WO2009027368A2 - Schaltungsanordnung und verfahren zum beaufschlagen mindestens eines optischen leiters - Google Patents

Schaltungsanordnung und verfahren zum beaufschlagen mindestens eines optischen leiters Download PDF

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WO2009027368A2
WO2009027368A2 PCT/EP2008/061081 EP2008061081W WO2009027368A2 WO 2009027368 A2 WO2009027368 A2 WO 2009027368A2 EP 2008061081 W EP2008061081 W EP 2008061081W WO 2009027368 A2 WO2009027368 A2 WO 2009027368A2
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optical
driver circuit
driver
signal
control unit
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Martin Groepl
Holger Hoeltke
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Silicon Line Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/29—Circuits providing for substitution of the light source in case of its failure

Definitions

  • the term light or light-emitting means not only the visible to the eye range of electromagnetic radiation, which extends in a wavelength range from about 380 nanometers to about 780 nanometers (which corresponds to a frequency of about 789 terahertz to down to about 385 terahertz).
  • the term "light” or “light emitting” is understood to mean the entire electromagnetic spectrum or frequency spectrum that is invisible to the human eye, in particular the l [nfra] R [ot] region (wavelength range up to about 2,000 nanometers or frequency range) down to about 150 terahertz), for example a wavelength of about 850 nanometers and a frequency of about 350 terahertz, respectively.
  • a semiconductor laser or a light emitting diode is typically used as the optical transmitting element.
  • This semiconductor laser or this light emitting diode requires an electronic driver circuit which provides the necessary operating voltage, the bias current (bias current) and the modulation current for the correct operation of the optical transmitting element.
  • FIG. 6 A circuit arrangement according to the prior art is shown by way of example in FIG. 6:
  • An electro-optical interface module S1 has a driver circuit 2 and an optical structure 3, which are each integrated in subunits.
  • the optical structure 3 in turn has one or more electro-optical converters, such as an optical transmitting element 8 and a photodiode as optical
  • the differential electrical input signal representing the data is applied to the inputs Din + 5 and Din-6 and supplied to the driver amplifier 7.
  • the driver amplifier 7 provides the optical transmission element 8 with the necessary operating voltage, the bias current (bias current) and the modulation current.
  • the optical transmission element 8 converts the electrical signal into an optical signal, which is coupled into a larger proportion 16 in an optical waveguide 4.
  • the optical transmission element 8 is operated by means of the bias current at an operating point which can be configured in dependence on the desired output parameters by means of a bias current control circuit 11 and a regulator 12.
  • a smaller portion 17 of the optical signal generated in the optical transmitting element 8 is coupled into the optical monitor element 9.
  • the optical monitor element 9 generates an electrical signal proportional to the strength of the optical signal (output power of the transmitting optical element 8), which is fed to the monitor signal amplifier 10.
  • the optical modulation amplitude of the optical signal is adjustable by means of a regulator 13 and a modulation current control circuit 14.
  • a temperature sensor 15 senses the ambient temperature.
  • the ambient temperature proportional output of the temperature sensor 15 is applied to the modulation current control circuit 14, thereby ensuring that the optical modulation amplitude can be kept constant over a wide temperature range.
  • a significant disadvantage of the conventional circuit arrangement shown in FIG. 6 is the limited reliability of the optical transmission element 8.
  • crystal defects may occur, propagate and ultimately lead to failure of the optical transmitting element 8.
  • the electro-optical interface module S1 and thus also the optical transmitting element 8 are operated at elevated ambient temperature, which can lead to premature aging and thus premature failure of the optical transmitting element 8.
  • the present invention has the object, a driver circuit of the type mentioned and a method of the type mentioned in such a way that the
  • Reliability of the optical transmitting element and / or the electro-optical interface module is significantly increased.
  • light-emitting diodes L [ight] E [centering] D [iode] s
  • lasers Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
  • the driver circuit according to the present invention and the method according to the present invention are able to detect the operating data of the active optical transmission element, a just dropping out or in during the operation of the optical structure, in particular the optical element, or the electro-optical interface module To recognize already failed optical transmitting element and to redirect the data representing electrical signal to another, also connected to the driver circuit optical transmitting element.
  • the present invention provides a fail-safe automatic, including in the driver circuit
  • At least one control unit for activating and / or disabling the outputs of the driver circuit are provided.
  • an optical structure which has at least two optical transmitting elements or light-emitting components. In this way, a higher reliability (or redundancy) of the electro-optical interface module is realized.
  • optical transmission elements or light-emitting components are preferably arranged within the optical structure such that the light or optical signal emitted or emitted to the optical conductor or optical waveguide is coupled into the optical waveguide or optical waveguide from each optical transmission element. If more than one optical waveguide or optical waveguide is provided, each of the optical waveguides or optical waveguides can each be assigned an optical transmitting element.
  • the active optical transmission element fails, this is detected by at least one electronic device, in particular by at least one optoelectrical converter, for example by at least one optical monitor element designed as a photodiode, and during operation it is switched to another optical transmission element switched over the optical structure.
  • control unit controls the control unit
  • the present invention detects such a driver circuit at power on at least one parameter of all connected optical transmission elements stores this parameter (s) in at least one memory, determined from the comparison of the stored
  • Characteristic (s) of all optical transmission elements to be used optical transmitting element activates this for ongoing operation.
  • such a driver circuit constantly or at fixed time intervals detects at least one parameter and / or at least one operating date of the activated optical transmission element for the current operation and compares these parameters and / or operating data with desired parameters or with SoI I operating data.
  • the drive circuit expediently deactivates the active optical transmission element when it reaches specified failure criteria of the parameters or the operating data and activates it and uses it on the basis of defined criteria, for example when it falls below a predefined value of the optical output. output power, another optical transmission element for operation.
  • the electrical input signal representing the data is simultaneously applied to the inputs of at least two, preferably identically designed, driver amplifiers of the driver circuit.
  • Each driver amplifier of the driver circuit may conveniently be accurately connected to an output of the driver circuit and drive exactly one connected to the respective output of the driver circuit optical transmitter element.
  • Each driver amplifier may also preferably have at least one activation input, by means of which this driver amplifier can be activated and / or deactivated by the control unit connected thereto.
  • the electrical input signal representing the data is applied to a single driver amplifier of the driver circuit.
  • the driver circuit also has at least one output switch. The output of the driver amplifier is connected to the input of this output switcher.
  • the output switch is preferably actuated by means of the control unit and thereby switches the output signal of the driver amplifier to one output of the driver circuit and thus to the respective, connected to this output optical transmitting element.
  • the present invention further relates to a circuit arrangement for applying at least one optical waveguide with at least one optical signal, in particular with light, for the purpose of
  • the circuitry comprising:
  • At least one driver circuit according to the kind set forth above.
  • the present invention relates to the use of at least one driver circuit according to the above-described type and / or at least one circuit arrangement according to the above-described type and / or a method according to the above-described type when applying at least one optical waveguide with at least one optical signal, in particular Light, for the purpose of transmitting data
  • At least one, in particular mobile, data recording and / or reproducing device such as in at least one camcorder, in at least one digital camera or in at least one high definition T [ele] V [ision], or
  • the high reliability of the electro-optic interface module afforded by the present invention allows application in areas where a high degree of reliability is desirable or even necessary, such as in the automotive field.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the present invention for applying an optical waveguide to light, wherein this circuit arrangement has a driver circuit formed according to the present invention with three driver amplifiers which can be activated and / or deactivated by means of the control unit and according to the method according to FIG the present invention works;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a circuit arrangement designed according to the present invention for applying three optical light guides to light, this circuit arrangement having a driver circuit formed according to the present invention with three driver amplifiers which can be activated and / or deactivated by means of the control unit and according to the method according to FIG the present invention works;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the present invention for applying light to an optical waveguide, this circuit having a driver circuit formed according to the present invention with a driver amplifier and an output switch switchable by means of a control unit and according to the method of FIG the present invention works;
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a fourth exemplary embodiment of a circuit arrangement according to the present invention for applying three optical light guides to light, this circuit arrangement having a driver circuit formed according to the present invention with a driver amplifier and with an output changeover switch which can be switched by means of a control unit and according to the method according to FIG the present invention works;
  • 5A, 5B as a schematic flow diagram an embodiment of the method according to the present invention.
  • Fig. 6 is a schematic representation of an example of a circuit arrangement from the prior art.
  • FIGS. 1 to 6 Identical or similar embodiments, elements or features are provided with identical reference symbols in FIGS. 1 to 6.
  • the driver circuit 2 has, for example, three driver amplifiers 7-1, 7-2, 7-3. It is within the meaning of the present invention that the driver circuit 2 can also have any other number n of driver amplifiers 7-1, 7-2,..., 7-n, where n is greater than one.
  • the driver circuit 2 is part of an electro-optical interface module 1, which still has the optical structure 3.
  • the optical structure 3 has
  • optical transmission elements 8-1, 8-2, 8-3 which are connected via the outputs 19, 20, 21 to the driver circuit 2, and
  • an optical monitor element 9 (compare the first exemplary embodiment according to FIG. 1 and the third exemplary embodiment according to FIG. 3), which is connected to the driver circuit 2 via the input 22.
  • the optical structure 3 ensures that, irrespective of which optical transmitting element 8-1, 8-2 or 8-3 is operated, there is always a known proportion of the optical signal for each optical transmitting element 8-1, 8-2, 8-3 is coupled into the optical monitor element 9.
  • each optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3 exactly one permanently assigned optical monitor element 9 -1 or 9-2 or 9-3 may have. Based on this
  • the driver circuit 2 then has an input 22-1 or 22-2 or 22-3 per optical monitor element 9-1 or 9-2 or 9-3 on.
  • each of the optical transmission elements 8-1 or 8-2 or 8-3 is assigned an optical light guide or optical waveguide 4-1 or 4-2 or 4-3 in each case.
  • the differential electrical input signal representing the data is applied to the inputs Din +
  • the input of the driver circuit 2 and the inputs of the driver amplifiers 7-1, 7-2, 7-3 can also be single-ended, that is to say non-differential.
  • Each driver amplifier 7-1, 7-2, 7-3 has an activation input via which the driver amplifier 7-1, 7-2, 7-3 can be put into operation or put out of operation:
  • - Driver amplifier 7-1 has the activation input E1;
  • - Driver amplifier 7-2 has the activation input E2;
  • the output of the control unit 18 is or the outputs of the control unit 18 are connected to these activation inputs E1, E2, E3.
  • the driver circuit 2 of the electro-optical interface module 1 functions in the normal mode as follows: When applying the supply voltage required for operation to the electro-optical interface module 1, the control unit 18 generates control signals, whereby the driver amplifiers 7-1, 7-2, 7-3 are activated one after the other and deactivated again. The control unit 18 ensures that only one driver amplifier 7-1 or 7-2 or 7-3 is activated at a time.
  • this driver amplifier sets 7-1 or 7-2 or 7-3 respectively on this driver amplifier 7-1 or 7 -2 and 7-3 connected optical transmitting element 8-1 or 8-2 or 8-3 the required operating voltage, the bias current (bias current) and the modulation current available.
  • bias current bias current
  • modulation current is controlled by the control unit 18 with the aid of the modulation current control circuit 14.
  • the optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3 converts the electrical signal into an optical signal
  • each associated monitor element 9-1 or 9-2 or 9-3 (see Fig. 2 and Fig. 4) is coupled.
  • the optical monitor element 9 (see Fig. 1 and Fig. 3) or the respective optical monitor element 9-1, 9-2, 9-3 (see Fig. 2 and Fig. 4) generates a to the strength of the optical signal (Output power of the optical transmitting element) proportional electrical signal, for example based on the responsiveness, that is, the current per power parameter of the photodiode 9 (see Fig. 1 and Fig. 3) and the respective photodiode 9-1, 9- 2, 9-3 (see Fig. 2 and Fig. 4).
  • this can be obtained from the photodiode 9 (see FIGS. 1 and 3) or from the respective photodiode 9 -1, 9-2, 9-3 (see Fig. 2 and Fig. 4) provided electrical signal for each activated optical transmitting element 8-1, 8-2, 8-3 may be different in size.
  • the driver amplifiers 7-1, 7-2, 7-3 are each operated at the same operating conditions at the time of their activation, the strength of the optical signal, and thus also that provided by the optical monitor element 9 (see FIGS. 3) or by the respective optical monitor element 9-1 or 9-2 or 9-3 (cf., Fig. 2 and Fig. 4) generated electrical signal is a measure of the quality and / or quality of the active optical Transmitting element 8-1 or 8-2 and 8-3, respectively.
  • the weak electrical signal generated by the optical monitor element 9 is the Driver circuit 2 via the monitor input 22 (see Fig. 1 and Fig. 3) or via the respective monitor input 22-1, 22-2, 22-3 (see Fig. 2 and Fig. 4) supplied and in the monitor signal amplifier 10 headed.
  • the monitor signal amplifier 10 The monitor signal amplifier 10,
  • transimpedance amplifier also called current-voltage converter or I-U converter
  • the strength of the optical signal represents only one of the possible parameters to be determined for the optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3 to be evaluated.
  • optical transmitting element 8-1 or 8-2 or 8-3 can also be determined and used for the evaluation:
  • the steepness of the optical output characteristic curve can be determined, ie the increase in the optical output power as a function of the electrical current impressed into the optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3.
  • the size of the threshold current can be determined, that is the impressed current which is minimally necessary in order to bring a semiconductor laser for laser emission or for lasing.
  • control unit 18 After the control unit 18 has successively activated and deactivated all driver amplifiers 7-1, 7-2, 7-3, information about each connected optical transmission element 8-1, 8, 8, 8, 8, 8, 8, etc. is present in the control unit 18, for example by means of the procedure set out above. 2, 8-3 (in this case will be explained below by way of example with reference to the flow or flow chart of FIG. 5A, Fig. 5B exemplified, in which way the control unit 18 successively the information about each connected optical transmitting element 8-1, 8-2 , 8-3 can receive).
  • a data processor 18p of the control unit 18 selects, on the basis of the information stored in the memory 18s of the control unit 18, the optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3 to be used for operation and activates the optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3 connected driver amplifiers 7-1 or 7-2 or 7-3.
  • At least one parameter such as the optical output power, and / or at least one operating data of the activated optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3 are determined 1 constantly or at fixed time intervals
  • bias current bias current
  • modulation current modulation current
  • ambient temperature the ambient temperature
  • the driver circuit 2 forms the ratio of the determined characteristic and operating data and compares this with a desired ratio. Upon reaching a predetermined switching criterion, such as falling below or exceeding the target ratio, the driver circuit 2 takes the active optical transmitting element 8-1 or 8-2 or 8-3 out of operation and activated based on defined criteria another optical transmitting element 8-1 or 8 -2 or 8-3 for ongoing operation.
  • a temperature sensor 15 detects the ambient temperature.
  • the ambient temperature proportional output of the temperature sensor 15 is applied to the control circuit 18, thereby ensuring that the optical modulation amplitude of the active transmitting optical element 8-1 or 8-2 or 8-3 can be kept constant over a wide temperature range
  • the third exemplary embodiment illustrated with reference to FIG. 3 and the fourth exemplary embodiment of a drive circuit or driver circuit 2 according to the present invention are distinguished from the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 1 and from the second exemplary embodiment of a drive circuit or driver circuit 2 illustrated with reference to FIG according to the present invention in that instead of three driver amplifiers 7-1, 7-2, 7-3 only one driver amplifier
  • the output switch 30 illustrated in FIG. 3 and in FIG. 4 has three outputs 30-1, 30-2, 30-3. It is within the meaning of the present invention that the output switch 30 can also have any other number n of outputs 30-1, 30-2, 30-n, where n is greater than one.
  • the output switch 30 is switched by the control unit 18 such that the output signal of the driver amplifier 7 successively at the outputs 30-1, 30-2, 30-3 of the output switch 30 ready is provided.
  • the output switch 30 ensures that in each case only one of its outputs 30-1 or 30-2 or 30-3 always provides the output signal of the driver amplifier 7.
  • the driver amplifier 7 sets the necessary operating voltage, the bias current (bias current) and the modulation current to the respectively connected optical transmitting element 8-1 or 8 -2 or 8-3 available.
  • Transmission elements 8-1, 8-2, 8-3 have been activated and deactivated again, are, for example by means of the procedure set out above, in the control unit 18 information about each connected optical transmitting element 8-1, 8-2, 8-3 contain.
  • a data processor 18p of the control unit 18 activates the optical transmission element 8-1 or 8-2 or 8-3 to be used for operation by means of the output changeover switch 30 on the basis of the information stored in the memory 18s of the control unit 18.
  • control unit 18 can sequentially obtain information on each of the three connected optical transmission elements 8-1, 8-2, 8-3:
  • activation [2] of the first optical transmitting element 8-1 takes place. If one in the processor unit 18p of the control unit 18, for example, based on the detected output current of the photodiode 9 (see first embodiment of FIG. 1 and third embodiment of FIG. 3) and the first photodiode 9-1 (see. second embodiment according to FIG. 2 and fourth exemplary embodiment according to FIG. 4), checking and evaluating [3] of the first optical transmitting element 8 - 1 shows that the first optical transmitting element 8 - 1 is in the ready state (reference symbol "+" in FIG. 5A), then a storage [4s] of the evaluation result for the first optical transmission element 8-1 in the memory unit 18s of the control unit 18 and a deactivation [5] of the first optical transmission element 8-
  • checking and evaluating [7] of the second optical transmitting element 8-2 shows that the second optical transmitting element 8-2 is in the ready state (reference symbol "+" in FIG. 5A), then storage [8s] of the evaluation result for the second transmitting optical element 8-2 in the storage unit 18s of the control unit 18 and deactivation [9] of the second transmitting optical element 8-2 is performed. If the check and evaluation [7] of the second optical transmitting element 8-2 in the processor unit 18p shows that the second transmitting optical element 8-2 is not in the ready state (reference symbol "-" in FIG.
  • an activation [10] of the third optical transmitting element 8-3 takes place. If one in the processor unit 18p of the control unit 18, for example based on the detected output current of the photodiode 9 (see first embodiment of FIG. 1 and third embodiment of FIG. 3) and the third photodiode 9-3 (see. second exemplary embodiment according to FIG. 2 and fourth exemplary embodiment according to FIG. 4), checking and evaluating [11] of the third optical transmitting element 8-3 shows that the third optical transmitting element 8-3 is in the ready state (reference symbol "+" in FIG.
  • this optical transmission element with the first priority according to the monitoring or monitoring step [16] remains within the permitted or permissible operating tolerance range (reference symbol "+” in FIG. 5B)
  • this optical transmission element with the second priority according to monitoring or monitoring step [19] remains within the allowable or allowable operating tolerance range (reference number "+” in FIG. 5B)
  • optical structure in particular optical element 4 optical conductor, in particular optical fiber, for example optical fiber
  • first optical conductor in particular, first optical fiber, for example first optical fiber
  • driver amplifier for providing the operating voltage and / or the bias current (bias current) and / or the modulation current of the optical transmitting element.
  • first driver amplifier for providing the operating voltage and / or the bias current and / or the modulation current of the first optical transmitting element 8-1
  • first embodiment of the present invention see FIG. 1; second embodiment of the present invention; see FIG. 2
  • second driver amplifier for providing the operating voltage and / or the bias current (bias current).
  • first monitor signal amplifier for example first transimpedance amplifier
  • 10-3 third signal amplifier in particular third monitor signal amplifier, for example third transimpedance amplifier, for amplifying the electrical data signal sent by the third opto-electrical converter 9-3
  • Vorstromkontrollscaria for controlling the driver amplifier 7 or 7-1, 7-2, 7-3 for the optical transmitting element 8 or 8-1, 8-2, 8-3 provided Vorstroms or Bias- current
  • the drive circuit or driver circuit 2 for receiving the of the optical structure 3, in particular of the opto-electrical converter 9, sent electrical monitor signal

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Um eine Treiberschaltung (2) sowie ein Verfahren zur Spannungs-/Stromversorgung mindestens eines von mindestens zwei zum Senden mindestens eines optischen Signals, insbesondere von Licht, zum Zwecke der Übertragung von Daten vorgesehenen optischen Sendeelementen (8-1, 8-2, 8-3), insbesondere von mindestens zwei elektro-optischen Wandlern, beispielsweise von mindestens zwei Leuchtdioden oder lichtemittierenden Dioden (= L[ight]E[mitting]D[iode]s) oder von mindestens zwei Lasern, wie etwa von mindestens zwei Halbleiterlasern, so weiterzubilden, dass die Zuverlässigkeit des optischen Sendeelements (8-1, 8-2, 8-3) und/oder des elektro-optischen Schnittstellenmoduls in signifikanter Weise erhöht wird, wird vorgeschlagen, dass, insbesondere bei Ausfall des aktiven optischen Sendeelements (8-1, 8-2, 8-3), mittels mindestens einer mindestens einer Treiberschaltung (2) zugeordneten Steuereinheit (18) zwischen den mindestens zwei zum Anschließen der optischen Sendeelemente (8-1, 8-2, 8-3) ausgebildeten Ausgängen (19, 20, 21 ) so umgeschaltet wird, dass sich jeweils ein optisches Sendeelement (8-1, 8-2, 8-3) in aktiviertem Zustand befindet.

Description

S C H A L T U N G S A N O R D N U N G U N D V E R F A H R E N Z U M B E A U F S C H L A G E N M I N D E S T E N S E I N E S O P T I S C H E N L E I T E R S
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treiberschaltung sowie ein Verfahren zur Spannungs-/Stromversorgung mindestens eines von mindestens zwei zum Senden mindestens eines optischen Signals, insbesondere von Licht, zum Zwecke der Übertragung von Daten vorgesehenen optischen Sendeelementen, insbesondere von mindestens zwei elektro-optischen Wandlern, beispielsweise von mindestens zwei Leuchtdioden oder licht- emittierenden Dioden (= L[ight]E[mitting]D[iode]s) oder von mindestens zwei Lasern, wie etwa von mindestens zwei Halbleiterlasern.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff Licht bzw. hchtemittierend nicht nur der für das Auge sichtbare Bereich der elektromagnetischen Strahlung verstanden, der sich in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 Nanometer bis etwa 780 Nanometer erstreckt (, was einer Frequenz von etwa 789 Terahertz bis herab zu etwa 385 Terahertz entspricht).
Vielmehr wird unter dem Begriff Licht bzw. lichtemittierend das gesamte, also auch das für das Auge nicht sichtbare elektromagnetische Wellenlängen- bzw. Frequenzspektrum verstanden, insbesondere der l[nfra]R[ot]-Bereich (Wellenlängenbereich bis zu etwa 2.000 Nanometer bzw. Frequenzbereich bis herab zu etwa 150 Terahertz), zum Beispiel eine Wellenlänge von etwa 850 Nanometer bzw. eine Frequenz von etwa 350 Terahertz.
Stand der Technik
Für die Übertragung von Signalen über eine optische Verbindung, wie etwa über einen optischen Lichtwellenleiter, wird typischerweise ein Halbleiterlaser oder eine Leuchtdiode als optisches Sendeelement benutzt.
Dieser Halbleiterlaser oder diese Leuchtdiode benötigt eine elektronische Treiberschaltung, die die notwendige Betriebsspannung, den Vorstrom (Bias-Strom) und den Modulationsstrom für den korrekten Betrieb des optischen Sendeelements zur Verfügung stellt.
Diese elektronische Treiberschaltung kann sowohl als eine integrierte Schaltung (= l[ntegrated]C[ircuit]) als auch diskret aus einzelnen Komponenten auf einer Leiterplatte aufgebaut sein.
Eine Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik ist exemplarisch in Fig. 6 dargestellt:
Ein elektro-optisches Schnittstellenmodul S1 weist eine Treiberschaltung 2 und einen optischen Aufbau 3 auf, die jeweils in Teileinheiten integriert sind. Der optische Aufbau 3 wiederum weist einen oder mehrere elektro- optische Wandler auf, wie beispielsweise ein optisches Sendeelement 8 und eine Photodiode als optisches
Monitorelement 9.
Das die Daten repräsentierende differentielle elektrische Eingangssignal wird an die Eingänge Din+ 5 und Din- 6 angelegt und dem Treiberverstärker 7 zugeführt.
Der Treiberverstärker 7 stellt dem optischen Sendeelement 8 die notwendige Betriebsspannung, den Vorstrom (Bias-Strom) und den Modulationsstrom zur Verfügung.
Das optische Sendeelement 8 wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal um, das zu einem größe- ren Anteil 16 in einen Lichtwellenleiter 4 eingekoppelt wird. Das optische Sendeelement 8 wird mit Hilfe des Vorstroms in einem Arbeitspunkt betrieben, der in Abhängigkeit von den gewünschten Ausgangsparametern mittels einer Vorstromkontrollschaltung 11 und eines Reglers 12 konfiguriert werden kann.
Ein kleinerer Anteil 17 des im optischen Sendeelement 8 erzeugten optischen Signals wird in das optische Monitorelement 9 eingekoppelt. Das optische Monitorelement 9 erzeugt ein zur Stärke des optischen Signals (Ausgangsleistung des optischen Sendeelements 8) proportionales elektrisches Signal, das in den Monitorsignalverstärker 10 geleitet wird.
Mittels des Monitorsignalverstärkers 10 und der Vorstromkontrollschaltung 11 ist es möglich, eine über einen weiten Temperaturbereich konstante Ausgangsleistung des optischen Sendeelements 8 einzuhalten.
Die optische Modulationsamplitude des optischen Signals ist mittels eines Reglers 13 und einer Modulations- stromkontrollschaltung 14 einstellbar.
Ein Temperatursensor 15 erfasst die Umgebungstemperatur Das zur Umgebungstemperatur proportionale Ausgangssignal des Temperatursensors 15 wird der Modulationsstromkontrollschaltung 14 zugeführt, wodurch gewährleistet ist, dass die optische Modulationsamplitude über einen weiten Temperaturbereich konstant gehalten werden kann.
Ein wesentlicher Nachteil der in Fig. 6 dargestellten konventionellen Schaltungsanordnung liegt in der begrenzten Zuverlässigkeit des optischen Sendeelements 8.
So können beispielsweise innerhalb des optischen Sendeelements 8 Kristalldefekte auftreten, sich ausbreiten und letztlich zum Ausfall des optischen Sendeelements 8 führen.
Des Weiteren ist es möglich, dass das elektro-optische Schnittstellenmodul S1 und somit auch das optische Sendeelement 8 bei erhöhter Umgebungstemperatur betrieben werden, was zu einer vorzeitigen Alterung und somit zum vorzeitigen Ausfall des optischen Sendeelements 8 führen kann.
Zwar ist es grundsätzlich möglich, das optische Sendeelement 8 stabiler und stressresistenter zu machen, zum Beispiel mittels eines sogenannten Burn-in-Verfahrens; dies ist jedoch nachteiligerweise mit sehr hohem Aufwand verbunden, und auch im Falle derartiger aufwändiger Maßnahmen zur Erhöhung der Stabilität und der Stressresistenz des optischen Sendeelements 8 ist noch ein nicht unerhebliches Ausfallrisiko gegeben.
Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Treiberschal- tung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die
Zuverlässigkeit des optischen Sendeelements und/oder des elektro-optischen Schnittstellenmoduls in signifikanter Weise erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Treiberschaltung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Insbesondere wird mit der vorliegenden Erfindung eine Treiberschaltung sowie ein Verfahren zum Erfassen des Betriebszustands und zum Steuern und Betreiben von lichtemittierenden Bauelementen, insbesondere von elektro-optischen Wandlern, zum Beispiel von lichtemittierenden Dioden (= L[ight]E[mitting]D[iode]s), wie etwa von Leuchtdioden, oder auch von Lasern (= Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), wie etwa von Halbleiterlasern, bereit gestellt.
Die Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind während des Betriebs des optischen Aufbaus, insbesondere des optischen Elements, oder des elektro- optischen Schnittstellenmoduls in der Lage, die Betriebsdaten des aktiven optischen Sendeelements zu erfassen, ein gerade ausfallendes oder ein bereits ausgefallenes optisches Sendeelement zu erkennen und das die Daten repräsentierende elektrische Signal auf ein weiteres, ebenfalls an der Treiberschaltung angeschlossenes optisches Sendeelement umzuleiten.
Hierzu stellt die vorliegende Erfindung eine Ausfallschutzautomatik bereit, wozu bei der Treiberschaltung
- mindestens zwei Ausgänge zum Anschließen jeweils eines optischen Sendeelements pro Ausgang und
- mindestens eine Steuereinheit zum Aktivieren und/oder zum Deaktivieren der Ausgänge der Treiberschaltung vorgesehen sind.
Um zu verhindern, dass durch den Ausfall eines optischen Sendeelements auch das elektro-optische Schnittstellenmodul ausfällt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein optischer Aufbau realisiert, der mindestens zwei optische Sendeelemente oder lichtemittierende Bauelemente aufweist. Auf diese Weise wird eine höhere Ausfallsicherheit (bzw. Redundanz) des elektro-optischen Schnittstellenmoduls realisiert.
Diese optischen Sendeelemente oder lichtemittierenden Bauelemente sind innerhalb des optischen Aufbaus vorzugsweise so angeordnet, dass das zum optischen Leiter oder Lichtwellenleiter ausgesandte oder emittierte Licht oder optische Signal von jedem optischen Sendeelement in den optischen Lichtleiter oder Lichtwellenleiter eingekoppelt wird. Falls mehr als ein optischer Lichtleiter oder Lichtwellenleiter vorgesehen ist, so kann je- dem der optischen Lichtleiter oder Lichtwellenleiter jeweils ein optisches Sendeelement zugeordnet sein.
Fällt das aktive optische Sendeelement aus, so wird dies von mindestens einer elektronischen Einrichtung, insbesondere von mindestens einem opto-elektrischen Wandler, zum Beispiel von mindestens einem als Photodiode ausgebildeten optischen Monitorelement, erfasst, und im laufenden Betrieb wird auf ein anderes opti- sches Sendeelement des optischen Aufbaus umgeschaltet.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit
- zum Aktivieren und/oder zum Deaktivieren der Ausgänge und/oder
- zur Erzeugung der Steuerdaten anhand von erfassten Kenngrößen und Betriebsdaten des optischen Sende- elements ausgebildet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst eine derartige Treiberschaltung beim Einschalten mindestens eine Kenngröße aller angeschlossenen optischen Sendeelemente, speichert diese Kenngröße(n) in mindestens einem Speicher, ermittelt aus dem Vergleich der gespeicherten
Kenngröße(n) aller optischen Sendeelemente das zu benutzende optische Sendeelement und aktiviert dieses für den laufenden Betrieb.
Vorteilhafterweise erfasst eine derartige Treiberschaltung ständig oder in festgelegten Zeitintervallen mindes- tens eine Kenngröße und/oder mindestens ein Betriebsdatum des für den laufenden Betrieb aktivierten optischen Sendeelements und vergleicht diese Kenngrößen und/oder Betriebsdaten mit Sollkenngrößen bzw. mit SoI I betriebsdaten .
Zweckmäßigerweise nimmt die Treiberschaltung bei Erreichen von festgelegten Ausfallkriterien der Kenngrö- ßen bzw. der Betriebsdaten das aktive optische Sendeelement außer Betrieb und aktiviert sowie benutzt anhand festgelegter Kriterien, zum Beispiel bei Unterschreiten eines vordefinierten Werts der optischen Aus- gangsleistung, ein anderes optisches Sendeelement für den laufenden Betrieb.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das die Daten repräsentierende elektrische Eingangssignal gleichzeitig an die Eingänge von mindestens zwei, vorzugsweise identisch ausgebildeten, Treiberverstärkern der Treiberschaltung angelegt.
Jeder Treiberverstärker der Treiberschaltung kann zweckmäßigerweise genau mit einem Ausgang der Treiberschaltung verbunden sein und genau ein an den jeweiligen Ausgang der Treiberschaltung angeschlossenes optisches Sendeelement treiben.
Jeder Treiberverstärker kann zudem vorzugsweise mindestens einen Aktivierungseingang aufweisen, mittels dessen dieser Treiberverstärker durch die daran angeschlossene Steuereinheit aktiviert und/oder deaktiviert werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform wird das die Daten repräsentierende elektrische Eingangssignal an einen einzigen Treiberverstärker der Treiberschaltung angelegt. In diesem Falle weist die Treiberschaltung zudem mindestens einen Ausgangsumschalter auf. Der Ausgang des Treiberverstärkers ist mit dem Eingang dieses Ausgangsumschalters verbunden.
Der Ausgangsumschalter wird vorzugsweise mittels der Steuereinheit betätigt und schaltet dabei das Ausgangssignal des Treiberverstärkers an jeweils einen Ausgang der Treiberschaltung und somit an das jeweilige, an diesen Ausgang angeschlossene optische Sendeelement.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Schaltungsanordnung zum Beaufschlagen mindestens eines optischen Lichtleiters mit mindestens einem optischen Signal, insbesondere mit Licht, zum Zwecke der
Übertragung von Daten, wobei die Schaltungsanordnung aufweist:
- mindestens einen optischen Aufbau, insbesondere mindestens ein optisches Element, mit mindestens zwei zum Senden des optischen Signals vorgesehenen optischen Sendeelementen, insbesondere mit mindestens zwei elektro-optischen Wandlern, beispielsweise mit mindestens zwei Leuchtdioden oder lichtemittierenden Dioden (= L[ight]E[mitting]D[iode]s) oder mit mindestens zwei Lasern, wie etwa mit mindestens zwei Halbleiterlasern, und
- mindestens eine Treiberschaltung gemäß der vorstehend dargelegten Art.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung mindestens einer Treiberschaltung gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder mindestens einer Schaltungsanordnung gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art beim Beaufschlagen mindestens eines optischen Lichtleiters mit mindestens einem optischen Signal, insbesondere mit Licht, zum Zwecke der Übertragung von Daten
- in mindestens einem, insbesondere mobilen, Kommunikationsgerät, wie etwa in mindestens einem Mobiltele- fon,
- in mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenverarbeitungseinrichtung, wie etwa in mindestens einem Handheld, in mindestens einem Notebook oder in mindestens einem P[ersonal]D[igital]A[ssistant],
- in mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenaufzeichnungs- und/oder -Wiedergabeeinrichtung, wie etwa in mindestens einem Camcorder, in mindestens einer Digitalkamera oder in mindestens einem H[igh]D[efinition]T[ele]V[ision], oder
- in mindestens einem Fortbewegungsmittel, wie etwa in mindestens einem Fahrerassistenzsystem oder in mindestens einem Navigationssystem eines Automobils.
Im Speziellen ermöglicht die durch die vorliegende Erfindung gewährleistete große Zuverlässigkeit des elektro- optischen Schnittstellenmoduls eine Anwendung in Bereichen, in denen ein hohes Maß an Ausfallsicherheit wünschenswert oder sogar notwendig ist, so zum Beispiel im Automotive-Bereich. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 sowie dem Anspruch 10 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Anderem anhand der vier durch Fig. 1 bis Fig. 5B veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung zum Beaufschlagen eines optischen Lichtleiters mit Licht, wobei diese Schaltungsanordnung eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Treiberschaltung mit drei mittels Steuereinheit aktivierbaren und/oder deaktivierbaren Treiberverstärkern aufweist und nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung zum Beaufschlagen dreier optischer Lichtleiter mit Licht, wobei diese Schaltungsanordnung eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Treiberschaltung mit drei mittels Steuereinheit aktivierbaren und/oder deaktivierbaren Treiberverstärkern aufweist und nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
Fig. 3 in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung zum Beaufschlagen eines optischen Lichtleiters mit Licht, wobei diese Schaltungsanordnung eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Treiberschaltung mit einem Treiberverstärker sowie mit einem mittels Steuereinheit umschaltbaren Ausgangsumschalter aufweist und nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
Fig. 4 in schematischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung zum Beaufschlagen dreier optischer Lichtleiter mit Licht, wobei diese Schaltungsanordnung eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Treiberschaltung mit einem Treiberverstärker sowie mit einem mittels Steuereinheit umschaltbaren Ausgangsumschalter aufweist und nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
Fig. 5A, Fig. 5B als schematisches Ablaufdiagramm ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 in schematischer Darstellung ein Beispiel einer Schaltungsanordnung aus dem Stand der Technik.
Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in Fig. 1 bis Fig. 6 mit identischen Bezugszeichen versehen.
Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung - soweit nicht anderweitig angegeben - - sowohl auf das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung - als auch auf das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung - als auch auf das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
- als auch auf das in Fig. 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Treiberschaltung 2 weist beispielhaft drei Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 auf. Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Treiberschaltung 2 auch jede beliebige andere Anzahl n an Treiberverstärkern 7-1 , 7- 2, ..., 7-n aufweisen kann, wobei n größer als Eins ist.
Die Treiberschaltung 2 ist Teil eines elektro-optischen Schnittstellenmoduls 1 , das weiterhin noch den optischen Aufbau 3 aufweist.
Der optische Aufbau 3 weist
- die optischen Sendeelemente 8-1 , 8-2, 8-3 auf, die über die Ausgänge 19, 20, 21 an die Treiberschaltung 2 angeschlossen sind, und
- ein optisches Monitorelement 9 (vgl. erstes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und drittes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3), das über den Eingang 22 an die Treiberschaltung 2 angeschlossen ist.
Der optische Aufbau 3 stellt sicher, dass unabhängig davon, welches optische Sendeelement 8-1 , 8-2 oder 8-3 betrieben wird, immer ein für jedes optische Sendeelement 8-1 , 8-2, 8-3 bekannter Anteil des optischen Signals in das optische Monitorelement 9 eingekoppelt wird.
Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass nicht nur ein optisches Monitorelement 9 Teil des optischen Aufbaus 3 sein kann, sondern auch, dass jedes optische Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 genau ein fest zugeordnetes optisches Monitorelement 9-1 bzw. 9-2 bzw. 9-3 aufweisen kann. Nach dieser anhand
- des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 sowie
- des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 veranschaulichten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Treiberschaltung 2 dann jeweils einen Eingang 22-1 bzw. 22-2 bzw- 22-3 pro optischem Monitorelement 9-1 bzw. 9-2 bzw. 9-3 auf.
Wie Fig. 2 und Fig. 4 entnehmbar ist, ist in diesem Falle auch mehr als ein optischer Lichtleiter oder Lichtwellenleiter 4 vorgesehen; so ist jedem der optischen Sendeelemente 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 jeweils ein optischer Lichtleiter oder Lichtwellenleiter 4-1 bzw. 4-2 bzw. 4-3 zugeordnet.
Das die Daten repräsentierende differentielle elektrische Eingangssignal wird an die Eingänge Din+
(= Bezugszeichen 5) und Din- (= Bezugszeichen 6) angelegt und gleichzeitig den Treiberverstärkern 7-1 , 7-2, 7-3 zugeführt.
Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass der Eingang der Treiberschaltung 2 sowie die Eingänge der Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 auch single-ended, das heißt nicht-differentiell ausgeführt sein können.
Jeder Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 weist einen Aktivierungseingang auf, über den der Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 in Betrieb genommen oder außer Betrieb genommen werden kann:
- Treiberverstärker 7-1 weist den Aktivierungseingang E1 auf; - Treiberverstärker 7-2 weist den Aktivierungseingang E2 auf;
- Treiberverstärker 7-3 weist den Aktivierungseingang E3 auf.
Der Ausgang der Steuereinheit 18 ist bzw. die Ausgänge der Steuereinheit 18 sind mit diesen Aktivierungseingängen E1 , E2, E3 verbunden.
Die Treiberschaltung 2 des elektro-optischen Schnittstellenmoduls 1 funktioniert im Regelbetrieb wie folgt: Beim Anlegen der zum Betrieb erforderlichen Versorgungsspannung an das elektro-optische Schnittstellenmodul 1 erzeugt die Steuereinheit 18 Steuersignale, wodurch die Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 nacheinander aktiviert und wieder deaktiviert werden. Die Steuereinheit 18 stellt sicher, dass jeweils nur ein Treiberverstärker 7-1 oder 7-2 oder 7-3 aktiviert ist.
In Abhängigkeit davon, welcher der Treiberverstärker 7-1 bzw. 7-2 bzw. 7-3 aktiviert ist, stellt dieser Treiberverstärker 7-1 bzw. 7-2 bzw. 7-3 dem jeweils an diesem Treiberverstärker 7-1 bzw. 7-2 bzw. 7-3 angeschlossenen optischen Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 die erforderliche Betriebsspannung, den Vorstrom (Bias- Strom) und den Modulationsstrom zur Verfügung.
Die Größe des Vorstroms (Bias-Stroms) wird mit Hilfe der Vorstromkontrollschaltung 11 und durch die Steuereinheit 18 kontrolliert. Ebenfalls durch die Steuereinheit 18 wird mit Hilfe der Modulationsstromkontrollschal- tung 14 die Größe des Modulationsstroms kontrolliert.
Das optische Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal um, das
- zu einem größeren Anteil
--in den Lichtwellenleiter 4 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw.
--in den jeweils zugeordneten Lichtwellenleiter 4-1 bzw. 4-2 bzw. 4-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4) und - zu einem kleineren Anteil
- in das als Photodiode ausgebildete optische Monitorelement 9 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw.
--in das als Photodiode ausgebildete, jeweils zugeordnete Monitorelement 9-1 bzw. 9-2 bzw. 9-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4) eingekoppelt wird.
Das optische Monitorelement 9 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw. das jeweilige optische Monitorelement 9-1 , 9-2, 9-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4) erzeugt ein zur Stärke des optischen Signals (Ausgangsleistung des optischen Sendeelements) proportionales elektrisches Signal, zum Beispiel auf Basis der Responsivität, das heißt des Strom pro Leistung-Parameters der Photodiode 9 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw. der jeweiligen Photodiode 9-1 , 9-2, 9-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4). In Abhängigkeit von der Güte und/oder von der Qualität des jeweiligen optischen Sendeelements 8-1 , 8-2, 8-3 kann dieses von der Photodiode 9 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw. von der jeweiligen Photodiode 9-1 , 9-2, 9-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4) zur Verfügung gestellte elektrische Signal für jedes aktivierte optische Sendeelement 8-1 , 8-2, 8-3 unterschiedlich groß sein kann.
Da die Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 zum Zeitpunkt ihrer Aktivierung jeweils mit den gleichen Betriebsbedingungen betrieben werden, stellen die Stärke des optischen Signals und somit auch das durch das optische Monitorelement 9 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw. durch das jeweilige optische Monitorelement 9-1 bzw. 9-2 bzw. 9-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4) erzeugte elektrische Signal ein Maß für die Güte und/oder für die Qualität des aktiven optischen Sendeelements 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 dar.
Das vom optischen Monitorelement 9 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw. vom jeweiligen optischen Monitorelement 9- 1 , 9-2, 9-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4) erzeugte schwache elektrische Signal wird der Treiberschaltung 2 über den Monitoreingang 22 (vgl. Fig. 1 und Fig. 3) bzw. über den jeweiligen Monitoreingang 22-1 , 22-2, 22-3 (vgl. Fig. 2 und Fig. 4) zugeführt und in den Monitorsignalverstärker 10 geleitet.
Der Monitorsignalverstärker 10,
- der als Transimpedanzverstärker (auch Strom-Spannungs-Wandler oder I-U-Wandler genannt) ausgebildet sein kann und/oder
- der in der Steuereinheit 18 integriert sein kann, verstärkt das empfangene schwache elektrische Signal auf eine Größe, die durch die angeschlossene Steuereinheit 18 bewertet und gespeichert werden kann. Die Stärke des optischen Signals stellt nur eine der möglichen zu ermittelnden Kenngrößen für das zu bewertende optische Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 dar.
Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass auch andere Kenngrößen des optischen Sendeelements 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 ermittelt und für die Bewertung verwendet werden können:
So lässt sich beispielsweise die Steilheit der optischen Ausgangsleistungskennlinie ermitteln, also der Anstieg der optischen Ausgangsleistung als Funktion des in das optische Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 einge- prägten elektrischen Stroms.
Ebenfalls ist beim Gebrauch von Halbleiterlasern als optisches Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 die Größe des Schwellstroms ermittelbar, also der eingeprägte Strom, der minimal notwendig ist, um einen Halbleiterlaser zur Laseremission oder zum Lasern zu bringen.
Nachdem die Steuereinheit 18 nacheinander alle Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 aktiviert und wieder deaktiviert hat, sind, zum Beispiel mittels der vorstehend dargelegten Vorgehensweise, in der Steuereinheit 18 Informationen zu jedem angeschlossenen optischen Sendeelement 8-1 , 8-2, 8-3 enthalten (hierbei wird weiter unten abschließend anhand des Ablauf- oder Flussdiagramms gemäß Fig. 5A, Fig. 5B exemplarisch dargelegt, auf welche Weise die Steuereinheit 18 sukzessive die Informationen zu jedem angeschlossenen optischen Sendeelement 8-1 , 8-2, 8-3 erhalten kann).
Nach festgelegten Kriterien wählt ein Datenprozessor 18p der Steuereinheit 18 anhand der im Speicher 18s der Steuereinheit 18 gespeicherten Informationen das für den Betrieb zu benutzende optische Sendeelement 8-1 oder 8-2 oder 8-3 aus und aktiviert den an diesem optischen Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 angeschlossenen Treiberverstärker 7-1 bzw. 7-2 bzw. 7-3.
Während des laufenden Betriebs werden ständig oder in festgelegten Zeitintervallen mindestens eine Kenngröße, wie zum Beispiel die optische Ausgangsleistung, und/oder mindestens ein Betriebsdatum des aktivier- ten optischen Sendeelements 8-1 oder 8-2 oder 8-3 ermittelt1
Mögliche zu ermittelnde Betriebsdaten sind beispielsweise der Vorstrom (Bias-Strom), der Modulationsstrom und/oder die Umgebungstemperatur.
Die Treiberschaltung 2 bildet das Verhältnis aus den ermittelten Kenn- und Betriebsdaten und vergleicht dieses mit einem Sollverhältnis. Bei Erreichen eines festgelegten Umschaltkriteriums, wie zum Beispiel Unterschreiten oder Überschreiten des Sollverhältnisses, nimmt die Treiberschaltung 2 das aktive optische Sendeelement 8-1 oder 8-2 oder 8-3 außer Betrieb und aktiviert anhand festgelegter Kriterien ein anderes optische Sendeelement 8-1 oder 8-2 oder 8-3 für den laufenden Betrieb.
Ein Temperatursensor 15 erfasst die Umgebungstemperatur. Das zur Umgebungstemperatur proportionale Ausgangssignal des Temperatursensors 15 wird der Steuerschaltung 18 zugeführt, wodurch gewährleistet ist, dass die optische Modulationsamplitude des aktiven optischen Sendeelements 8-1 oder 8-2 oder 8-3 über einen weiten Temperaturbereich konstant gehalten werden kann
Das anhand Fig. 3 veranschaulichte dritte Ausführungsbeispiel und das anhand Fig. 4 veranschaulichte vierte Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich vom anhand Fig. 1 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel und vom anhand Fig. 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2 gemäß der vor- liegenden Erfindung dadurch, dass anstelle dreier Treiberverstärker 7-1 , 7-2, 7-3 lediglich ein Treiberverstärker
7 vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal mittels eines mit der Steuereinheit 18 verbundenen und durch die Steuereinheit 18 schaltbaren Ausgangsumschalters 30 in grundsätzlich beliebiger Reihenfolge den drei Ausgängen 19, 20, 21 der Treiberschaltung 2 zugeordnet werden kann.
Hierzu weist der in Fig. 3 und in Fig. 4 dargestellte Ausgangsumschalter 30 drei Ausgänge 30-1 , 30-2, 30-3 auf. Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass der Ausgangsumschalter 30 auch jede beliebige andere Anzahl n an Ausgängen 30-1 , 30-2 30-n aufweisen kann, wobei n größer als Eins ist.
Beim Anlegen der zum Betrieb erforderlichen Versorgungsspannung an das elektro-optische Schnittstellenmodul 1 wird der Ausgangsumschalter 30 durch die Steuereinheit 18 derart geschaltet, dass das Ausgangssignal des Treiberverstärkers 7 nacheinander an den Ausgängen 30-1 , 30-2, 30-3 des Ausgangsumschalters 30 bereit gestellt wird.
Der Ausgangsumschalter 30 stellt sicher, dass jeweils stets nur einer seiner Ausgänge 30-1 oder 30-2 oder 30- 3 das Ausgangssignal des Treiberverstärkers 7 bereit stellt.
In Abhängigkeit davon, welcher der Ausgänge 30-1 oder 30-2 oder 30-3 aktiviert ist, stellt der Treiberverstärker 7 die notwendige Betriebsspannung, den Vorstrom (Bias-Strom) und den Modulationsstrom dem jeweils angeschlossenem optischen Sendeelement 8-1 bzw. 8-2 bzw. 8-3 zur Verfügung.
Da sich durch das Umschalten der Ausgänge 30-1 , 30-2, 30-3 des Ausgangsumschalters 30 die Betriebsbedingungen für den Treiberverstärker 7 nicht ändern, stellen die Stärke des optischen Signals und somit auch das durch das optische Monitorelement 9 erzeugte elektrische Signal ein Maß für die Güte und/oder für die Qualität des aktiven optischen Sendeelements 8-1 oder 8-2 oder 8-3 dar.
Nachdem durch die Steuereinheit 18 und durch den Ausgangsumschalter 30 nacheinander alle optischen
Sendeelemente 8-1 , 8-2, 8-3 aktiviert und wieder deaktiviert worden sind, sind, zum Beispiel mittels der vorstehend dargelegten Vorgehensweise, in der Steuereinheit 18 Informationen zu jedem angeschlossenen optischen Sendeelement 8-1 , 8-2, 8-3 enthalten.
Nach festgelegten Kriterien aktiviert ein Datenprozessor 18p der Steuereinheit 18 anhand der im Speicher 18s der Steuereinheit 18 gespeicherten Informationen das für den Betrieb zu benutzende optische Sendeelement 8-1 oder 8-2 oder 8-3 mit Hilfe des Ausgangsumschalters 30.
Abschließend ist im Ablauf- oder Flussdiagramm gemäß Fig. 5A, Fig. 5B exemplarisch dargestellt, auf weiche Weise die Steuereinheit 18 sequentiell Informationen zu jedem der drei angeschlossenen optischen Sendeelemente 8-1 , 8-2, 8-3 erhalten kann:
Nach dem Systemstart [1] erfolgt eine Aktivierung [2] des ersten optischen Sendeelements 8-1. Wenn eine in der Prozessoreinheit 18p der Steuereinheit 18, zum Beispiel auf Basis des erfassten Ausgangsstroms der Pho- todiode 9 (vgl. erstes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und drittes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3) bzw. der ersten Photodiode 9-1 (vgl. zweites Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und viertes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4), vorgenommene Überprüfung und Bewertung [3] des ersten optischen Sendeelements 8-1 ergibt, dass das erste optische Sendeelement 8-1 in betriebsbereitem Zustand (Bezugszeichen "+" in Fig. 5A) ist, dann erfolgt eine Speicherung [4s] des Bewertungsresultats für das erste optische Sendeelement 8-1 in der Speichereinheit 18s der Steuereinheit 18 sowie eine Deaktivierung [5] des ersten optischen Sendeelements 8-
1. Wenn die Überprüfung und Bewertung [3] des ersten optischen Sendeelements 8-1 in der Prozessoreinheit 18p ergibt, dass das erste optische Sendeelement 8-1 nicht in betriebsbereitem Zustand (Bezugszeichen "-" in Fig. 5A) ist, dann erfolgt eine Markierung [4m] des ersten optischen Sendeelements 8-1 als defekt sowie eine Speicherung dieses auf das erste optische Sendeelement 8-1 bezogenen Zustands "defekt" in der Spei- chereinheit 18s der Steuereinheit 18. Abschließend erfolgt eine Deaktivierung [5] des ersten optischen Sendeelements 8-1. Sodann erfolgt eine Aktivierung [6] des zweiten optischen Sendeelements 8-2. Wenn eine in der Prozessoreinheit 18p der Steuereinheit 18, zum Beispiel auf Basis des erfassten Ausgangsstroms der Photodiode 9 (vgl. erstes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und drittes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3) bzw. der zweiten Pho- todiode 9-2 (vgl. zweites Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und viertes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4), vorgenommene Überprüfung und Bewertung [7] des zweiten optischen Sendeelements 8-2 ergibt, dass das zweite optische Sendeelement 8-2 in betriebsbereitem Zustand (Bezugszeichen "+" in Fig. 5A) ist, dann erfolgt eine Speicherung [8s] des Bewertungsresultats für das zweite optische Sendeelement 8-2 in der Speichereinheit 18s der Steuereinheit 18 sowie eine Deaktivierung [9] des zweiten optischen Sendeelements 8-2. Wenn die Überprüfung und Bewertung [7] des zweiten optischen Sendeelements 8-2 in der Prozessoreinheit 18p ergibt, dass das zweite optische Sendeelement 8-2 nicht in betriebsbereitem Zustand (Bezugszeichen "-" in Fig. 5A) ist, dann erfolgt eine Markierung [8m] des zweiten optischen Sendeelements 8-2 als defekt sowie eine Speicherung dieses auf das zweite optische Sendeelement 8-2 bezogenen Zustands "defekt" in der Speichereinheit 18s der Steuereinheit 18. Abschließend erfolgt eine Deaktivierung [9] des zweiten optischen Sen- deelements 8-2.
Sodann erfolgt eine Aktivierung [10] des dritten optischen Sendeelements 8-3. Wenn eine in der Prozessoreinheit 18p der Steuereinheit 18, zum Beispiel auf Basis des erfassten Ausgangsstroms der Photodiode 9 (vgl. erstes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und drittes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3) bzw. der dritten Pho- todiode 9-3 (vgl. zweites Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und viertes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4), vorgenommene Überprüfung und Bewertung [11] des dritten optischen Sendeelements 8-3 ergibt, dass das dritte optische Sendeelement 8-3 in betriebsbereitem Zustand (Bezugszeichen "+" in Fig. 5A) ist, dann erfolgt eine Speicherung [12s] des Bewertungsresultats für das dritte optische Sendeelement 8-3 in der Speichereinheit 18s der Steuereinheit 18 sowie eine Deaktivierung [13] des dritten optischen Sendeelements 8-3. Wenn die Überprüfung und Bewertung [11] des dritten optischen Sendeelements 8-3 in der Prozessoreinheit 18p ergibt, dass das dritte optische Sendeelement 8-3 nicht in betriebsbereitem Zustand (Bezugszeichen "-" in Fig. 5A) ist, dann erfolgt eine Markierung [12m] des dritten optischen Sendeelements 8-3 als defekt sowie eine Speicherung dieses auf das dritte optische Sendeelement 8-3 bezogenen Zustands "defekt" in der Speichereinheit 18s der Steuereinheit 18. Abschließend erfolgt eine Deaktivierung [13] des dritten optischen Sen- deelements 8-3.
Nach einem auf der Grundlage relativer Werte, zum Beispiel auf der Grundlage des höchsten Ausgangsstroms der Photodiode 9 (vgl. erstes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und drittes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3) bzw. der Photodioden 9-1 , 9-2, 9-3 (vgl. zweites Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und viertes Ausführungs- beispiel gemäß Fig. 4), vorgenommenen Vergleich und Priorisierung [14] der in der Speichereinheit 18s gespeicherten Bewertungsresultate für die drei optischen Sendeelemente 8-1 , 8-2, 8-3 erfolgt eine Auswahl, das heißt Aktivierung [15] des optischen Sendeelements mit der ersten, zum Beispiel höchsten, Priorität.
Wenn dieses optische Sendeelement mit der ersten Priorität gemäß Überwachungs- oder Monitoringschritt [16] innerhalb des erlaubten oder zulässigen Betriebstoleranzbereichs bleibt (Bezugszeichen "+" in Fig. 5B) ist, so wird dieses optische Sendeelement (über eine Schleife in Fig. 5B) so lange aktiv, das heißt in aktiviertem Zustand gehalten, bis mittels dieser kontinuierlichen oder periodisch-zeitdiskreten Überwachung (= Monitoring [16]) festgestellt wird, dass sich dieses optische Sendeelement mit der ersten Priorität nicht (mehr) innerhalb des erlaubten oder zulässigen Betriebstoleranzbereichs befindet, das heißt dass das mindestens eine für die- ses optische Sendeelement mit der ersten Priorität geltende Auswahlkriterium nicht mehr erfüllt ist (Bezugszeichen "-" in Fig. 5B).
In letzterem Falle erfolgt eine Deaktivierung [17] dieses optischen Sendeelements mit der ersten Priorität und eine Aktivierung [18] des optischen Sendeelements mit der zweiten, zum Beispiel zweithöchsten, Priorität.
Wenn dieses optische Sendeelement mit der zweiten Priorität gemäß Überwachungs- oder Monitoringschritt [19] innerhalb des erlaubten oder zulässigen Betriebstoleranzbereichs bleibt (Bezugszeichen "+" in Fig. 5B) ist, so wird dieses optische Sendeelement (über eine Schleife in Fig. 5B) so lange aktiv, das heißt in aktiviertem Zustand gehalten, bis mittels dieser kontinuierlichen oder periodisch-zeitdiskreten Überwachung (= Monitoring [19]) festgestellt wird, dass sich dieses optische Sendeelement mit der zweiten Priorität nicht (mehr) innerhalb des erlaubten oder zulässigen Betriebstoleranzbereichs befindet, das heißt dass das mindestens eine für dieses optische Sendeelement mit der zweiten Priorität geltende Auswahlkriterium nicht mehr erfüllt ist (Bezugszeichen "-" in Fig. 5B).
In letzterem Falle erfolgt eine Deaktivierung [20] dieses optischen Sendeelements mit der zweiten Priorität und eine Aktivierung [21] des optischen Sendeelements mit der dritten, zum Beispiel dritthöchsten oder niedrigsten,
Priorität.
Wenn dieses optische Sendeelement mit der dritten Priorität gemäß Überwachungs- oder Monitoringschritt [22] innerhalb des erlaubten oder zulässigen Betriebstoleranzbereichs bleibt (Bezugszeichen "+" in Fig. 5B) ist, so wird dieses optische Sendeelement (über eine Schleife in Fig. 5B) so lange aktiv, das heißt in aktiviertem Zustand gehalten, bis mittels dieser kontinuierlichen oder periodisch-zeitdiskreten Überwachung (= Monitoring [22]) festgestellt wird, dass sich dieses optische Sendeelement mit der dritten Priorität nicht (mehr) innerhalb des erlaubten oder zulässigen Betriebstoleranzbereichs befindet, das heißt dass das mindestens eine für dieses optische Sendeelement mit der dritten Priorität geltende Auswahlkriterium nicht mehr erfüllt ist (Bezugszei- chen "-" in Fig. 5B).
In letzterem Falle erfolgt eine Deaktivierung [23] dieses optischen Sendeelements mit der dritten Priorität und ein Systemstop [24].
Bezugszeichenliste
1 Schaltungsanordnung, insbesondere elektro-optisches Schnittstellenmodul
2 Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung
3 optischer Aufbau, insbesondere optisches Element 4 optischer Leiter, insbesondere optischer Lichtleiter, zum Beispiel Lichtwellenleiter
(= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl Fig 1 ; drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3) 4-1 erster optischer Leiter, insbesondere erster optischer Lichtleiter, zum Beispiel erster Lichtwellenleiter
(= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
4-2 zweiter optischer Leiter, insbesondere zweiter optischer Lichtleiter, zum Beispiel zweiter Lichtwellenleiter (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
4-3 dritter optischer Leiter, insbesondere dritter optischer Lichtleiter, zum Beispiel dritter Lichtwellenleiter (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
5 erster, insbesondere positiver, Dateneingang (= Din+) des differentiellen Dateneingangs des Treiberverstärkers 7 bzw. 7-1 , 7-2, 7-3
6 zweiter, insbesondere negativer, Dateneingang (= Din-) des differentiellen Dateneingangs des Treiber- Verstärkers 7 bzw. 7-1 , 7-2, 7-3
7 Treiberverstärker zum Bereitstellen der Betriebsspannung und/oder des Vorstroms (Bias-Stroms) und/oder des Modulationsstroms des optischen Sendeelements 8
(= drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4) 7-1 erster Treiberverstärker zum Bereitstellen der Betriebsspannung und/oder des Vorstroms (Bias-Stroms) und/oder des Modulationsstroms des ersten optischen Sendeelements 8-1 (= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl Fig 1 ; zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2) 7-2 zweiter Treiberverstärker zum Bereitstellen der Betriebsspannung und/oder des Vorstroms (Bias-
Stroms) und/oder des Modulationsstroms des ersten optischen Sendeelements 8-2 (= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 1 ; zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2)
7-3 dritter Treiberverstärker zum Bereitstellen der Betriebsspannung und/oder des Vorstroms (Bias-Stroms) und/oder des Modulationsstroms des ersten optischen Sendeelements 8-3 (= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 1 ; zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2)
8 optisches Sendeelement oder lichtemittierendes Bauelement (= Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 6)
8-1 erstes optisches Sendeelement oder erstes lichtemittierendes Bauelement, insbesondere elektro- optischer Wandler, beispielsweise Leuchtdiode bzw. lichtemittierende Diode (= L[ight]E[mitting]D[iode]) oder Laser, wie etwa Halbleiterlaser
8-2 zweites optisches Sendeelement oder erstes lichtemittierendes Bauelement, insbesondere elektro- optischer Wandler, beispielsweise Leuchtdiode bzw. lichtemittierende Diode (= L[ight]E[mitting]D[iode]) oder Laser, wie etwa Halbleiterlaser
8-3 drittes optisches Sendeelement oder erstes lichtemittierendes Bauelement, insbesondere elektro- optischer Wandler, beispielsweise Leuchtdiode bzw. lichtemittierende Diode (= L[ight]E[mitting]D[iode]) oder Laser, wie etwa Halbleiterlaser
9 opto-elektrischer Wandler, insbesondere optischer Monitor oder optisches Monitorelement, zum Beispiel Photodiode
(= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 1 ; drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3)
9-1 erster opto-elektrischer Wandler, insbesondere erster optischer Monitor oder erstes optisches Monitorelement, zum Beispiel erste Photodiode (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4) 9-2 zweiter opto-elektrischer Wandler, insbesondere zweiter optischer Monitor oder zweites optisches Monitorelement, zum Beispiel zweite Photodiode (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2, viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
9-3 dritter opto-elektrischer Wandler, insbesondere dritter optischer Monitor oder drittes optisches Monitor- element, zum Beispiel dritte Photodiode
(= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
10 Signalverstärker, insbesondere Monitorsignalverstärker, zum Beispiel Transimpedanzverstärker, zum Verstärken des vom opto-elektrischen Wandler 9 gesendeten elektrischen Datensignals (= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 1 ; drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3)
10-1 erster Signalverstärker, insbesondere erster Monitorsignalverstärker, zum Beispiel erster Transimpedanzverstärker, zum Verstärken des vom ersten opto-elektrischen Wandler 9-1 gesendeten elektrischen Datensignals (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
10-2 zweiter Signalverstärker, insbesondere zweiter Monitorsignalverstärker, zum Beispiel zweiter Transimpedanzverstärker, zum Verstärken des vom zweiten opto-elektrischen Wandler 9-2 gesendeten elektrischen Datensignals (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4) 10-3 dritter Signalverstärker, insbesondere dritter Monitorsignalverstärker, zum Beispiel dritter Transimpedanzverstärker, zum Verstärken des vom dritten opto-elektrischen Wandler 9-3 gesendeten elektrischen Datensignals
(= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2, viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
11 Vorrichtung, insbesondere Vorstromkontrollschaltung, zum Kontrollieren des vom Treiberverstärker 7 bzw. 7-1 , 7-2, 7-3 für das optische Sendeelement 8 bzw. 8-1 , 8-2, 8-3 bereit gestellten Vorstroms bzw. Bias-Stroms
12 Regler zum Regulieren des für das optische Sendeelement 8 bzw. 8-1 , 8-2, 8-3 mittels Vorrichtung 11 bereit gestellten Vorstroms bzw. Bias-Stroms
(= Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 6)
13 Regler zum Regulieren des für das optische Sendeelement 8 bzw. 8-1 , 8-2, 8-3 mittels Vorrichtung 14 bereit gestellten Modulationsstroms
(= Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 6) 14 Vorrichtung, insbesondere Modulationsstromkontrollschaltung, zum Kontrollieren des vom Treiberverstärker 7 bzw. 7-1 , 7-2, 7-3 für das optische Sendeelement 8 bzw. 8-1 , 8-2, 8-3 bereit gestellten Modulationsstroms
15 Tem peratu rsensor
16 Anteil des vom optischen Sendeelement 8 bzw. 8-1 , 8-2, 8-3 zum optischen Leiter 4 bzw. 4-1 , 4-2, 4-3 gesendeten Lichts bzw. optischen Signals
17 Anteil des vom optischen Sendeelement 8 bzw. 8-1 , 8-2, 8-3 zum opto-elektrischen Wandler 9 bzw. 9-1 , 9-2, 9-3 gesendeten Lichts bzw. optischen Signals
18 Steuereinheit
18p Datenprozessor(einheit) oder Prozessor(einheit) der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2, insbe- sondere der Steuereinheit 18
18s Speicher oder Speichereinheit der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2, insbesondere der Steuereinheit 18
19 erster Ausgang der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2, insbesondere zum Anschließen des ersten optischen Sendeelements 8-1 20 zweiter Ausgang der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2, insbesondere zum Anschließen des zweiten optischen Sendeelements 8-2
21 dritter Ausgang der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2, insbesondere zum Anschließen des dritten optischen Sendeelements 8-3
22 Eingang, insbesondere Monitoreingang, der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2 zum Empfan- gen des vom optischen Aufbau 3, insbesondere vom opto-elektrischen Wandler 9, gesendeten elektrischen Monitorsignals
(= erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 1 ; drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3)
22-1 erster Eingang, insbesondere erster Monitoreingang, der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2 zum Empfangen des vom optischen Aufbau 3, insbesondere vom ersten opto-elektrischen Wandler 9-1 , gesendeten elektrischen Monitorsignals (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
22-2 zweiter Eingang, insbesondere zweiter Monitoreingang, der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2 zum Empfangen des vom optischen Aufbau 3, insbesondere vom zweiten opto-elektrischen Wandler 9-
2, gesendeten elektrischen Monitorsignals (= zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 2, viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
22-3 dritter Eingang, insbesondere dritter Monitoreingang, der Ansteuerschaltung oder Treiberschaltung 2 zum Empfangen des vom optischen Aufbau 3, insbesondere vom dritten opto-elektrischen Wandler 9-3, gesendeten elektrischen Monitorsignals (= .weites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl Fig. 2; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4) 30 Ausgangsumschalter des Treiberverstärkers 7
(= drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4)
30-1 erster Ausgang des Ausgangsumschalters 30
(= drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4) 30-2 zweiter Ausgang des Ausgangsumschalters 30 (= drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4) 30-2 dritter Ausgang des Ausgangsumschalters 30
(= drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 3; viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; vgl. Fig. 4) Do Datenausgang des Treiberverstärkers 7 bzw. 7-1 , 7-2, 7-3
E1 Aktivierungseingang des ersten Treiberverstärkers 7-1 E2 Aktivierungseingang des zweiten Treiberverstärkers 7-2 E3 Aktivierungseingang des dritten Treiberverstärkers 7-3 S1 Schaltungsanordnung (= Beispiel aus dem Stand der Technik; vgl. Fig. 6)

Claims

Ansprüche:
1. Treiberschaltung (2) zur Spannungs-/Stromversorgung mindestens eines von mindestens zwei zum Senden mindestens eines optischen Signals, insbesondere von Licht, zum Zwecke der Übertragung von Da- ten vorgesehenen optischen Sendeelementen (8-1 , 8-2, 8-3), insbesondere von mindestens zwei elektro- optischen Wandlern, beispielsweise von mindestens zwei Leuchtdioden oder lichtemittierenden Dioden (= L[ight]E[mitting]D[iode]s) oder von mindestens zwei Lasern, wie etwa von mindestens zwei Halbleiterlasern, wobei die Treiberschaltung (2) aufweist: mindestens zwei Ausgänge (19, 20, 21 ) zum Anschließen der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) und mindestens eine Steuereinheit (18) zum Umschalten zwischen den jeweiligen Ausgängen (19, 20, 21 ) dergestalt, dass jeweils ein optisches Sendeelement (8-1 , 8-2, 8-3) aktiv ist.
2. Treiberschaltung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Ausgang (19, 20, 21 ) in Abhängigkeit von der Güte und/oder von der Qualität der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) aktivierbar und/oder deaktivierbar ist
3. Treiberschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) zum Empfangen der von mindestens einem den optischen Sendeelementen (8-1 , 8-2, 8-3) zugeordneten opto-elektrischen Wandler (9; 9-1 , 9-2, 9-3) gesendeten elektrischen Datensignale, insbesondere über mindestens einen Signalverstärker (10; 10-1 , 10-2, 10-3), mit mindestens einem Eingang (22; 22-1 , 22-2, 22-3) der Treiberschaltung (2) verbunden ist, dass die Treiberschaltung (2), insbesondere die Steuereinheit (18), mindestens eine Speichereinheit (18s) zum Speichern der empfangenen elektrischen Datensignale sowie - mindestens einen Datenprozessor (18p) zum Auswählen eines der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-
3) anhand der gespeicherten elektrischen Datensignale aufweist und dass bei Ausfall des aktiven optischen Sendeelements (8-1 , 8-2, 8-3) die Steuereinheit (18) zum Umschalten vom mit dem nicht mehr ausgewählten optischen Sendeelement (8-1 , 8-2, 8-3) verbundenen Ausgang (19, 20, 21 ) zum mit dem ausgewählten optischen Sendeelement (8-1 , 8-2, 8-3) verbundenen Ausgang
(19, 20, 21 ), insbesondere zum Deaktivieren des nicht mehr ausgewählten optischen Sendeelements (8-1 , 8-2, 8-3) und zum Aktivieren des ausgewählten optischen Sendeelements (8-1 , 8-2, 8-3), mit mindestens zwei Treiberverstärkern (7; 7-1 , 7-2, 7-3) verbunden ist, wobei die Treiberverstärker (7; 7-1 , 7-2, 7-3) zur Spannungs-/Stromversorgung der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) vorgesehen sind.
4. Treiberschaltung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Treiberverstärker (7-1 , 7-2, 7-3) mindestens einen mit der Steuereinheit (18) verbundenen Aktivierungseingang (E1 , E2, E3) zum Empfangen mindestens eines von der Steuereinheit (18) gesendeten Aktivierungssignals und/oder Deaktivierungssignals, - dass der Treiberverstärker (7; 7-1 , 7-2, 7-3) mindestens einen Dateneingang (5, 6) für das die Daten repräsentierende elektrische Eingangssignal und/oder dass der Treiberverstärker (7; 7-1 , 7-2, 7-3) mindestens einen Datenausgang (Do) zur Spannungs- /Stromversorgung der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) aufweist.
5. Treiberschaltung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung (2) mindestens zwei Treiberverstärker (7-1 , 7-2, 7-3) aufweist, wobei jeweils einer der Treiberverstärker (7-1 , 7-2, 7-3) und jeweils eines der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) mit jeweils einem der Ausgänge (19, 20, 21 ) der Treiberschaltung (2) verbunden sind.
6. Treiberschaltung gemäß mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens einen mit dem Datenausgang (Do) des Treiberverstärkers (7) und mit der Steuereinheit (18) verbundenen Ausgangsumschalter (30) zum Ansteuern der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3), insbesondere zur Spannungs-/Stromversorgung des ausgewählten optischen Sendeelements (8-1 , 8-2, 8-3), mittels Schaltens des Ausgangsumschalters (30) zumindest zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition.
7. Schaltungsanordnung (1 ) zum Beaufschlagen mindestens eines optischen Lichtleiters (4; 4-1 , 4-2, 4-3) mit mindestens einem optischen Signal, insbesondere mit Licht, zum Zwecke der Übertragung von Daten, wobei die Schaltungsanordnung (1 ) aufweist: mindestens einen optischen Aufbau (3), insbesondere mindestens ein optisches Element, mit mindestens zwei zum Senden des optischen Signals vorgesehenen optischen Sendeelementen (8-1 , 8-2, 8-3), insbe- sondere mit mindestens zwei elektro-optischen Wandlern, beispielsweise mit mindestens zwei Leuchtdioden oder lichtemittierenden Dioden (= L[ight]E[mitting]D[iode]s) oder mit mindestens zwei Lasern, wie etwa mit mindestens zwei Halbleiterlasern, und mindestens eine Treiberschaltung (2) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufbau (3) mindestens einen opto-elektrischen Wandler (9; 9-1 , 9-2, 9-3), insbesondere mindestens einen als Photodiode ausgebildeten optischen Monitor, aufweist, der mit den optischen Sendeelementen (8-1 , 8-2, 8-3) zum Erfassen mindestens eines Parameters des optischen Signals, insbesondere mindestens einer Kenngröße, beispielsweise der Stärke des emittierten Lichts, der jeweiligen optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) verbunden ist und der zum Beaufschlagen, insbesondere mindestens eines Eingangs (22), der Treiberschaltung (2) mit mindestens einem den Parameter des optischen Signals wiedergebenden, insbesondere zur Stärke des optischen Signals proportionalen, elektrischen Datensignal ausgebildet ist.
9. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufbau (3) mindestens zwei opto-elektrische Wandler (9-1 , 9-2, 9-3) aufweist, die jeweils einem der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) und jeweils einem der Eingänge (22-1 , 22-2, 22-3) der Treiberschaltung (2) zugeordnet sind.
10. Verfahren zur Spannungs-/Stromversorgung mindestens eines von mindestens zwei zum Senden mindestens eines optischen Signals, insbesondere von Licht, zum Zwecke der Übertragung von Daten vorgesehenen optischen Sendeelementen (8-1 , 8-2, 8-3), insbesondere von mindestens zwei elektro-optischen Wandlern, beispielsweise von mindestens zwei Leuchtdioden oder lichtemittierenden Dioden (= L[ight]E[mittιng]D[ιode]s) oder von mindestens zwei Lasern, wie etwa von mindestens zwei Halbleiterlasern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass, insbesondere bei Ausfall des aktiven optischen Sendeelements (8-1 , 8-2, 8-3), mittels mindestens einer mindestens einer Treiberschaltung (2) zugeordneten Steuereinheit (18) zwischen den mindestens zwei zum Anschließen der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) ausgebildeten Ausgängen (19, 20, 21 ) so umgeschaltet wird, dass sich jeweils ein optisches Sendeelement (8-1 , 8-2, 8-3) in aktiviertem Zustand befindet.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Ausgang (19, 20, 21 ) in Ab- hängigkeit von der Güte und/oder von der Qualität der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) aktiviert und/oder deaktiviert wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein opto-elektrischer Wandler (9; 9-1 , 9-2, 9-3), insbesondere mindestens ein als Photodiode ausgebildeter optischer Monitor, mindestens einen Parameter des optischen Signals, insbesondere mindestens eine Kenngröße, bei- spielsweise die Stärke des emittierten Lichts erfasst und die Treiberschaltung (2), insbesondere mindestens einen Eingang (22; 22-1 , 22-2, 22-3) der Treiberschaltung (2), mit mindestens einem vom opto-elektrischen Wandler (9; 9-1 , 9-2, 9-3) gesendeten und den Parameter des jeweiligen optischen Signals wiedergebenden, insbesondere zur Stärke des optischen Signals proportionalen, elektrischen Datensignal beaufschlagt.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere beim Einschalten und/oder während des laufenden Betriebs, von der Treiberschaltung (2), insbesondere von der Steuereinheit (18), kontinuierlich oder periodisch die vom opto-elektrischen Wandler (9; 9-1 , 9-2, 9-3) gesendeten, insbesondere die jeweiligen Kenngrößen und/oder die jeweilige Betriebsinformation der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) wiedergebenden, elektrischen Datensignale empfangen werden, die empfangenen elektrischen Datensignale mit mindestens einem Sollsignal, insbesondere mit mindestens einer Sollkenngröße und/oder mit mindestens einer Sollbetriebsinformation, verglichen werden, zum Beispiel gegenüber mindestens einem Vergleichsnormal, wie etwa gegenüber mindestens einer Vergleichsspannung und/oder gegenüber mindestens einem Vergleichsstrom, bewertet werden, - das mindestens eine Ergebnis dieses Vergleichs, zum Beispiel dieser Bewertung, gespeichert wird, eines der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) anhand des gespeicherten Ergebnisses zum Betrieb ausgewählt wird und das ausgewählte optische Sendeelement (8-1 , 8-2, 8-3), insbesondere der dem ausgewählten optischen Sendeelement (8-1 , 8-2, 8-3) zugeordnete Ausgang (19, 20, 21 ) der Treiberschaltung (2), mittels mindes- tens eines zur Spannungs-/Stromversorgung des ausgewählten optischen Sendeelements (8-1 , 8-2, 8-3) ausgebildeten Treiberverstärkers (7; 7-1 , 7-2, 7-3) aktiviert oder deaktiviert wird, insbesondere durch Schalten mindestens eines mit dem Datenausgang (Do) des Treiberverstärkers (7) und mit der Steuereinheit (18) verbundenen Ausgangsumschalters (30) zumindest zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition mit Spannung/Strom versorgt oder nicht mit Spannung/Strom versorgt wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen mindestens eines vorgegebenen Schwellwerts mindestens eines der empfangenen elektrischen Datensignale das diesem elektri- sehen Datensignal zugeordnete optische Sendeelement (8-1 , 8-2, 8-3) deaktiviert wird und ein anderes der optischen Sendeelemente (8-1 , 8-2, 8-3) zum Betrieb ausgewählt und aktiviert wird.
15. Verwendung mindestens einer Treiberschaltung (2) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mindestens einer Schaltungsanordnung (1 ) gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9 und/oder eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14 beim Beaufschlagen mindestens eines optischen Lichtleiters (4; 4-1 , 4-2, 4-3) mit mindestens einem optischen Signal, insbesondere mit Licht, zum Zwecke der Übertragung von Daten in mindestens einem, insbesondere mobilen, Kommunikationsgerät, wie etwa in mindestens einem Mobiltelefon, - in mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenverarbeitungseinrichtung, wie etwa in mindestens einem
Handheld, in mindestens einem Notebook oder in mindestens einem P[ersonal]D[igital]A[ssistant], in mindestens einer, insbesondere mobilen, Datenaufzeichnungs- und/oder -Wiedergabeeinrichtung, wie etwa in mindestens einem Camcorder, in mindestens einer Digitalkamera oder in mindestens einem H[igh]D[efinition]T[ele]V[ision], oder - in mindestens einem Fortbewegungsmittel, wie etwa in mindestens einem Fahrerassistenzsystem oder in mindestens einem Navigationssystem eines Automobils.
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