[发明专利]安全性增强的激光器阵列

说明书

在检测到有信号丢失的不安全端口时，收发器可以启用与不安全端口相关联的激光器组中的一个激光器并且可以禁用其余激光器。然后，收发器可以指示与该一个激光器相关联的发射机使用低于与1类条件相关联的阈值的降低的发射功率并且在与其它激光器组中被启用的激光器不同的时间，在不安全端口上发射光信号。可替代地，对于接收到有效通信的安全端口，收发器可以启用与安全端口相关联的激光器组中的激光器。然后，收发器可以指示与该激光器组中的激光器相关联的发射机利用大于阈值的用于激光器的正常发射功率在安全端口上发射光信号。

发明人：Patrick J.Decker,Ashok V.Krishnamoorthy,Xuezhe Zheng和OlaTorudbakken

技术领域

本公开涉及用于传送光信号的技术。更具体而言，本公开涉及收发器，该收发器循环通过具有开放端口的激光器组和/或使用降低的发射功率以确保安全操作。

背景技术

并行光互连被广泛用于板到板、机架到机架和箱到箱(box-to-box)互连应用。在这些应用中，光收发器具有从40吉比特每秒到超过300吉比特每秒的总容量。典型地，每个光收发器提供1、4或12个分开的发射机信道，并且每个信道包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)以及相关联的发射机控制和驱动电子器件。此外，每个信道的信息通常在分开的光纤上输送。然而，每个收发器包括多达24个光学激光器和光探测器的产品正在被考虑。随着每个信道的数据速率的增大，每个信道的发射功率存在相应的增加。具体而言，发射功率通常由接收机处需要的光功率和光链路的相关联的损耗决定。

尽管这样的光互连部件对于传输信息是有用的，并且对于系统的性能可以是关键的，但是这些光互连还带来了激光器安全性问题，该激光器安全性问题具体而言是与使用这样的激光器阵列相关联的眼睛危险。与VCSEL相关联的主要激光辐射危险是由可能对眼睛造成伤害的热效应导致的。这样的激光的低发散角，尤其是在与基于聚焦透镜/准直透镜的光学耦合器(例如，低成本、并行光纤连接器组件中包括的光学耦合器)一起使用时，可能带来威胁，因为激光可能会在一秒的一小部分内(即，比眨眼更快地)造成永久性损伤。近红外(780nm-870nm)范围中的VCSEL辐射对于很多人可能是不可见的。这增大了风险，因为这种不可见性降低了自然眼睛响应的有效性(人类身体的保护性眨眼反射仅对可见辐射做出响应)。

此外，与包括准直光学器件的光耦合器一起使用间隔为毫米的一小部分(典型为250μm)的VCSEL阵列产生可以被同时耦合到眼睛中的多个平行光束。尽管在近红外波长处的辐射是不可见的，但是该辐射仍然可以由眼睛聚焦到视网膜上，并且局部强度增大多达5个数量级。因此，在近红外区域每个VCSEL的即使相对小水平的激光功率也可以同时耦合到眼睛中，并且可能导致人视网膜的高强度加热，从而潜在地造成永久性损伤。

因此，需要没有上文描述的问题的收发器。

发明内容

本公开的一个实施例提供了一种收发器。该收发器包括：布置成激光器组的激光器，其中给定激光器组包括N个激光器；耦合到激光器的发射机。此外，该收发器包括：光学耦合到激光器的端口，其中给定端口被光学耦合到给定激光器组，并且端口可以被光学耦合到光纤和相关联的光连接器(例如，光学透镜)；以及光学耦合到端口的接收机。此外，收发器包括电耦合到激光器、发射机和接收机的控制逻辑。在操作期间，对于针对其信号丢失指示相关联的光纤已经被断开连接或切断的不安全端口，该控制逻辑：启用与该不安全端口相关联的激光器组中的一个激光器；禁用该激光器组中的其余激光器；以及指示与该一个激光器相关联的发射机使用小于阈值的降低的发射功率来在该不安全端口上发射光信号，其中该一个激光器在与其它激光器组中所启用的激光器不同的时间进行发射。可替代地，对于在其上有效通信被接收的安全端口，控制逻辑：启用与该安全端口相关联的激光器组中的激光器；以及指示与该激光器组中的激光器相关联的发射机使用大于阈值的用于激光器的正常发射功率来在该安全端口上发射光信号。