JP4527409B2 - 光ファイバ装置の節電方法と、信号検出用の閾値レベルを調整するレーザシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ送信器やレーザ受信器やレーザ送受信器の異常検出に関する。

レーザ送受信器は、一般に、光回路網内でのデータの送受信に用いられる。異常検出は、レーザ送受信器の機能不全を素早く識別して修復し、通信が中断されないよう保証するために不可欠である。

このため、レーザ送受信器の異常検出を強化する方法及び装置が必要とされる。

本発明の一態様によれば、レーザシステムの節電方法は、レーザシステム内の構成要素をオフにするステップと、一定の持続時間後にデータ信号を検出するステップと、この検出に応答して検出信号を生成するステップとを含む。検出信号は、信号喪失（los of signal：以下、「ＬＯＳ」とよぶ）信号でも信号検出（signal detect：以下、「ＳＤ」とよぶ）信号であってもよい。本方法は、オフにするステップと、検出するステップと、検出信号が第１のレベルにある時点の生成ステップと、検出信号が第２のレベルにあるときに複数の構成要素をオンにするステップとを繰り返すことをさらに含む。

本発明の一態様によれば、レーザシステム用の、信号検出用閾値レベルを調整するための方法は、デジタル利得信号を生成するステップと、利得信号に基づく少なくとも一つのデータ信号を増幅するステップと、少なくとも一つの増幅データ信号と基準信号とを比較するステップと、比較に基づく検出信号を生成するステップとを含む。本方法は、少なくとも一つの増幅データ信号の比較に基づく利得信号を調整するステップと、利得信号と少なくとも一つの第２の基準信号とを比較するステップと、利得信号の値の比較に基づく検出信号を生成するステップとをさらに含む。この方法は、信号喪失信号または信号検出信号として信号を生成する制御ビットを設定するステップをさらに含む。

本発明の一態様によれば、異常警報を設定するレーザシステムのための方法は、ホストが幾つかの異常状態を通知希望するかどうかを示す制御ビットを受信するステップと、異常状態の発生を検出するステップと、異常状態の発生の検出に基づく異常ビットを書き込むステップと、対応する制御ビットと異常ビットとの間の論理演算を実行するステップと、論理演算結果に基づく少なくとも一つの信号をホストに対し生成して少なくとも一つの異常状態を示すステップとを含む。

図１は、本発明の一実施形態の（例えば、レーザ送受信器などの）レーザシステム１００を示す図である。（例えば、レーザダイオードなどの）レーザ１０のアノードは、電源電圧Ｖｃｃ＿ｔｘを供給する給電路１１に接続してある。レーザダイオード１０のカソードは、レーザダイオード１０から一定の電流Ｉｂｉａｓを吸い込むＩｂｉａｓドライバ１４へ接続点１２で接続してある。コントローラ１６は、制御信号ＩＢＩＡＳをドライバ１４に出力することにより電流Ｉｂｉａｓの大きさを設定する。制御信号ＩＢＩＡＳは、アナログ信号でも複数ビットを有するデジタル信号であってもよい。

レーザダイオード１０のカソードも、レーザダイオード１０から変調電流Ｉｍｏｄを吸い込むＩｍｏｄドライバ１８に接続点１２で接続してある。コントローラ１６は、制御信号ＩＭＯＤをドライバ１８に出力することにより電流Ｉｍｏｄの大きさを設定する。制御信号ＩＭＯＤは、アナログ信号でも複数ビットを有するデジタル信号であってもよい。レーザダイオード１０に印加する駆動電流は、電流Ｉｂｉａｓか、電流ＩｂｉａｓおよびＩｍｏｄの和のいずれかである。

増幅器２８は、レーザダイオード１０が送信するデータ信号ＩＮ＿Ｐとその補完信号ＩＮ＿Ｎとを受信する。これに応答して、増幅器２８は、ＬＯＳ（信号喪失）検出回路３０に増幅信号ＩＮ＿Ｐ’，ＩＮ＿Ｎ’を出力する。図２は、ＬＯＳ回路３０の一実施形態を示す。ＬＯＳ回路３０は、信号ＩＮ＿Ｐ’とＩＮ＿Ｎ’を制御信号ＩＮ＿Ｐ”，ＩＮ＿Ｎ”としてドライバ１８に出力する。ＬＯＳ回路３０は、信号ＩＮ＿Ｐ’，ＩＮ＿Ｎ’がその振幅が閾値未満であるために検出されないときには、信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴを出力する。ＬＯＳ回路３０の目的および動作は、本発明の一態様において後述する。

ミラー３２は、レーザダイオード１０からの光信号の一部を（例えば、フォトダイオードなどの）光検出器に反射し、光信号を別の構成要素に搬送するファイバ３６へ光信号の一部を伝送する。フォトダイオード３４は、給電路１１とＩｍｏｎＡＤ変換器（アナログ／デジタル変換器）３８との間に接続してある。フォトダイオード３４は、ＩｍｏｎＡＤ変換器３８にアナログ信号Ｉｍｏｎを出力する。アナログ信号Ｉｍｏｎは、フォトダイオード３４が受光する反射電力に比例する。反射電力は、ファイバ３６が受光する送信電力とレーザダイオード１０の全出力電力に比例する。ＩｍｏｎＡＤ変換器３８は、コントローラ１６にデジタル信号ＩＭＯＮを出力する。

Ｉｒｅｆ信号源４０は、コントローラ１６に基準信号ＩＲＥＦを出力する。基準信号ＩＲＥＦは、デジタルかアナログのいずれであってもよい。コントローラ１６は、通常、信号ＩＲＥＦとＩＭＯＮを比較し、閉帰還路内においてレーザダイオード１０を制御する。

温度センサ４２は、コントローラ１６に信号ＴＥＭＰを出力する。信号ＴＥＭＰは、デジタルかアナログのいずれであってもよい。信号ＴＥＭＰは、レーザシステム１００の温度に比例している。

ＶｃｃＡＤ変換器４４が、給電路１１に接続してあり、コントローラ１６にデジタル信号ＶＣＣ＿ＴＸを出力する。信号ＶＣＣ＿ＴＸは、レーザダイオード１０に供給する供給電圧Ｖｃｃ＿ｔｘに比例する。

メモリ４６は、レーザシステム１００を較正するパラメータをコントローラ１６に出力する。コントローラ１６は、バスＤＩＧ＿ＩＯ上でホストと通信する。ホストは、外部プロセッサやコンピュータや試験装置とすることができる。メモリ４６は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なプログラム可能メモリ）などのプログラム可能な不揮発性メモリとすることができる。

レーザシステム１００は、ファイバ５２から受光した光信号をデコードするＲＸ回路５０を含みうる。（例えば、フォトダイオードなどの）光検出器５４は、アナログ電流信号ＩＮ１へと光信号を変換する。ＲＸ回路５０は、電圧データ信号ＯＵＴ＿Ｐおよびその補完信号ＯＵＴ＿Ｎへと信号ＩＮ１を変換する。ＲＸ回路５０は、それらの振幅が閾値未満であるためにデータ信号が検出されないときには、信号ＲＸ＿ＬＯＳＳ＿ＩＮＴも出力する。

図３は、ＲＸ回路５０の一実施形態を示す。抵抗器５６およびコンデンサ５７が、濾波電圧Ｖｂｉａｓをフォトダイオード５４に供給するＲＣフィルタを形成している。フォトダイオード５４は、電流−電圧変換型増幅器（transimpedance amplifier：以下、「ＴＩＡ」とよぶ）５８の非反転端子に信号ＩＮ１を出力する。ＴＩＡ５８は、基準としてのグラウンドに結合した反転端子を有する。

ＴＩＡ５８は、電圧信号ＯＵＴ＿Ｐ’およびその補完信号ＯＵＴ＿Ｎ’へと電流信号ＩＮ１を変換する。ＴＩＡ５８は、増幅器６０およびＬＯＳ回路６１に、増幅信号ＯＵＴ＿Ｐ’およびＯＵＴ＿Ｎ’を出力する。増幅器６０は、増幅信号ＯＵＴ＿Ｐおよびその補完信号ＯＵＴ＿Ｎをホストに出力する。付加利得段６２を用いて、信号ＯＵＴ＿Ｐ，ＯＵＴ＿Ｎをさらに増幅することができる。

ＬＯＳ回路６１は、それらの値が閾値未満であるためにＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’が検出されないときには、信号ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴを出力する。ＬＯＳ回路６１は、図２に示す如くＬＯＳ回路３０と同様に構成することができ、回路６１への信号または回路６１からの信号が括弧内に示してある。ＬＯＳ回路６１の目的および動作は、本発明の一態様において後述する。

ＴＩＡ５８は、増幅器５８の非反転端子へと直流相殺電流を帰還させる直流相殺回路６３を含む。直流相殺電流は、フォトダイオード５４が受光する平均的な光電力に比例する。

本発明の一態様によれば、ホストはレーザシステム１００がＬＯＳ又はＳＤ（信号検出）信号を生成しているかどうかを判定する制御ビットを設定することができる。前述の如く、ＬＯＳ信号は、データ信号の振幅が閾値未満であるためにデータ信号が検出されないことを示す。ＳＤ信号は、ＬＯＳ信号を補完するものである。ＳＤ信号は、データ信号の振幅が閾値を超えるためにデータ信号が検出されることを示す。レーザシステム１００の幾つかの応用ではＬＯＳ信号が優先され、一方で他の応用ではＳＤ信号が優先される。

図１へ戻ってこれを参照するに、ホストは、レジスタまたはメモリ４６内に制御ビットを設定し、ＬＯＳ回路３０からのＬＯＳ信号またはＳＤ信号に対するその優先度を示す。コントローラ１６は制御ビットを読み取り、ＬＯＳ回路３０がＬＯＳ信号またはＳＤ信号を生成する場合に制御する制御信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴを生成する。さもなければ、レジスタは、制御信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴを直接に出力することもできる。（例えば、排他的論理和ゲートなどの）論理ゲート７０は、信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ，ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴを受信する。制御信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴがローである場合には、ゲート７０は、（例えば、信号ＴＸ＿ＬＯＳなどの）ＬＯＳ信号を生成する。制御信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴがハイである場合には、ゲート７０は、（例えば、信号ＴＸ＿ＳＤなどの）ＳＤ信号を生成する。

同様に、ホストは、（図３に示される）ＲＸ回路５０内のＬＯＳ回路６１からＬＯＳ信号またはＳＤ信号のその優先順を示す制御ビットを設定することができる。（例えば、排他的論理和ゲートなどの）論理ゲート７２は、信号ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ，ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴを受信する。制御信号ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴがローである場合には、ゲート７２は、（例えば、信号のＲＸ＿ＬＯＳなどの）ＬＯＳ信号を生成する。制御信号ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＶＥＲＴがハイである場合には、ゲート７２は、（例えば、信号ＲＸ＿ＳＤなどの）ＳＤ信号を生成する。

本発明の一態様によれば、レーザシステム１００は、入力データ信号を定期的に点検して、入力データ信号が検出されたときにスリープモードからレーザシステム１００を出ることによって、スリープモードから抜け出すことができる。図４は、一実施形態においてレーザシステム１００がスリープモードから抜け出すための方法９０のフローチャートである。

ステップ９２において、コントローラ１６は、レーザシステム１００をＡＷＡＲＥ（Awake on Remote Event）モードに置き、計数値をクリアする。コントローラ１６は、ホストコマンドに応答するか、または一定の時間期間に亙ってＬＯＳ回路３０又は６１のいずれかがデータ信号を受信しなかったときに、そのように動作する。ＡＷＡＲＥモードでは、レーザシステム１００は、レーザシステム１００内の電流源をオフにすることにより節電する。コントローラ１６は、電流源に対する（例えば、図１に一括して基準電圧Ｖｒｅｆとして示される）基準電圧を遮断することにより様々な電流源をオフにすることができる。例えば、Ｉｂｉａｓドライバ１４とＩｍｏｄドライバ１８とＬＯＳ回路３０，６１内の電流源は、オフにすることができる。

ステップ９４において、コントローラ１６は計数値を増加する。コントローラ１６は、実際の計数を実行するか、または計数器を用いることができる。

ステップ９６において、コントローラ１６は、特定時間Ｔ１が経過したかどうかを判定する。もしそうであるならば、ステップ９８がステップ９６に続く。時間Ｔ１が通過していなかった場合には、ステップ９６はループをステップ９４に戻り、そこで計数が継続される。

ステップ９８において、コントローラ１６は、（図１の）ＬＯＳ回路３０及び／又は回路６１を所定時間Ｔ２に亙ってオンにし、入力データ信号を点検する。

ステップ１００において、コントローラ１６はＬＯＳ回路３０又は６１のいずれかが時刻Ｔ２において入力データ信号を検出したかどうか判定する。そうである場合には、ステップ１０４がステップ１００に続く。ＬＯＳ回路３０も６１も時刻Ｔ２において入力データ信号を検出していない場合には、ステップ１０２がステップ１００に続く。

ステップ１０２において、コントローラ１６は計数値をリセットする。ステップ１０２にはテップ９４が続き、方法９０は入力データ信号を検出し終えるまで繰り返される。

ステップ１０４において、コントローラ１６は、基準電圧を電流源に供給することによりレーザシステム１００の電流源をオンにする。

ステップ１０６において、コントローラ１６はＡＷＲＥモードを抜け出す。

本発明の一態様によれば、ＬＯＳ閾値レベルはデジタル方式で調整することができる。図２に戻ると、ＬＯＳ回路３０は、コントローラ１６から制御信号ＧＡＩＮを受信する制御端子を有するプログラム可能な増幅器１３０を含む。プログラム可能な増幅器１３０は、データ信号ＩＮ＿Ｐ，ＩＮ＿Ｎを受信する入力端子も有する。プログラム可能な増幅器１３０は、制御信号ＧＡＩＮにより設定された利得で信号ＩＮ＿Ｐ，ＩＮ＿Ｎを増幅し、そのデータ信号を信号ＩＮ＿Ｐ’，ＩＮ＿Ｎ’として出力する。

ピーク検出器１３２，１３４は、信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’をそれぞれ受信するよう結合してある。ピーク検出器１３２は、信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’のピークレベルに比例するアナログ信号Ｖｐｅａｋ’を出力する。ピーク検出器１３２は、信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’から導出される基準信号Ｖｐｅａｋｒｅｆ’も出力する。ピーク検出器１３２は、信号Ｖｐｅａｋ’をオフセット分だけシフトさせ、入力信号を一切用いることなく信号Ｖｐｅａｋ’が信号Ｖｐｅａｋｒｅｆ’未満にオフセットするようにさせる。同様に、ピーク検出器１３４は信号Ｖｐｅａｋ，Ｖｐｅａｋｒｅｆを出力するが、オフセットはさせていない。

ヒステリシス回路網付き比較器１３６が、信号Ｖｐｅａｋ’と信号Ｖｐｅａｋｒｅｆ’とを比較する。信号Ｖｐｅａｋ’が信号Ｖｐｅａｋｒｅｆ’未満であるときには、比較器１３６が信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴをハイにする。

図５は、プログラム可能な増幅器１３０の一実施形態を示す。増幅器１３０は、差動利得段１５０を含む。段１５０は、コレクタ端子をそれぞれ抵抗器１５６，１５８により給電路１１に結合したバイポーラトランジスタ１５２，１５４を含む。トランジスタ１５０の出力電圧は、トランジスタ１５２，１５４のエミッタ端子から電流を吸い込むよう並列に結合した数個の電流源１６０−０〜１６０−２によって設定される。電流源１６０−０〜１６０−２は、（一括して「制御信号ＧＡＩＮ」と呼ばれる）対応する制御信号ＧＡＩＮ０〜ＧＡＩＮ２によって個別にオンにすることができる。段１５０の出力電圧は、バイポーラトランジスタ１６２，１６４によりレベルシフトされる。トランジスタ１６２，１６４は、それらのコレクタ端子を給電路１１にそれぞれ接続するとともに、それらのエミッタ端子を電流源１６６，１６８に接続してある。

図６は、ピーク検出器１３２の一実施形態を示す。ピーク検出器１３２は、保持コンデンサ１９２に信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’を選択的に送る差動対１９０を含む。保持コンデンサ１９２は差動対１９０からの最高の電圧出力を捕捉するが、それはベース・エミッタ接合電圧降下分だけレベルシフトさせた信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’のピーク電圧となる。ピーク電圧から抵抗器１９１にかかる電圧降下を差し引いたものが、信号Ｖｐｅａｋ’として供給される。抵抗器１９１にかかる電圧降下がオフセットを供給し、十分な入力信号が存在せずＶｐｅａｋ’がＶｐｅａｋｒｅｆ’を超える場合には、このオフセットによって信号Ｖｐｅａｋ’は基準信号Ｖｐｅａｋｒｅｆ’未満となりＬＯＳ状態を生成する。

分圧器１９４が、信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’を搬送する線路間に結合してある。分圧器１９４は、保持コンデンサ１９６に対しそれらの電圧平均を出力する。保持コンデンサ１９６は、ベース・エミッタ接合電圧降下分だけレベルシフトさせた分圧器１９４からの最高電圧出力を捕捉し、それを基準信号Ｖｐｅａｋｒｅｆ’として供給する。信号Ｖｐｅａｋｒｅｆ’は、入力信号の直流レベルを表わす。

ピーク検出器１３４は、ピーク検出器１３２と同様に構成してあるが、電圧オフセットを供給する抵抗器１９１は含まない。これは、ピーク検出器１３４が、信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’の光変調振幅（optical modulation amplitude：以下、「ＯＭＡ」とよぶ）のデジタル表現を決定するＡＤ変換器２３０（後述）と共に用いられるからである。

図７は、ヒステリシス付き比較器１３６の一実施形態を示す。電圧信号Ｖｐｅａｋが電圧信号Ｖｐｅａｋｒｅｆよりもヒステリシス量だけ大きいときは、ＮＭＯＳトランジスタ２１０は、オンにされて、ＰＭＯＳトランジスタ２１２，２１４，２１６のゲート端子をローに引き込む。これにより、トランジスタ２１６が導通し、インバータ２１８の入力端子に給電路１１を結合できるようにする。このようにして、インバータ２１８は、電圧信号ＶｐｅａｋがＶｐｅａｋｒｅｆを超えるときにロー信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴを生成する。

電圧信号ＶｐｅａｋがＶｐｅａｋｒｅｆよりもヒステリシス量だけ小さいときは、ＮＭＯＳトランジスタ２３０’が導通してＰＭＯＳトランジスタ２３２，２３４，２３６のゲート端子をローに引き込む。これにより、トランジスタ２３６が導通し、給電路１１がＮＭＯＳトランジスタ２３８，２３９のゲート端子に結合できるようにする。これにより、トランジスタ２３９が導通し、インバータ２１８の入力端子を接地させる。このようにして、インバータ２１８は、電圧信号ＶｐｅａｋがＶｐｅａｋｒｅｆ未満であるときにハイ信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴを生成する。トランジスタ２１２，２３２は、ヒステリシスを供給して信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴの発振を防止する。

比較器１３６に代えて、ＡＤ変換器２３０（図２）を用いて信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴを生成すべきかどうか判定することができる。ＡＤ変換器２３０は、アナログ電圧信号Ｖｐｅａｋを受信する入力端子と基準信号Ｖｐｅａｋｒｅｆを受信する基準端子とを有する。ＡＤ変換器２３０はアナログ信号をデジタル信号ＴＸ＿ＯＭＡへと変換し、これがデータ信号ＩＮ＿Ｐ，ＩＮ＿Ｎのピークレベルに対応する。そして、コントローラ１６は、ヒステリシス目的のために、デジタル信号ＴＸ＿ＯＭＡの値を二つの基準信号アナログと比較する。信号ＴＸ＿ＯＭＡが第１の基準信号より大きい場合には、コントローラ１６はロー信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ’を生成する。信号ＴＸ＿ＯＭＡが第２の基準信号未満の場合には、コントローラ１６は、ハイ信号のＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ’を生成する。そして、コントローラ１６は、スイッチ２３１（図１）を用い信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴに代えて信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ’を入力としてゲート７０に送る。

コントローラ１６は、前述の如くＲＸ回路５０内のＬＯＳ回路６１のＡＤ変換器を用いることができる。コントローラ１６はデジタル信号ＲＸ＿ＯＭＡを基準信号と比較した後、信号ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ’を生成する。コントローラ１６はスイッチ２３３（図１）を用い、信号ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴに代えて信号ＲＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ’を入力としてゲート７２に送る。

本発明の一態様によれば、ＬＯＳ閾値レベルはレーザシステム１００の温度に従って調整することができる。図８は、一実施形態において、ＬＯＳ閾値レベルを調整するコントローラ１６のための方法２４０のフローチャートである。方法２４０は、ＬＯＳ回路３０について説明するが、ＬＯＳ回路６１にも適用可能である。

ステップ２４２において、一定範囲の温度に関する制御信号ＧＡＩＮの値をメモリ４６内のテーブルに記憶させる。その値は、異なる温度に対し一定のＬＯＳ閾値レベルを生成するよう実験を通じて決定される。テーブルに代え、制御信号ＧＡＩＮの値を異なる温度へ関連付ける関数を実験データから推定し、メモリ４６内に記憶させることもできる。

ステップ２４４において、コントローラ１６は温度センサ４２から信号ＴＥＭＰを読み取ることによりレーザダイオード１０の温度を割り出す。

ステップ２４６において、コントローラ１６は現在温度における制御信号ＧＡＩＮの値を割り出す。コントローラ１６は、メモリ４６内のテーブル中の制御信号ＧＡＩＮの値を参照することができる。さもなければ、コントローラ１６は実験データから推定した関数を用いて現在温度における制御信号ＧＡＩＮの値を算出することができる。

ステップ２４８において、コントローラ１６は増幅器１３０に対し制御信号ＧＡＩＮを発生する。

本発明の一態様によれば、ＬＯＳ検出は閉帰還ループを用いて実行することができ、その場合には、信号ＧＡＩＮはＬＯＳＡＤ変換器２３０の一定出力を維持するよう調整され、信号ＧＡＩＮの値が１以上の基準信号と比較され、何らかのデータ信号が検出されたどうかを判定する。図９は、一実施形態において、閉帰還ループを用いてＬＯＳ信号を生成するコントローラ１６のための方法２７０のフローチャートである。方法２７０はＬＯＳ回路３０について説明するが、ＬＯＳ回路６１にも適用可能である。

ステップ２７２において、コントローラ１６は、ＬＯＳ回路３０から信号ＴＸ＿ＯＭＡを読み取る。

ステップ２７４において、コントローラ１６は、信号ＴＸ＿ＯＭＡが閾値ＯＭＡｔｈにほぼ等しいかどうか判定する。そうでない場合には、ステップ２７６がステップ２７４に続く。信号ＴＸ＿ＯＭＡが閾値ＯＭＡｔｈにほぼ等しい場合には、ステップ２７８がステップ２７４に続く。

ステップ２７６において、コントローラ１６は信号ＧＡＩＮの値を調整し、それによってＡＤ変換器２３０が一定の出力を生成する。信号ＴＸ＿ＯＭＡが閾値ＯＭＡｔｈ未満の場合には、コントローラ１６は信号ＧＡＩＮを増大させ、そうでない場合にはその逆が行われる。ステップ２７６では、ステップ２７２にループを戻る。

ステップ２７８において、コントローラ１６は、信号ＧＡＩＮの値が閾値ＧＡＩＮｔｈ１未満かどうか判定する。そうである場合には、ステップ２８０がステップ２７８に続く。信号ＧＡＩＮが閾値ＧＡＩＮｔｈ１未満でない場合には、ステップ２８２がステップ２７８に続く。

ステップ２８０において、データ信号が検出されないためにそれがハイに設定されていた場合には、コントローラ１６は、信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴをローに設定する。ステップ２８０にはステップ２７２が続き、方法２７０が繰り返される。

ステップ２８２において、コントローラ１６は信号ＧＡＩＮの値が閾値ＧＡＩＮｔｈ２より大きいかどうか判定する。そうである場合には、ステップ２８４がステップ２８２に続く。信号ＧＡＩＮが閾値ＧＡＩＮｔｈ２より大きくない場合には、ステップ２７２がステップ２８２に続き、方法２７０が繰り返される。ステップ２７８，２８２において、信号ＧＡＩＮを異なる閾値と比較することにより、方法２７０内にヒステリシスがもたらされる。

ステップ２８４において、データ信号が検出されないためにローに設定されてきた場合には、コントローラ１６は信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴをハイに設定する。ステップ２８４にはステップ２７２が続き、方法２７０が繰り返される。

図２に戻ってこれを参照するに、比較器２９０および計数器２９２が閉帰還ループ内で用いられる。比較器２９０は、信号ＴＸ＿ＯＭＡを基準信号ＲＥＦと比較し、計数器２９２に出力信号を供給する。計数器２９２は、出力信号に従い定期的に計数値を増加又は減少させる。スイッチ２９３は、プログラム可能な増幅器１３０に信号ＧＡＩＮ’として計数値を供給する。コントローラ１６は、信号ＧＡＩＮ’を１以上の基準信号と再び比較して、信号ＴＸ＿ＬＯＳ＿ＩＮＴ’をハイに設定するかどうかを判定する。

本発明の一態様によれば、プログラム可能な割り込みマスクを用い、いずれの警報でありどの警報レベルをレーザシステム１００が用いるべきかをホストが決定できるようにしている。図１０は、ホストがバスＤＩＧ＿ＩＯを介して制御ビットを書き込むことのできる割り込みマスク３１０を示す。各制御ビットは、特定のタイプの異常に対する警報を設定することができる。例えば、制御ビット３１２は、電源電圧レベルが過度に低いか過度に高いときにホストが警報を受信するか否かを制御する。他の異常状態は、レーザダイオード温度と電力レベルとレーザ電流とを含む。さらに、１以上の制御ビットが特定種の異常に関する閾値レベルを設定することができる。例えば、制御ビット３１４〜３１６は電源電圧の最大値を設定し、その一方で制御ビット３１７〜３１９が電源電圧の最小値を設定する。

異常が検出されると、コントローラ１６は異常ビットを書き込む。例えば、異常ビット３２２は電源電圧に対する警報に対応する。コントローラ１６は、対応する制御ビットと異常ビットとの間の（例えば、論理和または論理積演算などの）論理演算を実行し、ホストに異常を通知すべきか否かを判定する。ホストが通知を所望する場合には、コントローラ１６は、バスＤＩＧ＿ＩＯ上に割り込み信号を出力することができる。制御ビットおよび異常ビットは、レーザシステム１００の物理的レジスタまたはメモリ４６内の特定の記憶場所に書き込むことができる。

開示した実施形態の特徴の様々な他の適用及び組み合わせは、本発明範囲内にある。様々な実施形態が特許請求の範囲に包含される。

本発明の一実施形態のレーザシステムの回路図である。 一実施形態における図１のレーザシステムのＬＯＳ（信号喪失）回路の回路図である。 一実施形態における図１のレーザシステムのＲＸ（受信器）回路の回路図である。 図１のレーザシステムの節電方法のフローチャートである。 一実施形態における図２のＬＯＳ回路のプログラム可能な増幅器の回路図である。 一実施形態における図２のＬＯＳ回路のピーク検出器の回路図である。 一実施形態における図２のＬＯＳ回路のヒステリシス付き比較器の回路図である。 ＬＯＳ閾値レベルを調整する図１のレーザシステム用のためのフローチャートである。 閉帰還ループを用いてＬＯＳ信号を生成する図１のレーザシステムのための方法のフローチャートである。 一実施形態における異常検出の制御に用いる割り込みマスクを示す図である。

符号の説明

１０ レーザ、レーザダイオード
１１ 給電路
１２ 接続点
１４ ドライバ（構成要素）
１６ コントローラ（比較器）
１８ Ｉｍｏｄドライバ（構成要素）
３０ ＬＯＳ（信号喪失）検出回路（信号検出器、構成要素）
３２ ミラー
３４ フォトダイオード
３６ ファイバ
３８ ＩｍｏｎＡＤ変換器（構成要素）
４０ Ｉｒｅｆ信号源（構成要素）
４２ 温度センサ
４４ ＶｃｃＡＤ変換器
４６ メモリ
５０ ＲＸ回路（構成要素）
５２ ファイバ
５４ 光検出器、フォトダイオード
５６ 抵抗器
５７ コンデンサ
５８ 電流−電圧変換型増幅器（ＴＩＡ）
６０ 増幅器
６１ ＬＯＳ回路（信号検出器、構成要素）
６２ 付加利得段
７０，７２ 論理ゲート
１００ レーザシステム
１３０ 増幅器
１３２，１３４ ピーク検出器（信号検出回路）
１３６ 比較器
１５０ 差動利得段
１５２，１５４ バイポーラトランジスタ
１５６，１５８ 抵抗器
１６０−０〜１６０−２ 電流源
１６２，１６４ バイポーラトランジスタ
１６６，１６８ 電流源
１９０ 差動対
１９１ 抵抗器
１９４ 分圧器
１９６ 保持コンデンサ
２１０ ＮＭＯＳトランジスタ
２１２，２１４，２１６ ＰＭＯＳトランジスタ
２１８ インバータ
２３０ ＡＤ変換器（信号検出回路）
２３２，２３４，２３６ ＰＭＯＳトランジスタ
２３３ スイッチ
２９０ 比較器
２９２ アップ・ダウン計数器
２９３ スイッチ
３１０ 割り込みマスク（第２の対応制御ビット）
３１２ 制御ビット
３１４，３１５，３１６，３１７，３１８，３１９ 制御ビット（第３の異常ビット）
３２２ 異常ビット（第１の異常ビット）

Claims (10)

1. デジタル利得信号を生成するステップと、
   少なくとも一つのデータ信号を前記デジタル利得信号に対応する利得でもって増幅するステップと、
   前記少なくとも一つのデータ信号を増幅した増幅データ信号を少なくとも一つの第１の基準信号と比較するステップと、
   少なくとも一つの前記増幅データ信号を、レーザのドライバに与えるステップと、
   少なくとも一つの前記増幅データ信号の前記比較に基づいて、前記デジタル利得信号の値を調整するステップと、
   前記デジタル利得信号の値を、少なくとも一つの第２の基準信号と比較するステップと、
   前記デジタル利得信号の値の前記比較に基づいて、比較信号を生成するステップであって、該比較信号が、信号喪失信号および信号検出信号からなる群から選択されるものである、比較信号を生成するステップと
   を含んでなる、信号検出用の閾値レベルを調整するためのレーザシステム用の方法。
2. 前記比較信号を生成するステップは、
   前記デジタル利得信号が前記第２の基準信号よりも小さい場合には、前記比較信号を第１のレベルに変更し、
   前記デジタル利得信号が第３の基準信号よりも大きい場合には、前記比較信号を第２のレベルに変更することを含む請求項１に記載の方法。
3. デジタル利得信号を生成するステップと、
   少なくとも一つのデータ信号を前記デジタル利得信号に対応する利得でもって増幅するステップと、
   前記少なくとも一つのデータ信号を増幅した増幅データ信号を少なくとも一つの基準信号と比較するステップと、
   少なくとも一つの前記増幅データ信号を、レーザのドライバに与えるステップと、
   第１の基準信号および第２の基準信号に対する、少なくとも一つの前記増幅データ信号の比較に基づいて、前記デジタル利得信号の値を調整するステップと
   を含んでなり、
   前記調整するステップは、
   少なくとも一つの前記増幅データ信号が前記第１の基準信号よりも小さい場合には、前記デジタル利得信号の値を増加し、
   少なくとも一つの前記増幅データ信号が前記第２の基準信号よりも大きい場合には、前記デジタル利得信号の値を減少し、
   前記デジタル利得信号の値を、少なくとも第３の基準信号と比較し、
   前記デジタル利得信号の値の前記比較に基づいて比較信号を生成し、ここで、前記比較信号が、信号喪失信号および信号検出信号からなる群から選択されるものであり、
   前記比較信号をシステムから出力する
   ことを含んでなる、信号検出用の閾値レベルを調整するためのレーザシステム用の方法。
4. デジタル利得信号を生成するステップと、
   少なくとも一つのデータ信号を前記デジタル利得信号に対応する利得でもって増幅するステップと、
   少なくとも一つの前記増幅データ信号を、少なくとも一つの基準信号と比較するステップと
   を含んでなり、
   前記比較するステップは、
   少なくとも一つの前記増幅データ信号のレベルに対応するレベル信号を生成し、
   前記レベル信号を、前記少なくとも一つの基準信号と比較し、
   前記レベル信号の前記比較に基づいて比較信号を生成し、ここで、該比較信号が、信号喪失信号および信号検出信号からなる群から選択されるものであり、
   信号喪失信号および信号検出信号からなる群からレーザシステムにおける検出信号を選択するために、レーザシステム内の制御ビットの論理レベルを設定し、
   前記比較信号と前記制御ビットとの間で論理演算を実行して、前記検出信号の種類を選択する
   ことを含むものである、信号検出用の閾値レベルを調整するためのレーザシステム用の方法。
5. 少なくとも一つのデータ信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有する利得増幅器であって、少なくとも一つのデジタル利得信号を受信する少なくとも一つの制御端子をさらに有し、該少なくとも一つのデジタル利得信号に基づく利得を有する少なくとも一つの増幅データ信号を出力するものである利得増幅器と、
   前記少なくとも一つの増幅データ信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有する信号検出回路であって、前記少なくとも一つのデータ信号のレベルに対応する少なくとも一つのレベル信号を生成するものである信号検出回路と、
   前記少なくとも一つのレベル信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有する比較器であって、前記少なくとも一つのレベル信号に基づいて第１の信号を出力し、前記第１の信号が信号喪失信号および信号検出信号からなる群から選択されるものである比較器と、
   前記第１の信号を受信する計数器であって、前記第１の信号に基づいて計数信号を定期的に調整し、該計数信号を前記利得増幅器に対する前記デジタル利得信号として生成するものである計数器と、
   前記デジタル利得信号を受信するコントローラであって、前記デジタル利得信号を少なくとも一つの基準信号と比較し、前記デジタル利得信号の比較に基づいて第２の信号を生成し、該第２の信号が信号喪失信号および信号検出信号からなる群から選択されるものであるコントローラと
   を含んでなるレーザシステム。
6. 前記少なくとも一つのレベル信号は、少なくとも一つの増幅データ信号のピークレベルに対応するものである請求項５に記載のレーザシステム。
7. 前記信号検出回路が、
   前記少なくとも一つの増幅データ信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有するピーク検出器であって、アナログレベル信号を出力するものであるピーク検出器と、
   該アナログレベル信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有するアナログ／デジタル変換器であって、デジタルレベル信号を出力するものであるアナログ／デジタル変換器と
   を含むものである請求項５に記載のレーザシステム。
8. 少なくとも一つのデータ信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有する利得増幅器であって、少なくとも一つのデジタル利得信号を受信する少なくとも一つの制御端子をさらに有し、該少なくとも一つのデジタル利得信号に基づく利得を有する少なくとも一つの増幅データ信号を出力するものである利得増幅器と、
   前記少なくとも一つの増幅データ信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有する信号検出回路であって、前記少なくとも一つのデータ信号のレベルに対応する少なくとも一つのレベル信号を生成するものである信号検出回路と、
   前記少なくとも一つのレベル信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有する比較器であって、前記少なくとも一つのレベル信号に基づいて比較信号を出力し、前記比較信号が信号喪失信号および信号検出信号からなる群から選択されるものである比較器と、
   制御信号を出力する制御ビット源であって、該制御信号は、レーザシステム内の検出信号を設定するものであり、信号喪失および信号検出からなる群から選択されるものである制御ビット源と、
   前記比較信号を受信するよう結合した第１の入力端子と前記制御信号を受信するよう結合した第２の入力端子とを有する論理ゲートであって、前記比較信号と前記制御ビットとの間で論理演算を実行して、前記検出信号の種類を選択するものである論理ゲートと
   を含んでなるレーザシステム。
9. 前記制御ビット源がレジスタである請求項８に記載のレーザシステム。
10. 前記制御ビット源がコントローラである請求項８に記載のレーザシステム。

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