[發明專利]低功率光纖光收發器

在審

• 申請號: 201780049212.0
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN109644050A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 大衛·M·雷克托;雷蒙德·W·賴斯;史蒂文·沃茨;文斯·B·哈德利
• 申請（專利權）人: 施瓦哲工程實驗有限公司
• 主分類號: H04B10/40
• 分類號: H04B10/40;H04B10/50;H04B10/564;H04B10/69
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 楊明釗;陸建萍

本公開涉及用于低功率光學收發器的系統和方法。在一個實施例中，低功率光學收發器可以包括微控制器以及與微控制器通信并由微控制器控制的光學接收器和光學發射器。光學接收器可以包括光電檢測器，該光電檢測器被配置為接收待接收的第一信號的第一光學表示，并生成第一信號的電學表示。放大器可以放大第一信號的電學表示，并且與放大器電通信的輸出可以生成電輸出。光學發射器可以包括激光二極管，該激光二極管被配置為生成待發射的第二信號的第二光學表示。微控制器可以被配置為控制激光二極管的輸出功率。

技術領域

本申請涉及低功率光纖光發射器、接收器和收發器。

附圖簡述

描述了本公開的非限制性和非窮舉性實施例，包括詳細描述中所包括的參照附圖的本公開的各種實施例。

圖1示出了根據本公開的實施例的低功率光纖光收發器的功能框圖。

圖2A示出了根據本公開的實施例的低功率光纖光發射器的簡化電路圖。

圖2B示出了根據本公開的實施例的低功率光纖光接收器的簡化電路圖。

詳細描述

工業環境中的通信設備可以被配置成實現幾個關鍵目標。具體來說，這樣的設備應該在設備之間以高速率傳輸數據，并且誤差可能性最小。隨著在設備之間傳輸的數據量的增加，高速通信設備變得越來越重要。此外，這種設備應在寬的環境溫度范圍內穩定可靠地運行。在某些實施例中，溫度范圍可以在-40℃到+85℃之間。更進一步，這種設備應該能夠抵抗外部電干擾，對數據完整性的影響最小。最后，這樣的設備應該消耗最少的電力。減少加熱可以避免對其他部件產生過多的熱。

本公開的各種實施例涉及降低在高數據速率下的功耗。隨著數據速率的提高和諸如以太網交換機的設備中的許多數據通道，設計一個不違反最高工作溫度的系統是一項重大挑戰。出于這個原因，在本公開中使用的主要品質因數(FOM)是“兆比特每秒每瓦特”(Mbps/W)。

通信設備可以使用幾種方法(包括沿電線的電發信、通過空氣的無線發信和/或通過塑料或玻璃光纖的光學發信)來傳輸數據。光學發信被認為是最可靠的方法，因為它對電干擾具有免疫力；然而，與電發信或無線發信相比，光學發信通常提供最低的Mbps/W。表1舉例說明了標準商用光學收發器的功耗。

服務于多個通信信道的通信設備(諸如，交換機)可以包括用于每個端口的收發器，因此，收發器消耗的電力和產生的熱隨著端口數量的增加而增加。例如，具有24個端口的以太網交換機包括24個收發器，這將消耗大約24W的電力。考慮到每瓦1℃的溫度上升，僅僅由于收發器，盒子中的溫度將上升24℃。如果交換機在25℃的環境溫度下工作，收發器中的溫度范圍將為49℃。這個溫度太熱以至于不能接觸。如果環境溫度更高，則問題會更加嚴重。例如，如果交換機工作的環境溫度接近許多通信設備的高工作范圍(例如，85℃)，則交換機內部的溫度可能超過收發器和/或交換機中其他部件的額定溫度。

雖然主動冷卻或較低的溫度范圍可以用來改善這些問題，但是這些選擇也有缺點。依賴主動冷卻可能會降低系統的可靠性，并且降低工作溫度范圍可能會減少其中包括光學收發器的各種系統的潛在應用。因此，一種優選的方法是降低收發器消耗的電力。這種方法在不限制設備的工作溫度范圍的情況下避免了額外的加熱。

根據本公開的各個實施例可明顯降低光學收發器的功耗。在一些實施例中，功耗可以降低到大約0.2瓦。在其他實施例中，功耗可以降低到大約0.05瓦。降低的功耗可以減少熱的生成，并減少光學收發器可貢獻的溫升。例如，其中包括工作在0.2瓦的收發器的24端口交換機可能會由于來自光學收發器的熱而使溫度上升4.8℃。如果交換機中的收發器工作在0.05瓦，則溫度的增加可能只是1.2℃。表2反映了根據本公開的各個實施例的功耗。