TWM531600U - 主動光學纜線 - Google Patents

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TWM531600U
TWM531600U TW104217002U TW104217002U TWM531600U TW M531600 U TWM531600 U TW M531600U TW 104217002 U TW104217002 U TW 104217002U TW 104217002 U TW104217002 U TW 104217002U TW M531600 U TWM531600 U TW M531600U
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埃里克 俊 斯賓登
駿馬克 安卓 瑞迪爾
威廉Ｊ 扣洛斯奇
凱文 伯特
湯姆士 班傑明 措可斯爾
雷斯理 雷爾瑞
大衛Ａ 郎山姆
安迪 俊 巴可斯特
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Description

主動光學纜線
本新型和測量及記錄主動元件的溫度資料之方法有關並且和估算主動元件的剩餘生命期之方法有關。更明確地說，本新型和利用具有有限被寫入能力及有限容量的記憶體來測量及記錄主動元件的溫度資料之方法有關，並且和以主動元件的溫度歷史資料為基礎來估算它的剩餘生命期之方法有關。
生命期(也就是，發生失效之前的時間)相依於主動元件的操作環境，其包含溫度、濕度、…等。平均失效時間(Mean Time To Failure，MTTF)為發生失效之前的元件的平均預估操作時間。一主動元件的MTTF同樣相依於該主動元件的操作環境。製造商通常會提供一給定操作條件(溫度、濕度、電流、…等)中的MTTF。然而，主動元件的操作溫度卻會隨著應用而大幅地改變。
主動元件的範例為一垂直腔表面發射雷射(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。VCSEL為半導體光源，其會發射同調光並且在光纖應用中通常會被整合於系統之中。其中一種此類系統為主動光學纜線(Active Optical Cable，AOC)，其係一種光纖纜線，其包含被稱為換能器 (transducer)的電氣至光學轉換器及/或光學至電氣轉換器。VCSEL在高溫處傾向於更快速地磨耗並且係AOC之中最可能的失效來源。VCSEL能夠表示單一雷射或是單一晶粒中的雷射陣列(也就是，VCSEL陣列)。
主動元件的問題係，不知道它們何時會失效。理想上，主動元件的操作環境的條件會連續受到監視以及記錄。然而，未必可以如此。舉例來說，AOC便無法連續地監視與記錄溫度，因為AOC的非揮發性記憶體僅能夠被寫入有限的次數。倘若使用可電氣抹除程式化唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)半導體元件作為AOC的記憶體的話，此記憶體會有有限次數的寫入循環。於一範例中，由ATMEL(位於美國加州的聖荷西市)所製造的特定EEPROM在85℃的操作溫度下，於失效之前會有額定30,000次的寫入循環。
為克服上面所述問題，本新型的較佳實施例提供一種利用具有有限被寫入能力及有限容量的記憶體來測量及記錄主動元件的溫度資料的方法，以及提供一種利用該溫度資料來估算該主動元件之年齡的估算方法。
於本新型的一較佳實施例中提供一種AOC，其包含一VCSEL、揮發性記憶體元件與非揮發性記憶體元件、一處理器、以及一感測器。該感測器提供和影響主動元件老化的操作參數有關的資訊。該感測器會在規律的子時間區間處受到該處理器監視，而所產生的資訊則會被儲存在揮發性記憶體之中。被儲存在揮發性記憶體之中的資訊會在規律的時間區間處由該處理器傳輸且寫入至該非揮發性記憶體，一時間區間的長度 大於一子時間區間的長度，以便減少該非揮發性記憶體之寫入循環的次數。被儲存在該非揮發性記憶體之中的資訊會被用來決定該主動元件的有效年齡。
本新型的一較佳實施例提供一種主動光學纜線，其包含：一光纖纜線；至少一光學換能器；一第一記憶體；一第二記憶體；一感測器，其會感測該主動光學纜線的操作參數；以及一處理器，其被連接至該至少一光學換能器、該第一記憶體、該第二記憶體、以及該感測器。在被分割成多個規律子時間區間的規律時間區間期間以及在每一個該些規律的子時間區間之後，該處理器會在該第二記憶體之中記錄一對應於一被感測到的操作參數的數值，並且在每一個該些規律的時間區間之後將被記錄於該第二記憶體之中的數值儲存於該第一記憶體之中。
該些規律的時間區間以及該些規律的子時間區間較佳的係以該第一記憶體的預期寫入次數以及該主動光學纜線的預期生命期為基礎。該操作參數較佳的係溫度。
較佳的係，該第二記憶體包含多個分組(bin)，並且該些分組中的每一者皆對應於該被感測的操作參數的一數值範圍。該處理器較佳的係以將對應於該被感測的操作參數之數值範圍(其包含該被感測的操作參數的數值)的分組的分組數值遞增一的方式於該第二記憶體之中記錄對應於該被感測到的操作參數的數值。該第一記憶體較佳的係包含多個分組，它們對應於該第二記憶體之中的分組。該處理器較佳的係藉由將該第二記憶體之中的每一個分組的分組數值加入先前被儲存在該第一記憶體之中的對應分組之中的對應分組數值而將被記錄在該第二記憶體之中的數值儲存在該 第一記憶體之中。該處理器較佳的係以被儲存在該第一記憶體之中的分組的分組數值為基礎來計算該主動光學纜線的有效年齡。該處理器較佳的係僅以被儲存在該第一記憶體之中的分組的分組數值為基礎來計算該有效年齡。該處理器較佳的係倘該有效年齡係在一臨界數值之上，則提供一指示符信號。較佳的係，該操作參數為溫度；該些分組中的每一者皆代表一溫度範圍；並且該處理器會利用下面的方程式來計算該主動光學纜線的有效年齡teffective： 其中，，m為以分鐘為單位的規律子時間區間的時間，b為分組的數量，Nn為被儲存在分組n之中的數值，EA為激活能量(activation energy)，kB為波茲曼常數(Boltzman's constant)，Tn為分組溫度，以及TR為參考溫度。
在每一個該些規律的時間區間之後，該處理器較佳的係重置被儲存在該第二記憶體之中的數值。該處理器較佳的係以被儲存在該第一記憶體之中的數值為基礎來計算該主動光學纜線的有效年齡。該第一記憶體較佳的係非揮發性記憶體，以及該第二記憶體較佳的係揮發性記憶體。該第一記憶體較佳的係EEPROM。
本新型的一較佳實施例提供一種計算主動光學纜線的有效年齡的方法，該主動光學纜線包含一光纖纜線、至少一光學換能器、一第一記憶體、以及一第二記憶體，該方法包含：在被分割成多個規律子時間區間的規律時間區間期間以及在每一個該些規律的子時間區間之後感測該 主動光學纜線的一操作參數並且在該第二記憶體之中記錄一對應於一被感測到的操作參數的數值；在每一個該些規律的時間區間之後將被記錄於該第二記憶體之中的數值儲存於該第一記憶體之中；以及以被儲存在該第一記憶體之中的數值為基礎來計算該主動光學纜線的有效年齡。
該些規律的時間區間以及該些規律的子時間區間較佳的係以該第一記憶體的預期寫入次數以及該主動光學纜線的預期生命期為基礎。該操作參數較佳的係溫度。
較佳的係，該第二記憶體包含多個分組，並且該些分組中的每一者皆對應於該被感測的操作參數的一數值範圍。在該第二記憶體之中記錄對應於被感測到的操作參數的數值較佳的係包含將對應於該被感測的操作參數之數值範圍(其包含該被感測的操作參數的數值)的分組的分組數值遞增一。該第一記憶體較佳的係包含多個分組，它們對應於該第二記憶體之中的分組。將被記錄於該第二記憶體之中的數值儲存於該第一記憶體之中較佳的係包含將該第二記憶體之中的每一個分組的分組數值加入先前被儲存在該第一記憶體之中的對應分組之中的對應分組數值。計算該主動光學纜線的有效年齡較佳的係以被儲存在該第一記憶體之中的分組的分組數值為基礎。計算該有效年齡較佳的係僅以被儲存在該第一記憶體之中的分組的分組數值為基礎。該方法進一步較佳的係包含倘該有效年齡係在一臨界數值之上，則提供一指示符信號。較佳的係，該操作參數為溫度；該些分組中的每一者皆代表一溫度範圍；並且計算該主動光學纜線的有效年齡包含利用下面的方程式： 其中，，teffective為主動光學纜線的有效年齡，m為以分鐘為單位的規律子時間區間的時間，b為分組的數量，Nn為被儲存在分組n之中的數值，EA為激活能量，kB為波茲曼常數，Tn為分組溫度，以及TR為參考溫度。
該方法進一步較佳的係包含在每一個該些規律的時間區間之後重置被儲存在該第二記憶體之中的數值。該第一記憶體較佳的係非揮發性記憶體，以及該第二記憶體較佳的係揮發性記憶體。該第一記憶體較佳的係EEPROM。
參考附圖，從本新型之較佳實施例的下面詳細說明中會更明白本新型的上面及其它特點、元素、特徵、步驟、以及優點。
101‧‧‧殼體
102‧‧‧基板
103‧‧‧微處理器
107‧‧‧光偵測器
108‧‧‧光學豎板
109‧‧‧垂直腔表面發射雷射(VCSEL)
110‧‧‧模塑光學結構(MOS)
111‧‧‧光學纜線
112‧‧‧光纖
202‧‧‧基板
203‧‧‧微處理器
209‧‧‧垂直腔表面發射雷射(VCSEL)
210‧‧‧模塑光學結構(MOS)
211‧‧‧光學纜線
213‧‧‧散熱片
214‧‧‧驅動器
S1-S4‧‧‧步驟
圖1所示的係根據本新型的一較佳實施例的流程圖。
圖2所示的係一AOC的爆炸圖。
圖3所示的係能夠用於圖2中所示之AOC的印刷電路板以及模塑光學結構的爆炸圖。
圖4所示的係圖3中所示之印刷電路板的背面透視圖。
圖5所示的係另一AOC的正面透視圖。
圖6所示的係圖5中所示之AOC的爆炸圖。
圖7所示的係圖6中所示的印刷電路板以及模塑光學結構的爆炸圖。
本新型希望知道主動元件的剩餘生命，以便能夠在該主動元件或是併入該主動元件的系統失效之前預先將其替換。被動式機制及/或方法需要以該主動元件的操作環境為基礎來決定失效機率。因此，本新型的較佳實施例會：1)在規律的時間區間處儲存和該主動元件的(多個)操作參數有關的資訊，其中，該(些)操作參數係在比該些時間區間更短的規律子時間區間處被監視與記錄；以及2)從該被儲存的資訊中決定該主動元件的有效年齡。
本新型的各種較佳實施例的特定範例提供一種利用具有有限被寫入能力及有限容量的記憶體來測量及記錄主動元件的溫度的方法，以及提供一種利用該溫度資料來估算該主動元件的有效年齡並且因而估算剩餘的預期生命期的估算方法。該剩餘的預期生命期能夠被用來在失效之前預先替換該主動元件或是含有該主動元件的系統，也就是，AOC。
儲存溫度花費時間(time-spent-at-temperature)資料並且利用合宜的生命期估算方法來估算主動元件的年齡具有下面數項好處。首先，該生命期估算方法能夠以應用為基礎進行修正。其次，當有新的可靠度資料可以利用時，更新的生命期估算便能夠被算出。第三，相較於由系統處理器實施估算年齡的計算時所需要用到的電路板內運算電力，額外的電路板內運算電力會減少。
知道主動元件(例如，VCSEL)以溫度為函數而老化的近似速率並且知道該主動元件花費在每一個溫度的時間數額便能夠預測該主動元 件的年齡，並且因而預測該主動元件的剩餘生命期。主動元件製造商通常會提供老化速率和該主動元件的溫度之間的關係，也就是，函數主動元件的溫度能夠由被放置在該主動元件附近的感測器來測量並且於任何時間被記錄，只要該主動元件開機啟動即可。利用溫度感測器可以被動地估算該主動元件的生命期，而不需要額外的電路。合宜的生命期估算方法能夠被用來以操作在一恆定參考溫度(舉例來說，其可能為40℃)處的主動元件為基準而決定該主動元件的有效年齡。
先前關於操作溫度所述的方法及設備能夠套用於影響一主動元件之生命期的其它因素。將會施壓於該元件的其它條件(其包含濕度、溫度循環、操作電流、…等)考量進去的雷同年齡預測會需要能夠測量花費在每一個受壓條件處的時間數額。舉例來說，針對在高電流處老化較快速的主動元件來說，該主動元件的電流或是電力消耗會隨著時間經過而被監視，以便預測裝置年齡。
VCSEL雖然為本新型的較佳實施例的特定範例中所使用的主動元件；不過，本新型亦能夠套用於其它主動元件。舉例來說，AOC通常包含許多類型的主動元件，例如，但是並不受限於：轉阻放大器、光偵測器、雷射驅動器、VCSEL以外的光源、…等。本新型的較佳實施例同樣可套用於任何此些主動元件。VCSEL會較佳地被使用在本新型的較佳實施例之中，因為VCSEL被預期為第一個失效的元件；然而，倘若另一個主動元件被預期為會第一個失效的話，那麼，較佳的係，使用該第一個失效的主動元件。不需要直接監視VCSEL的光學輸出(其會需要用到額外的器件)便能夠估算VCSEL的年齡。取而代之地，VCSEL的溫度會被動地受到監視。
圖2所示的係一AOC的爆炸圖。本申請案中的圖2和申請案第12/944,545號以及第12/944,562號中的圖1相同，本文以引用的方式將它們的完整內容併入。該AOC包含：一殼體101；一具有光纖112的光學纜線111；一基板102；一模塑光學結構(Molded Optical Structure，MOS)110，其耦合至或連接至基板102並且耦合至或連接至光纖112；以及一光學豎板(optical riser)108。基板102包含一光偵測器107、一VCSEL 109、以及一微處理器103。圖3所示的係能夠用於圖2中所示之AOC的基板102以及MOS 110的爆炸圖。圖4所示的係圖3中所示之基板102的背面。圖3顯示的係位於MOS 110下方的VCSEL 109。圖4顯示的係位於基板102背面的微處理器103，其較佳的係包含非揮發性記憶體(也就是，EEPROM)以及揮發性記憶體。基板102還包含一溫度感測器，其能夠被用來決定VCSEL 109的溫度。該溫度感測器能夠為一獨立的器件，或者能夠被整合於印刷電路板中的其它器件之中，或者被放置在該AOC之中位於該VCSEL 109附近的其它地方。較佳的係，多項功能會被併入於單一半導體晶片之中。舉例來說，該微處理器、感測器、揮發性記憶體、非揮發性記憶體、以及VCSEL驅動器能夠被併入於單一特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)之中。
圖5所示的係能夠被使用在一AOC之中的光學接收器。此接收器雷同於美國申請案第13/539,173號、第13/758,464號、第13/895,571號、第13/950,628號、以及第14/295,367號之中所示的光學傳收器之中的其中一者，本文以引用的方式將它們的完整內容併入。舉例來說，本申請案中的圖5至7之中的接收器雷同於美國申請案第13/539,173號的圖15A至 17B之中所示的光學傳收器。該接收器包含：一光學纜線211；一基板202；一MOS 210，其耦合至或連接至該基板202並且耦合至或連接至光纖212；一微處理器203；以及一非必要的散熱片213。基板202包含一驅動器214、一VCSEL 209、以及一微處理器203。圖6所示的係圖5中所示之接收器的爆炸圖。圖7所示的係圖6中所示的基板202以及MOS 210的爆炸圖。圖7顯示位於MOS 210下方的VCSEL 209以及微處理器203。如同圖4中所示的微處理器103，圖7中所示的微處理器203較佳的係包含非揮發性記憶體(也就是，EEPROM)以及揮發性記憶體。
在本新型的較佳實施例的特定範例中雖然使用EEPROM作為記憶體元件；不過，本新型的較佳實施例亦可套用於其它合宜類型的記憶體。任何靜態記憶體(舉例來說，SRAM)皆能夠被使用。如果可以在該主動元件關機時保留資料於揮發性記憶體之中的話，亦可以使用揮發性記憶體取代非揮發性記憶體。
溫度分組
根據本新型的較佳實施例的溫度分組方法能夠用於具有有限被寫入能力及有限容量的記憶體，例如，EEPROM。因為EEPROM中通常沒有足夠的空間來記錄精確的溫度讀數，所以，溫度數值必須被「分組」，其中，每一個分組代表不同的溫度範圍。該溫度分組方法被用來創造一溫度直方圖，其能夠被用來預測主動元件的年齡。接著，合宜的生命期估算演算法會被套用於該溫度直方圖，用以決定該主動元件的有效年齡，其可以估算該主動元件的剩餘生命期。
該溫度直方圖會被分割成多個溫度分組，每一個分組皆代表 一不同的溫度範圍。舉例來說，每一個溫度分組能夠代表5℃的溫度範圍。每一個溫度分組的飽滿程度提供花費在該溫度範圍處的時間數額的代表符。舉例來說，倘若25℃至30℃的溫度分組的飽滿程度大於35℃至40℃的溫度分組的話，那麼，該主動元件花費在溫度範圍25℃至30℃中的時間便大於溫度範圍35℃至40℃。
每一個溫度分組能夠為EEPROM之中特定數量的位元組，舉例來說，三個位元組。位元組數量的選擇相依於單一分組的最大數值。舉例來說，於此範例中選擇三個位元組，因為最大分組數值必須為約1百萬。倘若該主動元件維持在一恆定溫度中五年的話，那麼，該溫度的分組的最大數值便必須大於525,600，因為在5年週期中會有525,600個可能的子時間區間(24[個子時間區間/2小時週期]x12[2小時週期/天]x365[天/年]x5[年]=525,600個子時間區間)。在該主動元件第一次被末端使用者啟動時，每一個溫度分組會被設為零，也就是，每一個位元組會被設為零，其表示該主動元件在每一個溫度範圍中沒有花費任何時間。當該溫度被測量為落在一特定的溫度範圍裡面時，那麼，對應於該溫度範圍的溫度分組的位元組便會被遞增適當的數額。
寫入至該EEPROM之間的時間區間(也就是，記憶體寫入時間區間)相依於該主動元件的所希望的生命期以及該EEPROM能夠被寫入多少次。舉例來說，於該選定的特殊晶片之中的EEPROM之中的任何給定胞體當操作在85℃處時，於該胞體可能失效之前能夠被寫入至約30,000次。這意謂著倘若該EEPROM預期在其生命期中操作在85℃處的話，寫入至每一個溫度分組的次數應該小於30,000次寫入。生命期寫入的次數會隨著提 高操作溫度而減少。舉例來說，倘若該EEPROM的操作溫度超過85℃的話，生命期寫入的次數會小於30,000次。該時間區間的選擇會使得該EEPROM的操作生命期超過VCSEL(或是受監視的任何主動元件)的操作生命期特定的安全係數。這會確保該EEPROM能夠在其整個操作生命中繼續記錄關於該VCSEL的操作資訊。所使用的適當安全係數雖然為應用特有；但是，舉例來說，通常落在1.2至10的範圍之中。
倘若主動元件的生命期預期為約五年的話，那麼，該EEPROM便同樣必須操作至少和該VCSEL相同的時間長度，俾使得整個系統元件不會受限於該EEPROM。為確保該EEPROM能夠在85℃或更低的操作溫度處操作五年，假設在最差的操作條件下，該EEPROM應該每兩個小時被寫入(2小時x30,000=60,0006.8年)。EEPROM的生命期可能會超過五年，因為(1)該主動元件於該主動元件的生命期之中並不會一直操作在相同的溫度處，因此，一個以上的溫度分組會被更新，及/或(2)該主動元件於該主動元件的生命期之中並不會一直操作在最大操作溫度處，因此，假設該EEPROM生命期在整個溫度範圍中超過該VCSEL生命期的話，該EEPROM能夠實施更多的寫入循環。此2小時記憶體寫入時間區間僅為一種可能的時間區間範例。舉例來說，倘若寫入至EEPROM的次數增加的話，那麼，該記憶體寫入時間區間便會縮短；或者，倘若主動元件的生命期預期為更長的話，那麼，該記憶體寫入時間區間則會延長。該記憶體寫入時間區間較佳的係被選擇為用以確保該EEPROM的生命大於該VCSEL的生命。
因為溫度在該記憶體寫入時間區間(舉例來說，2個小時)內會大幅地變動，所以，以較高的溫度記錄粒度為較佳。為提高溫度記錄的 粒度，溫度可在更小的時間區間(舉例來說，每5分鐘)處被測量並且記錄於揮發性記憶體之中。也就是，該記憶體寫入時間區間會被分成多個子時間區間。溫度直方圖不能被儲存於該揮發性記憶體之中，因為倘若該主動元件關閉的話，被儲存在該揮發性記憶體之中的所有資料便會遺失。該揮發性記憶體能夠被併入於該微處理器之中，該微處理器為含有該主動元件的系統的一部分。舉例來說，倘若該些子時間區間為5分鐘的話並且倘若該記憶體寫入時間區間為兩個小時的話，那麼，當寫入至該EEPROM時便會有24個溫度測量值被附加至它們個別的溫度分組。
根據本新型的較佳實施例的溫度分組方法的範例提供在下面的表A與表B之中。於此範例中，記憶體寫入時間區間為2個小時以及子時間區間為5分鐘。表A顯示的EEPROM的直方圖係從未被開機過的主動元件，因此，所有溫度分組的所有位元組皆為零；而表B顯示的EEPROM的直方圖係已經被開機兩個小時的主動元件。倘若該主動元件在第一記憶體寫入時間區間之中操作於13℃處的話，那麼，溫度範圍10℃T<15℃的分組#4會被遞增24(Hex 18)，用以表示該主動元件已花費全部24個五分鐘的子時間區間操作在10℃與15℃之間，如表B中所示。顯示該溫度分組方法的流程圖顯示在圖1之步驟S1-S4中。
該溫度直方圖在下一個兩個小時之後會被更新，舉例來說，於該主動元件在該溫度範圍裡面被測量的每一個溫度分組會在每一個5分鐘的子時間區間之中被遞增一。在任何時間處，該溫度直方圖以五分鐘子時間區間為單位來表示花費在每一個溫度範圍處的時間數額。該溫度直方 圖接著會被用來估算該主動元件的有效年齡。
舉例來說，該些溫度分組可以大於或小於三個位元組。舉例來說，分組的數量能夠大於或小於22。舉例來說，溫度範圍能夠大於或小於5℃。任何合宜的編碼技術(其包含大頭結構(big endian)或小頭結構(little endian))皆能夠被用來儲存該溫度分組的大小。
記憶體寫入時間區間、子時間區間、以及分組大小能夠以該主動元件的熱時間常數、期望的主動元件生命期、以及EEPROM的生命期與容量為基礎來最佳化。舉例來說，倘若該主動元件的熱時間常數很大而使得該主動元件的溫度緩慢地改變的話，那麼，記憶體寫入時間區間以及子時間區間便會被提高並且分組縮小。具有長的期望生命期的主動元件則能夠使用較長的記憶體寫入時間區間以及子時間區間。高容量的EEPROM則能夠支援較大的分組大小。上面所使用的5年生命期、2個小時記憶體寫入時間區間、以及5分鐘的子時間區間僅為範例，並且能夠針對各種應用作適當的改變與最佳化。
生命期估算演算法
生命期估算方法的一種範例為阿瑞尼士等式(Arrhenius equation)，其係一種能夠被用來估算化學反應之溫度相依性的經驗性方程式。其亦可以使用在可靠度計算中，作為決定當操作在高溫時加速老化之影響的方法。也就是，該阿瑞尼士等式能夠被用來決定以一操作在恆定40℃或是特定其它參考溫度處的主動元件為基準之一主動元件的有效老化加速因子。該阿瑞尼士等式提供在下面的等式1中，其中，k為速率常數，A為比例常數，EA為激活能量，kB為波茲曼常數，以及T為以開式溫度(Kelvin) 為單位的溫度。
等式1：阿瑞尼士等式
激活能量EA通常係由該主動元件的製造商提供於可靠度的研究中。
老化加速因子AF由下面的等式2來提供，其定義為相較於操作在一參考溫度處而在高溫操作處老化加速的速率，其中，tH為該高溫，而tR為該較低的參考溫度。
等式2：老化-加速因子
該老化加速因子AF經由tH與tR和阿瑞尼士等式相關，tH與tR等效於在它們個別溫度位準處於該阿瑞尼士等式中所決定的速率常數。該被用來估算主動元件之有效年齡的方法依賴於以一參考溫度TR為基準來決定每一個溫度分組Tn的老化加速因子AFn，其能夠從下面的等式3中找到，其中，n為分組數量：
等式3：第n個溫度分組的老化加速因子
溫度分組Tn能夠被選擇為分組溫度範圍之中的任何溫度，舉例來說，其包含該分組範圍之中的最低溫度、該分組範圍之中的平均溫度、以及該分組範圍之中的最高溫度。
接著，藉由將花費在每一個溫度處的時間Nn與對應的老化加速因子AFn相乘並且加總所有該些分組的此些數值便會找到以小時為單位 之該主動元件的有效年齡teffective。該估算有效年齡teffective可從下面的等式4中找到，其中，Nn為被儲存在分組n之中的數值並且子時間區間假設為5分鐘：
等式4：元件的有效年齡
此等式能夠廣義為適應於每m分鐘取得溫度讀數並且將該些讀數分箱為b個分組的系統：
等式5：用於估算元件年齡的通用等式
一旦估算出該有效年齡teffective之後，接著，便可以該主動元件的MTTF扣除該有效年齡teffective來估算該主動元件的剩餘生命期。亦能夠比較該有效年齡teffective和元件生命期的其它指標。舉例來說，有效年齡teffective能夠和B10、B5、或是B1生命作比較，它們分別代表總體10%、5%、或是1%的失效時間。於特定的應用中，一旦該主動元件有效年齡到達此些生命期指標中的其中一者，可能以替換該系統為宜。此些明確說明以外的其它生命期指標亦能夠被使用。
決定有效年齡teffective以及剩餘生命期能夠以各種方式並且在各種位置實施。於本新型的一較佳實施例中，圖4中所示的微處理器能夠與該揮發性記憶體進行通信，質問各個記憶體分組，以及實施用以決定該有效年齡teffective的必要計算。一旦該有效年齡teffective超過特定臨界值，該微處理器便會發送一指示符信號給使用者。於本新型的另一較佳實施例中，一 包含該主動元件但是並非該系統之一部分的外部元件能夠與該揮發性記憶體進行通信，質問各個記憶體分組，以及實施用以決定該有效年齡teffective的必要計算。一旦該有效年齡teffective超過特定臨界值，該外部元件便會提供一指示符信號給使用者。
該有效年齡teffective能夠利用任何其它老化模型來估算，其包含以該阿瑞尼士等式為基礎之模型的修正模型以及並非從阿瑞尼士等式中所推導的模型。該有效年齡teffective能夠以會影響該主動元件之年齡的任何可測量的條件為基礎來決定。舉例來說，可測量的條件包含濕度、溫度循環、電流、電力消耗、UV曝光、…等。舉例來說，Rodriguez在2010年夏季發表14頁的參數式存活模型(Parametric Survival Models)之中所揭示的模型便可被使用，本文以引用的方式將其完整併入。該有效年齡teffective能夠以溫度結合任何其它可測量的條件為基礎；或者，亦能夠僅以一或多個任何可測量的條件為基礎，而不考量溫度。
於某些應用中，一固定的偏壓電流會在該主動元件的生命期中被套用至雷射。以該偏壓電流為基礎的老化加速因子能夠被用來計算該主動元件的有效年齡。以偏壓電流為基礎的老化加速因子以及以溫度為基礎的老化加速因子(舉例來說，等式3之中的AFn)兩者皆能夠被用來決定該主動元件的有效年齡。
於其它應用中，一可變的偏壓電流會在該主動元件的生命期中被套用至雷射。舉例來說，一半導體雷射的光學輸出功率通常隨著溫度下降。於某些應用中可能會希望隨著溫度維持相對恆定的光學輸出功率。於此些應用中，當溫度升高時，提供被套用於該雷射的偏壓電流能夠被用 來維持相對恆定的光學輸出功率。因為操作在高偏壓電流處通常會以已知的方式提高該老化加速因子，所以，每一個溫度分組皆會有一以相關聯偏壓電流為基礎的老化加速因子。以偏壓電流為基礎的老化加速因子以及以溫度為基礎的老化加速因子(舉例來說，等式3之中的AFn)兩者皆能夠被用來決定該主動元件的有效年齡。舉例來說，藉由將等式3的右邊乘以和每一個溫度分組相關聯的以偏壓電流為基礎的老化加速因子便能夠決定每一個溫度分組的總老化加速因子。
本新型的較佳實施例的特定範例會考量溫度係因為其為最影響VCSEL之年齡的可測量條件；然而，溫度以外的可測量條件亦可能對其它主動元件的老化更具影響效應。
應該瞭解的係，前面的說明僅係解釋本新型。本文在說明本新型的較佳實施例時，主動元件雖然為VCSEL，該系統雖然為AOC，以及被測量的操作參數雖然為溫度；不過，此些皆僅為本新型的較佳實施例的特定範例。本新型的較佳實施例亦能夠被套用於具有生命期相依於特定可測量操作參數之主動元件的任何系統。於某些實施例中，一個以上的操作參數會被測量並且記錄，並且該有效年齡會以此些參數的組合效應為基礎來計算。熟習本技術的人士便能夠設計出各種替代例與修正例，其並沒有脫離本新型。據此，本新型希望涵蓋落在隨附申請專利範圍之範疇裡面的所有此些替代例、修正例、以及變化例。
101‧‧‧殼體
102‧‧‧基板
108‧‧‧光學豎板
110‧‧‧模塑光學結構(MOS)
111‧‧‧光學纜線
112‧‧‧光纖

Claims (15)

  1. 一種主動光學纜線，其包括：一光纖纜線；至少一光學換能器；一第一記憶體；一第二記憶體；一感測器，其會感測該主動光學纜線的一操作參數；以及一處理器，其被連接至該至少一光學換能器、該第一記憶體、該第二記憶體以及該感測器；其中該處理器會：在被分割成多個規律子時間區間的規律時間區間期間以及在每一個該些規律的子時間區間之後，在該第二記憶體之中記錄對應於一被感測的操作參數的一數值；以及在每一個該些規律的時間區間之後，將被記錄於該第二記憶體之中的數值儲存於該第一記憶體之中。
  2. 根據申請專利範圍第1項的主動光學纜線，其中，該些規律的時間區間以及該些規律的子時間區間係以該第一記憶體的一預期寫入次數以及該主動光學纜線的一預期生命期為基礎。
  3. 根據申請專利範圍第1項的主動光學纜線，其中，該操作參數係溫度。
  4. 根據申請專利範圍第1項的主動光學纜線，其中：該第二記憶體包含多個分組(bin)；以及該些分組中的每一者皆對應於該被感測的操作參數的一數值範圍。
  5. 根據申請專利範圍第4項的主動光學纜線，其中，該處理器係以將對應於該被感測的操作參數之數值範圍的分組的分組數值遞增一的方式於該第二記憶體之中記錄對應於該被感測的操作參數的數值，其中該被感測的操作參數之數值範圍包含該被感測的操作參數的數值。
  6. 根據申請專利範圍第5項的主動光學纜線，其中，該第一記憶體包含多個分組，它們對應於該第二記憶體之中的分組。
  7. 根據申請專利範圍第6項的主動光學纜線，其中，該處理器藉由將該第二記憶體之中的每一個分組的分組數值加入先前被儲存在該第一記憶體之中對應的分組之中的對應的分組數值而將被記錄在該第二記憶體之中的數值儲存在該第一記憶體之中。
  8. 根據申請專利範圍第7項的主動光學纜線，其中，該處理器係以被儲存在該第一記憶體之中的分組的分組數值為基礎來計算該主動光學纜線的一有效年齡。
  9. 根據申請專利範圍第8項的主動光學纜線，其中，該處理器僅以被儲存在該第一記憶體之中的分組的分組數值為基礎來計算該有效年齡。
  10. 根據申請專利範圍第8項的主動光學纜線，其中，倘該有效年齡係在一臨界數值之上，則該處理器提供一指示符信號。
  11. 根據申請專利範圍第7項的主動光學纜線，其中：該操作參數為溫度，並且該些分組中的每一者皆代表一溫度範圍；以及該處理器會利用下面的方程式來計算該主動光學纜線的一有效年齡teffective： 其中， m為以分鐘為單位的規律子時間區間的時間，b為分組的數量，Nn為被儲存在分組n之中的數值，EA為激活能量，kB為波茲曼常數，Tn為分組溫度，以及TR為參考溫度。
  12. 根據申請專利範圍第1項的主動光學纜線，其中，在每一個該些規律的時間區間之後，該處理器會重置被儲存在該第二記憶體之中的數值。
  13. 根據申請專利範圍第1項的主動光學纜線，其中，該處理器係以被儲存在該第一記憶體之中的數值為基礎來計算該主動光學纜線的一有效年齡。
  14. 根據申請專利範圍第1項的主動光學纜線，其中，該第一記憶體係非揮發性記憶體，並且該第二記憶體係揮發性記憶體。
  15. 根據申請專利範圍第1項的主動光學纜線，其中，該第一記憶體係EEPROM。
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