(57)【要約】  本発明はオプトエレクトロニック送受信機に関する。一実施例における送受信機は、ＳＥＰ−ＭＳＡを遵守し、８．５Ｇｂ／秒のデータレートで効率的に動作し得る非補償構造である。この送受信機はＴＯＳＡ，ＲＯＳＡ，印刷回路ボード、印刷回路ボード上に配置され、ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡと通信すべく構成されたＬＤＰＡを含む。この送受信機はＳＦＰを遵守する光学的、電気的接続を含む。
2008533825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
８．５Ｇｂ／秒のデータレートが可能な非補償型構造の送受信機モジュールであって、
同非補償型構造は、
送信機光学サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）と、
受信機光学サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）と、
印刷回路ボードと、
同印刷回路ボード上に配置されて、ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡと通信すべく構成された後段増幅器とレーザドライバ（ＬＤＰＡ）と、
ＲＯＳＡとＴＯＳＡのうちの少なくとも１つと通信する少なくとも１つのコネクタと、からなるモジュール。
【請求項２】
前記非補償型構造は、ＳＰＥ−ＭＳＡに準拠する請求項１に記載の送受信機モジュール。
【請求項３】
前記ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡはそれぞれ、１０Ｇｂ／秒のデータレートで動作し得る請求項１に記載の送受信機モジュール。
【請求項４】
前記ＴＯＳＡは、ＤＦＢレーザ、８５０ｎｍＶＣＳＥＬおよびＦＰレーザのうちの１つを含む請求項１に記載の送受信機モジュール。
【請求項５】
前記ＲＯＳＡは、８５０ｎｍＰ−Ｉ−Ｎ検出器およびプリアンプを含む請求項１に記載の送受信機モジュール。
【請求項６】
ＳＰＥ−ＭＳＡに準拠し、８．５Ｇｂ／秒のデータレートが可能な構造の送受信機モジュールであって、
同構造は、
送信機光学サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）と、
受信機光学サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）と、
印刷回路ボードと、
同印刷回路ボード上に配置されて、ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡと通信すべく構成された後段増幅器とレーザドライバ（ＬＤＰＡ）と、
ＲＯＳＡとＴＯＳＡのうちの少なくとも１つと通信する少なくとも１つのコネクタと、からなるモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学通信ネットワークとそのシステム、方法および装置に関する。特には、本発明の実施例は、適用可能な実施基準に準拠しているがＣＤＲ信号補償を使用せずに、比較的に高データレートを達成する送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
データは、ファイバ光ネットワークと装置を介して光学的な「１」と「０」のデジタル信号を送信することによって効率的に伝播する。データが送信される速度すなわちデータレートに加えて送信データの完全性の維持は、大部分がデータのタイミングに依存する。すなわち、ファイバ光データ送信システムの動作は、データの特定のビットが特定の時間に送信されることを信頼性良く保証する能力が前提となる。
【０００３】
そのために、典型的なファイバ光データ送信システムはクロック信号を組み入れて、データが送信される時刻を規定する。クロックはデータストリーム中に含まれても、分離された信号の形式でもよい。送信機と受信機に共通のクロックを使用すると、データ送信システム全体で、データの送信と受信に同じ基準が採用され得る。この方法でデータ送信システムの動作を同期することによって、比較的に高度のデータ完全性が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ラインレートを高くすると、データがクロックの同期から外れやすくなって、データビットが、クロックによって規定された設計ビット時刻に正確に送信されなくなる。この現象は一般にジッタと呼ばれる。ジッタは環境因子、回路設計またはシステム部材、によっても発生する。理想的に動作するシステムはないので、代表的なファイバ光データ送信システムは、システム動作全体で不都合なことが起こらない程度の、ある程度のジッタを許容すべく設計されている。許容され得るジッタの程度を、システムや部材のジッタ割当量（ｂｕｄｇｅｔ）と呼ぶことがある。しかしながらジッタ割当量を超えると、大きな問題を起こすことがある。
【０００５】
特に、過剰なジッタはデータパルスの重なりをもたらして、特定のデータパルスが先行のデータパルス、あるいは、後続のデータパルス、の中へ入ってしまう。その結果、受信機は特定のパルスの存在や不在を検出し得ず、データの完全性は失われる。
【０００６】
技術が進んでラインレートが増加するにつれて、ジッタは非常に大きな問題になってくる。その結果、種々の装置やシステムにおいて、ジッタを、データの完全性を許容できるレベルに維持するための試みがなされている。使用されている一つの方法は、ファイバ光通信ネットワークにおける種々の地点でデータストリームの形状を整え、タイミングを合わせるための補償をする回路を使用して、ジッタを過剰にしないことである。データの形状を整えタイミングを合わせる工程は、まとめて、クロックとデータの修復（ＣＤＲ）と呼ばれることがある。
【０００７】
ジッタを補償するためのＣＤＲ法は、ある応用分野では有効であることが実証されているが、ＣＤＲ回路と装置とを組合せると、送受信機の設計、作製、および操作が複雑になる。更に、ＣＤＲ回路と装置とを使用すると送受信機のコストも上昇する。関連する問題は、ＣＤＲの機能を使用しない送受信機があるので、それらの送受信機は本質的に限定される。特に、ＣＤＲの機能を使用しない送受信機は比較的に低いデータレートで動作するので、ＣＤＲ回路や装置を使用する必要がない。
【０００８】
ここで特定したこの分野の問題点や特定していない他の問題点を概観すると、種々の機能や他の標準に順応し得る方法で、比較的に高データレートを達成できる、ＣＤＲ補償をしない簡単な構造を使用した送受信機モジュールを作製することは有用である。したがって本発明の実施例は、ＣＤＲやそれと類似のデータ信号の完全性の補償を必要とせずに比較的高速のデータレートを達成し得る、比較的に低速の構造を採用したオプトエレクトロニク送受信機に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例は、実施例によって幾らかの例外はあるが、４Ｇ−ＳＦＰ送受信機の形式で一般に使用されているファイバチャネルに準拠した送受信機に関する。この実施例の送受信機は一般にＳＦＰ−ＭＳＡに準拠するが、ＣＤＲデータ信号完全性補償は行なわれない。すなわち、ＳＦＰ−ＭＳＡに準拠するこのＤＦＰ構造はＣＤＲデータ信号完全性補償を含まない。
【００１０】
この実施例の送受信機は、送信機光学サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）と受信機光学サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）とに相互通信する、集積された後段増幅器とレーザドライバ（ＬＤＰＡ）を備え、ＴＯＳＡとＲＯＳＡとは通常１０Ｇｂ／秒で動作する。送信機は更にデジタル診断システムと機能を有し、外部装置と内部装置とにインタフェイスしている診断制御チップ（ＤＣＣ）によって部分的に実施される。この実施において、ＤＣＣとＬＤＰＡとは送受信機の回路ボードの両面に対向して配置され、送受信機の筺体のスペースを有効利用している。最後に、送受信機の１つ以上の配線の長さは、実施例が性能向上のために作動し得る範囲で最小化されている。
【００１１】
このようにして、実施例は種々の有用な結果をもたらす。例えば、４Ｇ−ＳＦＰ構造と形状因子の範囲内で８Ｇ機能を実現した。特に、８Ｇデータレートその他が、送受信機の実施標準に準拠しながら、なんらのＣＤＲデータ信号完全性補償も使用せずに達成された。
【００１２】
本発明の上記や他の実施例の態様を更に明確にするために、添付図に示される具体的な実施例を用いて具体的に記述する。図は単に本発明の代表例を示したもので、発明の範囲を限定するものではない。更に、図は寸法通りには描かれていない。添付図を使用することによってより具体的に詳細に本発明について説明する
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の幾つかの実施例の態様を説明するための種々の図を開示する。図は単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
１．  ８Ｇ−ＳＦＰ送受信機の能力と一般的動作
本発明の実施例は、４Ｇ−ＳＦＰ構造からなる、２／４／８Ｇｂ／秒（８Ｇ）ＳＦＰ送受信機に関する。この場合８Ｇの公称レートは、ＣＤＲデータ信号完全性補償を必要とせずに、実施標準に準拠して、所望のＳＦＰ−ＭＳＡ形状因子内で達成される。
【００１４】
一般に、８Ｇの公称レートは４Ｇ−ＳＦＰ構造で達成される。このデータレートはこの方法で、ファイバチャネル等の種々のプロトコルに関して達成される。前述した８Ｇの公称レートは、ファイバチャネルのプロトコルでは約８、５Ｇであり、他のプロトコルに接続した場合は他の値になる。したがって、本発明の範囲は単に８Ｇや８．５Ｇのデータレートに限定されるものではない。更に、８Ｇの公称レートを維持することに加えて、本発明の少なくとも幾つかの実施例では、ファイバチャネルを含む複数のプロトコルでの公称１／２／４Ｇデータレートにも準拠する。これは、送受信機が１／２／４Ｇの古いシステムと接続しても動作し得るので非常に有用である。
【００１５】
上述のように、本発明の実施例は、データ信号完全性補償を必要とせずに、許容し得る性能で比較的高いデータレートを達成できる。データ信号完全性補償回路と装置を使用しないと、比較的に低電力消費が達成できる。一般的に、１ワット以下の電力消費が達成できる。短波への応用の場合電力消費は６００ｍＷ以下であり、長波への応用の場合電力消費は８００ｍＷ以下であった。
２、  ８．５Ｇｂ／秒−ＳＦＰ送受信機プラットフォーム例
例としてＳＦＰ送受信機の一般的な態様に注目する。上述のように、本発明の一実施例は、ファイバチャネルやイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）に使用されるような、４Ｇ−ＳＦＰ送受信機の形式で一般に実施されるファイバチャネルに適用できる送受信機に関する。送受信機は一般にＳＦＰ−ＭＳＡに従うので、ここで全体を参照として引用するが、この送受信機例では、データ信号完全性補償の方法や回路は使用しない。なぜなら上述のように、８．５Ｃｂ／秒のデータレートを達成するためには、このようなデータ信号完全性補償は必要でない。
【００１６】
上述のように、ＣＤＲやそれと同様の機能を必要としない、または使用しない送受信機例を、ここでは、「非補償」データ信号の発生や処理の部品や回路を含むと称する。さらに一般的には、このような送受信機を、「非補償」構造からなると称する。同様に、このような送受信機例の動作を、「非補償」動作と称する。
【００１７】
本発明の少なくとも幾つかの実施例は、ＣＤＲしない２／４／８Ｇ−ＳＥＰからなる。他の実施例はＣＤＲしない４／８Ｇ−ＳＥＰを目標としている。さらに一般的には、本発明の実施例は、ここでは一般的に８Ｇ−ＳＦＰ送受信機と称するが、１／２／４／８Ｇの正常データレートの幾つか又はすべてに使用可能である。
【００１８】
一般的に、本発明の実施例は、１／２／４Ｇファイバチャネルと同様の密度のポートを有しており、２／４Ｇファイバチャネルとの光学的下位互換性を有している。更に、本発明の実施例は２／４Ｇファイバチャネルと電気的、機械的位互換性を有している、即ち、送受信機の電気接点やケージは、２／４Ｇファイバチャネルのシステムや部品とインタフェイスするように構成されている。８Ｇ−ＳＦＰ送受信機は、２／４Ｇの旧式のシステムと接続して使用され得て、旧式の２／４Ｇモジュールは８Ｇシステムで使用され得る。
【００１９】
８Ｇ−ＳＦＰ送受信機が使用される特定のシステムに依存して、８Ｇ−ＳＦＰ送受信機の種々の態様が調整され修正される。一例では、８Ｇ−ＳＦＰ送受信機の下位互換性が２／４Ｇファイバチャネルのためにのみ必要とされるならば、受信機の帯域幅調節能力は必要でない。同様に、本発明の幾つかの実施例では、１０．７Ｇで１９ｄＢＭの感度を有する受信機を使用する。その受信機は固定帯域受信機であってもなくてもよい。
【００２０】
受信機の感度仕様の例は：１．０６２６Ｇで−２０ｄＢｍ（ＦＴＲＪ８５２４）、２．１２５Ｇで−１８ｄＢｍ（ＦＴＲＪ８５２４）、４．２５Ｇで−１５ｄＢｍ（ＦＴＲＪ８５２４）である。本発明の一実施例では、４．２５Ｇで２０ｄＢｍ（ＦＴＲＪ８５２４）の受信機感度を測定した。本発明の他の実施例では、ＨＦＤ６ｘ８０−４１ＲＯＳＡとＶｉｔｅｓｓｅｎｏ後方増幅器を使用して、３−４ｄＢで１０−１０の励起比（ＥＲ）で、８．５Ｇで−１６ｄＢｍ（ＦＴＲＪ８５２４）の受信機感度を測定した。
【００２１】
図１，２において、８Ｇ−ＳＦＰ送受信機モジュール１００の種々の態様を開示している。図１は、送受信機モジュール１００の態様のブロックダイアグラム図であり、図２は、ＳＦＰ−ＭＳＡを構成する８Ｇのボードの図である。
【００２２】
図示のように、開示された実施例は、ＣＤＲデータ信号完全性補償を使用していない。
送受信機１００は、ＴＯＳＡ１０３とＲＯＳＡ１０５とを接続すべく構成された集積ＬＤＰＡ１０１を備え、ＴＯＳＡ１０３とＲＯＳＡ１０５とは公称１０Ｇｂ／秒の動作速度である。ＬＤＰＡ１０１の一例は、Ｖｉｔｅｓｓｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（半導体会社）によって生産されている、４Ｇレーザドライバの後方増幅器である。使用されている一つのＶｉｔｅｓｓｅモデルは、ＶｉｔｅｓｓｅのＶＳＣ７９６４のレーザドライバとリミッタ増幅器である。しかしながら、同様な機能と構成の他のＬＤＰＡも使用し得る。本発明の幾つかの実施例では、レーザドライバと後方増幅器が別々でも使用され得る。
【００２３】
同様に、ＴＯＳＡ１０３とＲＯＳＡ１０５との一例は、テキサス州、Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎの、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ社（ＡＤＯＰＣＯ）によって生産されているオプトエレクトロニク素子である。特に、ＴＯＳＡ１０３は、例えば、８５０ｎｍの垂直空洞表面放射レーザ（ＶＣＳＥＲ）を有し、１０Ｇの公称データレートを有する、ＡＤＯＰＣＯのＨＦＥ６ｘ９ｘ−５６  ＴＯＳＡがある。ＲＯＳＡ１０５は例えば、８５０ｎｍのＰ−Ｉ−Ｎ検出器とプリアンプを有し、１０Ｇの公称データレートを有する、ＡＤＯＰＣＯのＨＦＤ６ｘ８０−４１  ＲＯＳＡがある。実施例において、ＴＯＳＡ１０３とＲＯＳＡ１０５とは、送受信機モジュール１００の回路ボード１０２に固定されている。しかしながら別例では、ＴＯＳＡやＲＯＳＡは柔軟な接続もある。
【００２４】
同様な機能、性能、および構造の他のＴＯＳＡやＲＯＳＡも使用し得る。例えば、場合によれば、１０Ｇより大きい、あるいは小さい公称データレートを有するＴＯＳＡやＲＯＳＡも使用し得る。本発明の実施例は８５０ｎｍのデバイスに限定されず、他の波で動作するデバイスにも使用される。別例の光送信機の例では、分散フィードバック（ＤＦＢ）レーザやファブリぺロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ（ＦＰ））レーザを備える。
【００２５】
８Ｇ−ＳＦＰ送受信機１００は更に、デジタル診断のシステムや機能を備え、内部デバイスと外部のデバイスとの両方とインタフェイスする診断制御チップ（ＤＣＣ）１０４によって一部実施される。１つの適切な診断制御チップはＡｔｍｅｌ−ＳＬ８２８マイクロコントローラである。同様な機能と構成の他のデバイスも使用し得る。
【００２６】
図２に最適に示すように、８Ｇ−ＳＦＰ送受信機１００は、ＤＣＣ１０４とＬＤＰＡ１０１とが送受信機の回路ボードの両面に対向して配置されており、送受信機の筺体中の空間を効率的に使用している。図示の実施例は更にＥＥＰＲＯＭも含んでいる。
【００２７】
本発明の実施例の態様は、ＳＦＰ形式因子において公称８Ｇのレートを達成するために必要ならば修正され得る。例えば、送受信機のボード上の１つ以上の配線の長さは、性能向上のために、動作可能の範囲内で最小にしてよい。一実施例において、例えばＦＲ４配線のような特定の配線がある長さを超えて、例えば、２〜３インチになった場合、固定された等化やプリエンファシスは送信機中で実施されてもよい。適切な配線長は実施例によって異なり、例えばモジュール・デモンストレータを使用して、種々の方法で決定され得る。
３．  動作環境と応用の例
８Ｇ−ＳＦＰ送受信機の実施例は、ファイバチャネルのプロトコルに接続して使用するのに適している。しかしながら、本発明の範囲はいずれのプロトコルにも限定されない。
【００２８】
更に、本送受信機の実施例は種々の動作環境で使用し得る。例えば、８Ｇ−ＳＦＰ送受信機は、１００ｎｍマルチモードファイバ（ＭＭＦ）（５０μｍ５００ＭＨｚｋｍ）の短波長にも使用し得る。別例として、８Ｇ−ＳＦＰ送受信機は、単一モードファイバ（ＳＭＦ）を使用して、少なくとも１０ｋｍまでの距離のための短波長用としても使用し得る。
【００２９】
リンク長等を考慮すると、本発明の実施例は種々の形式をとり得る。例えば、１００ｍの短波長への応用には８５０ｎｍのＶＣＳＥＬの使用が適している。１〜２ｋｇのような比較的長いリンク長には、ＦＰレーザやＬＷのＶＳＣＥＬが適している。１０ｋｇ以上のリンク長にはＤＦＢレーザを使用する必要がある。光学エミッタ以外の８Ｇ−ＳＦＰ送信機の仕様は、必要に応じて修正される。
４．性能
図３〜５に示した、光学眼および電気眼に関して、８Ｇ−ＳＦＰ送受信機実施例は、種々のデータレートで良好な性能を示す。特に、図３〜５は、光学的マスクと電子的マスクとは共に、下記のデータレートを維持することを示している：２．５Ｇ（Ｒｘ感度は−１９ｄＢｍ）；４．２５Ｇ（Ｒｘ感度は−１９ｄＢｍ）；および８．５Ｇ（Ｒｘ感度は−１６ｄＢｍ）。図４に関して、光学眼ダイアグラムの上部での歪は悪いコネクタのためであり、送受信機の構造、配置、性能の欠点を反映するものではない。このようにして、本発明の実施例は４Ｇ−ＳＦＰ構造に使用して、ＣＤＲやそれと同様の補償をせずに８．５Ｇｂ／秒かそれ以上の比較的高いデータレートでの動作に成功し、マスクや眼のダイアグラムの標準や要件のような要件の遵守を維持できた。
【００３０】
本発明は、それの精神や本質的特徴から逸脱せずに、他の特定の形式でも実施し得る。上記の実施例は説明のためのもので、限定のためではない。したがって本発明の範囲は、上記の明細書ではなくて、添付の請求項によって示される。本請求項の意味や等価の範囲内で行なわれる改変は本特許の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】４Ｇ−ＳＦＰ構造を有する８Ｇ−ＳＦＰモジュールの実施形態の高レベル概略図。
【図２Ａ】ＲＯＳＡ，ＴＯＳＡ，ＥＥＰＲＯＭ、およびＦＣＣの配置を示す８Ｇ−ＳＦＰボードの第１面の図。
【図２Ｂ】ＲＯＳＡ，ＴＯＳＡ，およびＬＤＰＡの配置を示す８Ｇ−ＳＦＰボードの第２面の図。
【図３】８Ｇ−ＳＦＰ送受信機の２．５Ｇｂ／秒のデータレートでの実施例の動作に対応する電子眼および光学眼のダイアグラム。
【図４】８Ｇ−ＳＦＰ送受信機の４．２５Ｇｂ／秒のデータレートでの実施例の動作に対応する電子眼および光学眼のダイアグラム。
【図５】８Ｇ−ＳＦＰ送受信機の８．５Ｇｂ／秒のデータレートでの実施例の動作に対応する電子眼および光学眼のダイアグラム。
【図１】
2008533825.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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