耦合到所述探测器的接收光管；和
耦合在所述接收光管和所述数据总线之间的接收塑料光纤(POF)。
实施例6.根据实施例1所述的数据通信系统，其中所述POFSIM是气密密封的。
实施例7.根据实施例1所述的数据通信系统，其中所述数据总线是塑料光学星型耦合器。
所撰写的说明书使用示例公开各种实施方式，包括最佳模式，以使本领域技术人员能够实践各种实施方式，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何相关的方法。本发明可授予专利权的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有的结构性元素与权利要求的文字语言不同，或者如果其包括与权利要求的文字语言具有非本质差别的等同结构元素，那么它们旨在处于权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种可安装在线更换单元内的塑料光纤串行接口模块(308)，即POFSIM(308)，所述线更换单元能够通信地耦合到数据总线并包括终端控制器，所述POFSIM包括：
终端控制器接口电子电路(412)，即TCIEC(412)，其被配置以接收来自所述终端控制器(306)的电信号；
光源(424)，其耦合到所述TCIEC(412)并被配置为基于所接收到的电信号发射数字光信号到所述数据总线(304)；和
探测器(460)，其耦合到所述TCIEC(412)并被配置以接收来自所述数据总线(304)的数字光信号，其中所述TCIEC(412)被进一步配置以基于所接收到的数字光信号，发射电信号到所述终端控制器(306)；和
对接连接器，其包括：
发射光管(438)，其光学地耦合到所述光源(424)；和
接收光管(442)，其光学地耦合到所述探测器(460)，其中所述发射光管(438)和所述接收光管(442)的每个均被配置以耦合到各自的塑料光纤(440，444)。
2.根据权利要求1所述的POFSIM，进一步包括驱动器电路(420)，其耦合在所述TCIEC(412)和所述光源(424)之间，所述驱动器电路(420)被配置以：
接收来自所述TCIEC(412)的晶体管-晶体管逻辑信号；以及
基于所接收到的晶体管-晶体管逻辑信号，传输驱动电流到所述光源(424)。
3.根据权利要求1所述的POFSIM，进一步包括耦合在所述TCIEC(412)和所述探测器(460)之间的接收器电路(462)，所述接收器电路(462)被配置以基于在所述探测器(460)端接收到的数字光信号，发射晶体管-晶体管逻辑信号到所述TCIEC(412)。
4.根据权利要求1所述的POFSIM，其中所述TCIEC(412)、所述光源(424)和所述探测器(460)均固定到AlN基板。
5.根据权利要求1所述的POFSIM，其中所述光源包括：
散热基板(604)；和
固定到所述散热基板(604)的边发射激光器、边发射发光二极管、垂直腔面发射激光器和表面发射发光二极管中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的POFSIM，其中所述光源(424)包括具有宽度小于0.5毫米的多元件阵列，其中所述多元件阵列是多带边发射激光器阵列和多带边发射发光二极管阵列中的一个。
7.根据权利要求1所述的POFSIM，其中所述光源(424)包括阵列，所述阵列包括多个垂直腔面发射激光器元件或多个表面发射发光二极管元件，并且其中所述阵列中的所述元件被设置在1毫米直径内，所述直径与光学地耦合到所述光源(424)的传输光管的直径匹配。
8.根据权利要求1所述的POFSIM，其中所述探测器(460)包括：
散热基板(506)；和
高灵敏度探测器(502)，其与球透镜(504)集成并被固定到所述散热基板(506)。
9.一种数据通信系统(300)，其包括：
数据总线(304)；和
线更换单元(302)，其包括：
终端控制器(306)；和
如权利要求1到8的任一个所述的塑料光纤串行接口模块即POFSIM(308)，其中所述POFSIM耦合在所述终端控制器(306)和所述数据总线(304)之间。
10.根据权利要求9所述的数据通信系统(300)，其中所述数据总线是塑料光学星形耦合器。
11.一种用在终端控制器(306)和数据总线(304)之间通信数据的方法，所述方法包括：
在如权利要求1到8的任一个所述的塑料光纤串行接口模块(POFSIM)(308)处接收来自所述终端控制器(306)的电信号；
基于所接收到的电信号，使用所述POFSIM(308)产生数字光信号；以及
将所述数字光信号从所述POFSIM(308)发射到所述数据总线(304)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中产生数字光信号包括：
在驱动器电路(420)处接收晶体管-晶体管逻辑信号；
基于所述晶体管-晶体管逻辑信号产生驱动电流；
传输所述驱动电流到光源(424)；以及
基于所述驱动信号，使用所述光源(424)，产生所述数字光信号。
13.根据权利要求11所述的方法，其中产生数字光信号包括使用光源(424)产生数字光信号，所述光源包括边发射激光器、边发射发光二极管、表面发射激光器和表面发射发光二极管中的至少一个。
14.根据权利要求11所述的方法，其中发射所述数字光信号到所述数据总线(304)包括发射所述数字光信号到塑料光学星形耦合器。
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