DE4338359C2 - Optoelektronische Verbindungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Verbindungseinrichtung für die optische Ver­ bindung von elektronischen Modulen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und findet eine allgemeine Anwendung bei der Übertragung von digitalen und/oder analogen Informa­ tionen zwischen elektronischen Modulen wie etwa Karten mit elektronischen Bauelementen oder elektronischen Untersystemen.

Optoelektronische Einrichtungen für die optische Verbindung von elektronischen Modulen, die die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale umfassen, sind aus EP 0463 390 A2 bekannt.

Trotz der wohlbekannten Vorteile von optischen Übertragungen ist eine solche Einrichtung für die Übertragung im leeren Raum in der Praxis aufgrund von Problemen bei der Ausfüh­ rung und bei der Nutzung schwierig zu verwenden; solche Probleme sind beispielsweise:

• - die relative mechanische Positionierung der Module, die sehr genau sein muss, um eine richtige Informationsübertragung zu ermöglichen;
• - die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Module, die diese relative Positionie­ rung der Module verändert;
• - der Pegel der ausgesandten und der empfangenen Signale, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur zeitlich verändert; und
• - das Sendeelement, das eine allmähliche oder plötzliche Qualitätsverschlechterung erfahren kann.

Aus US 48 50 044 ist eine optoelektronische Anordnung für die optische Verbindung von elektronischen Modulen mit einer Vielzahl von Sendeelementen und einer entsprechenden Vielzahl von Detektorelementen bekannt.

Aus DE 42 03 929 A1 ist es bekannt, bei einer Einrichtung zur optoelektronischen Übertra­ gung von Informationen ausgefallene Sendeeinheiten durch Ersatzsendeeinheiten zu er­ setzen.

Gemäß US 48 64 651 wird ein Empfangspfad auf dasjenige Empfangselement geschaltet, das die günstigsten Empfangsbedingungen aufweist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optoelektronische Verbindungseinrich­ tung für die optische Verbindung von elektronischen Modulen zu schaffen, mit der die oben erwähnten Nachteile beseitigt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer optoelektronischen Verbindungseinrichtung der gattungsge­ mäßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die Verwendung von Detektor-Unterelementen mit einer langgestreckten, rechteckigen all­ gemeinen Form gestattet eine Erhöhung der mechanischen Toleranzen in Richtung einer Längsverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Modul, während die Umschal­ tung von ersten und zweiten Detektor-Unterelementen gemäß einer vorgegebenen Emp­ fangsbedingung für die empfangenen Signale die Probleme der relativen Querverschiebung zwischen den ersten und zweiten Modulen löst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorteilhafterweise umfasst die vorgegebene Empfangsbedingung einen Vergleich des Pegels der von den ersten und zweiten Detektor-Unterelementen empfangenen Signale mit einem vorgegebe­ nen Schwellenwert, wobei die Haupt-Umschaltmittel die empfangenen Signale, für die das Vergleichsergebnis positiv ist, zum elektronischen Empfangspfad weiterleiten.

Es ist zu bemerken, dass das Ergebnis dieses Vergleichs, das eine wichtige Information hinsichtlich des Empfangs der empfangenen Signale sowie hinsichtlich der Aussendung der eintreffenden Signale darstellt, vorteilhaft in einem Übertragungsprotokoll von Verbindungs­ einrichtungen gemäß der Erfindung benutzt werden kann, um die optische Verbindung zu verbessern.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Blockschaltbild eines Rechners, der eine erfindungsgemäße Anordnung verwendet;

Fig. 2A-D schematische Darstellungen von Elementen einer erfindungsgemäßen op­ toelektronischen Verbindungseinrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schaltung der elektronischen Sende- und Empfangspfade der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Haupt- und Hilfs- Umschaltmitteln gemäß der Erfindung mit 32 Detektoren für 24 elektronische Empfangspfade;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Mittel mit einer Umgruppierung der Pfade infolge einer erfindungsgemäßen Verschiebung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Mittel mit einer Umgruppierung der Pfade infolge eines Ausfalls eines Sendeelementes;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung mit getrennten Reihenanord­ nungen gemäß der Erfindung, die mit einer vorgegebe­ nen optischen Einheit ausgerüstet ist;

Fig. 8 eine schematische Teildarstellung einer erfindungsgemä­ ßen Verbindungseinrichtung mit auf demselben Substrat angeordneten Reihenanordnungen;

Fig. 9 eine weitere schematische Teildarstellung einer erfin­ dungsgemäßen Verbindungseinrichtung mit auf demsel­ ben Substrat angeordneten Reihenanordnungen;

Fig. 10 eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen optischen Einheit veran­ schaulicht;

Fig. 11 eine schematische Darstellung von strukturbildenden Elementen einer erfindungsgemäßen Verbindungsein­ richtung;

Fig. 12 ein Flußdiagramm, das die Funktion des Übertragungs­ protokolls der erfindungsgemäßen Anordnung veran­ schaulicht; und

Fig. 13 ein Signal-Zeitablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Konfiguration von elektronischen Empfangspfaden.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Gehäuses BOI eines elektronischen Rechners gezeigt, der mit Hilfe von sechs einzelnen elektronischen Modulen MOD1 bis MOD6 verwirklicht ist. Auf den Modulen sind elektronische Bauelemente angebracht, die miteinander über Leiterbah­ nen verbunden sind. Die Module MOD1 bis MOD6 sind nebeneinander eingesteckt, wobei ihre Flächen zueinander im wesentlichen parallel sind.

Beispielsweise befindet sich die Fläche FA1 des Moduls MOD1 gegen­ über der Fläche FA2 des Moduls MOD2. Um zwischen den Modulen eine Verbindung (beispielsweise für eine große Menge von digitalen In­ formationen) zu ermöglichen, ohne Verbindungsstifte oder materielle Leiter zu verwenden, sieht die Erfindung einerseits auf der Fläche FA1 ein erstes optisches Sendeelement E1 vor, das dem ersten Modul MO­ D1 zugehört und mit einem zwischen den beiden Modulen MOD1 und MOD2 zu übertragenden ersten Abgangssignal SD1 versorgt wird, und andererseits auf der Fläche FA2 ein zweites Empfangselement R1 vor, das dem Modul MOD2 zugehört, von der vom Sender E1 ausgesandten Strahlung F1 erregt wird und an den zweiten Modul MOD2 ein erstes Ankunftssignal SA1 ausgibt.

Um eine bidirektionale Übertragung zu ermöglichen, trägt die Fläche FA2 sehr vorteilhaft außerdem ein zweites Sendeelement E2, das von einem zwischen den Modulen MOD1 und MOD2 zu übertragenden zweiten Abgangssignal SD2 versorgt wird, während die Fläche FA1 außerdem ein zweites Empfangselement R2 trägt, das von der vom zweiten Sendeelement E2 ausgesandten Strahlung F2 erregt wird und an den ersten Modul MOD1 ein zweites Ankunftssignal SA2 ausgibt.

Wie weiter unten im einzelnen deutlich werden wird, sind die optischen Einheiten OP, die in OP1 bis OP11 unterteilt sind, in der Nähe der Module eingesteckt. Diese optischen Einheiten OP haben insbesondere die Funktion, eine bessere optische Übertragung der Strahlungen F1 und F2 zwischen den Modulen zu gewährleisten.

Es ist klar, daß die Erfindung außerdem auf Anordnungen angewendet werden kann, in denen die Module nebeneinander eingesteckt sind und ihre Flächen untereinander beispielsweise einen vorgegebenen Winkel bilden, was beispielsweise der Fall ist, wenn die Module sternförmig angeordnet sind. In diesem Fall sind die optischen Einheiten OP bei­ spielsweise aus Prismen gebildet, um eine optische Übertragung im lee­ ren Raum zwischen den verschiedenen die Spitzen des Sterns bildenden Modulen zu gewährleisten.

Damit ein erstes Empfangselement R1 (sowie gegebenenfalls ein zwei­ tes Empfangselement R2) das erste Ankunftssignal SA1 (sowie gegebe­ nenfalls das zweite Ankunftssignal SA2) trotz einer transversalen oder longitudinalen Verschiebung zwischen den Modulen MOD1 und MOD2 ausgeben kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das erste Emp­ fangselement R1 (sowie gegebenenfalls das zweite Empfangselement R2) umfaßt:

• - wenigstens ein Detektorelement, das in wenigstens ein erstes und ein zweites Detektor-Unterelement unterteilt ist, die jeweils einen licht­ empfindlichen Abschnitt mit einer langgestreckten und rechteckigen allgemeinen Form besitzen und in Längsrichtung gegenüber der vom ersten Sendeelement E1 (sowie gegebenenfalls vom Sendeelement E2) ausgesandten Strahlung F1 angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Detektor-Unterelement an ihrer langen Seite übereinander ange­ ordnet sind, wobei ihre Unterschrittweite streng höchstens gleich der Hälfte der Schrittweite des ersten Sendeelementes E1 (sowie gegebe­ nenfalls des Sendeelementes E2) gewählt ist;
• - einen elektronischen Empfangspfad, der dem ersten oder dem zweiten Detektor-Unterelement zugeordnet ist; und
• - Haupt-Umschaltmittel, die dazu geeignet sind, das erste oder das zweite Detektor-Unterelement mit dem elektronischen Empfangspfad entsprechend einer vorgegebenen Empfangsbedingung zu verbinden, welche mit den vom ersten und vom zweiten Detektor-Unterelement empfangenen Signalen in Beziehung steht.

Durch die Unterteilung eines Detektorelementes in zwei, drei oder mehr Detektor-Unterelemente kann verhindert werden, daß bei einer Verschiebung der Lichtbündel aufgrund von thermomechanischen Wir­ kungen der Module auf derselben lichtempfindlichen Oberfläche eines Detektorelementes zwei einfallende Lichtbündel in zwei nebeneinan­ derliegenden optischen Pfaden vorhanden sind. Ohne diese Untertei­ lung würden die Signale nicht richtig wiederhergestellt.

Die Unterteilung der Detektorelemente besitzt einen weiteren Vorteil, weil sie die einem Lichtbündel zugeordnete lichtempfindliche Oberflä­ che reduziert und daher die zugehörige parasitäre Kapazität reduziert, wodurch das Durchlaßband des Detektor-Unterelementes vergrößert werden kann.

Sehr vorteilhaft sind die obenbeschriebenen Sende- und Empfangsele­ mente in derselben spezialisierten Sende-/Empfangsschaltung integriert, die eine optoelektronische Verbindungseinrichtung bildet.

In den Fig. 2A, 2B, 2C, 2D und 3 sind die wesentlichen Elemente ei­ ner erfindungsgemäßen optoelektronischen Verbindungseinrichtung ge­ zeigt. In der Praxis umfaßt die optoelektronische Verbindungseinrich­ tung CO auf seiten des Senders:

• - wenigstens eine Reihenanordnung BAE, die von einer vorgegebe­ nen Anzahl NE von Sendeelementen LA gebildet ist, die eine gewählte Sender-Schrittweite PA besitzen;
• - mehrere elektronische Sendepfade VOXE, die den Sendelementen LA zugehören; und
• - Sende-Verarbeitungsmittel der elektronischen Sendepfade.

Auf seiten des Empfängers umfaßt die erfindungsgemäße Verbin­ dungseinrichtung:

• - wenigstens eine Reihenanordnung BAD, die von einer vorgegebe­ nen Anzahl ND von Detektorelementen PIX gebildet ist, die in Detek­ tor-Unterelemente D1, D2 unterteilt sind, die gemäß den obenerwähn­ ten Merkmalen angeordnet sind.

Die Detektor-Reihenanordnung BAD ist in bezug auf die Sende-Reihe­ nanordnung BAE in einer vorgegebenen geometrischen Beziehung an­ geordnet.

In den Fig. 2C und 2D ist die Sende-Reihenanordnung BAE an einem ersten Ende X1 der Schaltung CO angeordnet, während die Detektor- Reihenanordnung BAD in derselben Ebene wie die Sende-Reihenan­ ordnung BAE und mit gleicher Orientierung am entgegengesetzten En­ de X2 der Schaltung CO angeordnet ist. Außerdem sind mehrere elek­ tronische Empfangspfade VOXR vorgesehen, die den Detektorelemen­ ten PIX zugehören.

Schließlich verbinden Haupt-Umschaltmittel COMD eines jeden Detek­ torelementes PIX1 elektrisch das eine oder das andere der Detektor- Unterelemente mit ihrem zugehörigen elektronischen Empfangspfad VOXR1 entsprechend einer vorgegebenen Bedingung, die mit den von den Detektor-Unterelementen D1, D2 empfangenen Signalen in Bezie­ hung steht.

Außerdem sind Empfangs-Verarbeitungsmittel der elektronischen Emp­ fangspfade vorgesehen.

Die Reihenanordnung BAD besitzt eine Länge LD, die im wesentlichen gleich der Länge LE der Sende-Reihenanordnung BAE ist. Die Anzahl ND der Detektorelemente D ist vorteilhaft genau gleich der doppelten Anzahl NE.

Um einen mit einer Längsverschiebung zwischen zwei Modulen verbun­ denen Nachteil zu beseitigen, sind die Detektor-Unterelemente D1, D2, . . ., DND jeweils mit einem lichtempfindlichen Abschnitt mit einer langgestreckten und im rechteckigen allgemeinen rechteckigen Form versehen, der in Längsrichtung gegenüber der von einer Sende-Reihenanordnung ausge­ sandten Strahlung angeordnet ist, wenn diese Sende-Reihenanordnung beispielsweise der Detektor-Reihenanordnung zugewandt ist.

Die Detektor-Unterelemente D1 bis DND sind jeweils mit ihrer größten Seite GC übereinander angeordnet.

In Fig. 2B ist die Unterschrittweite PC der Detektor-Unterelemente gleich der Hälfte der Schrittweite PA der Sende-Reihenanordnung BAE gewählt.

Selbstverständlich handelt es sich hier um eine besondere Ausführungs­ form der Erfindung. In der Praxis ist die Erfindung auch dann geeignet anwendbar, wenn die Unterschrittweite PC gleich einem Drittel der Schrittweite PA ist. Beispielsweise liegt die Schrittweite PA der Sen­ deelemente LA in der Größenordnung von 380 µm bis 250 µm.

Folglich liegt die Unterschrittweite PC der Detektorelemente in der Größenordnung von 190 µm bis 127 µm bzw. von 125 µm bis 83 µm. Außerdem liegt die Länge der großen Seite GC der Detektorelemente in der Größenordnung von 1 bis 3 mm. Vorteilhaft beträgt sie 1,5 mm.

In der Praxis befinden sich die Einheit der elektronischen Empfangs­ pfade VOXR und der elektronischen Sendepfade VOXE sowie die Ver­ arbeitungsmittel für diese Pfade in einer Schaltung, die eine Mikrosteu­ ereinrichtung MICRO bildet.

Die Reihenanordnungen BAE und BAD sind mit dieser Mikrosteuer­ einrichtung gemäß herkömmlicher Techniken, wie sie in der Elektronik verwendet werden, verbunden (Fig. 2C, 2D). Beispielsweise sind die Reihenanordnungen BAE und BAD mit der Mikrosteuereinrichtung MICRO durch die mit "Bonding Wires" bezeichnete Verdrahtungs­ technik IL (Fig. 2D) oder aber mit der sogenannten "Indium ball"- Technik (Fig. 2C) verbunden.

In Fig. 3 ist die Verschaltung der elektronischen Sende- und Emp­ fangspfade gezeigt. Auf seiten des Senders umfaßt jeder elektronische Sendepfad VOXE1 ein Vorverstärkungselement PAE1, das einen mit dem Ausgang SCOME1 der Sende-Umschaltmittel COME1 verbunde­ nen Eingang EPAE1 sowie einen mit einem Sendeelement LA1 ver­ bundenen Ausgang SPAE1 enthält. Die Sende-Verarbeitungsmittel MICRO geben das Abgangssignal SD1 in den Eingang ECOME1 der Sende-Umschalteinrichtung COME1 ein. Der Vorverstärker PAE1 wandelt den Spannungspegel des Abgangssignals SD1 von der Mikro­ steuereinrichtung MICRO in den Pegel eines Stroms um, der dazu be­ stimmt ist, die zugehörige Laserdiode LA1 zu versorgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die An­ zahl NE der Sendeelemente LA größer als die Anzahl der elektroni­ schen Sendepfade VOXE und die Anzahl der zu übertragenden Signale SD. In diesem Fall ist es von Vorteil, daß die Sende-Umschaltmittel COME die elektronischen Sendepfade VOXE mit den gewählten Sen­ deelementen LA elektrisch verbinden, wodurch es möglich ist, Sicher­ heits-Sendeelemente zu erhalten, die anfangs nicht den elektronischen Sendepfaden zugeordnet sind und fehlerhaft arbeitende Sendeelemente ersetzen können.

Wenn somit ein elektronischer Sendepfad VOXE einem einen Ausfall zeigenden Sendeelement zugeordnet ist, leiten die Sende-Umschaltmit­ tel COME den elektronischen Sendepfad VOXE an ein anderes verfüg­ bares Sendeelement in der Nähe des ausgefallenen Elementes und ver­ binden die anderen elektronischen Sendepfade durch eine Verschiebung zum jeweils benachbarten Pfad mit den anderen verfügbaren Sendeele­ menten sowie mit einem ausgewählten Sicherheits-Sendeelement.

In einer Abwandlung leiten die Sende-Umschaltmittel COME dann, wenn ein elektronischer Sendepfad VOXE einem ausgefallenen Sende­ element zugehört, diesen elektronischen Sendepfad VOXE an ein ande­ res, zufällig gewähltes verfügbares Sicherheits-Sendeelement.

In dem Fall, in dem sich das Sendeelement allmählich verschlechtert, wird dessen Sendeleistung solange kompensiert, bis dessen Leistungs­ transistor den Strom nicht mehr verstärken kann. Wenn die Sendelei­ stung noch immer abnimmt, während die Sendeleistung der anderen Sendeelemente sich nicht ändert, wird das Sendeelement als nicht mehr sendend angesehen, woraufhin eine der obenerwähnten Lösungen ge­ wählt wird.

Es ist festzustellen, daß sich der Umschaltblock COME vorzugsweise vor dem Block PAE befindet, damit in den Sende-Umschalteinrichtun­ gen keine Ströme vorhanden sind, die zu große Spannungsverluste her­ vorrufen. Folglich kann die Gesamtoberfläche, welche die Sendeum­ schalteinrichtungen belegen, verringert werden.

Auf seiten des Empfängers umfaßt jeder elektronische Empfangspfad VOXR1 ein Vorverstärkungselement PAD1, das einen mit dem Aus­ gang SCOMD1 der Haupt-Umschaltmittel COMD1 verbundenen Ein­ gang EPAD1 sowie einen mit den Empfangs-Verarbeitungsmitteln MICRO verbundenen Ausgang SPAD1 enthält. Der Vorverstärker PAD1 wandelt den Strompegel des vom Detektor-Unterelement D1 oder vom Detektor-Unterelement D2 ausgegebenen Ankunftssignals SA in einen Spannungspegel um. Die Haupt-Umschalteinrichtung COMD1 besitzt einen ersten Eingang EC1, der mit dem Detektor-Unterelement D1 verbunden ist, sowie einen zweiten Eingang EC2, der mit dem De­ tektor-Unterelement D2 verbunden ist.

Die vorgegebene Empfangsbedingung, die mit den vom Unterelement D1 oder vom Unterelement D2 empfangenen Signalen in Beziehung steht, umfaßt einen Vergleich des Pegels der Signale, die von den das Detektorelement PIX1 bildenden Unterelementen D1 und D2 empfan­ gen werden.

Erfindungsgemäß verbinden die Haupt-Umschaltmittel COMD1 bei ei­ nem positiven Vergleichsergebnis den ersten Eingang EC1 oder den zweiten Eingang EC2 mit dem elektronischen Empfangspfad VOXR1 (d. h. mit dem Eingang EPAD1 des Vorverstärkers PAD1). Wie weiter unten besser deutlich wird, bildet das Ergebnis dieses Vergleichs eine nützliche Information hinsichtlich des Empfangs der empfangenen Si­ gnale sowie des Aussendens der eintreffenden Signale.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl ND der Detektorelemente PIX größer als die Anzahl der elektronischen Empfangspfade VOXR und der Anzahl der zu empfangenden Signale.

In Fig. 4 sind 24 elektronische Empfangspfade VOXR und 32 Detekto­ relemente PIX1 bis PIX32 gezeigt, wobei jedes der Detektorelemente PIX1 bis PIX32 zwei Detektor-Unterelemente D1 und D2 enthält.

Wie mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben worden ist, verbinden die Haupt- Umschaltmittel COMD, die in COMD1 bis COMD32 unterteilt sind und jeweils einem Paar von Detektor-Unterelementen D1, D2; D3, D4; . . .; D63, D64 zugehören, das eine oder das andere Detektor-Unterele­ ment eines jeden Paars entsprechend der obenerwähnten vorgegebenen und mit den empfangenen Signalen in Beziehung stehenden Bedingung mit ihrem jeweiligen elektronischen Empfangspfad VOXR.

Erfindungsgemäß sind außerdem Hilfs-Umschaltmittel COMPIX vorge­ sehen, die zwischen den Haupt-Umschaltmitteln COMD und den elek­ tronischen Empfangspfaden VOXR vorgesehen sind.

Diese Hilfs-Umschaltmittel COMPIX enthalten mehrere Hilfs-Um­ schalteinrichtungen, die gemäß einer binären Baumverzweigung ange­ ordnet sind, welche die Leitung der von den Haupt-Umschaltmitteln COMD ausgegebenen Signale zu den gewählten elektronischen Emp­ fangspfaden VOXR gestattet.

Aufgrund der Tatsache, daß für 24 elektronische Empfangspfade 32 Detektorelemente vorhanden sind, sind acht Stufen von Hilfsumschal­ teinrichtungen vorgesehen, die in einem binären Verzweigungsbaum angeordnet sind.

In Fig. 4 empfangen die Detektorelemente PIX5 bis PIX28 eintreffende Bündel, die durch kreisförmige Punkte dargestellt sind, welche im we­ sentlichen in der Mitte des lichtempfindlichen Abschnittes eines jeden ungeradzahligen Detektor-Unterelementes der Detektorelemente ange­ ordnet sind. Daraus folgt, daß die Detektorelemente PIX1 bis PIX4 sowie PIX29 bis PIX32 Sicherheits-Detektorelemente sind, die zu­ nächst keinen elektronischen Empfangspfaden zugehören und dazu ge­ eignet sind, Detektorelemente entsprechend den ausgefallenen Sende­ elementen zu ersetzen, wie später genauer beschrieben wird.

Wie oben beschrieben, verbinden die Haupt-Umschaltmittel COMD sämtliche ungeradzahligen Detektor-Unterelemente der Detektorele­ mente PIX5 bis PIX28 elektrisch mit den Eingängen der Stufe ET1. Hierbei wird beispielsweise angenommen, daß die ungeradzahligen Detektor-Unterelemente der Elemente PIX5 bis PIX28 die obener­ wähnte und mit Bezug auf Fig. 4 beschriebene Empfangsbedingung er­ füllen.

Die Hilfs-Umschaltmittel COMPIX verbinden aufgrund von Steuerbe­ fehlen, die weiter unten genauer beschrieben werden, die von den Haupt-Umschaltmitteln COMD ausgegebenen Signale elektrisch mit den elektronischen Empfangspfaden VOXR.

In Fig. 5 sind die mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen wesentlichen Mittel erneut dargestellt. Gegenüber der mit Bezug auf Fig. 4 beschrie­ benen Konfiguration hat hierbei eine transversale Bewegung über eine Strecke COR von 2,5 Unterschrittweiten PC stattgefunden. Diese Be­ wegung COR wird beispielsweise durch eine Verschiebung der Module hervorgerufen, die das Sendeelement bzw. das Empfangselement tra­ gen.

Die Bewegung um 2,5 Unterschrittweiten PC hat eine Bewegung der Auftreffbereiche der 24 Lichtbündel über eine Länge, die gleich der Strecke COR ist, zur Folge. Somit empfängt nun das geradzahlige De­ tektor-Unterelement des Detektorelementes PIX7 ein Lichtbündel usw. für sämtliche geradzahligen Unterelemente bis zu dem geradzahligen Unterelement des Detektorelementes PIX30.

Wie oben beschrieben, verbinden die Haupt-Umschaltmittel COMD sämtliche geradzahligen Detektor-Unterelemente der Elemente PIX7 bis PIX30 elektrisch mit den Eingängen der Stufe ET1. Die Umschal­ tung der Haupt-Umschaltmittel COMD wird erfindungsgemäß infolge der Erfüllung der mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Empfangsbedin­ gung ausgeführt.

Die Hilfs-Umschaltmittel COMPIX verbinden die von den Haupt-Um­ schaltmittel COMD ausgegebenen Signale elektrisch mit den elektroni­ schen Empfangspfaden VOXR. Die Umschaltung der Hilfs-Um­ schaltmittel COMPIX wird erfindungsgemäß aufgrund von von der Mi­ krosteuereinrichtung ausgegebenen Steuerbefehlen gemäß einer Ver­ zweigungslogik ausgeführt, die weiter unten genauer beschrieben wird.

In Fig. 6 sind die mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen wesentlichen Mittel erneut dargestellt. Gegenüber der mit Bezug auf Fig. 4 beschrie­ benen Konfiguration ist ein Ausfall desjenigen Sendeelementes aufge­ treten, welches das Detektorelement PIX19 erregt.

Der Ausfall des dem Detektorelement PIX19 entsprechenden Sende­ elementes hat als erste Konsequenz die Modifikation der Verbindung des anfangs dem ausgefallenen Sender zugeordneten elektronischen Sendepfades mit einem anderen funktionsfähigen Sendeelement (hier dem Sendeelement, das dem Detektorelement PIX20 entspricht) und die Modifikation der Organisation der anderen elektronischen Sendepfade mit den anderen verfügbaren Sendeelementen unter zusätzlicher Ver­ wendung eines Hilfs-Sendeelementes (das hier dem Detektorelement PIX29 entspricht) zur Folge.

Als weitere Konsequenz dieses Ausfalls empfängt das geradzahlige Detektor-Unterelement des Detektorelementes PIX29 jetzt ein vom Si­ cherheits-Sendeelement ausgegebenes Lichtbündel. Dies hat die Wir­ kung, daß die Haupt-Umschaltmittel COMD19 das Signal nicht mehr mit den Eingängen der Stufe ET1 verbinden, während die Haupt-Um­ schaltmittel COMD29 jetzt das geradzahlige Detektor-Unterelement des Detektorelementes PIX29 mit einem Eingang der Stufe ET1 verbinden. Diese Umschaltung COMD29 wird nach der Erfüllung der obener­ wähnten Empfangsbedingung stets angesteuert.

Schließlich verbinden die Hilfs-Umschaltmittel COMPIX die von den Haupt-Umschaltmitteln COMD ausgegebenen Signale elektrisch mit den gewählten elektronischen Empfangspfaden VOXR.

Die Umschaltung der Hilfs-Umschaltmittel COMPIX wird erfindungs­ gemäß aufgrund von von der Mikrosteuereinrichtung ausgegebenen Steuerbefehlen gemäß einer Verzweigungslogik ausgeführt, die weiter unten genauer beschrieben wird.

Es wird festgestellt, daß nur die Schaltung der Stufen ET1 und ET2 gegenüber der mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Schaltung dieser Stufen geändert worden ist.

Die mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 beschriebenen Umschaltungen kön­ nen im Falle einer Bewegung und bei Vorhandensein eines ausgefalle­ nen Sendeelementes nacheinander ausgeführt werden.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbin­ dungseinrichtung gezeigt. Die Verbindungsschaltung CO umfaßt:

• - eine Reihenanordnung BAE von Laserdioden in Siliciumtechnik, die dazu geeignet sind, ein konisches Lichtbündel F1 auszusenden;
• - eine Reihenanordnung BAD von PIN-Dioden, die ein Lichtbündel F2 empfangen können; und
• - eine Mikrosteuereinrichtung MICRO, die die Informationen ver­ arbeiten kann, die von den den Reihenanordnungen zugehörigen elek­ tronischen Sende- oder Empfangspfaden ausgehen oder für diese be­ stimmt sind.

Die Reihenanordnungen BAE und BAD sind mit der Mikrosteuerein­ richtung MICRO gemäß der Verdrahtungstechnik IL verbunden.

Die Sende- und Detektorreihenanordnungen können mit einer Techno­ logie auf der Basis einer Halbleiterlegierung wie etwa Galliumarsenid GaAs oder mit Indium dotiertes Galliumarsenid GaInAsP oder aber mit einer Technologie auf der Basis eines reinen Halbleiters verwirklicht sein.

Die Mikrosteuereinrichtung ist ihrerseits mit einer Technologie auf der Basis einer Halbleiterlegierung wie etwa reines oder dotiertes Gallium­ arsenid oder aber in einer Technologie auf der Basis eines reinen Halbleiters wie etwa Silicium verwirklicht.

Vorteilhaft ist die optische Einheit OP in der Nähe der Außenfläche ei­ ner erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung angeordnet.

In Fig. 8 ist eine integrierte Schaltung gezeigt, die auf demselben Substrat Laserdioden LA1 bis LANE und lichtempfindliche Dioden D1 bis DND enthält. Die Detektor-Unterelemente DND besitzen eine lang­ gestreckte, rechteckige Form. Die größte Seite GC der Detektor-Un­ terelemente DND besitzt beispielsweise die dreifache Länge CL der Sendeelemente LANE.

Die Schrittweite PA der Sendeelemente ist hier gleich der doppelten Schrittweite der Detektor-Unterelemente PC gewählt.

In Fig. 9 ist zwischen den Detektor-Unterelementen DND und den Sendeelementen LANE eine Austiefung ausgespart. Die detektorseitige Talflanke VT1 der Austiefung VA ist ein Reflektor, derart, daß die vom Rand des Sendeelementes ausgesandte Strahlung F1 in einer Richtung reflektiert wird, die zu derjenigen des Bündels F2 parallel ist, welches die lichtempfindlichen Zonen der Detektordioden DND erregt.

In der Praxis ist die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung in ei­ nem DIL-Gehäuse ("Dual-Inline"-Gehäuse) mit Chipträger (Chip Car­ rier) und oberflächenmontierten Bauelementen verwirklicht.

Nun wird auf Fig. 10 Bezug genommen. Die Verbindungseinrichtung ist sehr vorteilhaft wenigstens einer optischen Einheit OP zugeordnet, die ausgewählte optische Eigenschaften wie etwa die Durchlassung, die Fokussierung, die Beugung und/oder die Brechung von Bündeln be­ sitzt, welche von den Laserdioden ausgegeben und/oder auf die Detek­ torelemente gerichtet sind.

Beispielsweise ist die optische Einheit OP von einem Schutzträger wie etwa einer Glasplatte LAM1 gebildet, die auf einer Fläche eine Füh­ rungsschicht LAM2 aus einem vorgegebenen Material trägt. Die Füh­ rungsschicht LAM2 ist beispielsweise durch den Niederschlag eines Polymerfilms gebildet, gefolgt von einer Wärmeverankerung mittels ei­ ner oder mehrerer Matrizen, die Beugungsfunktionen einer optischen Kopplung wie etwa einer Kollimation der Bündel FC nach außen oder einer Transverskollimation der Bündel FT nach innen entsprechen.

In einer Abwandlung ist die Führungsschicht LAM2 ausgehend von ei­ ner Ionendiffusion durch Eintauchen in ein Ionenbad (dessen Index­ profil mit der Tiefe abnimmt), gefolgt von einer Trockenätzung (durch Ionenstrahlen) oder einer chemischen Ätzung (durch Demaskierung von Teilen, in denen Beugungszonen erzeugt werden sollen) verwirklicht.

Die optische Einheit OP kann außerdem beugende oder brechende Mi­ krolinsen enthalten, die auf einem geeigneten Träger angeordnet sind und ein Bündel, das von einer auf dem Modul MOD1 angeordneten Reihenanordnung von Laserdioden ausgegeben wird, einer Kollimation unterwerfen und auf einen Photodetektor fokussieren können, der auf dem Modul MOD2 angeordnet ist, um eine Übertragung von einem Modul zum nächsten zu bewerkstelligen (Fig. 1). Die beugenden Mi­ krolinsen können außerdem dazu dienen, die verschiedenen Bündel auf demselben Modul zu verteilen (Fig. 1).

Somit kann die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung, die geeigneten optischen Einheiten zugeordnet ist, im Gegensatz zum her­ kömmlichen Verfahren von gedruckten Mehrschicht-Schaltungen die mechanische Trägerfunktion von integrierten Schaltungen von der Funktion der Verteilung und/oder der Übertragung von Signalen ent­ koppeln.

Erfindungsgemäß ist ein erster Informationsrücklauf von der zweiten Verbindungseinrichtung CO2 zur ersten Verbindungseinrichtung CO1 vorgesehen, der ein erstes Prüfsignal TCR1 erzeugt, das weiter unten genauer beschrieben wird, von der zweiten Verbindungseinrichtung CO2 ausgesandt wird, um von der ersten Verbindungseinrichtung CO1 gelesen zu werden, und fehlerhafte Sendeelemente der ersten Verbin­ dungseinrichtung CO1 angibt, die auf Höhe der zweiten Verbindungs­ einrichtung durch Verifikation der obenerwähnten und mit Bezug auf die Fig. 4 und 6 beschriebenen Empfangsbedingung erfaßt werden.

Sehr vorteilhaft organisieren die Sende-Umschaltmittel COME sowie die Haupt-Umschaltmittel COMD und die Hilfs-Umschaltmittel COM­ PIX der ersten Verbindungseinrichtung CO1 die Zuordnung der elek­ tronischen Sendepfade VOXE und der elektronischen Empfangspfade VOXR der ersten Verbindungseinrichtung CO1 mit Hilfe des ersten Prüfsignals TCR1, wie mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben wor­ den ist.

Entsprechend ist eine zweite Rücklaufinformation von der ersten Ver­ bindungseinrichtung CO1 zur zweiten Verbindungseinrichtung CO2 vorgesehen, die ein zweites Prüfsignal TCR2 verwendet, das weiter unten genauer beschrieben wird, von der ersten Verbindungseinrich­ tung CO1 ausgesandt wird, um von der zweiten Verbindungseinrich­ tung CO2 gelesen zu werden, und ausgefallene Sendeelemente der zweiten Verbindungseinrichtung CO2 anzeigt, die auf Höhe der ersten Verbindungseinrichtung CO1 durch die Verifikation der obenerwähnten und mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschriebenen Empfangsbedingung erfaßt werden.

Sehr vorteilhaft organisieren entsprechend die Sende-Umschaltmittel COME sowie die Haupt-Umschaltmittel COMD und Hilfs-Umschalt­ mittel COMPIX der zweiten Verbindungseinrichtung CO2 die Zuord­ nung der elektronischen Sendepfade VOXE und der elektronischen Empfangspfade VOXR der zweiten Verbindungseinrichtung mit Hilfe dieses zweiten Prüfsignals TCR2.

Ein solches Protokoll besitzt den Vorteil, daß die Übertragung von analogen oder digitalen Informationen für den Anwender vollkommen durchsichtig ist, weil es einfach beim Rücklauf auf Höhe der Verbin­ dungsschaltung CO1 das Logiksignal TCR1 oder auf Höhe der Verbin­ dungsschaltung CO2 das Logiksignal TCR2 bereitstellt, was anzeigt:

• - daß die Übertragung eines Informationsblocks ohne Probleme ab­ gelaufen ist, was einem Signal gleichkommt, das beispielsweise mit ei­ nem Quittierungssignal äquivalent ist;
• - daß der Ausfall bei der Übertragung nur vorübergehend ist (Umschaltung auf ein Sicherheits-Sendeelement), in welchem Fall der Informationsblock nach einer bestimmten Wiederholdauer erneut über­ tragen wird; oder
• - daß der Ausfall bei der Übertragung nicht beseitigt werden kann, beispielsweise bei einem Ausfall der Versorgung der gegenüber be­ findlichen Schaltung oder bei einem irreversiblen Ausfall des letzten Sicherheits-Sendeelementes.

Gemäß einem weiteren Merkmal dieses Protokolls ist vorgesehen, auf Höhe der ersten Verbindungseinrichtung eine erste Kontrolle vorzunehmen, die darin besteht, zu verifizieren, ob eines oder mehrere der Detektorelemente der ersten Verbindungseinrichtung eine einfallende Strahlung empfangen, wenn die erste Verbindungs­ schaltung unter Spannung gesetzt ist und wenn an eine zweite Verbin­ dungseinrichtung, die der ersten beispielsweise zugewandt ist, Signale gesendet werden sollen.

Im positiven Fall sendet die erste Verbindungsausrichtung anschließend an eines oder mehrere Sendeelemente Signale aus, damit diese von der zweiten Verbindungseinrichtung wiedererkannt werden können.

Um die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtungen zu verbessern, ist außerdem die Überwachung der Sendeleistung der Sendeelemente vorgesehen, damit diese Leistung Werte, die für die Lebensdauer der Sendeelemente gefährlich sind, nicht übersteigt oder damit die Detektorelemente, die ihnen beispielsweise zugewandt sind, nicht gesättigt werden.

Es ist zu bemerken, daß diese Sendeleistung von der Technologie der verwendeten Laserdioden, aber auch von der Temperatur derselben ab­ hängt.

Für den möglichen Fall, in dem die erste Verbindungseinrichtung Si­ gnale aussendet, jedoch keinen Rücklauf erfaßt, ist vorgesehen, daß die erste Verbindungsausrichtung sofort die erste Kontrolle, wie sie oben erwähnt worden ist, ausführt. Wenn hingegen die erste Verbindungs­ einrichtung eintreffende Signale erfaßt, muß sie zunächst sicherstellen, daß die zweite Verbindungsschaltung, die ihr beispielsweise zugewandt ist, ihrerseits ebenfalls die von der ersten Verbindungseinrichtung aus­ gesandten Informationen empfängt. Die erste Verbindungseinrichtung benachrichtigt dann die zweite Verbindungseinrichtung, damit diese ih­ re Sendeleistung eventuell an einen Nennwert anpaßt.

Wenn in der Praxis eine Verbindungseinrichtung den plötzlichen Zu­ sammenbruch sämtlicher Signale erfaßt, muß sie einen allgemeinen Fehler signalisieren und die ihr zugewandte Verbindungseinrichtung gemäß der obenerwähnten ersten Kontrolle abfragen.

Nun wird auf die Fig. 11 und 12 Bezug genommen, die schematisch die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung veranschaulichen.

Auf seiten des Senders versorgen die Abgangssignale SD zunächst die Eingänge 3 eines Pufferspeicherblocks BT. Die Ausgänge 11 des Blocks BT sind mit einem Umschalt-/Sendeblock COME verbunden. Der Umschalt-/Sendeblock COME hat die Aufgabe, bei einem Ausfall eines oder zweier Sendeelemente die Abgangssignale SD gemäß dem mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschriebenen Protokoll zu leiten.

Die Ausgänge 13 des Umschalt-/Sendeblocks COME sind mit einem Vorverstärkerblock PAE verbunden, wobei die Vorverstärker des Blocks vorzugsweise Breitbandverstärker sind und wobei die Ausgänge 23 dieses Vorverstärkerblocks PAE mit den Eingängen der Sendeele­ ment-Reihenanordnung BAE verbunden sind.

Die Sendeelement-Reihenanordnung BAE empfängt außerdem Signale, die von den Ausgängen 33 eines Vorspannungsblocks BP ausgehen, welcher von einem Regelungs-Kompensationsblock A/C versorgt wird.

Wenn ein Sendelement auf Höhe der Verbindungseinrichtung CO1 zerstört ist, ist eine Umorganisation der elektronischen Sendepfade vorgesehen, wie mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben worden ist. Wenn nach diesem ersten Ausfall ein zweites Sendeelement zerstört ist, wird eine zusätzliche Verschiebung ausgeführt, wie sie oben erwähnt wor­ den ist. Diese Umorganisation der Sendeelemente wird mit Hilfe des Prüfsignals TCR1 ausgeführt, welches von dem Block CTCR der Ver­ bindungsschaltung CO2 erzeugt wird. Der Block CTCR der Verbin­ dungseinrichtung CO2 gibt in den Eingang RDE2 eines Schieberegi­ sters RD die Gesamtheit der das Signal TCR1 bildenden Informationen ein. Das Schieberegister RD lädt die Konfiguration der Empfangspfade der Verbindungseinrichtung CO2 über einen Zählerblock Z, welcher in den Eingang RDE1 des Schieberegisters RD ein Ladesignal eingibt, welches das Raster des weiter unten beschriebenen Signals TCR1 dar­ stellt.

Ein Überlagerungsoszillator OL gibt an den Zählerblock Z und an das Schieberegister RD ein Signal CK aus, um das Signal TCR1 zu seriali­ sieren.

Der Ausgang RDS des Schieberegisters RD, der mit einem Eingang EX1 des Umschalt-/Sendeblocks COME der Verbindungseinrichtung CO2 verbunden ist, gibt das auf diese Weise erzeugte serielle Signal TCR1 aus.

Auf seiten des Detektors versorgen die Ankunftssignale SA auf Höhe der Verbindungseinrichtung CO1 zunächst die Eingänge 111 der Haupt-Umschaltmittel COMD und die Eingänge der Hilfs-Umschaltmit­ tel COMPIX. Die Haupt-Umschaltmittel COMD und die Hilfs-Um­ schaltmittel COMPIX haben die Aufgabe, die Ankunftssignale SA bei einem Übertragungsfehler gemäß dem mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschriebenen Protokoll zu leiten.

Die Ausgänge 113 des Hilfs-Umschaltblocks COMPIX sind mit dem vorzugsweise breitbandigen Vorverstärkerblock PAD verbunden, des­ sen Ausgänge 123 mit den Eingängen eines Komparatorblocks BBC verbunden sind.

Gestützt auf die Fig. 11, 12 und 13 wird nun die genaue Funktion des erfindungsgemäßen Protokolls beschrieben.

Wenn die erste Verbindungseinrichtung unter Spannung gesetzt wird (Schritt W1) spannt die Regelungs- oder Kompensationseinrichtung A/C sämtliche Sendeelemente im allgemeinen individuell vor, um für die Komponenten der Sendeelement-Reihenanordnung oder gleichzeitig für Reihenanordnungen in homogener Technologie wie beispielsweise Reihenanordnungen von Laserdioden mit Mehrfach-Quantentöpfen Probleme der Streuung der Charakteristiken in der Umgebung ihres Sende-Schwellenwertes zu vermeiden (Schritt W2).

Wenn dieser Zustand stabilisiert ist, wird ein vom Überlagerungsoszil­ lator OL ausgehendes Signal gleichzeitig an jeden Eingang der Vor­ verstärker PAE, die jedem Sendeelement zugehören, geschickt (Schritt W3).

In diesem neuen Zustand senden daher sämtliche Sendeelemente im Prinzip denselben Impulszug aus.

Die Vorsteuerungs-Schaltungsanordnung der Sendeelemente ist hier aus zwei Typen von Transistoren gebildet, wovon einer, BP, vom Nieder­ frequenztyp ist und der Vorspannung des Sendeelementes auf seinen Stromschwellenwert dient und wovon der andere, PAE, vom Hochfre­ quenz- oder Breitbandtyp mit einem Strom mit konstanter Spitzenampli­ tude von beispielsweise 10 bis 20 Milliampere ist.

Es ist klar, daß die mit dem Takt des Überlagerungsoszillators OL aus­ gesandten Signale nicht nur einem Präsenzsignal entsprechen, sondern außerdem der der ersten Verbindungsschaltung zugewandten zweiten Verbindungsschaltung die Kenntnis, wie die Sendeelement-Reihenan­ ordnung der ersten Verbindungseinrichtung positioniert ist (wenigstens in Längsrichtung in bezug auf die Detektorelement-Reihenanordnung der zweiten Verbindungseinrichtung), sowie die Erkennung der fehler­ haften Übertragungspfade sowohl auf Sendeniveau (erste Verbin­ dungseinrichtung) als auch auf Empfangsniveau (zweite Verbindungs­ einrichtung) und umgekehrt ermöglichen.

Um den Ausfall von Übertragungspfaden festzustellen, greift die erste Verbindungsschaltung CO1 die Spannungen der empfangenen Signale SA am Ausgang des jedem Detektor-Unterelement DND zugehörigen Spitzenerfassungsblocks BDC ab (Schritt W20).

Die auf diese Weise abgegriffenen Pegel der Spitzenspannung werden anschließend mit einem vom Block BBC vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Beispielsweise wird der Schwellenwert gleich der Hälfte des Nennwertes eines vorgegebenen Ankunftssignals SA gewählt. Das Ergebnis dieses Vergleichs, welches hier die Verifikation der mit Be­ zug auf Fig. 4 beschriebenen Empfangsbedingung ist, wird durch eine geeignete Erfassungslogik LDD für fehlerhafte Übertragungspfade ver­ arbeitet.

Die Erfassungslogik LDD führt hierbei die folgende Prozedur aus. Wenn der Pegel der Spannung sämtlicher Ankunftssignale SA im we­ sentlichen kleiner als der vorgegenbene Schwellenwert ist (Schritt W4), gibt die Logik LDD ein Warnsignal aus, das DPC (für "entsprechender Fehler vorhanden") genannt wird (Schritt W5) und angibt, daß keine zweite Verbindungseinrichtung CO2 vorhanden ist, die mit der ersten Verbindungseinrichtung CO1 einen Dialog führt.

Wenn der Spannungspegel eines Ankunftssignals im wesentlichen klei­ ner als der vorgegebene Schwellenwert ist, während der Spitzenspan­ nungspegel anderer Signale im wesentlichen größer als dieser Schwel­ lenwert ist, wird der dem schwachen Signal entsprechende Übertra­ gungspfad von der Logik LDD als fehlerhaft erklärt.

In dem Fall, in dem die von der Logik LDD als fehlerhaft erklärten Übertragungspfade die Anzahl der Sicherheits-Detektorelemente über­ steigen (Schritt W21), ist die Aktivierung des Ausgangszustandes DLC für "entsprechender Laserfehler" vorgesehen (Schritt W22). Da an­ dernfalls die Konfiguration der als gültig erklärten Empfangspfade die Zuweisung der Signale an verfügbare Empfangspfade erlaubt, ist sonst die Umorganisation der elektronischen Empfangspfade gemäß dem obenerwähnten und mit Bezug auf die Fig. 4, 5 und 6 beschriebenen Protokoll durch die Haupt-Umschaltmittel COMD und die Hilfs-Um­ schaltmittel COMPIX vorgesehen (Schritte W25 und W26).

Parallel zu dieser Umorganisation wird durch den Block CTCR die Prüfmeldung TCR2 gebildet, die den auf diese Weise nachgewiesenen Fehlerzustand von Sendeelementen der zweiten Verbindungseinrichtung berücksichtigt (Schritt W30).

Vorteilhaft ist diese Meldung TRC2 für die entsprechende zweite Ver­ bindungseinrichtung bestimmt, die die einfallenden Signale ausgesandt hat, um dieser auf ihrem Niveau eine Organisation der elektronischen Sendepfade unter Berücksichtigung des auf diese Weise nachgewiese­ nen Fehlers der Übertragungspfade zu erlauben.

Es ist vorgesehen, daß das Signal TCR2 nur dann von der ersten Ver­ bindungseinrichtung CO1 ausgesandt wird, wenn diese bereit ist, die von der zweiten Verbindungseinrichtung CO2 ausgesandten Daten zu empfangen, d. h. nachdem gemäß dem obenerwähnten Protokoll die be­ reits fehlerhaften Übertragungspfade nachgewiesen worden sind.

In der Praxis ist das Signal TCR2 ein zweiphasiges serielles Signal, dessen Wert von der jeweiligen Leitung eines jeden elektronischen Sende- oder Empfangspfades unabhängig ist.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, umfaßt das Signal TCR eine Präambel PREA, einen die Konfiguration der elektronischen Übertragungspfade bildenden Körper COR sowie einen Endbegrenzer DFIN.

Die Präambel PREA enthält beispielsweise 3 Bits. Der Körper COR ist aus so vielen zweiphasigen Bits BC aufgebaut, wie Detektorelemente vorhanden sind. Der Endbegrenzer DFIN ist beispielsweise durch eine Unterbrechung des zweiphasigen Codes für eine vorgegebene Dauer gebildet.

In der Praxis hat ein von dem Detektor-Unterelement erfaßtes An­ kunftssignal SA, dessen Spitzenspannungspegel von der Logik LDD als gültig angesehen wird, beispielsweise die Setzung auf 1 des Bits BC des Körpers, welches diesem Detektor-Unterelement zugewiesen ist, zur Folge.

Die Prozedur wird auf die folgende Weise ausgeführt.

Wenn der Spannungspegel des Ankunftssignals SD im wesentlichen größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, sucht die Logik LDD ein besonderes Signal, das TCR2 genannt wird, indem sie jeden mögli­ cherweise gemäß dem obenerwähnten Protokoll umorganisierten elek­ tronischen Empfangspfad untersucht (Schritte W6 und W6a).

Das Signal TCR2 ist zum Signal TCR1 homolog und geht von der er­ sten Verbindungseinrichtung CO1 mit der zweiten Verbindungseinrich­ tung CO2 als Ziel aus.

Vorteilhaft liefert das Signal TCR2 der zweiten Verbindungseinrich­ tung CO2 eine Information hinsichtlich des Zustandes ihrer Sende­ pfade. Wenn die erste Verbindungseinrichtung CO1 die Struktur des Signals TCR1 wiedererkennt, untersucht sie die Stabilität der vom Si­ gnal TCR1 gegebenen Konfiguration. Wenn das Signal TCR1 stabil ist (Schritt W7), wird es von der ersten Verbindungseinrichtung CO1 de­ codiert (Schritt W8). Anschließend hält die erste Verbindungseinrich­ tung CO1 die Sendung des Überlagerungsoszilators OL an und konfi­ guriert den der Sendung ihres Signals TCR2 zugewiesenen Umschalt- /Sendeblock COME (Schritte W10 und W11).

Die Konfiguration des der Sendung des Signals TCR2 zugewiesenen Umschaltmittels wird von der Leitungslogik LAG anhand der Informa­ tion ausgeführt, die sich aus dem Vergleich des momentanen Signals TCR1 mit dem vorhergehenden Signal TCR1 ergibt (Schritt W10a).

Dann wird die Anschaltung des der Sendung des Signals TRC2 zugwie­ senen Pfades TCR ausgeführt, der vorzugsweise an einem der Enden der elektronischen Sendepfade angeordnet ist. Auf dem Pfad TCR wird die Sendung eines Signals TCR2 ausgeführt (Schritt W13). Gleichzeitig zur Sendung des Signals TCR2 wird die Sendung der Daten ausgeführt (Schritt W12).

Obwohl das Signal TCR2 oder TCR1 im Prinzip nur für die Übertra­ gung der Konfiguration der Gültigkeiten der Übertragungspfade ver­ wendet wird, kann eine Erweiterung vorgesehen sein, die eine Verein­ fachung des Vorverstärkers PAD und des Komparatorblocks BCB zur Folge hat.

Somit wird nach jedem Konfigurationsbit BC eines elektronischen Empfangspfades ein Einstellungsbit BA erzeugt (mit derselben zwei­ phasigen Codierung wie BC). Dieser Code BA ermöglicht es beispiel­ weise der entsprechenden Verbindungseinrichtung, den momentanen Spitze-Spitze-Strom des demselben elektronischen Empfangspfad zuge­ ordneten Vorverstärkers PAD auf einen gewählten optimalen Wert ein­ zustellen.

Eine weitere Lösung besteht darin, mittels des Signals TCR1 oder TCR2 Warnsignale wie etwa die Warnsignale DLC oder DPC zu transportieren.

Es gibt außerdem den Fall, in dem die Gefahr besteht, daß angenom­ men wird, daß ein vorgegebener Empfangspfad fehlerhaft ist, wenn die Daten eine lange Folge von Nullen enthalten (in diesen Daten ist kein zweiphasiger Code vorhanden). Weil aber die erste Verbindungsein­ richtung die inaktiven sendenden Eingänge (hierzu kann sie beispiels­ weise den Pegel des Sendestroms der Sendeelemente wie oben für die Detektorelemente beschrieben überwachen) sowie die unter Spannung gesetzten aktiven elektronischen Empfangspfade kennt, besteht eine Lösung darin, an die entsprechende zweite Verbindungseinrichtung über das Signal TCR1 ein Sperrsignal INH zu schicken, das verhindert, daß die entsprechende zweite Verbindungseinrichtung an jene ein feh­ lerhaftes Signal TCR2 schickt, und den Alarm DLC auszulösen.

Diese Lösung zwingt die zweite Verbindungseinrichtung, sich für die Anschaltung der elektronischen Empfangspfade auf die eventuelle Ver­ schiebung des Signals TCR1 (aufgrund von thermomechanischen Effek­ ten) und auf die Speicherung der bereits als fehlerhaft erklärten Detek­ torelemente zu stützen.

Eine weitere Lösung zur Vermeidung dieser Nullwerte besteht darin, das Datensignal zu überladen.

Außerdem ist es möglich, für denselben elektronischen Übertragungs­ pfad mehrere Sendeelemente vorzusehen. Diese Lösung besitzt jedoch den Nachteil, daß sie außerdem beim Empfang mehr Detektorelemente erfordert, was mit den Durchmessern herkömmlicher Lichtbündel nicht vereinbar ist.

Es ist anzumerken, daß der Informationsrücklauf über die Signale TCR1 und TCR2 auch die Erfassung von Fehlern ermöglicht, die bei­ spielsweise durch Verschmutzungen der externen optischen Einheiten OP, durch den Durchbruch eines Vorverstärkers, sogar durch die Ab­ lösung sämtlicher oder einiger Mikrolinsen OP bei der Sendung und/oder beim Empfang hervorgerufen werden.

Claims (27)

1. Optoelektronische Verbindungseinrichtung für die Verbindung von elektronischen Modu­ len (MOD1, MOD2), mit
mindestens einem optischen Sendemittel (E1, BAE), das einem ersten Modul (MOD1) zugehört und mit einem zwischen dem ersten Modul (MOD1) und einem zweiten Modul (MOD2) zu übertragenden ersten Abgangssignals (SD1) versorgt wird; und
mindestens einem Empfangsmittel (R1, BAD), das dem zweiten Modul (MOD2) zuge­ hört, das von der vom ersten Sendemittel (E1, BAE) ausgesendeten Strahlung (F1) er­ regt wird und an den zweiten Modul (MOD2) ein erstes Ankunftssignal (SA1) ausgibt,
wobei das mindestens eine optische Sendemittel (E1, BAE) mindestens zwei Sendeele­ mente (LA) umfasst, die mit einer ersten Schrittweite (PA) nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Empfangsmittel (R1, BAE) folgendes umfasst:
wenigstens ein Detektorelement (PIX), das wenigstens in zwei Detektor-Unterelemente (D1, D2) unterteilt ist, die jeweils einen lichtempfindlichen Abschnitt mit einer langge­ streckten, im allgemeinen rechtwinkeligen, Form aufweisen, wobei die Detektor-Unter­ elemente (D1, D2) längs ihrer jeweils größeren Seiten (GC) nebeneinanderliegend und mit einer zweiten Schrittweite (PC) entlang einer Richtung aufgereiht sind, die parallel zu der Richtung ist, die durch die Nebeneinanderanordnung der mindestens zwei Sende­ elemente (LA) vorgegeben ist,
wenigstens einen elektronischen Empfangspfad (VOXR), wobei jedem des wenigstens einen Detektorelementes (PIX) ein elektronischer Empfangspfad (VOXR) zugehört, und
wenigstens ein Hauptumschaltmittel (COMD), das das jeweils erste oder jeweils zweite Detektor-Unterelement (D1, D2) eines Detektorelementes (PIX) elektrisch mit dem Empfangspfad (VOXR) gemäss einer vorgegebenen Empfangsbedingung verbinden können, welche mit den von dem jeweils ersten und jeweils zweiten Detektor-Unterele­ ment (D1, D2) empfangenen Signale in einer Beziehung steht,
so dass der wenigstens eine elektronische Empfangspfad (VOXR) an dem zweiten Mo­ dul (MOD2) trotz einer relativen transversalen oder longitudinalen Verschiebung zwi­ schen dem ersten und zweiten Modul (MOD1, MOD2) das erste Ankunftssignal (SA1) ausgeben kann.

2. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Empfangsbedingung einen Vergleich des Pegels der vom jeweils ersten und vom jeweils zweiten Detektor-Unterelement (D1, D2) des mindestens einen Detektorele­ ments (PIX) empfangenen Signale mit einem vorgegebenen Schwellenwert umfasst und dass das wenigstens eine Haupt-Umschaltmittel (COMD) die empfangenen Signale, für die das Vergleichsergebnis positiv ist, zu dem wenigstens einen bzw. jeweiligen elektronischen Empfangspfad (VOXR) leiten, wobei das Vergleichsergebnis eine Information hinsichtlich des Empfangs der empfangenen Signale sowie hinsichtlich des Sendens der einfallenden Signale bildet.

3. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass je Modul mindestens ein Sendemittel (E1, E2, BAE) und mindestens ein Empfangsmittel (R1, R2, BAD) vorhanden sind, wobei der erste und der zweite elektro­ nische Modul (MOD1, MOD2) einander derart zugewandt sind, dass das erste Empfangs­ mittel (R1, BAD), das auf dem zweiten Modul (MOD2) angeordnet ist, von der vom ersten Sendemittel (E1, BAE) ausgesendeten Strahlung (F1) erregt wird und an den zweiten Mo­ dul (MOD2) ein erstes Ankunftssignal (SA1) ausgibt, und das zweite Empfangsmittel (R2), das auf dem ersten Modul (MOD1) angeordnet ist, von der vom zweiten Sendemittel (E2) ausgesendeten Strahlung (F2) erregt wird, und an den ersten Modul (MOD1) ein zweites Ankunftssignal (SA2) ausgibt, so dass eine bidirektionale Informationsübertragung möglich ist.

4. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der mindestens zwei Sendeelemente (LA) des mindestens einen Sendemittels (E1, E2, BAE) mindestens ein elektronischer Sendepfad (VOXE) zugeordnet ist.

5. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Empfangsmittel wenigstens eine Empfangs-Reihenanordnung (BAD) von Detektorelemen­ ten (PIX) und Empfangsverarbeitungsmittel für den wenigstens einen elektronischen Emp­ fangspfad (VOXR) umfasst und jedes Sendemittel wenigstens eine Sende- Reihenanordnung (BAE) von Sendeelementen (LA) und Sende-Verarbeitungsmittel für den mindestens einen elektronischen Sendepfad (VOXE) umfasst.

6. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der mindestens einen Sende-Reihenanordnung (BAE) gilt, dass die Anzahl (NE) der Sendeelemente (LA) größer als die Anzahl des mindestens einen elektronischen Sende­ pfads (VOXE) und die Anzahl der zu übertragenden Signale ist und dass außerdem min­ destens ein Sende-Umschaltmittel (COME) vorgesehen ist, das den mindestens einen e­ lektronischen Sendepfad (VOXE) mit ausgewählten Sendeelementen (LA) elektrisch ver­ binden kann, wodurch Sicherheits-Sendeelemente erhalten werden können, die anfänglich keinen elektronischen Sendepfaden (VOXE) zugehören und ausgefallene Sendeelemente ersetzen können.

7. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder des mindestens einen elektronischen Sendepfades (VOXE) ein Vorverstärkerelement (PAE) enthält, das seinerseits einen mit dem Ausgang des mindestens einen Sende- Umschaltmittels (COME) verbundenen Eingang und einen mit dem zugehörigen Sende­ element (LA) verbundenen Ausgang besitzt.

8. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder des wenigstens einen elektronischen Empfangspfades (VOXR) ein Vorverstärkerelement (PAD) enthält, das seinerseits einen mit dem Ausgang des mindestens einen Haupt- Umschaltmittels (COMD) verbundenen Eingang und einen mit den Empfangs- Verarbeitungsmitteln verbundenen Ausgang enthält.

9. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn einer des mindestens einen elektronischen Sendepfades (VOXE) einem ausgefalle­ nen Sendeelement zugehört, das mindestens eine Sende-Umschaltmittel (COME) der min­ destens einen betreffenden Sende-Reihenanordnung (BAE) den mindestens einen elektro­ nischen Sendepfad (VOXE) an ein funktionsfähiges und an das ausgefallene Sendeele­ ment angrenzendes Sendeelement der mindestens einen betreffenden Sende- Reihenanordnung (BAE) leitet und durch einstufige Verschiebung die anderen elektroni­ schen Sendepfade mit anderen verfügbaren, jeweils unmittelbar angrenzenden Sendeele­ menten und außerdem mit einem gewählten Sicherheits-Sendeelement verbindet.

10. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn einer des mindestens einen elektronischen Sendepfades (VOXE) einem ausgefalle­ nen Sendeelement zugehört, das mindestens eine Sende-Umschaltmittel (COME) der min­ destens einen betreffenden Sende-Reihenanordnung (BAE) den mindestens einen elektro­ nischen Sendepfad (VOXE) an ein zufällig gewähltes funktionsfähiges Sicherheits- Sendeelement der mindestens einen betreffenden Sende-Reihenanordnung (BAE) leitet.

11. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass für jeder der mindestens einen Empfangs-Reihenanordnung (BAD) gilt, dass die Anzahl (ND) von Detektorelementen (PIX) größer als die Anzahl des wenigstens einen elektronischen Empfangspfades (VOXR) und die Anzahl der zu empfangenden Sig­ nale ist und dass außerdem Hilfs-Umschaltmittel (COMPIX) vorgesehen sind, die zwischen dem mindestens einen Haupt-Umschaltmittel (COMD) und dem wenigstens einen elektroni­ schen Empfangspfad (VOXR) angeordnet sind und mehrere Hilfs-Umschalteinrichtungen enthalten, die gemäß einer Binärverzweigung angeordnet sind und die Leitung von dem mindestens einen Haupt-Umschaltmittel (COMD) ausgegebenen Signale an den wenigs­ tens einen ausgewählten elektronischen Empfangspfad (VOXR) erlauben.

12. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, dass die jeweiligen Sende- und Empfangs-Verarbeitungsmittel in einer Mikrosteuerein­ richtung (MICRO) untergebracht sind.

13. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, dass die Sendeelemente (LA) Laserdioden sind.

14. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, dass die Detektor-Unterelemente (D1, D2) Photodioden vom PIN-Typ sind.

15. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sen­ deelemente (LA) mit einer Technologie auf Basis einer Halbleiterverbindung wie etwa Galli­ umarsenid(GaAs) oder Indium dotiertes Galliumarsenid (GaInAsP) hergestellt sind.

16. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, dass die Sendeelemente (LA) mit einer Technologie auf Basis eines Halbleiters wie etwa poröses Silicium oder Siliciumkohlenstoff hergestellt sind.

17. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die De­ tektor-Unterelemente (D1, D2) mit einer Technologie auf Basis einer Halbleiterverbindung wie etwa Galliumarsenid(GaAs) oder Indium dotiertes Galliumarsenid (GaInAsP) hergestellt sind.

18. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die De­ tektor-Unterelemente (D1, D2) mit einer Technologie auf Basis eines Halbleiters wie etwa Silicium hergestellt sind.

19. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mik­ rosteuereinrichtung (MICRO) mit einer Technologie auf Basis eines Halbleiters wie etwa Silicium hergestellt ist.

20. Verbindungseinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mik­ rosteuereinrichtung (MICRO) mit einer Technologie auf Basis einer Halbleiterlegierung wie etwa Galliumarsenid (GaAs) oder Indium dotiertes Galliumarsenid (GaInAsP) hergestellt ist.

21. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, dass die Sende-Reihenanordnung und/oder die Detektor-Reihenanordnung (BAD) durch Verbindungsdrähte mit der Mikrosteuereinrichtung (MICRO) verlötet oder verbunden sind.

22. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 20, dadurch gekennzeich­ net, dass die Sende-Reihenanordnung (BAE) und/oder die Detektor-Reihenanordnung (BAD) in die Technologie der Mikrosteuereinrichtung (MICRO) integriert sind.

23. Verbindungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 22, dadurch gekennzeich­ net, dass in der Nähe der Außenfläche der Verbindungseinrichtung eine optische Einheit (OP) angeordnet ist, die ausgewählte optische Eigenschaften wie etwa Transparenz, Fo­ kussierung, Beugung und/oder Brechung von Lichtbündeln besitzt.

24. Anordnung mit mindestens einer ersten und einer zweiten Verbindungseinrichtung (CO1, CO2) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rücklaufinformation vorgesehen ist, die ein erstes Prüfsignal (TCR1) umfasst, das von der zweiten Verbindungseinrichtung (CO2) ausgesandt wird, um von der ersten Ver­ bindungseinrichtung (CO1) gelesen werden, und der ersten Verbindungseinrichtung (CO1) ausfallende Sendeelement angibt, die von der zweiten Verbindungseinrichtung (CO2) durch die Verifikation einer Empfangsbedingung entsprechend Anspruch 2 erfasst worden sind, wobei das mindestens eine Sende-Umschaltmittel (COME) sowie das mindestens eine Haupt-Umschaltmittel (COMD) und die Hilfs-Umschaltmittel (COMPIX) der ersten Verbin­ dungseinrichtung (CO1) die Zuweisung des mindestens einen elektronischen Sendepfades (VOXE) und des wenigstens einen elektronischen Empfangspfades (VOXR) der ersten Verbindungseinrichtung (CO1) mit Hilfe dieses ersten Prüfsignals (TCR1) organisieren.

25. Anordnung gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Rücklaufinformation vorgesehen ist, die ein zweites Prüfsignal (TCR2) umfasst, das von der ersten Verbindungseinrichtung (CO1) ausgesandt wird, um von der zweiten Verbindungs­ einrichtung (CO2) gelesen zu werden, und der zweiten Verbindungseinrichtung (CO2) aus­ gefallene Sendeelement angibt, die von der ersten Verbindungseinrichtung (CO1) durch die Verifikation einer Empfangsbedingung entsprechend Anspruch 2 erfasst worden sind, wo­ bei das mindestens eine Sende-Umschaltmittel (COME) sowie das mindestens eine Haupt­ umschaltmittel (COMD) und die Hilfsumschaltmittel (COMPIX) der zweiten Verbindungsein­ richtung (CO2) den mindestens einen elektronischen Sendepfad (VOXE) und den wenigs­ tens einen elektronischen Empfangspfad (VOXR) der zweiten Verbindungseinrichtung (CO2) mit Hilfe dieses zweiten Prüfsignals (TCR2) organisieren.

26. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Verbindungseinrichtungen jeweils ein Übertragungsprotokoll be­ sitzen, in dem vor jeder Übertragung von Nutzdaten
eine Erfassung von empfangenen Strahlungen an einem oder an mehreren Detektorele­ menten für die Verifikation, ob eine zweite Verbindungseinrichtung überträgt; sowie
im positiven Fall die Sendung eines Abgangssignals, das für die zweite Verbindungsein­ richtung bestimmt ist und von dieser wiedererkannt werden kann, von einem oder meh­ reren Sendelementen (LA) der ersten Verbindungseinrichtung (CO1) vorgesehen ist.

27. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall der Sendung eines Abgangssignals außerdem die Überwachung der Leistung der Sig­ nale in bezug auf einen vorgegebenen Schwellenwert vorgesehen ist.