DE69127700T2

DE69127700T2 - Halbleiterlaserdiodensteuerung und steuerverfahren zur laserdiodenvorspannung

Info

Publication number: DE69127700T2
Application number: DE69127700T
Authority: DE
Inventors: Frank Levinson
Original assignee: Finisar Corp
Current assignee: Finisar Corp
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2011-08-01
Also published as: EP0548111B1; EP0548111A1; AU8448391A; EP0548111A4; US5019769A; JPH06504405A; AU654825B2; JP3248720B2; WO1992005608A1; DE69127700D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Halbleiterlaserdioden und insbesondere auf die Steuervorrichtungen und Steuerverfahren zum Vorspannen und Ansteuern von Laserdioden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine Laserdiode 100 und eine bekannte analoge Laserdiodensteuervorrichtung 102. Die Laserdiode 100 hat eine vordere Facette 110, die kohärentes zu übertragendes Licht normalerweise in ein optisches Element, wie zum Beispiel eine optische Faser 112, emittiert, sowie eine hintere Facette 114. Das von der hinteren Facette 114 emittierte Licht wird durch eine Photodiode 116 empfangen, die zum ständigen Überwachen des von der Laserdiode 100 emittierten optischen Ausgangsleistung verwendet wird. Allgemein ist die von der vorderen Facette 110 emittierte Lichtleistung direkt proportional durch von der hinteren Facette 114 emittierten Lichtleistung:
Leistung (vordere Facette) = Leistung (hintere Facette) / K
K ist zwar oft gleich 1, doch verändert sich die van der hinteren Facette durch die Photodiode 116 empfangene Leistung von Serie zu Serie beträchtlich und muß daher für jede Laserdiode eigens kalibriert werden.
Typischerweise sind die Laserdiode 100, die Photodiode 116 für die hintere Facette und die optische Ausgangsfaser 112 (oder ein Mechanismus zum Halten der optischen Ausgangsfaser) alle auf einer gemeinsamen Halterung oder in einem gemeinsamen Gehäuse 118 untergebracht. Manchmal weist das Gehäuse 118 eine thermoelektrische Festkörperkühleinrichtung auf, die die Laserdiode 100 auf einer vorgegebenen Temperatur hält.
Gemäß Fig. 2 ist die Ausgangslichtleistung der Laserdiode eine nichtlineare Funktion des Ansteuerungsstroms der Laserdiode. Insbesondere, wenn Vorwärts-Vorstrom an einen Halbleiterlaser angelegt wird, emittiert er Licht in einer Leuchtdioden (LED) ähnlichen Art. Diese Art der Emission ist als spontane Emission bekannt, da sie zufällig von angeregten Atomen im Resonator der Laserdiode ausgeht, und allgemein als LED-Betriebsart bezeichnet wird.
Bei einem bestimmten Ansteuerungsstrom, der hier Schwellenstrom ITH genannt wird, erhöht sich der Wirkungsgrad beim Umwandeln von Strom in Licht dramatisch. Dies ist der Punkt, an dem die Laserdiode von der LED-Betriebsart in die Laserbetriebsart wechselt.
Verschiedene Klassen von Laserdioden haben zwar Schwellenwerte ungefähr im gleichen Strombereich, doch ändert sich der Schwellenstrom ITH unter Laserdioden des gleichen Typs beträchtlich. Außerdem kann er sich mit der Temperatur und dem Alter der Laserdiode verändern. Zum Beispiel kann sich der Schwellenstrom einiger Laserdioden bei Temperaturveränderungen sogar um fünfzig Prozent oder mehr verändern. Diese Temperaturempfindlichkeit führt dann dazu, daß ein vorgegebener Treiberstrom der Laserdiode bei einer Temperatur einen Betrieb über den vorgesehenen Pegeln verursacht, während er bei einer anderen Temperatur nicht einmal die Laserbetriebsart erreicht.
Wenn die Laserdiode in der Laserbetriebsart betrieben wird, das heißt bei einem Treiberstrom, der über dem Schwellenstrom liegt, entsteht eine charakteristische Steigung, die den Wirkungsgrad der Laserdiode bestimmt. Genau gesagt ist die "Steigungseffizienz" gleich dem Verhältnis der Veränderungen der Lichtleistung des Lasers zu Veränderungen des Treiberstroms während eines Betriebs als Laser. Die Steigungseffizienz ändert sich von Laserdiode zu Laserdiode und verändert sich auch mit der Temperatur und mit dem Alter der Diode.
Der "Betriebspunkts-" oder Vorstrom, IOP eines Diodenlasers wird normalerweise durch den Benutzer der Laserdiode eingestellt, so daß er im Strombereich für die Laserbetriebsart liegt und daß die Laserdiode in der Laserbetriebsart verbleibt, wenn der Strom durch ein Eingangssignal moduliert wird. Wenn also eine maximale Veränderung der Eingangssignals unter den Betriebspunkt MV ist, muß der Betriebspunkt höher sein als ITH + MV. Außerdem muß der Betriebspunkt so hoch angesetzt werden, daß eine empfangende Photodiode das übertragene Licht empfangen kann, und doch darf der Betriebspunkt nicht so hoch sein, daß die Laserdiode durchbrennt.
Gemäß Fig. 1 enthalten bekannte Diodensteuervorrichtungen 102 typischerweise eine analoge Rückkoppelschleife 120, die mit einem Potentiometer 122 oder einem ähnlichen Mechanismus verbunden sind, durch den der Betriebspunkt des Lasers manuell eingestellt wird. Der Benutzer stellt typischerweise die Verstärkung der Rückkopplungsschleife 120 niedrig ein, bevor er die Steuervorrichtung der Laserdiode einschaltet, dann stellt er manuell die Verstärkung höher, bis die erwünschte Ausgangslichtleistung erreicht ist. Die Ausgangslichtleistung wird gewöhnlich unter Verwendung einer weiteren Photodiode gemessen, die an die vordere Facette einer optischen Faser 112 angeschlossen ist oder durch eine ähnliche Anordnung (nicht in Fig. 1 gezeigt). Nach dem Kalibrieren der Steuervorrichtung 102 der Laserdiode unter Verwendung des Potentiometers 112 werden über einen Kondensator 124 zu übertragende Signale auf den Betriebspunktstrom 10p aufgesetzt, wodurch die Ausgangsleistung der Laserdiode 110 moduliert wird.
Einige analoge Steuervorrichtungen verwenden mehrere Potentiometer zum einzelnen Einstellen des Schwellenstroms, des Betriebs-Vorstroms und der Rückkopplungssteuerung der hinteren Facette, wobei diese Komponenten solche analogen Steuervorrichtungen sowohl schwierig in der Einstellung als auch teuer in der Herstellung machen.
Allgemein wird eine Laserdiode zerstört, wenn ihre Ausgangslichtleistung einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Durch die sehr steile Steigung der Lichtleistung bei einem Betrieb als Laser ist es allgemein ziemlich leicht, eine Laserdiode zu zerstören, während man versucht, ihren Betriebspunkt zu finden. So wurden schon viele teure Laser, wie sie von Telefongesellschaften zum Übertragen von Telefonsignalen über optische Fasern verwendet werden, und solche, die in der Kabelfernsehindustrie verwendet werden, während des Kalibrierens zerstört worden. Solche Verluste können entstehen, wenn man das Einstellpotentiometer zu schnell verstellt, durch Probleme bei den die Ausgangsleistung an der vorderen Facette während der Kalibrierung überwachenden Geräten, wodurch die Laserdiode zu schnell hochgefahren wird, und durch viele andere Gefahren.
Allgemein ist die Installationsprozedur zum Kalibrieren von Laserdioden zeitraubend und teuer sowie durch verschiedene Formen von Bedienfehlern gefährdet.
Eine weitere bedeutende Einschränkung bei bekannten Laserdiodensteuervorrichtungen ist, daß sie nicht zum Vorhersagen oder Anzeigen des Versagens von Vorrichtungen verwendet werden können. Viele Halbleiterlaserdioden werden in äußerst wichtigen Kommunikationssystemen verwendet, und wenn solche Laser versagen, können sie zu einem Zusammenbrechen des gesamten Kommunikationssystems führen. Wenn das Versagen von Laserdioden genau vorhergesagt werden könnte, könnte ein entsprechendes Programm zur Vorbeugung eingesetzt werden, das dann Systemzusammenbrüche verhindern würde, indem solche Laserdioden vor dem Zeitpunkt ausgetauscht würden, für den ihr Versagen vorhergesagt wurde. Derzeit werden solche Laserdioden nur aufgrund ihrer Betriebszeit ausgetauscht, ohne Berücksichtigung ihrer Betriebsfähigkeit.
Der weitere Stand der Technik ist in EP-A-0 281 188 und in der US-A-4,980,288 beschrieben.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für eine Laserdiode vorgesehen, mit einem Lichtleistungssensor, der einen Teil des von einer Laserdiode emittierten Lichts empfängt und ein Lichtleistungsmeßsignal erzeugt, das der Lichtleistung des vom Leistungssensor empfangenen Lichts entspricht; einer mit der Laserdiode verbundenen Treiberstromschaltung, durch die Treiberstrom eines vorbestimmten Pegels an die Laserdiode angelegt wird; und einem mit dem Lichtleistungssensor und der Treiberstromschaltung verbundenen digitalen Datenprozessor, der den vorbestimmten Pegel des an die Laserdiode angelegten Treiberstroms bestimmt und das Lichtleistungsmeßsignal vom Lichtleistungssensor empfängt; wobei der digitale Datenprozessor eine Einrichtung zum schrittweisen Verstellen des Treiberstroms durch eine Abfolge von Werten zum Berechnen von Betriebswerten der Laserdiode für jeden Treiberstromwert aufgrund empfangener Lichtleistungsmeßsignale und zum Auswählen eines Treiberstrompegels für die Laserdiode aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmeßsignale aufweist; gekennzeichnet durch einen mit dem digitialen Datenprozessor verbundenen nichtflüchtigen Speicher, dadurch, daß der digitale Datenprozessor eine Einrichtung zum Speichern von Daten im nichtflüchtigen Speicher aufweist, wobei die gespeicherten Daten mindestens einen Kalibrierungskoeffizienten für den Lichtleistungssensor, Initialisierungswerte und die berechneten Betriebswerte der Laserdiode festlegen, wobei der mindestens eine Kalibrierungskoeffizient vom digitalen Datenprozessor erzeugt und gespeichert wird, was aufgrund des vom Lichtleistungssensor empfangenen Lichtleistungsmeßsignals und aufgrund eines Signals geschieht, das vom digitalen Datenprozessor empfangen wird und von einer Lichtmeßvorrichtung kommt, die außerhalb der Steuervorrichtung liegt und so angeordnet ist, daß sie die Lichtausgangsleistung an der vorderen Facette der Laserdiode mißt, während die Treiberstromschaltung Strom an die Laserdiode anlegt; dadurch, daß der digitale Datenprozessor eine Einrichtung aufweist, die die gespeicherten Daten jedes Mal, wenn die Steuervorrichtung eingeschaltet wird, zum Einstellen eines Treiberstrompegels für die Laserdiode verwendet; und durch einen Kommunikationsanschluß zum Senden von Information, einschließlich der in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Daten, an einen Host- Computer und zum Empfangen von Befehlen vom Host-Computer.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine Laserdiodensteuervorrichtung vor, die eine programmierte digitale Steuervorrichtung zum genauen Messen der Betriebseigenschaften einer Laserdiode und zum Steuern des Vorgangs des Einschaltens und Auswählens der Betriebsparameter der Laserdiode verwendet. Licht von der vorderen Facette der Laserdiode wird zum Übertragen von Licht verwendet, und Licht von der hinteren Facette der Laserdiode wird zum Überwachen der von der Laserdiode erzeugten Lichtausgangsleistung verwendet. Wenn die Photodiode für die hintere Facette der Laserdiode einmal kalibriert ist, kann die Steuervorrichtung die Betriebseigenschaften der Laserdiode genau überwachen und aufgrund der aktuellen Betriebseigenschaften der Laserdiode den besten Betriebspunktstrom auswählen.
Während des Kalibrierens der Laserdiode kann die Steuereinrichtung die Linearität der Lichtausgangsleistung in Abhängigkeit vom Treiberstrom überprüfen und daher auch Fehler in der Laserdiode entdecken. Eine eigens entwickelte Anordnung mit einem durch Gleichstrom getriebenen Transistor und einer Wechselstromsignalverbindung wird zum Verringern von HF-Rauschen verwendet.
Bei einer optischen Vollduplexverbindung mit an beiden Enden der optischen Verbindung eingesetzten digitalen Steuervorrichtungen verhindert die Steuervorrichtung nach einer bevorzugten Ausführrungsform der vorliegenden Erfindung, daß die Laserdioden Licht mit ihrer vollen normalen Intensität erzeugen, bis die Verbindung vollständig hergestellt ist. Wenn die Verbindung hergestellt wurde, überwacht die Steuervorrichtung weiterhin das Bestehen der Verbindung und verringert die Ausgangsleistung der Laserdiode, wenn die Verbindung unterbrochen wird. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung verhindern, daß Licht aus den Laserdioden aus Versehen die Augen des Benutzers beschädigt. Außerdem können die Steuervorrichtungen die Vollduplexverbindung zum Ermitteln niedrigerer Betriebspunktströme verwenden, als sonst verwendet werden, wodurch die Lebenszeit der Laserdioden beträchtlich verlängert wird.
Die Betriebseigenschaften einer Laserdiode verändern sich über die Lebenszeit des Geräts in der Art, daß es einer Steuervorrichtung ermöglicht wird vorherzusagen, wann eine Laserdiode versagen wird. Die Steuervorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet die Betriebseigenschaften der Laserdiode in einem nichtflüchtigen Speicher auf, analysiert die Veränderungen dieser Eigenschaften und erzeugt eine Versagens-Warnnachricht, wenn diese Veränderungen mit vorbestimmten Versagens-Vorhersagekriterien übereinstimmen.
Vorteilhafterweise weist die Treiberstromschaltung der Laserdiodensteuervorrichtung, die einen bestimmten Treiberstrompegel an die Laserdiode anlegt, die folgenden Elemente auf: einen bipolaren Transistor, dessen Ernitter mit einer Stromquelle, dessen Basis mit dem digitalen Datenprozessor und dessen Kollektor direkt mit der Laserdiode verbunden ist; und einen mit dem Kollektor verbundenen Kondensator der in für Wechselstrom durchlässiger Weise den Kollektor mit einer Eingangssignalleitung verbindet, wobei an die Eingangssignalleitung Hochfrequenzsignale anliegen, die durch die Laserdiode dann optisch übertragen werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrkanal-Laserdiodenvorrichtung vorgesehen mit mehreren Laserdioden; jeweils einem eigenen Lichtleistungssensor, der nahe der jeweiligen Laserdiode angeordnet ist, um so einen Teil des von der Laserdiode emittierten Lichts zu empfangen, wobei der Lichtleistungssensor ein Lichtleistungsmeßsignal erzeugt, das der Lichtleistung des vom Leistungssensor empfangenen Lichts entspricht; jeweils einer eigenen Treiberstromschaltung, die mit der jeweiligen Laserdiode verbunden ist, wobei der jeweilige Treiberstrom einen eigens festgelegten Treiberstrompegel an eine entsprechende der Laserdioden anlegt; und einem einzigen Datenprozessor, der mit allen Lichtleistungssensoren und allen Treiberschaltungen in Verbindung steht, der die an die Laserdioden angelegten bestimmten Treiberstrompegel einstellt und der die Lichtleistungsmeßsignale von den Lichtleistungssensoren empfängt; wobei der digitale Datenprozessor eine Einrichtung zum stufenweisen Verstellen des Treiberstroms für jede Laserdiode durch eine Abfolge von Werten zum Berechnen von Betriebswerten für jede Laserdiode aufgrund von für jeden Treiberstromwert empfangenen Lichtleistungsmeßsignalen und zum Auswählen eines Treiberstrompegels für jede Laserdiode aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmeßsignale aufweist; gekennzeichnet durch einen mit dem digitalen Datenprozessor verbundenen nichtflüchtigen Speicher, wobei der digitale Datenprozessor eine Einrichtung zum Speichern von Daten im nichtflüchtigen Speicher aufweist, wobei die gespeicherten Daten mindestens einen Kalibrierungskoeffizienten für jeden der Lichtleistungssensoren, Initialisierungswerte und die berechneten Betriebswerte jeder Laserdiode festlegen, wobei die Kalibrierungskoeffizienten vom digitalen Datenprozessor erzeugt und gespeichert werden, was aufgrund der von den Lichtleistungssensoren empfangenen Lichtleistungsmeßsignale und aufgrund eines Signals geschieht, das vom digitalen Datenprozessor empfangen wird und von einer Lichtmeßvorrichtung kommt, die außerhalb der Vorrichtung liegt und so angeordnet ist, daß sie die Lichtausgangsleistung an der vorderen Facette der Laserdiode mißt, während die Treiberstromschaltung Strom an die Laserdiode anlegt; dadurch, daß der digitale Datenprozessor eine Einrichtung aufweist, die die gespeicherten Daten jedes Mal, wenn die Steuervorrichtung eingeschaltet wird, zum Einstellen der Treiberstrompegel für die Laserdioden verwendet; und durch einen Kommunikationsanschluß zum Senden von Information, einschließlich der in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Daten, an einen Hast- Computer und zum Empfangen von Befehlen vom Hast-Computer.
Vorzugsweise ist der digitale Datenprozessar weiter derart programmiert, daß er das Altern der Laserdiode erkennt, durch (A) Speichern von die berechneten Betriebswerte der Laserdiode festlegenden Daten im nichtflüchtigen Speicher, und (B) periodisches Überprüfen der Betriebsbereitschaft der Laserdiode durch stufenweises Verstellen des Treiberstroms durch eine Abfolge von Werten, Berechnen eines Satzes van Betriebswerten der Laserdiode aufgrund empfangener Lichtleistungssignale für jeden Treiberstromwert, und Erzeugen eines Fehlersignals, wenn der berechnete Satz von Betriebswerten vorbestimmte Kriterien bezüglich der im nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Betriebswerte nicht erfüllt.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Laserdiode mit den folgenden Schritten vorgesehen: Anlegen eines Treiberstroms an eine Laserdiode zum Erzeugen von Licht; Messen der Lichtleistung des so erzeugten Lichts mit einem Lichtleistungssensor; unter Steuerung eines digitalen Datenprozessors, wenn die Laserdiode zum ersten Mal eingeschaltet wird, automatisches stufenweises Verstellen des Treiberstroms durch eine Abfolge von Werten, Empfangen einer Lichtleistungsmessung für jeden Treiberstromwert vom Lichtleistungssensar, Berechnen von Betriebswerten der Laserdiode aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmessung für jeden Treiberstromwert, Speichern in einem nichtflüchtigen Speicher von Daten, die mindestens einen Kalibrierungskoeffizienten für den Lichtleistungssensor, Initialisierungswerte und die berechneten Betriebswerte der Laserdiode bestimmen, wobei der Kalibrierungskoeffizient vorn digitalen Datenprozessor erzeugt und gespeichert wird, was aufgrund der vom Lichtleistungssensor empfangenen Lichtleistungsmessungen und aufgrund eines Signals geschieht, das vom digitalen Datenprazessor empfangen wird und von einer Lichtmeßvorrichtung kommt, die außerhalb der Steuervorrichtung liegt und so angeordnet ist, daß sie die Lichtausgangsleistung an der vorderen Facette der Laserdiode mißt, während Treiberstrom an die Laserdiode angelegt wird; unter Steuerung des digitalen Datenprazessors, jedes Mal beim Einschalten der Laserdiode, Auswählen eines Treiberstrompegels für die Laserdiode aufgrund von vorn Lichtleistungssensor empfangenen Lichtleistungsmessungen und aufgrund des mindestens einen im nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Kalibrierungskoeffizienten; Senden von Information, einschließlich der im nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Daten, an einen Host-Computer und Empfangen von Befehlen vom Host-Computer.
Vorteilhafterweise weist das Verfahren weiter die folgenden Schritte auf: periodisches Überprüfen der Betriebsbereitschaft der Laserdiode durch stufenweises Verstellen des Treiberstroms durch eine Abfolge von Werten, Empfangen einer Lichtleistungsmessung für jeden Treiberstromwert, Berechnen eines Satzes von Betriebswerten der Laserdiode aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmessung für jeden Treiberstromwert und Erzeugen eines Fehlersignals, wenn der berechnete Satz von Betriebswerten vorbestimmte Kriterien bezüglich der im nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Betriebswerte nicht erfüllt.
Vorzugsweise weist das Verfahren zum Steuern einer Laserdiode weiter die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines Empfangskanals, der van einer zweiten Laserdiode erzeugtes Licht empfängt, wobei die beiden Laserdioden eine optische Vollduplexverbindung bilden; Messen der Gleichstromlichtleistung des von der zweiten Laserdiode empfangenen Lichts; unter Steuerung des digitalen Datenprozessors Empfangen der Gleichstromlichtleistungsmessung für die zweite Laserdiode, Vergleichen der Gleichstromlichtleistungsmessung mit vorbestimmten Kriterien und dadurch Bestimmen, ob eine optische Vollduplexverbindung zwischen den beiden Laserdioden hergestellt wurde, Einstellen des Treiberstrompegels für die Laserdiode auf einen ersten Pegel vor der Feststellung, daß eine Vollduplexverbindung hergestellt wurde, Einstellen des Treiberstrompegels für die Laserdiode auf einen zweiten Pegel nach der Feststellung, daß eine Vollduplexverbindung hergestellt wurde; wobei der zweite Treiberstrompegel höher als der erste Treiberstrompegel ist.
Vorteilhafterweise weist das Verfahren zum Steuern einer Laserdiode weiter die folgenden Schritte auf: Überwachen der Gleichstromlichtleistungsmessung zum Erfassen einer Unterbrechung der Vollduplexverbindung, und Rücksetzen des Treiberstrompegels auf den ersten Pegel nach dem Erfassen einer solchen Unterbrechung.
Vorteilhafterweise weist das Verfahren zum Steuern einer Laserdiode weiter die folgenden Schritte auf: Erfassen von Verringerungen mindestens einer vorbestimmten Größe der Gleichstromlichtleistungsmessung und Erzeugen eines Warnsignals, wenn eine solche Verringerung erfaßt wurde; wodurch Versuche, die über die optische Vallduplexverbindung übertragenen Daten abzuhören, erfaßt werden.
Vorzugsweise weist der Schritt des Anlegens eines Treiberstroms die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines bipolaren Transistors dessen Ernitter mit einer Stromquelle, dessen Basis mit dem digitalen Datenprozessor und dessen Kollektar direkt mit der Laserdiode verbunden ist; und eines direkt mit dem Kollektar verbundenen Kondensators, der in für Wechselstrom durchlässiger Weise den Kollektar mit einer Eingangssignalleitung verbindet, wobei an der Eingangssignalleitung Hochfrequenzsignale anliegen, die durch die Laserdiode dann optisch übertragen werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHUUNGEN

Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer bekannten Laserdiode und einer bekannten Steuervorrichtung, Fig. 1A eine bekannte HF- Drasselanordnung, die mit einigen Laserdioden nach dem Stand der Technik verwendet wird,
Fig. 2 eine Kurvendarstellung des Verhältnisses zwischen Treiberstrom und Lichtausgangsleistung einer Laserdiode,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Laserdiodensteuervorrichtung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 4 die Verbindung einer Laserdiode und ihrer Steuervorrichtung mit einem Lichtmesser zum Kalibrieren der Photadiode an der hinteren Facette des Lasers,
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer optischen Vallduplexverbindung,
Fig. 6 eine Kurvendarstellung des Alterungsverhaltens einer typischen Laserdiode,
Fig. 7 im nichtflüchtigen Speicher gespeicherte Daten bei der bevorzugten Ausführungsform einer Laserdiodensteuervorrichtung,
Fig. 8 und 9 Flußdiagramme des Verfahrens für die Laserdiodenkalibrierung und -initialisierung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Initialisieren jeder Laserdiode in einer optischen Vollduplexverbindung,
Fig. 11 die von der Benutzerschnittstelle erzeugte Anzeige der bevorzugten Ausführungsform einer Laserdiodensteuervorrichtung, und
Fig. 12 ein Blockdiagramm einer Mehrkanal-Laserdiodensteuervorrichtung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 3 zeigt eine Laserdiode 100 und eine Photodiode 116 für die hintere Facette, die auf eine thermoelektrische Kühleinrichtung 150 montiert sind. Der Zweck der thermoelektrischen Kühleinrichtung 150 ist, daß die Laserdiode 100 in einer Umgebung betrieben werden kann, deren Temperatur konstant bzw. gesteuert ist. Außerdem ist ein Temperatursensor 152 (z.B. ein Thermakoppler) nahe oder in direkter Nachbarschaft zur Laserdiode 100 angebracht, der die Temperatur der Laserdiode mißt.
Der Betrieb der Laserdiode 100 wird durch eine digitale Steuervorrichtung 160 gesteuert. Das zentrale Element der digitalen Steuervorrichtung 160 ist ein Mikrocontroller 162, wie zum Beispiel ein 68HC11 oder 68HC05 (beide von Motorola hergestellt). Software für den Mikrocontroller 162 ist in einem Festspeicher (ROM) oder in einem (löschbaren) elektrisch programmierbaren Festspeicher (EPROM) 164 gespeichert, zusammen mit einem Einschaltsequenz-Steuerpragramm 390 und einem ständig laufenden Gerät-Überwachungs- und -Steuerprogramm 392. Die Geräteeigenschaften der Laserdiode 100, wie sie von der Steuervorrichtung 160 gemessen werden, werden in einem nichtflüchtigen Speicher 166 gespeichert, wie zum Beispiel einem EEPROM, wie das unten noch im einzelnen beschrieben werden wird.
Ein Mehrkanal-Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 170 wird vom Mikrocontroller zum Überwachen der vom Temperatursensor 162 des Lasers, der Photodiode 116 der hinteren Facette und einem Umgebungstemperatursensor 172 erzeugten Ausgangssignale. Der Umgebungstemperatursensar 172 wird derart vom Mikrocantroller 160 überwacht, daß die Laserdiode 100 abgeschaltet werden kann, wenn übergroße Umgebungstemperaturen auftreten. Typischerweise kann die thermoelektrische Kühleinrichtung 150 die Laserdiode 100 nicht auf einer zufriedenstellenden Temperatur halten, wenn die Umgebungstemperatur über einen bestimmten Wert steigt. Durch automatisches Abschalten der Laserdiode, wenn eine Übertemperaturbedingung festgestellt wird, können wertvolle Laserdioden gegen ein Durchbrennen geschützt werden.
Der Mehrkanal-A/D-Wandler 170 kann auch zum Überwachen der Stabilität der Energieversorgung 174 der Steuervorrichtung verwendet werden. Laserdioden sind besonders empfindlich für elektronischen Schaden aufgrund von Stromspitzen oder anderen Stromversorgungsschwankungen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die digitale Steuervorrichtung 160 daher so programmiert, daß die Stabilität der Stromversorgung 174 gemessen wird, bevor die Laserdiode 100 initialisiert wird, und auch nach dem Start weiter überwacht wird.
Ein Mehrkanal-Digital-Analag-Wandler (D/A-Wandler) 180 wird verwendet (1) zum Einstellen des Vorstroms der Laserdiode 100, (2) zum Steuern der Verstärkung eines Eingangssignaldämpfers 184 und (3) zum Steuern der thermoelektrischen Kühleinrichtung 150. Insbesondere der Mikrocontroller 162 erzeugt einen digitalen Wert für den Vorstrom der Laserdiode, und der D/A-Wandler 180 wandelt diesen in ein analoges Spannungssignal. Das resultierende Signal wird dann durch ein als Tiefpaßfilter wirkendes RC-Filter 176 mit einer langen Zeitkanstante (in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 5, je nach der verwendeten Ausführungsform der Erfindung) gefiltert, und das gefilterte Steuersignal auf Leitung 178 steuert die Basis eines PNP-Transistors 182, der wiederum die Laserdiode 100 ansteuert.
Die Steuervorrichtung 160 mißt den durch die Laserdiode fließenden Strom durch Überwachen des Spannungsabfalls an einem Hochpräzisionswiderstand 179, insbesondere durch überwachen der Vcc-Spannung van der Stromversorgung 174 und der Spannung am Knoten B auf dem Emitter des Transistors 182. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden diese beiden Spannungen durch den Mikracontroller 162 über den A/D-Wandler 170 abgelesen. Der Laserdiodenstrom wird dann unter Anwendung des Ohm'schen Gesetzes berechnet: Der Strom ist gleich dem Spannungsabfall am Widerstand, geteilt durch den Widerstand (des Widerstands). Dieser berechnete Wert könnte dann durch den Basisstrom verringert werden, der ein bekannter Bruch (1/Beta) des Emitterstroms ist, doch ist diese Korrektur in der Regel so geringfügig, daß sie nicht notwendig ist. Der Mikrocontraller 162 berechnet einen laufenden Durchschnitt des Laserdiodenstroms, so daß die Auswirkungen von Stromschwankungen durch zu übertragende Eingangssignale herausgefiltert werden, die den Treiberstrom der Laserdiode modulieren.
Viele Hersteller von Dioden und optischen Verbindungen haben es vorteilhaft gefunden, entweder Wechseistromsignale an die Laserdiode über die Basis eines Treibertransistors 102 einzuspeisen, wie das in Fig. 1 gezeigt ist, oder die in Fig. 1A gezeigte HF-Drasselspulenanordnung. Ein Hersteller hat tatsächlich die in Fig. 1A gezeigte HF-Drasselspule in das hermetische Laserdiodengehäuse eingebaut, um so die Kapazität der Wechselstromsignal-Zufuhrleitung zu minimieren und so die HF-Kopplungsprableme (z.B. Signalverzerrungen) zu verringern.
Es ist unerwartet vorteilhaft, den Kollektor des Transistors 182 als eine Gleichstromquelle mit hoher Impedanz für die Laserdiode 100 zu gestalten. Keine HF-Drasselspule wird verwendet. Der bipolare Transistor 182 ist vorzugsweise ein Transistor mit einer sehr niedrigen Kollektorkapazität, typischerweise ein "HF"-Transistor, der eine minimale HF-Bandbreitendämpfung des zu übertragenden Wechselstrom-Eingangssignals bewirkt. Diese Gleichstrom-Stromversorgungsanordnung erzeugt, so wird angenommen, wesentlich weniger Rauschen als die beste im Handel erhältliche Verbindung unter Verwendung der HF-Drosselspulenanordnung.
Da der "HF"-Transistor 182 sowohl sehr schnell anspricht als auch eine niedrige Kapazität aufweist, ist es wichtig, ein RC-Filter 176 vorzusehen, das die Laserdiode 100 gegen Stromspitzen schützt. Allgemein hat sich herausgestellt, daß die Lebenszeit von Laserdioden durch Stromspitzen beträchtlich verkürzt wird. Wie im einzelnen weiter unten beschrieben wird, wird das RC-Filter 176 so modifiziert, daß seine RC-Zeitkonstante bei Vollduplexverbindungen auf einen Wert von ungefähr 0,01 s verändert wird, so daß der Gleichstromsignalpegel der Verbindung zum Übertragen von Information zwischen einem Paar Laserdiodensteuervorrichtungen verwendet werden kann Ein optischer, elektrisch einstellbarer (d.h. verstellbarer) Dämpfer 184 steuert die Verstärkung bzw. Dämpfung von Eingangssignalen, die durch die Laserdiode 100 optisch zu übertragen sind. Das Steuersignal aus dem D/A-Wandler 180 auf der Leitung 186 ist daher im wesentlichen ein Steuerungssignal für die automatische Verstärkungssteuerung. Die gedämpften Eingangssignale werden über einen Kondensator 190 als Wechselstrom an die Treiberleitung 188 der Laserdiode gekoppelt.
Eingangssignale sind typischerweise digitale oder analoge Hochfrequenzsignale, die außerhalb der Laserdiodensteuervorrichtung 160 erzeugt werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jedoch ein Multiplexer 192 am Eingangssignalpfad vorgesehen, so daß der Mikrocontroller 162 Daten über die optische Verbindung übertragen kann. Zu diesem Zweck erzeugt der Mikrocontroller 162 zum Steuern des Multiplexers 192 auf der Leitung 194 ein Eingangsauswahlsignal und sendet zu übertragende Daten auf der Leitung 196 zu einem der Eingänge des Multiplexers. Diese Fähigkeit wird bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ausgenutzt, bei denen zwei Vollduplexverbindungssteuervarrichtungen die zum Übertragen von Information über die optische Verbindung verwendete Lichtleistung minimieren, wie im einzelnen weiter unten beschrieben wird.
Die durch die thermoelektrische Kühleinrichtung 150 bereitgestellte Kühlleistung hängt van dem durch die Kühleinrichtung 150 fließenden Strom ab, der wiederum vom Mikrocontroller 162 dadurch gesteuert wird, daß ein digitales Steuersignal an den D/A-Wandler 180 gesendet wird, das das Steuersignal in analoge Farm wandelt und das resultierende Signal dann auf der Leitung 198 an die Kühleinrichtung 150 sendet.
Wenn eine thermoelektrische Festkörper-Kühleinrichtung (Festkörper-TEC) 150 vorhanden ist, muß die Steuereinheit ein Rückkapplungssignal aus einem Thermistar 152 oder einer anderen Temperaturerfassungsvarrichtung im (nicht dargestellten) Laserdiodengehäuse verwenden. Die Steuervorrichtung wird so eingerichtet, daß sie während der Lebensdauer der Laserdiode diese bei einer bestimmten Temperatur hält.
Es ist allgemein schwierig, eine Betriebstemperatur für eine analoge Steuervorrichtung zu bestimmen. Außerdem sind analoge Steuervorrichtungen dafür bekannt, daß sie zu hoch ansteuern und die TEC 150 durchbrennen, indem sie eine Solltemperatur auch dann noch beizubehalten versuchen, wenn Bedingungen vorherrschen, in denen es für die TEC unmöglich ist, diese Temperatur zu halten. Außerdem hat sich herausgestellt, daß ein Versagen der TEC ein häufiger Grund dafür ist, daß Laserdioden in Gehäusen versagen.
Die digitale Steuervorrichtung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung überwindet die Probleme, die der Stand der Technik mit dem Durchbrennen von TECS hat, (1) durch ein Festlegen der Laserdiodenbetriebstemperatur auf einen Wert, bei dem die TEC nur minimal und nur zur Stabilisierung und nicht zur ständigen Hauptkühlung betrieben wird, und/oder (2) durch das Festlegen in der Software von Temperaturgrenzen für "normalen Betrieb" und durch Beschneiden des Betriebs der Laserdiode mit voller Leistung (d.h. indem ein Betrieb der Laserdiode mit einer geringeren Ausgangsleistung erzwungen wird), wenn die Betriebsbedingungen außerhalb der normalen Betriebsvorgaben fallen, so daß eine Beschädigung oder ein vorschnelles Altern der Laserdiode verhindert wird. Außerdem ist der Treiberstrom für die TEC auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt, bei dem bekannt ist, daß die TEC unbegrenzt betrieben werden kann, wodurch ein Durchbrennen der TEC verhindert wird.
Ein RS232-Eingangs/Ausgangs-Part 200 verbindet den Mikrocantroller 162 mit äußeren Vorrichtungen, wie eine ASCII- Schnittstelle oder einen Desktop-Computer 202. Der Computer 202 kann im EEPROM 166 gespeicherte Daten lesen und kann Parameter für die Steuervarrichtung 160 einstellen, wie zum Beispiel die Zieltemperatur für die Laserdiode, eine Zieleinstellung für die Lichtausgangsleistung und so weiter. Das RS232-Port 200 wird auch während der anfänglichen Kalibrierung der Photodiode 116 für die hintere Facette verwendet, wie im einzelnen unten beschrieben ist.
Die digitale Steuervorrichtung hat oft eine faseroptische Datenverbindung zu einem bestimmten Typ von Hast-Computer, und die Verbindung kann daher als ein Untersystem des Hast-Computers angesehen werden. Das RS232-Port kann vom Host-Computersystem auch zum Kommunizieren mit dem Datenverbindungs-Untersystem verwendet werden. Information, wie zum Beispiel der Status der Verbindung, der Alterungszustand der Laserdiode, werden in eine Überwachungssoftwareroutine geladen, die im Host-Computersystem läuft. Der Hast-Computer kann auch der Verbindung befehlen, verschiedene Funktionen durchzuführen, wie zum Beispiel Selbsttest, automatische Verstärkungssteuerung und so weiter.
Schließlich sind noch eine Anzahl von Anzeige-Leuchtdioden 204 mit dem Mikracantroller 162 verbunden. Die Leuchtdioden 204 teilen den Status der Laserdiode 100 mit, ohne daß ein Computer 202 an den Kommunikationsport 200 des Mikrocontrollers angeschlossen sein muß. Insbesondere gibt es eine grüne Leuchtdiode, die normalen Betrieb anzeigt, eine gelbe Leuchtdiode, die anzeigt, daß die Steuervorrichtung 162 dabei ist, die Laserdiode zu initialisieren, und eine rote Leuchtdiode, die anzeigt, daß die Laserdiode entweder versagt hat oder ausgetauscht werden muß.

Empfangskanal

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform ist eine Steuervorrichtung für einen optischen Vollduplexkanal, und daher ist die Steuervorrichtung 160 auch mit einem Empfangskanal 220 verbunden, der als nächstes beschrieben wird. Viele Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind jedoch auch auf unidirektianale Laserkanäle anwendbar.
Der Empfangskanal 220 hat eine optische Eingangsverbindung 222, die typischerweise eine standardmäßig konstruierte optische Faser ist. Das durch die optische Verbindung 222 übertragene Licht wird durch eine Phatodiode 224 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das resultierende Signal, das sowohl Gleich- als auch Wechselstromkomponenten aufweist, wird auf die Leitung 226 gelegt. Die Wechselstromkomponente des empfangenen Signals wird durch einen Kondensator 230 von der Gleichstromkomponente getrennt, und das resultierende Wechselstromsignal wird durch einen verstellbaren Verstärker 232 verstärkt, bevor es auf der Leitung 234 an außerhalb der Steuereinrichtung 160 gelegene Geräte zu einer entsprechenden erforderlichen Signalverarbeitung geleitet wird.
Die Verstärkung des Wechselstrom-Signalverstärkers 232 wird durch den Mikroprozessor 162 über den D/A-Wandler 180 gesteuert. Insbesondere hat die Verstärkung des Wechselstromsignalverstärkers 232 eine nominelle Standardeinstellung, die einem vorbestimmten im Mikroprozessor 162 eingestellten digitalen Wert entspricht. Die Verstärkung der Verstärkers kann gesteigert werden, wenn (unter Verwendung eines Peak-Detektors 242, der weiter unten erörtert wird) festgestellt wird, daß die Wechselstromkampanente des empfangenen Signals schwächer als normal ist, oder verringert, wenn das empfangene Signal stärker ist als normal.
Die Gleichstromkomponente des empfangenen optischen Signals wird überwacht, indem ein Operationsverstärker 240 zum Messen des Gleichstromsignalpegels auf der Leitung 226 verwendet wird und der resultierende Wert über den A/D-Wandler 170 an den Mikrocontraller 226 gesendet wird. Die Stärke des Ausgangswechselstromsignals auf der Leitung 232 wird unter Verwendung eines Peakdetektors 242 überwacht, der die Stärke des Wechselstromsignals mißt.

AUTOMATISCHE SELBSTINITIALISIERUNG DER LASERDOIDE UND ERSTE KALIBRIERUNG DER PHOTODIODE FÜR DIE HINTERE FACETTE

Gemäß Fig. 3, 4 und 5 sind drei primäre physische Situationen zu beachten, wenn die Laserdiode nach einem Einschalten der Laserdiodensteuerung initialisiert werden soll.
Die erste Situation ist die in Fig. 3 gezeigte, bei der nicht bekannt ist, wohin das Ausgangssignal der Laserdiode 100 gesendet wird. Über den Betrieb der Laserdiode 100 gibt es also keine andere Rückkopplung als die durch die Phatodiode 116 für die hintere Facette. Diese Situation erfordert, daß in der Steuerungssoftware der Steuervorrichtung Aprioriwissen über die Eigenschaften der Photodiode der hinteren Facette und ihre Einwirkung auf die Laserdiode enthalten ist.
Die zweite Situation, die in Fig. 4 gezeigt ist, tritt ein, wenn die Steuervorrichtung 160 und ihre Laserdiode 100 zum ersten Mal eingeschaltet werden. In dieser Situation wird ein Lichtmesser 250 typischerweise über eine optische Faser 112 an den Ausgang der vorderen Facette der Laserdiode 100 angeschlossen. Der Lichtmesser wird sowohl an den Ausgang der Laserdiode 100 als auch an einen Computer oder eine Workstation 202 angeschlossen, der bzw. die während des Kalibrierungsvargangs eingesetzt wird. Der Computer 202 ist seinerseits mit dem Kommunikationsport 200 der Steuervorrichtung verbunden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform überwacht der Lichtmesser 250 das optische Ausgangssignal der Laserdiode 100, bis die Lichtausgangsleistung einen vorbestimmten Pegel erreicht hat, der bei der bevorzugten Ausführungsform 1 mW beträgt. Wenn die gemessene Ausgangslichtleistung diesen Pegel erreicht, sendet der Lichtmesser ein Signal an den Computer 202, und der Computer sendet über den Kommunikationsport 200 eine entsprechende Nachricht an den Mikrocontroller der Steuervorrichtung. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung bestimmen, welche Messung an der Photodiode für die hintere Facette einem vorbestimmten Lichtleistungspegel an der vorderen Facette entspricht.
Das Verhältnis der Lichtausgangsleistung an der hinteren Facette zu derjenigen an der vorderen Facette kann sich von Laserdiode zu Laserdiode beträchtlich verändern. Dieses Verhältnis ist für eine einzelne Laserdiode jedoch konstant, und deshalb ist auch nur diese eine Messung zum Kalibrieren der Photodiode für die hintere Facette der Laserdiode erforderlich, vorausgesetzt, die Photodiode spricht linear auf die Laserdiode an. Der gemessene Kalibrierungswert, der Meßwert bei der Photodiode der hinteren Facette bei 1 mW Lichtausgangsleistung an der vorderen Facette, wird im nichtflüchtigen Speicher 166 der Steuervorrichtung gespeichert. Von nun an kann die Steuervorrichtung die an der vorderen Facette der Photodiode austretende Lichtleistung folgendermaßen bestimmen:
Leistung (vordere Facette) = Leistung (hintere Facette) / K
wobei "Leistung (vordere Facette)" in mW gemessen wird, "Leistung (hintere Facette)" aufgrund des durch die Photodiode 116 fließenden Stroms ermittelt wird, der durch den A/D-Wandler 170 digitalisiert wird, und K der Kalibrierungswert für die hintere Facette der Laserdiode ist, der im nichtflüchtigen Speicher 166 gespeichert wird.
Manche Laserdiodenanordnungen haben Photodioden für die hintere Facette, die nicht linear auf die Lichtausgangsleistung der Laserdiode ansprechen. In diesem Fall wird die Steuervorrichtung so programmiert, daß sie eine komplexere mathematische Gleichung, wie zum Beispiel ein Polynom zweiter oder dritter Ordnung, zum Bestimmen des Verhältnisses zwischen den Photodiodenmessungen und der Ausgangsleistung der Photodiode verwendet. Zum Bestimmen der Koeffizienten einer solchen Gleichung muß das Verhältnis zwischen der Photodiodenmessung der hinteren Facette und der Lichtausgangsleistung an der vorderen Facette an mehreren Punkten (typischerweise an acht bis zwölf Punkten), die über den zu erwartende Betriebsbereich verteilt sind, kalibriert werden.
Die dritte Situation, die in Fig. 5 dargestellt ist, zeigt eine optische Vollduplexverbindung mit zwei untereinander verbundenen Laserdioden 300 und 310. Jede Laserdiode hat ihre eigene digitale Steuervorrichtung 302 bzw. 312, und der optische Sendeport 304, 314 der jeweiligen Laserdiode ist mit einem Empfangsport 306, 316 der anderen Laserdiode über eine optische Faser 308, 318 verbunden.
Steuerfunktionen für jede der drei Situationen werden mit Bezug auf die Flußdiagramme von Fig. 8, 9 und 10 weiter unten erörtert.
Eine wichtige Eigenschaft von Laserdioden ist, daß sie im Lauf der Zeit altern, selbst wenn die Geräte nicht extremen Strömen und Temperaturen ausgesetzt sind, und schließlich versagen. Fig. 6 zeigt eine logarithmische Kurvendarstellung des Alterungsverhaltens einer typischen Laserdiode, bei der Treiberstrommessungen über einen Zeitraum bei einer konstanten Betriebstemperatur verwendet wurden. Wie gezeigt, erhöht sich der zum Erzeugen eines konstanten Pegels (z.B. 1 mW) der Lichtausgangsleistung erforderliche Treiberstrom mit dem zunehmendem Alter der Laserdiode. Typischerweise nimmt der erforderliche Treiberstrom während der ersten tausend Betriebsstunden der Laserdiode nur sehr geringfügig, während ein paar zehntausend Betriebsstunden in einem vertretbaren Maß und kurz vor dem Versagen des Geräts ganz beträchtlich zu.
Ein Speichern von Gerätedaten im nichtflüchtigen Speicher 166 der Steuervorrichtung 160, wie in Fig. 7 gezeigt, ermöglicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Laserdiodensteuervorrichtung ein Vorhersagen des Versagens der Laserdiode und vor dem Versagen der Vorrichtung ein Senden einer Ankündigung an einen Hostcomputer, daß die Laserdiode ersetzt werden muß. Wenn die Steuervorrichtung insbesondere feststellt, daß der zum Erzeugen eines vorbestimmten Pegels der Lichtausgangsleistung erforderliche Treiberstrom den bei dem neuen Gerät erforderlichen ursprünglichen Treiberstrom um einen vorbestimmten Prozentsatz (Z.B. zehn Prozent) übersteigt, nachdem eventuelle Temperaturdifferenzen zwischen den verglichenen Messungen kompensiert wurden, steht ein Versagen des Geräts unmittelbar bevor, und die Steuervorrichtung 162 erzeugt eine Warnnachricht.
Wie in Fig. 7 gezeigt, sind die Speicherplätze im nichtflüchtigen Speicher 166 so strukturiert und werden vom Mikrokontroller 162 so verwendet, daß der Kalibrierungsfaktor für die Laserdiode 3 (Speicherplatz 330), Messungen an der Laserdiode, die beim ersten Einschalten der Laserdiode gemessen werden (Speicherplatz 332), Messungen am Gerät nach 10, 100, 1000 und 10.000 Betriebsstunden (Speicherplätze 334, 336, 338, 340) und die Anzahl der Betriebsstunden der Laserdiode (Speicherplatz 344) gespeichert werden. Weiter werden während des Betriebs der Laserdiode van der Steuervorrichtung periodisch (Z.B. einmal alle zehn Betriebsstunden) Messungen am Gerät durchgeführt, und die letzte dieser Messungen wird im Speicherplatz 346 des nichtflüchtigen Speichers 166 gespeichert. Jeder Satz Messungen am Gerät enthält den Schwellenstrom für die Laserdiode, den für 1 mW Lichtausgangsleistung erforderlichen Treiberstrom und die Betriebstemperatur der Laserdiode zur Zeit der Messung. Am Speicherplatz 348 des nichtflüchtigen Speichers sind außerdem Sollwerte für den Treiberstrom der Laserdiode, die Betriebstemperatur und die HF-Leistung gespeichert.
Anfangs, wenn die Laserdiode 100 und ihre Steuervorrichtung hergestellt werden, enthält das EEPROM 166 keine Daten.
In Fig. 8 und 9 ist zu sehen, daß die Laserdiodensteuervorrichtung beim Einschalten jedes Mal unter der Steuerung eines Einschaltsequenzpragramms 390 erst eine Abfolge von Selbstinitialisierungsschritten durchführt, bevor sie die Laserdiode einschaltet. Während dieser Initialisierungssequenz blinkt im Anzeigepanel eine Leuchtdiode, wodurch das Initialisieren der Laserdiode angezeigt wird.
Die Steuervorrichtung überprüft die Stabilität der Stromversorgung 174 durch Messen der van der Stromversorgung bereitgestellten Spannung und wartet erst, bis dieser Wert sich eingependelt hat, bevor sie weitergeht (Schritt 400).
Wenn die Laserdiode eine Hochleistungslaserdiode mit einem thermoelektrischen Kühler ist (Schritt 402), schaltet die Steuervorrichtung den thermoelektrischen Kühler ein und wartet so lange, bis der Temperatursensor der Laserdiode anzeigt, daß sich die Temperatur bei einer bestimmten Solltemperatur für die Laserdiode 100 stabilisiert hat. Danach läßt die Steuervorrichtung weiter eine Hintergrundtemperatursteuerroutine 404 laufen, die den Treiberstrom des thermoelektrischen Kühlers (TEC) derart moduliert, daß die Laserdiode bei der vorbestimmten Temperatur zu halten versucht wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform verhindert die Temperatursteuerroutine ein Durchbrennen des TEC, indem der Treiberstrom für den TEC einen vorbestimmten Pegel nicht überschreiten darf, bei dem bekannt ist, daß der TEC unendlich lang betrieben werden kann, ohne durchzubrennen. Wenn der TEC die Laserdiode nicht nahe bei ihrer vorbestimmten Solltemperatur halten kann, zwingt die Temperatursteuerroutine die Steuervorrichtung, die Lichtausgangsleistung um einen vorbestimmten Prozentsatz, wie z.B. fünfundzwanzig Prozent, zu verringern, so daß die erzeugte Wärme verringert und so ein vorzeitiges Altern der Laserdiode verhindert wird. Alternativ kann die Temperatursteuerroutine das Laserdiodensubsystem einfach ausschalten, bis wieder bessere Betriebsbedingungen herrschen.
Als nächstes greift der Mikrokontroller auf den nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) 166 zu und stellt fest, ab in diesem Speicher ein Kalibrierungswert gespeichert ist (Box 406). Wenn kein Kalibrierungswert gespeichert ist, heißt das, daß dies das erste Mal ist, daß die Laserdiode angeschaltet wurde, und geht daher zum nächsten Schritt, der darin besteht festzustellen, ob am Ausgang der Laserdiode ein Lichtmesser angeschlossen ist (Box 408), wobei die Schaltung so sein kann, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Anwesenheit eines Lichtmessers wird durch Senden einer Nachricht über den Kommunikationsport 200 bestimmt. Wenn ein Lichtmesser da ist, sendet der Computer 202 ein entsprechendes Signal zurück.
Wenn kein Lichtmesser an die Laserdiode angeschlossen ist, verwendet das Einschaltsequenzprogramm einen Standardkalibrierungswert für die Photodiode der hinteren Facette, und das Programm überspringt der Kalibrierungsschritt 410. Für den Standardkalibrierungswert wird ein "Durchschnitts"-Wert für die verwendete Art der Laserdiode und Phatodiode genommen (Schritt 412). Dies ist zwar einigermaßen annehmbar, doch verhindert bei einigen Ausführungsformen der Erfindung, wenn die Laserdiode noch nicht kalibriert wurde, das Anschaltsequenzprogramm der Steuervorrichtung einen Betrieb der Laserdiode, bis ein Lichtmesser zum Kalibrieren angeschlossen ist.
Das Kalibrieren (Schritt 410) wird durchgeführt, indem der Treiberstrom der Laserdiode langsam erhöht wird, bis der Lichtmesser anzeigt, daß die Lichtausgangsleistung einen vorbestimmten Pegel, wie z.B. ein Milliwatt, erreicht hat. Typischerweise setzt der Treiberstrom bei einem sehr niedrigen Wert, z.B. bei 10 Milliampere, ein und wird dann allmählich erhöht, z.B. um einen Milliampere pro Sekunde, mit einer Obergrenze für den Treiberstrom, z.B. bei 50 Milliampere (mit gegebenenfalls zusätzlich einem Temperaturkompensationswert). Wenn das Lichtmessersignal empfangen wird, wird der Treiberstrom bei einem Wert gehalten, während der Photodiodenstrom für die hintere Facette gemessen und dann am Speicherplatz 330 des nichtflüchtigen Speichers 166 als der Kalibrierungswert gespeichert wird, wodurch das Verhältnis des Photodiodenstroms für die hintere Facette zur Lichtausgangsleistung bei der vorderen Facette bestimmt wird. Wenn die Photodiode der hinteren Facette nichtlinear ist, werden auch an den Kalibrierungspunkten Messungen vorgenommen, die zusätzlich nötig sind, um die Koeffizienten einer nichtlinearen Gleichung zu berechnen, die das Verhältnis zwischen dem Photodiodenstrom an der hinteren Facette und der Lichtausgangsleistung an der vorderen Facette definiert.
Als nächstes wird die Routine zum Messen der Geräteeigenschaften der Laserdiode aufgerufen (Schritt 414). Diese Routine ist in Fig. 9 dargestellt und wird weiter unten erörtert. Diese Routine mißt die Lichtausgangsleistung der Laserdiode in einem Bereich van Treiberströmen und berechnet dann die Steigungseffizienz der Laserdiode, den Schwellenwert für die Laserdiode und den Betriebsstrom für einen vorbestimmten Pegel der Lichtausgangsleistung, wie z.B. 1 mW.
Bei Schritt 416 speichert dann die Einschaltsequenzroutine den Schwellenstrom für die Laserdiode und den Betriebsstrom für den vorbestimmten Pegel der Lichtausgangsleistung sowie die derzeitige Betriebstemperatur am entspechenden Platz im EEPROM 166. Wenn es das erste Mal ist, daß die Laserdiode eingeschaltet wurde (was dadurch geschehen kann, daß überprüft wird, ob der Speicherplatz 332 des EEPROM leer ist) werden diese Werte im Speicherplatz 332 gespeichert. Sonst werden sie am Speicherplatz 346 des EEPROM gespeichert.
Als nächstes werden bei Schritt 418 die Gerätemeßdatenaus Schritt 414 mit einem Satz vorgegebener Geräteversagenskriterien verglichen. Zum Beispiel ist bei einer Ausführungsform das Geräteversagenskriterium, daß der zum Erzeugen des vorbestimmten Lichtleistungspegels erforderliche Treiberstrom nach Berücksichtigung einer eventuellen Temperaturkompensation um zehn Prozent oder mehr größer ist als der ursprünglich (als das Gerät neu war) nötige Treiberstrom. Wenn dieses Kriterium erfüllt ist, steht ein Versagen der Geräts kurz bevor, und deshalb wird die Leuchtdiode 204 für das Geräteversagen auf dem Vorderpanel der Steuervorrichtung freigeschaltet, und eine Versagensvorhersagenachricht wird über den Ausgangspart 200 der Steuervorrichtung ausgesendet.
Angenommen, die Laserdiode hat nicht versagt, dann wird der Treiberstrom der Laserdiode von der Steuervorrichtung auf einen Pegel für normalen Betrieb erhöht, der typischerweise als ein bestimmter Gleichstrom-Lichtleistungspegel festgelegt wird (Schritt 420). Der bentige Treiberstrom wird aus dem Schwellenstrom und der Steigungseffizienz der Laserdiode errechnet, die beide vorher im Schritt 414 ermittelt wurden. Außerdem wird die Ausgangsleistung überprüft, indem der von der Photodiode an der hinteren Fläche erzeugte Strom gemessen und dieser Meßwert mit dem Kalibrierungswert für die Laserdiode verrechnet und, falls nötig, durch Verändern des Treiberstroms eingestellt wird. Dann wird die Leuchtdiode für "Normalbetrieb" auf dem Varderpanel der Steuervorrichtung freigeschaltet, und eine Nachricht "fertig zum Senden" wird über den Kommunikationsport an den Hostcomputer 202 gesendet. Diese Nachricht "bereit zum Senden" zeigt dem Hostcomputer an, daß die an die Laserdiode angeschlossen optische Faser zum normalen Betrieb bereit ist.
Nachdem die Laserdiode den normalen Betrieb aufgenommen hat, werden die Schritte 414 bis 418 periodisch wiederholt (Schritt 422), z.B. einmal alle 10 Betriebsstunden, so daß die Steuervorrichtung die Betriebsbereitschaft der Laserdiode überwachen kann. Die Daten aus diesen periodischen Wartungsüberprüfungen werden an den entsprechenden Plätzen im EEPROM 166 gespeichert, wodurch auch ein Abrufen und Analysieren dieser Wartungsdaten durch den Hostcomputer 202 ermöglicht wird.
In Fig. 9 ist die (durch Schritt 414 des in Fig. 8 gezeigten Programms aufgerufene) Routine zum Messen der Geräteeigenschaften der Laserdiode dargestellt, die bei Schritt 440 einsetzt, der die Steigung der Lichtausgangsleistung der Laserdiode im LED-Betrieb mißt. Dazu wird der Treiberstrom der Laserdiode allmählich van einem anfänglich geringen Wert, wie z.B. 5 Milliampere, erhöht, wobei die Lichtausgangsleistung bei jedem 1-Milliampere-Intervall gemessen und die Steigung der Lichtleistung berechnet wird. Die Lichtausgangsleistung wird, wie oben beschrieben, unter Verwendung der Photodiode an der hinteren Facette gemessen. Diese Abfolge wird fortgesetzt, bis die Steigung der Lichtausgangsleistung sich zu erhöhen beginnt, was anzeigt, daß die Laserdiode den Laserbetrieb aufnimmt.
Bei Schritt 442 wird der Treiberstrom für die Laserdiode weiter allmählich in kleinen Schritten inkrementiert, wobei die Steigung der Lichtausgangsleistung gemessen wird, bis vier oder mehr Punkte gemessen wurden, die eine konstante Steigung erzeugen, wodurch angezeigt wird, daß die Laserdiode als Laser arbeitet. Diese Steigung ist die Steigungseffizienz für die Laserdiode bei der derzeitigen Betriebstemperatur.
Als nächstes wird bei Schritt 444 der Schwellenwert für die Laserdiode bestimmt, indem der Schnittpunkt der Lichtleistungskurven für Leuchtdiodenbetrieb und für Laserbetrieb aufgefunden wird, wie sie in Schritten 440 und 442 gemessen wurden. Außerdem wird die Steigungseffizienz der Laserdiode im Laserbetrieb zum Berechnen des zum Erzeugen eines vorbestimmten Lichtausgangsleistungspegels, wie z.B. 1 mW, erforderlichen Betriebsstrams verwendet.
Zusätzliche Qualitätsüberprüfungen können unter Verwendung der Steuervarrichtung durchgeführt werden, wie zum Beispiel zum Überprüfen einer Lieferung van Laserdioden die vom Hersteller nicht gründlich überprüft wurden. Typischerweise können diese zusätzlichen Qualitätsüberprüfungen nicht nur beim ersten Einschalten der Laserdiode durchgeführt werden.
Wenn die zusätzliche Qualitätsüberprüfung freigeschaltet wird (Schritt 446), überprüft die Routine zuerst, daß alle zuvor gemessenen Parameter innerhalb vorbestimmter normaler Betriebsgrenzen sind (Schritt 448). Wenn dies nicht der Fall ist, wird eine Nachricht "Versagen des Geräts" an den Hostcomputer 202 gesendet, und die Gerätversagen-Leuchtdiode auf dem Vorderpanel der Steuervorrichtung wird freigeschaltet (Schritt 450).
Wenn die erste Qualitätsüberprüfung bestanden ist (Schritt 446), überprüft die Routine als nächstes die Linearität der Laserdiode. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß die Treiberstromwerte für die Laserdiode stufenweise verstellt werden, wobei der gesamte normale Betriebsbereich der Laserdiode abgedeckt wird, wie zum Beispiel die Treiberströme, die zum Erzeugen van Lichtausgangsleistungspegeln benatigt werden, die von 0,5 mW bis 4,0 mW reichen, wobei der zuvor gemessene Steigungseffizienzwert verwendet wird (Schritt 452). Die Lichtausgangsleistung wird bei jedem Treiberstrom unter Verwendung der Phatadiode für die hintere Facette gemessen, und dann werden diese Messungen daraufhin überprüft, ob sie auf einer Geraden liegen (Schritt 454). Die Linearität wird überprüft, indem die Meßdaten unter der Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate ausgewertet werden, wodurch die Gerade ermittelt wird, die am besten auf die Meßdaten paßt, und dann die Entfernung der jeweiligen Meßpunkte von der Geraden bestimmt wird. Wenn die Entfernung der Punkte van der Linie einen vorbestimmten Wert überschreitet, vor allem bei den höchsten normalen Ausgangsleistungen, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Diode vielleicht beschädigt ist (z.B. durch Dunkelliniendefekte), und eine Gerätversagensnachricht wird zum Hostcomputer 202 gesendet (Schritt 450). Wenn die Laserdiodenmessungen zeigen, daß die Laserdiode den Linearitätstest von Schritt 454 besteht, wird eine Nachricht "Gerät ok" an den Hostcomputer gesendet.
Wenn die Eigenschaften der Laserdiode gemäß Schritt 422 van Fig. 8 nach einmal überprüft werden, wird natürlich der Schritt 440 ausgelassen, da die Leuchtdiodenphase des Lasers sich über die Lebenszeit des Lasers nicht wesentlich verändert. Außerdem wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Treibergleichstrom nur über einen kleinen Bereich getestet, so daß die Übertragung von Daten über die optische Verbindung nicht gestört wird. Dieser Bereich von Testpunkten braucht den Treibergleichstrom nur geringfügig zu verändern, wie zum Beispiel 10 Prozent des zuvor ausgewählten Vorstrompunkts, so daß die Steuervorrichtung die Steigungseffizienz und den Schwellenwert der Laserdiode durch Berechnung des Schnittpunkts zwischen der Laserbetriebkennlinie und der zuvor gemessenen Leuchtdiodenphasenkennlinie neu berechnet werden kann (siehe Fig. 2). Bei einer alternativen Ausführungsform sendet die Steuervorrichtung unmittelbar vor Durchführung der periodischen Selbstüberprüfungen über den RS232-Port 200 eine Nachricht an den Hostcomputer 202, die die Datenübertragung für die Dauer der Selbstüberprüfung einstellt.

INITIALISIERUNG DER VOLLDUPLEXVERBINDUNG

Die Einschaltsequenz ist für Vollduplexverbindungen etwas anders (siehe Vollduplexverbindung in Fig. 5). Insbesondere wird der Schritt 420 von Fig. 8, bei dem der Treiberstrom zum Initiieren des Normalbetriebs des Laserdiode erhöht wird, bei Vollduplexverbindungen durch die in Fig. 10 gezeigte Abfolge von Schritten ersetzt.
Laserdioden emittieren sehr helle und kohärente Strahlungsenergie, die für das menschliche Auge normalerweise unsichtbar ist. Diese Energie könnte dem menschlichen Augeschaden, wenn die Ausgangsleistung der Laserdiode aus Versehen in die falsche Richtung geht. Im Zusammenhang mit Vollduplexverbindungen ist es möglich, eine Ausführungsform der digitalen Steuervorrichtung zu verwenden, durch die sichergestellt wird, daß die Verbindung intakt ist, bevor die Steuervorrichtung einen normalen Betrieb der Laserdiode freischaltet.
Insbesondere schaltet die Einschaltsequenz für Vollduplexverbindungen nach der Durchführung der anfänglichen Gerätemessungen und nach der Durchführung von Schritt 418 von Fig. 8 zu Schritt 470 in Fig. 10. Bei Schritt 470 wird der Treiberstrom für die Laserdiode anfänglich eingestellt, so daß viel weniger Leistung ausgegeben wird als während des Normalbetriebs, wie zum Beispiel zehn Prozent der normalen Leistung (z.B. 0,20 mW anstelle von 2,0 mW). Dieser anfängliche Leistungspegel wird so gewählt, daß er zum Testen der Integrität der Vollduplexverbindung durch die beiden in Fig. 5 gezeigten Steuereinrichtungen 302 und 312 ausreicht. Solche Verbindungen können so konstruiert sein, daß sie einen vorhersehbaren und oft sehr geringen Lichtverlust haben (d.h. einen sehr geringen Leistungsverlust, der durch die Übertragung des erzeugten Lichts durch die optische Faser 308 oder 318 verursacht wird) sogar für Leitungen, die bis zu ein Paar Kilometer lang sind. Außerdem führen beide Steuereinrichtungen 302 und 312 von Fig. 5 die gleiche Einschaltsequenz durch, wodurch die in Fig. 10 gezeigten Schritte in den beiden Steuereinrichtungen mehr oder weniger parallel durchgeführt werden.
Nach dem Einschalten der Laserdiode mit einem niedrigen Lichtausgangsleistungspegel mißt die Steuervorrichtung die Gleichstromkomponente der an ihrem Empfangsport 306 empfangenen Lichtleistung (Schritt 472). Wenn die Verbindung intakt ist und die andere Laserdiode eingeschaltet ist, ist die empfangene Lichtleistung so stark, daß sie zum Anzeigen, daß die Verbindung intakt ist, ausreicht (Schritt 474). Wenn der erforderliche Lichtleistungspegel nicht empfangen wird, heißt das, daß entweder die Verbindung nicht intakt ist oder die andere Laserdiode nicht eingeschaltet ist. In jedem Fall wartet die Routine eine kurze Zeit lang (Schritt 476) und wiederholt dann die Schritte 472 und 474, bis eine intakte optische Verbindung festgestellt wird.
Wenn eine intakte optische Verbindung einmal festgestellt wurde, wird der Treiberstrom für die Laserdiode auf den für normalen Betrieb erforderlichen Pegel erhöht (Schritt 478). Dann, nach einer kurzen Wartezeit (Schritt 480), mißt die Steuervorrichtung noch einmal die Gleichstromkomponente der an ihrem Empfangsport 306 empfangenen Lichtleistung (Schritt 482). Da beim Betrieb der Verbindung angenommen wird, daß beide Geräte in Betrieb sind, geht das System zu Schritt 470 zurück, und der Einschaltvorgang für die Verbindung setzt von neuem ein, wenn nicht beide Empfänger nach einem entsprechenden Zeitraum (typischerweise kürzer als hundert Millisekunden) einen Betrieb mit voller Leistung erfassen.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Vollduplexverbindung dadurch gestartet, daß auf der Sendeleitung zuerst mit fünf Prozent der vollen Leistung gesendet wird, bis Licht über einem bestimmten Schwellenwert auf der Empfangsleitung empfangen wird, wonach- dann die ausgesendete Lichtleistung auf einen etwas höheren Pegel gestellt wird, der immer noch weit unter der vollen Leistung liegt, wie zum Beispiel zehn Prozent der vollen Leistung. Wenn und nur wenn die Intensität des auf der Empfangsleitung empfangenen Lichts sich um ein ähnliches Maß erhöht, kann die Integrität der Sendeleitung festgestellt werden, worauf die Sendeleitung auf die volle Leistung hochgefahren, und die Datenübertragung freigeschaltet wird. Durch dieses alternative Verfahren wird verhindert, daß vor dem Feststellen der Integrität auf beiden Zweigen der Vollduplexverbindung mit voller Leistung gesendet wird.
Die Steuervorrichtung berechnet auch das Verhältnis eines vorbestimmten "idealen" empfangenen Lichtleistungspegels zu einem tatsächlich empfangenen Lichtleistungspegel. Es kann dabei die Lebenszeit einer Laserdiode ungefähr verdoppelt werden, indem die während des normalen Betriebs verwendete Lichausgangsleistung halbiert wird. Daher ist der "ideale" empfangene Lichtleistungspegel typischerweise ein relativ niedriger Leistungspegel, wie zum Beispiel 0,75 mW. In jedem Fall wird das berechnete Verhältnis dann von der Steuervorrichtung über die optische Verbindung ausgesendet. Der Sinn dieser gesendeten Nachricht ist, der Steuervorrichtung am anderen Ende der Leitung mitzuteilen, wie sie die Lichtausgangsleistung ihrer Laserdiode verändern soll. Meistens führt das dann dazu, daß die Steuervorrichtung eine beträchtlich geringere Lichtausgangsleistung verwenden kann, als sie sonst bei einem System ohne diese Fähigkeit verwenden müßte, wodurch die Lebenszeit der verwendeten Laserdioden beträchtlich verlängert wird. Der Grund dafür, daß die Ausgangsleistung dann niedriger ist als sonst, liegt darin, daß Systeme ohne diese Leistungseinstellungsfähigkeit auf "schlimmste Fälle" ausgelegt sind. Solche Systeme müssen daher so viel Lichtleistung erzeugen, daß eine optische Verbindung in vielen verschiedenen Umfeldern noch möglich ist, auch wenn bei den meisten Verbindungen zur Sicherstellung eines ordentlichen Betriebs eigentlich gar kein so hoher Lichtausgangsleistungspegel nötig wäre.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Nachricht unter Modulation des Gleichstrompegels der Laserdiode (d.h. durch Modulieren des Signals auf der in Fig. 3 gezeigten Leitung 178) gesendet, wobei eine relativ geringe Übertragungsgeschwindigkeit, wie z.B. zehn oder zwanzig Bits pro Sekunde, verwendet wird. Da die ganze benötigte Nachricht nur ungefähr sechzehn Bit lang ist (d.h. fünf Synchronisationsbits, plus ein aus acht Bit bestehender Verhälniswert, plus drei Bit Fehlerkarrekturcode), dauert dieser Vorgang auch bei so niedrigen Übertragungsgeschwindigkeiten nur ein oder zwei Sekunden. Der Grund für diese Langsamkeit der Datenübertragung liegt in der Notwendigkeit, durch die Verwendung einer RC- Schaltung 176 mit einer relativ langen Zeitkonstante, wie oben erläutert, die Laserdiode gegen plötzliche Stromfluktuationen zu schützen.
Bei anderen Ausführungsformen wird die Nachricht gesendet, indem Daten durch einen Multiplexer 192 geschickt werden. Dadurch können die Daten mit einer viel höheren Geschwindigkeit gesendet werden, wie z.B. mit 100 kBits pro Sekunde. Bei diesen Ausführungsformen muß die Steuervorrichtung jedoch im Empfangskanal zum Empfangen solcher Nachrichten eine (in den Figuren nicht gezeigte) Empfangsschaltung aufweisen, was die Kosten der Steuervorrichtung beträchtlich erhöht.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der gesendete Wert 100, wenn keine Leistungsangleichung erforderlich ist. Werte über 100 zeigen an, daß die Leistung um X Prozent erhöht werden soll, wobei X der übertragene Wert geteilt durch 100 ist. Werte unter 100 zeigen an, daß die Ausgangsleistung verringert werden soll, wobei die ideale Ausgangsleistung die derzeitige Ausgangsleistung, multipliziert mit X, geteilt durch 100 ist.
Auf jeden Fall führt die andere Steuervorrichtung am anderen Ende der Leitung zur gleichen Zeit, da die Steuervorrichtung ihre Leistungsverhältnisnachricht über die Leitung aussendet, das gleiche durch. Daher empfängt dann die Steuervorrichtung von der anderen Laserdiodensteuervorrichtung am anderen Ende der Leitung eine entsprechende Nachricht mit einem Ausgangsleistungsverhältniswert (Schritt 484). Dann stellt die Steuervorrichtung ihre Ausgangsleistung nach dem empfangenen Leistungsverhältniswert X wie folgt ein:
neuer Leistungspegel = (alter Leistungspegel) * X/100
Außerdem wird die Verstärkung des Sendedatendämpfers 184 in ähnlicher Weise eingestellt, so daß die durch die Datenübertragung verursachte Modulationstiefe ungefähr die gleiche wie zuvor bleibt.
An diesem Punkt schalten beide Steuervorrichtungen an beiden Enden der Leitung eine Datenübertragung über die Leitung frei (Schritt 486).
Schließlich überwacht die Steuervorrichtung die Spitzen- Spitzen-Amplitude des Wechselstromteils des empfangenen optischen Signals, während sie auf den Empfang des modulierten optischen Signals wartet. Wenn die Datenübertragung einmal begonnen hat, mißt die Steuervorrichtung die Amplitude des Wechseistromteus des empfangenen optischen Signals und stellt die Verstärkung des Verstärkers 232 im Empfangskanal gegebenenfalls ein, so daß eine zuverlässige Datenübertragung zustande kommt (Schritt 488).
Bei der Sicherheit über optische Leitungen übertragener Daten hat es sich herausgestellt, daß es relativ einfach ist, eine optische Leitung abzuhöhren, indem man eine optische Faser biegt, wodurch ein Teil der optischen Energie in der Faser durch die Ummantelung der Faser hindurchgelangt und "verlorengeht". Das am Ort der Biegung austretende Licht kann unter Verwendung normaler optischer und elektro-optischer Geräte gelesen werden, wodurch die Sicherheit der übertragenen Daten beeinträchtigt wird. Eine Ausführungsform des Steuervorrichtung kann so programmiert werden, daß nach dem Feststellen der Integrität einer optischen Verbindung Verringerungen der empfangenen Lichtleistung erfaßt werden können. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung so programmiert werden, daß sie Verringerungen von mehr als fünf Prozent im Vergleich zum zuvor festgestellten Pegel empfangener Gleichstromleistungs erfaßt und eine Nachricht an den Hostcomputer sendet, wenn eine solche Fluktuation entdeckt wird. Eine solche Nachricht teilt dem Systemüberwacher mit, daß möglicherweise die Sicherheit der optischen Leitung durchbrochen worden ist.

Benutzerschnittstelle

Nach Fig. 3 und 11 enthält die Software der Steuervorrichtung eine Benutzerschnittstellenroutine 392 die es dem Benutzer ermöglicht, auf die Statusinformation in der Steuereinrichtung über einen Hostcomputer 202 zuzugreifen, die im nichtflüchtigen Speicher 166 der Steuereinrichtung gespeicherten Daten einzusehen und verschiedene Parameter, wie z.B. die Lichtausgangsleistung (d.h. die Anzahl von mW an Lichtausgangsleistung, die vom Laser erzeugt werden soll), die Zieltemperatur der Laserdiode, wenn sie an einen thermoelektrischen Kühler angeschlossen ist, und die Dämpfereinstellung zum Steuern der HF-Leistung der zu übertragenden Signale einzustellen.
Fig. 11 zeigt die von der Benutzerschnittstellenroutine 392 erzeugte Anzeige auf der Anzeige des Hostcomputers und auch die zum Verändern der Parameter der Laserdiode verwendeten Befehle. Die angezeigten "XX.X"-Werte sind Meßwerte, die berechnet wurden, indem Zählwerte für die A/D- und D/A-Wandler umgewandelt wurden. Die angezeigten "ZZZZ"-Werte sind unverarbeitete A/D-Wandlerwerte, und die angezeigten "Y"-Werte sind unverarbeitete D/A-Wandlerwerte. Die angezeigten "SS.S"- Werte sind bestimmte Sollwerte für die Lichtausgangsleistung und die HF-Sendeleistung in mW und für die Temperatur in Grad Celsius.
Die im eingerahmten Bereich dargestellten Elemente sind fakultativ dargestellte Elemente, die zu sehen sind, wenn der Tastaturbefehl < CNTRL> D eingegeben wird. Die vier in diesem eingerahmten Bereich angezeigten Parameter können verändert werden, indem man auf dem Hauptmenü in der unteren Hälfte der Anzeige "Manual Control" auswählt und dann die angezeigten Werte unter Verwendung der in Fig. 11 dargestellten Befehle nach oben oder nach unten verändert.
Die drei auf der Anzeige gezeigten Sollwerte können verändert werden, indem man auf dem Hauptmenü "Set Point Control" auswählt, wodurch der Benutzer die Sollwerte durch die in der Fig. gezeigten Befehle nach oben oder nach unten verändern kann.
Der Debug-Befehl auf dem Hauptmenü ruft eine neue (nicht dargestellte) Anzeige auf, die die im Gerät verwendeten Versorgungsspannungen und die im EEPROM gespeicherten Daten anzeigt, und sie erlaubt dem Benutzer auch, alle Initialisierungsdaten für die Laserdiode einzusehen. Der Debug-Befehl ist daher hauptsächlich zur Verwendung durch den Hersteller gedacht, der die Laserdioden zuerst testet, oder wenn an kaputten Laserdioden Fehleranalysen durchgeführt werden, die entweder die Eingangstests nicht bestanden haben oder die gealtert oder auf sonst eine Weise kaputtgegangen sind.

Alternative Ausführungsformen

Es ist wichtig festzustellen, daß die hinteren Facetten einiger Laserdioden mit einem reflektierenden Material, wie zum Beispiel Aluminium, beschichtet sind, wodurch an den hinteren Facetten keine Überwachung der Lichtausgangsleistung des Geräts vorgenommen werden kann. Bei solchen Laserdioden wird die vordere Facette angezapft, wodurch ein Teil der Laserdiodenleistung an eine überwachende Photodiode abgezweigt wird. Typischerweise wird ein Strahlteiler an die vordere Facette angeschlossen oder in ihrer Nähe gebracht, wobei eine Photodiode so angeordnet wird, daß sie den abgezweigten Teil der Lichtleistung der Laserdiode empfängt. Die Laserdioden- Photodioden-Anordnung ist funktionell gleichwertig mit der Vorrichtung der bevorzugten Ausführungsform, und daher ist die allgemeinere Bezeichnung für die "Photodiode der hinteren Facette" eine "Photodiode zum Überwachen der Lichtausgangsleistung der Laserdiode".
Nach Fig. 12 verwendet eine weitere durch die Erfindung vorgesehene Verbindungskonfiguration eine einzige digitale Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebspunkts und weitere Betriebsparameter mehrerer Laserdioden. Es können z.B. vier Laserdioden in der Verbindung zwischen einem Computer und einem Farbmonitor verwendet werden, wobei eigene optische Kanäle für rot, grün, blau und Synchronisierungssignale verwendet werden. Eine einzige Steuervorrichtung kann für mehrere Laserdioden verwendet werden, da zur Ausführung der Software zum Inbetriebnehmen und Überwachen der jeweiligen Laserdioden nicht viel Zeit benötigt wird und da die für jede Laserdiode im nichtflüchtigen Speicher zu speichernde Information typischerweise viel, viel weniger ist als der Speicherplatz, der entweder in einem einzigen EEPROM oder sogar in einem in einem Mikrocontroller eingebetteten EEPROM vorhanden ist.

Claims

1. Steuervorrichtung für eine Laserdiode, mit einem Lichtleistungsensor (116), der einen Teil des von einer Laserdiode (100) emittierten Lichts empfängt und ein Lichtleistungsmeßsignal erzeugt, das der Lichtleistung des vom Leistungssensor (116) empfangenen Lichts entspricht;

einer mit der Laserdiode verbundenen Treiberstromschaltung (176, 179, 182), durch die Treiberstrom eines vorbestimmten Pegels an die Laserdiode (100) angelegt wird; und

einem mit dem Lichtleistungssensor (116) und der Treiberstromschaltung (176, 179, 182) verbundenen digitalen Datenprozessor (162), der den vorbestimmten Pegel des an die Laserdiode (100) angelegten Treiberstroms bestimmt und das Lichtleistungsmeßsignal vom Lichtleistungssensor (116) empfängt;

wobei der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum schrittweisen Verstellen des Treiberstroms durch eine Abfolge von Werten zum Berechnen van Betriebswerten der Laserdiode (100) für jeden Treiberstromwert aufgrund empfangener Lichtleistungsmeßsignale und zum Auswählen eines Treiberstrompegels für die Laserdiode (100) aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmeßsignale aufweist;

gekennzeichnet

durch einen mit dem digitialen Datenprozessor (162) verbundenen nichtflüchtigen Speicher (166)

dadurch, daß der digitale Datenprazessor (162) eine Einrichtung zum Speichern von Daten im nichtflüchtigen Speicher (166) aufweist, wobei die gespeicherten Daten mindestens einen Kalibrierungskoeffizienten für den Lichtleistungssensor (116), Initialisierungswerte und die berechneten Betriebswerte der Laserdiode (100) festlegen, wobei der mindestens eine Kalibrierungskaeffizient vom digitalen Datenprozessor (162) erzeugt und gespeichert wird, was aufgrund des vom Lichtleistungssensor (116) empfangenen Lichtleistungsmeßsignals und aufgrund eines Signals geschieht, das vom digitalen Datenprozessor (162) empfangen wird und von einer Lichtmeßvorrichtung (250) kommt, die außerhalb der Steuervorrichtung liegt und so angeordnet ist, daß sie die Lichtausgangsleistung an der vorderen Fläche der Laserdiode (100) mißt, während die Treiberstromschaltung (176, 179, 182) Strom an die Laserdiode (100) anlegt;

dadurch, daß der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung aufweist, die die gespeicherten Daten jedes Mal, wenn die Steuervorrichtung eingeschaltet wird, zum Einstellen eines Treiberstrompegels für die Laserdiode (100) verwendet; und

durch einen Kommunikationsanschluß (200) zum Senden von Information, einschließlich der in dem nichtflüchtigen Speicher (166) gespeicherten Daten, an einen Hast-Computer (202) und zum Empfangen van Befehlen vom Hast-Computer (202).

2. Laserdiodensteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der digitale Datenprozessor (162) weiter die folgenden Elemente aufweist: eine Einrichtung zum Erfassen des Alterns der Laserdiode (100) mit einer Einrichtung zum Speichern von die berechneten Betriebswerte der Laserdiode (100) festlegenden Daten im nichtflüchtigen Speicher (166), eine Einrichtung zum periodischen Überprüfen der Betriebsbereitschaft der Laserdiode (100), indem der Treiberstrom eine abgestufte Abfolge von Werten annimmt, eine Einrichtung zum Berechnen eines Satzes von Betriebswerten der Laserdiode (100) aufgrund empfangener Lichtleistungssignale für jeden Treiberstromwert, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn der berechnete Satz von Betriebswerten vorbestimmte Kriterien bezüglich der im nichtflüchtigen Speicher (166) gespeicherten Betriebswerte nicht erfüllt.

3. Laserdiodensteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum Überprüfen der Linearität der Laserdiode (100) aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmeßsignale, wobei die Linearität darin besteht, daß die Lichtleistung mit einer Zunahme des Treiberstroms gleichmäßig zunimmt, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn die Laserdiode (100) vorbestimmte Linearitätskriterien nicht erfüllt, aufweist.

4. Laserdiodensteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der digitale Datenprozessor (162) weiter eine Einrichtung zum Durchführen von Qualitätssicherungstests an der Laserdiode (100) aufweist, mit einer Einrichtung zum Vergleichen der berechneten Betriebswerte der Laserdiode (100) mit vorbestimmten Kriterien und zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn die berechneten Betriebswerte die vorbestimmten Kriterien nicht erfüllen.

5. Laserdiodensteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter mit einem Empfangskanal (220) zum Empfangen von von einer zweiten Laserdiode (310) erzeugtem Licht, wobei die beiden Laserdioden (300, 310) eine optische Vollduplexverbindung bilden,

einer Überwachungseinrichtung (240), die den Empfangskanal (220) mit dem digitalen Datenprozessor (162) verbindet, zum Erzeugen eines empfangenen Leistungssignals, das der Gleichstromlichtleistung des von der zweiten Laserdiode (310) empfangenen Lichts entspricht;

wobei der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum Empfangen des empfangenen Leistungssignals aufweist, sowie eine Einrichtung (A) zum Vergleichen des empfangenen Leistungssignals mit vorbestimmten Kriterien und dadurch zum Bestimmen, ob eine optische Vollduplexverbindung zwischen den beiden Laserdioden (300, 310) hergestellt wurde, (B) zum Einstellen des Treiberstrompegels für die Laserdiode (300) auf einem ersten Pegel vor der Feststellung, daß eine Vollduplexverbindung hergestellt wurde, und (C) zum Einstellen des Treiberstrompegels für die Laserdiode (300) auf einem zweiten Pegel nach der Feststellung, daß eine Vollduplexverbindung hergestellt wurde;

wobei der zweite Treiberstrompegel die zweite Laserdiode (300) veranlaßt, mindestens doppelt so viel Lichtausgangsleistung zu erzeugen wie der erste Treiberstrompegel.

6. Laserdiodensteuervorrichtung nach Anspruch 5, bei der der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum Überwachen des empfangenen Leistungssignals aufweist, so daß eine Unterbrechung der Vallduplexverbindung erfaßt und nach dem Erfassen der Unterbrechung der Treiberstrompegel auf den ersten Pegel zurückgestellt wird.

7. Laserdiodensteuervorrichtung nach Anspruch 5, bei der der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum Erfassen von Verringerungen mindestens einer vorbestimmten Größe des empfangenen Energiesignals und zum Erzeugen eines Warnsignals, wenn eine solche Verringerung erfaßt wurde, aufweist; wodurch der digitale Datenprozessor (162) einen Versuch, die über die optische Vollduplexverbindung übertragenen Daten abzuhören, erfassen kann.

8. Laserdiodensteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Treiberstromschaltung (176, 179, 182) die folgenden Elemente aufweist:

einen bipolaren Transistor (182), dessen Emitter mit einer Stromquelle (174), dessen Basis mit dem digitalen Datenprozessor (162) und dessen Kollektor direkt mit der Laserdiode (100) verbunden ist; und

einen mit dem Kollektor verbundenen Kondensator (190) der in für Wechselstrom durchlässiger Weise den Kollektor mit einer Eingangssignalleitung verbindet, wobei an die Eingangssignalleitung Hochfrequenzsignale anliegen, die durch die Laserdiode (100) dann optisch übertragen werden.

9. Mehrkanal-Laserdiodenvorrichtung mit

mehreren Laserdioden (100);

jeweils einem eigenen Lichtleistungssensor (116), der nahe der jeweiligen Laserdiode (100) angeordnet ist, um so einen Teil des von der Laserdiode (100) emittierten Lichts zu empfangen, wobei der Lichtleistungssensor (116) ein Lichtleistungsmeßsignal erzeugt, das der Lichtleistung des vom Leistungssensor (116) empfangenen Lichts entspricht;

jeweils einer eigenen Treiberstromschaltung (176, 179, 182), die mit der jeweiligen Laserdiode (100) verbunden ist, wobei der jeweilige Treiberstrom einen eigens festgelegten Treiberstrompegel an eine entsprechende der Laserdioden (100) anlegt; und

einem einzigen Datenprozessar (162), der mit allen Lichtleistungssensoren (116) und allen Treiberschaltungen (176, 179, 182) in Verbindung steht, der die an die Laserdioden (100) angelegten bestimmten Treiberstrompegel einstellt und der die Lichtleistungsmeßsignale von den Lichtleistungssensoren (116) empfängt; wobei der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum stufenweisen Verstellen des Treiberstroms für jede Laserdiode (100) durch eine Abfolge von Werten zum Berechnen von Betriebswerten für jede Laserdiode (100) aufgrund von für jeden Treiberstromwert empfangenen Lichtleistungsmeßsignalen und zum Auswählen eines Treiberstrompegels für jede Laserdiode (100) aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmeßsignale aufweist;

gekennzeichnet

durch einen mit dem digitalen Datenprozessor (162) verbundenen nichtflüchtigen Speicher (166), wobei der digitale Datenprazessor (162) eine Einrichtung zum Speichern von Daten im nichtflüchtigen Speicher (166) aufweist, wobei die gespeicherten Daten mindestens einen Kalibrierungskoeffizienten für jeden der Lichtleistungssensoren (116), Initialisierungswerte und die berechneten Betriebswerte jeder Laserdiode (100) festlegen, wobei die Kalibrierungskoeffizienten vom digitalen Datenprozessor (162) erzeugt und gespeichert werden, was aufgrund der von den Lichtleistungssensoren (116) empfangenen Lichtleistungsmeßsignale und aufgrund eines Signals geschieht, das vom digitalen Datenprozessor (162) empfangen wird und von einer Lichtmeßvorrichtung (250) kommt, die außerhalb der Vorrichtung liegt und so angeordnet ist, daß sie die Lichtausgangsleistung an der vorderen Fläche der Laserdiode (100) mißt, während die Treiberstromschaltung (176, 179, 182) Strom an die Laserdiode (100) anlegt;

dadurch, daß der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung aufweist, die die gespeicherten Daten jedes Mal, wenn die Steuervorrichtung eingeschaltet wird, zum Einstellen der Treiberstrompegel für die Laserdioden (100) verwendet; und

durch einen Kommunikationsanschluß (200) zum Senden von Information, einschließlich der in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Daten (166), an einen Host-Computer (202) und zum Empfangen von Befehlen vom Host-Computer (202).

10. Mehrkanal-Laserdiodenvorrichtung nach Anspruch 9, bei der der digitale Datenprozessor (162) weiter die folgenden Elemente aufweist: eine Einrichtung zum Erfassen des Alterns der jeweiligen Laserdioden (100) mit einer Einrichtung zum Speichern von die berechneten Betriebswerte der Laserdiode (100) festlegenden Daten im nichtflüchtigen Speicher (166), eine Einrichtung zum periodischen Überprüfen der Betriebsbereitschaft der Laserdiode (100), indem der Treiberstrom eine abgestufte Abfolge von Werten annimmt, eine Einrichtung zum Berechnen eines Satzes von Betriebswerten der Laserdiode (100) aufgrund empfangener Lichtleistungssignale für jeden Treiberstromwert, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn der berechnete Satz von Betriebswerten vorbestimmte Kriterien bezüglich der im nichtflüchtigen Speicher (166) gespeicherten Betriebswerte nicht erfüllt.

11. Mehrkanal-Laserdiodenvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum Überprüfen der Linearität der Laserdiode (100) aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmeßsignale, wobei die Linearität darin besteht, daß die Lichtleistung mit einer Zunahme des Treiberstroms gleichmäßig zunimmt, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn die jeweilige Laserdiode (100) vorbestimmte Linearitätskriterien nicht erfüllt, aufweist.

12. Mehrkanal-Laserdiodenvorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, weiter mit einem Empfangskanal (220) für jede der Laserdioden (100) zum Empfangen von von einer entsprechenden zweiten, jeder der mehreren Laserdioden (100) entsprechenden Laserdiode (310) erzeugtern Licht, wobei jede der Laserdioden (100, 300) und die entsprechende zweite Laserdiode (310) eine optische Vollduplexverbindung bilden,

einer Überwachungseinrichtung (240), die jeden Empfangskanal (220) mit dem digitalen Datenprozessor (162) verbindet, zum Erzeugen empfangener Leistungssignale, die der Gleichstromlichtleistung des von den entsprechenden zweiten Laserdioden (310) empfangenen Lichts entspricht;

wobei der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum Empfangen der empfangenen Leistungssignale aufweist, sowie eine Einrichtung (A) zum Vergleichen der empfangenen Leistungssignale mit vorbestimmten Kriterien und dadurch zum Bestimmen, ob die jeweilige optische Vollduplexverbindung hergestellt wurde, (B) zum Einstellen des Treiberstrompegels für die jeweilige Laserdiode (100, 300) auf einem ersten Pegel vor der Feststellung, daß eine Vollduplexverbindung hergestellt wurde, und (C) zum Einstellen des Treiberstrompegels für die jeweilige Laserdiode (100, 300) auf einem zweiten Pegel nach der Feststellung, daß eine Vallduplexverbindung hergestellt wurde;

wobei der zweite Treiberstrompegel die jeweilige Laserdiode (1001 300) veranlaßt, mindestens doppelt so viel Lichtausgangsleistung zu erzeugen wie der erste Treiberstrompegel.

13. Mehrkanal-Laserdiodenvorrichtung nach Anspruch 12, bei der der digitale Datenprozessor (162) eine Einrichtung zum Überwachen des empfangenen Leistungssignals aufweist, so daß eine Unterbrechung der jeweiligen Vollduplexverbindung erfaßt und nach dem Erfassen der Unterbrechung der Treiberstrompegel auf den ersten Pegel zurückgestellt wird.

14. Mehrkanal-Laserdiodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der jeder der Treiberstromschaltungen (176, 179, 182) die folgenden Elemente aufweist:

einen bipolaren Transistor (182) dessen Emitter mit einer Stromquelle (174), dessen Basis mit dem digitalen Datenprozessor (162) und dessen Kollektor direkt mit der Laserdiode (100) verbunden ist; und

einen mit dem Kallektor verbundenen Kondensator (190) der in für Wechselstrom durchlässiger Weise den Kollektor mit einer Eingangssignalleitung verbindet, wobei an der Eingangssignalleitung Hochfrequenzsignale anliegen, die durch die Laserdiode (100) dann optisch übertragen werden.

15. Verfahren zum Steuern einer Laserdiode mit den folgenden Schritten:

Anlegen eines Treiberstroms an eine Laserdiode (100) zum Erzeugen von Licht;

Messen der Lichtleistung des so erzeugten Lichts mit einem Lichtleistungssensor (116);

unter Steuerung eines digitalen Datenprozessors (162), wenn die Laserdiode (100) zum ersten Mal eingeschaltet wird, automatisches stufenweises Verstellen des Treiberstroms durch eine Abfolge van Werten, Empfangen einer Lichtleistungsmessung für jeden Treiberstromwert vom Lichtleistungssensor, Berechnen von Betriebswerten der Laserdiode (100) aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmessung für jeden Treiberstromwert, Speichern in einem nichtflüchtigen Speicher (166) von Daten, die mindestens einen Kalibrierungskoeffizienten für den Lichtleistungssensor (116), Initialisierungswerte und die berechneten Betriebswerte der Laserdiode (100) bestimmen, wobei der Kalibrierungskoeffizient vom digitalen Datenprozessor (162) erzeugt und gespeichert wird, was aufgrund der vom Lichtleistungssensor (116) empfangenen Lichtleistungsmessungen und aufgrund eines Signals geschieht, das vom digitalen Datenprozessor (162) empfangen wird und von einer Lichtmeßvorrichtung (250) kommt, die außerhalb der Steuervorrichtung liegt und so angeordnet ist, daß sie die Lichtausgangsleistung an der vorderen Fläche der Laserdiode (100) mißt, während Treiberstrom an die Laserdiode (100) angelegt wird;

unter Steuerung des digitalen Datenprozessors (162), jedes Mal beim Einschalten der Laserdiode (100), Auswählen eines Treiberstrompegels für die Laserdiode (100) aufgrund von vom Lichtleistungssensor (116) empfangenen Lichtleistungsmessungen und aufgrund des mindestens einen im nichtflüchtigen Speicher (166) gespeicherten Kalibrierungskoeffizienten;

Senden von Information, einschließlich der im nichtflüchtigen Speicher (166) gespeicherten Daten, an einen Host-Computer (202) und Empfangen von Befehlen vom Host-Computer.

16. Verfahren zum Steuern einer Laserdiode nach Anspruch 15, weiter mit den folgenden Schritten: Erfassen des Alterns der Laserdiode (100) durch (A) Speichern von die berechneten Betriebswerte des Laserdiode (100) festlegenden Daten im nichtflüchtigen Speicher (166), und (B) periodisches Überprüfen der Betriebsbereitschaft des Laserdiode (100) durch stufenweises Verstellen des Treiberstroms durch eine Abfolge von Werten, Berechnen eines Satzes van Betriebswerten der Laserdiode (100) aufgrund empfangener Lichtleistungssignale für jeden Treiberstromwert, und Erzeugen eines Fehlersignals, wenn der berechnete Satz von Betriebswerten vorbestimmte Kriterien bezüglich der im nichtflüchtigen Speicher (166) gespeicherten Betriebswerte nicht erfüllt.

17. Verfahren zum Steuern einer Laserdiode nach Anspruch 15 oder 16, weiter mit den folgenden Schritten:

Vergleichen der berechneten Betriebswerte der Laserdiode (100) mit vorbestimmten Kriterien und

Erzeugen eines Fehlersignals, wenn die berechneten Betriebswerte die vorbestimmten Kriterien nicht erfüllen.

18. Verfahren zum Steuern einer Laserdiode nach Anspruch 15 oder 16, weiter mit den folgenden Schritten:

Überprüfen der Linearität der Laserdiode (100) aufgrund der empfangenen Lichtleistungsmessungen, wobei die Linearität darin besteht, daß die Lichtleistung mit dem Treiberstrom konstant ansteigt, und Erzeugen eines Fehlersignals, wenn die Laserdiode (100) die vorbestimmten Linearitätskriterien nicht erfüllt.

19. Verfahren zum Steuern einer Laserdiode nach den Ansprüchen 15, 16, 17 oder 18, weiter mit den folgenden Schritten:

Vorsehen eines Empfangskanals (220), der von einer zweiten Laserdiode (310) erzeugtes Licht empfängt, wobei die beiden Laserdioden (300, 310) eine optische Vollduplexverbindung bilden;

Messen der Gleichstromlichtleistung des van der zweiten Laserdiode (310) empfangenen Lichts;

unter Steuerung des digitalen Datenprazessars (162) Empfangen der Gleichstromlichtleistungsmessung für die zweite Laserdiode (310), Vergleichen der Gleichstromlichtleistungsmessung mit vorbestimmten Kriterien und dadurch Bestimmen, ob eine optische Vollduplexverbindung zwischen den beiden Laserdioden hergestellt wurde, Einstellen des Treiberstrompegels für die Laserdiode (100, 300) auf einen ersten Pegel vor der Feststellung, daß eine Vollduplexverbindung hergestellt wurde, Einstellen des Treiberstrompegels für die Laserdiode (100, 300) auf einen zweiten Pegel nach der Feststellung, daß eine Vollduplexverbindung hergestellt wurde;

wobei der zweite Treiberstrompegel höher als der erste Treiberstrompegel ist.

20. Verfahren zum Steuern einer Laserdiode nach Anspruch 19, weiter mit den folgenden Schritten:

Überwachen der Gleichstromlichtleistungsmessung zum Erfassen einer Unterbrechung der Vollduplexverbindung, und Rücksetzen des Treiberstrompegels auf den ersten Pegel nach dem Erfassen einer solchen Unterbrechung.

21. Verfahren zum Steuern einer Laserdiode nach Anspruch 19, weiter mit den folgenden Schritten:

Erfassen von Verringerungen mindestens einer vorbestimmten Größe der Gleichstromlichtleistungsmessung und Erzeugen eines Wamsignals, wenn eine solche Verringerung erfaßt wurde; wodurch Versuche, die über die optische Vallduplexverbindung übertragenen Daten abzuhören, erfaßt werden.