TW201141094A - High speed communication - Google Patents

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TW201141094A TW099138548A TW99138548A TW201141094A TW 201141094 A TW201141094 A TW 201141094A TW 099138548 A TW099138548 A TW 099138548A TW 99138548 A TW99138548 A TW 99138548A TW 201141094 A TW201141094 A TW 201141094A
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201141094 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於資料通訊鏈路之領域，且亦係關於既有所 謂的銅通訊鏈路之改良，且關於改良式電光學通訊鏈路及 技術，且亦關於改良式電光學差動發信號技術。 【先前技術】 電纜鏈路通常伺服傳輸電力及傳輸電信號之功能。當用 以傳輸信號時，將該等電纜鏈路稱為資料互連。當電纜鏈 路媒體係由一電氣導電材料所製成時，不管該金屬僅僅係 銅或另一導體（諸如鋁或一合金），按照慣例將該電缆鏈路 媒體稱為一銅資料互連或銅鏈路。本文將使用此慣例。 用於銅鏈路之銅電纜係固有損耗媒體，其中相比於低頻 率分量’信號之較高頻率分量係以較高速率（dB/m)衰減。 藉由使用較大線規電線可降低衰減’但不可消除衰減。因 此’由於資料速率之速度增加至當前所使用的每通道34 Gbit/S(HDMI)或甚至4.8Gbit/S(用於USB3.0)，所以銅電纖 電線已變得曰益笨重及昂貴，且甚至對於小於5米的傳輸 距離，總電纜封裝係不具吸引力的。為了補償電線中之損 失，銅傳輸器晶片已内建預加強電路，預加強電路在銅線 上驅動數位信號之前放大該數位信號之高頻率分量。在銅 接收器側，一電缆等化器大體上係内建的以重新放大該數 位k號之高頻率分量（或衰減該數位信號之低頻率分量）。 一完整的銅鏈路可包含使用預加強及等化器之任一者或兩 者0 152010.doc 201141094 圖1中展示一實例’其中由方塊110表示一傳輸器晶片 組，由方塊120表示一接收器晶片組，且一銅電纜15〇連接 傳輸器位置及接收器位置。在該傳輸器處，由驅動器電路 112接收輸入資料’驅動器電路n2結合預加強電路u4操 作以產生在電纜150上所傳輸的信號。在該接收器處，該 經接收的信號係與等化器122以及產生輸出資料之限制放 大器及驅動器124耦合。 除已提及的限制及缺點之外，該銅鏈路亦消耗相對高的 電力，可需要昂貴的EMI屏蔽體，且涉及使用相當大的數 量之不可回收利用材料。 一光學鏈路可消除某些銅鏈路缺點，但為一較高的初始 成本及較高的電力消耗。使用光纖電纜以直接替代一銅通 道需要添加一 E-0(電轉光學）變換器及一 〇_E(光學轉電）變 換器，該等變換器之各者必須使用來自銅傳輸器晶片組及 銅接收器晶片組之既有電源及控制電路而供電及管理。傳 統上已透過使用直接調變的雷射二極體器件或用外部調變 技術（諸如電吸收調變器或光子開關）而實現經由光纖之十 億位元資料傳輸之電轉光學功能。然而，此等技術需要消 耗相當大的電力之額外回饋控制積體電路（1C)及額外驅動 器（光學驅動器）且明顯添加成本。對於固定銅電纜等化器 傳送功能之接收器晶片組，可能需要重新塑形自該光學轉 電變換器離開之信號(即，高頻率分量信號之衰減)以匹配 該等銅電纜等化器。 圖2展示圖丨資料鏈路之一實例，其中已由具有典型的進 152010.doc 201141094 一步所需電路之一光纖電纜25〇替代銅電纜。傳輸器晶片 組及接收器晶片組對應圖1中的相同參考符號之組件。在 圖2中，在232處表示一電轉光學變換器，且在262處表示 一光學轉電變換器。當該電轉光學變換器包括一雷射二極 體或雷射二極體及調變器之一組合時’需要在235處所表 示的額外控制及驅動器電路》此外，因為接收器晶片組之 内建等化器具有一特定傳送功能（若針對銅電纜損失進行 最佳化），所以可能需要在265處所表示的額外信號重新塑 形電路（例如’包含一限制放大器及/或跨阻抗放大器）以將 〇E輸出特性匹配至該内建等化器。如以上所指示此額 外電路係昂責的且消耗相對高的電力。因&，對於短距離 (例如，小於30米），由於銅媒體之相對較低的實施成本， 所以銅媒體上傳送信號大體上仍係較佳的。 提供一種與將一銅資料鏈路轉換為使用一光學電纜之一 資料鏈路相關聯之問題及限制之解決方案係本發明之一第 一態樣之目的中的一者。 。基於鋼資料鏈路或互連之大多數高速傳輸利用差動發信 號方法。在差動發信號中，使用量值相同但恰好18〇β異相 之兩個信號以維持信號完整性。由於所有f料處理及資料 產生在積體電路中具有其之根源，該等積體電路係電器件 且因此產生電信號，所以對於電系統而言利用差動發信號 之基於銅的傳輸係資料傳送之主導方法。在圖3之簡圖中 圖解說明既有差動發信號。在銅驅動器330處，該差動作 號包括資料信號V+及資料信號v_，且於在此㈣中亦_ 152010.doc 201141094 接地參考電位之銅傳輸線或鏈路35Q上耗合此等資料作 號。 ° 當嘗試在相對長的距離建立或延伸-高速資料互連時， 利用二極體發射器（諸如—f射、VCSEL、發光二極體）之 -基於光纖的互連可用以延伸該銅互連之傳輸線。如先前 所才日不，光學兩速資料互連以一銅驅動器開始且最終以一 銅接收器結束，因為所有當前資料系統起源自電程序且在 電程序中終止。 在圖4中，圖解說明一既有光學互連鏈路延伸器之—示 意圖。在該圖中展示銅驅動器43〇、等化器435、光學驅動 器44〇、二極體發射器445、光纖光學波導450 '二極體偵 測器455、跨阻抗放大器46〇、限制放大器47〇及銅接收器 480。該圖示範因為二極體光發射器係單端器件，所以在 此實例中’僅使用該等資料信號之一者（νι+)，同時經由 50歐姆電阻器439而終止（浪費）另一信號。來自銅驅動器 430之該信號V1 +通過等化器435，產生被饋送入光學驅動 器440中之一經調節的輸出V2+。該光學驅動器將輸入電壓 信號轉換成一等效電流信號（Π+ρ此步驟係必須的，因為 當前最先進的VCSEL、雷射及LED係作為電流驅動器件而 操作。將電流信號饋送入二極體發射器中，產生光子信 號。接著經發射的光子信號可被耦合入光學波導450(即， 光纖）或僅經由自由空間。該光學波導之輸出端係將光子 轉換成光電流（12+)之二極體偵測器455。將該光電流耦合 至跨阻抗放大器（TIA)460，該跨阻抗放大器將該光電流轉 152010.doc 201141094 換成一經放大的電壓信號且亦將單端信號轉換成一差動信 號（V3 +及V3-) »將該差動信號饋送入限制放大器470中以 進一步放大該信號（V4+及V4-p最終，將經放大的差動信 號耦合入一銅接收器中’完成資料傳輸。 提供剛所描述的類型之高速電光學資料互連之改良係本 發明之一進一步態樣之目的中的一者，包含使其等更有效 及更不昂貴。 【發明内容】 本發明之一形式具有用於在 間建立一通訊鏈路中使用之應用，該第—位置具有接收待 傳達之輸入資料之一電驅動器電路，且該第二位置具有用 於產生表示該輸入資料之輸出資料之一電接收器電路。闡 明-種方法之-實施例，該方法包含以下步驟：提供在該 第一位置處且與該驅動器電路刼人 €路耦合之一傾斜電荷發光器 件，使得由該傾斜電荷發光琴杜^ 咨4一 ’九器件所產生的光係依據該輸入 資枓，在該第-位置與該第二位置之間提供—光纖 自該傾斜電荷發光器件的域合人該光纖中；及在 位置處提供與該光纖麵合且與該接收器電路輕合之二: =器；藉此自該接收器電路輸出表示該輸人資料之電作 此形式之另1苑例具有用於在—第一粉， 置之間建立一通訊鍵路中使用之應用」 置具有接收待傳達之輸入資料之_傳輪器晶片. 二位置具有用於產生表示該輪入資料之輪出資料之一; 152010.doc 201141094 器晶片組。闡明-種方法，該方法包含以下步驟：提供在 該第-位置處且與該傳輸器晶片組鶴合之，電荷發光 器件，使得由該傾斜電荷發光器件所產生的光係依據該輸 入資料’·在該第-位置與該第二位置之間提供_光纖；將 來自該傾斜電荷發光器件的光麵合入該光纖中；及在該第 二位置處提供與該光_合且與該接收器輕合之-光偵測 器；藉此自該接收器晶片組輸出表示該輸入資料之電信 號。在本發明之此形式之一實施例中，該傳輸器晶片組包 含一驅動器電路’且提供與該傳輸器晶片組輕合之一傾斜 電荷發光器件之步驟包括直接耗合該傾斜電荷發光器件盘 該驅動器電路。在此實施例之—形式中，該驅動器電路包 含一開路集極電晶體，且提供與該驅動器電路麵合之該傾 斜電荷發光器件之該步驟包括耗合該電晶體之該集極與該 傾斜電荷發光器件。 本發明之此形式之另—實施例具有用於改良—第一位置 ”第 立置之間的一通訊键路中使用之應用，該第一位 置-有接收待傳達之輸入資料之一電驅動器電路，且該第 4置,、有用於產生表不該輸入資料之輸出資料之一電接 收器電路，調適該鏈路以具有在該電驅動器電路與該電接 收器電路之間所耦合的-電氣導電電纜。闡明一種方法， =方法包括以下步驟：移除該電氣導電電徵；提供在該第 處且…亥驅動器電路耦合之一傾斜電荷發光器件， 使得由該傾斜電荷發光器件所產生的光係依據該輸入資 枓，在該第-位置與該第二位置之間提供一光纖；將來自 1520I0.doc 201141094 該傾斜電荷發光器件之光耦合入該光纖中；及在該第二位 置處提供與該光纖耦合且與該接收器電路耦合之—光债測 益，藉此自該接收β電路輸出表不該輸入資料之電信號。 根據本發明之一進一步形式’闡明一種用於輸入資訊之 高速通訊之技術’該技術包含以下步驟：產生表示該輸入 資訊之一對相位相反電信號；以一共同集極組態提供一個 三終端傾斜電荷發光器件；將該等相位相反信號之一者應 用於該傾斜電荷發光器件之一基極集極輸入且將該等相位 相反信號之另一者應用於該傾斜電荷發光器件之一射極集 極輸入’以依據該等相位相反信號之兩者而產生一光學信 號；將該光學信號傳達至一接收位置；及在該接收位置接 收该光學信號及將該光學信號轉換為表示該輸入資訊之一 輸出電心號。依據該等相位相反信號之兩者之該光學信號 係與該等相位相反信號之絕對值之總和成比例。 本發明之此形式之一實施例進一步包括以下步驟：在將 該等相位相反信號應用於該傾斜電荷發光器件之前，將第 等化器功能及第二等化器功能應用於該對相位相反電信 號之各自的一者。在此實施例中，應用該第一等化器功能 之：驟包含應用一第—類型的頻率濾。皮，且應用該第二等 化器功能之該步驟包含應料同於—類型的頻率滤波 之、第一類型的頻率渡波。該第一類型的頻率遽波可包括 低通遽波’且該第二類型的頻率遽波可包括高通遽波，且 可因此實現頻寬增強。 從以下詳細描述，當結合隨附圖式加以採用時，本發明 152010.doc 201141094 之進一步的特徵及優點將變得更顯而易見。 【實施方式】 圖5係用於圖丨中所圖解說明的銅鏈路之一傳輸器晶片組 ιιο(如圖1中）與一接收器晶片組120(亦如圖lt)之間的連 接之一理想化光纖鏈路之一圖示，但以由光纖鏈路55〇、 一電轉光學（EO)轉換器532及一光學轉電（〇E)轉換器562替 代銅電纜。例如，如結合圖2所描述，然而，當前需要結 合自一銅電纜至一光纖鏈路之轉換之實質額外電路。本文 之一挑戰係消除一些或所有額外電路之需要，且亦係具有 由既有銅傳輸器晶片組及銅接收器晶片組（且非外部供電） 所供電的電轉光學轉換器及光學轉電轉換器，且在不添加 當前需要之昂貴的介面電路之情況下直接匹配至既有晶片 組中的既有内建預加強及銅等化器。理想地’ E〇_光纖電 纜·ΟΕ鏈路應複製銅電纜之傳送功能（以看起來可媲美銅驅 動器及接收器信號調節器）、消耗較少的或可媲美電力， 且係成本可嫂美或少於銅解決方案。 本發明之實施例使用所謂的「傾斜電荷」發光器件。有 時將最近幾年期間所開發的發光電晶體、電晶體雷射及某 些兩終端光發射器及雷射稱為「傾斜電荷」器件，這是因 為在與反向偏壓集極或没極接面處之電荷「收集」之競爭 中鎖定基極電子-電洞復合之「傾斜」基極電荷分佈（如可 見於器件能帶圖），因此選擇（「濾波」）且僅允許在大約微 微秒之一有效壽命的基極中之「快速」復合（由一或多個 置子大小區域所協助）^如本文所使用，術語「傾斜電荷 152010.doc 201141094 光射極」或「傾斜電荷發光器件」或類似術語係傾向於包 含具有所描述的「傾斜」基極電荷分佈之此等發光電晶 體、電晶體雷射及某些兩終端光射極及雷射。可參考美國 專利案第 7,〇91，〇82、7,286,583、7,354,780 ' 7,535,034 及 7,693，195號；美國專利申請公開案第US2005/0040432、 US2005/0054172 、 US2008/0240173 、 US2009/0134939 、 US2010/0034228、US2010/0202483及 US2010/0202484號； 及參考PCT國際專利公開案第WO/2005/020287及 WO/2006/093883號。亦可參考以下公開案：《Appl. Phys. Lett. 84，151 (2004)》M. Feng、Ν. Holonyak、Jr.及 W. Hafez「Light-Emitting Transistor: Light Emission From
InGaP/GaAs Heterojunction Bipolar Transistors」，；《Appl. Phys. Lett. 84 5 1952 (2004)》M· Feng、N. Holonyak、Jr. 及 R. Chan「Quantum-Well-Base Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor」；《Appl. Phys. Lett. 84，4792 (2004) 》M. Feng、N. Holonyak、Jr.、B. Chu-Kung、G. Walter 及 R. Chan「Type-II GaAsSb/InP Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor」；《Appl· Phys. Lett. 85，4768 (2004)》G. Walter、N. Holonyak、Jr.、M. Feng 及 R· Chan「Laser Operation Of A Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor」；《Appl. Phys. Lett. 86，131114 (2005) 》R. Chan、M. Feng、N. Holonyak、Jr.及 G. Walter 「Microwave Operation And Modulation Of A Transistor
Laser」；《Appl. Phys. Lett. 87，131103 (2005)》M. Feng、 152010.doc -12- s 201141094 N. Holonyak、Jr.、G. Walter及 R. Chan「Room Temperature
Continuous Wave Operation Of A Heterojunction Bipolar Transistor Laser」；《Appl. Phys. Lett. 88 > 012108
(2006)》F. Dixon、R. Chan、G. Walter、N. Holonyak、 Jr. ' M. Feng、. X. B. Zhang ' J. H. Ryou及 R. D. Dupuis 「Visible Spectrum Light-Emitting Transistors」；於2006年 2 月《Spectrum，IEEE 第 43 卷，第 2 期》N. Holonyak及 Μ Feng「The Transistor Laser」；《Appl. Phys. Lett. 88， 063509 (2006)》M. Feng、N· Holonyak、Jr.、R. Chan、A. James 及 G. Walter「Signal Mixing In A Multiple Input Transistor Laser Near Threshold」；及《Appl. Phys. Lett. 88，14508 (2006)》R. Chan、N. Holonyak ' Jr·、A. James 及 G. Walter「Collector Current Map Of Gain And Stimulated Recombination On The Base Quantum Well Transitions Of A Transistor Laser」；《Appl· Phys. Lett. 88，232105 (2006)》G. Walter、A. James、N. Holonyak、 Jr. ' M. Feng 及 R. Chan「Collector Breakdown In The Heterojunction Bipolar Transistor Laser」；《Photonics Technology Letters，IEEE 第 1 8卷第 11 期（2006)》M· Feng、 N. Holonyak、Jr.、R. Chan、A. James及 G. Waite「High-Speed (/spl ges/1 GHz) Electrical And Optical Adding， Mixing, And Processing Of Square-Wave Signals With A Transistor Laser」；《Appl. Phys, Lett. 89，082108 (2006)》B. F. Chu-Kung 等人「Graded-Base InGaN/GaN 152010.doc •13· 201141094
Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistors」； 《Appl. Phys. Lett. 89，113504 (2006)》M. Feng、N. Holonyak、Jr.、A. James、K. Cimino、G. Walter及 R. Chan 「Carrier Lifetime And Modulation Bandwidth Of A Quantum Well AlGaAs/InGaP/GaAs/InGaAs Transistor Laser」；《Appl. Phys. Lett. 90，091109 (2007)》G. Walter、A. James、N. Holonyak、Jr.及 M. Feng「Chirp In A Transistor Laser, Franz-Keldysh Reduction of The Linewidth Enhancement」；《Appl. Phys. Lett. 90，152109 (2007)》A. James、G. Walter、M. Feng及 N. Holonyak、 Jr.「Photon-Assisted Breakdown，Negative Resistance, And Switching In A Quantum-Well Transistor Laser」； 《Photonics Technology Letters，IEEE 卷：19 第 9 期 (2007)》A. James、N. Holonyak、M. Feng 及 G. Walter 「 Franz-Keldysh Photon-Assisted Voltage-Operated Switching of a Transistor Laser」；《Appl. Phys. Lett. 91， 033505 (2007)》H.W. Then、M. Feng、N. Holonyak、Jr·及 C. H. Wu「Experimental Determination Of The Effective Minority Carrier Lifetime In The Operation Of A Quantum-Well n-p-n Heterojunction Bipolar Light-Emitting Transistor Of Varying Base Quantum-Well Design And Doping」；《Appl· Phys.Lett.91，053501 (2007)》M. Feng、N. Holonyak、Jr.、H. W. Then及 G. Walter「Charge Control Analysis Of Transistor Laser Operation」；《Appl. -14- 152010.doc Θ 201141094
Phys. Lett. 91，183505 (2007)》H. W. Then、M. Feng及N. Holonyak、Jr. 「Optical Bandwidth Enhancement By Operation And Modulation Of The First Excited State Of A Transistor Laser」；《Appl. Phys. Lett. 91，232114 (2007)》 B. F. Chu-Kung、C. H. Wu、G· Walter、M. Feng、N. Holonyak、Jr.、T. Chung、J.-H. Ryou 及 R· D. Dupuis 「Modulation Of High Current Gain (β>49) Light-Emitting InGaN/GaNHeterojunctionBipolarTransistors」；《Appl. Phys. Lett. 91，243508 (2007)》H. W. Then、G. Walter、 M· Feng及N. Holonyak、Jr·「Collector Characteristics And The Differential Optical Gain Of A Quantum-Well Transistor Laser」；《Appl_ Phys. Lett. 93，021111 (2008)》 F. Dixon、M. Feng、N. Holonyak、Jr.、Yong Huang、X. B. Zhang、J. H. Ryou及 R. D. Dupuis「Transistor Laser WithEmissionWavelengthatl544 nmj;《Appl.Phys.Lett. 93，163504 (2008)》H.W. Then、G. Walter、M. Feng及N. Holonyak ' Jr.「Optical Bandwidth Enhancement Of Heterojunction Bipolar Transistor Laser Operation With An Auxiliary Base Signal」；《Appl. Phys. Lett. 94，013509 (2009)》H. W. Then、M. Feng &N.Holonyak、Jr_ 「Bandwidth Extension By Trade-Off Of Electrical And
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S 201141094 形式之一傾斜電荷發光器件之一圖（參見以上所參考的專 利及公開案文獻）。如該圖中所示，該器件係以一共同集 極組態，具有應用於基極集極輸入埠之一射頻（RF)源VI及 應用於該射極集極輸入埠之一 V2。經由電容器Cl而應 用該RF信號V!，且經由電容器C2而應用該奸信號v2。經 由電感器。而用電壓γΒ加偏壓於該基極，且經由電感器^ 而用電壓VE加偏壓於該射極。 當用各自的RF信號饋送一共同集極傾斜電荷器件之電埠 之兩者（BC埠及EC埠）時，輸出光學信號（Phv)係與兩個輸入 信號電壓之差成比例。當如所示般加偏壓時，該共同集極 傾斜電荷器件作為一電轉光學電壓微分器而操作。若特性 化V2使得其係與VI成180。異相，則所得之ρ^οείν^ + ΐν：^。 在圖9之組態中，加偏壓於該NpN傾斜電荷器件，其中 Vb-Ve(Vbe)大於接面接通電壓，且其中Vb_Vc(Vbc)小於 Vbc接面之接通電壓。 如結合圖10所進一步描述，如圖9中所示般組態之一共 同集極傾斜電荷器件簡化及改良基於光學的互連之傳輸 側。在圖10之實施例中，銅驅動器1〇3〇係類似於圖4之該 銅驅動器430。在此情況下，使用等化器1〇35而等化差動 信號V1 +及VI·兩者（不同於圖4之先前技術，其中丟棄該等 差動信號之一者）^分別將經等化的信號V2_及V2 +耦合至 發光電晶體910之基極及射極（即，作為如圖9描述中組態 及偏壓的器件之輸入乂丨及乂2)以獲得一光學輸出信號。在 此階段之後’系統係類似於圖4之先前技術系統；即，包 152010.doc -19- 201141094 含二極體偵測器455、跨阻抗放大器46〇、限制放大器47〇 及銅接收器彻。圖1G之實施例存在重要的優點。首先， 其允許在該傾斜電荷器件中之電壓擺動大於可用於圖4之 先則技術之發光二極體445之電壓擺動多達兩倍。當固定 該輸入信號（V1+)且操作該器件單端未提供所需的電壓擺 動時此係有利# ’且當驅動—低阻抗器件（諸如_電晶體 雷射)時尤其有用。（三終端傾斜電荷器件可或者為一電晶 體雷射。）其:欠，具有獨立特性之兩個分離的等化器可視 情況應用於V1 +及Vl_，導致進入該傾斜電荷器件之一可 自訂電壓差。例如，對於-通道，可將等化器特性化為一 低通濾波器，且將第二等化器特性化為一高通濾波器。 (如在此上下文中所使用，濾波可意謂著所選擇的頻帶之 衰減及/或放大。）所得光學輸出將展示更高的頻寬。同 樣，當與一高通等化器耦合以實現折衷1117光學輸出效率與 光學頻寬之效率頻寬折衷時，具有一20 dB/decade斜率之 一自發器件傾斜電荷器件可為有利的。 圖11展示可如何使用本文之技術而修改由兩個半雙工鏈 路所組成的USB 3 · 0之一所謂的超高速組件以替代在一主 機與一器件之連接器之間耦合的通常的銅電纜組件。該主 機mo包含傳輸器放大器1102及接收器放大器11〇4，且該 器件包含傳輸器放大器1182及接收器放大器1184。各自的 傳輸器輸出係與連接器1125及1165電容耦合（方塊1115及 1175) ’ s亥等連接器1125及1165亦將經接收的信號耦合至 各自的接收器放大器。然而，替代通常銅電纜組件，使用 I52010.doc e •20- 201141094 與利用傾斜電荷器件相關聯 之兩個光纖光學主動電纜子 操作效率及長期成本節省之 &將顯而易見。 的傳輪器之本文所描述的類型 系統之優點。如以上已描述的 所得的改良對此及其他應用而 已參考特定較佳實施例而描述本發明，但熟習此項技術 者將想到本發明之精神及料㈣變動。例如，雖然所圖 解說明的實施例主要已描述傾斜電荷發光二極體及發光電 晶體之使用，但在適當情況下或者可使用此等器件之雷射 版本（傾斜電荷雷射二極體及電晶體雷射）。 【圖式簡單說明】 圖1係使用一銅電纜之一習知通訊鏈路之一簡化方塊 圖〇 圖2係由具有典型進一步所需電路之一光纖光學鏈路對 於圖1系統之該銅鏈路之一習知替代之一方塊圖。 圖3係具有一銅傳輸線（其利用差動發信號）之一通訊系 統之一簡化方塊圖。 圖4係使用差動信號之一習知光纖光學通訊系統之一實 例之一方塊圖。 圖5係用於替代一銅通訊鏈路之一理想化光纖鏈路之一 簡化方塊圖。 圖6係用於一銅通訊鏈路之一習知驅動器及接收器之一 簡化方塊圖。 圖7係根據本發明之一實施例之一光纖光學通訊鏈路之 一示意圖。 152010.doc -21 - 201141094 圖8係根據本發明之另一實施例之一光纖光學通訊鏈路 之一示意圖。 圖9係經組態用於本發明之一實施例之一發光電晶體及 相關聯的電路之一示意圖。 圖10係根據本發明之一實施例之使用差動發信號之一光 纖光學通訊系統之部分以方塊形式之一示意圖。 圖11係使用本發明之一實施例之一雙工光纖光學通訊鏈 路之部分以方塊形式之一示意圖。 【主要元件符號說明】 110 傳輸器晶片組 112 驅動器 114 預加強電路 120 接收器晶片組 122 等化器 124 限制放大器及驅動器 150 銅電纜 232 電轉光學變換器 235 控制驅動器 250 光纖鏈路 262 光學轉電變換器 265 額外信號重新塑形電路 330 銅驅動器 350 銅傳輸線 380 銅接收器 152010.doc
S -22· 201141094 430 銅驅動器 435 等化器 439 50歐姆電阻器 440 光學驅動器 445 二極體發射器 450 光纖/光學波導 455 二極體偵測器 460 跨阻抗放大器 470 限制放大器 480 銅接收器 532 電轉光學轉換器 550 光纖鏈路 562 光學轉電轉換器 615 電晶體 620 電流源 640 傾斜電荷發光器件 650 光纖鏈路 660 光電晶體 910 發光電晶體 1030 銅驅動器 1035 等化器 1050 光纖光學波導 1102 傳輸器放大器 1104 接收器放大器 152010.doc -23- 201141094 1110 1115 1125 1141 1142 1165 1175 1180 1182 1184 主機 AC電容器 連接器 光纖 光纖 連接器 AC電容器 器件 傳輸器放大器 接收器放大器 152010.doc -24-

Claims (1)

  1. 201141094 七、申請專利範圍： 1.-種用於在一第一位置與一第二位置之間建立一通訊鍵 路中使用之方法，該第一位置具有接收待傳達之輸入資 料之-電驅動器電路，且該第二位置具有用於產生表示 該輸入資料之輸出資料之—電接收器電路；該方法包括 以下步驟： :供在該第-位置處且與該驅動器電路耦合之一傾斜 電韻光器件，使得由該傾斜電荷發光 係依據該輸入資料； 在該第-位置與該第二位置之間提供一光纖： 將來自該傾斜電荷發光器件之光麵合入該光纖中； 在該第二位置處提供與該光纖耦合且與該接收器電路 輕合之一光偵測器； :此自該接收器電路輸出表示該輸入資料之電信號。 2.如清求項1之方法，复中裎 ，、中耠么一傾斜電荷發光器件之該 v匕括.提供—傾斜電荷發光二極體。 3·如請求項1之方法，1中趄祉,5 ,, ^ .^ ^ /、中k供一傾斜電荷發光器件之該 匕括.提供一傾斜電荷二極體雷射。 4. 如請求項1之方法，並中裎徂,s ^ .^ ^ ，、中k供一傾斜電荷發光器件之該 乂 ’ I括.提供-傾斜電荷發光電晶體。 5. 如請求項1之方法，盆中担也,ε /、中k供一傾斜電荷發光器件之該 乂广括：提供-傾斜電荷電晶體雷射。 6. 如請求項1之方土 ^ .、 ，八中提供一光偵測器之該步驟包 括·提供一光二極體。 152010.doc 201141094 7. 如凊求項丨之方法，其中提供一光偵測器之該步驟包 括.提供一光二極體及一放大器。 8. 如吻求項1之方法，其中提供一光偵測器之該步驟包 括：提供一光電晶體。 青长項1之方法’其中提供一光纖之該步驟包括：提 供一光纖電纜》 1 〇.如凊求項1之方法，其中該電驅動器電路係經設計用於 導電鋼電規鏈路之一電路，且進一步包括自該電驅動 器電路供電給該傾斜電荷發光器件。 π ’如呀求項10之方法，其中自該電驅動器電路供電給該傾 斜電荷發光器件之該步驟包括：用來自該電驅動器電路 之一部分之一晶片組之一電源供電給該傾斜電荷發光器 件。 12.如請求項！之方法，其進一步包括用於在該第二位置與 一第一位置之間建立一通訊鏈路中使用之步驟，該第二 位置具有接收待傳達之進一步輸入資料之一進一步電驅 動器電路，且該第一位置具有用於產生表示該進一步輪 入資料之輸出資料之一進一步電接收器電路；該等進_ 步步驟係： 提供在該第二位置處且與該進一步驅動器電路耦合之 一進一步傾斜電荷發光器件，使得由該進一步傾斜電荷 發光器件所產生的該光係依據該進一步輸入資料； 在該第二位置與該第一位置之間提供一進一步光纖； 將來自該進一步傾斜電荷發光器件之該光耦合入該進 I52010.doc 0
    201141094 一步光纖中； 在該第一位置處提供與該進一步光纖且與該進一步接 收器電路耦合之一進一步光偵測器； 藉此自該進一步接收器電路輸出表示該進一步輸入資 料之進一步電信號。 I3· —種用於在一第一位置與一第二位置之間建立一通訊鏈 路中使用之方法，該第一位置具有接收待傳達之輸入資 料之一傳輸器晶片組，且該第二位置具有用於產生表示 該輸入資料之輸出資料之一接收器晶片組；該方法包括 以下步驟： 提供在該第一位置處且與該傳輸器晶片组耦合之一傾 斜電何發光器件，使得由該傾斜電荷發光器件所產生的 光係依據該輸入資料； 在該第一位置與該第二位置之間提供一光纖； 將來自該傾斜電荷發光器件之光耦合入該光纖中； 在4第一位置處提供與該光纖耦合且與該接收器耦合 之一光偵測器； 藉此自該接收器晶片紐·輸出表示該輸入資料之電作 號。 ° 14.如請求項13之方法，其中該傳輸器晶片組包含一驅動器 電路。且其中提供與該傳輪11 B日日片組輕合之-傾斜電荷 “ 牛之該步驟包括直接耦合該傾斜電荷發光器件與 該驅動器電路。 、 15·如請求項14之方法，其中該驅動器電路包含-開路集極 I52010.doc 201141094 電晶體，且提供與該驅動器電路耦合之該傾斜電荷發光 器件之該步驟包括耦合該電晶體之該集極與該傾斜電荷 發光器件。 16·如請求項13之方法，其中提供-傾斜電荷發光器件之該 步驟包括：提供—傾斜電荷發光二極體。 17. 如請求項13之大，土 ,, j之方去，其中提供一傾斜電荷發光器件之該 步驟包括：提供一傾斜電荷二極體雷射。 18. 如凊求項13之方法，其中提供一傾斜電荷發光器件之該 步驟包括：提供-傾斜電荷發光電晶體。 19·如4求項13之方法，其中提供__傾斜電荷發光器件之該 步驟包括：提供—傾斜電荷電晶體雷射。 2〇· 一種用於改良在-第-位置與-第二位置之間的一通訊 鍵路中使用之方法，該第_位置具有接收待傳達之輸入 資料之一電驅動器電路，且該第二位置具有用於產生表 示該輸入資料之輪出資料之—電接收器電路，調適該鍵 路以具有在該電驅動器電路與該電接收器電路之間所耦 合的一電氣導電電缓，該方法包括以下步驟： 移除該電氣導電電境； j供在β第&置處且與該驅動器電路搞合之一傾斜 電何發光器件’使得由該傾斜電荷發光 光係依據該輸入資料丨 ^ 在該第-位置與該第二位置之間提供一光纖； 將來自該傾斜電荷發弁II & 了赞尤器件之光耦合入該光纖_; 在省第一位置處提供與該光纖耦合且與該接收器電路 J52010.doc 201141094 耗合之一光债測器； 藉此自該接收器電路輸出表示該輸入資料之電作號。 21. 如請求項20之方法’其進-步包括自該電驅動器電路供 電給該傾斜電荷發光器件。 22. 如請求項21之方法，其中自該電驅動器電路供電給該傾 斜電荷發光器件之該步驟包括：用來自該電驅動器電路 之-部分之-晶片組之一電源供電給該傾斜電荷發光器 件。 23·如請求項20之方法，其中該電氣導電電纜包括一雙绞線 電缓，且㈣該㈣之該步驟_移_錢線電繞。 24. 如請求項20之方法’其中該電氣導電電纜包括一同軸電 纜，且移除該電纜之該步驟包括移除該同軸電纜。 25. -種用於輸人資訊之高速通訊之方法，該方法包括以下 步驟： 產生表不該輸入資訊之一對相位相反電信號； 以一共同集極組態提供一個三終端傾斜電荷發光器 件； 將該等相位相反信號之一者應用於該傾斜電荷發光器 件之-基極集極輸人，且將該等相位相反信號之另一者 應用於該傾斜電荷發光器件之—射極集極輸人，以依據 。亥等相位相反信號之兩者而產生一光學信號； 將該光學信號傳達至一接收位置；及 在違接收位置處接收該光學信號及將該光學信號轉換 為表示該輸入資訊之一輸出電信號。 152010.doc 201141094 26·如請求項25之方法，其中依據該等相位相反信號之兩者 之該光學信號係與該等相位相反信號之絕對值之總和成 比例。 2 7.如请求項2 5之方法，其中提供一個三終端傾斜電荷發光 器件之該步驟包括：提供一發光電晶體。 28. 如請求項25之方法，其中提供一個三終端傾斜電荷發光 器件之該步驟包括：提供一電晶體雷射。 29. 如請求項25之方法，其中將該光學信號傳達至一接收位 置之该步驟包括：在一光纖光學波導上傳達該光學信 號。 3 0.如請求項25之方法，其進一步包括在將該等相位相反信 號應用於該傾斜電荷發光器件之前將第一等化器功能及 第一 4化器功能應用於該對相位相反電信號之各自一者 之步驟。 31.如請求項30之方法，其中應用該第一等化器功能之該步 驟包括應用一第一類型的頻率濾波，且應用該第二等化 器功能之該步驟包含應用不同於該第一類型的頻率濾波 之一第二類型的頻率濾波。 32·如明求項3 i之方法’其中該第一類型的頻率濾波包括低 通濾波，且該第二類型的頻率濾波包括高通濾波。 33· -種在高速通訊之_系統中使用之用於將—輸入電信號 轉換成-光學錢之方法，其中表示輸人資訊之該輸入 電信號係被轉換為待傳達至—接收位置之該光學信號， 且被轉換為表示該輸人資訊之—輸出電信號·’該方法包 152010.doc 201141094 括以下步驟： 以一共同集極組態提供一個三終端傾斜電荷發光器 件；及 將該等相位相反輸入之一者應用於該傾斜電荷發光器 件之一基極集極輸入’且將該等相位相反信號之另一者 應用於該傾斜電荷發光器件之—射極集極輸人，以依據 該等相位相反信號之兩者而產生一光學信號。 34.如凊求項33之方法，其中依據該等相位相反信號之兩者 之該光學信號係與該等相位相反信號之絕對值之總和成 比例。 35·::請求項33之方法’其中提供一個三終端傾斜電荷發光 器件之該步驟包括：提供一發光電晶體。 36.如請求項33之方法，其中提供—個三終端傾斜電荷發光 器件之該步驟包括提供—電晶體雷射。 。奢长項33之方法，其進一步包括在將該等相位相反信 號應用於該傾斜電荷發光器件之前將第—等化器功能及 第二等化器功能應用於該對相位相反電信號之各自 之步驟。 38如-月求項37之方法’其中應㈣第—等化器功能之該步 „„ :應用一第—類型的頻率濾波，且應用該第二等化 盗力此之❹驟包含應用不同於該第—類型的頻率渡波 之-第二類型的頻率濾波。 ^ 39.項38之方法其中該第一類型的頻率濾波包括低 通應波，且贫笛-# 弟一 4型的頻率濾波包括高通濾波。 152010.doc
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