TWI802929B - 安全操作光學組件的系統和方法、以及光學交換器 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種系統及方法，用於安全使用帶有外部光源的光學組件及光學耦接的光學模組。該系統包含透過輸出埠發射連續波雷射的外部光源模組。一個具有輸入埠及記憶體的光學模組。光學模組產生調變光信號。記憶體儲存光學模組所接收的連續波雷射信號之功率位準。一個光學跨接器，用於耦接輸出埠及輸入埠。通訊匯流排耦接控制器及外部光源模組。控制器將外部光源設定在低功率位準，且當光學模組所接收的連續波雷射信號之所儲存的功率位準超過既定位準時，將外部光源過渡至高功率位準。

Description

安全操作光學組件的系統和方法、以及光學交換器
本揭露主要涉及光信號生成系統，特別涉及在通電(power-up)的期間控制外部光源以限制雷射發射功率，進而防止操作者曝露於全雷射(full laser)發射的常式(routine)。
光學系統(optical system)被運用於高速資料傳輸，其應用諸如資料或電話通訊的開關。舉例來說，光學交換器(optical switch)可以路由(routing)來自光纖纜線的光信號，該光信號由聯網設備所發送與接收。相較於習知的電纜線，光信號的速度更快，且具有較大的頻寬。光學交換器(optical switch)是基於共同封裝光學組件(co-packaged optics assembly)，共同封裝光學組件包含高密度有機基板(high-density organic substrate)、開關積體電路(switch integrated circuit)，及光學模組。每一光學模組具有三個光纖陣列(fiber array)，其中一者傳送光信號，第二者接收光信號，第三者光學地連接至外部光源模組。外部光源模組發射連續波雷射輸出信號，並作為光學模組之光驅動器(optical driver)。連續波雷射輸出信號經由光纖而提供給光學模組，光纖的其中一端連接至外部光源模組，另一端連接至光學模組。連續波雷射信號被光學模組所調變(modulate)，以承載光信號。
外部光源模組通常是以標準化的QSFP-DD(Quad Small Form Factor Pluggable-Double Density) 以及OSFP (Octal Small Form factor Pluggable)封裝為主，該封裝有可插拔的性質，並可以安裝到光交換的前面板中。有了這種可插拔模組的設計，外部光源模組可透過電子埠(electrical port)以通電及管理，電子埠可連接至面板中的QSFP-DD或OSFP上相應的連接器。然而，當所發射的連續波雷射可從面板所見，這方法存有潛在的雷射安全性顧慮。功率全滿的雷射信號之光功率(optical power)是極大的(例如，+20至+25分貝毫瓦(dBm))。因此，當外部光源模組被啟用，在系統交互運作之期間的高光功率可能導致眼睛安全性的問題。若光纖纜線未確實地連接至光學模組，而外部光源模組又被觸發，則其所導致的輸出雷射光可能會對操作者的眼睛造成潛在傷害。
對於此問題的一種解決方案為一種整合光學模組及外部光源模組的硬體光學組件，將光口(optical port)及電口(electrical port)皆調整為從面板向內的朝向。如此一來，這種共同封裝系統可規避光學跨接器的使用，並防止人眼對光的直接高度曝露。然而，這種封裝設計對於廠商而言，成本高昂且難度頗高，因為需要設計新的封裝，以及無法使這種組件與目前現有的光學交換器上的標準封裝插座相吻合。
因此，須要有一種常式(routine)，在與個別的光學模組共同運作時，降低來自外部光源模組的雷射功率。也需要有一種被控制器所執行的韌體，使外部光源模組得以使用現有的標準封裝，而無須冒著意外曝露於雷射發射的風險。也需要有一種常式，限制外部光源之功率，直到連續波雷射確實地耦接至光學模組以進行操作。
所揭露的範例為一種安全操作光學組件的系統，該系統包含：外部光源模組，透過輸出埠發射連續波雷射信號；光學模組，具有輸入埠及記憶體，光學模組產生調變光信號，記憶體儲存光學模組所接收的連續波雷射信號之功率位準；光學跨接器，用於耦接輸出埠及輸入埠；控制器，將外部光源模組設定在低功率位準，且當光學模組所接收的連續波雷射信號之所儲存的功率位準超過一既定位準時，將外部光源模組過渡至高功率位準；通訊匯流排，耦接控制器及外部光源模組，以使控制器得以設定外部光源模組之功率位準。
在所揭露的範例系統之另一實施例中，外部光源模組包含標準封裝機殼，標準封裝機殼可插入光學交換器中的前面板插座。在另一實施例中，若光學跨接器確實地將輸出埠連接至輸入埠，則既定位準為光學模組所接收的連續波雷射信號之預期輸入功率。在另一實施例中，記憶體為電子可抹除可程式化唯讀記憶體(electrically-erasable programmable read only memory；EEPROM)。在另一實施例中，低功率位準為連續波雷射信號在不傷人眼時所在的功率位準。在另一實施例中，通訊匯流排為積體電路介接(inter-integrated circuit bus；I2C)匯流排，且控制器透過通訊匯流排發送控制信號至外部光源模組，以設定連續波雷射信號之功率。在另一實施例中，該系統包含第二通訊匯流排，位於控制器與光學模組之間。控制器透過第二通訊匯流排，從記憶體接收所儲存的功率位準。
所揭露的另一實施例為一種方法，安全地使用外部光源模組，外部光源模組發射連續波雷射信號至光學模組，光學模組產生調變光信號。外部光源模組所發射的連續波雷射信號被設定在低功率位準。藉由光學模組，來自外部光源模組的連續波雷射信號被光學模組所接收。光學模組所接收的連續波雷射信號之功率被決定。經由控制器，所接收的功率與既定功率位準被進行比較。若所接收的功率超過既定功率位準，連續波雷射信號之功率被變更為高功率。
在所揭露範例方法的另一實施例中，既定功率位準及所決定從光學模組所接收的功率被儲存至光學模組的記憶體。在另一實施例中，記憶體為控制器可存取的電子可抹除可程式化唯讀記憶體(electrically-erasable programmable read only memory；EEPROM)。在另一實施例中，外部光源模組包含可插拔的標準封裝機殼。在另一實施例中，若光學跨接器確實地將連續波雷射信號耦接至光學模組，則既定功率位準為光學模組所接收的連續波雷射信號之輸入功率。在另一實施例中，低功率位準為連續波雷射信號在不傷人眼時所在的功率位準。
所揭露的另一範例為一種光學交換器，包含：光學模組，用於產生調變光信號，光學模組具有光輸入以接收連續波雷射信號；外部光源模組，發射連續波雷射信號，連續波雷射信號光學地耦接至光學模組之光輸入；控制器，耦接至光學模組及外部光源模組。控制器首先將連續波雷射信號之功率控制在不傷人眼時所在的低位準。控制器判斷光學模組所接收的連續波雷射信號位於低位準的功率是否不超過既定功率位準，以指示雷射光束與光學模組之確實耦接。控制器將連續波雷射信號之功率提升至高位準，以使光學模組得以傳送調變光信號。
在所揭露的範例光學交換器的另一實施例中，控制器為中央處理單元(CPU)。在另一實施例中，外部光源模組為複數個外部光源模組的其中之一，及光學模組為複數個光學模組的其中之一。在另一實施例中，光學交換器具有包含插座的面板。外部光源模組包含可插拔的標準封裝機殼。在另一實施例中，光學模組包含記憶體，記憶體儲存既定功率位準及所決定從光學模組所接收的功率。在另一實施例中，控制器透過I2C匯流排耦接至外部光源模組，及透過串列周邊介面(serial peripheral interface；SPI)匯流排耦接至光學模組。
以上發明內容並非意圖代表本揭露的每個實施例或每個觀點。反之，前述的發明內容僅提供在此列舉的某些新穎的觀念及特徵之範例。以上特徵及優點，以及本揭露的其他特徵及優點，當關聯於搭配的圖式及附加的請求項，從以下用來實施本發明的代表性實施例及模式的詳細敘述中，將立即清晰可見。
本發明可依許多不同的形式所實施。代表性的實施例被圖式所展示，並將在此被詳細地敘述。本揭露為本發明的原則之範例或圖解，且並非意圖將本揭露之廣泛的觀點限制於繪式的實施例。在此基礎上，例如在摘要、發明內容及實施方式等段落中被揭露，但並未明確地在請求項中列舉的元件及限制，不應被單獨地、集體地、暗示地、推論地或其他方式地併入至請求項中。為了本詳細敘述之目的，除非被具體地否認，否則單數形包含複數形，反之亦然；且「包含」一詞意指「無限制地包含」。此外，表近似的詞彙，例如「約」、「幾乎」、「大體上」、「大概」及類似的詞彙，能在此被用來意指「在」、「近」、「近於」、「3-5%的範圍內」或「可接受的製造公差內」，或者其任何的邏輯組合。
本揭露提供一種韌體常式，用於外部光源模組之初始化。出於安全性的考量，外部光源模組防止所發射的雷射之全功率(full power)發射。韌體常式於系統初始化期間，控制外部光源模組之光功率。所揭露的常式包含光學通電訓練(optical power-up training)迴圈程式。光學封裝系統的此功能亦包含，當偵測到來自外部光源的光纖連接器與光學模組斷開連接時，自動關閉雷射的情境。外部光源模組唯有在雷射信號確實地被光學模組所接收、表示光學連接器已確實地連接時，才會被調整至全功率。
在雷射安全性模式(laser safety mode)下，常式減少外部光源模組之光功率。常式從儲存在記憶體中的一數值，決定從光學模組所接收的連續波雷射輸入功率。當雷射輸入功率位於指示出確實的光學連接之期待位準，常式控制外部光源，以將連續波雷射增加至全功率。韌體監控及控制外部光源，及光學模組，以確保雷射發射不在全功率，直到光信號確實地被光學模組所接收、表示光纖連接器之確實連接。這確保眼睛免於遭受意外的全功率雷射發射。
第1A圖展示一種範例光學裝置，在此範例中為光學交換器100。光學交換器100包含機殼110，機殼110容納支持的元件，諸如電源供應器、風扇、記憶體裝置及控制器。光學交換器100為諸如伺服器之類的外部網路裝置所傳輸與接收的光信號安排路線。光學交換器100是基於共同封裝光學組件，共同封裝光學組件管理光信號的傳輸與接收。
光學組件包含高密度有機基板電路板112、開關控制器114，及光學模組116。在此範例中，電路板112上有十六個光學模組116，被配置在四個群組中。在此範例中，開關控制器114為中央處理單元(CPU)，但可使用任何適用的控制器，像是特殊應用積體電路(application specific integrated circuit；ASIC)。每一光學模組116具有三個位於同側而面朝外的光纖陣列埠。其中一個光纖陣列埠傳輸光信號，同時第二個光纖陣列埠則接收光信號。第三個光纖陣列埠光學地連接至外部光源模組118，以接收連續波雷射信號，進而驅動光學模組116。在此範例中，共有八個外部光源模組118，每個外部光源模組118對應於其中兩個光學模組116。外部光源模組118被架設在面板120上。光學模組116具有電性連接接腳，位於帶有光纖陣列埠的一側的對面、朝向內部的一側。光學模組被安置於ASIC 122附近，ASIC包含開關邏輯以透過連接接腳為光學模組之間的信號安排路線。
每一外部光源模組118插入機殼110之面板120上的相應插座中，該插座向外部光源模組118供電。而外部光源模組118被安置於面板120上的兩排。以下將說明，每一外部光源模組118發射連續波雷射輸出信號。經由光學跨接器130，雷射輸出信號被分別提供給各自的光學模組116。光學跨接器130具有一系列通道(例如八個通道)，通道的其中一端連接至外部光源模組118。光學跨接器130的另一端連接至光分歧器(optical splitter)(未在圖中)，光分歧器將光學跨接器130的某些通道連接其中一個光學模組116的其中一個光纖陣列埠，將光學跨接器130的其他通道連接另一個光學模組116。於是，每一外部光源模組118具有一光學跨接器130，光學跨接器130提供雷射輸出信號給各自的兩個光學模組116。
在此範例中，外部光源模組118是一種標準的可插拔模組，可插入開關100之面板120中對應的插座。範例中外部光源模組118之機殼為QSFP-DD及OSFP標準封裝型式。出於這種可插拔模組之設計，外部光源模組118可透過面板120中的八個QSFP-DD或OSFP插座中的任一個插座所啟動及管理。
第1B圖是包含第1圖中的控制器114、光學模組116及外部光源模組118的範例雷射發射系統之方塊圖。在此範例中，外部光源模組118是一種高光功率提供者，像是雷射發射器。外部光源模組118包含連續波雷射輸出埠132，連續波雷射輸出埠132發射連續雷射輸出信號至光學跨接器130的一端。光學跨接器130的另一端則透過光分歧器(未在圖中)而連接至光學模組116之光纖陣列埠134。控制器114經由匯流排136，與外部光源模組118交換信號。在此範例中，匯流排136為積體電路介接(inter-integrated circuit bus；I2C)匯流排，但可使用任何類似的匯流排。控制器114經由匯流排138，與光學模組116通訊。在此範例中，匯流排138為串列周邊介面(serial peripheral interface；SPI)匯流排，但可使用任何類似的匯流排。
光學模組116包含矽光子晶片150，矽光子晶片150將來自外部光源模組118的連續波雷射信號轉換為脈衝調變光輸出(pulse modulated optical output)信號。光學模組116亦包含暫存器所組成的記憶體152，暫存器為光學系統提供狀態資料。光學模組116亦包含根據韌體156所運作的控制器154。光學模組116亦包含光纖陣列接收埠160及光纖陣列傳輸埠162。在此範例中，控制器154操作矽光子晶片150，以透過光纖陣列傳輸埠162調變光輸出信號，進而傳輸光信號。外部光源模組118亦包含控制器170及韌體172，以控制產生連續波雷射光束的內部雷射元件之功率信號。
控制器114為主機，控制來自外部光源模組118的雷射之發射功率，以及來自光模組116的脈衝調變光輸出。控制器114透過匯流排136，從外部光源模組118取得狀態資料。在此範例中，控制器114為外部光源模組118執行通電常式，以確保在雷射光束以全功率運作之前，光學跨接器130已確實地連接。
控制器114所執行的通電常式具有雷射安全性模式、功率評估階段及通電階段等三個階段。首先，為了保護眼睛，外部光源模組118之韌體172執行雷射安全性模式，以將雷射輸出之光功率設定為低光功率位準。接著，光學模組116之韌體156能透過記憶體152中的記憶體映像，回饋從外部光源模組118所接收的連續波光功率讀數。再來，主機系統114之韌體執行光學通電訓練迴圈程式，以根據起動常式(start-up routine)協調外部光源模組118及光學模組116。於是，當初始化狀態完成，且光學模組116所接收的低能雷射信號位於預期位準，表示光學跨接器130之確實的連接時，迴圈將驅使外部光源模組118將雷射設為全功率。
第2圖是第1B圖中包含控制器114、光學模組116及外部光源模組118的光學系統，進行全通電(full power-up)的程序之狀態圖。在第2圖中，矩形代表一種穩定狀態，而橢圓形則代表一種過渡狀態。該光學系統的所有狀態，皆是被其值為真(true)的重設信號所重設。狀態經過重設，系統會過渡至重設進行中(Resetting)狀態210。接著，系統進入已重設(reset)狀態212。再接著，從控制器114發送至光源模組118的重設信號被設定為假(false)。於是，系統過渡至管理初始化狀態214。管理初始化會確保匯流排136(如第1B圖中所示)確實地運作，且透過匯流排136可使信號介於控制器114及外部光源模組118之間進行通訊。若在過渡的期間重設信號為真，系統回復至重設進行中狀態210。若管理初始化程序已完成，則系統移往模組低功率狀態216。
當系統處於模組低功率狀態216，若重設信號為真，則系統會過渡至重設進行中狀態210。若在低功率狀態之期間，低功率信號為假，則系統會過渡至雷射安全性初始化狀態218。於雷射安全性狀態，外部光源模組118對雷射發射器採用較低的功率。若在過渡至雷射安全性初始化的期間，低功率信號被設為真，則系統過渡至模組斷電狀態220。當斷電狀態已完成，系統即過渡至模組低功率狀態216。當雷射安全性初始化程序已完成，系統即過渡至雷射安全性狀態222。
當系統處於雷射安全性狀態222時，若低功率信號被設為真，則系統過渡至模組斷電狀態220。若雷射安全性信號被設為假，則系統過渡至將模組提升到全功率的模組通電狀態224。若在過渡之期間，雷射安全性信號被設為真，則系統會過渡至雷射安全性初始化狀態226。當初始化已完成，系統將處於雷射安全性狀態222。當模組通電已完成，系統即處於模組就緒狀態228。在模組就緒狀態228之期間，若雷射安全性信號被設為真，則系統過渡至雷射安全性初始化狀態226。若錯誤信號(fault signal)在第2圖中的任何狀態之任何時間被設為真，則將系統設為錯誤狀態230。
在此範例中，是使用公用管理介面系統(Common Management Interface System；CMIS)4.0版管理介面來設定狀態信號，諸如重設信號、低功率信號、錯誤信號、雷射安全性信號等。在狀態圖中，雷射安全性模式下的雷射安全性狀態222是被嵌入第1B圖中的外部光源模組118之韌體172。雷射安全性模式是在雷射安全性狀態222下，於外部光源模組狀態機所執行。在雷射安全性狀態222之期間，外部光源模組118的雷射輸出功率被限制在不會對眼睛造成傷害的較低的光功率。當雷射安全性過渡信號被設為假，表示光學模組116成功接收位於正確的功率位準的功率信號，則韌體172開始啟用外部光源模組118的光功率，以過渡至更高的功率位準，進而在模組通電狀態224下正常運作。當通電已完成，將外部光源模組118之韌體172設為模組就緒狀態228。
光學模組116之韌體156寫入記憶體152中的功率讀數暫存器(皆在第1B圖中)，以儲存從外部光源模組118所接收的連續波雷射光輸出。在此範例中，必要的暫存器被定義於儲存在光學模組116之記憶體152中的記憶表(memory table)，以儲存光學模組116所接收的雷射發射之不同的輸出功率位準。在光學通電訓練迴圈之期間，透過匯流排138將外部光學模組118之光功率讀數回報給控制器114。在光學通電訓練迴圈之期間，控制器114持續地監測光功率讀數。
第3A-3D圖是用於光學模組116的表300的一部份。表300被儲存在第1B圖中的光學模組116之記憶體152中。第1B圖中的光學模組116之控制器154可讀取及寫入表300的資料，以及將所讀取的資料發送給控制器114。表300展示被保存以供應資料的位元組128-147之範例資料分配。在此範例中，記憶體152為EEPROM，但可使用其他的記憶體裝置。表300是儲存運作光學模組116所需資料的一種範例。表300儲存光學模組116所提供的附加資訊。所儲存的資訊是用於監測從雷射所接收的光功率，以及儲存警報(alarm)/警告(warning)光功率閥值及旗標。
如以上所說明的，表300中的某些暫存器定義外部光源模組118的連續波雷射輸出之不同的功率位準。在表300中，外部光源模組118所發射出的光功率數值，被光學模組116確定接收後，轉換為數字信號並儲存於位元組128-129。位元組130-137為不同的警報閥值儲存不同的雷射安全性閥值。位元組138包含位元0-7，位元0-7可為各種警告或警報所設定。高安全性警告閥值及低安全性警告閥值是用於光學通電訓練階段的光學系統。高警報閥值及低警報閥值是用於全功率及正常工作階段的光學系統。
位元組139-146儲存於雷射的正常運作下，功率監測器的警報及警告之數值或閥值。位元組147中的位元0-7可為連續波雷射之正常運作狀態下的各種警告及警報所設定。於是，常式會從位元組128-129中的光學模組讀取雷射輸出之功率位準，並將該數值與在雷射安全性模式下從位元組130-137所讀取的警報閥值及警告閥值進行比較。常式會基於這些比較結果，分別設定位元組138之位元中的警報或警告。舉例來說，控制器114可偵測於正常運作期間所觸發的低警報旗標暫存器。控制器114能決定將雷射安全性信號轉譯為真，以迫使外部光源模組118經由I2C匯流排136而進入第2圖中的雷射安全性狀態222。又或者，控制器114能決定將低功率信號轉譯為真，以迫使外部光源模組118進入第2圖中的低功率狀態216。
同樣地，於正常運作之期間，常式會讀取位元組128及位元組129中的雷射之輸出功率，並將該數值與在正常模式下從位元組139-146所讀取的警報閥值及警告閥值進行比較。常式會基於這些比較結果，分別設定位元組147之位元中的警報或警告。
第4圖中的流程圖是代表對第1B圖中的外部光源模組118進行安全通電的程序400之範例機器可讀指令。在此範例中，機器可讀指令包括由(a)處理器；(b)控制器；及/或(c)一或多個其他適用的處理裝置所執行的演算法。該演算法可由儲存在有形媒體，諸如快閃記憶體、CD-ROM、軟碟、硬碟、數位(多功能)影音磁碟(DVD)或者其他記憶體裝置上的軟體所實施。然而，本領域普通技能之人將容易理解，該演算法的全部或部分可替代地由處理器之外的裝置所執行，及/或以習知的方式(例如以特殊應用積體電路[ASIC]；可程式邏輯裝置[PLD];場域可程式邏輯裝置[FPLD]所執行)，由韌體或專屬硬體所實施。舉例來說，介面的任何或所有元件可由軟體、硬體，及/或韌體所執行。同樣地，可以手動執行流程圖所代表的某些或全部的機器可讀指令。此外，雖然範例演算法是參考第4圖中所繪示的流程圖所敘述，本領域普通技能之人將容易理解，可使用許多其他方法以執行範例機器可讀指令。舉例來說，可改變區塊的執行順序，及/或可改變、刪減或合併某些所述區塊。
在此範例中，於區塊410，程式開始通電。於區塊412，第1B圖中的控制器114所執行的常式將低功率信號設置為假，以初始過渡至雷射安全性模式。將外部光源模組118設為雷射安全性模式。在此範例中，於低功率狀態下的連續波雷射之輸出功率被維持在3毫瓦(mW)。當從記憶體152中適當的暫存器讀取連續波雷射光功率位準，光學模組116經由SPI匯流排將所接收的功率數值回報給公用管理介面系統(Common Management Interface System；CMIS)。
於區塊414，主機控制器114核對所接收的雷射輸出功率是否位於或低於預期的低功率位準。若所接收功率在規格的低功率位準之內，則於區塊416，主機控制器114藉由I2C匯流排，對外部光源模組118將雷射安全性信號設為假。若所接收功率不在規格之內，則維持在雷射安全性狀態，以使光源模組118將雷射維持在目前的功率位準。在此範例中，於區塊414，對外部光源功率進行10次核對，每次均對功率讀數與規格的功率位準進行核對。若10次之後，功率不在規格之內，則進入區塊420，常式結束。於區塊414，若在10次核對的任一次中，功率讀數在規格之內，則進入區塊416，將雷射安全性信號設為假。
於區塊416，當雷射安全性過渡信號轉為假時，外部光源模組118會開始為雷射發射器增加偏壓電流。這使得外部光源模組118發射較高光功率位準的連續波雷射。於是，外部光源模組118會進入模組就緒狀態。若外部光源模組118處於模組就緒狀態，則常式結束。在此範例中，若外部光源模組118並非處於模組就緒狀態，則系統會藉由寫入外部光源模組118及光學模組116中的暫存器，而產生錯誤狀態。控制器114可存取這些暫存器，以決定光學模組116及外部光源模組118的錯誤狀態。
第5圖是展示對外部光源模組118進行安全通電的常式之不同的行為及狀態機模式的示意圖。該示意圖展示主機控制器114的行為、外部光源模組118的行為，以及外部光源的狀態欄510。狀態欄510列出外部光源模組118的低功率狀態512、雷射安全性初始化狀態514、雷射安全性模式狀態516、模組通電狀態518及高功率模式狀態520等五種狀態。
控制器114首先將低功率信號設置為假，以初始過渡至雷射安全性模式，即行為530。於是，外部光源模組118位於低功率模式512。當接收到低功率信號為假，外部光源模組118之控制器開始過渡至雷射安全性初始化狀態，即行為532。外部光源模組118啟用雷射偏壓電流，即行為534。接著，外部光源模組118之控制器將雷射輸出功率穩定在較低的功率，即行為536。雷射輸出功率穩定後，控制器114核對外部光源模組118的狀態，以確保其處於雷射安全性模式516，即行為538。
控制器114核對儲存在第1B圖中的光學模組116之記憶體中的功率讀數，並判斷功率讀數是否超過從記憶體所讀取到的功率閥值，即行為540。若讀數低於功率閥值，則判斷為錯誤情況，並對外部光源模組118進行斷電。若讀數超過閥值位準，則控制器114將雷射安全性信號設置為假，以初始過渡外部光源模組118至高功率模式，即行為542。外部光源模組118之控制器接收雷射過渡信號為假的數值，並過渡至模組通電狀態518，即行為544。控制器114驅使外部光源模組118增加偏壓電流至高功率模式，即行為546。當模組已就緒，控制器114將模組狀態變化旗標設為1，並將雷射輸出功率穩定在較高的功率，即行為548。接著，外部光源模組118進入高功率模式狀態520。外部光源模組118之控制器接收旗標，並指示已完成過渡至高功率模式，即行為550。然後，控制器偵測中斷(interrupt)之斷言(assertion)，並讀取所有取消中斷斷言的中斷旗標暫存器，即行為552。
如本申請中所使用的「元件」、「模組」、「系統」或類似的詞彙，通常係指與電腦相關的實體，可以是硬體(例如電路)、硬體與軟體之組合、軟體，或者與運作機器相關、具有一種或更多種特定功能的實體。舉例而言，元件可以是但不限於在處理器(例如數位信號處理器)上執行的程序、處理器、物件、可執行檔、執行緒(thread of execution)、程式，及/或電腦。作為示例，在控制器上執行的應用，以及控制器本身，皆可為元件。一個或更多個元件可常駐於程序及/或執行緒之內，且一個元件可被侷限在一台電腦上及/或分散在兩台或更多台電腦之間。此外，「裝置」可出自於特殊設計的硬體之形式；藉由執行其上使硬體能執行特定功能的軟體所特製出的通用硬體；儲存在電腦可讀取媒體上的軟體；或者其組合。
在此所使用的術語僅以敘述特定的實施例為目的，而並非意圖限制本發明。如在此所使用的，單數形「一」及「該」意圖亦包含複數形，除非文意明顯另有所指。此外，倘若「包含」、「具有」一詞或者其變形，被使用在詳細敘述及/或請求項中，這類詞彙意圖被包含在類似於「包括」一詞的方式中。
除非另有定義，在此所使用的所有詞彙(包含技術性及科學性的詞彙)，與本技術領域之普通技術之人一般所理解的，具有相同的含意。此外，像是被定義在一般所使用的字典中的詞彙，應被解讀為具有與它們在相關技術的文意中一致的含意，且除非在此被明確地如此定義，否則該等詞彙不會被解讀為理想化或過度正式的概念。
雖然本發明之各種實施例已被敘述如上，應被理解的是，該等實施例僅被呈現以作為範例，而非限制。即使本發明已參考一種或更多種實施方式所繪示及敘述，當閱讀及理解本說明書及附加的圖式時，均等的替換及修改將可被其他熟習此項技術者想到或知曉。此外，雖然本發明之特定的特徵可僅被數個實施例的其中之一所揭露，這種特徵可與其他實施例的一個或更多個其他特徵進行組合，而此其他特徵對於任何給定的或特定的應用可能是期望的或有利的。因此，本發明之廣度及範圍不應受限於任何以上敘述的實施例。反之，本發明之範圍應根據以下的請求項及其均等物所定義。
100:光學交換器 110:機殼 112:電路板 114:控制器 116:光學模組 118:外部光源模組 120:面板 122:特殊應用積體電路(ASIC) 130:光學跨接器 132:連續波雷射輸出埠 134:光纖陣列埠 136,136:匯流排 150:矽光子晶片 152:記憶體 154:控制器 156:韌體 160:光纖陣列接收埠 162:光纖陣列傳輸埠 170:控制器 172:韌體 210:重設進行中狀態 212:已重設狀態 214:管理初始化狀態 216:模組低功率狀態 218:雷射安全性初始化狀態 220:模組斷電狀態 222:雷射安全性狀態 224:模組通電狀態 226:雷射安全性初始化狀態 228:模組就緒狀態 230:錯誤狀態 300:表 400:程序 410-420:區塊 510:狀態欄 512:低功率狀態 514:雷射安全性初始化狀態 516:雷射安全性模式狀態 518:模組通電狀態 520:高功率模式狀態 530-550:行為
本揭露將可從以下示範的實施例之敘述搭配附帶的圖式更佳地理解。此外，應被理解的係，在本揭露之流程圖中，各區塊的執行順序可被改變，且/或某些區塊可被改變、刪減或合併。 第1A圖是包含光學組件的一種光學交換器的透視圖，光學組件具有基於常式的韌體，以防止意外的高功率雷射發射。 第1B圖是第1A圖中的其中一種範例雷射組件的方塊圖。 第2圖是防止第1B圖中的外部光源模組進行全功率雷射發射的一種範例常式的狀態圖。 第3A-3D圖是範例常式所用來啟動第1B圖中的外部光源模組之暫存器資料表的一部份。 第4圖是僅在雷射信號確實地從光學模組所接收時才對外部光源提供高功率的常式之流程圖。 第5圖是對應第4圖中的範例常式的範例狀態圖。
本揭露可接受各種修改及替代的形式。某些代表性的實施例，已被圖式中的範例所展示，並將在此被詳細地敘述。然而，應被理解的是，本發明並非意圖限定於所揭露的特定形式。反之，本揭露涵蓋所有的修改、均等物，以及落在如附加的請求項所定義的本發明之範圍與精神之內的替代方案。
510:狀態欄
512:低功率狀態
514:雷射安全性初始化狀態
516:雷射安全性模式狀態
518:模組通電狀態
520:高功率模式狀態
530-550:行為

Claims (10)

  1. 一種安全操作光學組件的系統，該系統包括： 一外部光源模組，透過一輸出埠發射一連續波雷射信號； 一光學模組，具有一輸入埠及一記憶體，該光學模組產生一調變光信號，其中該記憶體儲存該光學模組所接收的該連續波雷射信號之功率位準(power level)； 一光學跨接器(jumper)，用於耦接該輸出埠及該輸入埠； 一控制器，可操作以將該外部光源模組設定在一低功率位準，且當該光學模組所接收的該連續波雷射信號之所儲存的功率位準超過一既定位準時，將該外部光源模組過渡(transition)至一高功率位準；以及 一通訊匯流排，耦接該控制器及該外部光源模組，以使該控制器得以設定該外部光源模組之功率位準。
  2. 如請求項1之安全操作光學組件的系統，其中該外部光源模組包括一標準封裝機殼(form factor housing)，該標準封裝機殼可插入一光學交換器(optical switch)中的一插座。
  3. 如請求項1之安全操作光學組件的系統，其中若該光學跨接器確實地將該輸出埠連接至該輸入埠，則該既定位準為該光學模組所接收的該連續波雷射信號之一預期輸入功率。
  4. 如請求項1之安全操作光學組件的系統，其中該通訊匯流排為一積體電路介接匯流排(inter-integrated circuit bus；I2C bus)，及其中該控制器透過該通訊匯流排發送控制信號至該外部光源模組，以設定該連續波雷射信號之功率。
  5. 一種安全使用光學組件的方法，安全地使用一外部光源模組，發射一連續波雷射信號至產生一調變光信號的一光學模組，該方法包括： 將該外部光源模組所發射的該連續波雷射信號設定在一低功率位準； 藉由該光學模組，從該外部光源模組接收該連續波雷射信號； 決定該光學模組所接收的該連續波雷射信號之功率； 經由一控制器，將所接收的功率與一既定功率位準進行比較；以及 若所接收的功率超過該既定功率位準，將該連續波雷射信號之功率變更為高功率。
  6. 如請求項5之安全使用光學組件的方法 ，其中若一光學跨接器確實地將該連續波雷射信號耦接至該光學模組，則該既定功率位準為該光學模組所接收的該連續波雷射信號之輸入功率。
  7. 如請求項5之安全使用光學組件的方法 ，其中該低功率位準為該連續波雷射信號在不傷人眼時所在的功率位準。
  8. 一種光學交換器，包括： 一光學模組，用於產生調變光信號，該光學模組具有一光輸入以接收一連續波雷射信號； 一外部光源模組，發射該連續波雷射信號，該連續波雷射信號光學地耦接至該光學模組之該光輸入；以及 一控制器，耦接至該光學模組及該外部光源模組，其中該控制器可操作以： 首先將該連續波雷射信號之功率控制在不傷人眼時所在的一低位準； 判斷該光學模組所接收的該連續波雷射信號位於該低位準的功率是否不超過一既定功率位準，以指示雷射光束與該光學模組之確實耦接； 將該連續波雷射信號之功率提升至一高位準，以使該光學模組得以傳送調變光信號。
  9. 如請求項8之光學交換器，更包括一面板，該面板包括一插座，其中該外部光源模組包括插入該插座的一標準封裝機殼(form factor housing)。
  10. 如請求項8之光學交換器，其中該控制器透過一積體電路介接匯流排(inter-integrated circuit bus；I2C bus)耦接至該外部光源模組，及透過一串列週邊介面(serial peripheral interface；SPI)匯流排耦接至該光學模組。
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