JP2008515343A

JP2008515343A - 家庭用電化製品のための光ケーブル

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Publication number: JP2008515343A
Application number: JP2007534650A
Authority: JP
Inventors: エイ．テイタム、ジミー; ケイ．ギュンター、ジェームス
Original assignee: フィニサーコーポレイション
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-19
Publication date: 2008-05-08
Also published as: WO2006039146A3; WO2006039146A2; US20060067690A1; EP1794903A4; EP1794903A2; US7548675B2; EP1794903B1

Abstract

デジタル家庭用電子機器間の通信のためのデジタル光ケーブル。デジタル光ケーブルは、光ファイバと、光ファイバの第１の端部にデジタルソースデバイスを接続するように構成された第１のインタフェースとを含み、第１のインタフェースはデジタルソースデバイスから電子ビデオ信号を受信して、電子ビデオ信号を光信号に変換し、光ファイバの第１の端部に光信号を送信するための光送信機を備える。第２のインタフェースは、光ファイバの第２の端部にデジタルシンクデバイスを接続するように構成されている。第２のインタフェースは、光送信機によって送信された光信号を光ファイバの第２の端部から受信し、該光信号を電子ビデオ信号に変換し、デジタルシンクデバイスに電子信号を送信するための光受信機を備える。

Description

本発明はデジタル家庭用電化製品間の光通信に関する。さらに詳細には、本発明は、概してビデオ及び音声データ伝送ケーブル及びインタフェースに関する。

デジタルビデオディスプレイ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）読取装置、平面型ディスプレイのコンピュータモニタ、高品位テレビ（「ＨＤＴＶ」）、デジタルプラズマ画面、デジタル音声読取装置、デジタル音声エンコーダと読取装置、デジタル音声増幅器、及びデジタル音声処理装置等のデジタル家庭用電化製品は、ますます人気になっている。デジタル構成要素間で転送されるデータ量がさらに高い解像度、サイズ及び品質に対する欲求に対処するために拡大するにつれて、デジタルデータの高速データ転送に対する必要性も高まる。デジタル家庭用電化製品デバイスに対するデータ転送をサポートしている複数の規格が開発されてきたが、多くは新たに生起する製品の高い帯域幅と高い解像度の必要性に十分に対処していない。例えば、デジタルビデオ及び／またはデジタル音声の伝送のために実現されている２つの現在の規格は、ＤＶ端子（ＤＶＩ）規格及び高品位マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）規格を含む。ＨＤＭＩ規格とＤＶＩ規格の両方とも伝送最小化差動シグナリング（ＴＭＤＳ）、つまりシリコンイメージの高速シリアルリンク技術に基づいている。

ＤＶＩはデジタルディスプレイ作業部会（「ＤＤＷＧ」）によって開発されたディスプレイインタフェースである。ＤＶＩ仕様はＤＶＩデジタルソースデバイス（例えばＤＶＩデジタルビデオ処理装置）とＤＶＩデジタルシンクデバイス（例えば、ＤＶＩデジタルビデオディスプレイ装置）の間の高速デジタル接続を提供する。ＤＶＩの一つの共通したインプリメンテーションは、ビデオコントローラカードを有するコンピュータ、及びディスプレイコントローラを有するデジタルディスプレイデバイス（ＣＲＴ、ＬＣＤ、プロジェクタ等）用のインターフェースとしてである。ＤＶＩインタフェース規格及び説明は、その内容が参照されることにより本明細書に明示的に組み込まれている１９９９年４月２日にデジタルディスプレイ作業部会によって公表されたデジタルビジュアルインタフェース（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｓｕａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）、改訂版１．０と題される出版物の中に記載されている。

ＤＶＩは、ＤＶＩシンクデバイスにデータを送信するために高速シリアルインタフェース及びＴＭＤＳを活用する。ＴＭＤＳは「オン」状態と「オフ」状態を遷移することによってデータを伝達する。符号化アルゴリズムは、ＤＶＩケーブルでの過剰な電磁妨害（「ＥＭＩ」）レベルを回避するために、遷移を最小限に抑えるために適用されるブール排他的論理和（「ＸＯＲ」）演算または排他的論理和の否定（「ＸＮＯＲ」演算を使用する。追加の演算がＤＣ信号の平衡を保つために実行される。

デジタルＤＶＩコネクタは、最高２つのＴＭＤＳリンクに対処できる２４本のピンを有する。基本的なＴＭＤＳ伝送回線は３つのデータチャネルと１つのクロックチャネルから構成されている。データは、３つのチャネル（Ｒ／Ｇ／Ｂ）の各々に８ビットのピクセルを備える。いくつかの例では、さらに高速のデータレートを達成するために１組のＴＭＤＳ線路が使用されてよい。ＴＭＤＳデータチャネル及びクロックチャネルに加えて、デジタルインタフェースは５ＶＤＣ電源、及びホットプラグ検出チャネルを含む。ＤＶＩ−Ｉ接続デジタル／アナログピンの割り当てはＤＶＩ−Ｄデジタル専用インターフェースピン割り当てに似ているが、アナログ信号の伝送のためにさらに複数本のピンを含む。

図１は、デジタルビデオ処理装置等のＤＶＩソースデバイス１２５のグラフィックスコントローラ１２０から、ＴＭＤＳリンク１３０を通り、デジタルビデオディスプレイ装置等のＤＶＩシンクデバイス１４０のディスプレイコントローラ１３５に至る典型的なデータの流れを示す。このプロセスでは、入力８ビットデータは１０ビットの最小遷移に抑えられたＤＣ平衡文字に符号化される。第１の８ビットは符号化されたデータであり、９番目のビットが、データがＸＯＲ論理で符号化されたのか、あるいはＸＮＯＲ論理で符号化されたのかを識別し、１０番目のビットがＤＣ平衡のために使用される。

ＤＶＩインタフェースの定められた特性のために、銅の電気ケーブルを有するＤＶＩケーブルは約３メートルから５メートルの長さに制限される。この限られた長さが、ＤＶＩケーブルを活用できる潜在的なアプリケーションの数を削減する。長さ制限は、例えばデジタルビデオ構成要素の遠隔設置を制限する。

銅電気リンクを有する典型的なＤＶＩケーブルは帯域幅及びデータ転送速度でも制限されている。通常、ＤＶＩデータレートは毎秒２２．５メガピクセル（Ｍｐｐｓ）から１６５Ｍｐｐｓ（最高１．６５ギガビット）の範囲となる。ＴＭＤＳは「オン」状態と「オフ」状態との間を遷移することによってデータを伝達するため、ＤＶＩケーブル内の電磁妨害（「ＥＭＩ」）レベルもデータの転送速度を制限する。

さらに、ＤＶＩは標準的なインタフェースであるが、互換性がない、つまり互いとの相互動作を行うことができないデジタルビデオプロセッサ及びデジタルビデオディスプレイもある。したがって、少なくともいくつかの環境では、デジタルビデオプロセッサ及び／またはデジタルビデオディスプレイを再構成するための双方向通信が望ましい。ところが、構成データは通常送信されない。さらに、多くのＤＶＩインタフェースは、デジタルビデオディスプレイからデジタルビデオプロセッサにデータ（例えば構成データ）を送信するために十分な接続性を欠いている。その結果として、デジタルビデオプロセッサ及びデジタルビデオディスプレイは互換性のないままとなることがある。

ＨＤＭＩ技術
ＨＤＭＩはＰＣ、ディスプレイ及びＤＶＩ規格を組み込んだ家庭用電化製品のデバイスと下位互換性がある。ＨＤＭＩはＴＭＤＳシリアルリンク技術に基づいている。ＨＤＭＩ技術は標準的なビデオ、機能強化されたビデオ、あるいは単一のケーブル上でマルチチャネルデジタル音声が加えられた高品位のビデオをサポートする。それはＡＴＳＣＨＤＴＭ規格を送信し、５Ｇｂｐｓという帯域幅で８チャネルデジタル音声をサポートする。ＨＤＭＩ技術、機能性、及びハードウェアは、その内容が参照されることにより全体として本明細書に明示的に組み込まれているＨＤＭＩライセンシングＬＬＣによる「高品位マルチメディアインタフェース（Ｈｉｇｈ−ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＩｎｔｅｒｆａｃｅ）」仕様書第１．１版、２００４年５月２０日に開示されている。

ＨＤＭＩインタフェースは、ＤＶＤプレーヤ、セットトップボックス、及び他の視聴覚ソースデバイスから、テレビ、プロジェクタ及び他の視聴覚装置等のＨＤＭＩシンクデバイスにデジタルテレビ視聴覚信号を送信するために提供される。ＨＤＭＩはマルチチャネル音声データを伝搬することができ、標準的な、及び高品位の家庭用電化製品ビデオフォーマットを伝搬できる。コンテンツ保護技術も使用できる。また、ＨＤＭＩは双方向で制御情報とステータス情報を伝搬できる。

図２を参照すると、標準的なＨＤＭＩケーブルが、総称的にＨＤＭＩＴＭＤＳリンク２００と呼ばれているＴＭＤＳデータチャネルとクロックチャネルを構成する４組の差動対２０１〜２０４を含む、ＨＤＭＩブロック図が示されている。複数のデータチャネルはビデオデータ、音声データ及び補助データを伝搬するために使用される。加えて、ＨＤＭＩはＶＥＳＡＤＤＣチャネル２０５を伝搬する。ＤＤＣチャネル２０５はＨＤＭＩソース２１０とＨＤＭＩシンク２１５の間での構成とステータスの交換のために使用される。オプションのＣＥＣプロトコル回線２２０は、ユーザの環境内での多様な視聴覚製品のすべての間での高水準制御機能を提供する。

音声データ、ビデオデータ及び補助データは３つのＴＭＤＳデータチャネル２０１〜２０３全体で送信される。ビデオピクセルクロックデータはＴＭＤＳクロックチャネル２０４で送信され、３つのＴＭＤＳデータチャネル２０１〜２０３でのデータ回復のための周波数基準としてＨＤＭＩ受信機２３０によって使用される。ビデオデータは、３つのＴＭＤＳデータチャネル２０１〜２０３で一連の２４ビットピクセルとして伝搬される。ＴＭＤＳ符号化は１チャネルあたり８個のビットを、次に１ピクセルクロックあたり１０ビットの速度でＨＤＭＩＴＭＤＳデータチャネル２０１〜２０３全体で連続的に送信される１０ビットＤＣ平衡の遷移最小限シーケンスに変換する。ビデオピクセルレートは２５ＭＨｚ〜１６５ＭＨｚの範囲でなる。該ビデオピクセルは、ＲＧＢフォーマット、ＹＣＢＣＲ４：４：４フォーマットまたはＹＣＢＣＲ４：２：２フォーマットで符号化される。

音声データ及び補助データをＴＭＤＳチャネル２００全体で送信するために、ＨＤＭＩはパケット構造を使用する。音声データ及び制御データのさらに高い信頼性を達成するために、このデータはエラー訂正符号で保護され、送信される１０ビットワードを生成するために特殊エラー削減コーディングを使用して符号化される。要すれば、ＨＤＭＩは最高１９２ＫＨｚのサンプルレートで単一のこのようなストリームを、あるいは最高９６ＫＨｚのサンプルレートで２個〜４個のこのようなストリーム（３つ〜８つの音声チャネル）を伝搬できる。ＨＤＭＩは圧縮された（例えばサラウンドサウンド）ストリームも伝搬できる。ＤＤＣチャネル２０５はＨＤＭＩシンクデバイスの２１５の機能強化拡張表示識別データ（Ｅ−ＥＤＩＤ）を読み取るためにＨＤＭＩソースデバイス２１０によって使用され、シンクデバイスの２１５の構成及び／または機能を発見する。ＨＤＭＩソースデバイス２１０はシンクデバイスの２１５のＥ−ＥＤＩＤを読み取り、シンクデバイス２１５によってサポートされている音声フォーマットとビデオフォーマットだけを配信する。加えて、ＨＤＭＩシンクデバイス２１５は、情報フレーム（ＩｎｆｏＦｒａｍｅ）を検出し、受信された音声データとビデオデータを適切に処理できる。

デジタル消費者装置の外部ＨＤＭＩ接続は２つの指定されたＨＤＭＩコネクタ、Ａ型とＢ型で具現化される。これらのコネクタは製品にじかに取り付ける、あるいは装置とともに納品されるケーブルアダプタを介して取り付けることができる。Ａ型コネクタは単一のＴＭＤＳリンクを含むすべての必要とされるＨＤＭＩ信号を伝搬する。Ｂ型コネクタはわずかに大型であり、二重リンク帯域幅を必要とする非常に高解像度のコンピュータディスプレイをサポートするために必要である第２のＴＭＤＳリンクを伝搬する。Ａ型コネクタとＢ型コネクタ間の受動的なケーブルアダプタが指定される。

ＣＥＣプロトコル回線２２０は、要すれば自動セットアップタスクまたは通常は赤外線遠隔制御使用に関連付けられたタスク等のさらに高レベルのユーザ機能のために使用される。Ａ型コネクタは単一のＴＭＤＳリンクだけを伝搬するため、最高１６５Ｍｐｐｓの信号を伝搬できるに過ぎない。１６５Ｍｐｐｓを超える信号をサポートするためには、Ｂ型コネクタの二重リンク機能が使用される。

ＨＤＭＩソースのコントローラ２４０からＨＤＭＩソースの送信機２３５に対する入力ストリームは、ビデオピクセル、パケットデータ、及び制御データを含む。パケットデータは音声データと補助データ、及び関連付けられたエラー訂正符号を含むことがある。これらのデータ項目は種々の方法で処理され、１ＴＭＤＳチャネルあたり２ビットの制御データ、４ビットのパケットデータ、または８ビットのビデオデータのいずれかとしてＨＤＭＩソースの送信機２３５に提供される。ＨＤＭＩソースコントローラ２４０はこれらのデータタイプのうちの１つを符号化する、あるいは既定のクロックサイクル上で保護周波数帯文字を符号化する。送信機２３５によって生成されるＴＭＤＳ文字のストリームは、ＴＭＤＳデータチャネル２０１〜２０３上での伝送のために直列化される。

これらの現在のケーブル及び解決策は、デジタルビデオ信号及び／または音声信号を伝搬するためのそれらの能力において多くの点で制限されている。例えば、これらのデジタルビデオケーブル及び／または音声ケーブルは、それらがＴＭＤＳ信号を伝搬できる帯域幅及び距離で制限されている。これらのケーブルの制限された長さの問題に対する１つの解決策は、ＤＶＩケーブル及びＨＤＭＩケーブル等のケーブルからのデジタルビデオ信号及び／またはデジタル音声信号の拡張または分散のための再送信機能を備えたデバイスである中継器である。中継器の回路網は、デジタルビデオ信号及び／またはデジタル音声信号を取り出し、等化し、増幅し、別の長さのケーブルに再送できる。いくつかの例では、中継器は約２５メートルまたは３５メートルにデジタルビデオ信号及び／またはデジタル音声信号を送信する。しかしながら、中継器はきわめて高価であり、追加のハードウェアを追加することがあり、回路網は拡張のために追加のケーブルを必要とし、依然として、中継器がデジタルビデオ信号及び／またはデジタル音声信号、ならびにケーブルの帯域幅を送信できる距離で相対的に制限されることがある。したがって、中継器は現在これらのケーブルが経験している問題の多くに所望される解決策を提供するのではなく、このようなケーブルの制限を緩和しようと努めてきた。

したがって、依然として他だけではなくこれらの理由からも、デジタルビデオケーブル及び／またはデジタル音声ケーブルを改善するニーズがある。例えば、ケーブルに改善された転送速度を提供することにより、ケーブル長を延ばす、及び／またはデジタル電子部品間のシステム構成のために双方向通信を提供する。

本発明は、デジタル家庭用電化製品での光通信用のデジタル光ケーブルに関する。デジタルソースデバイスを信号シンクデバイスと接続するためのデジタル光ケーブルは、第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバを含む。デジタル光ケーブルは、デジタルソースデバイスを光ファイバの第１の端部に接続するように構成された第１のインターフェースを含む。第１のインターフェースはデジタルソースデバイスから電子ビデオ信号を受信して該電子ビデオ信号を光信号に変換し、光ファイバの第１の端部に光信号を送信するための光送信機を含む。第２のインターフェースは光ファイバの第２の端部にデジタルシンクデバイスを接続するように構成される。第２のインタフェースは、光送信機によって送信された光信号を光ファイバの第２の端部から受信して該光信号を電子ビデオ信号に変換し、該電子信号をデジタルシンクデバイスに送信するための光受信機を含む。

第１のデジタル家電装置と第２のデジタル家電装置間の双方向通信のためのケーブルは、第１の端部と第２の端部を有する光ファイバと、光ファイバの第１の端部に接続される第１のインターフェースとを含む。第１のインターフェースは第１のデジタル家電装置のレセプタクルから電気ＴＭＤＳ信号を受信するように構成された第１の電気接続と、ＴＭＤＳ信号の少なくとも１つを出射光信号に変換し、該出射光信号を光ファイバの第１の端部に送信するための手段とを含む。ケーブルはさらに第２のインターフェースを含む。第２のインターフェースは、出射光信号を受信して、該出射光信号をＴＭＤＳ信号の少なくとも１つに変換して戻すための手段と、電気ＴＭＤＳ信号を第２のデジタル家電装置のレセプタブルに送信するように構成された第２の電気接続とを含む。

本発明の目的と特徴は以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになる、あるいは後述されるように本発明を実施することにより理解し得る。
本発明の優位点及び特徴をさらに明確にするために、本発明の特定の説明が、添付図面に示されている特定の実施形態を参照することにより提供される。これらの図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、したがってその範囲を制限すると考えられるべきではないことが理解し得る。本発明は、添付図面を使用することにより追加の特殊性及び詳細をもって記述、説明される。

本発明の原理は、本発明を実現するために使用される一例としての実施形態の構造及び動作を示す添付図面に関して説明される。本発明を説明するために図面は、その範囲を制限するとして解釈されてはならない。本発明の追加の特徴及び優位点は請求項を含む説明から明らかとなる、あるいは本発明を実施することにより理解し得る。

図３を参照すると、本発明の１つの例の実施形態のデジタル光ケーブル３００が示されている。デジタル光ケーブル３００は第１の端部３０２と第２の端部３０３を有する光ファイバ３０１を備える。第１のインタフェース３０４は光ファイバ３０１の第１の端部３０２に接続され、第２のインタフェース３０５は光ファイバ３０１の第２の端部３０３に接続される。

図３に示されるように、デジタル光ケーブル３００の第１のインタフェース３０４はＤＶＩまたはＨＤＭＩのデジタルビデオ処理装置及び／または音声処理装置等のデジタルソースデバイス３４０に接続されている。デジタルソースデバイス３０４はソースコントローラ３４１及びＴＭＤＳ送信機３４２を含む。デジタル光ケーブル３００の第２のインターフェース３０５は、ＤＶＩまたはＨＤＭＩのデジタルビデオディスプレイ及び／または音声出力装置等のデジタルシンクデバイス３２０に接続されている。デジタルシンクデバイス３２０はＴＭＤＳ受信機３２２及びシンクコントローラ３２１を含む。

デジタル光ケーブル３００の第１のインタフェース３０４は、電子並直列変換器回路等の並直列変換器３０６と、電気信号を光信号に変換するための送信光サブアセンブリ（「ＴＯＳＡ」）３０７等の手段とを含む。並直列変換器３０６はＴＭＤＳ送信機３４２から電気ＴＭＤＳ信号（ＴＭＤＳ信号の数は規格によって決まる）を受信し、ＴＭＤＳ信号を単一の電気信号に直列化する電気並直列変換器回路であってよい。ＴＯＳＡ３０７は、並直列変換器３０６から直列化された電気データ信号を受信し、光ファイバ３０１上への伝送のために直列化された電気データ信号を、直列化された光データ信号に変換する、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）またはレーザダイオード（例えばＶＣＳＥＬ）等の光送信機を含み得る。

デジタル光ケーブル３００の第２のインタフェース３０５は、光信号を受信し、光信号を電気信号に変換するための受信光サブアセンブリ（「ＲＯＳＡ」）等の手段を含む。ＲＯＳＡ３０８は、光ファイバ３０１から直列化された光データ信号を受信し、直列化された光データ信号を直列化された電気データ信号に変換する、フォトダイオード等の光受信機を含み得る。直並列変換器３０９は、ＲＯＳＡ３０８から直列化された電気データ信号を受信し、該直列化された電気データ信号を、デジタルシンクデバイス３２０のＴＭＤＳ受信機３２２への伝送のためのＴＭＤＳ信号（ＴＭＤＳ信号の数は規格によって決まる）に非直列化する電気的な直並列変換器回路であってよい。

動作中、デジタルソースデバイス３４０（例えば、ＤＶＤプレーヤ、デジタルケーブルボックスまたはコンピュータ）は、デジタル光ケーブル３００の第１のインタフェース３０４に接続される。デジタル光ケーブル３００の第２のインターフェース３０５はシンクデバイス３２０（例えば、デジタルテレビ、デジタル音声システムまたはデジタルモニタ）に接続される。

デジタルビデオ画像を表示するため、あるいはデジタルシンクデバイス３２０上でデジタル音声を再生するために、デジタルソースデバイス３４０のソースコントローラ３４１は、特定の規格（例えばＤＶＩまたはＨＤＭＩ）用のＴＭＤＳデータ信号フォーマットにデータ信号を変換するＴＭＤＳ送信機３４２に、ピクセルデータ、音声データ、及び／または制御データ等のデータ信号を送信する。ＴＭＤＳ送信機３４２は並直列変換器３０６にＴＭＤＳデータ信号を送信する。並直列変換器３０６はＴＭＤＳ信号を受信し、単一の直列化された電気データ信号にＴＭＤＳ信号を直列化する。並直列変換器３０６は直列化された電気データ信号をＴＯＳＡ３０７に送信する。ＴＯＳＡ３０７は、直列化された電気データ信号を直列化された光データ信号に変換し、直列化された光データ信号を光ファイバ３０１に送信する。

直列化された光データ信号は第２のインターフェース３０５のＲＯＳＡ３０８によって受信され、ＲＯＳＡ３０８は直列化された光データ信号を直列化された電気データ信号に変換して戻す。ＲＯＳＡ３０８は、デジタルシンクデバイス３２０（例えばＤＶＩまたはＨＤＭＩ）によって使用される規格に応じて、直列化された電気データ信号を複数のＴＭＤＳ信号に非直列化して戻す直並列変換器３０９に送信する。直並列変換器３０９は、デジタルシンクデバイス３２０上に位置するＴＭＤＳ受信機３２２に、ＴＭＤＳ信号を送信する。ＴＭＤＳ受信機３２２は、ＴＭＤＳ信号を、ピクセルデータ、音声データ及び／または制御データ等のビデオデータ信号及び／または音声データ信号に変換し、該信号はデジタルシンクデバイス３２０のシンクコントローラ３２１に出力される。

ここで図４を参照すると、デジタル光ケーブル４００が本発明の別の例の実施形態に従って示されている。図４に示されている実施形態に従って、第１のインタフェース４０４は複数のＴＯＳＡ（つまり送信機チップ）４０６と、波長分割マルチプレクサ（「ＷＤＭ」）４０７を含むことがある。波長分割多重化は、さまざまな波長の光のビームを、光ファイバによって受信される単一の光伝送の中に結合される。第２のインタフェース４０５は波長分割デマルチプレクサ（「ＷＤＤ」）４０８、及び複数のＲＯＳＡ（つまり、受信機チップ）４０９を含む。ＷＤＤ４０８は多重化されたビームをさまざまな波長の別個の光のビームに分離する。

動作中、デジタルソースデバイス４４０は、デジタル光ケーブル４００の第１のインタフェース４０４に接続されている。デジタル光ケーブル４００の第２のインタフェース４０５はデジタルシンクデバイス４２０に接続されている。ソースデバイス４４０のソースコントローラ４４１は、ピクセルデータ、音声データ及び／または制御データ等のデータ信号を生成する。データ信号は、ＴＭＤＳ送信機４４２に送信され、該ＴＭＤＳ送信機４４２は、該データ信号を（ＤＶＩまたはＨＤＭＩ等のアプリケーション規格に準拠する）ＴＭＤＳデータ信号フォーマットに変換する。ＴＭＤＳ送信機４４２は、ＴＭＤＳデータ信号を複数のＴＯＳＡ４０６に送信し、一つのＴＯＳＡが各ＴＭＤＳデータ信号を受信する。ＴＯＳＡ４０６の各々はレーザまたはＬＥＤ等の光送信機を含む。各ＴＯＳＡ４０６は、他のＴＯＳＡ４０６からわずかにシフトされた波長で光を透過する。ＴＯＳＡ４０６は電気ＴＭＤＳ信号を光信号に変換し、光信号をＷＤＭ４０７に送信する。ＷＤＭ２０７は、複数の送信機からの（各々異なる波長の）光信号を多重化された１つの光信号に結合し、多重化された光信号を光ファイバ４０１の第１の端部４０２に送信する。

多重化された光信号は、第２のインタフェース４０５のＷＤＤ４０８によって光ファイバ４０１の第２の端部４０３から受信される。ＷＤＤ４０８は送信された個々の波長を分離し、分離された光ＴＭＤＳ信号をＲＯＳＡ４０９の適切な１つに誘導する。ＲＯＳＡ４０９の各々は、光ＴＭＤＳ信号を電気ＴＭＤＳ信号に変換して戻す光受信機を含む。ＲＯＳＡ４０９はシンクデバイス４２０上に位置するＴＭＤＳ受信機４２２に電気ＴＭＤＳ信号を送信する。ＴＭＤＳ受信機４２２は、ＴＭＤＳ信号を、ピクセルデータ、音声データ及び制御データ等のビデオディスプレイ信号及び／または音声データ信号に変換し、該データはシンクデバイス４２０のディスプレイ及び／または音声システムに出力される。

ここで図５を参照すると、本発明の別の例の実施形態にかかるデジタル光ケーブル５００が示されている。図５に示される実施形態に従って、デジタル光ケーブル５００は、第１の端部５０２と第２の端部５０３を有する光ファイバ５０７全体でＴＭＤＳ信号を送信するために、時分割多重化を使用する。

時分割多重化は、デジタル多重化である。このデジタル多重化では、パルスをインタリーブすることによって２つまたは３つ以上の外見上の同時チャネルが単一の光スペクトルから引き出される。したがって、各チャネルは連続間隔で光伝送リンクに対するアクセスを割り当てられる。例えば、類似した方法が、ＨＤＭＩ光ケーブルで特に有利であってよいパケット交換伝送である。第１のインターフェース５０４は時分割マルチプレクサ（「ＴＤＭ」）５０６及びＴＯＳＡ５０７を含む。第２のインタフェース５０５はＲＯＳＡ５０８及び時分割デマルチプレクサ（「ＴＤＤ」）５０９を含む。

動作中、デジタルソースデバイス５４０のソースコントローラ５４１はデータ信号（例えば、ピクセル信号、音声信号及び／または制御データ信号）を生成する。データ信号は、該データ信号をＴＭＤＳデータ信号フォーマットに変換するＴＭＤＳ送信機５４２に送信される。ＴＭＤＳ送信機５４２は、ＴＤＭ５０６にＴＭＤＳデータ信号を送信する。ＴＤＭ５０６は、ＴＭＤＳ信号を受信し、ＴＯＳＡ５０７への連続伝送のために信号をインタリーブする。ＴＯＳＡ５０７はインタリーブされた信号を受信し、ＴＤＭ５０７から送信された電気信号を光信号に変換し、光ファイバ５０１に該光信号を送信する。

光信号は第２のインタフェース５０５のＲＯＳＡ５０８によって受信される。ＲＯＳＡ５０８は光信号を電気信号に変換して戻し、電気信号をＴＤＤ５０９に送信する光受信機を含む。ＴＤＤ５０９は（例えば、フィールドに基づいて）送信された受信電気信号をＴＭＤＳ信号に分離し、該分離したＴＭＤＳ信号をデジタルシンクデバイス５２０に位置するＴＭＤＳ受信機５２２に送信する。ＴＭＤＳ受信機５２２はＴＭＤＳ信号を、ビデオデータ信号及び／または音声データ信号に変換し、該データ信号はデジタルシンクデバイス５２０のディスプレイシステム及び／または音声システムに出力される。

ここで図６を参照すると、本発明の別の例の実施形態にかかる双方向デジタル光／電気ケーブル６００が示されている。デジタル光／電気ケーブル６００は、第１の端部６０２と第２の端部６０３を有する光ファイバ６０１と、第１の端部６１１と第２の端部６１２を有する電気リンク（例えば、金属線またはケーブル）６１０を備える。光ファイバ６０１と電気リンク６１０の両方ともプラスチックカバー６１３によって容器に入れられている。第１のインターフェース６０４は光ファイバ６０１の第１の端部６０２と電気リンク６１０の第１の端部６１１の両方に接続されている。第２のインターフェース６０５は光ファイバ６０１の第２の端部６０３と電気リンク６１０の第２の端部６１２の両方に接続されている。

図６に示されているように、デジタル光／電気ケーブル６００の第１のインタフェース６０４は、デジタルソースデバイス６４０に接続され、デジタル光／電気ケーブル６００の第２のインタフェース６０５はデジタルシンクデバイス６２０に接続される。

動作中、ソースデバイス６４０のＴＭＤＳ送信機６４２からのＴＭＤＳ信号が並直列変換器６０６によって直列化され、ＴＯＳＡ６０７によって送信され、直並列変換器６０９によって非直列化されてデジタルシンクデバイス６２０のＴＭＤＳ受信機６２２に送信されるＲＯＳＡ６０８によって光／電気ケーブル６００全体で受信される。光ファイバ６０１は、図３に関して前述されたのと同様にデジタルソースデバイス６４０からデジタルシンクデバイス６２０にデータ信号伝送を供給する。

さらに図６を参照すると、電気リンク６１０は、シンクデバイス６２０のシンクコントローラ６２１を、ソースデバイス６４０のソースコントローラ６４１に電気的に接続する。電気リンク６１０は、シンクデバイス６２０から、光ファイバ６０１によって供給された方向とは反対の方向において、ソースデバイス６４０に戻り信号のための電気通信を供給する。双方向通信により、ソースデバイス６４０とシンクデバイス６２０の両方とも互いにデータを送受信できる。電気リンク６１０は、一方向の電気通信または双方向の電気通信方向を供給するために使用することもできる。例えば、電気リンク６１０（または複数の電気リンク）は、ＨＤＭＩ実施形態（例えば図２を参照すること）でのディスプレイデータチャネル及び／またはＣＥＣ信号の伝送のために電気通信を供給し得る。ディスプレイデータチャネル及び／またはＣＥＣ信号は、本明細書に説明されている実施形態のいずれかにかかるＴＭＤＳ信号とともに送信することもできる。

この例の実施形態の光ファイバ６０１は、より大きな帯域幅及びより速い転送速度を得るのに最も有利となる方向で、デジタルソースデバイス６４０からデジタルシンクデバイス６２０にＴＭＤＳ信号を転送するために使用できる。電気リンク６１０は、より大きな帯域幅及びより速い転送速度が必要とされない可能性がある応用例でいずれの方向でもデータ信号を転送するために使用できる。例えば、電気リンク６１０は、シンクデバイス６２０またはソースデバイス６４０の製造メーカ及び型番を特定する情報を送信するために使用されてよい。次にこの情報は、デジタルソースデバイス６４０またはデジタルシンクデバイス６２０によって画面に表示されてよい。製造メーカ及び型番を特定する情報を送信するためには相対的に低い帯域幅が必要とされる。他の低い帯域幅の信号は多様なハンドシェーキング、構成、ファームウェアまたはソフトウェアの更新、あるいは制御信号を含むことがある。

電気リンク６１０は、シンクデバイス６２０とソースデバイス６４０の間でデータを転送するための複数の電線または電気ケーブルを備え得る。例えば、電気リンク６１０が非シールド撚り対線、リボンケーブル、同軸ケーブル等である場合がある。

他の例の実施形態に従って、波長分割多重化及び時分割多重化が図４と図５に関して前述されたのと同様に本明細書に説明されている光ファイバのどれかを横切る通信のために実現されてよい。

電気リンク６１０は、シンクデバイス６２０とソースデバイス６４０の間でアナログデータ信号を送信してもよい。ＴＤＭは、ヘッダ及びフィールド、あるいはソースを特定するため、及び／またはパケットペイロード内のデータの目的のための他の手段と、各方向でデータのパケットをインタレースすることによって電気リンク６１０上でデータを送信するために使用されてよい。

ここで図７を参照すると、本発明の例の実施形態にかかる双方向デジタル光ケーブル７００が示されている。デジタル光ケーブル７００は、第１の端部７０２と第２の端部７０３を有する第１の光ファイバ７０１と、第１の端部７１１と第２の端部７１２を有する第２の光ファイバ７１０とを備えている。第１の光ファイバ７０１と第２の光ファイバ７１０の両方とも単一のプラスチックカバー７１３によって容器に入れることができる。第１のインターフェース７０４は第１の光ファイバ７０１の第１の端部７０２と第２の光ファイバ７１０の第１の端部７１１の両方に接続されている。第２のインターフェース７０５は第１の光ファイバ７０１の第２の端部７０３と第２の光ファイバ７１０の第２の端部７１２の両方に接続されている。

図７に示されているように、デジタル光ケーブル７００の第１のインタフェース７０４はデジタルソースデバイス７４０に接続され、デジタル光ケーブル７００の第２のインタフェース７０５はデジタルシンクデバイス７２０に接続される。第１の光ファイバ７０１はソースデバイス７４０からシンクデバイス７２０へのＴＭＤＳ信号の伝送のために使用される。光ファイバ７０１は、図３に関して前述された方式と同様にソースデバイス７４０からシンクデバイス７２０へのデータ信号の伝送を実現する。

第２の光ファイバ７１０は、シンクデバイス７２０からソースデバイス７４０への反対方向での戻りデータ伝送のために使用できる。第２のインタフェース７０５は、シンクデバイス７２０のシンクコントローラ７２１からの電気戻り信号を受信するＴＯＳＡ７１４を含む。ＴＯＳＡ７１４は電気戻り信号を光戻り信号に変換し、第２の光ファイバ７１０の第２の端部７１２上に光戻り信号を送信する。第１のインターフェース７０４は第２の光ファイバ７１０の第１の端部７１１から光戻り信号を受信し、光戻り信号を電気戻り信号に変換するＲＯＳＡ７１５を含む。ＲＯＳＡ７１５はソースデバイス７４０のソースコントローラ７４１に電気戻り信号を送信する。

この例の実施形態の第１の光ファイバ７０１はソースデバイス７４０からシンクデバイス７２０にＴＭＤＳ信号を転送するために使用され、第２の光ファイバ７１０は反対方向でデータを転送するために使用される。本実施形態は、両方の方向でさらに高い帯域幅とさらに速い転送速度が望ましい場合に特に有利となり得る。データ転送の方向は、有利な場合には本明細書に説明されている実施形態のいずれかで逆転される、または双方向である場合があることが理解されるべきである。

本例の実施形態の第１のインタフェース７０４のＴＯＳＡ７０７は直列化された光データ信号を第１の光ファイバ７０１へ伝送するためのＶＣＳＥＬを含み得る。第２のインタフェース７０５のＴＯＳＡ７１４は戻り光信号を第２の光ファイバ７１０へ伝送するためのＬＥＤを含み得る。ＬＥＤは、より低い帯域幅が許容できるときに第２のインタフェース７０５のＴＯＳＡ７１４に使用されてよい。ＬＥＤを使用することは、ＶＣＳＥＬを使用することより費用効率が高くなりやすい。したがって、ＬＥＤは製造メーカ情報、構成情報及びモデル情報、及び／または制御信号を送信する経路のような、より低い帯域幅経路に使用されてよいが、ＶＣＳＥＬはビデオデータ及び／または音声データを送信する経路等のより高い帯域幅経路に使用されてよい。

他の例の実施形態のＷＤＭ及びＴＤＭは、図４及び図５に関して前述されたような光ファイバ全体での通信のために、図７に示されている実施形態のどちらかの方向で実現できる。

ここで図８Ａを参照すると、本発明の例の実施形態にかかる双方向デジタル光ケーブル８００が示されている。デジタル光ケーブルは第１の端部８０２と第２の端部８０３を有する単一の光ケーブル８０１を備えることがある。第１のインタフェース８０４は、光ファイバ８０１の第１の端部８０２に接続され、第２のインタフェース８０５は光ファイバ８０１の第２の端部８０３に接続される。図８に示されているように、デジタル光ケーブル８００の第１のインタフェース８０４はデジタルソースデバイス８４０（例えば、ＤＶＩまたはＨＤＭＩのソースデバイス）に接続され、デジタル光ケーブル８００の第２のインタフェース８０５はシンクデバイス８２０（例えばＤＶＩまたはＨＤＭＩのソースデバイス）に接続されている。

図８Ａに示されている実施形態の同じ光ファイバ８０１は、ソースデバイス８４０からシンクデバイス８０２へのデータ伝送のために、及びシンクデバイス８２０からソースデバイス８４０への反対方向で戻り信号の伝送のために使用されている。

各インタフェース８０４と８０５は、双方向光通信のために光ファイバトランシーバ８０７を含む。トランシーバは、電気信号を光信号に変換するための手段だけではなく、光信号を電気信号に変換するための手段である。いくつかの異なるトランシーバ実施形態が実現できる。図８Ｂはトランシーバ８０７の例の実施形態を示す。トランシーバ８０７は光信号を送信するためのＴＯＳＡ８１０と、光信号を受信するためのＲＯＳＡ８１１を含む。ＴＯＳＡ８１０は、電気データ信号を受信し、該電気データ信号を光データ信号に変換し、光ファイバ８０１に該光データ信号を送信する光送信機（例えば、レーザまたはＬＥＤ）を含む。ＲＯＳＡ８１１は、光ファイバ８０１から光データ信号を受信し、該信号を電気データ信号に変換する光受信機を含む。トランシーバ８０７は、送信されたデータ信号と受信されたデータ信号を分離する光サーキュレータ８１２をさらに含む。トランシーバ８０７の特定の実施形態が示され、説明されているが、他の光サブアセンブリ及び構成要素を含む他の実施形態が、例えば図９から図１４Ｂに関して説明されるように、デジタル光ケーブル上で光信号を送受信するために使用できる。

本例の実施形態の第１のインタフェース８０４のＴＯＳＡ８１０は、光ファイバ８０１への直列化された光データ信号の伝送のためのＶＣＳＥＬを含み得る。第２のインタフェース８０５のＴＯＳＡ８１０は反対方向での光ファイバ８０１への戻り光信号の伝送のためにＬＥＤを含み得る。

光ケーブル８００は、データの双方向伝送のためのソースデバイス８４０のソースコントローラ８４１に、シンクデバイス８２０のシンクコントローラ８２１を接続する。光ファイバ８０１は、デジタルソースデバイス８４０からデジタルシンクデバイス８２０にＴＭＤＳ信号を転送するために使用できる。同じ光ファイバ８０１は、反対方向で戻りデータを転送するために使用できる。ＨＤＭＩ実施形態では、同じ光ファイバ８０１がＤＤＣ信号とＣＥＣ信号を転送するために使用できる。この実施形態は、単一光ファイバが望ましい場合に特に有利である。

他の実施形態に従って、ＷＤＭ及びＴＤＭは、光ファイバ８０１全体での通信のためにどちらかの方向で実現されてよい。しかしながら、いくつかの例では、最高速度通信だけが１つの方向で（つまり、ソースデバイス８４０からシンクデバイス８２０へ）必要とされてよいが、反対方向では必ずしも必要とされないことがある。この場合、単一光ファイバ８０１全体でのＴＤＭはデータ転送の非対称速度のために有利ではない可能性があるのに対し、ＷＤＭはさらに有利であってよい。

光ファイバ構成要素のための電力は、標準ケーブル（例えば、ＤＶＩケーブルとＨＤＭＩケーブル）に位置する５ＶＤＣ電源接続によって供給できる。光ファイバ構成要素のための電力は外部で、あるいは内部で、他の外部電源または内蔵電源から光ファイバ構成要素に供給されてもよい。

デジタルシンクデバイスとデジタルソースデバイス間でＴＭＤＳ信号及び／または他の信号を送信するために光ファイバを使用するとＥＭＩフィールドを削減でき、それはＴＭＤＳ信号を送信するために銅ケーブルを使用して従来のケーブルの長さを制限してよい１つの要因である。これが中継器に対するニーズを排除するケースもある。光ファイバデータ伝送は、ＴＭＤＳ信号を送信するために金属をベースにしたケーブルを使用して通常達成される距離より何倍も長い可能性がある相対的に長距離で精密で効率的である。また、長距離での光ファイバデータ伝送は金属ベースのケーブルを使用する伝送より干渉を受けにくい場合がある。光ファイバケーブルは金属ケーブルより細く、軽くてもよい。光ファイバケーブルは、デジタルからアナログへの変換及びアナログからデジタルへの変換に対するニーズも排除してよい。したがって、本発明はデジタルケーブル、ビデオケーブル及び／または音声ケーブルの長さの延長、デジタルビデオ構成要素及び／または音声構成要素の遠隔設置、ハードウェアの削減、及び銅リンクを使用する従来のケーブルを使用して入手可能なものより少ない伝送エラーを可能にする。

加えて、光ファイバ技術は、高い帯域幅と信頼できる高速データ伝送を特徴としている。典型的な銅をベースにしたケーブル帯域幅は２２．５Ｍｐｐｓ〜１６５Ｍｐｐｓの範囲であってよいが、単一の光ファイバ上での信頼できる光ファイバ通信は、銅ベースのデジタル伝送ケーブルの速度より速い速度を達成できる。その結果として、本発明に従って構成されているデジタル光ケーブルは、銅ベースのデジタルケーブルに優る帯域幅及びデータ転送速度の増加を容易にする。帯域幅とデータ転送速度の増加は、より高い解像度、あるいは代わりにさらに多くのディスプレイピクセルを有するさらに大型のディスプレイの使用を容易にする。

本発明の実施形態は、光送信機（例えば、ＶＣＳＥＬ）を有する光パッケージ（例えばＴO−Ｃａｎパッケージ）と、モニタフォトダイオードと、光信号を光ファイバに送信するための該光パッケージ内のレーザドライバとを含むＴＯＳＡを備えることがある。光送信機、モニタフォトダイオード、及びレーザドライバのどれかは別々の構成要素であってよい、つまり共通したエピタキシャル設計から作られてよい。光パッケージの実施形態のいくつかの態様は、参照することにより本明細書に組み込まれた「デジタル電子インターフェースによるレーザ（ＬａｓｅｒＷｉｔｈＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｔｅｒｆａｃｅ）」と題される米国仮特許出願番号第６０／６０５，７８１号にさらに説明されている。実施形態によると、レーザドライバはレーザの変調電流源を提供するための変調レーザドライバである場合がある。バイアス電流源は、標準ケーブルに位置する５ＶＤＣ電源接続等のＴＯＳＡの外部のソースからレーザに供給されてよい。ＴＯ−Ｃａｎパッケージは、ＴＯＳＡが前述された実施形態で参照される場合に第１のインタフェース及び／または第２のインタフェースの一部として組み込むことができる。

双方向光通信を実現する本発明の実施形態は、多様なトランシーバ設計を備えることができる。再び図８Ａを参照すると、トランシーバ８０７は、単一の光ファイバ全体で光信号を送受信するための多様な異なるサブコンポーネント、アセンブリ及び構成を備えることがある。例えば図９を参照すると、本発明の例の実施形態にかかる双方向光アセンブリ９１０が示されている。双方向光アセンブリ９１０は、光ファイバ８０１全体での双方向光通信のために、図８Ａに示されているトランシーバ実施形態の代わりに、図８のデジタル光ケーブルで使用できる。

図９は、双方向マルチバンド光アセンブリ９１０の基本図である。第１の波長の光９１１は、光源９１７によって発せられ、ポイント９１５と９１４、及び出口光ポート９１３で反射される。光源９１７は通信信号等と任意の形に変調されるＶＣＳＥＬ出力光９１１であってよい。これらの機能は光源９１７に接続される電子モジュール９６６で達成される。ソース９１７は、アセンブリの応用例にとって適宜に別の種類のデバイスであってよい。光９１１は、フィルタまたは鏡によって濾過して取り除かれてよい、第１の波長の他に他の波長を有してよい。ポイント９１５と９１４は、光が反射される場所であり、構造の中の内部反射面、つまり反射フィルタのような別個である、あるいは構造９１６の統合された部分である鏡に位置してよい。ポイント９１４は、フィルタ９１８がある特定の波長を反射する場所であってよい。フィルタ９１８は、光９１９が光ポート９１３までそれを通過できるようにしてよい。光９１２は光ポート９１３に入り、波長フィルタ９１８を通過する。フィルタ９１８は１つまたは複数の波長を反射し、他を送信する干渉フィルタであってよい。フィルタ９１８は第２の波長の光９１９が通すように設計される。光９１２の他のすべての波長がフィルタ９１８を通って送信されるわけではない。第２の波長の光９１９は、検出器９２１によって検出され、電気信号に変換される。光９１９は変調されてよい。検出器９２１は、電子回路モジュール９６７とともにこのような光を復調する。検出器９２１は光検出器、またはアセンブリの用途に適宜に別の種類のデバイスであってよい。光信号は、デバイス９１０によって同時に送受信されてよい。他方、構成要素９１７と９２１は検出器またはソースの両方であり、光のさまざまな波長で、あるいは同じ波長で同時に多様な信号をそれぞれ受信または送信してよい。デバイス９１７及び／または９２１はソースと検出器の両方であってよい。

ソース９１７及び検出器９２１は光コンポーネントとして標準的なＴＯｃａｎ（例えばＴＯ−５またはＴＯ−１８）の中に封入される。これらの構成要素は電子的に、またはパッケージの点で、着脱可能小型フォームファクタ（ＳＦＰ）モジュールのための標準ＰＣＢに対するインターフェースを有してよい。代わりに、ソース９１７及び検出器９２１は構造９１６の一体化した部分であってもよい。これらの構成要素は他のパッケージの形を有しても良い。それぞれ光源９１７及び検出器９２１のためのレンズ９２２及び９２３はプラスチック成形品であってよい。レンズも構造９１６の中に統合されるパーツであってよい、あるいは構造の一部として成形されてよい。レンズ９２２と９２３は代わりにＴＯｃａｎ構成要素９１７と９２１の一部であってもよいし、あるいはレーザ及び検出器チップ上に置かれてもよいし、あるいはモノリシックにレーザ及び検出器チップの一部であってもよい。光ポート９１３のレンズ９２４は入射光の焦点を構造９１６の鏡、フィルタまたは検出器に合わせてもよい。それは、出射光の焦点を、光ポート９１３にあるファイバ等の光導波管に合わせてもよい。レンズ９２４は、レンズ９２２と９２３の構造上の特性と同じ構造上の特性を有してよい。レンズ９２２、９２３及び９２４は光を平行にするために使用されてもよい。

構造９１６は、Ｕｌｔｅｍ（商標）等の材料から作られるプラスチック成形品であってよい、あるいはそれは射出成形された金属部品または他の金属筺体であってよい。構造９１６は、複合材料から作られていてもよい。ＴＯｃａｎ最適構成要素９１７と９２１は、それぞれエポキシ溶接またはレーザ溶接でプラスチック構造または金属構造９１６に取り付けられてよい。これらの構成要素は位置合わせに耐性がある。金属リングは金属構成要素をそれにレーザ溶接するためにプラスチック構造９１６に取り付けられてよい。干渉フィルタ９１８または鏡がプラスチック構または金属構造９１６の中に形成されている成形刻み目の中に設置され、適所に接着剤で付けられてよい、あるいはそれは挿入され、圧縮により適所に保持されてよい。構造９１６内の成形された溝は干渉フィルタ９１８の適切な位置合わせを実現してよい。代わりに、構造９１６はともに接着剤で付けられた２つの部分から構成されてよく、そのうちの１つまたは両方がその表面に二色性の反射体を配置されてよい。

図１０は、検出器またはソース、あるいは検出器とソースの混合物等の多数の光学部品を有する双方向光学装置１０３０を示している。光学部品の数は任意であり、装置１０３０の適用またはデジタル光ケーブル（例えば、ＤＶＩ規格またはＨＤＭＩ規格での通信リンクの数）の規格によって決定されてよい。装置１０３０は、構造１０３５の例示的な例として５個の光学部品１０４１、１０４２、１０４３、１０４４及び１０４５を明示している。光１０３６はポート１０１３を通って到着し、光１０３７はポート１０１３を出てよい。受光された光１０３６は（例えば、それぞれがＴＭＤＳ信号を表わす）多数の波長を有してよく、各波長は他の波長の通信信号とは異なる通信信号を有する。同様に送出された光１０３７は（例えば、ＴＭＤＳ信号または他の信号を表わす）多数の波長を有してよく、各波長は他の波長の通信信号とは異なる通信信号を有する。光１０３６と光１０３７は視覚機構１０３８によって光学部品１０４１、１０４２、１０４３、１０４４および１０４５との間で伝達される。機構１０３８は光導波管、光ファイバ、一連の鏡、または光学部品との光１０３６と１０３７の伝達を達成するための他の項目であってよい。あるいは機構１０３８は活用されなくてもよい。レンズ１０２４と１０６８は必要に応じて光を焦点を合わせるまたは平行にするために使用される。レンズは構造１０３５の全体部分であってよい。光学部品１０４１、１０４２、１０４３、１０４４及び１０４５から、あるいはそれらへの光１０３６と光１０３７はそれぞれ、フィルタ、例えばフィルタ１０４６、１０４７、１０４８、１０４９及び１０５０を通過してよい。言い換えると、各光学部品が他の光学部品と異なる波長を有する場合、それぞれの部品と関連付けられるその波長のフィルタがあってよい。例えば、光学部品１０４１は、第１の波長または帯域幅（例えば、第１のＴＭＤＳ信号）の場合光信号を送信または受信する。光学部品１０４２は第２の波長または帯域幅（例えば、第２のＴＭＤＳ信号）の光信号を送信または受信する。光学部品１０４３は第３の波長または帯域幅（例えば、第３のＴＭＤＳ信号）の光信号を送信または受信する。光学部品１０４４は第４の波長または帯域幅（例えば、第４のＴＭＤＳ信号）を送信または受信する。光学部品１０４５は第５の波長または帯域幅（例えば、第５のＴＭＤＳ信号）の光信号を送信または受信する。同様に、フィルタ１０４６は第１の波長または帯域幅からだけの光信号を送信または通過させる。フィルタ１０４７は第２の波長または帯域幅からだけの光を送信する。フィルタ１０４８は第３の波長または帯域幅だけの光を送信する。フィルタ１０４９は第４の波長または帯域幅だけの光を送信する。及びフィルタ１０５０は第５の波長または帯域幅だけの光を送信する。光学部品１０４１、１０４２、１０４３、１０４４及び１０４５のすべては光信号１０３７を送信する、及び／または同時に光信号１０３６を受信してよい。

フィルタ１０４６、１０４７、１０４８、１０４９及び１０５０は、例えば二色性の反射体あるいは他の波長または帯域幅判別器構で置換されてよい。このような置換で、光学は光学部品１０４１、１０４２、１０４３、１０４４及び１０４５との光信号１０３６と１０３７を伝達するために調整されてよい。

構造１０３５は、Ｕｌｔｅｍ（商標）等の成形プラスチック、金属、複合材料または他の適切な材料から作られてよい。構造１０３５は図１及び図２の構造１０１０と１０２０の特徴に類似した特徴を有してよい。

図１１は、本発明にかかる例示的な光トランシーバの断面図である。例示的な光トランシーバは通常１１４０で示され、ともに一つの共通光軸１１４６に沿って位置合わせされている、光送信機１１４４の上に位置する光検知器１１４２を含む。光検知器１１４２は、第２の波長及び／または波長の範囲を通過させる一方で、好ましくは第１の波長及び／または波長の範囲を吸収する。光送信機１１４４は好ましくは、光検知器１１４２を通過し、光送信機１１４０の上部に出射される、第２の波長及び／または波長の範囲を送信する。例示的な実施形態では、入射光ビームと出射光ビームの両方が光トランシーバ１１４０の表側を通過する。

多くの半導体材料から製造されている適切な光送信機１１４４が使用されてよいが、図１１に示されている光送信機１１４４は、平面的な電流で誘導されるＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ上部発光の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。例示的なＶＣＳＥＬ１１４４は、底面上に設けられるｎ−接触層１１５０のあるnドーピングされたガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１１４８上に形成されている。ｎ型ミラースタック１１５２が基板１１４８上に形成されている。ｎ型ミラースタック１１５２は、好ましくは、さらに高いアルミニウム比率とさらに低いアルミニウム比率が交互になるドーピングされたＡｌＧａＡｓの周期的な層を含む分布ブラッグ反射器である。活性領域１１５４がｎ型ミラースタックの上に示されている。活性領域１１５４は、好ましくは多くの量子井戸を有するが、所望されるとおりの適切な活性領域であってよい。また、活性領域１１５４は底部制限層及び上部制限層を含んでよい。ｐ型ミラースタック１１６０はＶＣＳＥＬ構造を完成するために活性領域１１５４の上部に設けられる。ｐ型ミラースタック１１６０は、好ましくは、さらに高いアルミニウム比率とさらに低いアルミニウム比率が交互になるドーピングされたＡｌＧａＡｓの周期的な層を含む分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）である。ｎ型ミラースタック１１５２、活性領域１１５４及びｐ型ミラースタック１１６０は、好ましくは、第２の波長及び／または波長範囲を有する出射光ビームを生成するように構成されている。

光検知器１１４２は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の表面に設けられる。例示的な光検知器１１４２は、ＶＣＳＥＬ１１４４に直列に接続され、かつ３つが連続に接続されたフォトダイオードを有している。高濃度でＰドーピング済みのバッファ層１１６４は図に示されるように上部鏡の表面に設けられる。

第１のフォトダイオードを形成するために、ｐドーピング済み層１１６６はｎドーピング済み層１１６８が後に続く高濃度でｐドーピングされたバッファ層１１６４上に設けられる。ｐドーピング層１１６６とｎドーピング層１１６８の両方ともＡｌＧａＡｓであってよい。Ａｌ部分は好ましくは、層のバンドギャップを調整し、例示的な実施形態では、ＶＣＳＥＬ１１４４のエミッション波長を下回っている、所望される吸収遮断波長を達成するために調整される。

逆偏向トンネル接合１１７０は第１のフォトダイオードに接続されている。トンネル接合１１７０は、狭い減損部を生成し、相対的に低い逆バイアス電圧でも実質的なトンネル電流を可能にする急激な接合部を生成するために、高濃度で反対にドーピングされた２つの隣接層を含む。例示的な実施形態では、トンネル接合１１７０の最下層はｎ型であり、最上層はｐ型である。ｎ型最下層は第１のフォトダイオードのｎ型層１１６８との良好な電気的接触をし、ｐ型最上層は、Ｐドーピング層１１７２とｎドーピング層１１７４を含む第２のフォトダイオードのｐドーピング層１１７２と良好な電気的な接触をする。

一旦トンネル接合１１７０が形成されると、ｐドーピング層１１７２が設けられ、ｎドーピング層１１７４が後に続き第２のフォトダイオードを形成する。トンネル接合１１７０は、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードの間で直列接続をする。第１のフォトダイオードのように、ｐドーピング層１１７２とｎドーピング層１１７４がＡＵＧａＡｓであってよい。Ａｌ部分は、好ましくは、第１のフォトダイオードと同じ遮断波長を達成するために層のバンドギャップを整調するために調整されるが、これはすべての実施形態で必要とされない。しかし、別のトンネル接合１１７６が次に形成され、ｐドーピング層１１７８とｎドーピング層１１８０が後に続き、第３のフォトダイオードを形成する。

使用中、第１の波長及び／または波長の範囲を有する入射光ビーム１１８４が光トランシーバ１１４０の上部に供給される。第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードの各々は、入射光ビーム１１８４の第１の波長及び／または波長の範囲の少なくとも一部を吸収するように調整される。好ましくは、ＶＣＳＥＬのｐ型ミラースタック１１６０は、第１の波長及び／または波長範囲で少なくとも部分的に反射する。したがって、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード及び第３のフォトダイオードによって吸収されない光の少なくとも一部は、１１８６で示されるようにフォトダイオードを通して反射して戻される。第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードの厚さは、好ましくは、各フォトダイオードが入射光ビーム１１８４と１１８６からほぼ同じエネルギーを吸収するように調整される。一実施形態では、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード及び第３のフォトダイオードの厚さは、８０８ミクロンの吸収波長の場合、それぞれ約０．３０ミクロン、０．２７ミクロン、及び０．２３ミクロンである。上部接触層１１８２は、第３のフォトダイオードのｎ型層１１８０に電気的な接触を行うために設けられてよい。１つまたは複数の四分の一波長酸化物層または窒化物層（不図示）が、反射を削減するため、及び光トランシーバ１１４０を保護するのに役立つために構造１１４０の上部に設けられてもよい。

１つの例示的な実施形態では、及びＶＣＳＥＬ１１４４の電流開口を画定するのに役立つために、１つまたは複数のトレンチ１１９６ａ〜１１９６ｄが第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードを通して、いくつかの実施形態の中ではＶＣＳＥＬ１１４４の上部ｐ型ミラースタック１１６０の中にエッチングされてよい。これは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で達成されてよいが、任意の適切なパターン化方法が使用されてよい。選択的な側面方向の酸化を促進するために、ＶＣＳＥＬ１１４４の上部ｐ型ＤＢＲミラースタック１１６０の周期的層の１つまたは複数に他の周期的な層と比較して高い方のＡｌ濃度が与えられる。１つまたは複数のトレンチ１１９６ａ〜１１９６ｄが酸化環境にさらされるとき、層１１９０はＶＣＳＥＬ１１４４のための電流開口１１９２を形成するために側面方向で選択的に酸化される。側面方向酸化の範囲は、酸化環境に対する層１１９０の露呈時間を制御することによって制御できる。理解し得るように、露呈時間は、好ましくは、所望される電流開口１１９２が残るように制御される。一実施形態では、ＶＣＳＥＬ１１４４の電流開口１１９２は約５ミクロン〜１０ミクロンの直径を有する。

例示的な実施形態では、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードの側面方向寸法はＶＣＳＥＬ１１４４の開口１１９２の側面方向寸法より大きい。例示的な実施形態では、ＶＣＳＥＬ１１４４の光キャビティの側面方向寸法は約５ミクロン〜１０ミクロンであってよいが、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードの側面方向寸法は約１００ミクロン〜２００ミクロンであってよい。例えば１００ミクロンという直径を有する光ファイバが光トランシーバ１１４０の上方に配置されると、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードの側面方向寸法は、レンズまたは他の集光素子を必要としなくても入射光ビームの多くを吸収するほど十分に幅広くてよい。さらに、光ファイバの、第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードに対する位置合わせは困難または重大ではない場合がある。同様に、及びＶＣＳＥＬ１１４４の開口１１９２は光ファイバの直径と比較して相対的に小さいため、ＶＣＳＥＬ１１４４によって生成される出射光ビーム１１９３の多くは、レンズまたは他の集光素子を必要としなくても光ファイバによって捕捉される。このようにして、効率的且つ費用効果が高い光トランシーバ１１４０が提供される。

種々の実施形態では、トレンチ１１９６ａ〜１１９６ｄの深さは約１ミクロン〜２ミクロンの幅に限られる。次に、トレンチ１１９６ａ，１１９６ｄ等のトレンチの少なくともいくつかを充填し、ＶＣＳＥＬ１１４４の上部鏡１１６０に電気的に接続するために、金属層が構造１１４０の上部に付着されてよい。金属層が光検知器１１４２の多様な中間層と電気的接触を行わないようにするために、金属層で充填される複数のトレンチは１１９５ａ，１１９５ｄで示されるように最初に絶縁層で裏打ちされてよい。さらに以下に後述されるように、これらの電気的な接続は、直列接続された第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードを他のデバイスまたは構造によって生成される電位全体を提供することが望ましいときに有用である場合がある。

図１２は、図１１の例示的な光トランシーバの平面図である。図１２は、ＶＣＳＥＬ１１４４の層１１９０の側面方向の酸化の側面方向の範囲だけではなく、トレンチ１１９６ａ〜１１９６ｄも含む光検知器１１４２の上部を示す。図示されているのは、光検知器１１４２の上部に電気的に接触するために使用される金属接点である。

例示的な光検知器１１４２の外側境界は、１１９６ａ，１１９６ｄに示されている外側トレンチによって画定される。外側トレンチは、同基板上に形成されている他の光検出器またはデバイスから光検知器１１４２を電気的に分離するのに役立つ。外側トレンチは光検知器１１４２の総電気容量を低くしておくためにも役立つ。例示的な外側トレンチ１１９６ａ，１１９６ｄは形状が円形であるが、他の形状も使用されてよい。内側トレンチ、集合的には１１９６ｂ、１１９６ｃも形状は円形であり、外側トレンチから内側に離間されている。内側トレンチは、所望される場合酸化物または他の誘電体で充填されてよい。

図１２の例示的な実施形態では、内側トレンチ１１９６ｂ，１１９６は、ブリッジ１１１０ａ〜１１１０ｄ等の１つまたは複数のブリッジを含む。ブリッジ１１１０ａ〜１１１０ｄは、内側トレンチ１１９６ｂ，１１９６ｃの内部に配置される光検知器１１４２の部分と、内側トレンチ１１９６ｂ，１１９６ｃと外側トレンチ１１９６ａ，１１９６ｄとの間に配置される光検知器１１４０の部分の間に電気的な接続を提供する。このように設けられるとき、金属接点１１０４は内側トレンチ１１９６ｂ，１１９６ｃと、外側トレンチ１１９６ａ，１１９６ｄとの間に配置されている光検知器１１４２の部分の上に広がり、それに電気的に接続するにすぎないことがある。ブリッジ１１１０ａ〜１１１０ｄが設けられない場合、所望される場合、内側トレンチ１１９６ｂ，１１９６ｃの内部に配置される光検知器１１４２の部分に電気的に接続するために、金属トレースが内側トレンチ１１９６ｂ，１１９６ｃ全体で設けられてよい。理解し得るように、光検知器１１４２はＶＣＳＥＬ１１４４の開口１１９２より相対的に広い領域を覆ってよい。外側トレンチ１１９６ａ，１１９６ｄ及び内側トレンチ１１９６ｂ，１１９６ｃが酸化環境にさらされるとき、ＶＣＳＥＬ１１４４の層１１９０（図１１を参照すること）は電流または光開口１１９２を形成するために側面方向で選択的に酸化される。側面方向の酸化の範囲は破線１１０２と１１０８で示されている。図示されている実施形態では、ＶＣＳＥＬ１１４４の層１１９０は外側トレンチから破線１１０２に外向きに、および内側トレンチ向かって外側トレンチから内向きに酸化される。同様に、ＶＣＳＥＬ１１４４の層１１９０は、内側トレンチから外側トレンチに外向きに、及び内側トレンチから破線１１０８に向かって内向きに酸化される。破線１１０８はＶＣＳＥＬ１１４４の電流開口１１９２の輪郭を示す。一実施形態では、電流開口１１９２は、低電力ＶＣＳＥＬ送信機を製造する、約５ミクロン〜１０ミクロンの直径を有する。

種々の実施形態では、内側トレンチ及び外側トレンチは、酸化物または他の隔離材料で充填されてよい。他の実施形態では、金属層（図１２では不図示）が、ＶＣＳＥＬ１１４４の上部鏡１６０に電気的に接続するために、内側トレンチ及び／または外側トレンチ１１９６ａ〜１１９６ｄ等のトレンチのいくつかの少なくとも部分の中に付着されてよい。金属層が設けられるとき、最初に、金属層が光検知器１１４２の多様な中間層と電気的に接触するのを防ぐように役立つために誘電体層が設けられてよい。さらに後述されるように、この電気的な接続は、連続接続された第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオード、及び第３のフォトダイオードによって生じる電位全体を他のデバイスまたは構造が使用できるようにすることが望ましいときに有用である場合がある。同様に、いくつかの実施形態では、適切なトレンチ及び金属接点は、３つすべての電気接点が上面で別々に使用でき、例えば半透明な基板または透明な基板のどちらかに対するフリップチップボンディングを可能にするように設けることができる。

本明細書に記載されている本発明の実施形態のいずれかはモノリシックに形成されたレーザダイオード及びフォトダイオードを含み得る。このような１つの実施形態では、レーザダイオード及びフォトダイオードは、単一の電源がレーザダイオード及びフォトダイオードに電力を供給するために使用できるようにトンネル接合を通って接続されている。適切な接点は、レーザダイオード、トンネル接合及びフォトダイオードの多様な接合へのアクセスを可能にするために形成される。

ここで図１３を参照すると、ウェハ基板上に形成されている層を含むエピタキシャル構造１３００を含む光電子素子の例が示されている。一実施形態では、構造１３００はＧａＡｓウェハを使用して成長される。一実施形態では、他のＩＩＩ〜Ｖ（３〜５）の半導体組み合わせも使用されてよい。図１３はＶＣＳＥＬ１３０１を示している。図示されている例の中のＶＣＳＥＬ１３０１は上部鏡１３０２、活性領域１３０４、及び下部鏡１３０６を含む。ＰＮジャンクションは活性領域１３０４に存在する。

下部鏡１３０６の下方にスペーサ層１３１１が形成される。スペーサ層１３１１は、好ましくは約５λ／４または７λ／４であり、この場合λはＶＣＳＥＬ１３０１が発するように設計されている光の波長である。スペーサ層１３１１は、エピタキシャル構造１３００の多様な層で発生する可能性がある不均一性のおもな原因となるほど十分に厚い波長の任意の奇数整数倍数（つまり、λ（１＋ｎ）／４であり、この場合ｎは整数である）であってよい。スペーサ層１３１１は、スペーサ層１３１１に対してエッチングが行われるときに、最深の不均一性がスペーサ層１３１１を貫通しないように、そしてそのもっとも浅い箇所がスペーサ１３１１に達するように十分に厚くなければならない。したがって、目標は、いかなるポイントでもスペース層１３１１を貫通しないでスペーサ層１３１１を露呈することである。以後の処理は、スペーサの下にある層を均一に露呈するために希薄なフッ化水素酸等の選択的なエッチング液を使用する。

エピタキシャル構造１３００は、さらにＶＣＳＥＬ１３０１上で形成され、ＶＣＳＥＬ１３０１に電気的に接続されているトンネル接合１３０８を含む。トンネル接合１３０８は高濃度でドーピングされたｎ＋層１３１０と、高濃度でドーピングされたｐ＋層１３１２を含む。

エピタキシャル構造１３００は、トンネル接合１３０８の高濃度でドーピングされたｐ＋型層と低濃度でドーピングされたフォトダイオードｎ型層１３１４から構成される、第２のＰＮジャンクションを含むトンネル接合１３０８に形成され、それに電気的に接続されるフォトダイオードをさらに含む。高濃度でドーピングされていない追加のｐ型層（不図示）も、ｐ＋型層１３１２とフォトダイオードｎ型層１３１４の間で製造されてよい。一実施形態では、エピタキシャル構造１３００はｎ型基板１３１６上に構築されている。基板１３１６は薄い層として図１３に示されているが、基板は実際には数百ミクロンで本発明の一実施形態にあるのに対し、フォトダイオード、トンネル接合１３０８、及びレーザダイオード１３０１を含むエピタキシャル構造は約１０ミクロンである。エピタキシャル構造１３００は一般的には金属有機化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）プロセスを使用して成長される。

上部鏡１３０２は、通常、高い屈折率と低い屈折率の多数の交互になる層を備える分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）である。これにより高い反射率、つまり約９９．５%の鏡が生じる。図示されている例では、上部鏡は炭素ドーピングされたアルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）等のｐ型材料から構築され、この場合Ａｌの比率が０％〜１００％に変化することがある。上部鏡１３０２は、各期間が高い屈折率の層と低い屈折率の層を含む、約２０ミラー周期（ｍｉｒｒｏｒｐｅｒｉｏｄ）を含む。

活性領域１３０４は、層のエネルギーの発射を刺激するための多数の量子井戸を含む。図示されている実施形態では、活性領域１３０４は１ミクロン未満である。
活性領域の下には下部鏡１３０６がある。下部鏡は約３０〜３５ドーピングｎ型ミラー周期から構成される。シリコンは下部鏡で使用されてよいドーパントの一例である。

前述されたようにトンネル接合部１３０８は、高濃度でドーピングされたｎ＋層１３１０と、高濃度でドーピングされたｐ＋層１３１２を含む。高濃度ドーピングを達成するために、超格子構造を生成することが望ましい。例えば、ＧａＡｓ層の代わりに、バンドギャップ特性及びドーピング特性を調整し、トンネル接合１３０８を改善するためにＧａＡｓとＩｎＧａＡｓ（例えば、複数の代替層）の両方の層を含むことが望ましい場合がある。また、トンネル接合１３０８は、光エネルギーがフォトダイオード層１３１４まで通過できるように幾分透明であることが望ましい。これは、いわゆるバースタインシフト（Ｂｕｒｓｔｅｉｎｓｈｉｆｔ）を通して透明性を増すように高濃度ドーピングされたｎ＋層１３１０でドーピングを増すことによって一実施形態で実行されてよい。

適切な透明性を維持しながらトンネル接合１３０８を通して適切な伝導が存在するように高濃度ドーピングされたｐ＋層１３１２の厚さの平衡を保たせることが有利となる。したがって、本発明の一実施形態では、高濃度ドーピングされたｐ＋層１３１２は約５０ナノメートル〜１００ナノメートルであり、好ましくは少なくとも３ｘ１０^１９のｐ型材料（例えば、８５０ｎｍのレーザで使用時）である。高濃度ドーピングされたｎ＋層は光学ペナルティーを課すことなくほぼ実用的な厚さであってよい。

トンネル接合１３０８の下方にあるのがフォトダイオード１３１８である。フォトダイオード１３１８は、入射光に対して適切な反応性を有するように構築される必要がある。したがって、本発明の一実施形態では、フォトダイオード１３１８は、ＶＳＣＥＬ１３０１が８５０ｎｍの波長を発射するように設計されるときに約３ミクロン以下である低密度でドーピングされたｎ層を含む。本発明の一実施形態は、約１．５ミクロンである低密度でドーピングされたｎ層を含む。特に、低密度ドーピングｎ層１３１４の厚さは、フォトダイオードの反応性及び速度を調整するために使用できる。

ここで図１４Ａを参照すると、接点及び酸化被膜がフォトリソグラフィックプロセスを通して形成される実施形態が示されている。接点の形成により適切な偏向を適用し、ＶＣＳＥＬ１３０１及びフォトダイオード１３１８から信号を読み取ることができる。リソグラフィックプロセスは、フォトレジストがエピタキシャル層１３００に適用される一連の行為を含む。フォトレジストは次にリソグラフィック的に多様なパターンに露呈される。フォトレジストの残りはエピタキシャル層１３００から洗浄されてよいが、リソグラフィック露呈により、フォトレジストのパターンはエピタキシャル層１３００に留まることができる。

エピタキシャル層１３００の上に残るフォトレジストのパターンは、イオンがエピタキシャル層１３００内に注入されるのを阻止し、金属がエピタキシャル層１３００上に付着するのを阻止し、エピタキシャル層１３００のエッチング部分からのエッチング溶液を阻止する。したがって、適切なフォトリソグラフィックプロセスを使用すると、ＶＣＳＥＬ１３０１と、トンネル接合１３０８と、フォトダイオード１３１８とを含むモノリシック構造１４００は、適切な接点をもって、及びウェハ上の他のデバイスからの適切な隔離が同時に製造される状態で構築されてよい。

図１４Ａに示されている例では、トンネル接合接点１４２２は、それが高密度ドーピングされたｐ層１３１２に接続するように形成される。ＶＣＳＥＬ接点１４２４は、それがＶＣＳＥＬ１３０１の上部鏡１３０２に接続するように形成される。別の接点はフォトダイオード１３１８に適切な接点を提供するために基板１３１６の底部に形成されてよい。隔離障壁１４２６はＶＣＳＥＬ１３０１及びフォトダイオード１３１８を、基板１３１６上に形成されている他のデバイスから隔離するように形成される。開口１４２８は上部鏡１３０２の中に酸化される。開口１４２８は、おもにＶＣＳＥＬ１３０１を通して直電を導くために使用される。

さらに具体的には、光電子素子１４００は、エピタキシャル構造１３００から製造されてよい。エピタキシャル構造１３００は、その上で二酸化シリコンまたは窒化シリコン等の誘電体が成長され、誘電体層１３００の一部を形成する。シャロートレンチマスクは、エッチングプロセスを使用して酸化物の部分を取り除くために使用される。エッチングプロセスはＶＣＳＥＬ１３０１の中にシャロートレンチ１４３２を形成するために使用される。開口１４２８は、次にＶＣＳＥＬ１３０１の中に酸化される。

次に、ディープトレンチ１４３４をエッチングするためにディープトレンチマスクが使用できる。エッチングは厚いＡｌＡｓスペーサ１３１１まで下方にエッチングするために使用できる。アルミニウムの比率が下にある層の比率より実質的に大きい限り、このスペーサはＡ１Ａｓまたは別のＡｌＧａＡｓ組成物であってよい。ストップエッチングはＡｌＡｓスペーサ１３１１を通ってｎ＋層１３１０までエッチングするために使用できる。もう一つのエッチングはｎ＋１３１０を通ってＰ＋１３１２層までエッチングするために使用できる。このポイントで、誘電体層１４３０の追加の部分を形成する追加酸化物が成長される。光電子素子１４００上に接点１４２２、１４２４を形成するために誘電体層１４３０の部分が取り除かれ、金属の付着が後に続く。

光電子素子構造及び接点の平面図は図１４Ｂに示されている。図１４Ｂは、トンネル接合接点１４２２とＶＣＳＥＬ接点１４２４の設置を描いている。単一のトンネル接合接点１４２２が示されているが、他の実施形態では、光電子素子構造を実装するときに追加のワイヤボンディングオプションに対して提供する追加のトンネル接合接点がトンネル接合接点１４２２の反対側に形成されてよい。

本発明は、デジタルビデオデータ及び／または音声データ転送のためにＤＶＩ規格及びＨＤＭＩ規格において実現されるとして説明されてきたが、同じ思想は他のデジタルビデオ及び／または音声データ転送規格に適用されてよい。例えば、本発明をＶＥＳＡ、ＬＤＶＳ、ＤＦＰ等の他のビデオデータ規格にも適用する方法が当業者には理解し得る。このような実施形態は本発明の範囲内に含まれている。

さらに、デジタルビデオデータ通信は、本明細書に記載された特定のデジタル構成要素間で実施される必要はない。通信は任意のデジタルビデオ構成要素及び／または音声構成要素、またはデジタルデータ転送ケーブルを使用するように構成される家庭用電化製品構成要素であってよい。

本発明はその思想または必須特徴から逸脱することなく他の形式で具現化されてよい。説明されている実施形態はすべての点において、制限的ではなく、例示的としてのみ解釈されるべきである。したがって本発明の範囲は前記説明によってよりむしろ添付した特許請求の範囲によって示される。請求項及び均等物の範囲に該当するすべての変更はそれらの範囲内で受け入れられる。

ＤＶＩソースのグラフィックスコントローラからＤＶＩシンクデバイスのディスプレイコントローラへの典型的なデータの流れを示す。ＨＤＭＩソースのグラフィックス音声コントローラから、ＨＤＭＩシンクのディスプレイ音声コントローラへの典型的なデータの流れを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための双方向光トランシーバを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための双方向光トランシーバを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための双方向光トランシーバを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための双方向光トランシーバを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための双方向光トランシーバを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための統合モニタフォトダイオード付きの双方向光トランシーバを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための統合モニタフォトダイオード付きの双方向光トランシーバを示す。本発明の例の実施形態によるデジタル光ケーブルで使用するための統合モニタフォトダイオード付きの双方向光トランシーバを示す。

Claims

デジタルソースデバイスをデジタルシンクデバイスと接続するためのデジタル光ケーブルであって、
第１の端部と第２の端部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記第１の端部に前記デジタルソースデバイスを接続するように構成された第１のインターフェースであって、前記デジタルソースデバイスから電子信号を受信して前記電子信号を光信号に変換し、前記光ファイバの前記第１の端部に前記光信号を送信する光送信機を含む第１のインターフェースと、
前記光ファイバの前記第２の端部に前記デジタルシンクデバイスを接続するように構成された第２のインタフェースであって、前記光送信機により送信された前記光信号を前記光ファイバの前記第２の端部から受信して前記光信号を電子信号に変換し、前記デジタルシンクデバイスに前記電子信号を送信する光受信機を含む第２のインタフェースと、
を備えるデジタル光ケーブル。
前記第１のインタフェースが、前記デジタルソースデバイスのデジタルビデオインタフェース（ＤＶＩ）レセプタクル、あるいは前記デジタルソースデバイスの高品位マルチメディア（ＨＤＭＩ）レセプタクルに接続可能に構成されており、前記第２のインタフェースが、前記デジタルシンクデバイスのデジタルビデオインタフェース（ＤＶＩ）レセプタクル、あるいは前記デジタルシンクデバイスの高品位マルチメディア（ＨＤＭＩ）レセプタクルに接続可能に構成されている、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記デジタルソースデバイスから受信された前記電子信号が、遷移時間最短差動信号伝送方式（ＴＭＤＳ）信号である、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記ＴＭＤＳ信号がＴＭＤＳビデオ信号であり、音声ＴＭＤＳ信号である第２のＴＭＤＳ信号が同一方式で前記デジタル光ケーブルによって送信される、請求項３に記載のデジタル光ケーブル。
前記第１のインタフェースが、
電気ＴＭＤＳ信号を複数の異なる波長の光信号に変換するように構成された複数の光送信機と、
前記複数の異なる波長の光信号を受信し、該光信号を多重化光信号に多重化して、前記光ファイバの前記第１の端部に前記多重化光信号を供給するように構成された波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）と、
を含む、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記第１のインターフェースが、前記光送信機による信号の送信前の時間内に前記デジタルソースデバイスから受信された信号を多重化するように構成された時分割マルチプレクサ（ＴＤＭ）を含み、前記第２のインターフェースが、前記光受信機によって時間内に受信された前記信号を非多重化するように構成された時分割デマルチプレクサ（ＴＤＤ）を含む、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記送信機が、第１の方向で前記光ファイバの前記第１の端部に前記光信号を送信するための面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり、
前記第２のインターフェースが、前記第１の方向の反対である第２の方向で前記光ファイバの前記第２の端部に第２の光信号を送信するための発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、
前記第１のインターフェースが、前記ＬＥＤによって前記第２の方向で送信された前記第２の光信号を受信するための受信機をさらに含む、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記第一のインタフェース及び前記第２のインタフェースの少なくとも一方が、
ＶＣＳＥＬと、
前記ＶＣＳＥＬの出力を監視するためのモニタ光受信機と、
前記ＶＣＳＥＬに供給されるバイアス駆動電流を変調するように構成された変調レーザドライバと、
前記ＶＣＳＥＬ、前記モニタ光受信機、及び前記変調レーザドライバとを収容するＴＯ−Ｃａｎパッケージと、
を含む、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記電気信号が複数のＴＭＤＳ信号の１つであり、前記第１のインタフェースはさらに、前記デジタルソースデバイスから受信された前記電気ＴＭＤＳ信号を直列化電気信号に直列化するように構成された回路であって、前記光送信機は前記直列化電気ＴＤＭＳ信号を前記光信号に変換して前記光ファイバの前記第１の端部に前記光信号を送信する、回路を含み、
前記第２のインタフェースの前記光受信機は、前記光信号を受信して前記光信号を直列化電気信号に変換し、前記第２のインタフェースはさらに、前記直列化データ信号をＴＭＤＳ信号に非直列化して戻すように構成された回路を含む直並列変換器を含む、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
第１の端部と第２の端部を有する電気ケーブルと、
前記光ファイバの前記第１の端部と前記電気ケーブルの前記第１の端部との両方に接続され、前記デジタルソースデバイスと通信するために前記光ファイバと前記電気ケーブルとに接続されるように構成された前記第１のインターフェースと、
前記光ファイバの前記第２の端部と前記電気ケーブルの前記第２の端部との両方に接続され、前記デジタルシンクデバイスと通信するために前記光ファイバと前記電気ケーブルとに接続されるように構成された前記第２のインターフェースと、
をさらに備える、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
第１の端部と第２の端部とを有する第２の光ファイバと、
両方の前記光ファイバの第１の端部に接続され、前記デジタルソースデバイスと通信するために前記両方の光ファイバに接続されるように構成された前記第１のインターフェースと、
両方の前記光ファイバの第２の端部に接続され、前記デジタルシンクデバイスと通信するために前記両方の光ファイバに接続されるように構成された前記第２のインターフェースと、
をさらに備える、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記光ファイバが第１の方向と第２の方向の両方で信号を送信し、前記第２の方向が前記第１の方向に反対であり、
前記第１のインタフェースが前記デジタルソースデバイスと双方向通信するために前記光ファイバに接続されるように構成され、
前記第２のインターフェースが前記デジタルシンクデバイスと双方向通信するために前記光ファイバに接続されるように構成される、請求項１に記載のデジタル光ケーブル。
前記第１のインターフェース及び／又は前記第２のインターフェースは光信号を送受信するための手段を含む、請求項１２に記載のデジタル光ケーブル。
前記第１のインタフェースが、
複数のＴＭＤＳ信号を直列化電気信号に直列化するように構成された回路を含む並直列変換器と、
前記直列化電気信号を直列化光信号に変換し、前記光ファイバの前記第１の端部に前記直列化光信号を送信するように構成された第１の光送信サブアセンブリ（「ＴＯＳＡ」）と、
前記光ファイバからの戻り光信号を受信するように構成された第１の光受信サブアセンブリ（「ＲＯＳＡ」）と、
をさらに含み、
前記第２のインタフェースが、
前記直列化光信号を受信し、該直列化光信号を直列化電気信号に変換するように構成された第２のＲＯＳＡと、
前記直列化電気信号を複数のＴＤＭＳ信号に非直列化するように構成された回路を含む第２の直並列変換器と、
前記光ファイバに前記戻り光信号を送信するように構成された第２のＴＯＳＡと、
をさらに含む、請求項１２に記載のデジタル光ケーブル。
前記第１のインタフェース及び前記第２のインタフェースの少なくとも１つが、光ビーム軸に沿って入射光ビームを検出し、前記光ビーム軸に沿って出射光ビームを送信するための光電子素子を備え、前記光電子素子が、
前記光ビーム軸に沿って配置され、前記入射光ビームを受け取って、第１の波長及び／又は第１の波長の範囲を検出するための光検知器と、
前記光ビーム軸に沿って配置され、第２の波長及び／又は第２の波長の範囲を含む前記出射光ビームを送信する前記光送信機と、
を含む、請求項１２に記載のデジタル光ケーブル。
前記第１のインタフェース及び前記第２のインタフェースの少なくとも１つが光電子素子を備え、該光電子素子は、
第１のｐ層と第１のｎ層とを備えた第１のＰＮ接合を有する送信機ダイオードと、
前記送信機ダイオードにモノリシックに接続された第１のトンネル接合であって、高濃度ドーピングされたｎ＋層と、高濃度ドーピングされたｐ＋層とを有する第１のトンネル接合と、
前記第１のトンネル接合にモノリシックに接続された第１のフォトダイオードであって、前記第１のトンネル接合が第２のＰＮ接合を有する、第１のフォトダイオードと、
を含む、請求項１２に記載のデジタル光ケーブル。
前記第１のインタフェース及び前記第２のインタフェースの少なくとも１つが、
光ポートと、
前記光ポートに隣接した波長スプリッタと、
前記波長スプリッタに隣接した光源と、
前記波長スプリッタに隣接した検知器と、
を含む双方向光デバイスを含み、
前記波長スプリッタは、前記光源から前記光ポートへの第１の波長を有する光を通し、前記光ポートから前記検出器への第２の波長を有する光を反射させる、請求項１２に記載のデジタル光ケーブル。
第１のデジタル家庭用電子機器と第２のデジタル家庭用電子機器の間の双方向通信のためのケーブルであって、
第１の端部と第２の端部とを有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記第１の端部に接続された第１のインタフェースであって、
前記第１のデジタル家庭用電子機器のレセプタクルから電気ＴＭＤＳ信号を受信するように構成された第１の電気接続部と、
少なくとも１つの前記ＴＭＤＳ信号を出射光信号に変換して、前記出射光信号を前記光ファイバの前記第１の端部に送信するための手段と、
を含む第１のインタフェースと、
第２のインタフェースであって、
前記出射光信号を受信し、該出射光信号を少なくとも１つの前記ＴＭＤＳ信号に変換して戻すための手段と、
前記第２のデジタル家庭用電子機器のレセプタクルに前記電気ＴＭＤＳ信号を送信するように構成された第２の電気接続と、
を含む第２のインタフェースと、
を備える、ケーブル。
デジタル光ケーブルを介した通信のための方法であって、前記デジタル光ケーブルが、光ファイバと、前記光ファイバの第１の端部に接続された第１のインタフェースと、前記光ファイバの第２の端部に接続された第２のインタフェースとを含み、当該方法は、
デジタルソースデバイスから電気的な複数の遷移時間最短差動信号伝送方式（「ＴＭＤＳ」）信号を受信すること、
前記複数のＴＭＤＳ信号を直列化光信号に変換すること、
前記光ファイバの前記第１の端部に前記直列化光信号を送信すること、
前記光ファイバの前記第２の端部から前記直列化光信号を受信すること、
前記光信号を複数の電気ＴＭＤＳ信号に変換すること、
デジタルシンクデバイスに前記複数の電気ＴＤＭＳ信号を送信すること、
を備える、方法。
前記複数のＴＭＤＳ信号を直列化電気信号に直列化すること、
前記直列化電気信号を複数の電気ＴＤＭＳ信号に非直列化すること、
をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
前記光ファイバを介して、前記第１の方向に反対である第２の方向で戻り光信号を送信すること、
をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
電気リンクを介して第２の方向で戻り電気信号を送信することであって、前記電気リンクの第１の端部が前記第１のインタフェースに接続され、前記電気リンクの第２の端部が前記第２のインタフェースに接続され、前記第２の方向が前記第１の方向の反対である、前記電気リンクを介して第２の方向で戻り電気信号を送信すること、
をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
第２の光ファイバを介して第２の方向で戻り光信号を送信することであって、前記第２の光ファイバの第１の端部が前記第１のインターフェースに接続され、前記第２の光ファイバの第２の端部が前記第２のインターフェースに接続され、前記第２の方向が前記第１の方向の反対である、前記第２の光ファイバを介して第２の方向で戻り光信号を送信すること、
をさらに備える、請求項１９に記載の方法。