(57)【要約】  オプトエレクトロニック送受信機の動作監視回路は、オプトエレクトロニック送受信機の一つまたは複数の動作状態を表わすアナログ入力信号を処理しディジタル信号結果を生成するための一連の相互接続された信号処理回路を含む。一連の信号処理回路は、アナログ入力信号を利得値により増幅または減衰してスケーリングされたアナログ信号を生成する利得回路、スケーリングされたアナログ信号を第１のディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器、および第１のディジタル信号をディジタル的に調整してディジタル信号結果を生成するディジタル調整回路を含む。ディジタル調整回路は、ディジタルシフト信号を生成するために、入力ディジタル信号をシフト値に従ってシフトするように構成されたシフト回路を含む。ディジタル信号結果は、ホストによりアクセス可能な所定の場所の記憶装置に格納される。
2007532062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニック送受信機の一つまたは複数の動作状態を表わすアナログ入力信号を処理し、ディジタル信号結果を生成する一連の相互接続された信号処理回路を含むオプトエレクトロニック送受信機の動作監視回路であって、前記一連の信号処理回路は、
前記アナログ入力信号を利得値により増幅または減衰し、スケーリングされたアナログ信号を生成するように構成された利得回路と、
前記スケーリングされたアナログ信号を第１のディジタル信号に変換するように構成されたアナログ・ディジタル変換器と、
前記ディジタル信号結果を生成するために前記第１のディジタル信号をディジタル的に調整するディジタル調整回路であって、入力ディジタル信号をシフト値に従ってシフトしてディジタルシフト信号を生成するように構成されたシフト回路を含む、調整回路と、
ホストによりアクセス可能な所定の場所に前記ディジタル信号結果の値を記憶するように構成された記憶装置とを含む、
動作監視回路。
【請求項２】
前記シフト回路は、入力ディジタル信号を前記シフト値に従って右シフトして右シフトされたディジタルシフト信号を生成するように構成された、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記シフト回路は、入力ディジタル信号を前記シフト値に従って左シフトして左シフトされたディジタルシフト信号を生成するように構成された、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記ホストが前記記憶装置内のホスト指定の場所から読出すことを可能にするインタフェースをさらに含む、請求項１に記載の回路。
【請求項５】
前記利得値は、前記インタフェースを介してホストにアクセス可能な前記オプトエレクトロニック送受信機内のメモリマップ場所に格納される、請求項２に記載の回路。
【請求項６】
前記利得値と前記シフト値は、前記オプトエレクトロニック送受信機内のそれぞれのメモリマップ場所に格納され、前記インタフェースは、前記ホストが前記それぞれのメモリマップ場所にアクセスできるように構成された、請求項２に記載の回路。
【請求項７】
前記シフト回路は、前記入力ディジタル信号を受信するとともに、前記シフト値により指定されたビット数だけ前記入力ディジタル信号をシフトして前記ディジタルシフト信号を生成するように構成された、請求項１に記載の回路。
【請求項８】
前記ディジタル調整回路は、前記シフト回路の前記入力ディジタル信号を生成するために、オフセット値だけ前記第１のディジタル信号にオフセットを与えるように構成されたオフセット回路をさらに含む、請求項１に記載の回路。
【請求項９】
前記ディジタル調整回路は、前記シフト回路の前記入力ディジタル信号を生成するために、オフセット値だけ前記第１のディジタル信号にオフセットを与えるように構成されたオフセット回路をさらに含む、請求項１に記載の回路。
【請求項１０】
前記アナログ・ディジタル変換器が受け取る前に、前記アナログ入力信号または前記スケーリングされたアナログ信号にオフセットを与えるように構成されたアナログオフセット回路をさらに含む、請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
前記アナログ信号はオプトエレクトロニック送受信機の複数の動作状態を表わす一連のアナログ信号を含み、前記利得値はそれぞれが前記一連のアナログ信号のそれぞれのアナログ信号に対応する一連の利得値を含み、前記シフト値はそれぞれが前記一連のアナログ信号のそれぞれのアナログ信号に対応する一連のシフト値を含む、請求項１に記載の回路。
【請求項１２】
前記複数の動作状態はレーザーのバイアス電流、レーザーの出力電力、および受信電力を含む、請求項１に記載の回路。
【請求項１３】
前記アナログ信号は前記オプトエレクトロニック送受信機の複数の動作状態を表わす一連のアナログ信号を含み、前記ディジタル信号結果は対応する一連のディジタル信号結果を含む、請求項１に記載の回路であって、前記回路は、
前記ディジタル結果値とリミット値とを比較してフラグ値を生成するように構成された比較論理であって、前記フラグ値は前記オプトエレクトロニック送受信機の動作中、前記記憶装置内の所定のフラグ記憶場所に格納される、比較論理を含み、
前記ホストから受信された命令にしたがって、前記インタフェースは、前記ホストが前記記憶装置内の前記所定のフラグ記憶場所から読出せるように、構成される、
回路。
【請求項１４】
前記複数の動作状態はレーザーのバイアス電流、レーザーの出力電力、および受信電力を含む、請求項１３に記載の回路。
【請求項１５】
前記複数の動作状態は温度、レーザーのバイアス電流、およびレーザーの出力電力を含む、請求項１３に記載の回路。
【請求項１６】
オプトエレクトロニック装置から、前記オプトエレクトロニック装置の動作状態に対応する複数のアナログ信号を受信する工程と、
前記受信されたアナログ信号をディジタル結果値に変換する工程と、
前記ディジタル結果値を記憶装置内の所定の場所に格納する工程と、を含むオプトエレクトロニック装置を監視する方法であって、
前記変換する工程は、
前記アナログ信号をそれぞれの利得値により増幅または減衰してスケーリングされたアナログ信号を生成する工程と、
前記スケーリングされたアナログ信号を第１のディジタル信号に変換する工程と、
前記第１のディジタル信号をディジタル的に調整して前記ディジタル結果値を生成する工程であって、シフト値に従って入力ディジタル信号をシフトしてディジタルシフト信号を生成することを含む、工程とを含む、
方法。
【請求項１７】
前記ディジタル結果値とリミット値とを比較してフラグ値を生成し、前記記憶装置内の所定のフラグ場所に前記フラグ値を格納する工程と、
ホスト装置から受信された命令に従って、前記ホスト装置が、前記所定のフラグ場所を含む前記記憶装置内のホスト指定の場所から読出すことを可能にする工程とを含む、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ディジタル的に調整する工程は、シフト値に従って入力ディジタル信号を右シフトして右シフトされたディジタルシフト信号を生成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ディジタル的に調整する工程は、シフト値に従って入力ディジタル信号を左シフトして左シフトされたディジタルシフト信号を生成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００１年２月５日出願の「ファイバオプティクス送受信機のための集積化メモリマップ制御回路：ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＭＥＭＯＲＹ  ＭＡＰＰＥＤ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＦＯＲ  ＦＩＢＥＲ  ＯＰＴＩＣＳ  ＴＲＡＮＳＣＥＩＶＥＲＳ」という名称の米国特許出願第０９／７７７，９１７号明細書、および２００２年１０月８日出願の米国特許出願第１０／２６６，８６９号明細書の一部継続出願であり、その全体を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般的には、ファイバオプティクス送受信機の技術分野に関し、特には、これらの送受信機を監視および制御するために使用される回路に関する。より具体的には、本発明は、オプトエレクトロニック送受信機内の動作パラメータを監視するために使用されるアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）の正確さと精度を改善することに関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
ファイバオプティクス送受信機における最も基本的な２つの電子回路は、高速ディジタルデータを受理するとともにＬＥＤまたはレーザーダイオードを電気的に駆動して等価な光パルスを生成するレーザー駆動回路と、光検知器から比較的小さな信号を取り込むとともにそれらを増幅し制限して一様な振幅のディジタル電子出力を生成する受信回路である。これらの基本機能に加え、そして時にはこれらの基本機能に関連し、その機能を改善するために、送受信機回路によって随意的に処理され得る多くのタスクだけでなく送受信機回路により処理されなければならない他の多くのタスクがある。これらのタスクは、必ずしも限定されないが以下のものを含む。
【０００４】
・設定機能。一般的には、これらの設定機能は、レーザーダイオード閾値電流等の部品特性の変動を許容するために工場で部品毎に行われる必要な調整に関する。
【０００５】
・識別。これは、汎用記憶装置、典型的にはＥＥＰＲＯＭ（電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ）または他の不揮発性メモリを参照する。記憶装置は業界標準に基づくシリアル通信バスを使用することによりアクセス可能であることが好ましい。記憶装置は、送受信機のタイプ、機能、シリアル番号、様々な標準規格との互換性を識別する様々な情報を記憶するために使用される。標準ではないが、この記憶装置に従属部品の版数、工場試験データ等の追加の情報をさらに格納することは望ましいであろう。
【０００６】
・目の安全性と一般的な故障の検出。これらの機能は、必要に応じ、異常な動作パラメータおよび潜在的に危険な動作パラメータを識別してこれらをユーザーに報告する、および／またはレーザーの機能停止を行なうために使用される。
【０００７】
さらに、多くの送受信機では、制御回路が以下の追加機能のいくつかまたはすべてを行なうことが望ましいであろう。
【０００８】
・温度補償機能。例えば、スロープ効率等のレーザーの重要特性における周知の温度変動を補正すること。
【０００９】
・監視機能。送受信機の動作特性および環境に関する様々なパラメータの監視。監視することが望ましいと思われるパラメータの例として、レーザーのバイアス電流、レーザーの出力電力、受信電力レベル、供給電圧、および温度が挙げられる。理想的には、これらのパラメータは監視され、ホスト装置としたがって送受信機のユーザーに報告されるかあるいは利用可能にならなければならない。
【００１０】
・電源投入時間。送受信機の制御回路は、送受信機が電源投入状態にあった累計時間を追跡し、ホスト装置に報告するかあるいはこの時間値をホスト装置に利用可能にすることが望ましいであろう。
【００１１】
・マージニング（Ｍａｒｇｉｎｉｎｇ）。「マージニング」は、エンドユーザーが、一般的には送受信機の能動部品を駆動するために使用される制御信号をスケーリングすることにより、理想的動作状態からの既知の偏差で送受信機の性能を試験できるようにするメカニズムである。
【００１２】
・その他ディジタル信号。送受信機がディジタル入力と出力の極性および出力タイプに対する様々な要件との互換性をもつように、ホスト装置が送受信機を構成できるようにすることは望ましいであろう。例えば、ディジタル入力は送信機のディセイブル機能と速度選択機能のために使用され、一方、ディジタル出力は送信機故障と信号状態の損失を指示するために使用される。
【００１３】
図１に、典型的な従来技術のファイバオプティクス送受信機の基本的な機能の概略図を示す。主要回路１は、少なくとも、送信および受信機回路経路と電源電圧１９とアース結線１８を含む。受信機回路は、通常、フォトダイオードと前置増幅器（プリアンプ）回路だけでなく機械的ファイバ・レセプタクルも含む受信機光学サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）２から成る。このＲＯＳＡは、次に、後置増幅器（ポストアンプ）集積回路４に接続される。ポストアンプ集積回路の機能は、Ｒｘ＋とＲｘ−ピン１７を介して外部回路に接続される固定出力振幅ディジタル信号を生成することである。ポストアンプ回路は、また、適切な強度の光入力の存在または欠落を指示する信号検知（ＳＤ）、または信号損失として知られるディジタル出力信号をしばしば提供する。信号検知（ＳＤ）出力はピン１８上に出力として提供される。送信回路は、通常、送信機光学サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）３とレーザー駆動集積回路５から成る。ＴＯＳＡは、レーザーダイオードまたはＬＥＤだけでなく機械的なファイバ・レセプタクルも含む。レーザー駆動回路は、通常、ＡＣ駆動とＤＣバイアス電流をレーザーに供給する。ＡＣ駆動回路のための信号入力は、ＴＸ＋とＴＸ−ピン１２から得られる。通常、レーザー駆動回路は、レーザーに対するバイアス電流（または、出力電力）レベルおよびＡＣ変調駆動等の特定パラメータの個々の工場での設定を必要とする。これは、通常、可変抵抗器を調整するかあるいは工場で選択の抵抗器７、９を配置する（すなわち、工場で選択の抵抗値を有する）ことにより達成される。さらに、バイアス電流および変調の温度補償がしばしば必要となる。この機能は、レーザー駆動集積回路に統合することができるか、あるいはサーミスター６、８等の外部温度感知可能な素子の使用により達成される。
【００１４】
上述の最も基本的な機能以外に、一部の送受信機プラットホーム標準規格は付加的な機能を伴う。この例は、ギガビットインタフェース変換器（ＧＢＩＣ）標準規格に記載される外部のＴＸディセイブルピン１３とＴＸ故障ピン１４である。ＧＢＩＣ標準規格では、外部ＴＸディセイブルピンは送信機がホスト装置により停止されるようにし、一方、ＴＸ故障ピンは、レーザーまたは付随するレーザー駆動回路に存在する何らかの故障状態の、ホスト装置に対するインジケータである。この基本的説明の他に、ＧＢＩＣ標準規格は、これらのピンが、リセット動作および他の作用を実施するためにどのように機能を制御し、互いに影響し合うかを説明する一連のタイミング図を含む。この機能の一部は、レーザー回路に故障状態が存在する場合の目に安全でない放射レベルを回避することを目的としている。これらの機能は、レーザー駆動回路自体またはオプションの追加集積回路１１に統合してもよい。最後に、ＧＢＩＣ標準規格は、また、クロック１５とデータ線１５から成るシリアルインタフェース（ＥＥＰＲＯＭ製品のＡＴＭＥＬ  ＡＴ２４Ｃ０１Ａファミリーのシリアルインタフェースを用いて定義される）を介し読出すことができる標準化シリアルＩＤ情報を格納するＥＥＰＲＯＭ  １０を必要とする。
【００１５】
同様の原理は、完全な送受信機機能の半分を実現するだけのファイバオプティクス送信機または受信機に適用されるのは明らかである。
【００１６】
さらに、ファイバオプティクス送受信機から放射される光のエネルギーは人間の目にとって潜在的に危険である。レーザーは、狭いビームにエネルギーを集中する単色で、コヒーレントで高度に平行な光を放射するので、特に重要である。生体組織、特に目を傷つけ得るのはこの狭ビームのエネルギー密度である。
【００１７】
生体組織に対する危害の重大度は、エネルギー量、露出時間、および光の波長に依存し、目は短い波長に対しより敏感である。更に、ファイバ光学システムで使用されるほとんどの光は目に見えない赤外線エネルギーであるので、被害者はそれに気づかずに、このような赤外線エネルギーに曝されることがある。
【００１８】
したがって、目の安全性問題に対処するために、レーザーベースの製品は標準規格により規制される。米国では、これらの規則に対する責任は、食品薬品局の医療機器・放射線製品センター（ＣＤＲＨ）にある。米国外では、主要な規則は国際電機標準会議（ＩＥＣ）刊行物第８２５号である。これら規則は、装置自体とそれらを使用する製品の両方をカバーする。
【００１９】
ＣＤＲＨとＩＥＣの規則は、以下の４つのクラスの装置を定義する。
・クラスＩ：これらの装置は本質的に安全であると考えられる。ＩＥＣは分類ラベルを必要とするが、ＣＤＲＨは必要としない。
・クラスＩＩ：クラスＩＩのレーザーは、０．２５秒露出のクラスＩ装置と同様なレベルを有する。目の保護は、通常は、所謂「通常忌避応答」により与えられる。このことは、被害者が、通常、無意識のまばたきにより露出に反応することを意味する。
・クラスＩＩＩ：ＣＤＲＨとＩＥＣの両方は、ＩＩＩａとＩＩＩｂの２つの下位分類を定義する。クラスＩＩＩａの装置は、通常の明所状態下で人間の目をすることはない。但し、それらは、顕微鏡または望遠鏡等の光学的補助によって目視された場合、目を害し得る。クラスＩＩＩａに関しては、ＣＤＲＨは可視光線のみを問題とし、一方、ＩＥＣはすべての波長を含む。クラスＩＩＩｂの装置は、光が直接目視された場合、目を害し得る。
・クラスＩＶ：これらの装置は、クラスＩＩＩｂのレーザーにも増して強力である。それらは、間接的に目視された場合ですら目を害し得る。
【００２０】
上述の規則は、測定を行なうための手順あるいは電力レベルを推定するための手順だけでなく、所定の波長での許容電力レベルを判断するために数式を使用する。ファイバオプティクスの大部分のレーザーはクラスＩ装置またはクラスＩＩＩｂ装置のいずれかである。クラスＩ装置は特別な予防措置を必要としない。クラスＩＩＩｂ装置は、警告ラベル、および文書での警告に加え、事故時被爆の可能性を減らすように回路が設計されることを要求する。例えば、露出の可能性のある場合にレーザーが作動しないように安全連動装置が設けられる。
【００２１】
安全システムの一つは開放ファイバ制御（ＯＦＣ：ｏｐｅｎ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれ、送信機と受信機との間の回路が開放の場合にレーザーを遮断する。典型的なＯＦＣシステムは、受信回路に、送信回路へフィードバックを供給させるようにして、光リンクを連続的に監視しリンクが正しく動作することを保証する。受信回路がデータを受信しない場合、送信回路は、危険な光レベルまでの被爆を許容し得る障害が発生したという想定の下にレーザーの動作を停止する。但し、このシステムは付加的なセンサー、および／または送信機と受信機間の回路を必要とする。送信機がまだ受信機と結合されていない場合、これは両方とも高価であり役に立たない。
【００２２】
ファイバオプティクス送受信機内の部品のデバイス間およびロット間変動は、このような変動が補正されなければ、送受信機内の動作状態を監視するためになされるすべての測定精度に悪影響を及ぼす。このような変動を補正するための効率的なメカニズムを設け、これによりデバイスの動作状態の測定値に見合ったレベルの精度を可能にすることは望ましいであろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２３】
概要
オプトエレクトロニック送受信機の動作監視回路は、オプトエレクトロニック送受信機の一つまたは複数の動作状態を表わすアナログ入力信号を処理しディジタル信号結果を生成する一連の相互接続された信号処理回路を含む。上記一連の信号処理回路は、アナログ入力信号を利得値により増幅または減衰してスケーリングされたアナログ信号を生成する利得回路と、スケーリングされたアナログ信号を第１のディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、第１のディジタル信号をディジタル的に調整してディジタル信号結果を生成するディジタル調整回路とを含む。ディジタル調整回路は、入力ディジタル信号をシフト値に従って左右にシフトしてディジタルシフト信号を生成するように構成されたシフト回路を含む。ディジタル信号結果は、ホストによりアクセス可能な所定の場所の記憶装置に格納される。
【００２４】
本発明の付加的な目的と特徴は、添付図面と併せ、以下の詳細な説明と添付の特許請求の範囲とからさらに容易に理解できる。
【００２５】
いくつかの添付図面を通し、同様の参照符号は対応する部品を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
好ましい実施形態の詳細な説明
送受信機１００は、外界に高速電気信号を伝達する付随の後置増幅器１０４およびレーザー駆動回路１０５集積回路と共に、受信機光学サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）１０２と送信機光学サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）１０３を含む。但し、この場合、他のすべての制御機能と設定機能は、コントローラＩＣと呼ばれる第３のシングルチップ集積回路１１０により実現される。
【００２７】
コントローラＩＣ  １１０は、エンドユーザーとのすべての低速通信を処理する。これらは、信号損失（ＬＯＳ）１１１、送信機故障表示（ＴＸ故障）１４および送信機ディセイブル入力（ＴＸＤＩＳ）１３等の標準化されたピン機能を含む。コントローラＩＣ  １１０は、コントローラのメモリマップ場所にアクセスするため、メモリインタフェースとも呼ばれる２線式シリアルインタフェース１２１を有する。以下のメモリマップ表１、２、３、４は、送受信機コントローラの一実施形態の例示的なメモリマップである。メモリマップ表１、２、３、４は、また、本明細書に記載された値と制御機能のメモリマップを示すだけでなく、本明細書の範囲外にある多くのパラメータおよび制御メカニズムを示すということに留意されたい。
【００２８】
インタフェース１２１は、通常はクロック（ＳＣＬ）線１５とデータ（ＳＤＡ）線１６であるホスト装置インタフェース入力／出力線に結合される。いくつかの実施形態では、シリアルインタフェース１２１は、ＧＢＩＣおよびＳＦＰ標準規格においても使用される２線式シリアルインタフェース標準規格に従って動作するが、別の実施形態では他のシリアルインタフェースも同様に好適に使用され得る。２線式シリアルインタフェース１２１は、コントローラＩＣ  １１０のすべての設定および照会のために使用されるとともに、メモリマップ装置として、オプトエレクトロニック送受信機の制御回路へのアクセスを可能にする。すなわち、上記表およびパラメータは、コントローラ内の一つまたは複数の不揮発性メモリ装置１２０、１２２、１２８（例えば、ＥＥＰＲＯＭ装置）の所定の記憶場所に値を書き込むことにより設定され、一方、診断値と、他の出力値および状態値は、同じ不揮発性メモリ装置１２０、１２２、１２８の所定の記憶場所を読むことにより出力される。この技術は、ＥＥＰＲＯＭに格納された識別子および機能データを読出すために２線式シリアルインタフェースが使用される多くの送受信機の、現在定義されているシリアルＩＤ機能と互換性がある。
【００２９】
記憶装置１２０、１２２、１２８内の記憶場所の一部はデュアルポートであるか、あるいはいくつかのインスタンスではトリプルポートでもあることにここでは留意されたい。すなわち、これらのメモリマップ場所は、シリアルインタフェース１２１を介して読み出し、および場合によっては書き込み可能であり、一方、これらは、また、コントローラ１１０内の他の回路により直接にアクセスされる。例えば、メモリ１２０に格納された、ある「マージニング」値は論理１３４により直接に読出され、使用され、Ｄ／Ａ出力装置１２３に送信される駆動レベル信号を調整（すなわち、スケールアップまたはスケールダウン）する。同様に、（Ａ）論理回路１３１により書き込まれ、（Ｂ）論理回路１３３により直接読出されるメモリ１２８に格納されたフラグが存在する。記憶装置内には無い、事実上デュアルポートであるメモリマップ場所の例は、クロック１３２の出力レジスタまたは結果レジスタである。この場合、レジスタ内の累算時間値は、シリアルインタフェース１２１を介して読出し可能であるがクロック回路１３２内の回路によって書き込まれる。
【００３０】
クロック１３２の結果レジスタに加え、コントローラ内の他のメモリマップ場所はコントローラのそれぞれの下位回路の入力または出力におけるレジスタとして実現され得る。例えば、論理１３４の動作を制御するために使用されるマージニング値は、記憶装置１２８内に格納される代わりに、論理回路１３４内またはその近傍のレジスタ内に格納され得る。別の実施例では、ＡＤＣ  １２７により生成された測定値をレジスタに格納することができる。メモリインタフェース１２１は、対応する所定のメモリマップ場所に格納されたデータにアクセスする命令を受信したときは常に、メモリインタフェースがこれらのレジスタのそれぞれにアクセスできるように構成される。このような実施形態では、「記憶装置内の場所」は、コントローラの全体に渡るメモリマップレジスタを含む。
【００３１】
別の実施形態では、クロック１３２の結果レジスタ内の時間値（または、その時間値に対応する値）は、メモリ１２８内の記憶場所に定期的に格納される（例えば、装置動作の毎分一回または毎時一回に行なってよい）。上記別の実施形態では、インタフェース１２１を介してホスト装置により読出される時間値は、クロック１３２の結果レジスタ内の現在の時間値ではなく、メモリ１２８内に格納された最後の時間値である。
【００３２】
図２と図３に示すように、コントローラＩＣ  １１０は、レーザー駆動回路１０５と受信機部品への結線を有する。これらの結線は複数の機能を果たす。コントローラＩＣは、多様なＤ／Ａコンバータ１２３を有する。いくつかの実施形態では、Ｄ／Ａコンバータは電流源として実施されるが、他の実施形態では、Ｄ／Ａコンバータは電圧源を使用して実施され得る、そして、さらに他の実施形態では、Ｄ／Ａコンバータはディジタルポテンショメータを使用して実施され得る。いくつかの実施形態では、Ｄ／Ａコンバータの出力信号は、レーザー駆動回路１０５の主要パラメータを制御するために使用される。一実施形態では、Ｄ／Ａコンバータ１２３の出力は、レーザーに対するＡＣ変調のレベルを制御するだけでなくレーザーのバイアス電流を直接制御するために使用される（定バイアス動作）。別の実施形態では、コントローラ１１０のＤ／Ａコンバータ１２３の出力は、ＡＣ変調レベルの他にレーザー駆動回路１０５の平均出力電力のレベルを制御する（定電力動作）。
【００３３】
いくつかの実施形態では、コントローラ１１０はレーザーの温度依存特性を補正するメカニズムを含む。これは、コントローラＩＣ  １１０内の温度センサー１２５により測定される温度に応じて制御出力に値を割り当てるために使用される温度ルックアップテーブル１２２を使用することにより、コントローラ１１０において実施される。他の実施形態では、コントローラ１１０は、電圧源出力を有するＤ／Ａコンバータを使用してもよいし、あるいはレーザー駆動回路１０５の特性を制御するために、一つまたは複数のＤ／Ａコンバータ１２３の代わりにディジタルポテンショメータを用いてもよい。図２は、レーザー駆動回路１０５がコントローラ１１０からの入力を受け取るように特に設計されたシステムを参照するが、一方、他の多くのレーザー駆動回路ＩＣを有するコントローラＩＣ  １１０を使用してそれらの出力特性を制御することも可能であることに留意されたい。
【００３４】
温度に依存するアナログ出力の制御以外に、コントローラＩＣは、温度に依存しない（一つのメモリ設定値の）多様なアナログ出力を備えてもよい。これらの温度に依存しない出力は非常に多くの機能を果たすが、特に興味ある一つのアプリケーションは、レーザー駆動回路１０５またはポストアンプ１０４のその他の設定の微調整としての機能であり、これら装置特性のプロセスにより引き起こされる変動を補正する。この一つの例は受信機ポストアンプ１０４の出力振幅であろう。通常、このようなパラメータは、設計時に設定用抵抗器を使用して所望の値に固定される。しかしながら、ポストアンプ集積回路１０４の製造に伴う通常のプロセス変動は、固定の設定抵抗器により、出力振幅において望ましくない変動を引き起こすことになる。いくつかの実施形態では、付加的なＤ／Ａコンバータ１２３により生成されるコントローラＩＣ  １１０のアナログ出力が、製造の設定時に、部品ごとに出力振幅設定を調整または補正するために使用される。
【００３５】
コントローラからレーザー駆動回路１０５までの結線以外に、図２に、ＲＯＳＡ  １０６およびポストアンプ１０４からコントローラＩＣ  １１０までの同様な結線だけでなくレーザー駆動回路１０５からコントローラＩＣ  １１０までの多くの結線を示す。これらは、コントローラＩＣ  １１０が、コントローラＩＣ内のメモリマップ場所を介してホスト装置へ診断フィードバックを提供するために用いるアナログ監視結線である。いくつかの実施形態におけるコントローラＩＣ  １１０は、多様なアナログ入力を有する。アナログ入力信号は、送受信機および／または受信機回路の動作状態を示す。これらのアナログ信号は、マルチプレクサ１２４により走査され、次にアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）１２７を用いて変換される。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ  １２７は１２ビット分解能を有するが、他の分解能レベルを有するＡＤＣを他の実施形態で使用してもよい。変換された値は、所定の記憶場所、例えば図３に示す診断値およびフラグ記憶装置１２８に格納され、そしてメモリ読み出しによってホスト装置にアクセス可能である。これらの値は、工場較正手順の一部として、基準単位（ミリボルトまたはマイクロワット単位等）で較正される。
【００３６】
コントローラＩＣ内のメモリマップ場所に格納されたディジタル化量は、限定するわけではないが、レーザーのバイアス電流、送信レーザーの電力、および受信電力（ＲＯＳＡ  １０２においてフォトダイオード検出器により測定される）を含む。メモリマップ表（例えば、表１）では、測定されたレーザーのバイアス電流はパラメータＢｉｎとして表わされ、測定された送信レーザーの電力はＰｉｎとして表わされ、そして測定された受信電力はＲｉｎとして表わされる。メモリマップ表は、例示的な実施形態では、これらの測定値が格納される記憶場所を示すとともに、対応するリミット値、フラグ値、および環境設定値（例えば、フラグの極性を示すための）がどこに格納されるかも示す。
【００３７】
図３に示すように、コントローラ１１０は電圧供給センサー１２６を含む。このセンサーにより生成されたアナログ電圧レベル信号は、ＡＤＣ  １２７によりディジタル電圧レベル信号に変換され、そしてこのディジタル電圧レベル信号はメモリ１２８に格納される。いくつかの実施形態では、Ａ／Ｄ入力マルチプレクサ（ｍｕｘ）１２４とＡＤＣ  １２７は、監視信号を自動的に定期的にディジタル信号に変換してそれらのディジタル量をメモリ１２８に記憶するように、クロック信号により制御される。
【００３８】
また、ディジタル値が生成されると、コントローラの値比較論理１３１はこれらの値と所定リミット値とを比較する。リミット値は工場でメモリ１２８に格納されることが好ましい。いくつかの実施形態では、ホスト装置は、対応するメモリマップ場所に新しいリミット値を書き込むことにより、もともとプログラムされたリミット値を新しいリミット値で上書きすることができる。各監視信号は、下限値および上限値の両方と自動的に比較されて２つのリミットフラグ値を生成することとなり、これらは、次に、診断値およびフラグ記憶装置１２８に格納される。上限値および下限値に意味がないすべての監視信号に関しては、対応するリミット値は、対応するフラグを決して設定させない値に設定することができる。
【００３９】
リミットフラグは、また、アラームまたは警告フラグと呼ばれることがある。ホスト装置（または、エンドユーザー）は、これらフラグを監視して、送受信機リンクを故障させてしまいそうな状態が存在するかどうか（アラームフラグ）、または、故障がまもなく発生しそうであると予測される状態が存在するかどうかを判断することができる。このような状態の例は、ゼロにまで降下したレーザーのバイアス電流（送信機出力のさしせまった故障を示す）、または公称値を５０％超越える（レーザー耐用年数末期状態を示す）、定電力モードにおけるレーザーのバイアス電流であろう。したがって、自動的に生成されたリミットフラグは、内部に格納されたリミット値に基づき送受信機機能についての単純な合否判断を提供するので、有用である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、故障制御および論理回路１３３は、内部ＬＯＳ（信号損失）入力信号と故障入力信号と共に、アラームフラグと警告フラグとの論理的ＯＲを取って２進の送受信機故障（Ｔｘ故障）信号を生成するが、この２進の送受信機故障（Ｔｘ故障）信号はホストインタフェースに結合されしたがってホスト装置に利用可能となる。ホスト装置は、アラームまたは警告の原因を判断するために、対応する監視信号だけでなく送受信機におけるすべてのアラームフラグと警告フラグを自動的に読出すことにより、Ｔｘ故障信号を監視するとともにＴｘ故障信号のアサーションに応答するようにプログラムすることができる。
【００４１】
故障制御および論理回路１３３は、更に、受信機回路（図２のＲＯＳＡ）から受信した信号損失（ＬＯＳ）信号をホストインタフェースに伝達する。
【００４２】
故障制御および論理回路１３３のさらに別の機能は、記憶装置１２８に格納された一組の環境設定フラグに従って入出力信号の極性を判断することである。例えば、回路１３３の信号損失（ＬＯＳ）出力は、記憶装置１２８に格納された対応する環境設定フラグにより判断されるような、論理ローまたは論理ハイの信号のいずれかでよい。
【００４３】
記憶装置１２８に格納された他の環境設定フラグ（表４参照）は、警告およびアラームフラグのそれぞれの極性を判断するために使用される。記憶装置１２８に格納されるさらに他の環境設定値は、監視アナログ信号のそれぞれをディジタル値に変換する際、ＡＤＣ  １２７により適用されるスケーリングを決定するために使用される。
【００４４】
別の実施形態では、ホストインタフェースにおける、コントローラ１０２への別の入力は速度選択信号である。図３では、速度選択信号は論理１３３に入力される。ホストが生成したこの信号は、通常、受信機（ＲＯＳＡ  １０２）により受信されるデータの期待データ速度を指定するディジタル信号であろう。例えば、速度選択信号は、高いデータ速度と低いデータ速度（例えば、２．５Ｇｂ／ｓと１．２５Ｇｂ／ｓ）を表わす２つの値を持つことができる。コントローラは、速度選択信号により指定された値に対応する帯域幅にアナログ受信機回路を設定する制御信号を生成することにより速度選択信号に応答する。
【００４５】
故障制御および論理回路１３３の別の機能は、目の安全性を保証する必要がある場合に送信機（図２のＴＯＳＡ）の動作をディセイブルすることである。レーザー駆動回路の状態と内部Ｔｘディセイブル出力との間には標準規格により定義された相互動作があり、これは故障制御および論理回路１３３により実施される。論理回路１３３が目の安全上の危険となりうる問題を検知した場合、以下にさらに詳細に説明されるように、レーザー駆動回路は、コントローラから内部Ｔｘディセイブル信号出力を起動することにより、ディセイブルされることが好ましい。ホスト装置は、ホストからコントローラに、外部Ｔｘディセイブル線１３（図２）上にコマンド信号を送信することにより、この状態をリセットすることができる。この機能のさらなる詳細は、図４〜図７との関連で以下に見出すことができる。
【００４６】
図４は、コントローラ１１０（図２）とレーザー駆動回路１０５と後置増幅器１０４との間の結線の詳細なブロック図である。ＲＯＳＡ  １０２内の光受信機により受信された光信号は、受信電力結線４０２に沿ってポストアンプ１０４に送信される。ポストアンプ１０４は固定の出力振幅ディジタル信号を生成し、この信号はＲｘ＋とＲｘ−結線４０４を介して、ホストおよび／またはコントローラ１１０（図２）に接続される。いくつかの実施形態では、ポストアンプ回路は、また、適切な強度の光入力の存在または欠落を示す信号損失（ＬＯＳ）インジケータを、ＬＯＳ結線４０６を介しホストおよび／またはコントローラ１１０（図２）に提供する。
【００４７】
ホストは、ＴＸ＋とＴＸ−結線４２０を介し、入力信号ＴＸ＋とＴＸ−をレーザー駆動回路１０５に送信する。さらに、コントローラ１１０（図２）は、結線４１６を介してレーザー駆動回路に電力を、そして内部のＴＸディセイブル結線４１８を介してレーザー駆動回路１０５に送信機ディセイブル信号を送信する。
【００４８】
ＴＯＳＡ内のレーザー４１０は、オン・オフされるのではなく、閾値電流に関する高レベル・低レベル間で変調されるので、変調電流がＡＣ変調電流結線４１４を介しレーザー４１０に供給される。更に、ＤＣレーザーバイアス電流は、レーザー駆動回路１０５からレーザー４１０にレーザーのバイアス電流結線４１２を介して供給される。レーザーのバイアス電流のレベルは、適切なレーザー出力を維持するため（すなわち、ＴＯＳＡ  １０３により指定のまたは所定の光出力電力平均レベルを維持するために）、および温度および電源電圧の変動を補正するために調整される。
【００４９】
さらに、いくつかの送受信機は、レーザー４１０からのエネルギー出力を監視する、ＴＯＳＡ  １０３内の出力電力監視器４２２を含む。好ましくは、出力電力監視器４２２は、レーザー４１０の後面から放射された光を測定するレーザーパッケージ内のフォトダイオードである。一般的には、出力電力信号により表される、レーザーダイオードの後面により生成される光電力量は、レーザー４１０の前面すなわち主要面による光電力出力に正比例する。後面光電力と前面光電力との比率Ｋは、同じ型のレーザーダイオード間ですら、レーザーダイオード間で変動する。出力電力信号は、ＴＯＳＡ  １０３内の出力電力監視器４２２から送信機出力電力結線４０８を介してコントローラ１１０（図２）に送信される。
【００５０】
いくつかの実施形態では、ファイバオプティクス送受信機内の特定の部品は、ディジタル故障状態を出力する監視論理を含む。例えば、レーザー駆動回路１０５は、変調電流を監視する制御ループが壊れた場合、「ロック外れ（ｏｕｔ  ｏｆ  ｌｏｃｋ）」信号４２４を出力することができる。次に、これらのディジタル故障状態出力を、部品内の故障状態をホストに通知するかあるいはレーザーを遮断するために使用することができる。
【００５１】
図５Ａは、目の安全性を保証するためにファイバオプティクス送受信機の動作を監視し制御するための高分解能アラームシステム５０２および高速トリップアラームシステム５０４のブロック図５００である。高速トリップアラームシステム５０４は、レーザー４１０（図４）を遮断するために使用されるフラグを迅速に発生するために使用される。高速トリップアラームシステム５０４は、高速応答を達成するためにアナログ比較器５２２を使用する。高分解能アラームシステム５０２は、レーザーを遮断するためのフラグを、高速トリップアラームシステム５０４ほど迅速には発生しない。但し、高分解能アラームシステム５０２は高速トリップアラームシステム５０４より正確である。この正確さを達成するために、高分解能アラームシステム５０２はディジタル比較器５１２を使用する。使用中、高分解能アラームシステム５０２と高速トリップアラームシステム５０４は同時に動作する。高速トリップアラームシステム５０４がフラグを迅速に発生しなかった場合、高分解能アラームシステム５０２は故障を識別し、レーザーを遮断するフラグを発生する。
【００５２】
好ましくは、高分解能アラームシステム５０２と高速トリップアラームシステム５０４はコントローラ１１０（図３）内に含まれる。高分解能アラームシステム５０２と高速トリップアラームシステム５０４の両方は入力信号５０６に結合される。いくつかの実施形態では、この入力信号はアナログ信号である。図５Ａは、単一の入力信号５０６に対する高分解能アラームシステム５０２および高速トリップアラームシステム５０４を示すことに留意されたい。しかしながら、いくつかの実施形態では、いくつかの異なる種類の入力信号を含むいくつかの信号５０６のそれぞれに対し、同一のアラームシステム５０２、５０４が設けられる。
【００５３】
アラームシステム５０２、５０４により処理される入力信号は、電源電圧、内部送受信機温度（以下では「温度」と呼ぶ）、レーザーのバイアス電流、送信機出力電力、受信光電力を含むことが好ましい。電源電圧１９（図３）はＶｃｃセンサー１２６（図３）により測定されるミリボルト単位の電圧であることが好ましい。温度は、温度センサー１２５（図３）により測定される℃単位の温度であることが好ましい。レーザーのバイアス電流はレーザーのバイアス電流結線４１２（図４）を介してレーザー４１０（図４）に供給されるマイクロアンペア単位のレーザーのバイアス電流であることが好ましい。受信光電力は受信電力結線４０２（図４）を介してＲＯＳＡ  １０２（図４）で受信されるマイクロワット単位の電力であることが好ましい。最後に、光出力電力（図４）は出力電力結線４０８（図４）を介してコントローラ１１０（図２）により受信される、電力監視器４２２（図４）からのマイクロワット単位の光電力出力である。
【００５４】
高分解能アラームシステム５０２は警告をトリガする、および／またはファイバオプティクス送受信機の少なくとも一部を遮断するために、上述の入力信号のすべてを利用することが好ましい。他の実施形態では、高分解能アラームシステム５０２は、警告、および／またはアラームをトリガするために上述の入力信号のサブセットを利用する。高分解能アラームシステム５０２は、アナログ入力信号５０６を受信するように構成された一つまたは複数のアナログ・ディジタル変換器１２４（図３を再度参照）を含む。各タイプのアナログ入力信号は、受信された特定のタイプの入力信号に対する較正係数５０８を使用して、ディジタル入力信号に変換されることが好ましい。例えば、ミリボルト単位の供給電圧は、供給電圧ミリボルト値に供給電圧較正係数を掛けることにより１６ビットのディジタル数に変換される。これらの較正係数は事前に定義され、診断値およびフラグ記憶装置１２８（図３）に格納されることが好ましい。あるいは、このような較正係数５０８を汎用ＥＥＰＲＯＭ  １２０（図３）に格納してもよい。
【００５５】
アナログ・ディジタル変換器１２４は、また、複数の比較器５１２に結合される。いくつかの実施形態では、比較器５１２は、コントローラ１１０（図２）内の値比較およびその他論理１３１（図３）の一部を形成する。いくつかの実施形態では、これらの比較器５１２はディジタル比較器である。
【００５６】
また、比較器５１２には、高分解能設定値５１０（１）〜（Ｎ）が結合される。いくつかの実施形態では、所定の４つの設定値５１０（１）〜（４）（入力信号５０６のそれぞれのタイプに対する）が診断値およびフラグ記憶装置１２８（図３）に格納される。これらの４つの所定の設定値は、上限アラーム設定値５１０（１）、上限警告設定値５１０（２）、下限警告設定値５１０（３）、および下限アラーム設定値５１０（４）である。比較器５１２（１）〜（Ｎ）は、入力信号５０６と所定の設定値５１０（１）〜（４）とを比較するように構成される。いくつかの実施形態では、入力信号５０６のディジタル等価は、受信した特定のタイプの入力信号に対する４つの所定のディジタル設定値５１０（１）〜（Ｎ）のそれぞれと、比較器５１２（１）〜（Ｎ）により同時に比較される。また、いくつかの実施形態では、設定値５１０（１）〜（Ｎ）および入力信号５０６のディジタル等価は１６ビット数である。もちろん、他の実施形態では、さらに多いまたは少ない設定値５１０が存在する場合が有り、したがって、設定値５１０および入力信号を、ディジタル的に１６ビットを越えてまたは１６ビット未満で表現してもよい。
【００５７】
次に、比較器は高分解能フラグ５１４（１）〜（Ｎ）を発生し、これらフラグは汎用論理および故障制御回路１３３（図３）に入力され、ホストコンピュータに警告を与えるか、あるいはレーザー駆動回路１０５（図４）および／またはレーザー４１０（図４）などのファイバオプティクス送受信機の少なくとも一部を遮断する。高分解能アラームシステム５０２を使用することによりファイバオプティクス送受信機の潜在的に危険な動作を回避する方法のさらなる詳細は、図７との関連で以下に説明される。
【００５８】
高速トリップアラームシステム５０４は複数の温度依存設定値５１６を含む。これらの温度依存設定値５１６は、診断値フラグ記憶装置１２８（図３）またはＤ／Ａ温度ルックアップテーブル１２２（図３）に格納されることが好ましい。マルチプレクサ５１８は、温度依存設定値５１６の一つをＤ−Ａ変換器１２３（図３にも示される）に供給するように構成される。供給される正確な温度依存設定値５１６は、温度センサー１２５（図３）により測定される温度５２０に依存する。例えば、第１の測定温度に対し、第１の設定値がマルチプレクサ５１８によりＤ−Ａ変換器１２３に供給される。
【００５９】
高速トリップアラームシステム５０４の別の複製またはインスタンスが、温度ベースのアラーム点検が行なわれるそれぞれの入力信号５０６に対し設けられる。高分解能アラームシステム５０２とは異なり、高速トリップアラームシステム５０４は以下の入力信号５０６、すなわちレーザーのバイアス電流、送信機出力電力、および受信光電力入力信号だけを利用することが好ましい。したがって高速トリップアラームシステム５０４の３つのインスタンスが存在する。他の実施形態では、さらに少ないまたは多い高速トリップアラームシステム５０４を採用してもよい。高速トリップアラームシステム５０４により処理された各アナログ入力信号は比較器５２２に供給され、この比較器５２２は入力信号と温度依存設定値５１６の一つのアナログ等価とを比較する。いくつかの実施形態では、比較器５２２は、コントローラ１１０（図２）内の値比較およびその他論理１３１（図３）の一部を形成する。いくつかの実施形態では、比較器５２２はアナログ比較器である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、少なくとも８つの温度依存設定値５１６がレーザーのバイアス電流入力信号に対して設けられ、それぞれの設定値は個々の１６℃の温度範囲に対応する。それぞれの設定値に対する動作温度範囲の大きさは、他の実施形態ではさらに大きいかまたは小さいかもしれない。レーザーのバイアス電流に対するこれらの温度依存設定値は、短波長モジュールの温度補償の必要性のために、極めて重要である。特に、低温では、必要な光出力を生成するのに必要なバイアスは高温におけるよりもはるかに小さい。実際、ファイバオプティクス送受信機がその温度動作範囲の上限にある場合、典型的なレーザーのバイアス電流は、ファイバオプティクス送受信機がその温度動作範囲の下限にある場合のレーザーのバイアス電流より２倍または３倍大きく、したがって、設定値は動作温度に基づき劇的に変動する。ファイバオプティクス送受信機の典型的な温度動作範囲は約−４０℃〜約８５℃である。レーザーのバイアス電流に対する温度依存設定値は、また、長波長エネルギーを送信するファイバオプティクス送受信機におけるレーザーバイアス回路の挙動のために、極めて重要である。
【００６１】
いくつかの実施形態では、少なくとも４つの温度依存設定値５１６が、受信された光電力入力信号と受信された送受信機出力電力入力信号に対して提供され、それぞれの設定値はファイバオプティクス送受信機の個々の３２℃の動作温度範囲に対応する。それぞれの設定値に対する動作温度範囲の大きさは、他の実施形態ではより大きいかまたは小さいかもしれない。
【００６２】
いくつかの実施形態では、上述の設定値５１６は８ビット数であって、これにより（２．５Ｖ（ｍａｘ）／２５６カウント）＝０．００９８ボルト／カウント）でピン（Ｂｉｎ、Ｐｉｎ、Ｒｉｎ）の入力電圧に直接スケーリングする。
【００６３】
比較器５２２は、設定値５１６の一つのアナログ等価とアナログ入力信号５０６とを比較するように構成される。いくつかの実施形態では、アナログ入力信号５０６が設定値５１６の一つに等価なアナログ値より大きいと、高速トリップアラームフラグ５２４が発生される。高速トリップアラームフラグ５２４は、汎用論理および故障制御回路１３３（図３）に入力され、ホストコンピュータに警告を与えるか、あるいはレーザー駆動回路１０５（図４）および／またはレーザー４１０（図４）等の、ファイバオプティクス送受信機の少なくとも一部を遮断する。高速トリップアラームシステム５０４を使用するファイバオプティクス送受信機の潜在的に危険な動作を回避する方法のさらなる詳細は、図６との関連で以下に説明される。
【００６４】
図５Ｂは、本発明の実施形態による、目の安全性を保証するためにファイバオプティクス送受信機の動作をディセイブルするための論理５３０のブロック図である。図４と図５Ａの高分解能アラームフラグ５１４（１）〜（４）、高速トリップアラームシステムフラグ５２４、および任意のディジタル故障状態５３２信号は、ＯＲゲート５３４に送信されレーザーを遮断するために使用される。これは、内部Ｔｘディセイブル４１８線（図４）に沿って信号を送信することにより達成される。例えば、ディジタルの「ロック外れ」信号または高速トリップアラームフラグが受信されると、レーザーは遮断される。多かれ少なかれ、アラームフラグまたはディジタル故障状態信号はＯＲゲート５３４に供給され得るということを理解されたい。例えば、一実施形態では、ＯＲゲート５３４への入力は、上下限アラームフラグ５１４（１）、５１４（４）、高速トリップアラームフラグ５２４、およびディジタル故障状態信号５３２のみを含む。言いかえれば、この実施形態では、警告フラグ５１４（２）と５１４（３）は、内部Ｔｘディセイブル信号４１８を発生するためには使用されない。
【００６５】
図６は、図５Ａの高速トリップアラームシステム５０４を使用して、ファイバオプティクス送受信機の潜在的に危険な動作を減少するか回避する方法６００のフローチャートである。高速トリップアラームシステム５０４（図５Ａ）が工程６０２で開始されると、入力信号が工程６０４で取得される。いくつかの実施形態では、入力信号はミリアンペア単位のレーザーのバイアス電流、マイクロワット単位の受信光電力、またはマイクロワット単位の送受信機出力電力のアナログ信号であることが好ましい。ファイバオプティクス送受信機の温度は工程６０６で取得される。工程６０６は、入力信号取得工程６０４の前後で、または同時に行なわれ得る。
【００６６】
マルチプレクサ５１８（図５Ａ）は、工程６０８で、入力信号と測定温度を使用して、入力信号との比較のためにどの設定値５１６（図５Ａ）を使用すべきかを決定する。例えば、入力信号がレーザーのバイアス電流であれば、マルチプレクサは、得られた温度５２０（図５Ａ）に基づき、レーザーのバイアス電流のための設定値を調べる。
【００６７】
いくつかの実施形態では、この設定値は、次に、工程６１０でＤ−Ａ変換器１２３（図５Ａ）によりディジタルからアナログ値に変換される。その後、比較器５２２（図５Ａ）は、工程６１２で入力信号と設定値とを比較し、工程６１４でコンフリクトがあるかどうかを判断する。いくつかの実施形態では、コンフリクトは、入力信号が設定値（または、設定値のアナログ等価）より高い場合に発生する。あるいは、コンフリクトは、入力信号が設定値（または、設定値のアナログ等価）より低い場合に発生し得る。
【００６８】
コンフリクトが存在しない（工程６１４で「いいえ」）場合、方法６００は繰り返される。しかしながら、コンフリクトが存在する（工程６１４、「はい」）場合、高速トリップアラームフラグ５２４（図５Ａ）が工程６１６で発生される。いくつかの実施形態では、高速トリップアラームフラグ５２４（図５Ａ）は、次に、工程６１８で使用され、信号を内部Ｔｘディセイブル結線４１８（図４）に加えることにより少なくともファイバオプティクス送受信機の一部を遮断する。いくつかの実施形態では、高速トリップアラームフラグ５２４（図５Ａ）は、潜在的な目の損傷が発生しないように、レーザー駆動回路１０５（図４）および／またはレーザー４１０（図４）をディセイブルするために使用される。
【００６９】
アラームフラグ５２４（図５Ａ）は、内部Ｔｘディセイブル出力（Ｄｏｕｔ）を介しレーザー駆動回路を制御し、Ｔｘ故障出力（Ｆｏｕｔ）を介し、ホストシステムへ故障をシグナリングするために使用することができる。これらの出力は、また、その信号がいずれかの所与の実施形態に存在する場合、Ｔｘ故障入力（Ｆｉｎ）と、ホストからファイバオプティクス送受信機に入るＴｘディセイブル入力（Ｄｉｎ）とに応答することができる。
【００７０】
図７は、図５Ａの高分解能アラームシステム５０２を使用してファイバオプティクス送受信機の潜在的に危険な動作を減少するか回避する方法７００のフローチャートである。高分解能アラームシステム５０２（図５Ａ）が工程７０２で開始されると、入力信号は工程７０４で取得される。いくつかの実施形態では、入力信号は、ミリボルト単位の電源電圧１９（図３）、℃単位の温度、マクロアンペア単位のレーザーバイアス電流４１２（図４）、マイクロワット単位の受信光電力４２０（図４）、そしてマイクロワット単位の出力電力４０８（図４）のアナログ信号であることが好ましい。他の実施形態では、入力信号は、他の単位に基づいてスケーリングされてもよい。
【００７１】
次に、アナログ・ディジタル変換器１２４（図３と図５）は、工程７０６で、アナログ入力信号５０６（図５Ａ）をディジタル等価に変換する（好ましくは１６ビット数）。図５Ａに関連し上に説明したように、実施されるアナログ入力信号５０６（図５Ａ）のディジタル等価への変換は、工程７０８で、受信した特定のタイプの入力信号に対し、入力信号５０６（図５Ａ）に較正係数５０８（図５Ａ）を掛けることを含む。
【００７２】
次に、比較器５１２（図５Ａ）は、コンフリクトがあるかどうかを判断するために工程７１０で、入力信号のディジタル等価と設定値５１０（１）〜（Ｎ）（図５Ａ）とを比較する。いくつかの実施形態では、入力信号のディジタル等価が、上限アラームフラグ５１４（１）（図５Ａ）を発生する上限アラーム設定値５１０（１）より高い；上限警告フラグ５１４（２）（図５Ａ）を発生する上限警告設定値５１０（２）（図５Ａ）より高い；下限警告フラグ５１４（３）（図５Ａ）を発生する下限警告フラグ５１０（３）（図５Ａ）より低い；または下限フラグ５１４（４）（図５Ａ）を発生する下限フラグ５１０（４）（図５Ａ）より低い場合、コンフリクトが発生する。但し、他のタイプのアラームまたは警告が設定されてもよいということを理解されたい。
【００７３】
コンフリクトが存在しない場合（工程７１２で「いいえ」）、方法７００が繰り返される。しかしながら、コンフリクトが存在する場合（工程７１４の「はい」）、高分解能フラグ５１４（１）〜（Ｎ）（図５Ａ）が工程７１４で発生される。いくつかの実施形態では、図５Ａに示すように、高分解能フラグ５１４（１）〜（Ｎ）（図５Ａ）は、上限アラームフラグ５１４（１）、上限警告フラグ５１４（２）、下限警告フラグ５１４（３）、および下限フラグ５１４（４）である。また、いくつかの実施形態では、上限アラームフラグ５１４（１）（図５Ａ）および下限アラームフラグ５１４（４）は、工程７１６で、内部Ｔｘディセイブル結線４１８（図４）に信号を印加することによりファイバオプティクス送受信機の少なくとも一部を遮断するために使用される。遮断されるファイバオプティクス送受信機の一部は、レーザー駆動回路１０５（図４）および／またはＴＯＳＡ  １０３（図４）を含むことが好ましい。上限および下限警告フラグ５１４（２）、５１４（３）（図５Ａ）は単にホストに警告を与えるのみであって、レーザー駆動回路１０５（図４）および／またはＴＯＳＡ  １０３（図４）を遮断しないことが好ましい。
【００７４】
アラームフラグ５１４（１）〜（Ｎ）（図５Ａ）は、内部Ｔｘディセイブル出力（Ｄｏｕｔ）を介しレーザー駆動回路を制御し、Ｔｘ故障出力（Ｆｏｕｔ）を介しホストシステムへ故障をシグナリングするために使用することができる。これらの出力は、また、その信号がいずれかの所定実施形態に存在する場合、Ｔｘ故障入力（Ｆｉｎ）と、ホストからファイバオプティクス送受信機に入るＴｘディセイブル入力（Ｄｉｎ）とに応答することができる。
【００７５】
いくつかの実施形態では、高分解能アラームシステム５０２（図５Ａ）は、およそ０．０１５秒（１５ミリ秒）に一度の速度で、より一般的には毎秒少なくとも５０回の速度で高分解能アラームフラグを更新する。したがって、高分解能アラームフラグは、アラーム状態検出の０．０１５秒以内に設定される。いくつかの実施形態では、高分解能アラームフラグ更新速度は毎秒約５０〜２００回である。しかしながら、高速トリップアラームシステム５０４（図５Ａ）は、１０マイクロ秒ごとに一回よりも速い速度で高速トリップアラームフラグを更新することが好ましい。いくつかの実施形態では、高速トリップアラームシステム５０４は、毎秒５０，０００〜２００，０００回、より一般的には毎秒少なくとも５０，０００回の速度で高速トリップアラームフラグを更新する。いくつかの実施形態では、高速トリップアラームシステム５０４のアラームフラグは、高分解能アラームフラグの更新速度より１０００倍以上速い速度で更新される。他の実施形態では、高速トリップアラームシステム５０４のアラームフラグは、高分解能アラームフラグの更新速度より２５０〜４０００倍速い速度で更新される。
【００７６】
上記説明をさらに助けるため、シングルポイント故障が目の安全性の故障状態を引き起こし、この故障状態が検知され、ファイバオプティクス送受信機に結合されたホストに報告され、および／またはレーザー運転停止が行なわれる２つの実施例を以下に示す。
【実施例】
【００７７】
実施例１
電力監視器を含むファイバオプティクス送受信機における電力監視器４２２またはその付随回路（図４）が故障し、レーザーの実際の動作中に、出力電力無しまたは低出力電力を示す。レーザーバイアス駆動回路は、レーザーのバイアス電流を増加することにより送信機出力電力を高めようとする。フィードバックが中断されたので、レーザーは、その最大の能力まで駆動され、恐らく目の安全アラーム設定値を越える。高速トリップアラームフラグは故障後１０マイクロ秒以内に発生され、そしてこの高速トリップアラームフラグは、内部Ｔｘディセイブル（Ｄｏｕｔ）出力を介しレーザー駆動回路を遮断するために使用され得る。高速トリップアラームが故障するかあるいは出力論理設定において選択されなかった場合、レーザーのバイアス電流に対し高分解能アラームが発生されるとともに、電力に対し高分解能下限アラームがまた発生し、そのいずれかを使用してレーザー駆動回路および／またはＴＯＳＡを遮断することができる。
【００７８】
実施例２
レーザー駆動回路（ファイバオプティクス送受信機におけるいずれかのタイプ）またはその付随回路が故障し、その最大出力までレーザーを駆動する。具体的な故障に依存するが、レーザーのバイアス電流はゼロまたは非常に高い値を示すかもしれない、そして電力監視器を含むファイバオプティクス送受信機では、その電力は非常に高い値を示す。レーザーのバイアス電流の高速トリップアラームと送信出力電力の高速トリップアラームは、１０マイクロ秒以内にアラームフラグを発生する。レーザーのバイアス電流がゼロを示すと、レーザーのバイアス電流の高分解能下限アラームはアラームフラグを発生する。これは、レーザーワイヤーの開放、またはレーザーの短絡のようにゼロ光出力を引き起こす故障と区別がつかないが、アラームシステムは安全サイドに判断を誤りレーザーに遮断を命じることが好ましい。この状態では、例えば、その故障がバイアス駆動トランジスタの短絡により引き起こされた場合、論理回路が物理的にレーザーをオフすることは不可能である。いずれにせよ、リンクは失われ、Ｔｘ故障出力はアサートされホストシステムにこの故障を通知する。バイアス駆動回路の環境設定に依存するが、ホストにより命令された送信ディセイブル状態の間、または起動状態の間、これらフラグのいくつかを設定し得るエラーでない状態が存在する。例えば、ホストが送信機に遮断を命じた場合、予測されるように、一部の回路はゼロの送信電力を示すかもしれない、そして一部の回路は非常に大きな送信電力を遮断メカニズムの所産と解釈するかもしれない。レーザーが再びイネーブルにされた場合、制御回路が安定するのに時間がかかり、この時間の間、下限および上限高速トリップアラーム両方が不安定に発生するかもしれない。この時間の間の故障状態を抑制するためにプログラム可能な遅延タイマを用いることが好ましい。
【００７９】
アナログ・ディジタル変換信号処理モジュール
図８は別のコントローラＩＣ  ８００のブロック図である。コントローラＩＣ  ８００は、ＡＤＣモジュール８０２とも呼ばれるアナログ・ディジタル変換信号モジュールがＡＤＣ  １２７（図３）を置換した以外は、図３に示すコントローラ３００とすべての点で同一である。従って、８００と８０２を除く図８内の参照数字はすべて、図３に関連して上に説明した同じ部品を指す。ＡＤＣモジュール８０２はＡＤＣ  １２７の有用性を大幅に拡大し、さらなる正確さと精度を提供する。
【００８０】
図９は、図８に示すＡＤＣモジュール８０２のブロック図である。ＡＤＣモジュール８０２は以下に説明するものより多いかまたは少ない部品を含んでよいことを理解されたい。例えば、Ａ／Ｄ入力マルチプレクサ１２４（図３と図８）は、ＡＤＣモジュール８０２に組み込まれてもよい。
【００８１】
アナログ信号９０２はＡＤＣモジュール８０２により受信される。アナログ信号は、送信機、受信機、または送受信機の動作状態を表わす信号を監視する。ＡＤＣモジュール８０２は、所定の測定単位を有する動作状態測定値を表すために、アナログ信号を、スケーリングされオフセットを与えられたディジタル信号に変換する。いくつかの実施形態では、ＡＤＣモジュール８０２により受信されたアナログ信号は、レーザーのバイアス電流、受信光電力、出力光電力、電源電圧、温度を表す信号を含む。いくつかの実施形態では、アナログ信号はこれらの信号のサブセットであり、いくつかの実施形態では、付加的なアナログ信号がモジュール８０２により受信される。いくつかの実施形態では、ＡＤＣモジュール８０２により生成されたディジタル信号は、ミリアンペア単位のレーザーのバイアス電流、マイクロワット単位の受信光電力、マイクロワット単位の出力光電力、ミリボルト単位の電源電圧、および℃単位の温度を表す信号を含む。より一般的には、ＡＤＣモジュール８０２により受信されたアナログ信号と、ＡＤＣモジュール８０２により生成された対応するディジタル信号は、オプトエレクトロニック装置内の光、電力、電流、および／または電圧の測定値を表わす信号を含む。
【００８２】
ＡＤＣモジュールにより生成されたディジタル信号は、診断値およびフラグ記憶装置１２８内のメモリマップ場所に格納され、これにより、これらの信号をメモリマップ場所でホスト装置に利用できるようにする。より一般的には、ディジタル信号は、ホスト装置による読出し命令の実行によりメモリマップ場所まで読出すことができるメモリマップ場所に格納される。
【００８３】
いくつかの実施形態では、ＡＤＣモジュール８０２の動作は、一組のレジスタまたは他の記憶装置９０５に格納された値により制御される。いくつかの実施形態では、レジスタはメモリマップされ、レジスタ９０５に較正値を格納することにより、製造中にＡＤＣモジュール８０２が較正されるようにする。いくつかの実施形態では、レジスタ９０５は、電流のアナログ入力信号９０２に対応する信号ＩＤ値に従って値を出力するレジスタバンク、レジスタレイ、または他の記憶装置である。信号ＩＤ値は、ＡＤＣモジュール８０２に渡されるアナログ信号を選択するために、Ａ／Ｄ入力ｍｕｘ  １２４（図８）により使用されるものと同じ値であってよい。いくつかの実施形態では、較正値は、制御回路により汎用ＥＥＰＲＯＭ  １２０から、または他の別の記憶装置からレジスタ９０５に動的にロードされる。いくつかの実施形態では、レジスタ９０５自身は、ＥＥＰＲＯＭ  １２０とは切り離された不揮発性メモリ装置か、またはＥＥＰＲＯＭ  １２０の一部を含む不揮発性メモリ装置である。いくつかの実施形態では、レジスタ９０５は、ホスト装置により読出され得るメモリマップ場所である。さらに、いくつかの実施形態では、レジスタ９０５は、適切なパスワード、またはこれらメモリマップ場所に書き込むことを可能にする他のメカニズムを有するホスト装置により書き込まれ得るメモリマップ場所である。
【００８４】
いくつかの実施形態では、レジスタ９０５によりＡＤＣモジュール８０２に提供される値の一つまたは複数は、監視される装置における温度にしたがって変動する温度補償された値かもしれない。温度補償値は、テーブルルックアップ操作により生成してもよいし、あるいは、例えばマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサにより算定してもよい。
【００８５】
いくつかの実施形態では、ＡＤＣモジュール８０２は、利得回路９０４、ＡＤＣ  ９０６、オフセット回路９０８、およびシフト回路９１０を含む。好ましくは、利得回路９０４は、プログラム可能であり、アナログ信号を利得値により増幅または減衰してアナログ利得信号にするように構成される。利得値は、レジスタ９０５または別の記憶装置から受信されるディジタル利得制御信号９１４により制御されることが好ましい。利得回路９０４により、アナログ信号を較正し所望のＡＤＣ  ９０６のＬＳＢまたはフルスケール電圧を達成できる。更に、利得回路は、ＡＤＣを最大限利用するために、小さな入力信号を内部で増幅できるようにする。いくつかの実施形態では、利得回路９０４は、アナログ信号を１６倍以下だけ増幅する。
【００８６】
ＡＤＣ  ９０６は、図３に関連し上に説明したＡＤＣ  １２７に類似している。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ  ９０６は１２ビットのＡＤＣであり、１２ビット＋符号ビットを有する出力値を生成する。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ  ９０６により生成される値は、００００ｈ〜ＦＦＦ８ｈの範囲の２バイト（１６ビット）値として左寄せされた出力である。
【００８７】
アナログ信号がＡＤＣ  ９０６によりディジタル信号に変換されると、オフセット回路９０８は、正または負のオフセット値のいずれかを付加することによりディジタル信号を内部的に調整する。オフセット値は、上に説明したようにレジスタ９０５から受信される。いくつかの実施形態では、オフセット回路９０８は、正値を所定の第１のディジタル値（例えば、ＦＦＦ８ｈ）でクランプし、負値を所定の第２のディジタル値（例えば、００００ｈ）でクランプするように構成される。オフセット回路９０８により実行される調整は、ゼロでない限り、入力信号範囲の上限または下限のいずれかにおけるフルスケールディジタル出力に影響を与えるということに留意されたい。例えば、オフセット回路９０８での負の調整は、ＡＤＣモジュール８０２の最大出力値を減少させる。
【００８８】
次に、オフセット回路９０８により調整されたディジタル信号は、好ましくはプログラム可能でありかつシフト値に基づきディジタル信号を左右いずれかにシフトしてディジタルシフト信号にするように構成されたシフト回路９１０により、シフトされる。好ましい実施形態では、シフト回路９１０はプログラム可能であり、かつシフト値に基づきディジタル信号を右シフトして右シフトされたディジタルシフト信号にするように構成される。シフト値は、レジスタ９０５から受信されたディジタルシフト制御信号９１８により制御されることが好ましい。いくつかの実施形態では、シフト回路は、制御信号９１８に基づきディジタル信号を０〜４ビット（右または左へ）だけシフトする。制御信号９１８をゼロに設定することによりシフト回路９１０をディセイブルする。シフトはフルスケールディジタル出力に影響を与えるということに留意されたい。例えば、２つ右シフトに設定されると、フルスケールディジタル出力は３ＦＦＥｈとなる。
【００８９】
シフト処理が実行された後、ディジタル値は、次に、適切なメモリマップ場所、例えば診断値およびフラグ記憶装置１２８（図８）内のメモリマップ場所に書き込まれる。
【００９０】
いくつかの実施形態では、アナログ信号９０２は、オプトエレクトロニック装置の一組の動作状態を表わす一連のアナログ入力信号である。特に、Ａ／Ｄ  ｍｕｘを制御する信号ＩＤは、一組の値により定期的に循環され、これにより一連のアナログ信号を、ＡＤＣモジュール８０２を介して定期的にルーティングする。ＡＤＣモジュール８０２は、同時に、一組の制御値のそれぞれに基づき、アナログ信号のそれぞれをレジスタ９０５からの制御値により処理するように構成される。制御値の各組は、処理中のアナログ信号により表される動作状態に対応する。結果として生じたディジタル信号は、記憶装置に、またはより一般的にはメモリマップ場所に格納される。ディジタル信号は、また、リミット値と比較され、結果として生じるフラグ値は、また、記憶装置またはメモリマップ場所に格納される。ディジタル値とフラグ値は、インタフェースを介してホスト装置にアクセス可能であり、ホスト装置は、ホスト装置により読出されるメモリマップ場所を指定する読出し命令を送信する。
【００９１】
ＡＤＣモジュール８０２の調整回路は、監視される信号が小さくて、したがって全ＡＤＣ範囲を活用しない場合に特に有用である。アナログ・ディジタル変換の前に利得回路９０４においてアナログ信号を増幅し、次に、シフト回路９１０を使用することにより、同一の（または、同様の）係数でそれを除算して元に戻すことにより、所望のＬＳＢは保持され、正確さと精度の両方が改善される。
【００９２】
内部較正とシフトを使用する利点は、一例により、最も良く例示される。この例では、アナログ信号（例えば、受信光電力を表す信号）は０〜０．５Ｖの範囲で振幅し、そしてＡＤＣ回路は当初工場で較正され、その結果、アナログ入力信号のそれぞれは２．５Ｖのフルスケール電圧に工場でトリミングされる。ディフォルトの利得値は１、ディフォルトのオフセット値は０、そしてディフォルトのシフト値は０である。較正された全信号振幅は２．５Ｖであるので、ＡＤＣモジュールは１２ビットのＡＤＣに対して６１０μＶ（２．５Ｖ／４０９６）の分解能を有する。ディフォルトの較正値を使用すると、０．５Ｖの最大振幅を有する信号は、利用可能範囲の５分の１だけを使用し、依然として６１０μＶの分解能を有する。この状況を改善するために、利得は４に設定され、そしてシフト値は２に設定される（右にシフトすることによって、結果として４で除される）。その結果、精度を上げられる。フルスケール電圧は、入力信号の０〜０．５Ｖの全範囲をカバーするのに十分な０．６２５Ｖ（２．５Ｖ／４）となり、分解能は１５２．５μＶ（２．５Ｖ／１６３８４）となり、これは６１０μＶに対する実質的な改善である。
【００９３】
従って、ＡＤＣモジュール８０２は、ＡＤＣ  ９０６により生成されたディジタル化信号値の正確さと精度を高める。更に、ＡＤＣモジュールの内部較正は、プログラム可能な利得回路とプログラム可能なオフセット回路の両方を特徴として持ち、外部の信号処理回路の必要性を無くすことが好ましい。ＡＤＣの前に、アナログ領域においてプログラム可能な利得回路を設けることにより、入力信号を増幅または減衰してＡＤＣの全範囲またはＡＤＣの範囲の少なくとも大きな部分を活用することができる。次に、一方、ディジタル領域では、シフトを用いてディジタル出力をスケール（除算）アップまたはダウンし、その結果、所望の測定された動作特性の最下位ビット（ＬＳＢ）が影響を受けず、したがってオプトエレクトロニック送受信機のユーザーに対して透過的のままとなる。
【００９４】
多くの機能を有する改善された装置について説明してきたが、これら機能のサブセットのみを実施する装置もまた非常に有用であろうことは、当業者にとって明らかである。説明した本発明に対し、冒頭に記載の特許請求の範囲から逸脱することなく変更がなされ得ることも、当業者にとって明らかである。例えば、ディジタルオフセット９０８（図９）が、ＡＤＣ  ９０６（図９）とシフト回路９１０（図９）との間に設けられたが、アナログオフセットがディジタルオフセット９０８（図９）を置換または補足し得るということを理解されたい。この実施形態では、アナログオフセットは、ＡＤＣ  ９０６（図９）に先立って、アナログ領域の任意の点に設置することができるが、利得回路９０４（図９）とＡＤＣ  ９０６（図９）との間に位置することが好ましい。更に、上述のように、アナログオフセットは、オフセット値（アナログ、またはディジタルのいずれか）９１６（図９）に基づき、アナログ信号に対し正または負のアナログオフセットを印加することができる。
【００９５】
また、本発明は送信機と受信機に対して適用可能であり、したがって、送受信機に対してのみ適用可能であるものではない。最後に、本発明のコントローラは、多重チャンネルの光リンクのアプリケーションに対し好適であることを指摘しておく。
【００９６】
【表１】
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【００９７】
【表２】
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【００９８】
【表３】
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【００９９】
【表４】
2007532062.tif 000006
【０１００】
【表５】
2007532062.tif 000007
【０１０１】
【表６】
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【０１０２】
【表７】
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【０１０３】
【表８】
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【０１０４】
【表９】
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【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】従来技術のオプトエレクトロニック送受信機のブロック図である。
【図２】オプトエレクトロニック送受信機のブロック図である。
【図３】図２のオプトエレクトロニック送受信機のコントローラのモジュールのブロック図である。
【図４】コントローラとレーザー駆動回路と後置増幅器との間の結線のより詳細なブロック図である。
【図５Ａ】ファイバオプティクス送受信機の動作を監視および制御して目の安全性を保証する高分解能アラームシステムと高速トリップアラームシステムのブロック図である。
【図５Ｂ】目の安全性を保証するためにファイバオプティクス送受信機の動作をディセイブルする論理のブロック図である。
【図６】図５Ａの高速トリップアラームシステムを使用することにより、ファイバオプティクス送受信機の潜在的に危険な動作を低減または回避する方法のフローチャートである。
【図７】図５Ａの高分解能アラームシステムを使用することにより、ファイバオプティクス送受信機の潜在的に危険な動作を低減または回避する方法のフローチャートである。
【図８】別のコントローラのブロック図である。
【図９】図８に示すＡＤＣモジュールのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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