CN117795869A - 用于调制光学通信的光源复用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光学通信的发射机和发射系统，该发射机和发射系统包括串行发射数据和协议协商信号的光源的多路复用，以实现具有小型化组件的二进制脉冲调制。反平行安装两个不同的光源(例如VCSEL)实现多路复用功能，同时仅需要两个电极的封装而无需进一步包括齐纳二极管，从而导致小型化和成本降低。

Description

用于调制光学通信的光源复用

技术领域

本发明涉及光学通信网络(诸如但不限于LiFi网络)中信号发射的领域，供在家庭、办公室、零售、酒店和工业的各种应用中使用。

背景技术

诸如LiFi网络(命名为如WiFi网络)的光学无线通信(OWC)系统使得移动用户设备(在下文中称为端点(EP))——例如笔记本电脑、平板电脑、智能电话等——能够无线连接到互联网。WiFi使用无线电频率实现这一点，但LiFi使用光谱实现这一点，这可以实现前所未有的数据传送速度和带宽。此外，它可以用于易受电磁干扰的区域。要考虑到的重要一点是，无线数据不仅仅是我们传统的连接设备所需要的。今天，电视、扬声器、耳机、打印机、虚拟现实(VR)护目镜和甚至冰箱都使用无线数据来连接和执行重要的通信。射频(RF)技术(如WiFi)正在耗尽支持这场数字革命的频谱，并且LiFi可以帮助推动下一代沉浸式连接性。基于调制，可以使用任何合适的光传感器来检测编码光中的信息。这可以是专用光电池(点检测器)、可能带有透镜的光电池阵列、反射器、磷光体转换器的漫射器、或者包括光电池(像素)阵列和用于在阵列上形成图像的透镜的相机。例如，光传感器可以是包括在插入端点的加密狗中的专用光电池。无论哪种方式，这都可以使在端点上运行的应用能够经由光接收数据。

在LiFi系统中，(例如，在光谱的可见或近红外(NIR)部分中的)电磁辐射被高频调制以高数据速率传输数据。对于下行链路，数据从天花板中的接入点(AP)中包含(例如，集成在灯具中)的一个或几个电光发射器经由调制辐射的宽光束流向端用户位置处的接收机。该接收机可以是经由通用串行总线(USB)接口与计算机连接的加密狗。对于上行链路，位于加密狗中的电光发射器发射宽光束的调制辐射，该调制辐射进而被天花板中接入点中的一个或多个光电传感器接收。许多LiFi通信系统使用光学正交频分复用(OFDM)作为调制方式，但是需要使LiFi系统符合例如USB通信协议。例如，诸如移动电话的便携式设备之间的点对点通信，或者移动电话与连接到诸如电视(TV)或集线器的基础设施的设备之间的点对点通信可能需要这一点。具体到移动设备集成，小型化要求极高。

例如，开关键控(OOK)或2电平脉冲幅度调制(PAM-2)对于要求低功耗的LiFi系统来说可能是有吸引力的调制方式，因为调制和解调原理非常简单，从而无需将需要附加计算功率和组件的复杂算法即可实现调制/解调。具体地，当使用激光器或激光二极管时，由于其大的调制带宽(其比发光二极管(LED)大一个数量级以上)，因此在仍然使用这种简单的OOK或PAM-2的同时实现了高数据速率。

欧洲专利申请EP1641151 A1公开了一种用于生成四电平光学信号而不是二进制光学信号的方法和设备。为了降低比特率，它提出使用两个二电平电编码信号来驱动两个光学调制器，其例如调制激光输出，从而生成两个不同的光学编码信号并在光学耦合器处耦合这两个光学信号以获得四电平光学信号。为了改善组合，调整光学信号的耦合比和功率以实现四电平光学信号的良好消光比。

USB协议或其他接口协议定义了多引脚和多状态的使用，协议协商信号和数据信号的处置也将需要多电平幅度调制(诸如PAM-3或PAM-4)。这进而将严重降低系统效率，因为功率发射能力将需要至少加倍，从而导致由于激光阈值电流的存在而导致的附加损耗至少加倍，并且将增加复杂性，尤其是在接收机侧，因为需要在多个幅度电平之间区分。这两个因素都导致成本增加、体积增大和功耗增大。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于光学无线通信的传输方案，其允许处置协议协商信号和数据信号，同时仍然用二电平(二进制)调制方式调制发射器。

这个目的是通过如权利要求1所述的发射机、如权利要求10所述的系统和如权利要求12所述的方法来实现的。

根据针对系统的发射端的第一方面，提供了一种用于在光学通信系统中发射复用光学信号的发射机，其中该发射机包括：

提供了两个半导体光源和用于经由光学链路传输数据的装置，

该装置包括：

编码器，用于将输入数据转换成通信或接口协议的多个信令状态；和

驱动器，用于产生具有映射到多个信令状态的多个调制电平的至少一个调制驱动信号，并且用于将至少一个调制驱动信号提供给两个光源，其中调制驱动信号被配置成以互斥的方式用多个调制电平中的不同调制电平驱动两个光源，使得一次只有一个光源发射。

根据第二方面，提供了一种用于经由光学链路传输数据的系统，该系统包括：

根据第一方面的发射机；和

用于经由光学链路接收数据的装置，该装置包括：

检测器，用于检测具有多个调制电平中的不同调制电平的复用光学信号，并用于提取多个调制电平；和

解调器，用于将多个调制电平转换成映射到多个调制电平的通信或接口协议的多个信令状态。

用于经由光学链路接收数据的装置可以是接收机的一部分。

根据第三方面，提供了一种经由光学链路传输数据的方法，该方法包括：

将输入数据转换成通信或接口协议的多个信令状态；

生成至少一个调制驱动信号，该至少一个调制驱动信号具有映射到多个信令状态的多个调制电平；和

将至少一个调制驱动信号提供给两个半导体光源，其中调制驱动信号被配置成以互斥的方式用多个调制电平中的不同调制电平驱动两个光源，使得一次只有一个光源发射。

因此，由于两个光源之间调制电平的分离，通过降低发射机处的功率发射能力和降低接收机处的辨别能力，可以实现系统效率的提高和复杂性的降低。这两个因素导致成本降低、体积减小和功耗降低。驱动器被配置成以互斥的方式用调制的驱动信号驱动两个光源。因此，一次只有一个光源发射，使得可以进一步减少功耗、干扰和辨别工作，这与接下来描述的第一选项特别相关。

注意，所提出的光源复用传输方案对于通过光纤(例如，聚合物光纤(POF))的传输也工作良好，这允许小的并且因而快速的检测器，并且其中发射机限制是相关的。因此，对于光纤上的半导体光源(例如，LED或激光二极管)，也可以在低复杂度和低功耗下实现更高的比特率。

根据任一方面的第一选项，当使用偏振(尤其是圆偏振)是有益的时，两个光源可以被配置成产生具有不同波长或偏振的相应光输出。因此，在接收机处实现两个相应电平的双电平检测，这在例如移动配置中是有利的，在移动配置中，设备的距离和相对取向改变，从而导致接收机处绝对信号电平的大变化。

根据可以与第一选项相组合的任一方面的第二选项，两个光源选自：发光二极管(LED)、微型LED、垂直腔面发射激光器、边发射激光器、边发射激光二极管、和光子晶体面发射激光器。优选地，光源是相似的，例如，两者都是VCSEL，但是可以例如使用不同的波长(当与第一选项组合时)。

根据可以与第一或第二选项相组合的任一方面的第三选项，两个光源可以以反平行配置连接，具有两个连接器，用于将该调制驱动信号施加到两个光源的两者。反平行配置提供极性可寻址双信道激光二极管配置，其经由通信或接口协议状态的串行发射实现波长或偏振复用，同时确保静电放电(ESD)保护、最小化组件数量、和最小化电极数量。多电平(双极)驱动信号的极性可以用于确定哪个光源，以及当与第一选项组合时，激活哪个波长或偏振信道。

根据任一方面的第四选项，当与第三选项组合时，可以使用垂直芯片架构(使用单个引线结合电极)、横向芯片架构(使用两个引线结合电极)、或倒装芯片架构(不使用引线结合)来实现反平行配置：安装在合适的基板上，诸如陶瓷板、绝缘金属基板(IMS)或金属芯印刷电路板(MC-PCB)、玻璃增强环氧基PCB(诸如FR-4)、基于棉纸和环氧树脂的PCB(诸如CEM-2)、基于聚合物(例如聚酰亚胺)的柔性PCB或柔性-刚性PCB；或者安装在封装中，诸如扁平无引线封装(QFN)、塑料引线芯片载体(PLCC)、或陶瓷或陶瓷基板封装。因此，可以实现紧凑的发射机架构。在垂直芯片架构中，芯片的一个电极经由结合导线连接，另一个经由芯片和基板之间的诸如焊料或导电界面材料(诸如导电胶，例如银膏胶)的直接电互连而连接。电平或横向芯片架构的两个电极都经由相应的结合导线连接。在后一种情况下，芯片和基板之间的互连可以是纯粹的热机械互连，使得电导率是不相关的。使用发射器封装给出的优点是易于处置，并且使得能够使用分辨率要求更宽松的PCB。

根据任一方面的第五选项，当与第三或第四选项组合时，通信或接口协议的多个信令状态可以用于仅使用两个功率电平来驱动光源中的每一个，以生成协议协商信号和数据传送信号。因此，紧凑且高效的发射系统可以用于经由光学链路提供各种通信或接口协议。

在第五选项的示例中，通信或接口协议可以是USB协议。在这种情况下，多个信令状态可以包括USB协议的J状态、K状态、SE0状态和Init状态中的至少一些，并且优选地包括所有四种状态。

根据任一方面的第六选项，调制驱动信号可以通过使用以下来产生：三电平调制方式，其中两个光源都以OOK模式驱动；或者三电平不归零(NRZ)调制方式，其中两个光源中的一个以NRZ PAM-2模式驱动并且两个光源中的另一个以OOK模式驱动；或者四电平NRZ调制方式，其中两个光源都以NRZ PAM-2模式驱动。因此，可以提供用于在两个光源之间分离不同数量的状态的各种实施方式选项。

根据第七选项，接收的复用光学信号可以是波长或偏振复用光学信号。这提供了可以更好地区分两个光源的输出电平的优点。

注意，上述装置可以基于具有分立硬件组件的分立硬件电路、集成芯片、或芯片模块的布置来实现，或者基于由存储在存储器中、写在计算机可读介质上、或从网络(诸如互联网)下载的软件例程或程序控制的信号处理设备或芯片来实现。

应当理解，如权利要求1所述的发射机、如权利要求10所述的系统和如权利要求12所述的方法可以具有类似和/或相同的优选实施例，特别是如从属权利要求中所限定的。特别地，可设想，所要求保护的装置或使用这种装置的相应发射机/接收机可以在实现光学数据通信的系统中使用。

应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或上述实施例与相应独立权利要求的任何组合。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得到阐述。

附图说明

在下列附图中：

图1示意性示出了根据各种实施例的具有波长/偏振复用的光学通信系统的框图；

图2示出了根据各种实施例的具有波长/偏振复用的发射过程的流程图；

图3示出了具有波长/偏振复用的接收过程的流程图；

图4示意性示出了根据一个实施例的具有反平行激光二极管的双信道发射器；

图5示意性示出了用于驱动激光二极管的2电平不归零脉冲幅度调制的示意图；

图6示意性示出了用于驱动激光二极管的OOK幅度调制的示意图；

图7示出了根据各种实施例的以反平行配置进行配置的两个激光二极管芯片的三个布局示例的俯视图；

图8示意性示出了根据一个实施例的调制方式的示意图，其中两个激光二极管都以OOK模式驱动；

图9示意性地示出了根据一个实施例的3电平不归零(NRZ)调制方式的第一示例的示意图，其中一个激光二极管在PAM-2(NRZ)模式下被驱动，并且另一个激光二极管在OOK模式下被驱动；

图10示意性示出了根据一个实施例的3电平NRZ调制方式的第二示例的示意图，其中在PAM-2(NRZ)模式下驱动一个激光二极管，并且在OOK模式下驱动另一个激光二极管；

图11示意性地示出了主机和设备之间的高速USB2.0协商过程的示例的波形图；以及

图12示意性示出了4电平NRZ调制方式的示意图，其中两个激光二极管都以PAM-2(NRZ)模式驱动。

具体实施方式

现在基于具有多路复用信道的光学无线照明和通信(LiFi)系统的发射系统来描述本发明的各种实施例。虽然本发明在照明系统的背景下特别有利，但是本发明不限于此，并且还可以用于光学无线通信系统内，该光学无线通信系统没有集成在照明系统内或基于光纤的光学通信系统内。

遍及下文，光源或发射器可以理解为产生用于通信目的的可见光或不可见光的辐射源(即，包括红外(IR)或紫外(UV)光源)。光源可以包括在灯具中，诸如嵌入式或表面安装的白炽灯、荧光灯或其他放电灯具。灯具也可以具有非传统类型，例如光纤光学器件在一个位置，并且光纤芯或“光导管”在另一个位置。这些构思也可以用于智能电话或物联网(IoT)设备之间的点对点通信中。

还要注意，当使用基于光谱的不可见部分(诸如红外和/或紫外)的光学无线通信时，该系统可以与任何照明系统完全去耦合。在这种场景中，光学无线通信系统可以用于主要提供通信，并且在光学无线通信系统中可以使用单独的收发机节点。替代地，这种光学无线通信系统可以补充另外的功能，并因此集成在受益于这种通信功能的其他应用设备中；诸如个人计算机、个人数字助理、平板计算机、移动电话、电视等。

传统光源灯具正迅速被发光二极管(LED)或基于激光的照明解决方案所取代。在LiFi系统中，使得更先进的LED或基于激光的灯具能够充当LiFi通信集线器，以为照明基础设施增加LiFi连接性。该基本思想在于，照明基础设施以这样的方式定位，使得它提供从灯具到人们倾向居住的位置的视线。结果是，照明基础设施也很好地定位成提供同样需要视线的光学无线通信。

根据各种实施例，提出了一种包括(功率)发射机和接收机的光学发射系统，其允许利用数据和协议协商信号的串行发射进行波长复用，以实现具有小型化组件和最小化功耗的PAM-2或OOK调制。利用两个不同的发射波长或偏振，协商和数据传送可以分别由这两个波长或偏振信道来处置，每个信道可以仅使用两个功率电平来调制。

更具体地，具有一对光源(例如，LED、微型LED、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、边发射激光器(EEL)、边发射激光二极管(EELD)、光子晶体面发射激光器(PCSEL)等)的光学前端可以由一个或多个驱动器(调制器)驱动，所述一对光源各自具有不同的波长或偏振，所述一个或多个驱动器(调制器)可以驱动其上已经施加了调制数据信号的负电流和正电流。调制数据信号可以对应于映射到两个光源的离散输出电平上的通信或接口协议的信令状态(例如，USB 2.0总线状态)，其中一个或两个信号源可以在任一时间发射。

注意，在真正的反平行配置中，两个光源由于它们的二极管性质而不能同时发射。然而，在三端子配置中，其中两个光源的电极中只有一个直接彼此电连接，从而形成具有相反极性的两个光源的接合端子(即串联配置)，两个光源可以同时发射。

在其中USB通信协议用于光学无线通信的示例中，两个信号电平不足以符合标准。结果是，将需要更高电平的调制类型，诸如PAM-3或PAM-4调制，从而导致系统所需的功率发射能力大幅增加，这与对低平均功耗系统的要求不相容。对于激光二极管的应用来说，由于其大的固有调制带宽，激光二极管原则上使用简单的调制实现高速通信，由于激光阈值电流的存在，这引起了问题，这要求发射器相对于系统的目标功率发射电平的调谐功率能力。

一般来说，激光二极管(诸如VCSEL)以最高效率操作的驱动电流范围有限。当降低驱动电流时，由于激光器阈值电流的存在，电光转换效率迅速下降，接近该激光器阈值电流时，主要存在热耗散并且几乎没有可用的光学输出功率。

图1示意性示出了根据各种实施例的具有波长/偏振复用的光学通信系统的框图。

注意——遍及本公开——仅示出了那些有助于理解实施例的结构元件和功能。为了简洁起见，省略了其他结构元件和功能。

图1的光学通信系统可以对应于LiFi网络的通信链路，并且包括经由光学链路(例如光自由空间链路)连接到接收机(光检测器)20的发射机(光学发射器)10(例如作为具有照明系统的灯具的接入点(AP)的一部分)。具有不同波长l1、l2或偏振p1、p2的相应光信号(例如光束)111、112由发射机10的一对光源(LS1、LS2)12、14产生，并由接收机20的检测器(D)22接收。在偏振与移动发射机和/或接收机结合使用的情况下，圆偏振是优选的，因为它不太容易受到对准误差的影响。

该对光源12、14可以是辐射发射元件(例如，LED、激光二极管(VCSEL)、或其他类型的激光器)，并且之后可以跟随有可选的光束成形元件(BS)17，该光束成形元件(BS)17可以是与光源12、14中的每一个相关联的共享光学器件或单独光学器件，其基本上在相同方向上发射。

检测器22可以包括至少一个分离器元件(SEP)23(例如，分离光学器件)和光电检测器(PD)24以及可选的聚光器(未示出)(例如，聚光光学器件，未示出)，该聚光器可以是光电检测器24的每个检测器元件共享的光学器件或单独的光学器件。这些光学器件可以与检测器元件完全或部分集成。当使用多个检测器元件时，它们将检测源自基本相同方向的光。

在特定示例中，接收机20的光电检测器24可以包括两个光电检测器元件，这两个光电检测器元件将两个光信号111、112转换成相应的电信号或表示两个光信号111、112的调制电平的至少一个电信号210。即，接收到的光信号111、112可以首先被分离器元件23分离，并且然后被光电检测器24检测并转换成(一个或多个)相应的电信号。光电检测器24可以包括至少一个辐射检测元件(例如，分立或集成的一个光电二极管或一组光电二极管，例如作为1D或2D阵列，或其他类型的光检测器)。这种检测元件的示例可以是PN光电二极管(PN PD)、PiN光电二极管(PiN PD)、雪崩光电二极管(APD)、光电晶体管(PT)和硅光电倍增器(SiPM)。

在另一个示例中，两个光信号111、112可以首先被单个光电检测器24检测到，并被转换成包括两个光信号111、112的调制电平的单个电信号210。分离器元件23然后可以用于辨别或提取接收到的光信号111、112的调制电平。在这种情况下，检测器20处的电平分离需要不同的接收电平，这可以通过对两种不同类型的光示出基本上不同灵敏度的光电检测器24来实现，或者通过利用为要传输的每个信令状态生成不同输出电平的调制方式来调制两个光源中的每一个来实现。

在波长复用的情况下，可以通过光源12、14的不同配置直接获得不同的波长l1、l2，或者通过由一个或多个波长敏感滤波器(诸如二向色滤波器或光谱吸收/透射滤波器)将光源12、14的输出光束分成它们的波长分量来获得不同的波长l1、l2。

在偏振复用的情况下，不同的偏振p1、p2可以通过使用偏振器将由光源12、14产生的未定义或混合偏振的光束过滤成定义明确的偏振光束来获得。因此，两个光源12、14可以产生各种偏振，从各种偏振中过滤出所要求的类型。替代地，两个光源12、14可以发射偏振光，该偏振光被光学组件转换成所要求类型的偏振。因此，基本上所有产生的能量也用于光信号的发射。例如，线性偏振光束(这里作为第一类型理解)可以被转换成第二类型，即偏振平面通过光学旋转器(例如半波片，其快轴与入射线性偏振矢量成45度角安装)相对于初始光束旋转90度的线性偏振光束，或者例如左旋圆偏振光束(作为第一类型理解)可以通过穿过半波片被转换成右旋圆偏振光束。替代地，线性偏振发射可以通过例如四分之一波片转换成圆偏振光，该四分之一波片安装成其快轴与入射线性偏振光的偏振矢量成45度角。这然后可以充当第一光类型。可以通过安装相对于用于产生第一类型光的片旋转90度的四分之一波片来产生第二光类型，并且如与第一类型光相比，该第二类型光的圆偏振的所得旋向性相反。为了区分两种圆偏振类型，可以使用四分之一λ(lambda)片和线性偏振器的组合，其中圆偏振光首先被转换成线性偏振光，并且然后被线性偏振器过滤，并且其中线性偏振器相对于四分之一波长片的快轴的取向确定了哪种类型被透射和/或反射用于检测。

附加地，发射机10包括编码器(ENC)16，用于根据期望的通信或接口协议的信令状态(例如，USB 2.0总线状态)对经由接口电路(未示出)接收的输入数据DI进行编码，以获得二进制数据序列100，该二进制数据序列100由二进制值“0”(或“低”)和“1”(或“高”)的序列组成。二进制数据序列被提供给分光器/调制器(SPL/MOD)18，该分光器/调制器18根据期望的通信或接口协议的信令状态(例如，USB 2.0总线状态)生成驱动信号102(例如，驱动电流或电压)，并将其提供给该对光源12、14以生成具有不同波长l1、l2或偏振p1、p2的光输出111、112。

此外，光源12、14可以被配置成向分光器/调制器18提供指示相应光输出电平或与这些光电平相关的属性或参数的相应反馈信号，该分光器/调制器18使用反馈信号来生成或控制驱动信号102并将其施加到光源12、14。例如基于反馈信号，分光器/调制器18可以调节驱动信号102，以根据调制方式控制提供给光源12、14的驱动电流的范围和/或电平，并且从而控制它们的各个光输出111、112。

在一个实施例中，分光器/调制器18充当调制器驱动器，其将二进制序列100转换成驱动信号102，以获得具有代表通信或接口协议的不同状态(例如，USB 2.0总线状态)的不同电平的多电平驱动信号。此外，分光器/调制器18选择多电平驱动信号102的不同电平，以在该对光源12、14之间分离驱动电流(或驱动电压)的合成电平，使得光源12、14中的每一个被不超过两个电平(即驱动电流或驱动电压的离散值)驱动。

如上面已经解释的，在接收机20处，检测器22可以使用分离器23(例如，波长或偏振滤波器)来分离接收到的光信号111、112并检测它们的(一个或多个)调制信号210，从而检测具有不同波长l1、l2或偏振p1、p2的接收到的光信号111、112。分离器元件23可以与该光电检测器24或一组光电检测器集成在一起。

可以存在一个检测信道随后分离调制信号210，或者对于携带数据的两种不同类型的光存在两个不同的检测信道(即两个不同的光电检测器或光电检测器元件)。

分离器元件23可以是用于过滤不同波长l1、l2的光学薄膜滤波器或用于过滤不同偏振p1、p2的偏振器。偏振器可以是线偏振器或圆偏振器，其被配置为让特定偏振的光波穿过，同时阻挡其他偏振的光波。两种类型的分离器元件23可以是透射型的和/或反射型的。作为一个示例，分色镜和偏振分束器可以被配置成对于第一光类型(l1或p1)是透射的并且对于第二光类型(l2或p2)是反射的，而光谱吸收滤波器和吸收偏振器具有透射性质。

分离的(一个或多个)调制信号210(例如，调制光信号111、112的提取电平)然后可以被提供给解调器/组合器电路(DEM/COM)26，在解调器/组合器电路26处，通过将辨别的输出电平转换成通信或接口协议的原始状态(例如，USB 2.0总线状态)来组合和解调它们。

然后，可以在解码器电路(DEC)28中对通信或接口协议的原始状态进行解码，以获得输出数据DO，该输出数据DO应该对应于提供给发射机10的原始输入数据(即原始二进制数据序列)DI。

可选地，检错电路(未示出)可以基于检错方案(例如奇偶校验、循环冗余校验(CRC)、纠错编码等)来校验输出数据，以确定光学传输的传输质量(例如信噪比)。可选地，校验结果可以经由光学或其他无线信道从接收机20反馈到发射机10，作为可以被分光器/调制器18用来控制驱动信号102的传输质量信息。

图2示出了根据各种实施例的具有波长或偏振复用的发射过程的流程图。

在转换(CONV)步骤S201中，输入数据被转换成用于经由光学链路传输输入数据的通信或接口协议的相应状态(例如，USB 2.0总线状态)。然后，在信道分离(CH-SPL)步骤S202中，将所获得的通信或接口协议的状态分配给要提供给一对光源的多电平驱动信号(例如多电平脉冲调制信号)的不同电平，以这样的方式使得该对光源中的每个光源由多电平驱动信号中的不超过两个不同电平驱动。由此，通信或接口协议的状态的传输被分成经由由第一光源创建的第一信道的第一光学传输(具有第一波长或第一偏振)和经由由第二光源创建的第二信道的第二光学传输(具有第二波长或第二偏振)。

在随后的调制(MOD)步骤S203中，多电平驱动信号被提供给该对光源以对不同波长或偏振的光束进行调制。

最后，在传输(TX)步骤S204中，该对光源分别经由第一和第二信道传输它们相应的具有不同波长或不同偏振的调制光输出。

图3示出了根据波长或偏振复用的接收过程的流程图。

在接收(RX)步骤S301中，接收机的检测器(其包括至少一个光电检测器元件或至少一组光电检测器元件)接收(检测)不同波长或偏振的复用光学信号。在可能包括信道分离的附加后续或先前提取(EXTR)步骤S302中，接收的复用光学信号被分离(例如，通过波长或偏振滤波器)成两个不同的信道信号，并且原始多电平驱动信号的不同电平被从信道信号中提取或区分。

在用相应不同的输出电平调制两个复用光学信号的情况下，它们可以由单个光电检测器联合检测，并且原始多电平驱动信号的不同电平可以从获得的单个联合检测信号中提取或区分。

然后，在解调(DEMOD)步骤S303中，在步骤S302中提取的不同电平被转换成通信或接口协议的相关联状态(例如，USB 2.0总线状态)。

最后，在解码(DEC)步骤S304中，所获得的通信或接口协议的状态被解码成原始输入数据的二进制序列。

在一个示例中，控制软件可以在发射机10和/或接收机20中提供的中央处理单元(CPU)上运行，以提供图2和图3中讨论的发射和接收过程的至少一些步骤。

便携式设备需要小型化，这可以通过将图1的两个光源12、14(例如，两个LED或激光二极管(例如，VCSEL)芯片)组合在单个封装中来部分实现。由于这样的芯片可能对ESD极其敏感，因此这些芯片每个都可以由附加的齐纳二极管保护。两个不同的光源可以安装在具有或不具有ESD保护的单个封装中，这是通过分别经由用于完全独立信道的四个电极或用于具有公共阳极或公共阴极的单独可寻址信道的三个电极来实现两个不同波长或偏振信道的独立寻址来实现的。

然而，使用所需的三个或四个电极导致非最佳的小型化，特别是在期望通过另外存在的两个齐纳二极管进行ESD保护的情况下。

在具有优化的小型化的实施例中，具有不同波长或偏振的图1的两个光源12、14(例如，LED或激光二极管(例如，VCSEL))可以反平行安装，以实现期望的波长或偏振复用功能，同时仅需要两个电极的封装而不进一步包括齐纳二极管，因为每个LED或激光二极管充当另一个LED或激光二极管的ESD保护器以抵抗高反向电压。因此，该配置导致最佳的小型化和成本最小化。

图4示意性示出了根据一个实施例的具有反平行LED或激光二极管D1、D2的双信道发射器或发射机。反平行激光二极管(例如VCSEL)D1、D2对应于图1的光源12、14。

激光二极管D1、D2的反平行配置提供了一种极性可寻址双信道激光二极管配置，其实现了经由以两种不同波长串行发射通信协商和数据信号(例如，通信或接口协议的状态)的波长或偏振复用，同时确保静电放电(ESD)保护、最小化组件数量、和最小化电极数量。多电平驱动信号的极性可以用于确定激活哪个波长或偏振信道。

利用根据各种实施例提出的反平行LED或激光二极管配置，其中顺序驱动具有不同发射波长(或者替代地不同偏振)的两个LED或激光二极管(例如，VCSEL)，可以实现具有多于两个输出电平的光学无线通信，使得可以实现符合USB协议或其他通信或接口协议的通信，同时实现最小的组件数量以实现移动设备中用于集成的最大的小型化。

图5示意性示出了用于驱动激光二极管(例如，VCSEL)的2电平(PAM-2)不归零(NRZ)脉冲幅度调制的示意图，该脉冲幅度调制具有刚好高于激射阈值电流的较低电平，这有利于使调制速度能力最大化。

如从图5可以得到，在平均驱动电流IDav附近具有两个正电平的二进制调制NRZ驱动电流IDmod被应用于激光二极管的输出功率(P)与驱动电流(ID)的特性曲线，以产生具有两个电平的二进制调制NRZ光输出。即激光二极管在两个不同电平的输出光之间切换。

图6示意性示出了用于驱动激光二极管的OOK幅度调制的示意图。

如从图6可以得到，在平均驱动电流IDav附近具有一个正电平和一个零电平的二进制调制归零(RZ)驱动电流IDmod被应用于激光二极管的输出功率(P)与驱动电流(ID)的特性曲线，以产生具有一个非零电平和一个零电平的二进制调制RZ光输出。即激光二极管被接通和关断，如从驱动电流的OOK调制所预期的那样。

这种使用LED或激光二极管(例如VCSEL)的OOK调制有利于发射机的功耗最小化和效率最大化。

利用两个不同的发射波长(波长信道)，通信或接口协议(诸如USB协议)的协商和数据传送可以例如分别由这两个波长信道来处置，每个波长信道可以仅使用两个功率电平来调制。合适的NIR波长可以是例如850nm和940nm，这是通常用于NIR设备的波长，但是原则上也可以选择许多其他波长。唯一的要求是使得能够在传感器处分离两种波长。

替代地，两个光源可以被配置成发射不同偏振的光束。使得能够在接收机处容易地分离两个光束的非常合适的组合是右旋圆偏振发射和左旋圆偏振发射。然而，线性或椭圆偏振的其他组合也是可能的。

上面已经结合图4解释了实现符合通信或接口协议(诸如USB协议)的光学无线通信的基本配置。

图7示出了两个LED或激光二极管(例如，VCSEL)芯片的三个布局示例的俯视图，这两个LED或激光二极管芯片以反平行配置(例如，在陶瓷基板上)配置，在底部仅具有两个电极。

左边的布局示例(a)示出了引线结合垂直架构芯片的配置，而中间和右边的布局示例(b)和(c)示出了倒装芯片架构芯片的配置，其中芯片被翻转和定位，使得焊球面向外部电路上的连接器。然后焊球被重新熔化(通常使用热空气回流)。替代地，金属凸块可以用于该互连，例如Au柱形凸块，并且可以应用温度-压力条件来实现实际的互连。替代地，导电压敏粘合剂(例如各向异性导电压敏粘合剂(PSA))可以用于实现电互连。

由于出色的热管理能力，陶瓷封装可以是优选的，因为激光二极管(例如VCSEL)通常是对温度非常敏感的元件。

布局示例的底侧仅包括两个电极，其与俯视图中白色区域所示的两个电极电连接。

这里描绘了垂直和倒装芯片架构，尽管横向器件架构也可以使用每个激光二极管芯片的阳极和阴极两者的引线结合以类似的方式安装。

替代地，可以应用四方扁平无引线(QFN)封装，作为封装成本和热性能之间的良好折衷。QFN封装基于由平面铜引线框架基板制成的近芯片级塑料密封封装。

该封装可以覆盖有光学漫射器板，诸如衍射光学元件，以使芯片的每个光源的光束轮廓均匀化，以及通过扩大虚拟光源尺寸和增加光束角度来降低光源亮度以改善眼睛安全。

在下文中，基于二进制状态“高”和“低”，更详细地描述了根据具有USB 2.0总线状态的USB协议提供通信的几个实施例。

USB被设计成使外围设备与个人计算机的连接标准化，既与其通信又向其提供电功率。它已经在很大程度上取代了诸如串行端口和并行端口的接口，并在各种各样的设备上已经变得常见。经由USB连接的外围设备的示例包括计算机键盘和鼠标、摄像机、打印机、便携式媒体播放器、移动(便携式)数字电话、磁盘驱动、和网络适配器。USB连接器已经越来越多地取代其他类型的连接器作为便携式设备的充电线缆。

USB信号使用差分信令发射，其中低速(LS)、全速(FS)以及高速(HS)模式使用半双工的单个数据对(标为D+和D-)。用于逻辑低的发射信号电平为0.0-0.3V，并且用于逻辑高电平的发射信号电平为2.8-3.6V。通过在J状态和相反的K状态之间切换数据线来传输USB数据，同时使用NRZ反相(NRZI)线路编码来编码数据。另外的状态“SE0”(D+和D-均为低)可以用于指示分组信号结束或USB设备断开。

在第一实施例中，USB协议的J状态(D+低，D-高)由反平行对的第一光源(VCSEL 1)的高输出电平定义，而K状态(D+高，D-低)由反平行对的第二光源(VCSEL 2)的高输出电平定义。

因为在USB协议中不需要D+和D-都为高的组合，所以反平行对的两个光源将永远不需要同时被激活，除非低状态对于两个光源将意味着驱动电流不等于零。

因此，只需要状态(D+高、D-低)、(D+低、D-高)和(D+低、D-低)，这可以通过一对光源的两个波长或偏振信道的连续激活/去激活来实现。在第一实施例的配置中，状态SE0等于没有任何信号。

下表1中示出了一种可能的实施方式：

状态	D+	D-	VCSEL1	VCSEL2
					“SE0”	低	低	低＝关断	低＝关断
“J”	低	高	高	低＝关断
					“K”	高	低	低＝关断	高

图8中呈现了在这种系统调制时的驱动条件的可视化。

图8示意性示出了根据第一实施例的由3电平调制方式驱动的两个反平行激光二极管的功率与驱动电流特性的示意图。两个激光二极管都由OOK模式下的调制驱动电流IDmod驱动，其中驱动电流IDmod以NRZ方式在正电平(对应于D+)和负电平(对应于D-)之间切换，而零电平对应于状态SE0。图8中描绘了驱动电流的波形，其中时间轴在垂直方向上。

响应于驱动电流IDmod的NRZ调制，当调制的驱动电流IDmod通过它们相应的阈值电流I_th,1和I_th,2时，激光二极管交替接通和关断。

尽管其实施方式非常简单，但SE0状态无法与接收机处的视线损失区分开来。此外，这种配置仅适用于在数据分组传送期间连续交替寻址(切换)两个激光二极管(VCSEL1、VCSEL2)时示出足够低的开启延迟时间的发射器。

在第二实施例中，根据其中实际数据信号(即，J和K状态)相对于激光二极管(例如，VCSEL)封装的两个电极具有一个极性(即，都由具有相同发射波长或偏振的同一激光二极管发射)的方案来驱动反平行的一对激光二极管(例如，VCSEL)的两个波长或偏振信道，并且另外的通信协商信号(即，状态SE0和可能的其他通信信号)具有相反的极性(即由另一个激光二极管以与数据信号的波长或偏振不同的波长或偏振发射)。同样在这里，信号在时间上顺序分布，类似于如USB 1.1或USB 2.0通信协议中存在的这些信号的顺序分布。

然而，在这种情况下，不归零(NRZ)PAM-2调制被应用于第一激光二极管(VCSEL1)，而OOK调制被应用于第二激光二极管(VCSEL 2)。所有实际的数据通信仍然经由两条虚拟D+/D-线路进行，但是协商信号至少部分地以不同的波长或偏振进行通信。

下面的表2中示出了一种可能的驱动方案，作为用于两个反平行安装的激光二极管(例如VCSEL)的驱动方案的示例，这两个反平行安装的激光二极管实现了符合USB协议的光学数据通信，其中第一激光二极管(VCSEL 1)在定义J和K状态的PAM-2NRZ模式下操作，并且第二激光二极管(VCSEL2)在OOK模式下操作以定义SE0状态：

状态	D+	D-	VCSEL1	VCSEL2
					“SE0”	低	低	关断	高
“J”	低	高	低	低＝关断
					“K”	高	低	高	低＝关断

因此，在这种配置中，第二激光二极管(VCSEL2)的(高)激活指示SE0状态，而J和K状态由第一激光二极管(VCSEL 1)的两个非零电平指示。这种驱动方案在图9中被可视化。

图9示意性地示出了根据第二实施例的3电平不归零(NRZ)调制方式的示意图，其中具有不同波长或偏振的反平行激光二极管之一以PAM-2(NRZ)模式驱动，并且另一个激光二极管以OOK模式驱动。

如从图9可以得到，第二激光二极管(VCSEL2)的调制驱动信号IDmod的OOK分量用于发信号通知SE0状态，其对应于图中右侧的P对ID特性，而J和K状态(D+和D-电平)由第一激光二极管(VCSEL 1)的调制驱动信号IDmod的PAM-2分量的两个电平发信号通知，其对应于图中左侧的P对ID特性。

这种配置具有相对于抖动(即信号时序)的高信号完整性的潜在优势，这是由于以下事实：在随后的J-K传输期间，由于第一激光二极管(VCSEL 1)在其阈值I_th,1以上连续操作，因此对于所有的J-K跃迁，信号电平变化非常快。

替代地，在第三优选实施例中，两个波长或偏振信道被链接到USB协议中定义的并且与第一实施例一致的两个不同的数据线D+和D-，但是现在SE0状态由来自反平行激光二极管对之一的信号的存在来指示。

例如，一种实施方式将是直接将D+线与第一激光二极管(VCSEL 1)相关联，并将D-线与第二激光二极管(VCSEL2)相关联，同时以NRZ PAM-2调制模式驱动第一激光二极管(VCSEL 1)并且以OOK调制模式驱动第二激光二极管(VCSEL 2)。

下面的表3表示用于两个反平行安装的激光二极管(例如VCSEL)的驱动方案的示例，这两个反平行安装的激光二极管实现符合USB协议的光学数据通信，其中波长或偏振与USB数据线(即D+/D-通信信道)相关联，并且反平行激光二极管中的一个在NRZ PAM-2调制模式下操作，其实现用于发信号通知SE0状态的附加电平：

状态	D+	D-	VCSEL1	VCSEL2
					“SE0”	低	低	低	低＝关断
“J”	低	高	关断	高
					“K”	高	低	高	低＝关断

如前所述，可以有利的是，启用可以与两个输出信号的缺失相区分的(低、低)状态，例如，以容易地检测光学连接的丢失。然而，为了最高的信噪比(SNR)，如由J和K状态表示的实际数据信号应该尽可能高。

为了实现这一点，逻辑(低，低)状态由反平行对的单个光源处于非零功率模式而另一个光源处于零功率模式来表示。对于视线损失的检测，不需要高频调制，并且可以用较低的带宽检测信号，并且因此具有较高的灵敏度。因此，建议再次将(D+低，D-低)状态定义为其中一个光源被OOK调制而另一个光源被PAM-2调制且两个电平都不等于零的状态，但是现在将PAM-2调制光源的低电平分配给SE0状态，使得高光学功率可用于J和K状态(即D-或D+高)。这种驱动方案的一个示例在图10中呈现。

图10示意性示出了根据第三实施例的3电平NRZ调制方式的示意图，其中一个激光二极管(左侧的P对ID特性)以PAM-2(NRZ)调制模式驱动，并且另一个激光二极管(右侧的P对ID特性)以OOK调制模式驱动。因此，激光二极管的双波长或双偏振对在3电平NRZ调制方式中被驱动，其中PAM-2调制的非零低电平定义SE0状态。

此外，第三实施例的3电平调制方式可以用于以相同波长和相同偏振操作图1的两个光源12、14。这里，两个光源12、14的三个不同电平的输出功率被分配给D+、D-和SE0。因此，所有三个不同的电平可以在接收机处用检测器22来辨别，然后该检测器22将接收在一个波长或偏振下具有三个不同功率电平的组合或混合光信号。

在替代实施例中，两个激光二极管都可以以NRZ PAM-2模式驱动。这使得能够使用附加的信号电平，这对于如完整的USB-2协议中所需的通信协商消息可能是有益的。以这种方式，实现附加的信令选项，该选项可以例如在高于标称发射功率下使用，因为这种信号只是偶然使用，并且不是像数据分组中那样重复使用。在USB通信协商中，不仅使用固定的J、K和SE0信号电平，而且调整终端阻抗和施加的电流。图11中指示了典型的高速协商过程。

图11示意性地示出了主机(H)和设备(D)之间的高速USB2.0协商过程的示例的波形图，其示出了信号电压与时间的关系。D+和D-线上的信号分别用灰色(D+)和白色(D-)表示。D+和D-线的逻辑高状态的信号电压可能受到主机和设备的线路的端接电阻的影响。

图11的波形图示出了复位期间的特殊协议(称为啁啾)，该协议用于与主机或集线器(H)协商高速(HS)模式。具有高速能力的设备(D)首先在“空闲”(“I”)状态下作为全速设备(D+拉高)连接。在接收到USB复位(“RST”)时，其中主机将D+和D-两者均拉低(SE0状态)10至20ms(主机端接T(H))，设备将D-线拉高1ms，称为啁啾K(CRP(K))。这向主机指示该设备是高带宽设备。如果主机/集线器也支持HS，则它通过在D-和D+线路上返回交替的J和K状态各自持续50ms而发出啁啾(CRP(K,J))，以让设备知道集线器在高带宽下操作。该设备在它改变到高速端接(T(D))之前必须接收至少三组KJ啁啾，并开始高速信令直到复位周期结束(图11中的“EoR”)。

根据图11，除了时序变化之外，还存在具有高电压的初始设备状态，作为响应主机(H)可以改变该初始设备状态，同时由于在J/K信号传送期间的线路端接，在两个不同的信号电平之间存在附加的差异。此外，对于USB1.0和USB2.0的迷你/微型连接器，已经定义了一个附加的引脚来标识(定义)USB on-the-go(OTG)连接中的主机和从机。

对于完整的通信协商过程，可以标识各种顺序方案，但是所有方案将具有的共同点是需要多于所请求的三个状态(J、K、SE0)。通过对两个发射器启用NRZ PAM-2调制，可以创建至少一个附加状态，如下图12中所示。这种信号可以用于初始化和/或发信号确认。这种用于顺序半双工无线光学通信的驱动方案在下面的表4中呈现，表4表示用于两个反平行安装的激光二极管(例如VCSEL)的驱动方案的示例，这两个反平行安装的激光二极管使用三个标准USB状态和一个用于通过附加发射器状态发出初始化(“I”)和/或确认(“A”)信令的附加状态来实现顺序单双工光学数据通信，这是通过在NRZ PAM-2模式下驱动两个光源(激光二极管)来实现的。

表4：

状态	D+	D-	VCSEL1	VCSEL2
					“SE0”	低	低	低	关断
“J”	低	高	关断	低
					“K”	高	低	高	关断
“I”或“A”			关断	高

在该方式中，已经在第二激光二极管(VCSEL2)的低输出电平处特意选择J状态，因为J状态是表示恢复模式的标准状态，并且因此对于当不主动传送数据时的功耗是重要的。

图12中呈现了使用两个反平行光源的一些驱动方案的可视化图形，每个反平行光源都经由NRZ PAM-2进行调制。

图12示意性示出了4电平NRZ调制方式的示意图，其中两个激光二极管都由PAM-2(NRZ)模式下的调制驱动电流IDmod驱动。除了标准的J、K和SE0信号外，还可以实现附加的“Init”信号。作为在图12底部的示例，在调制驱动电流IDmod的取决于时间的波形处指示了信号电平到定义状态的两种不同分配。

该示意图示出了为发射器的操作条件分配四种状态的可能实施方式。在第一示例中，J和K状态由第一光源的两个电平定义(左侧的P对ID特性)，而SE0和Init状态由第二光源的两个电平定义(右侧的P对ID特性)。在第二示例中，J和K状态由两个光源的最高电平定义，而SE0和Init状态由两个光源的低电平定义。分配中的其他排列也是可能的。

当然，在另外的实施例中，可以分配附加的更高的信号电平。这可能特别有益于偶然要求的信令。

注意，图1的接收机20可以仅包括单个光电检测器24，只要不同的光输出电平用于所有协议状态(例如PAM-3或PAM-4)，或者光电检测器对两种不同的光发射或信号示出基本上不同的灵敏度，从而导致不同的检测信号电平，尽管一些发射光学功率电平可能基本上相等(并且两种信号类型仅在波长和/或偏振方面有所不同)。然后，即使两个光信号由单个光电检测器24联合检测而没有光输出111、112的先前分离，检测器22也可以辨别所有电平。此外，如果两个光学信道信号都由单个光电检测器24检测到，则分离器元件23可以连接到光电检测器24的输出，以从单个联合/组合检测信号中提取/辨别调制电平。然而，“单个”光电检测器24仍然可以包括多个检测器元件，以导出另外的信息，如例如光束的接收方向。

在使用单个光电检测器24的情况下，光源12、14可以使用相同或不同的波长或偏振。

由于光电检测器24的取决于波长的光谱灵敏度，接收到的第一波长可以导致与接收到的不同的第二波长不同的检测器电流。如果该差异是足够的，则即使调制电平相同或相似，波长复用光输出111、112的调制电平也可以被区分。如果可以提供光电检测器的足够的取决于偏振的灵敏度，则这也适用。

因此，在单个光电检测器的上述示例中，每个光源仅使用两个调制电平的优势继续存在。光学发射信号被分配在两个光源之上，这意味着功耗也被分配在这两个光源之上，并且结温将保持较低，这有利于发射器的效率。

然而，特别是在接收机侧，双电平检测而不是PAM-3或PAM-4检测可能是有利的，因为在移动配置中，设备的距离和相对取向可能显著改变，从而导致绝对(检测到的)信号电平的大变化。因此，对于电平辨别，需要在检测器侧进行校准，如果只存在一个非零电平，则这是容易的，并且随着(非零)电平的增加而增加难度(因为需要知道接收到哪个信号电平用于这种校准)。基于这种校准，可以设置信号放大以实现具有适当幅度和更好信噪比(SNR)的电信号。

总之，已经描述了一种用于光学通信的发射系统，其包括(例如，具有不同波长和/或偏振的)不同光源的多路复用，以及数据和协议协商信号的串行发射，以实现具有小型化组件的二进制脉冲调制。反平行安装两个不同的光源(例如VCSEL)实现了多路复用功能，同时仅需要两个电极的封装，而无需进一步包括齐纳二极管，从而导致最大小型化和成本最小化。

虽然已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这种说明和描述应被认为是说明性的或示例性的，并且不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。所提出的波长或偏振复用构思可以应用于其他类型的光学网络以及其他类型的接入设备、调制解调器和收发机。特别地，本发明不限于LiFi相关的环境，诸如ITU-T G.9961、ITU-TG.9960和ITU-T G.9991网络环境。它可以用于可见光通信(VLC)系统、IR数据发射系统、G.vlc系统、互联照明系统、OWC系统和智能照明系统。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。前面的描述详细描述了本发明的某些实施例。然而，将领会的是，无论上文在文本中出现得多么详细，本发明都可以以多种方式实践，并因此不限于所公开的实施例。应该注意的是，当描述本发明的某些特征或方面时，特定术语的使用不应该被理解为暗示该术语在这里被重新定义，以被限制为包括与该术语相关联的本发明的特征或方面的任何具体特性。

类似于图2和图3中所指示的过程的所述过程可以分别实现为计算机程序的程序代码装置和/或接收机设备或收发机设备的专用硬件。计算机程序可以存储和/或分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供；但是也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或者其他有线或无线电信系统。

Claims (14)

1.一种用于在光学通信系统中传输复用光学信号(111，112)的发射机(10)，其中所述发射机(10)包括：

-两个半导体光源(12，14)；以及

-用于经由光学链路传输数据的装置，所述装置包括：

编码器(16)，用于将输入数据转换成通信或接口协议的多个信令状态；和

驱动器(18)，用于生成具有映射到所述多个信令状态的多个调制电平的至少一个调制驱动信号(102)，并且用于将所述至少一个调制驱动信号(102)提供给所述两个光源(12，14)，其中调制驱动信号(102)被配置成以互斥的方式用所述多个调制电平中的不同调制电平驱动所述两个光源(12，14)，使得一次只有一个光源(12，14)发射。

2.根据权利要求1所述的发射机，其中所述两个光源(12，14)被配置为生成具有不同波长或偏振的相应光输出(111，112)。

3.根据权利要求1或2所述的发射机，其中所述两个光源选自：发光二极管(LED)、微型LED、垂直腔面发射激光器、边发射激光器、边发射激光二极管、和光子晶体面发射激光器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的发射机，其中所述两个光源(12，14)以反平行配置连接，具有两个连接器，用于将一个调制驱动信号施加到所述两个光源(12，14)的两者，并且所述一个调制驱动信号(102)是双极调制驱动信号。

5.根据权利要求4所述的发射机，其中所述反平行配置使用垂直芯片架构、横向芯片架构或倒装芯片架构实现，安装在基板上或封装中，诸如(四方)扁平无引线封装QFN、塑料引线芯片载体封装PLCC、或者陶瓷或陶瓷基板封装。

6.根据权利要求4或5所述的发射机，其中所述通信或接口协议的多个信令状态用于使得能够仅使用两个功率电平来驱动光源(12、14)中的每一个，以生成协议协商信号和数据传送信号。

7.根据权利要求6所述的发射机，其中所述通信或接口协议是通用串行总线USB协议。

8.根据权利要求7所述的发射机，其中所述多个信令状态包括USB协议的J状态、K状态、SE0状态和Init状态中的至少一些。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的发射机，其中所述驱动器(18)被配置为通过使用以下之一来生成所述调制驱动信号(102)：

-三电平调制方式，其中两个光源(12，14)都以开关键控OOK模式驱动；

-三电平不归零NRZ调制方式，其中所述两个光源(12，14)中的一个以二电平NRZ脉冲幅度调制PAM-2模式驱动，并且两个激光二极管(12，14)中的另一个以OOK模式驱动；或者

-四电平NRZ调制方式，其中两个光源(12，14)都以NRZ PAM-2模式驱动。

10.一种用于经由光学链路传输数据的系统，所述系统包括：

根据权利要求1-9中任一项所述的发射机；以及

用于经由所述光学链路接收数据的装置，所述装置包括：

检测器(22)，用于检测具有多个调制电平中的不同调制电平的复用光学信号(111，112)，和用于提取所述多个调制电平；和

解调器(26)，用于将所述多个调制电平转换成通信或接口协议的多个信令状态。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述装置根据权利要求2，其中所述复用光学信号(111，112)是波长或偏振复用光学信号。

12.一种经由光学链路传输数据的方法，所述方法包括：

将输入数据转换成通信或接口协议的多个信令状态；

生成至少一个调制驱动信号(102)，所述至少一个调制驱动信号(102)具有映射到所述多个信令状态的多个调制电平；和

将所述至少一个调制驱动信号(102)提供给两个半导体光源(12，14)，其中所述调制驱动信号(102)被配置成以互斥的方式用所述多个调制电平中的不同调制电平驱动所述两个光源(12，14)，使得一次只有一个光源发射。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述两个光源选自：

发光二极管(LED)、微型LED、垂直腔面发射激光器、边发射激光器、边发射激光二极管、和光子晶体面发射激光器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述两个光源处于具有两个连接器的反平行配置，用于向两个光源(12、14)两者施加一个调制驱动信号，并且所述一个调制驱动信号(102)是双极调制驱动信号。