JP6732784B2 - 安全性が向上したレーザアレイ - Google Patents

Description

背景
分野
本開示は、光信号を伝達するための技術に関する。より具体的には、本開示は、安全な動作を保証するために、ポートが開放されたレーザのグループを循環的に使用する、および／または、低送信パワーを使用する、トランシーバに関する。

関連技術
ボード・ツー・ボード、ラック・ツー・ラック、および、ボックス・ツー・ボックスのインターコネクトの用途において、並列光インターコネクトが広く使用されている。これらの用途において、光トランシーバの総容量は、４０ギガビット毎秒から３００ギガビット毎秒以上である。典型的には、各光トランシーバは１個、４個、または１２個の別々の送信機チャネルを提供し、各チャネルは、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：vertical-cavity surface-emitting laser）、ならびに、関連する送信機制御部およびドライブエレクトロニクスを含む。さらに、情報の各チャネルは、通常、別々の光ファイバで搬送される。しかしながら、トランシーバ１個につき最大２４個の光レーザおよび光検出器を含む製品が検討されている。１チャネル当たりのデータ転送速度が増加するにつれて、１チャネル当たりの送信パワーが相応に増加してきた。特に、送信パワーは、典型的には受信機で必要とされる光パワーおよび関連する光リンクの損失によって規定される。

このような光インターコネクトコンポーネントは、情報を転送するのに有用であり、システムの性能にとって極めて重大であり得るが、これらの光インターコネクトは、レーザの安全性の懸念も提起する。具体的には、そのようなレーザアレイの使用に関連する目への危険である。ＶＣＳＥＬに関連するレーザ照射の主な危険は、目の損傷を引き起こし得る熱作用によって生じる。そのようなレーザ光は発散角が小さいため、特に、集束レンズ／コリメーティングレンズをベースにした光カプラ（たとえば、低コストの並列光ファイバコネクタアセンブリに含まれるもの）と共に使用される場合、脅威を与える可能性がある。なぜなら、レーザ光は、瞬時に（すなわち、目のまばたきよりも速く）永久的なダメージをもたらす可能性があるからである。近赤外（７８０ｎｍ〜８７０ｎｍ）範囲にあるＶＣＳＥＬ照射は、多くの人にとって不可視であり得る。このことはリスクを増大させる。なぜなら、この不可視性により、自然な目の反応の有効性が低下するからである（人体の防御まばたき反射は、可視線のみに反応する）。

さらに、コリメーティング光学素子を含む光カプラと共に数分の１ミリメートル（典型的には、２５０μｍ）間隔のＶＣＳＥＬアレイを使用する結果、多数の平行ビームが同時に結合して目に入り込む可能性がある。近赤外波長の放射線は不可視であるが、それは、依然として、最大５桁も局部的に増加した強度で目によって網膜上に集束させられる可能性がある。したがって、近赤外で１個のＶＣＳＥＬにつき比較的低レベルのレーザパワーであったとしても、同時に結合して目に入り込み、人の網膜の高強度の加熱を引き起こし、結果として永久的なダメージを与える可能性がある。

ゆえに、上述の問題が起こらないトランシーバが必要である。

概要
本開示の一実施形態はトランシーバを提供する。このトランシーバは、複数のレーザグループ内に配置された複数のレーザを備え、所与のレーザグループはＮ個のレーザを含む。トランシーバはさらに、複数のレーザに結合された複数の送信機を備える。さらに、トランシーバは複数のレーザと光学的に結合された複数のポートを備え、所与のポートは所与のレーザグループと光学的に結合されている。複数のポートは、複数の光ファイバおよび関連する複数の光コネクタ（たとえば、光学レンズ）と光学的に結合され得る。トランシーバはさらに、複数のポートと光学的に結合された複数の受信機を備える。さらに、トランシーバは、複数のレーザ、複数の送信機、および複数の受信機と電気的に結合された制御論理を備える。動作の際に、関連する光ファイバが切断（disconnect）または断線したことが信号損失によって示された安全でないポートについて、制御論理は、当該安全でないポートに関連するレーザグループ内の１個のレーザを作動可能にし、当該レーザグループ内の残りの複数のレーザを作動不能にし、上記１個のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも小さな低送信パワーを使って上記安全でないポートで光信号を送信するように命令し、上記１個のレーザは、他の複数のレーザグループ内の作動可能な複数のレーザとは異なるタイミングで送信を行なう。代替的には、有効な伝達情報が受信された安全なポートについて、制御論理は、当該安全なポートに関連するレーザグループ内の複数のレーザを作動可能にし、当該レーザグループ内の複数のレーザに関連する複数の送信機に対して、閾値よりも大きな当該複数のレーザの通常の送信パワーを使って上記安全なポートで光信号を送信するように命令する。

なお、レーザは垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含み得る。他の実施形態では、レーザはシリコン光変調器を含む。

さらに、トランシーバは、ポートについてクラス１条件を維持し得る。したがって、閾値はクラス１条件に合致し得る。

さらに、上記１個のレーザは、光信号を周期的に送信し得る。
加えて、各レーザグループは、他のレーザグループとは独立して制御され得る。

いくつかの実施形態では、Ｎ個のレーザは、Ｎ個の独立したチャネルに対応している。たとえば、Ｎは、４、１２、または１６であり得る。

さらに、有効な伝達情報は、承認、連続波信号、および／またはデータを含む。加えて、信号損失を検出することは、ある期間において有効な伝達情報が無いことを含み得る。

加えて、Ｎ個のグループは、Ｎ個の光モジュールに関連し得る。
別の実施形態は、プロセッサと、プログラムモジュールを格納するメモリと、トランシーバとを備えるシステムを提供する。動作の際に、プログラムモジュールは、プロセッサによって実行される。

別の実施形態は、レーザグループおよび関連するポートを含むトランシーバについて、クラス１条件を保証するための方法を提供する。この方法は、トランシーバによって実施され得る。

上記概要は、本明細書に記載された主題のいくつかの局面の基本的な理解を提供するために、いくつかの例示的な実施形態を示す目的で提供されたにすぎない。したがって、上述の特徴は例にすぎず、決して本明細書に記載された主題の範囲または精神を狭めるものと解釈すべきではないことが理解されるであろう。本明細書に記載された主題の他の特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本開示の実施形態に係るトランシーバを含むシステムを示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る、時間の関数としてのレーザグループの周期的な動作を示す図である。 本開示の実施形態に係る、図１のトランシーバを含むシステムを示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る、レーザグループおよび関連するポートを含むトランシーバについてクラス１条件を保証するための方法を示すフローチャートである。

図面全体にわたって、同様の参照符号は対応の部分を指し示す。さらに、同一部品の複数の例は、ダッシュによって例番号から隔てられた共通の接頭辞によって示す。なお、表１は、本開示の実施形態に係る安全技術のための擬似コードを提示する。

詳細な説明
トランシーバ、トランシーバを含むシステム、および、トランシーバについてクラス１条件を保証するための技術の実施形態を説明する。信号損失のある安全でないポートが検出された場合、トランシーバは、当該安全でないポートに関連するレーザグループ内の１個のレーザを作動可能にし、残りのレーザを作動不能にし得る。次いでトランシーバは、上記１個のレーザに関連する送信機に対して、クラス１条件に関連する閾値よりも小さな低送信パワーを使って、他のレーザグループ内の作動可能なレーザとは異なるタイミングで、上記安全でないポートで光信号を送信するように命令し得る。代替的には、有効な伝達情報が受信された安全なポートについて、トランシーバは、当該安全なポートに関連するレーザグループ内のレーザを作動可能にし得る。次いでトランシーバは、当該レーザグループ内のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも大きな当該レーザの通常の送信パワーを使って上記安全なポートで光信号を送信するように命令し得る。

クラス１条件を保証することによって、この安全技術は、レーザ（特に、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ））のアレイを有するトランシーバを用いた高速デジタル計算システムおよび高速デジタルスイッチングシステムにおいて、目への危険を減少させ、目の安全を改善し得る。したがって、光ファイバコネクタが切断され、または光リンクが意図せず断線し、その結果、光ファイバまたは光ファイバコネクタが露出した場合であっても、並列、高密度、高速の光リンクの安全性が安全技術によって高められ得る。さらに、トランシーバは、如何なる警告ラベル、追加の認証、またはトラッキングも必要としないであろう。加えて、光ファイバが再接続されると、安全技術を用いて通信が再確立され得る。したがって、安全技術により、トランシーバ、ならびに、関連する光リンクおよびシステムの使用の増加が可能になり得る。

以下の記述において、トランシーバにおけるレーザの実例としてＶＣＳＥＬが使用される。しかしながら、安全技術は、幅広い種類のレーザ（より一般的には、光源）で使用され得る。たとえば、レーザはシリコン光変調器を含み得る。なお、ＶＣＳＥＬは直接変調光源（たとえば、電気変調光源）であり、シリコン光変調器は（たとえば、光変調を用いて）連続波レーザ源を外部変調する。

さらに、国際電気標準会議（ＩＥＣ：International Electrotechnical Commission）６０８２５−１規格または米国国家規格協会（ＡＮＳＩ：American National Standards Institute）Ｚ−１３６．１規格によってレーザ分類（たとえば、クラス１条件）が規定され得ることに留意されたい。たとえば、通常の動作条件下では、クラス１（免除）レーザは、危険なレベルの光線を出射し得ないため、通常の使用のすべての条件下で安全である。クラス１Ｍのレーザは、顕微鏡および望遠鏡などの拡大光学系を通した場合以外のすべての使用条件で安全である。４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で１ｍＷであるクラス２、すなわち低パワーの可視レーザ装置は、誤って人に害を及ぼすほどの出力パワーは持たないが、長時間凝視した場合、目を痛める可能性がある。

ここで、光変調器（「トランシーバ」と呼ばれることもある）の実施形態について述べる。図１は、トランシーバ１１０を含むシステム１００を示すブロック図である。これらのトランシーバは、レーザグループ１１４内に配置されたレーザ１１２（たとえば、ＶＣＳＥＬ）を含み得る。所与のレーザグループは、Ｎ個のレーザ（たとえば、１個以上のレーザ）を含む。トランシーバは、さらに、レーザ１１２に結合された送信機（Ｔｘ）１１６を含み得る。（なお、ＶＣＳＥＬもしくは高速分布帰還型レーザなどの直接変調レーザの場合には、送信機１１６はレーザ１１２と電気的に結合されてもよく、または、マッハ・ツェンダー干渉計リングもしくは電界吸収型変調レーザなどの外部変調レーザの場合には、送信機１１６はレーザ１１２と光学的に結合されてもよい。）さらに、所与のトランシーバ（たとえば、トランシーバ１１０−１）は、レーザ１１２と光学的に結合されたポート１１８を含み得る。所与のポートは、所与のレーザグループと光学的に結合され、ポート１１８は、光ファイバ１０８（および、関連する光学レンズなどの光コネクタ）と光学的に結合され得る。所与のトランシーバは、さらに、ポート１１８と光学的に結合された受信機１２０を含み得る。さらに、トランシーバ１１０は、レーザ１１２、送信機１１６、および受信機１２０と電気的に結合された制御論理１２２を含む。

なお、接続または光学的に結合された場合、送信元トランシーバ（たとえば、トランシーバ１１０−１）における所与の送信機、および送信先トランシーバ（たとえば、トランシーバ１１０−２）における所与の受信機は、双方向性の光リンクでチャネルを確立し得る。いくつかの実施形態では、光リンクは、トランシーバ１１０におけるポート間に４チャネル（すなわちクワッドチャネル）を含む。これらの実施形態では、トランシーバ１１０は、少なくとも８つの光ファイバで並列ケーブルによって結合され、完全な二重通信を確立し得る。さらに、ケーブルまたはコネクタが引き抜かれ、または切断されて接続が遮断されたとき、通信の両方向が影響され得る。既存のトランシーバでは、個々の光ファイバがケーブル内で断線した場合、光ファイバから発せられるレーザ光が大きく発散するため、目への危険の条件はクラス１Ｍであり得る。

この問題に対処するために、動作の際に、安全でないポート（関連する光ファイバが切断または断線したことが、信号損失によって示されたポート）について、制御論理１２２は、当該安全でないポートに関連するレーザグループ内の１個のレーザを作動可能にするとともに、当該レーザグループ内の残りのレーザを作動不能にする。さらに制御論理１２２は、上記１個のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも小さな低送信パワーを使って上記安全でないポートで光信号を送信するように命令する（この閾値はクラス１条件に合致し得るため、トランシーバ１１０−１は、ポート１１８についてクラス１条件を維持することができる）。上記１個のレーザは、他のレーザグループ内の作動可能なレーザとは異なるタイミングで送信を行なう。たとえば、上記１個のレーザは光信号を周期的に送信し得る。しかしながら、送信は非周期的に（たとえば、ランダムな時間間隔をおいて、または必要に応じて）行なわれてもよい。代替的には、有効な伝達情報が受信された安全なポートについて、制御論理１２２は、当該安全なポートに関連するレーザグループ内のレーザを作動可能にする。さらに制御論理１２２は、当該レーザグループ内のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも大きな当該レーザの通常の送信パワーを使って上記安全なポートで光信号を送信するように命令する。

なお、トランシーバ１１０−１におけるレーザグループは、他のレーザグループとは独立して制御され得る。さらに、安全技術は、１レーン毎に実施されてもよく（したがって、Ｎ個のレーザはＮ個の独立したチャネルに対応し得る）、レーザ２個のグループについて実施されてもよく、クワッド（すなわち、レーザ４個のグループ）毎に実施されてもよく、レーザ８個のグループについて実施されてもよく、光モジュール（すなわち、レーザ１２個のグループ）毎に実施されてもよく、レーザ１６個のグループについて実施されてもよく、その他であってもよい。さらに、安全技術は、各々が、（システム１００における中央制御装置またはプロセッサなどによって）システムレベルでマスター知識を有する、または有さないトランシーバまたは光モジュールであってもよい。いくつかの実施形態では、Ｎ個のグループは、Ｎ個の光モジュールに関連している。

さらに、有効な伝達情報は、受信機１２０のうちの１つから承認を受信すること、連続波信号を受信すること、および／またはデータを受信することを含み得る。さらに、信号損失を検出することは、ある期間（たとえば、５０ｍｓ〜１００ｍｓ）において有効な伝達情報が無いことを含み得る。

例示的な実施形態では、１２個のレーザ（Ｎ＝１）を有するトランシーバは、１個のレーザのみが所与のタイミングでオンされるように安全でないモードで動作し、各レーザの送信パワーは、許容可能な目の安全性限界によって規定される予め定められた閾値よりも小さい。代替的には、３つのグループ（またはポート）に分割される１２個のレーザ（各グループはＮ個（Ｎ＝４）のレーザを含む）を有するトランシーバがあり得る。これらのうち、１つ以上のグループ（またはポート）は、安全でないグループ間で１個のレーザのみが所与のタイミングでオンされるように安全でないモードで動作し、各レーザの送信パワーは、許容可能な目の安全性限界によって規定される予め定められた閾値よりも小さい。別の実施形態では、Ｎ個（Ｎ＝１、４、または１２）のチャネルを有するＭ個（Ｍ＝４）のトランシーバがある（それぞれ１２個、３個、または１個のポートを有する）。これらは、安全でないモードで集合的に動作する。Ｍ個のトランシーバの各々における１個のレーザが、所与のタイミングで同時にオンされてもよい。その結果、各トランシーバの安全でないポートの各々における各レーザの送信パワーは、許容可能な目の安全性限界によって規定される予め定められた閾値の４分の１に制限される。

ここで、トランシーバに関連する目への危険についてさらに論じる。米国国家規格協会において、（ピークパワーおよび平均パワーについて）規格化されたレーザパワー限度、８５０ｎｍの光源から広がった連続波の被ばく放出限界は、クラス１で１．３ｍＷ、クラス３Ｒで６．５ｍＷ、クラス３で５００ｍＷである。前述のように、コリメートされたＶＣＳＥＬからのほぼすべてのパワー（たとえば、レンズコネクタを介するパワー）は、数百ミリメートルの距離を隔ててさえも、人間の目の絞りを通過することが可能である。これらのコネクタは、典型的には、従来の「ＭＴ」様式のコネクタをベースにした並列ＶＣＳＥＬインターコネクトに関連するクラス１Ｍシステム分類の可能性を除去し得る。ＭＴ様式のコネクタは光ファイバを露出させ得るが、大きく発散された光ビームは、典型的には、追加の拡大光学素子がなければ同時に結合して目に入り込むことはあり得ない。

対照的に、レンズコネクタは、コネクタの位置合わせ不良およびほこりへの耐性がより高い一方で、被ばく放出を増大させ得る、発散角の小さな高度にコリメートされたビームを使用する。たとえば、ＶＣＳＥＬからの公称パワーは、１チャネルにつき最大およそ１．７ｍＷであり得る。したがって、クワッドならば６．９ｍＷ（３ｘ）、１２チャネルならば２０．８ｍＷ、２４チャネルならば４１．５ｍＷ、４８チャネルならば８３．０ｍＷを有し得る。そのようなコネクタが切断される際に、（空気に起因して）いくらかの追加の損失があり得るが、ファイバから空気への損失が最大０．５ｄＢ想定されたとしても、クワッドは６．３４ｍＷを有し得る。これは、クラス１を超えるものである。実際、この例ではクラス３Ｒであり、それに応じて目の損傷へのより高いリスクをもたらす。

原則としては、物理コネクタシャッタを用いてレーザ発光を遮断することができる。これは、目の安全の防御の最前線であり得る。そのようなバネ付きシャッタは、コネクタが差込まれる隔壁において使用可能であるが、それらは、典型的にはコネクタの端面には位置しない。さらに、たとえシステム１００がシャッタを含むとしても、システム１００がシャッタの機械的故障に耐え得ることを保証するために、追加の安全機構が必要である。トランシーバ１１０において実現される安全技術は、多重チャネルの光トランシーバおよびレンズコネクタを切断する際の目への危険を低減し得る。さらに、安全技術は、時間の関数としての目への危険の動的性質に対処する。これにより、吸収される総エネルギが、許容可能な限度以下に維持されることが確実になる。加えて、安全技術によって、トランシーバ１１０におけるポート間の通信を再確立するために光リンクを迅速に再初期化することが可能になり得る。

安全技術における１つの特徴は、切断された光リンクにおけるレーザの平均パワーを減少させるために、ポーリングを用いることである。たとえば、切断された光リンクに関連するレーザグループ内の１個のレーザは、光リンクが依然として切断されているか否かを判断するためのプローブまたはビーコンとして、低パワーで使用され得る。たとえば、グループ内のアクティブな、すなわち作動可能なレーザは、およそ２ｍｓ間のアクティブ・バーストを送り、次いでおよそ１００ｍｓ間の静止期間をおいて、光リンクが立ち上げられ得るか否かを判断し得る。光リンクが切断されているか否か、または光ファイバが断線しているか否かは、グループの受信機１２０のうちの１つによって決定される信号損失インジケータを用いて判断され得る。加えて、図２を参照して以下でさらに述べるように、グループ内のアクティブな、すなわち作動可能なレーザは、他のグループ内の他のアクティブなレーザと共に循環的に使用され得る。

安全技術を説明する疑似コードを表１に提示する。グループが４個のレーザを含む場合、１２チャネルにつき３個の作動可能なレーザがあり得る。さらに、低パワーモードは−５ｄＢｍであってもよく、これは、総パワーがクラス１以内であることを保証し得る。１チャネルにつき当該パワーレベルであった場合、受信機での検出および低速信号伝達には十分であり得るが、フルデータ転送速度での高速信号伝達には不十分であり得る。さらに、多くの既存の光モジュールは、スプリアスデータに関連する「チャタリング（chatter）」すなわちノイズが受信機側で受信されることを低減するために、有効なデータが存在しないときにレーザ出力を減衰させる「スケルチ（squelch）」モードを含むことに留意されたい。安全技術においては、切断された光リンクが検出されると、作動可能なレーザについてスケルチモードが無効になり得る。それにより、ケーブルまたはコネクタが再接続された後に光リンクの立ち上げが可能になり得る。

図２は、時間の関数としての、レーザグループ内の作動可能なレーザの周期的な動作（「周期的な立ち上げ（cyclic bring-up）」と呼ばれることもある）を示す図である。この例では、１２チャネルトランシーバにおいてレーザ４個（すなわち、クワッド）のグループが３つあり、各グループ内の１個のレーザが作動可能である。異なるアレイにおけるクワッドの立ち上げ信号が時間的に重なるという最悪の場合でさえも、依然としてクラス１条件を維持しつつ、最大４個の上記１２チャネルレーザアレイを独立して１つのコネクタに接続し得る。図２に示すように、作動可能なレーザからの送信は、（たとえば、５０ｍｓ〜１００ｍｓおきに）時間をずらして、繰返すビーコンまたはプローブを提供する。対応の受信機でパワーが受信された場合、トランシーバに承認が与えられ得て、当該グループ内のレーザは、フル動作モードおよびそれらの通常デューティサイクルに戻り得る。なお、グループ内の１個のレーザがオンである、すなわち送信を行なっている場合、依然として目には安全である。さらに、グループ内の１個のレーザが光信号または有効な伝達情報を検出した場合、グループ全体が正常であるとみなされ得る（すなわち、グループ全体が通常の動作モードに戻り得る）。

周期的な立ち上げの際に、第１のトランシーバにおける第１の送信機グループ内の作動可能な第１のレーザを低パワーモードで周期的に用いて、第２のトランシーバにおける第２の受信機グループ内の、対応の第１の検出器との通信を再確立し得る。この低パワーの周期的な動作のモードは、第１のトランシーバの第１の受信機グループにおいて、第１の受信機グループのチャネル上で信号損失がある限り、継続し得る。この状態が修正されるとき（たとえば、光ファイバリンクが再接続されるとき）、第１のトランシーバにおける第１の受信機グループ内の第１の検出器は、第２のトランシーバにおける第１のレーザから有効な伝達情報を受信したことを示す。さらに当該第１の検出器は、第１のトランシーバにおける第１の送信機グループ内のすべてのレーザを、第１の送信機グループのすべてのチャネルにおいてフルパワーに引き上げてもよい旨の信号を、局所的に（第１のトランシーバ内に）発する。対応する処理が第２のトランシーバで行なわれ得て、その結果、それは第１のトランシーバとの再接続に基づいて立ち上げられ得る。この手法は、第１のトランシーバモジュールにおける第２の送信機グループ内の第１のレーザに（その後、他の送信機グループ内の第１のレーザに、予め定められた順序で）順次適用され得る。その結果、切断された光リンクからの被ばくレーザ放出を最小限にしつつ、送信機グループ内の第１のレーザと、受信機グループ内の対応の第１の検出器との間に接続を確立するために周期的に伝達される、周期的な、重なりの無い立ち上げパルスが保証され得る。

なお、コネクタ内で同時にアクティブであり得るグループの総数に応じて、低パワーモードにおけるデフォルトの作動可能な送信パワーは、目への害のリスクの最小化を保証するように調整され得る。いくつかの実施形態では、安全技術は、周期的な立ち上げをポーリングプロトコル（たとえば、インフィニバンドポーリングプロトコル）と組合わせて用いる。

安全技術は、並列光送信機（たとえば、３つのクワッドに対応する１２チャネル）のファームウェアによって実現され得る。この場合、並列光送信機の各々が他の送信機を認識せずに独立して安全技術を実現するならば、安全技術は、最悪の場合、組合わさって１つの大きなコネクタとなった最大４個の上記送信機を保護し得る。さらに、この例では、依然としてクラス１条件を維持しつつ、立ち上げは最大４個のチャネルで同時に行なわれ得る。

安全技術の別の実施形態は、任意の数のチャネルを用いた保護を提案する。これらのチャネルの各々は、組合わさって１つの大きなコネクタとなった異なる４ｘ個または１２ｘ個の送信機に由来するグループのものである。この場合、各トランシーバで順次的なクワッドの立ち上げに似せたホスト制御を用いて、システムレベルで安全技術を実現することが有用であり得る。この場合の問題は、グループが、システム内の異なる場所または異なる位置にある場合があり、その結果、安全技術は、（前述の例におけるミリ秒とは異なり、秒オーダーで）追加の立ち上げレイテンシを伴う可能性があるということである。

その他の実施形態では、周期的な立ち上げの際、第１のトランシーバにおける第１の送信機グループ内の作動可能な第１のレーザを低パワーモードで周期的に用いて、第２のトランシーバにおける第１の受信機グループ内の、対応の第１の検出器との通信を再確立し得る。この低パワーの周期的な動作のモードは、第２のトランシーバの第１の受信機グループにおいて、第１の受信機グループのチャネル上で信号損失がある限り、継続し得る。この状態が修正されるとすぐに（たとえば、光ファイバリンクが再接続されるとき）、第２のトランシーバにおける第１の受信機グループ内の第１の検出器は、第１のレーザから有効な伝達情報を受信した旨を示し、またはその旨の信号を発し得る。さらに当該第１の検出器は、第１のトランシーバにおける第１の送信機グループ内のすべてのレーザを、（この信号伝達に関連するレイテンシが起こる）すべてのチャネルにおいてフルパワーに引き上げてもよい旨を、システムを通じて伝達し得る。この手法は、第１のトランシーバモジュールにおける第２の送信機グループ内の第１のレーザに（その後、他の送信機グループ内の第１のレーザに、予め定められた順序で）順次適用され得る。その結果、切断された光リンクからの被ばくレーザ放出を最小限にしつつ、送信機グループ内の第１のレーザと、受信機グループ内の対応の第１の検出器との間に接続を確立するために周期的に伝達される、周期的な、重なりの無い立ち上げパルスが保証され得る。

前述のように、トランシーバ１１０−１は、システムおよび／または電子デバイスに含まれ得る。図３は、トランシーバ１１０−１を含むシステム３００を示すブロック図である。いくつかの実施形態では、システム３００は、処理サブシステム３１０（１つ以上のプロセッサを有する）と、メモリサブシステム３１２（メモリを有する）とを備える。

一般的に、トランシーバおよびシステム３００の機能は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実現され得る。たとえば、安全技術は、ファームウェアを実行する、（ホストと高速集積回路との間の）光モジュール上のプロセッサによって実施され得る。したがって、システム３００は、メモリサブシステム３１２（たとえば、ＤＲＡＭ、または別の種類の揮発性もしくは不揮発性のコンピュータ可読メモリ）内に格納された１つ以上のプログラムモジュールまたは命令のセットを含み得る。それらは、動作時に、処理サブシステム３１０によって実行され得る。なお、１つ以上のコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムメカニズムを構成し得る。さらに、メモリサブシステム３１２内のさまざまなモジュールにおける命令は、高級手続型言語、オブジェクト指向のプログラミング言語、および／または、アセンブリ言語もしくは機械言語で実現され得る。なお、プログラミング言語は、処理サブシステムによって実行されるようにコンパイルまたは解釈され得る（たとえば、処理サブシステムによって実行されるように構成可能であり、または構成され得る）。

システム３００のコンポーネントは、信号線、リンク、またはバスによって結合され得る。これらの接続は、信号および／またはデータの、電気的、光学的、または電気光学的な通信を含み得る。さらに、前述の実施形態において、互いに直接接続された状態で示すコンポーネントもあれば、中間コンポーネントを介して接続された状態で示すコンポーネントもある。各々の場合において、インターコネクション、すなわち「結合（coupling）」の方法は、２つ以上の回路ノードまたは端子の間に何らかの所望の通信を確立する。当業者ならば理解するように、このような結合は多くの場合、多数の回路構成を用いて達成され得る。たとえば、交流結合および／または直流結合が用いられ得る。

いくつかの実施形態では、これらの回路、コンポーネント、および装置における機能は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application-specific integrated circuit）、１つ以上のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：field-programmable gate array）、および／または１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）で実現され得る。さらに、前述の実施形態における機能は、当該技術分野において公知であるように、より多くの部分をハードウェアで、より少ない部分をソフトウェアで実現してもよく、または、より少ない部分をハードウェアで、より多くの部分をソフトウェアで実現してもよい。一般的に、システム３００は１つの場所にあってもよいし、または、複数の、地理的に離れた場所に分散してもよい。

システム３００は、ＶＬＳＩ回路、スイッチ、ハブ、ブリッジ、ルータ、通信システム（たとえば、波長分割多重方式の通信システム）、ストレージエリアネットワーク、データセンター、ネットワーク（たとえば、ローカルエリアネットワーク）、および／またはコンピュータシステム（たとえば、マルチコアプロセッサコンピュータシステム）を含み得る。さらに、コンピュータシステムは、サーバ（たとえば、マルチソケットサーバ、マルチラックサーバ）、ラップトップコンピュータ、通信デバイスもしくは通信システム、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレームコンピュータ、ブレード、エンタープライズコンピュータ、データセンター、タブレットコンピュータ、スーパーコンピュータ、ネットワークアタッチトストレージ（ＮＡＳ：network-attached-storage）システム、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ：storage-area-network）システム、メディアプレーヤー（たとえば、ＭＰ３プレーヤー）、アプライアンス、サブノートパソコン／ネットブック、タブレットコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、ネットワークアプライアンス、セットトップボックス、携帯情報端末（ＰＤＡ：personal digital assistant）、玩具、コントローラ、デジタルシグナルプロセッサ、ゲーム機、デバイスコントローラ、アプライアンス内の計算エンジン、家庭用電子デバイス、携帯型コンピューティングデバイスもしくは携帯型電子デバイス、個人用整理手帳、および／または別の電子デバイスを含み得るが、これらに限定されない。なお、所与のコンピュータシステムは、１つの場所にあってもよいし、または、複数の、地理的に離れた場所に分散してもよい。

さらに、トランシーバは、光通信（たとえば、チップ内通信またはチップ間通信などの、光インターコネクトまたは光リンクでの通信）、無線周波フィルタ、バイオセンサ、データ記憶装置（たとえば、光学記憶装置または光学記憶システム）、医術（たとえば、診断技術または外科的処置）、バーコードスキャナ、および／または度量衡（たとえば、距離の精密測定）などの、幅広い用途で使用され得る。

さらに、トランシーバ１１０−１および／またはシステム３００の実施形態は、より少ないまたは多いコンポーネントを含んでもよい。これらの実施形態は、多数の別々のアイテムを有するものとして示したが、これらのコンポーネント、トランシーバ１１０−１、およびシステムは、本明細書で記載した実施形態の構造的概要ではなく、存在し得るさまざまな特徴の機能的説明であることが意図される。したがって、これらの実施形態では、２つ以上のコンポーネントが統合されて１つのコンポーネントとなってもよく、および／または、１つ以上のコンポーネントの位置が変更されてもよい。加えて、トランシーバ１１０−１および／またはシステム３００の前述の実施形態における機能は、当該技術分野において公知であるように、より多くの部分をハードウェアで、より少ない部分をソフトウェアで実現してもよく、または、より少ない部分をハードウェアで、より多くの部分をソフトウェアで実現してもよい。

ここで、方法の実施形態について説明する。図４は、レーザグループおよび関連するポートを含むトランシーバについて、クラス１条件を保証するための方法４００を示すフローチャートである。この方法は、トランシーバ（たとえば、図１のトランシーバ１１０−１）によって実施され得る。動作の際、安全でないポートについて信号損失をトランシーバが検出したとき（これは、当該安全でないポートに関連する光ファイバが切断または断線したことを示す）（動作４１０）、トランシーバは、当該安全でないポートに関連するレーザグループ内の１個のレーザを作動可能にする（動作４１２）。次いで、トランシーバは、当該レーザグループ内の残りのレーザを作動不能にする（動作４１４）。さらに、トランシーバは、上記１個のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも小さな低送信パワー（クラス１条件に合致し得る）を使って上記安全でないポートで光信号を送信するように命令する（動作４１６）。上記１個のレーザは、他のレーザグループの作動可能なレーザとは異なるタイミングで送信を行なう。

代替的には、トランシーバが安全なポートで有効な伝達情報を受信したとき（動作４１８）、トランシーバは、当該安全なポートに関連するレーザグループ内のレーザを作動可能にする（動作４２０）。次いで、トランシーバは、当該レーザグループ内のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも大きな当該レーザの通常の送信パワーを使って上記安全なポートで光信号を送信するように命令する（動作４２２）。

なお、信号損失が検出されない場合（動作４１０）であり、かつ、有効な伝達情報のウィンドウ内に有効な伝達情報の受信が無い場合（動作４１８）には、ファームウェアの問題または縮退問題があり得る。この場合、すべてのレーザを作動不能にし得る（動作４２４）。

方法４００のいくつかの実施形態では、より多いまたは少ない動作を含んでもよい。たとえば、グループ内のすべてのレーザを作動不能にした後、１個のレーザを作動可能にしてもよい。さらに、動作の順序を変更してもよく、および／または、２つ以上の動作を統合して１つの動作としてもよい。

前述の実施形態では、光通信（たとえば、光リンク）とともに安全技術を用いることを示したが、安全技術は、通信以外の用途で使用されてもよい。たとえば、製造（切削または溶接）、リソグラフィ処理、データ記憶装置（たとえば、光学記憶装置または光学記憶システム）、医術（たとえば、診断技術または外科的処置）、バーコードスキャナ、エンタテイメント（レーザ光ショー）、および／または度量衡（たとえば、距離の精密測定）などである。

前述の記載において、「いくつかの実施形態」に言及した。「いくつかの実施形態」では、すべての可能な実施形態のサブセットを記載したが、必ずしも実施形態の同じサブセットを規定するわけではないことに留意されたい。

上述の記載は、如何なる当業者も本開示を実施および使用することが可能になるように意図され、特定の用途およびその必要条件の文脈で提供される。また、本開示の実施形態の上述の説明は、例示および説明のために提示されたに過ぎない。それらは、網羅的なものとして意図されたものではなく、または、開示された形態に本開示を限定するよう意図されたものではない。したがって、多くの修正例および変形例が当業者に明らかになるであろう。ここで定義された一般原理は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用され得る。さらに、前述の実施形態の説明は本開示を限定するものとして意図されたのではない。このように、本開示は、示された実施形態に限定されるように意図されたのではなく、ここで開示された原理および特徴に一致する最も広い範囲に従うものである。

Claims (14)

1. トランシーバであって、
   複数のレーザグループ内に配置された複数のレーザを備え、所与のレーザグループはＮ個のレーザを含み、前記トランシーバはさらに、
   前記複数のレーザに結合された複数の送信機と、
   前記複数のレーザと光学的に結合された複数のポートとを備え、所与のポートは前記所与のレーザグループと光学的に結合されており、
   前記複数のポートは、複数の光ファイバおよび関連する複数の光コネクタと光学的に結合されており、前記トランシーバはさらに、
   前記複数のポートと光学的に結合された複数の受信機と、
   前記複数のレーザ、前記複数の送信機、および前記複数の受信機と電気的に結合された制御論理とを備え、動作の際に、関連する光ファイバが切断されたことおよび断線したことのうちの１つが信号損失によって示された安全でないポートについて、前記制御論理は、
   前記安全でないポートに関連するレーザグループ内の１個のレーザを作動可能にし、
   前記レーザグループ内の残りの複数のレーザを作動不能にし、
   前記１個のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも小さな低送信パワーを使って前記安全でないポートで光信号を送信するように命令し、前記１個のレーザは、他の複数のレーザグループ内の作動可能な複数のレーザとは異なるタイミングで送信を行なう、トランシーバ。
2. 動作の際に、有効な伝達情報が受信された安全なポートについて、前記制御論理は、
   前記安全なポートに関連するレーザグループ内の複数のレーザを作動可能にし、
   前記レーザグループ内の前記複数のレーザに関連する複数の送信機に対して、前記閾値よりも大きな前記複数のレーザの通常の送信パワーを使って前記安全なポートで光信号を送信するように命令する、請求項１に記載のトランシーバ。
3. 前記有効な伝達情報は、承認、連続波信号、およびデータのうちの１つを含む、請求項２に記載のトランシーバ。
4. 前記信号損失を検出することは、ある期間において前記有効な伝達情報が無いことを含む、請求項２または３に記載のトランシーバ。
5. 前記レーザは、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、およびシリコン光変調器のうちの１つを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のトランシーバ。
6. 前記トランシーバは、前記ポートについて、国際電気標準会議（ＩＥＣ）６０８２５−１規格によって規定されたクラス１条件を維持する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のトランシーバ。
7. 前記閾値は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）６０８２５−１規格によって規定されたクラス１条件に合致する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のトランシーバ。
8. 前記１個のレーザは、前記光信号を周期的に送信する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のトランシーバ。
9. 各レーザグループは、他のレーザグループとは独立して制御される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のトランシーバ。
10. 前記Ｎ個のレーザは、Ｎ個の独立したチャネルに対応している、請求項１〜９のいずれか１項に記載のトランシーバ。
11. Ｎは、４、１２、および１６のうちの１つである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のトランシーバ。
12. レーザグループは、光モジュールに関連している、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のトランシーバ。
13. システムであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに結合されたメモリとを備え、前記メモリは、動作の際に前記プロセッサによって実行されるプログラムモジュールを格納し、前記システムはさらに、
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載のトランシーバを備える、システム。
14. 複数のレーザグループおよび関連する複数のポートを含むトランシーバについて、国際電気標準会議（ＩＥＣ）６０８２５−１規格によって規定されたクラス１条件を保証するための方法であって、前記方法は、
    安全でないポートにおける信号損失が、当該安全でないポートに関連する光ファイバが切断されたことおよび断線したことのうちの１つを示すとき、
    前記安全でないポートに関連するレーザグループ内の１個のレーザを作動可能にするステップと、
    前記レーザグループ内の残りの複数のレーザを作動不能にするステップと、
    前記１個のレーザに関連する送信機に対して、閾値よりも小さな低送信パワーを使って前記安全でないポートで光信号を送信するように命令するステップとを含み、前記１個のレーザは、他の複数のレーザグループ内の作動可能な複数のレーザとは異なるタイミングで送信を行なう、方法。