TWI691174B

TWI691174B - 安全強化的雷射陣列

Info

Publication number: TWI691174B
Application number: TW105106324A
Authority: TW
Inventors: 派翠克德克爾; 亞夏克克里奇納摩西; 學哲鄭; 奧拉特洛貝肯
Original assignee: 美商奧瑞可國際公司
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2020-04-11
Also published as: EP3272036B1; JP2018513605A; US20160277098A1; WO2016153899A1; CN107408986A; US9673893B2; JP6732784B2; TW201644212A; CN107408986A8; EP3272036A1; CN107408986B

Abstract

當偵測到具有信號遺失的不安全的埠時，收發器可致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器，且可將其餘的雷射器失能。接著，收發器可指示與該一個雷射器相關聯的發射器，使用小於與等級1條件相關聯的閾值的降低的發射功率、且在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間，在該不安全的埠上發射光學信號。替代地，針對在其上接收到有效通訊的安全的埠，收發器可致能與該安全的埠相關聯的雷射器組中的雷射器。然後，收發器可指示與在此雷射器組中的該等雷射器相關聯的發射器，使用大於該閾值之用於該等雷射器的正常發射功率，在該安全的埠上發射光學信號。

Description

安全強化的雷射陣列

[相關申請案]

根據35 U.S.C.§ 119，本申請案主張2015年3月20日申請，發明人為Patrick Decker、Ashok V.Krishnamoorthy、Xuezhe Zheng、及Ola Torudbakken，標題為“Laser-Array Transmitter Safety Enhancement using Cyclic Quad Bring-Up”之美國臨時專利申請案第62/136,211號之優先權(代理人案號：ORA15-0931-US-PSP)，其內容整體在此透過引用之方式併入本文。

本揭示係關於用於通訊光信號之技術。更具體的，本揭示係關於收發器，其循環具有開放埠(open ports)的雷射器組及/或使用降低的發射功率以確保安全操作。

平行光學互連係廣泛地用於板到板(board-to-board)、機架到機架(rack-to-rack)及盒到盒(box-to-box)互連應用中。在這些應用中，光學收發器具有從40每秒十億位元(Gigabits per second)至超過300每秒十億位元的總容量。典型的，各個光學收發器提供1、4、或12個獨立的傳輸通道，且各通道包括一垂直空腔表面發光雷射器(VCSEL)，以及相關聯的發射器控制及驅動電子。此外，各個資訊通道通常在一獨立的光纖上傳輸。然而，包括每個收發器有多達24個光學雷射器以及光學偵測器的產品正被考慮中。隨著每通道資料率的提高，將有相對應增加的每通道發射功率。特別是，發射功率通常是透過接收器所需要的光學功率以及光學鏈結的相關聯損失來決定。

儘管此種光學互連元件對於傳送資訊係有用的且對於系統性能是關鍵的，但這些光學互連亦引起雷射安全的顧慮，具體地，與使用此種雷射陣列相關聯的對眼睛的危害。與VCSEL相關聯的主要的雷射輻射危害是由可能對眼睛造成傷害的熱效應所引起的。此種雷射光的低發散角度，特別是與基於聚焦/準直透鏡的光學耦合器(例如包含在低成本、平行光纖連接器組件中的那些光學耦合器)一起使用時可能造成威脅，因為雷射光可以在不到一秒(即，比眨眼更快)的時間內造成永久性的傷害。對許多人來說，VCSEL輻射，其在近紅外線(780-870nm)範圍內，是看不見的。這增加了風險，因為這種看不見減少了自然眼睛反應的效能(人體的保護性眨眼反射僅響應於可見輻射)。

此外，使用與包括準直光學元件之光學耦合器間隔不到一毫米(通常為250μm)的VCSEL陣列會產生可同時耦合至眼睛的多個平行光束。雖然在近紅外線波長的幅射是不可見的，但它仍可以由眼睛以高達5個數量級的局部強度增加量聚焦到視網膜。因此，即使在近紅外線，每VCSEL之相對小的雷射功率位準可同時耦合至眼睛，並能造成人類視網膜的高強度加熱，可能造成永久性的損害。

因此，所需要的是沒有上述問題的收發器。

本揭示的一個實施例提供一收發器。此收發器包括：安排在雷射器組中的雷射器，其中一給定的雷射器組包括N個雷射器；耦合至該等雷射器的發射器。此外，該收發器包括：光學耦合至該等雷射器的埠，其中一給定的埠係光學耦合至該給定的雷射器組，且該等埠可被光學耦合至光纖及相關聯的光學連接器(諸如光學透鏡)；及光學耦合至該等埠的接收器。此外，該收發器包括控制邏輯，電耦合至該等雷射器、該等發射器及該等接收器。在操作期間，針對一不安全的埠，對於該埠而言，信號的遺失表示一相關聯的光纖已經被斷開或切斷，該控制邏輯：致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器；使該雷射器組中的其餘雷射器失能；及指示與該一個雷射器相關聯的發射器，使用小於閾值的降低的發射功率，在該不安全的埠上發射一光學信號，其中該一個雷射器在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間發射。替代地，針對在其上接收到有效通訊的安全的埠，該控制邏輯：致能與該安全的埠相關聯的雷射器組中的雷射器；及指示與該雷射器組中的該等雷射器相關聯的發射器，使用大於該閾值之用於該等雷射器的正常發射功率，在該安全的埠上發射光學信號。

應注意的是，該等雷射器可包括垂直空腔表面發光雷射器(VCSELs)。在其他實施例中，該等雷射器包括矽光子調變器。

此外，該收發器可在該等埠上維持等級1(Class 1)條件。因此，該閾值可與等級1條件相容。

此外，該一個雷射器可週期性地發射該光學信號。

另外，各個雷射器組可與其他雷射器組獨立地被控制。

在一些實施例中，該等N個雷射器對應於N個獨立的通道。例如，N可以是4、12或16。

此外，該有效通訊包括：確認(acknowledgment)、連續波信號及/或資料。此外，偵測信號的遺失可包括在時間間隔期間不存在該有效通訊。

另外，該N個組可與N個光學模組相關聯。

另一實施例提供一系統，其包括：處理器；儲存程式模組的記憶體；及該收發器。在操作期間，該程式模組由該處理器執行。

另一實施例提供一用於確保用於一收發器的等級1條件的方法，該收發器包括雷射器組及相關聯的埠，該方法可由該收發器執行。

本發明內容僅提供用於說明某些示例性實施例的目的，以便提供本文所述標的之某些態樣的基本理解。因此，應當理解的是，上述特徵僅僅是範例，並且不應以任何方式被解釋為縮小本文所述標的之範圍或精神。本文所述標的之其他特徵、態樣、及優點將由下面的實施方式、圖式、及申請專利範圍變得顯而易見。

100‧‧‧系統

108‧‧‧光纖

110‧‧‧收發器

112‧‧‧雷射器

114‧‧‧雷射器組

116‧‧‧發射器

118‧‧‧埠

120‧‧‧接收器

122‧‧‧控制邏輯

300‧‧‧系統

310‧‧‧處理子系統

312‧‧‧記憶體子系統

圖1是示出依據本揭示之實施例之系統的方塊圖，該系統包括收發器。

圖2是示出依據本揭示之實施例之雷射器組的循環操作作為時間函數的圖式。

圖3是示出依據本揭示之實施例之系統的方塊圖，該系統包括圖1的收發器。

圖4是示出依據本揭示之實施例之方法的流程圖，該方法用於確保用於收發器之等級1條件，該收發器包括雷射器組及相關聯的埠。

表1提供依據本揭示之實施例的用於安全技術之虛擬碼。

應注意的是，相同參考標號指的是整個附圖的對應部分。此外，相同部分的多個實例是由共同字首、以破折號用實例編號分離而指定。

描述收發器、包括該收發器的案統、及確保用於該收發器之等級1條件的技術之實施例。當偵測到具有信號遺失的不安全的埠時，收發器可致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器，且可將其餘的雷射器失能。接著，收發器可指示與該一個雷射器相關聯的發射器，使用小於與等級1條件相關聯的閾值的降低的發射功率、且在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間，在該不安全的埠上發射光學信號。替代地，針對在其上接收到有效通訊的安全的埠，收發器可致能與該安全的埠相關聯的雷射器組中的雷射器。然後，收發器可指示與在此雷射器組中的該等雷射器相關聯的發射器，使用大於該閾值之用於該等雷射器的正常發射功率，在該安全的埠上發射光學信號。

藉由確保等級1條件，此安全技術可減少眼睛的危害，並且針對使用具有雷射器陣列，特別是，垂直空腔表面發光雷射器(VCSELs)之收發器的高速數位計算及開關系統，可改善眼睛安全。因此，即使在會造成外露的光纖或光纖連接器之光纖連接器斷開或光學鏈路的意外斷裂的情況下，該安全技術可增加平行、高密度、高速光學鏈路的安全性。此外，收發器將不需要任何警告標籤、額外的認證或追蹤。此外，該安全技術可用於一旦光纖被重新連接時，重新建立通訊。因此，該安全技術可允許增加使用收發器及相關聯的光學鏈路和系統。

在下面的討論中，VCSELs係用來作為收發器中的雷射器的實例。然而，該安全技術可與各種雷射器，更普遍的，光源，一起使用。例如，雷射器可包括矽光子調變器。應注意的是，VCSEL是直接調變源(例如，電調變源)，而矽光子調變器外部地調變連續波雷射器源(例如，使用光學調變)。

此外，應注意的是，雷射分類(例如等級1條件)可由國際電工委員會(IEC)60825-1標準或美國國家標準協會(ANSI)Z-136.1標準指定。例如，等級1(Class 1)(無風險)雷射器，在正常操作條件下，不能發射光輻射危險等級，因此在正常使用的所有條件下是安全的。等級1M雷射器對於所有使用條件是安全的，除了當通過放大光學元件，諸如顯微鏡或望遠鏡時。等級2或具有波長介於400-700nm之間的1mW的低功率可見雷射裝置，不具有足夠的輸出功率而誤傷人，但當長時間盯著看時可能傷害眼睛。

現在說明光學調變器(有時被稱為「收發器」)的實施例。圖1顯示一方塊圖，示出包括收發器110的系統100。這些收發器可包括：雷射器112(諸如VCSELs)，被安排在雷射器組114中，其中一給定的雷射器組包括N個雷射器(諸如一或更多個雷射器)；發射器(Tx)116，被耦合至雷射器112。(應注意的是，發射器116，在直接調變雷射器，諸如VCSEL或高速分散式回饋雷射器的情況下，可被電耦合至雷射器112；或者在外部調變雷射器，諸如Mach Zehnder干涉儀環型或電吸收調變雷射器的情況下，可被光學耦和至雷射器112)。此外，一給定的收發器，諸如收發器110-1，可包括：光學耦合至雷射器112的埠118，其中一給定的埠被光學耦合至該給定的雷射器組，且埠118可被光學耦合至光纖108(及相關聯的光學連接器，諸如光學透鏡)；及光學耦合至埠118的接收器120。此外，收發器110包括控制邏輯122，電耦合雷射器112、發射器116及接收器120。

應注意的是，當連接或光學耦接時，在來源收發器(例如，收發器110-1)中的一給定發射器以及在目的地收發器(例如，收發器110-2)中的一給定接收器可在雙向光學鏈路中建立通道。在一些實施例中，光學鏈路包括在收發器110中的埠之間的四個通道(或四通道)。在這些實施例中，收發器110可藉由具有至少八個光纖的平行電纜耦合，以建立全雙工通訊。此外，當電纜或連接器已被拔掉或斷開使得連接斷掉時，通訊的兩個方向都會受到影響。在現有的收發器中，如果在電纜內單獨光纖斷掉，則由於從光纖發出的雷射光的高發散，眼睛危險性條件可能為等級1M。

為了解決這個問題，在操作期間，針對不安全的埠，對於該埠而言，信號的遺失表示一相關聯的光纖已經被斷開或切斷，控制邏輯122：致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器；使該雷射器組中的其餘雷射器失能；及指示與該一個雷射器相關聯的發射器使用小於閾值(其可與等級1條件相容，以使收發器110-1可在埠118上維持等級1條件)的降低的發射功率在該不安全的埠上發射一光學信號，其中該一個雷射器在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間發射。例如，該一個雷射器可週期性地發射該光學信號。然而，發射可以是非週期性的，諸如在一隨機時間間隔之後或是依據需要。替代地，針對在其上接收到有效通訊的安全的埠，控制邏輯122：致能與該安全的埠相關聯的雷射器組中的雷射器；及指示與該雷射器組中的該等雷射器相關聯的發射器，使用大於該閾值之用於該等雷射器的正常發射功率，在該安全的埠上發射光學信號。

應注意的是，在收發器110-1中的雷射器組可以與其他雷射器組單獨地被控制。此外，安全技術可在以下被實現：每線道(因此，N個雷射器可對應於N個獨立的通道)，針對有兩個雷射器的組，每四個(即，一組四個雷射器)，針對有八個雷射器的組，每光學模組(即，一組12個雷射器)，針對有16個雷射器的組等等。此外，安全技術可以是在系統級有或沒有重要知識的各個收發器或光學模組(諸如藉由在系統100中的中央控制器或處理器)。在一些實施例中，N個組與N個光學模組相關聯。

另外，有效通訊可包括：從接收器120之其中一者接收確認，接收連續波信號及/或接收資料。此外，偵測信號的遺失可包括在時間間隔(諸如50-100ms)期間不存在有效通訊。

在一示例性實施例中，具有12個雷射器的收發器(N等於1)在不安全模式中操作，使得僅一個雷射器在給定時間是開啟的，且針對各個雷射器的發射功率低於由可接收的眼睛安全限制所定義的預定閾值。替代地，可能有收發器，具有12個雷射器被細分成三個群組(或埠)，各組具有N等於四個雷射器，其中一個或更多個群組(或埠)在不安全模式中操作，使得在該等不安全群組中只有一個雷射器在給定的時間是開啟的，且用於各個雷射器的發射功率低於由可接受的眼睛安全限制所定義的預定閾值。在另一實施例中，M等於四個收發器，具有N等於1、4、或12通道(分別具有12、3、或1個埠)共同地在不安全模式中操作，其中在M個收發器之各者中的一個雷射器可在給定的時間同時地開啟，使得用於各收發器之各個不安全的埠中的各個雷射器的發射功率被限制為由可接收的眼睛安全限制所定義的預定閾值的四分之一。

現在進一步討論與收發器相關聯的眼睛危害。在美國，美國國家標準協會制訂的雷射功率限制(峰值和平均功率)中，針對連續波延伸光源在850nm的可觸及發射極限為：等級1是1.3mW，等級3R是6.5mW，而等級3是500mW。如前所述，幾乎所有來自準直的VCSEL(例如，透過具透鏡的連接器)的功率可使其通過人眼的孔徑，即使經過數百毫米的距離。這些連接器可排除等級1M系統分類的可能性，其通常基於傳統的‘MT’型連接器與平行VCSEL互連相關聯。雖然MT型連接器可能暴露光纖，但光束的高發散通常不能沒有額外的放大光學元件而同時地被耦合到眼睛。

相反的，具透鏡的連接器，同時對連接器錯位和灰塵更加寬容，使用可增加可觸及發射的具有低發散角的高度準直的光束。例如，來自VCSEL的額定功率可高達每通道大約1.7mW。因此，四通道可具有6.9mW(3x)，12個通道可具有20.8mW，24個通道可具有41.5mW，而48個通道可具有83.0mW。雖然當這種連接器被斷開時可能有些許額外的損失(因為空氣的關係)，即使假定從光纖到空氣中有高達0.5dB的損失，四通道可具有6.34mW，其超過等級1。的確，在此範例中，其為等級3R，這引起相對應較高的對眼睛傷害的風險。

原則上，可使用物理連接器快門來阻擋雷射發射。這可能是防禦眼睛安全的第一道防線。雖然此種彈簧負載式快門在連接器插入的隔板處是有用的，但它們通常不是位在連接器的端面。此外，即使系統100包括快門，仍需要額外的安全機制來確保系統100能耐受快門的機械故障。收發器110中所實施的安全技術在斷開多通道光學收發器以及具透鏡的連接器時，可減少對眼睛的傷害。此外，安全技術將對眼睛傷害的動態性質作為時間函數來解決，藉此確保將總吸收能量維持在低於可接受的限度。此外，安全技術可允許光學鏈路快速地被重新初始化，以重新建立在收發器110中的埠之間的通訊。

安全技術中的一個特徵是使用輪詢以降低在斷開的光學鏈路中的雷射器的平均功率。例如，與斷開的光學鏈路相關聯的雷射器組中的一個雷射器可以降低的功率被用作確定該光學鏈路是否依然被斷開的探針或信標。例如，在該組中主動或被致能的雷射器可傳輸大約2ms的主動叢發(burst)，接著是大約100ms的平靜期，以確定該光學鏈路是否可被連接起來。無論光學鏈路是斷開的或光纖是破裂的，都可使用損失信號(loss-of-signal)指示符來判斷，該損失信號指示符是由用於該組的接收器120的其中一者來判斷。此外，如以下參照圖2進一步描述的，在該組中的主動或致能的雷射器可與在其他組中的其他主動雷射器一起循環。

表1中提供了示出安全性技術的虛擬碼。若該組包含四個雷射器，則各12個通道會有三個致能的雷射器。此外，低功率模式可以是-5dBm，其可確保總功率在等級1內。每通道的此功率等級可足夠用於接收器偵測以及低速信令，但可能不足以用於在全資料速率的高速信令。此外，應注意的是，許多現有的光學模組包括「靜噪(squelch)」模式，當有效資料不存在時，靜噪模式衰減該雷射器輸出，以降低從由接收器端所接收的混附(spurious)資料相關聯的「震顫(chatter)」或噪聲。在安全技術期間，當偵測到斷開的光學鏈路時，可針對致能的雷射器將靜噪模式失能，其可允許在電纜或連接器被重新連接之後將光學鏈路連接起來。

圖2顯示一圖式，示出在雷射器組中致能的雷射器的循環操作作為時間函數(其有時被稱為「循環調用(cyclic bring-up)」)。此範例中，在12個通道收發器中有三組四個雷射器(或四雷射器)，各組中有一個雷射器是被致能的。即使在針對不同陣列中的四雷射器的調用信號在時間上重疊的最壞情況中，高達四個此種12個通道雷射器陣列可被獨立地與單一連接器連接，同時仍保持等級1條件。如圖2中所示，來自被致能的雷射器的發射在時間上是交錯的(諸如每50-100ms)，以提供重複的信標或探針。若在對應的接收器接收到功率，則可將確認提供給收發器，且該組中的該等雷射器可返回完整操作模式以及它們的正常工作週期。應注意的是，如果雷射器組中的一個雷射器是開啟的或正在發射，它仍是對眼睛安全的。此外，如果雷射器組中的一個雷射器偵測到光學信號或有效通訊，則整組可被視為ok(即，整組可返回到正常操作模式)。

在循環調用期間，第一收發器中的第一發射組中的被致能的第一雷射器可在低功率模式中週期性地被使用，以與對應的第二收發器中的第二接收器組中的第一偵測器重新建立通訊。只要第一收發器中的第一接收器組遇到第一接收器組中的通道上的信號損失，則此低功率循環操作模式可繼續。當此狀況被校正時(例如，當光纖鏈路被重新連接)，第一收發器中的第一接收器組中的第一偵測器指示其已經從第二收發器中的第一雷射器接收到有效通訊，並且本地(在第一收發器之內)發出第一收發器中的第一發射器組中的所有雷射器在第一發射器組中的所有通道上可被提升至全功率的信令。對應的程序可發生在第二收發器處，使得其可依據與第一收發器的重新連接而被提出。此方法可相繼地被施用到第一收發器模組中的第二發射器組中的第一雷射器(以及，相繼地，以預定的順序被施用到其他發射器組中的第一雷射器)，從而保證週期性的、非重疊的調用(bring-up)脈衝，其週期性地通訊以建立發射器組中的第一雷射器與對應的接收器組中的第一偵測器之間的連接，同時最小化來自斷開的光學鏈路的可存取的雷射發射。

應注意的是，取決於在連接器之內可以同時主動的總組數，在低功率模式中的預設致能的發射功率可被調整以確保最小的眼睛傷害風險。在一些實施例中，安全技術將循環調用與輪詢協定(諸如InfiniBand輪詢協定)結合。

安全技術可由，例如，對應於3個四雷射器的12個通道的平行光學發射器的韌體實施。在此情況下，若各個平行光學發射器獨立地實施安全技術且對其他的發射器無所知，安全技術在最糟的情況中可保護多達四個此種被組合成單一大型連接器的發射器。此外，在此範例中可在多達四個通道上同時地發生調用，同時仍維持等級1條件。

安全技術的另一實施例提供具有任意通道數的保護，各通道來自源於組合成單一大型連接器的不同的4x或12x發射器的組。在此情況中，在系統級使用在各個收發器模擬連續的四個調用的主控制來實施安全技術是有用的。在此情況中所面臨的挑戰是雷射器組可能在系統內的不同地方或位置，因此安全技術可能遇到另外的調用延遲(在秒的數量級，相對於前面範例中的毫秒數量級)。

在此另一實施例中，在循環調用期間，第一收發器中的第一發射器組中被致能的第一雷射器可在低功率模式中被週期性地使用，以與對應的第二收發器中的第一接收器組中的第一偵測器重新建立通訊。只要第二收發器中的第一接收器組在第一接收器組中的通道上遇到信號遺失，則此低功率週期操作模式可繼續。一旦此狀況被校正時(例如，當光纖鏈路被重先連接時)，第二收發器中的第一接收器組中的第一偵測器可指示或發出其已經從第一雷射器接收到有效通訊的信令，且可透過系統通訊在第一收發器中的第一發射器組中的所有雷射器可在所有的通道 (受到與此信令相關聯的任何延遲)上被提升至全功率。此方法可相繼地被施用到第一收發器模組中的第二發射器組中的第一雷射器(以及相繼地以預定的順序被施用到其他發射器組中的第一雷射器)，從而保證週期性的、非重疊的調用脈衝，其週期性地通訊以建立發射器組中的第一雷射器與對應的接收器組中的第一偵測器之間的連接，同時最小化來自斷開的光學鏈路的可存取的雷射發射。

如前所述，收發器110-1可包括在系統及/或電子裝置中。圖3顯示一方塊圖，示出包括收發器110-1的系統300。在一些實施例中，系統300包括處理子系統310(具有一或多個處理器)以及記憶體子系統312(具有記憶體)。

通常，可以硬體及/或軟體來實現收發器及系統300的功能。例如，安全技術可由執行韌體的光學模組(在主機和高速積體電路之間)上的處理器執行。因此，系統300可包括儲存在記憶體子系統312(諸如DRAM或其他類型的揮發性或非揮發性電腦可讀記憶體)中的一或多個程式模組或指令集，其在操作期間可由處理子系統310執行。應注意的是，該一或多個電腦程式可構成電腦程式機構。此外，在記憶體子系統312中的各種模組中的指令可以下列各者來實現：高階程序語言，物件導向程式語言，及/或組合或機器語言。應注意的是，程式語言可被編譯或解譯，例如，可組態或被配置成由處理子系統執行。

系統300中的元件可由信號線、鏈路或匯流排耦接。這些連接可包括信號及/或資料的電、光學、或電光通訊。此外，在先前的實施例中，某些元件顯示彼此直接地連接，而其他元件顯示透過中間元件連接。在各個實例中，互連的方法、或「耦合」、在兩個或更多個電路節點、或端子之間建立某些期望的通訊。這種耦合通常可使用多個電路配置而完成，如同熟習本領域之技術人士所能理解的；例如，可使用AC耦合及/或DC耦合。

在一些實施例中，這些電路、元件、及裝置中的功能可在下列一或多者中實現：特殊應用積體電路(ASICs)、現場可程式閘陣列(FPGAs)、及/或一或多個數位信號處理器(DSPs)。此外，前述實施例中的功能可較多以硬體實現而較少以軟體實現、或者較少以硬體實現而較多以軟體實現，如同本技術領域中已知的。通常，系統300可以是在一個位置或者可以是分佈在多個地理上分散的位置。

系統300可包括：VLSI電路、開關、集線器、橋接器、路由器、通訊系統(諸如分波多工通訊系統)、儲存器區域網路、資料中心、網路(諸如區域網路)、及/或電腦系統(諸如多核心處理器電腦系統)。此外，電腦系統可包括，但不限於：伺服器(諸如多插座、多機架伺服器)、膝上型電腦、通訊裝置或系統、個人電腦、工作站、主機電腦、刀鋒、企業電腦、資料中心、平板電腦、超級電腦、網路附接儲存器(NAS)系統、儲存器區域網路 (SAN)系統、媒體播放器(諸如MP3播放器)、電器、輕巧型筆記型電腦(subnotebook)/輕省型筆記型電腦、智慧型手機、行動電話、網路電器、機上盒、個人數位助理(PDA)、玩具、控制器、數位信號處理器、遊戲機、裝置控制器、設備內的計算引擎、消費性電子裝置、可攜式計算裝置或可攜式電子裝置、個人記事簿、及/或其他電子裝置。應注意的是，一給定的電腦系統可以是在一個位置或者可以是分佈在多個地理上分散的位置。

此外，收發器可被用於多種應用中，諸如：光學通訊(例如，在光學互連或光學鏈路中，諸如用於晶片內或晶片間通訊)、射頻濾波器、生物感測器、資料儲存器(諸如光學儲存裝置或系統)、醫藥(諸如診斷技術或外科手術)、條碼掃瞄器、及/或計量(諸如距離的精密測量)。

此外，收發器110-1及/或系統300的實施例可包括更少的元件或額外的元件。雖然這些實施例被示為具有多個離散物件，這些元件，收發器110-1及系統的本意是可能存在的各種特徵的功能描述，而非本文所描述之實施例的結構示意圖。因此，在這些實施例中，可將兩個或更多個元件組合成單一元件，及/或可改變一或更多個元件的位置。此外，在收發器110-1及/或系統300的前述實施例中的功能可較多以硬體實現而較少以軟體實現、或者較少以硬體實現而較多以軟體實現，如同本技術領域中已知的。

現在描述方法的實施例。圖4顯示一流程圖，示出用於確保用於收發器的等級1條件的方法400，該收發器包括雷射器組及相關聯的埠，該方法可由收發器(諸如圖1中的收發器110-1)執行。在操作期間，當該收發器在不安全的埠上偵測到信號的遺失(操作410)，其表示與該不安全的埠相關聯的光纖已經被斷開或切斷，該收發器致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器(操作412)。然後，該收發器使該雷射器組中的其餘雷射器失能(操作414)。此外，該收發器指示與該一個雷射器相關聯的發射器，使用降低的發射功率在該不安全的埠上發射光學信號(操作416)，該降低的發射功率小於閾值(其與等級1條件相容)，其中該一個雷射器在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間發射。

替代地，當該收發器在安全的埠上接收到有效通訊時(操作418)，該收發器致能與該安全的埠相關聯的雷射器組中的雷射器(操作420)。然後，該收發器指示與該雷射器組中的雷射器相關聯的發射器，使用大於該閾值之用於該等雷射器的正常發射功率，在該安全的埠上發射光學信號(操作422)。

應注意的是，若沒有偵測到信號的遺失(操作410)且在有效通訊視窗內沒有收到有效通訊(操作418)，則有可能是韌體或固定型(stuck-at)的問題。在此情況下，所有的雷射器可被失能(操作424)。

在方法400的一些實施例中，可能有額外的或更少的操作。例如，雷射器組中的所有雷射器可被失能，而後一個雷射器可被致能。此外，可能改變操作的順序，及/或可將兩個或更多個操作組合成單一操作。

雖然前述實施例說明了與光學通訊(諸如在光學鏈路中)一起使用的安全技術，該安全技術可被用於通訊以外的應用中，例如：製造(切割或焊接)、光刻製程、資料儲存器(諸如光學儲存裝置或系統)、醫藥(諸如診斷技術或外科手術)、條碼掃瞄器、娛樂(雷射光表演)、及/或計量(諸如距離的精密測量)。

在先前的描述中，指稱「一些實施例」。應注意的是，「一些實施例」描述了所有可能的實施例的子集，但並不總是指定實施例的相同子集。

前面的描述旨在使熟習本領域之技術人士能夠製造及使用本揭露，並且是在特定應用及其需求的背景下所提供的。此外，本文揭露之實施例的前面的描述僅為了例示及說明的目的。它們不旨在窮舉或將本文揭露限制成所揭露的形式。因此，許多修改和變化對熟習本領域之從業人員而言是顯而易見的，並且本文所定義的一般原理可被施用到其他實施例和應用，而不悖離本揭露的精神和範圍。此外，先前實施例的討論並非旨在限制本揭示。因此，本揭示並非旨在限於示出的實施例，而是應被賦予與本文所揭示之原則及特徵一致的最廣範圍。

Claims

一種收發器，包含：安排在雷射器組中的雷射器，其中一給定的雷射器組包括N個雷射器；耦合至該等雷射器的發射器；光學耦合至該等雷射器的埠，其中一給定的埠光學耦合至該給定的雷射器組，且其中該等埠光學耦合至光纖及相關聯的光學連接器；光學耦合至該等埠的接收器；以及控制邏輯，電耦合至該等雷射器、該等發射器及該等接收器，在操作期間，該控制邏輯針對不安全的埠執行以下步驟，針對該不安全的埠，信號的遺失表示相關聯的光纖已經被斷開或切斷：致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器；將該雷射器組中的其他雷射器失能；以及指示與該一個雷射器相關聯的發射器，使用低於閾值的降低的發射功率在該不安全的埠上發射光學信號，其中該一個雷射器在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間發射。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中，在操作期間，針對在其上接收到有效通訊的安全的埠，該控制邏輯：致能與該安全的埠相關聯的雷射器組中的雷射器；及指示與該雷射器組中的該等雷射器相關聯的發射器，使用大於該閾值之用於該等雷射器的正常發射功率，在該安全的埠上發射光學信號。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中該等雷射器包括下列之一者：垂直空腔表面發光雷射器(VCSELs)；以及矽光子調變器。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中該收發器在該等埠上維持等級1條件，如由國際電工委員會(IEC)60825-1標準所指定。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中該閾值與等級1條件相容，如由國際電工委員會(IEC)60825-1標準所指定。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中該一個雷射器週期性地發射該光學信號。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中各個雷射器組與其他雷射器組被獨立地控制。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中該N個雷射器對應於N個獨立的通道；且其中N為4、12及16之其中一者。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中該有效通訊包括下列之一者：確認(acknowledgment)、連續波信號及資料。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中偵測該信號的遺失包括在時間間隔期間不存在該有效通訊。
如申請專利範圍第1項之收發器，其中該N個組與N個光學模組相關聯。
一種用於強化收發器之安全操作的系統，包含：處理器；記憶體，耦合至該處理器，該記憶體儲存程式模組，在操作期間，該程式模組由該處理器執行；以及收發器，其中該收發器包括：安排在雷射器組中的雷射器，其中一給定的雷射器組包括N個雷射器；耦合至該等雷射器的發射器；光學耦合至該等雷射器的埠，其中一給定的埠光學耦合至該給定的雷射器組，且其中該等埠光學耦合至光纖及相關聯的光學連接器；光學耦合至該等埠的接收器；以及控制邏輯，電耦合至該等雷射器、該等發射器及該等接收器，在操作期間，該控制邏輯針對不安全的埠執行以下步驟，針對該不安全的埠，信號的遺失表示相關聯的光纖已經被斷開或切斷：致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器；將該雷射器組中的其他雷射器失能；以及指示與該一個雷射器相關聯的發射器，使用低於閾值的降低的發射功率在該不安全的埠上發射光學信號，其中該一個雷射器在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間發射。
如申請專利範圍第12項之系統，其中，在操作期間，針對在其上接收到有效通訊的安全的埠，該控制邏輯：致能與該安全的埠相關聯的雷射器組中的雷射器；及指示與該雷射器組中的該等雷射器相關聯的發射器，使用大於該閾值之用於該等雷射器的正常發射功率，在該安全的埠上發射光學信號。
如申請專利範圍第12項之系統，其中該閾值與等級1條件相容，如由國際電工委員會(IEC)60825-1標準所指定。
如申請專利範圍第12項之系統，其中該一個雷射器週期性地發射該光學信號。
如申請專利範圍第12項之系統，其中各個雷射器組與其他雷射器組被獨立地控制。
如申請專利範圍第12項之系統，其中該N個雷射器對應於N個獨立的通道。
如申請專利範圍第12項之系統，其中該有效通訊包括下列之一者：確認、連續波信號及資料。
如申請專利範圍第12項之系統，其中該N個組與N個光學模組相關聯。
一種用於確保用於收發器的等級1條件的方法，該收發器包括雷射器組及相關聯的埠，該等級1條件如由國際電工委員會(IEC)60825-1標準所指定，其中該方法包括：當在不安全的埠上的信號的遺失表示與該不安全的埠相關聯的光纖已經被斷開或切斷時：致能與該不安全的埠相關聯的雷射器組中的一個雷射器；將該雷射器組中的其他雷射器失能；以及指示與該一個雷射器相關聯的發射器，使用低於閾值的降低的發射功率在該不安全的埠上發射光學信號，其中該一個雷射器在與其他雷射器組中被致能的雷射器不同的時間發射。