TW200412738A - Optical free space signaling system - Google Patents

Description

200412738 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於信號系統及信號系統相關元件。該發 明的實施例是關於信號方法及裝置，其利用調變 (modulating)及回復反射（retro —ref iecting)無線光束 (free-space light beam)傳輸資料。 【先前技術】 國際專利申請書W0 98/35328敘述使用無線光束之單 點到多點通訊系統，在此引用其完整内容以供參考。W〇 9 8 / 3 5 3 2 8特別敘述複數使用者站（假設在一條街的各別家 j 中）發射非調變光束到當地分配節點（例如假設在街上的通 訊站）。在當地分配節點中，進來的光枣根據資料信號被 一可各別驅動調變元件陣列的調變元|件:各別調變並反射到 它原來的使用者站。在使用者站中，偵測已被調變的光束 並重新產生資料信號。 【發明内容】 根據這一觀念，本發明提供一種信號系統，包含第一 及第二信號裝置，

第一、唬裝置包含用以接收信號的裝置，該信號從第 二信號裝置輸出並挾帶從第二信號震置傳送來之調變資 料；；換收到信號的第一部分成為對應之電子信號的裝 置，處理對應的電子信號來得到上述上傳f料的裝置；反 射收到信號回去第二信號裝置的裝置；以及

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200412738 五、發明說明（2) -------· 第一 k號裝置包含產生信號的裝置；根據傳送到第一， 信號裝置的上傳資料來改變產生信號強度的裝置，此信號 強度介於第一和第二非零強度位準（first and sec〇nd non-zero intensity levels);從第一信號裝置接收反射 信號的裝置； ^在第二信號裝置方面更包含用以接收一指示介於第一 h號I置及第二信號裝置間信號衰減特徵的指示信號的裝 置；根據上述衰減特徵的指示信號來修改 度位準間強度差異的裝置。 、弟弟一強 基於另 觀點，此發明提供一個驅動電路用以施加 … ％ Μ他刀口一 個驅動電流到一個信號產生器，此驅動電路包含一個 源，一個加偏壓放大器（differential ampUfie 一: 以差動方f(differentially apply)加沒料訊號到上述加 偏壓放大态的裝置；一個電容器其一端連接於第一餘 關元件的基極以形成上述加偏壓放大器的一 ^ 端連接於第二固態開關元件的集極以形 乂及力 器的一部分。 战上述加偏壓放大 «Ρ 更基於另一觀點，這個發明提供一個信號 一信號裝置及第二信號裝置， Ί' 統包含第 第一信號裝置包含用以接收從第 信號的裝置；反射一部分接收信號回 及 二信號裳置所輸出之 到第二信號裝置；以 Ο 第二信號裝置包含產生訊號的裝置；輪 到第一信號裝置的裝置；接收第一信號裝置生之信號 衣置之反射信號的

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第二信號裝置方面更包含用以處理在第二信號裝置中 接收之反射信號以決定反射信號強度之測量的裝置；和根 據測量而得之上述反射信號的信號位準（signai Uvei)來 動態修改產生信號的信號位準的裝置。 【實施方式】 概述：

押第一圖概略說明資料分配系統，此資料分配系統利用 =點到夕點信號系統來傳輸資料到複數使用者站或.接收從 複數使用者站來的資料。如圖所示，此資料分佈系統包含 個中央分配系統1 ’此中央分配系脱經由各別的光纖 5a〜5c傳輸光學資料信號（〇ptical d討a signai)到複數當 地刀配節點3 a〜3 c或接收從複數當地分g己節點3 a〜3 c來的光 學資料信號。 在當地分配節點3a中，從中央分配系統1接收之資料 流各別被傳送至使用者站7 a〜7 d，並且使用無線光鏈路

Cfr*ee~space optical links)lla 〜lid，亦即不是將光引

導在光纖路徑的光鏈結，從使用者站7 a〜7 d接收傳給中央 分配系統1的資料，。同樣的，資料在當地分配節點3b和 使用者站7 e〜7 h中間以無線光鏈結1 1 e〜11 h傳輸，以及資料 在當地分配節點3 c和使用者站7 i〜7 1中間以無線光鏈結 11 i〜11 1傳輸。每一個使用者站7被連接至少一個使用者襄 置（未圖示）。在這個實例中，使用者裝置包含一部電視機

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200412738 五、發明說明（4) (未圖示），此電視機傳送頻道訊息（channel information)到中央分配系統1，並且接收對應的電視訊 號；以及一個電腦系統（未圖示），此電腦系統經由中央分 配系統進入網際網路。 '

在這個實例中，每一個使用者站7發射出低發散（丨〇w divergence)之無線光束，此無線光束根據傳送至當地分 配節點3的資料被小幅訊號調變且在對應的當地分配節點3 中被引導。每一個當地分配節點有複數個調變元件（未標 示在第1圖中），此數個調變元件調變並回復反射各別從使 用者站7傳送來的光束以此來從當地分配節點3傳送資料到 使用者站7。此發明一方面關係到使用者站7用以驅動光源 的驅動電流。此發明的另一方面關係到.回授控制迴圈 (feedback control loop)，此回授控迴圈根據各別在 使用者站7回收的回復反射光束的信號位準用以調節發射 光束的功率。此發明的另一方面關係到用來調整小幅訊號 調變的調變深度（modulation depth)的回授控制迴圈，此 小幅訊號調變是作用在發射光束上的。 使用者站

第2圖以較詳細的方式概略說明在第1圖之資料分配系 統的其中一個使用者站7的主要元件。如圖所示，使用者 站7包含一個用以輸出同調光束（c〇herent light beam)23 的雷射二極體2 1。在此實例中我們設計出使用者站7，所 以我們可以和當地分配節點3通訊，在2 0 0公尺範圍内有 9 9. 9%的鏈結有效性。為了實現這一點，雷射二極體2丨是

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五、發明說明（5) 一個50毫瓦（mw)的雷射二極體，此雷射二極體輸出的雷身于 光束波長為780奈米（nm)。 此輸出光束2 3經過透鏡2 5，此後稱為平行校準透@

25，此平行校準透鏡25降低光束23發散的角度以產生大致 上為低發散的光束2 7。低發散的光束2 7的發散情形可以弟基 著改變平行校準透鏡2 5和光源2 1間的距離來調整。然而， 由於在雷射二極體2 1孔徑中的繞射作用，如習知該技藝者 所知，低發散光束2 7不能完全地平行校正。在這實例中， 平行彳父準透鏡2 5疋低像差透鏡，所以低發散光束2 7相對地 有一致的前導波（wavefront)，平行校準透鏡27其直徑5〇 毫来（mm )，並且具有大得足以收集所有從雷射二極體2丨射 出光線的數值孔徑（numerical ape rtur专）。 雖然光束2 7的發散度很低，光束2 g〗;的大小在被當地分 配節點3反射然後入射使用者站7時已經比低發散光束27從 使用者站7中出來時大很多。在此實例中，如第3圖所示， 反射光束29的光束大小大到足以包圍透鏡，此後叫作下傳 偵測透鏡31(the downlink detection lens 31)，此下傳

偵測透鏡31被設置在鄰近於平行校準透鏡25。在此實例 中，下傳偵測透鏡31和平行校準透鏡25的入口光圈 (entrance pupils)都設在同一個平面。 回到第2圖，在第2圖中為了清楚起見，只有接收到的 光束29入射到下傳偵測透鏡31的部分被圖示出來下傳偵 測透鏡3 1將接收到的光束2 9聚焦在偵測器3 3，此偵測器3 3 在這實例中是崩潰光電二極體（avalanehe phQtQdiQde)。

200412738 五、發明說明（6) 下傳偵測透鏡3 1的直徑丨〇 〇毫米 3 1的本觅用咅3♦ 仁疋因為下傳偵測透鏡 勺主要用心疋要m可能的聚光進偵測器33所 要求如同平行校乘裱於9 C； > rr Μ 亚/又有被 口 >戈丨』卞仃仅旱透鏡25的高品質。第4圖概略 器3 3的偵測表面6 1和下傳 ^ $ ’ 、“ A 透鏡1從收到的光束29聚光 ϋ的先.，沾63。在這個實例中，偵測表面61的直 ⑽ 楗米（// m)而光點6 3的直徑大概是5 〇微米。 偵測器33將收到的光束轉換的對應電子訊 節點3的調變而改變的。此電子訊= 波器37過遽。過遽後的信號輸入到 中央控制早7039 ’此中央控制單元39執行傳統的時序回復 (clock recovery)及資料恢復（data retrievai)作 新產生從中央分配系統}來的資料。然养恢復的資料傳入 和使用者裝置42連接的介面單元4丨。··;: 介面單元41也接收從使用者裝置乜來的資料並將此收 到的資料輸人到中央控制單元39，此中央控制單元^產生 一個適當的信息（資料DATA)經由當地分配節點3傳送到中 央分配系統1。此信息輸出到雷射驅動器43，此雷射驅動 器根據此信息來對雷射驅動器21輪出光束㈡作調變。在 此實例中’雷射驅動器43對雷射二極體21輸出的光束⑴乍 小幅信號調變。第5圖說明這調變並顯示出cw雷射位準 65(CW User level)和作用在其上的小幅信號調變“（在 雷射功率位準1和!>2間作變化）。因為回復反射系統的不對 稱的路徑損失（asy随etric path 1〇ss)，小幅信號調變的 概念可用來提供一個全頻上傳頻道（fuU bandwidth

200412738 五、發明說明（7) 、 upl ink channel )。如同習知此技藝的人所知的，此上傳 、 的調變資料將變成下傳資料額外的雜訊來源。這在第6圖 表示下傳資料69的眼圖中說明，下傳資料69包含了干擾它 的上傳資料67和在雜訊容許範圍7〇(n〇ise margin 70)下 的損耗結果（consequent reduction)。然而，如果上傳資 料”周受/朱度（疋義為P〗P2)保持得夠低的話，那麼上傳下傳 動作就可以在相同的頻寬上進行了。 回到第2圖，中央控制單元39也連接到第一馬達驅動 器 45a(m〇t〇r driver 45a)和第二馬達驅動器 45b(mot〇r dr 1 ver 45b);第一馬達驅動器45a提供驅動信號（drive m signals)到水平步進馬達47(h〇riz〇ntal stepper m〇t〇r 4 7 )，第二馬達驅動器4 5 b供驅動信號到:垂直步進馬達 49(vertical stepper* motor 49)。在此實例中，雷射二 極體21，平行校準透鏡25，偵測器33和下傳偵測透鏡“設 置在一起，形成一個光學組件51，而水平步進馬達47可以 依一垂直軸將光學組件51執行水平旋轉，讓平行光束27在 一水平面上移動；而垂直步進馬達49可以依一水平軸將光 學組件51執行垂直旋轉，讓平行光束27在一垂直面上移 動’用這方法可以改變發射光束方向。 當地分配節點 办 第7圖概略說明其中一個當地分配節點3的主要元件。 如圖示，當地分配節點3包含一個通信控制單元 71(communications control unit 71)，通信控制單元71 接收從中央分配系統1發出並沿著光纖5傳送^ ^之光$信

200412738 五、發明說明（8) 號（optical signals)，並且從收到的光學信號重新產生 被傳送的資料。通信控制單元71根據輸出到調變器驅動電 路73(modulator drive circuit 73)的該傳輸資料產生控 制訊號，調變驅器動電路73接著會提供對應的驅動信號到 调變杰陣列7 5 ( m 〇 d u 1 a t 〇 r a r r a y 7 5 )。在此實例中，變器 陣列75的調變器元件各別被調變器驅動電路73所定址，藉 著調變器驅動電路73輸出的驅動信號來改變調變元件的反 射性。 在此實例中，變器陣列7 5包含一個二維平面的限制量 子欺塔克效應（Quantum Confined Stark Effect，QCSE) 裝置（有時稱為反身光電裝置Self Electro-optic

Devices 或 SEEDs)積體陣列（i n tegr a ted: array)。第8A 圖 概略說明其中一個QCSE裝置91的剖面圖:〗。如圖示，qcSE裝 置91包含一個透明窗93(transparent wlndow93)從適當 的使用者站7來的光束透過透明窗93依序經過95-1、 95-2、95-3等三層以砷化鎵（GaAs)為基底的材質。95-1層 是 P 型傳導層（p-conductivity type layer) ,95-2 是有複 數量子井（Quantum wells)在此形成的本質層（intrinsic layer)，95-3 是一個N 型傳導層（n-conductivity type layer)。這三層在一起形成一個p—i—n二極體。如圖示，P 型傳導層95-1連接到電極101而N型傳導層95-3連接地端 1 03。反射層97，在此實例中是一個布拉格反射器（Bragg reflector)，設在N型傳導層95-3底下，而基底層 99(substrate layer)設在反射層97底下。

3019-5421-PF(Nl);J〇seph.ptd 第13頁 200412738 五、發明說明（9) ^ 在實際動作上，從使用者站7來的光束經過透明窗93 進入石申化鎵基底層 95(Gallium Arsenide based layers 9 5 )。本質層吸收光的量取決於加在電極1 〇 1的直流偏壓。 理想中，當沒有直流偏壓加在電極1 〇 1時，如第8Α圖說明 的，光束經過透明窗93並且在本質層95-2被完全吸收。結 果’當沒有直流偏壓加在電極1 〇 1時，沒有光被.反射回對 應的使用者站7。另一方面，當約-5伏特（VO 11 s )直流偏壓 加在電極1 0 1時，如第8B圖所示，從對應之使用者站7來的 光束經過透明窗93及砷化鎵基底層95並被反射層97反射。 因此，依據調變器驅動電路7 3的驅動信號改變電極1 〇 1上 j 的偏壓，藉此QCSE調變器9 1對接收光束作振幅調變 (amp 1 itude modulate)並反射此調變後^的光束回到使用者 站7 ° 如第9圖所示，在理想的情形裡，零偏壓，由於造成 無反射光，加在電極101以輸出二元訊號” 〇” ，而-5伏特直 流偏壓加在電極101，由於造成使用者站7來的光在QCSE裝 置9 1被反射回去，以傳送二元訊號”丨”。然而典型的情形 中，當零偏壓加在電極101時，qSCE調變器91會反射7〇%的 光束；而當-5伏特直流偏壓加在電極1〇1時，qSCE調變器 91反射95%的光。因此，實際上傳送"〇”和”丨"的二元訊號着| 時在使用者站7這端只會偵測到約25%的光量（am〇unt 〇f 1i ght )差異。 本質層95-2可以藉著增加額外的量子井造成本質層 9 5 - 2的洙度加深的方法來增加吸收的光束量。然而，如果

3019-5421-PF(N1);J〇seph.ptd 200412738 五、發明說明（10) 本質層95-2的深度增加，則必須在電極1〇1上加更高的偏 ，以產生穿過本質層9 5-2的電場，此電場使得光能穿過本 質層95 —2。因此，在本質層95-2的吸收性和加在電極101 上的偏壓二者間不能兩全其美。 —藉著QCSE調變器91，各別調變元（m〇duUt〇r ceUs) 能實現每秒超過十億位元（Gigabit)的調變率（m〇duUti〇n rates) °

一第1 〇圖表示這實例裡使用的調變器陣列75的表面。如 圖不，调變器陣列75是一個二維陣列，並方向γ上有丨6個 調變元件91，垂直於方向γ的方向X上有2個調變元件91。 由於在方向X上只有2個調變器，習知此技藝的人會從這陣 列^長邊為始對調變元件91定址，調變丨器陣列75的結構 此後變得很簡單。 彳此實例中，每個調變元件91在方上長約imm且 方向Y上寬約1〇0 。選擇這個佈局的設計是用來配人 能在有很多層樓的建築中的使用者分佈。特別的，對口 ，列器陣列75使方向X對應建築的水平方向，而γ方 = 建築的垂直方向，而且在方向X上的調變元件91少於在方β 向Υ上的，因為我們假設使用者主要分佈在方向Υ上。

儿件91在方向X上的長度做得比在方向γ上的寬還要° ^ 了確保能足以涵蓋整楝建築的邊緣。 、疋為 有 偵 —备地分配節點3 w 〇叫识μ ,罕列π^則陣列w 複數光谓測元件（light detecting elements)。 測元件轉換從對應的使用者站7入射進來的光，將光變先

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成對應的電子信號輸入到 79)。在㈣電路79中，〜cUit 大，然後偵測電路79執^^測/士陣列來的電子信號被放 • 仃傳統的日π序回復（c 1 〇 c k retnevai)和資料重現處理（data regenerati〇n processing)來重新獲得從使用者站？來的信息資料。從所 f使用Μ 7丄來的信息、資料被重新獲得後輸出到通信控制 單兀71，通仏控制單元71沿著光纖5用光學信號 資料到中央分配系統][。 〜

如第7圖所示，在此實例中，我們提供各別的光學系 統（optical systems)給調變器陣列75和偵測器陣列77。 特別的，調變器陣列7 5實際上是放在不失真透鏡 80(telecentric lens 80)的後焦點平面（back focai plane)上（用一個阻撞元件81，st〇p me mb e r 81，和一個透

鏡元件8 2來表示）。如在這點上熟練的人所知，不失真透 鏡8 0引導從使用者站來的低發散光束打到它後焦點平面上 的一點，這一點的位置由入射光的角度來決定。換句話 說，不失真透鏡80將它不同方向的視野（different direct ions within its field of view)映到調變器陣歹,j 7 5中的不同位置。在這方法中，調變器陣列7 5可以調變並 反射從複數使用者站來的光束，這些使用者站7在不失真 透鏡80視野中的不同位置。申請人先前的國際申請書w〇 98/35328中有敘述在調變器陣歹4 75前使用不失真透鏡的優 點，其内容在此被引用以供參考。 4貞測器陣列7 7位在一個透鏡的後焦點平面，此後稱該

200412738 五、發明說明（12) 透鏡為上傳偵測透鏡8 3。在這點上熟練的人知道大部分經 · 過上傳偵測透鏡8 3的入射光不必然會垂直於偵測器陣列 7 7。上傳偵測透鏡8 3因此僅僅設計來盡可能地收集從使用 者站7來的光，並引導收集到的光到各別的偵測元件。在 這實例中，上傳偵測透鏡83比調變器透鏡80大2倍，但是 焦距則大約相等。換句話說，上傳偵測透鏡83的焦距比數 (f-number)大約是調變器透鏡的一半。 雷射驅動器 如以上所述’這發明的許多方面是關於雷射I區動器4 3 的控制和操作。因此我們將會對雷射驅動器43作詳細的敘φ 述°

第1 1圖是一個電路圖，它說明在此實例中雷射二極體 2 1以及雷射驅動器4 3的組合形狀。如圖·示，雷射驅動器4 3 包含2個各別負責提供電流以驅動雷射二極體2 1的電流源 221及223。電流源223是一個電壓控制（v〇itage contro led)電流源，它根據從中央控制單元39收到的的控 制信號CTRL2輸出電流，如第2圖所示。電流源223產生的 電流是一種偏壓電流（b i a s c u r r e n t)並經過阻抗 ^(Resistor M加在雷射二極體21。電流源223產生的偏 壓電流的位準（1 e ν e 1)會決定雷射二極體相對較低點的輸 出功率。（即第5圖所示的P2) J 第二電流源2 2 1也是電壓控制電流源，它根據從中央 控制單元39收到的的控制信號CTRL1決定輸出電流位準，' 如第2圖所示。如圖11所示，電流源221輸出的電流授入一

200412738 五、發明說明（13) 個加偏壓放大器’此加偏壓放大器是由q丨及q2這二個 P - N - P電晶體所成的。如圖示，從中央控制單元3 g收到上 傳信息（貧料）被暫存（buff ered)到緩衝暫存器22 5 (buff er 225 )，而差動輸出（differentiai 〇utputs)從緩衝暫存器 225被取出，再各別輪入到電晶體及⑽的基極中 (bases)。特別的，電晶體Q1的基極由上傳信息.的反相信 號（complement)(非資料）驅動，而電晶體Q2的基極由上傳 信息（資料）驅動。在這方法中，當信息資料是低值（1〇w value)時電晶體Q1會開啟而電晶體Q2會被關閉，因此電流 源221產生的電流經由阻抗匕接地，並且當信息資料為高值j (high value)，電晶體Q2會開啟而電晶體…會關閉，所以 電流源221產生的電流經過電晶體…並種電流源223產生的 偏壓電流加在一起，此電流源223產生_偏壓電流接著作 用在雷射一極體21上。如同習知此技藝者所知，電壓控制 電流源221產生的電流量決定雷射二極體2 率。（即第5圖所示的Ρι) 的取-輸出功 這s實例中回復反射系統的其中一個特點就是在使用者 站7測量到的反射信號強度被用來控制發射光束 = 的信號位準剛好足以用來獲知我們所欲得知 H 號雜 5fi 比(:Unal_to_noise rati〇)或位元錯 (bK error pte)。在這方法中，發射光束的功率位準設 在系統需求最低的程度，系統效率因此而最 傷眼睛的優點。 攻佳化並且有不 習知此技藝者知道，收到的信號將包含調變後的反射

200412738 五、發明說明（14) . 光束混著所在環境裡的背景光（background light)(即曰 光）°背景光相當地固定並會形成收到信號的直流成分（ component)。相反地，因為隨著下傳資料的反射光束被振 ， 幅調變（amplitude modulation)，反射光束將包含直流和 父流成分（AC component )。在此實例中，中央控制單元3 9 測里收到k號的交流信號成分（A C s i g n a 1 c 〇 m ρ ο n e n t)的 #號強度（為了避免過多的環境光（aml3ient light)所造成 的錯誤測量），並用此測量來決定並輸出適當的電壓控制 信號CTRL2來控制電流源223產生的偏壓電流。 中央控制單元3 9達成上述功能的方法將參照第1 2圖來4 敘述’此圖表示中央控制單元的主要組成。如圖示，從渡 波器3 7 ( f i 11 e r 3 7 )取得的信號輸入到一個平均功率決定 單元231(average power determining unit 23)。（在此 實例中’濾波器3 7是一個高通濾波器，它過濾掉收到信號 的直成分而不過渡掉交流成分。）在此實例中，平均功 率決疋單元231決定過渡後信號的連續平均功率（running average power)。以理想功率位準（pdes)(desired p〇wer level (Pdes))減測出功率位準即產生錯誤信號（e)( error s i g n a 1 ( e))，錯誤信號（e)輸入到控制器a 223 (controller A 223 )，控制器A 223用傳統的控制技術❿ 改變控制信號C T R L 2以降低錯誤信號（e)到零。在此實例 中，理想功率位準（Pdes)根據光學接收器的參數被決定並被 預先δ又疋’此參數诸如雜訊頻寬（noise bandwith)、輸入 電流雜訊（input current noise)和電壓雜訊光譜密度

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(voltage noise spectral densities)等，這些參數在特 別的接收器設計中是眾所週知的。 〆 f 第12圖也表示出處理（如編碼（enc〇(|e)等）上傳資料 (資料）的上傳資料處理器235 (uplink data process。;

235 )，上傳資料是經由介面單元41從使用者裝置42傳送 來的，所以它是傳送到當地分配節點3的適當形式。第工2、 圖也表示出產生控制信號CTRL1的第二控制器（控制器 B)237，CTRL1用來控制電流源221並由此控制小幅信°號 變的調變深度（modulation depth)，小幅信號調變\〜來抽 帶上傳資料到當地分配節點3。如第12圖所示，控制信號 CTRL2輸入控制器B以產生控制信號^礼！。這麼作的理由1* 如以上所述，藉著產生用以重疊在:所需之偏壓電流上 的小幅信號調變電流，上傳資料被傳送到當地分配節點3 來提供下傳所需的光，這上傳調變也出現在回復反射·下 信號中並且被使用者站7視為額外的雜訊源。為了把上 調變強加在下傳信號所產生的信號雜訊比的不良影響降 最低，在維持足夠的上傳信號雜訊比時盡可能地維&上 調變深度（ΡΓ-Ρ2)在最低程度是有利的作法。

在回復反射系統中，下傳信號穿越大氣二次，而上 信號只穿越大氣一次。因此，下傳信號的空中損耗 (atmospheric l〇ss)比上傳信號大（前者的分貝UBs)日 者的兩倍）。0此，在單純的情況下，如果為；維持收疋至， 的下傳資料信號強度不變，必須增加X分貝的雷射功率^

200412738 五、發明說明（16)

平衡加增的空中損耗，則上傳調變深度只需要增加"2 > 貝來維持上傳動作的執行。然而實際上，光學系統幾何 耗（geometrical losses)(光束發散及系統孔徑大小造成' 的）和QCSE調變器的調變效率等造成了空中損耗和所f @ 上傳調變深度二者間更複雜的關係。發明人已經計算$ i 傳及下傳所需功率並定出上傳調變深度對各種損耗及接& 器敏銳度（r e c e i v e r s e n s i t i v i t i e s )的下歹ij關係： luiogl·......--U3er ]= 1 _ muser (1) [(Atelecentric 一 Aup)+(Adown +Aatmosphere}+(snode -Suser·} ]+l〇丄ogmn〇de 其中muser代表上傳調變索引值（uplink modulation index)它是一個（小於1的）數字代表光學功率（optical ρ 〇 w e r )實際被調變的部分，由下列式子求得（參照第5 圖）· ^user = —ρ^Ρ2 (2)

Sn〇de是當地分配節點3的接收器敏銳度（以分貝為單 位）；Suser是使用者站7的接收器敏銳度（以分貝為單位）； DUde是QCSE調變器的調變索引；Aat_phere是空中耗損（以分貝 為單位）；Aup是上傳（從使用者站7到當地分配節點3 )幾何 耗損（以分貝為單位）由下列式子求得： ^atmosphere = 20 log [--]dB R tan 0user (3) 其中Dn〇de是當地分配節點3的接收器透鏡83 (receiver

200412738 五、發明說明（17) lens 83)的直徑；R是使用者站7到當地分配節點3的矩 灕，而是使用者站7發射光束的光束發散（beam divergence) 〇

Atelecentri(：是不失真透鏡的幾何耗損（以分貝為單位） 由下列式子求得：

Ltele centric 20 log [ R tan 0U; ser 其中Dtelecent_是不失真透鏡80的直徑。

Adown是下傳（當地分配節點3到使用者站7 )幾何耗損（以 分貝為單位），由下列式子求得： '

Adown 一 20 log [· 'user ] 其中1)_是使用者站7的接收透鏡2奴1^(^;^;11^161^ 29)的直徑，而0n〇de是不失真透鏡80輸ΐ的反射光東的光 束發散。 一般情況下，由於系統的幾何（geometry 〇f system)，在被給定的設備下Atelecentric，Aup和^咖是固定的 損耗。QCSE調變器的調變索引也是固定的參數，所以空中 損耗是唯一的變數參數。給定一空中損耗的測量值，上列 等式（1)就能計算出最小上傳調變索弓丨（muser)。從計算出的 調變索引，適當的控制信號（CTRL1 )即被決定，此控制信 號（CTRL1)作用在電壓控制電流源221使其獲得計算而得之 調變索引。在此實例中，這二個計算由第1 2圖所示的控制 态B 2 3 7執行。如圖示，在此實例中，藉由輸入控制信號

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控制器B 237單單 CTRL2到控制器B 237以及上述等式（1) 執行這二個計算。

在此實例中空中損耗的測量（A 特別地 信號ctrl2的電流值來估計。這是可能的，因ΓΓ制作Γ CTRL2隨空中損耗改變，由於控制器A233的動作。在^實u 例中，設計控制器A 233讓控制信號„礼2和空中損耗成正 比。關於控制信號CTRL2對空中損耗的比例常數（c〇nstant of proportionality)可以憑經驗（預先）決定控制哭B 237用此比例常數從CTRL2的目前數值來決 測量方法。然後控制器B 237用上述方式決定最小上么周耗 變索引（muser)並隨後決定控制信號CTRU的適當值（再次用 正比於發送的雷射功率位準P2的控制信號CTRL2)，控制信 號CTRL 1將設定最大傳送功率位準匕在對應於最小上傳調變 索弓丨（muser)的位準，最小上傳調變索引（u從等式（2)決 定出來。

回到第11圖，在此實例中使用的驅動電路4 3的另一觀 念是連接在電晶體Q2的基極和電晶體91的集極間之電容器 C的刖置性（provision)。特別地，設立電容c是為了降低 加在雷射二極體2 1的調變電流的失真情形。參考第丨3圖， 第1 3a圖是說明由一個如第丨丨圖所示但沒有電容器c之雷射 驅動器所產生用以輸入雷射二極體2丨的驅動電流座標圖。 如圖示，當電晶體Q1打開關閉時，尖角241(spike 241)在 輸入雷射二極體2 1之驅動電流中產生。 發明人已經發現這些尖角241是被電晶體Q1的基極到

3019-5421-PF(Nl);Joseph.ptd 第23頁 200412738 五、發明說明（19) 集極間的内部電容產生的，當電流從基極驅動信號被連接 到雷射二極體時。發明人已經知道藉著加入適當的電容c 連接在電晶體Q2的基極和電晶體Q1的集極間來降低失真情 形。ϋ是因為分別用在驅動電晶體Q〗及〇2的信號間相位差 180度’因此當一個資料上升波緣（data rising edge)提 供給電晶體Q1的基極時，一個相對的下降波緣（£&1丨丨叫 e d g e )即提供給電晶體q 2的基極，反之亦然。因此，藉著 把電，，C的實際電容數值設成和電晶體9丨之基極到集極 的電容量相同，經過電容c的電流會實質上抵消經過電晶 體Q1之基極到集極間形成之電容的電流。第13β圖是一個 說明第11圖所示的雷射驅動器43產生的驅動電流座標圖， 其中電容C即用此方式連接。如同在第_圖可以發現的， 第13A圖中的尖角241實際上已經被避麵了。對—個如卷

例中使用的典型高速妙晶片而言，電容G所需為^ 微法拉（pF)。 M 變形和進階實例 n 一1上ί實例中’使用者站是在相對於當地分配節點的 站同二知此技藝者所知❸，上述技術可以應 用在使用者站和/或當地分配節點相對於對方作移動的 例。在這樣實例中’使用者站最好要引 . ,Ή用 個發射器陣列 (array of emitters)如垂直共振腔面射型雷射（verticai cavity surface einitting lasers，VCSEL)如此 束方向可用電子式控制而非如上例的機械、 的實例中’使用者站最好也使用一個债測器陣列，=

3019-5421-PF(N1);Joseph.ptd 200412738 五 以藉著决疋偵測器陣列中的哪一個偵測器元件偵測到從當 地分配節點來的調變光來決定當地分配節點到使用者站的 方向。因此，可以進行追蹤作業（tracking 〇perati〇n)， 其中在毛射器陣列（emitter 中用以輸出光束到當 地分配節點的VCSEL元件被選定是根據積測器陣列中哪一 個偵測兀件偵測到從當地分配節點回來的光。這方法被實 行的方式記述在國際專利應用w〇〇〇/48338，它的全部内容 在這裡被引用以做參考。 f上述貫例中’在使用者站提供分別的光學系統給光 發射，（light emitter)和光偵測器（light detect〇r)來 降低落在光偵測器的回復反射。如同對此熟練的人所知 的，雷射驅動電路和上述控制演算法y〇ntr〇1 algorithms)也可以運用在有使用分光 (beamsplitter) 以調校上述平行校準透鏡和下傳偵測透:鏡之光學軸的系 統’如W098/35328 和 W0 00/48338 所述。 如上所述，在當地分配節點提供分別的光學系統給調 變器陣列和光偵測器，以及在使用者站提供分別的光學系 統給光發射器和光偵測器，使得這些透鏡系統依據它們結 合的光學元件分別在最佳狀態下進行作業。在上述實例中 的特別細節只是為了舉例，對這發明而言並不是必需的。 光學系統一起運作如同一個光學組件，這光學組件是由步 進馬達推動（stepper motors)以操控發射光束。或者，光

在第一個實例中，光發射器和光偵測器跟他們結合的 發射器和其結合的逶鏡系統可以跟光偵測器和其結合的逶

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200412738 發明說明（21) 鏡系統分開進行。記述在W0 〇1/〇5〇72的光操控技術也可 以加=運用，它的全部内容在這裡被引用以供參照。在另 一個貝例中，可以藉著移動用以形成發射器透鏡的一部分 之透鏡元件來移動光束。 如同習知此技藝者所知的，如果發射光的方向被改變 則回來的光束一般將不會聚焦在偵測器的偵測表面中心。 然而丄，果偵測表面比聚焦的光點大，如同在第一個實例 中，這就不是問題。如同對此熟練的人所知的在第一個實 例的處理方式’偵測表面是否比聚焦的光點大並不是必需

的，因為當發射光的方向被改變時，偵測透鏡的光學軸就 會配合發射光的方向移動。 f上述實例中，從複數使用者站來的光束入射在當地 为配二點的調變器陣列之相應調變元件$並且被包復反射 =到匕們原來的使用站。或者，可以在"當地分配節點提供 複數光發射器並在每個使用者站提供調變器。 在上述實例中，使用調變器QCSE。如同習知此技藝者 7斤知的’別型的反射器和調變器可被使用。例如，反射器 T 用平面鏡而傳導調變器m〇duiat〇r

如液曰曰（liquid crystal))可以設在透鏡和平面鏡中間。 進一 ^說’如同習知此技藝者所知的反射器和/或調變 ，不定要結合在同一個裝置中並且反射器和/或調變器 疋否在同一平面也不是必需的，雖然這點在對裝置的容易 製造及調校方面比較有利。 在上述m例中調變元件被排成一矩形矩陣。然而，這

200412738 五、發明說明（22) 並不疋必需的，調變元件可以被排成不同的規則陣列或甚 至不規則陣列。 如同習知此技藝者所知的，這”光”一詞包含可見光， 也包含電磁光譜中的紫外線和紅外線範圍内的電磁波。雖 然在上述實例中已經使用波長78〇奈米（nm)的雷射 豆 它波長的也可以使用。特別地，波長丨· 5微米（// m)是一/個 迷人的選擇，因為它本身不傷眼睛且發射器和偵測器在光 纖通訊上也是以這波長來開發設計的。 雖然在使用者站和當地分配節點的透鏡都用單一透鏡 來概略圖示，在實行上每個透鏡有複數透鏡元件較好。 在上述例子中，已經敘述了單點到多點的通訊系統。 如同對此熟練的人所知的，上述雷射驅:動器和控制雷射驅 動器的控制電路可以在其它回復反射系砵中使用，例如： 點對點通訊系統（p〇 i n t -1〇-po i n t commun i ca t i on)或多點 到單點通訊系統（m u 11 i p o i n t -1 o - p 〇 i n t communication)。更進一步說，雖然傳輸的信號是光學作 號，上述技術可以應用在較低頻率傳輸的系統，例如在微 波頻率。在這情形中，回復反射器可以用適當波長的微波 導波器（microwave waveguides)製作。 在上述實例中，使用二個控制迴圈來控制作用在雷射 二極體驅動電流，並且在第二控制迴圈使用其中一控制作 號以定出空中損耗的測量。如同習知此技藝者所知，這不 是必需的。空中損耗的測量可以從另一個來源計算並獲 得。例如，可能用一台相機來提供使用者站和當地分配節

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五、發明說明（23) 點間通訊鏈結的影像訊號。在這情況中，可能要提供適合 的影像處理電路系統來處理從相機來的影像信號，由^ ^ 算導出空中損耗的適量測量。然而如同習知此技藝者戶斤 知，這樣的一個實例並不是大家所願採用的，因為需要額 外的電路系統和額外的複雜度來決定空中損耗的測量。、 在上述實例中，在當地分配節點調變器陣列前設置一 個不失真透鏡。如同習知此技藝者所知，不失真透鏡的使 用並不是必需的且可以被傳統透鏡或透鏡組件取代。 在上述實例中，藉著回復反射使用者站產生的光束， 在使用者站和當地分配節點間形成一個封閉的控制迴圈。 使用這控制迴圈為了要試著維持反射信號位準的動態變化 範圍在一預定的位準，使得接收器的電子裝置可以在這預 定的位準中還原獲得下傳資料。在控制)迴圈使用的測量信 號即是接收信號的平均功率位準。 ： 如同對此熟練的人所知的，可以用到其它的測量，例 如：信號雜訊比。更進一步說明，在上述實例中，所希望 之功率位準的定點（set point of desired power level) 被預定。在另一個實例中，可以使用一機制改變定點，若 不是由回應使用者輸入的方式就是自動回應以往表現資料 (historical performance)的方式，這以往表現資料可以 另外離線（off-line)分析出來。 更進一步來說’在上述實例中，中央控制單元監控接 收信號交流成分的平均功率位準。既然回復反射光束也包 含直流成分’中央控制單元也可以只監控或額外監控接收

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五、發明說明（24) #號的直流成分來決定適當的控制信號ctrl2。

更進一步來說，在上述實例中，在雷射驅動 P-N-P電晶體。如同習知此技藝者所知，也 型電晶體或各型的固態開關元件。 用N-P-N 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，缺並 限定本發明，任何熟習此技藝者，在 ^ _用以 和乾圍内，當可作各種之更動盥泐 知神 範圍當視後附之申請專利範圍；界定者：：本發明之保護

3019-5421 -PF(N1) Joseph.ptd 第29頁 200412738 圖式簡單說明 這個發明的示範實施例現在用附圖來說明，其中： 第1圖是單點到多點的通信系統的概略圖，此單點到 多點的通信系統是為了在一個中央分配系統和複數使用者 站之間分配資料。 第2圖是一個使用者站和其結合的使用者裝備的概略 圖’此使用者站和相關的使用者裝置形成這資料分配系統 的一部分； 第3圖展示在第2圖中說明的使用者站的透視圖； 第4圖是偵測器的偵測表面的概略圖，偵測器的偵測 表面形成第2圖說明的使用者站的一部分； 第5圖是一座標圖，說明改變使用者站發射雷射光束 之功率藉此實現從使用者裝置到當地分配節點之上傳資料 的小幅訊號調變的情形； ：$ 第6圖是一眼圖，概略說明從當地分配節點到使用者 裝置之下傳資料上的小幅訊號調變的效果。 ，7圖是一當地分配節點的概略圖，當地分配節點形 成在第一圖說明的資料分配系統的一部分； 第8A圖是在第一操作模式，即沒有直流偏壓（DC bias vo 11age)加在那電極上時，調變器陣列中一個調變器的 面圖，此调變器陣列形成在第7圖中說明的當地分配 的一部分； ^ 第8B圖疋在第二操作模式，即有直流偏壓⑶匚bia$ v ο 11 a g e)加在那電極上日^，調變器陣列中一個調變器 面圖’此調變器陣列形成在第7圖中說明的當地分配節點’1

3019-5421-PF(N1)Joseph.ptd 第30頁 200412738 圖式簡單說明 的一部分； 第9圖是一個訊號圖，概略說明根據加在單點電極 (p i X e 1 e 1 e c t r 〇 d e s )的偏壓來調變調變器之入射光的方 法，此調變器如在第8A及8B圖所示； 第1 0圖是一個調變器陣列表面的概略圖，此調變器陣 列表面形成在第7圖所示的當地分配節點的一部分； 第1 1圖是一個電路圖，說明雷射驅動器的主要元件， 此雷射驅動器形成在第2圖所示的使用者站的一部分； 第1 2圖是一個方塊圖說明中央控制單元的主要零件， 此中央控制單元形成第2圖所示的使用者站的一部分； 第1 3 A圖是一個座標圖，其顯示使用傳統雷射驅動器 (1 a s e r d r i v e r )加驅動電流於第2圖所年雷射二極體 (1 a s e r d i 〇 d e )的狀況；和 第1 3 B圖是用第1 1圖所示之雷射驅動器產生的驅動電 流座標圖。 【符號說明】 1〜中央分配系統； 5a，5b，5c〜光纖； 1 1 a. . 1 1 1〜無線光鏈路 23〜輸出光束； 2 7〜低散發光束； 3卜下傳偵測透鏡； 3 5〜放大器； 3 a，3 b，3 c〜當地分配節點 7a.. 71〜使用者站； 2 1〜雷射二極體； 2 5〜平行校準透鏡； 2 9〜入射光束； 3 3〜偵側器； 3 7〜濾波器； »

3019-5421-PF(N1);Joseph.ptd 第31頁 200412738 圖式簡單說明 3 9〜中央控制單元； 42〜使用者裝置； 4 5 a，4 5 b〜馬達驅動器； 49〜垂直步進馬達； 6 3〜光點； 6 5〜CW雷射位準； 6 7〜上傳資料； 7 0〜雜訊容許範圍， 7 3〜調變器驅動電路； 7 7〜偵測器陣列； 80〜不失真透鏡； 8 2〜光學元件； 9 3〜透明窗； 95-2〜本質層； 9 7〜反射層； 1 0 1〜電極； 2 2 5〜緩衝暫存器； 2 3 3〜控制器A ; 2 3 7〜控制器B ; 2 2 1，2 2 3〜電壓控制電流源 91，91 —1. · 91—32〜QCSE 裝置 4 1〜介面單元； 4 3〜雷射驅動器； 4 7〜水平步進馬達； 5 1〜光學組件； 6 1〜偵測器3 3的偵測表面 6 6〜小幅信號調變； 6 9〜下傳資料； 7 1〜通訊控制單元； 7 5〜調變器陣例； 79〜偵測電路； 8卜阻擋元件； 83〜上傳^偵測透鏡； 95-1〜P f傳導層;； 9 5-3〜N _傳導層； 99〜基底層； 1 0 3〜接地端； 2 3 1〜平均功率決定單元 235〜上傳資料處理器； 241〜尖角； 〇

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Claims (1)

1. 200412738 六、申請專利範圍 1 · 一種信號系統，包括第一及第二信號裝置： 上述第一信號裝置包含用以接收一從上述第二信號裝 置所輸出並挾帶（carry)從上述第二信號裝置傳送來之上 傳資料之信號的裝置；用以轉換上述接收信號之第一部分 成一對應電子信號的裝置；用以處理上述對應電子信號得 到上述上傳資料的裝置；以及利用對應第二信號裝置的下 傳資料來調變上述接收信號的第二部分並且將上述接收信 號的第二部分反射回上述第二信號裝置的裝置；以及 第二信號裝置包含用以產生信號的裝置；用以根據對 應第一信號裝置的上傳資料改變上述產生信號的強度，使 其介於第一非零強度位準和第二非零強度位準之間的裝 置；用以輸出強度調變信號（intensity mc)dulated signal)到上述第一信號裝置的裝置；I爾以從上述第一信 號裝置接收反射回來並挾帶上述下傳資·料的反射信號之裝 置用以仗上述反射#號中操取下傳資料的裝置； $特徵在於：上述第二信號裝置更包含用來接收指示 =勺裝置，該指示信號用以指示在上述輸出信號和上述 號經過之上述第一和第二信號裝置間信號頻道的目 月,J L 说哀減特性（current attenuat ia-rar+eristics);以及修改裝置用以根據所接收之用以 二I I* Ϊ t 5虎頻道之目前信號衰減特性的指示信號來動態 九準ί第二強位準間的強度差異。 ^•月q =利犯圍第1項所述之信號系統，其中上述 调史和反射1置包含一個限制量子斯塔克效應⑺刪tum

   200412738 六、申請專利範圍 Confined Stark Effect， QCSE)裝置。 厂吁貝° •如申請專利範圍前述任何一項所述之信號系統’ 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述之信號系=二 中上述第一和第二信號裝置可以同時傳輸上述上傳貧料和 上述下傳資料。 系統，其 在第三和 部分進行強 第四非零強度位準間對於上述接收信號的第一外〜… 在第三強度位準和第四強度位準間的強度差異 中上述第一信號裝置的上述調變裝置可操作用以 度調變，而 大於第一強度位準和第二強度位準間的強度差異- 5 ·如申請專利範圍前述任何一項所述之信號系統，其 中上述用以產生信號的裝置包含雷射、雷射二極體或發光 二極體（light emitting diode)。 6·如申請專利範圍前述任何一項;所:迷之信號系統，其 中上述弟一 #號裝置更包含決定裝置用:以指示在第一和第 一七號衣置間彳a 5虎頻道的目前信號衣減特性的上述彳古麥。 7·如申請專利範圍第6項所述之信號系統，其中上 = 從上述第—信號裝置所接收的反射信號位準 做為度s早位。 卞 8 ·如申明專利範圍前述任何一項所述之信穿夺 中上述第二信號裝置更包含根據從上述第一信號壯、、晉其 收的反射信號強度來修改上述第一和第二非突= 接 強度位準的裝置。 文 X的取低 9 ·如申請專利範圍第8項所述之信號系統，其 用來修改上述第一及第二強度位準間的強度差異之修改迷裝 200412738 第二強度位準的最低強度位準來修 六、申請專利範圍 置可以根據上述第 改上述差異。 1 〇.、如π申請專利範圍前述任何一項所述之信號系統， 其中上述第一#號裝置的上述修改裝置包含： 第一電流源，用來產生—驅動電流； 第二電流源，用來產生一偏壓電流； 第-固態開關元件，其具有第一和第二主要電極和— 控制電極，在使用狀態了’上述第一主要電極連接到上述 Ο 第一電流源並且上述第二主要電極連接到一參考電壓 (reference potential)； 第二固態開關元件，其具有第一和第二主要電極和一 控制電極，在使用狀態下，上述第一主:要電極速接到上述 第一電流源並且第二主要電極連接到丨上述信號產生器和上 述第二電流源； °° 一用^接收對應上述上傳資料的第一資料信號和對應 上述上傳貢料信號之反相信號的第二資料信號的裝置； -用以將上述第一資料信號施加於上述第 元件之控制電極，並且根據上$第一 f 上述第-固態開關元件的開啟或關閉 -用以將上述第二資料信號施加於上 元件之控制電極，並且根據上述第二 u/；、開關 上述第二固態開關元件的裝置； 、’ ϋ ^汗欠或關閉 其中使用狀態下施加在信號產生器的電流對 s上述弟一固悲開關元件關閉時，上述第二電流源所(提供

   200412738 六、申請專利範圍 ^— --------- 之偏壓電流加上從第一電流源來的電流； 第二固態開關元件開啟卩士 p楚-Φ ( 1 )當上速 電流。 ]啟時，上述弟一電流源所提供的偏壓 11. 如申請專利範 〇項之信 改裝置更包含一個電交ro 4U 4 具中上述修 的控制電極和上述第以連接在4述第一固態開關元件 / 上这弟二固態開關元件的第二主要電極之 12. 如申請專利範圍第11項之信號系統，ι中上、"〔 動電路用以根據上述第- 八中上述驅 主要電極間的内在電容量設定上述電弟-1 3·如申請專利範 电今里 私®玖夕卜、+、帝—固第1 2員之4虎糸統，其中上述驅 動電路之上述電谷的電容量設定約等於上述第二固能 旦 制電極和上述第二主要電彡極間的内在電容 ! 0 . 1、4.二如J請專利範圍前述任何一項之信號系統，其 中上述弟一信號裳置t包含聚焦裝置用《將接收信號的第 '一部分聚焦到上述反射裝置。 1 5·如申請專利範圍第1 4項之信號系統，其中上述調 變裝置可以傳輸信號（transmissive)並且被置於上述聚焦 裝置和上述反射裝置之間。 1 6 ·如申請專利範圍前述任何一項之信號系統，其中 上述第一信號裝置更包含用以將上述接收信號的第一/部分 聚焦到上述轉換裝置的聚焦裝置。 刀 1 7 ·如申睛專利範圍第1 4項到第1 6項之信號系統，其

   3019-5421-PF(Nl);Joseph.ptd 六 申請專利範圍 _____ 中上述聚隼努 裝置和/十、、置匕3 一個不失真透鏡，並且复中μG射 聚焦平面或。上述轉換裳置實際上被設在上述不失真透鏡： 19 上述反射裝置被放置一起。 上述第~作申二專利範人圍前述任何-項之信號系.統，其中 信號裝置來：：與：：以1周變和反射從複數個上述第二 20 0先予k號的複數調變反射裝置。 人町衣置被排列在一陣列中。 2 1 ·如申請專利範一 上述3射裝置包含-個回復反射、。“統’其中 上述上專利範圍前述任何一項矣信號系統，其中 質上相^ ^ 述下傳資料的資料速度（data rate)實 L ύ 41 稷秸號系統包含第 ^ 許出ίί第—信號裝置包含用以接收上言號裝置的 $出，旒亚^帶上述第二信號裝置傳送之上傳資料的裝 β亥上傳貢料是上述輪出信號的小幅調變；用以轉換 ，接收信號的第—部分為一對應電子信號的裝 ί上述對應電子信號來擷取上述上傳資料的裝置；利用二 ft述第二信號裝置的下傳資料調變上述接收信號的第二 口P刀並反射上述接收信號的第二部分回到上述第二信號壯 置的裝置；以及 〜衣

   3019-5421-PF(Nl);Joseph.ptd

   200412738 六、申請專利範圍 上述第二信號裝置包含用以產生信號的裝置；利用對 應上^第一信號裝置的上述上傳資料施加小幅信號調變於 上述被產生信號的裝置；用以輸出調變信號到上 裝置；用以接收從上述第一信號裝置反射並挾i ίϊΤί資料之上述反射信號的裝置；從上述反射信號中 細取上述下傳資料的裝置； 妒蓉其2 f在於第二信號裝置更包含用來接收指示信號的 衣置，该指示信號用以指示在上述輸出信號和上述反射信 號經過的上述第一和第二信號裝置間信號頻道的目前信^ 衰減特性（current attenuation characteristics);以1J 及修改裝置用以根據所接收之用以指示上述信號頻道之目 f信號农減特性的指示信號來動態修改^加在上述被產生的 信號的上述小幅調變的調變深度。：'1 24· —個驅動電路，用以加驅動電&到一個信號產生 器，該驅動電路包含： 一個電流源，用來產生驅動電流； •個第一固恶開關元件，該第一固態開關元件有第 一、第二主要電極和一個控制電極，第一主要電極，在使 用狀，下，被連接到上述電流源，且第二主要電極，在使 用狀悲下’被連接到一參考電壓； 7個第二固態開關元件’此第二固態開關元件有第 一、第二主要電極和一個控制電極，第一主要電極，在使 用狀下’被連接到上述電流源，且第二主要電極，在使 用狀態下’被連接到上述信號產生器·，

   / JO 六、申請專利範圍 用來接吹 二資料信號是f 一資料信號和第二資料信號的裝置，該第 用以二I讀Ϊ 一資料信號的反相信號； 控制電極，並迷第一資料信號到上述第一固態開關元件的 一固態開關通且根據上述第一資料信號開啟或關閉上述第 S:力:：：：裝置；以及 控制電極，、、,，％第二資料信號到上述第二固態開關元件的 ^ 151能鬥M亚且根據上述第二資料信號開啟或關閉上述第 一心開關元件的裝置； 、 其中上述番、 一知笛-次、 源的電流，在使用狀態下’依據上述第 上述參考電厂< 若不是通過上述第一固態開關元件到 產生哭；$ &就是通過上述第二固態開關元件到上述信號 其中上述驗^ 第一固態開關更包含—個電㈣用以連接在上述 第二主要電極:=的控制電極和上述第，二固態開關元件的 25·如申凊專利範圍第24項之驅動電⑬， # .據弟一固怨開關兀件的控制電極和第二主 妥電極間的内右雷女旦，· u 不 工 里（lnherent capaci tance)來設定。 26·如申請專利範圍第25 容器的電容量被設定約等於上述第二動固電^ 電極和第二主要電極間的内在電容量，開關凡件的控制 27·如申請專利範圍第24一26項中任一 路，其中上述電流源是第一電流源，該驅動電：3:一 個連接到上述第二固態開關元件之上述 更匕a — 罘一主要電極的第

   3019-5421-PF(N1)Joseph.ptd 200412738 六、申請專利範圍 二電流源，該第二電流源，在使用狀態下，可以加一偏壓 _ 電流到上述信號產生器，其中，在使用狀態下，加到上述 信號產生器的該電流對應到i )當上述第二固態開關元件關 閉時，為上述第二電流源提供的偏壓電流加上述第一電流 ， 源的電流；和i i )當上述第二固態開關元件開啟時，為上 述第二電流源提供的偏壓電流。 2 8. —個信號系統包含第一和第二信裝置， 上述第一信號裝置包含用以接收上述第二信號裝置輸 出信號的裝置；以對應上述第二信號裝置的調變資料來調 變接收信號的一部分並反射該接收信號的該部分回到上述f 第二信裝置的裝置；以及 上述第二信號裝置包含用以產生信;號的裝置;用以輸 出被產生信號到上述第一信號裝置的裝::;置；用以從上述第; 一信號裝置接收反射回來並挾帶著上遂調變資料的上述反 射信號之裝置；從上述反射信號擷取調變資料的裝置； 其特徵在於：上述第二信號裝置更包含用以處理在上 述第二信號裝置接收上述反射信號並據以推算反射信號之 動態改變範圍測量值的裝置；用預定的門檻值和算出的測 量值比較來提供比較結果的裝置；和根據該比較結果動態 改變上述產生信號之信號位準的裝置。 1 2 9.如申請專利範圍第2 8項之信號系統，其中上述第 二信號裝置的上述處理裝置可以處理上述信號，該信號用 以決定在上述第二信號裝置接收的上述反射信號強度的測 量值。

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   30 上述第 流成分 用來過 信號來 31 波器可 藉由計 32 包含一 裝置。 .如/β請專利範圍第28或29項之信號系統，其中在 二信號裝置接收的上述反射信號包含直 、’且其中上述處理裝置包含一個渡波器， 濾出直流成分或交流成分，並且可以處理過濾 推算上述測量值。 〜 •如申請專利範圍第30項之信號系統，其中上述濾 以過濾出上述直流成分，且其中上述處理裴罝可〜以 算上述交流成分的平均功率推算出上述測量值。 •如申請專利範圍第28-31中任何一項之信號系統， 個裝置’該裝置更包含用以調整上述預定門檻值的 33·如申請專利範圍第28-32中任何·一項之之信號系 統’包含一個裝置’其中該裝罝之上述二信號裝置的上 述修改裝置（varying means)可以控制上述輸出信號位準 在上述擷取裝置（retrieving means)所需的最小值，使得 上述擷取裝置可以從上述反射信號中擷取上述調變資料^ 3 4. —個信號裝置包含： 、丨 用以產生信號的裝置；用以根據傳輪到遠端信號事置 之上傳資料改變上述產生信號強度介於第一非零^ ^準 和第二非零強度位準之間的裝置； 用以輸出上述強度調變^ 5虎到上述遠端信號裝置的裝 置； & 用以接收從上述遠端信號裝置回來且失帶（carry)上 述返端信號裝置輸出之下傳資料之反射信號的裝置·以及

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   六、申請專利範圍 用以從上述反射信號擷取上述下傳資料的裝置· 其特徵在於：上述信號系統更包含接收指示信號 置、，該指示信號是介於上述輸出信號和上述反射信^妞展 亡述信號裝置和上述遠端信號裝置間信號頻道之目^ =過 衰減特性的指示信?虎；和根據接收上述信號頻道的：：號 號衰減特性的上述指示信號來動態修改強度差 則信 一和第二信號強度位準的裝置。 述第 3 5 · —個信號裝置包含： 用以產生信號的裝置；

   用以輸出產生信號到遠端信號裝置的裝置； 用以接收從上述第一信號裝置反射回來並挾 料的反射信號之裝置；以及 用以從上述反射信號擷取調變資丨剩r的裝置； ，特徵在於··上述信號裝置更包括處理上述 以推算反射信號動態變化範圍測量值的裝置； 反射信號 用以將預定的門檻值和上述推算 供比較結果的裝置；以及 出的測量值比較來提 位準的裝置。 用以根據上述比較結果動態修 « —36· 一種信號裝置，其特徵在於包含如申請專 第1 - 3 3項其中任何一頂卜行〔兹—γ σ告姑 乾圍 仕仃項上述弟一#唬裝置的技術特徵。 如申咬.Μ種Λ號元件（signaling kit)，其特徵在於包含 上34—36項其中任何一項之-個或以上的 上述信號裝置。 J

   200412738 六、申請專利範圍 3 8. —種光學信號處理方法，其特徵在於使用如專利 範圍第1 - 3 3項其中任何一項之上述信號系統，或使用如申 請專利範圍第34-36項其中任何一項之上述信號裝置。

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