[发明专利]低功率光纤光收发器

说明书

本公开涉及用于低功率光学收发器的系统和方法。在一个实施例中，低功率光学收发器可以包括微控制器以及与微控制器通信并由微控制器控制的光学接收器和光学发射器。光学接收器可以包括光电检测器，该光电检测器被配置为接收待接收的第一信号的第一光学表示，并生成第一信号的电学表示。放大器可以放大第一信号的电学表示，并且与放大器电通信的输出可以生成电输出。光学发射器可以包括激光二极管，该激光二极管被配置为生成待发射的第二信号的第二光学表示。微控制器可以被配置为控制激光二极管的输出功率。

技术领域

本申请涉及低功率光纤光发射器、接收器和收发器。

附图简述

描述了本公开的非限制性和非穷举性实施例，包括详细描述中所包括的参照附图的本公开的各种实施例。

图1示出了根据本公开的实施例的低功率光纤光收发器的功能框图。

图2A示出了根据本公开的实施例的低功率光纤光发射器的简化电路图。

图2B示出了根据本公开的实施例的低功率光纤光接收器的简化电路图。

详细描述

工业环境中的通信设备可以被配置成实现几个关键目标。具体来说，这样的设备应该在设备之间以高速率传输数据，并且误差可能性最小。随着在设备之间传输的数据量的增加，高速通信设备变得越来越重要。此外，这种设备应在宽的环境温度范围内稳定可靠地运行。在某些实施例中，温度范围可以在-40℃到+85℃之间。更进一步，这种设备应该能够抵抗外部电干扰，对数据完整性的影响最小。最后，这样的设备应该消耗最少的电力。减少加热可以避免对其他部件产生过多的热。

本公开的各种实施例涉及降低在高数据速率下的功耗。随着数据速率的提高和诸如以太网交换机的设备中的许多数据通道，设计一个不违反最高工作温度的系统是一项重大挑战。出于这个原因，在本公开中使用的主要品质因数(FOM)是“兆比特每秒每瓦特”(Mbps/W)。

通信设备可以使用几种方法(包括沿电线的电发信、通过空气的无线发信和/或通过塑料或玻璃光纤的光学发信)来传输数据。光学发信被认为是最可靠的方法，因为它对电干扰具有免疫力；然而，与电发信或无线发信相比，光学发信通常提供最低的Mbps/W。表1举例说明了标准商用光学收发器的功耗。

服务于多个通信信道的通信设备(诸如，交换机)可以包括用于每个端口的收发器，因此，收发器消耗的电力和产生的热随着端口数量的增加而增加。例如，具有24个端口的以太网交换机包括24个收发器，这将消耗大约24W的电力。考虑到每瓦1℃的温度上升，仅仅由于收发器，盒子中的温度将上升24℃。如果交换机在25℃的环境温度下工作，收发器中的温度范围将为49℃。这个温度太热以至于不能接触。如果环境温度更高，则问题会更加严重。例如，如果交换机工作的环境温度接近许多通信设备的高工作范围(例如，85℃)，则交换机内部的温度可能超过收发器和/或交换机中其他部件的额定温度。

虽然主动冷却或较低的温度范围可以用来改善这些问题，但是这些选择也有缺点。依赖主动冷却可能会降低系统的可靠性，并且降低工作温度范围可能会减少其中包括光学收发器的各种系统的潜在应用。因此，一种优选的方法是降低收发器消耗的电力。这种方法在不限制设备的工作温度范围的情况下避免了额外的加热。

根据本公开的各个实施例可明显降低光学收发器的功耗。在一些实施例中，功耗可以降低到大约0.2瓦。在其他实施例中，功耗可以降低到大约0.05瓦。降低的功耗可以减少热的生成，并减少光学收发器可贡献的温升。例如，其中包括工作在0.2瓦的收发器的24端口交换机可能会由于来自光学收发器的热而使温度上升4.8℃。如果交换机中的收发器工作在0.05瓦，则温度的增加可能只是1.2℃。表2反映了根据本公开的各个实施例的功耗。