專利名稱：單通信鏈路上的光收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及光通信系統(tǒng)，具體地但并不專有地，本發(fā)明涉及電光收發(fā)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代通信工具和應(yīng)用要求越來越高的帶寬以支持增長的數(shù)據(jù)吞吐量。支持?jǐn)?shù)據(jù)吞吐量需求的一種常用解決方案是光通信網(wǎng)絡(luò)。光通信網(wǎng)絡(luò)能夠在一根光纖上支持吉比特每秒量級的數(shù)據(jù)比特率。
但是，大多數(shù)現(xiàn)代通信工具和應(yīng)用要求雙向通信。從而，光通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持雙向通信。圖1是圖示了公知的雙向光通信系統(tǒng)100的方框圖。光通信系統(tǒng)100是一種雙光纖解決方案。光通信系統(tǒng)100通過提供兩條單向光纖105和110處理雙向問題。光收發(fā)器115通過光纖105發(fā)送數(shù)據(jù)，給光收發(fā)器120接收。光收發(fā)器120通過光纖110發(fā)送數(shù)據(jù)，給光收發(fā)器115接收。從而，使用兩條光纖建立了一個(gè)用于雙向通信的閉合通信環(huán)路。但是，雙光纖解決方案要求兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間鋪設(shè)/途經(jīng)兩條物理光纖。另外，在光收發(fā)器115和120的每一個(gè)中，還需要有多余的光學(xué)和電子裝置，用來耦合到兩條獨(dú)立的光纖中。從而，雙光纖解決方案以在初期基本設(shè)施投資和維護(hù)兩方面更高的成本實(shí)現(xiàn)了雙向通信。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種方法，包括響應(yīng)于電傳送信號，產(chǎn)生光傳送信號；耦合所述光傳送信號到單通信鏈路中，以在其上傳輸；從所述單通信鏈路接收光接收信號，所述光接收信號和所述光傳送信號有相同的通信波長；和響應(yīng)于所接收的光接收信號，產(chǎn)生電接收信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種半雙工收發(fā)器，包括光半導(dǎo)體器件，用來產(chǎn)生沿通信鏈路傳輸?shù)木哂械谝徊ㄩL的光傳送信號，以及用來接收來自于所述通信鏈路的具有第二波長的光接收信號，并且，所述光半導(dǎo)體器件響應(yīng)于電傳送信號，產(chǎn)生所述光傳送信號，以及響應(yīng)于所述光接收信號，產(chǎn)生電接收信號；電耦合到所述光半導(dǎo)體器件的物理媒體驅(qū)動(dòng)器，所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器用來在接收模式期間放大所述電接收信號，以及在傳送模式期間利用所述電傳送信號驅(qū)動(dòng)所述光半導(dǎo)體器件；和電耦合到所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)鏈接器件，用來在接收模式和傳送模式之間切換所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種裝置，包括光半導(dǎo)體器件，所述光半導(dǎo)體器件包括電光轉(zhuǎn)換元件，用來將光接收信號轉(zhuǎn)換為電接收信號，以及將電傳送信號轉(zhuǎn)換為光傳送信號；光耦合到所述電光轉(zhuǎn)換元件的雙向光端口，用來同時(shí)輸出所述光傳送信號以及輸入所述光接收信號；電耦合到所述電光轉(zhuǎn)換元件的電傳送端口，用來接收所述電傳送信號；和電耦合到所述電光轉(zhuǎn)換元件的電接收端口，用來輸出所述電接收信號和電傳送信號的結(jié)合信號。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種通信系統(tǒng)，包括第一收發(fā)器，用來將光接收信號轉(zhuǎn)換為電接收信號，以及將電傳送信號轉(zhuǎn)換為光傳送信號，所述光接收信號和所述光傳送信號具有相同的波長；光耦合到所述第一收發(fā)器的通信鏈路，用來傳輸所述光接收信號和所述光傳送信號，所述第一收發(fā)器用來將所述光傳送信號發(fā)射到所述通信鏈路中；和光耦合到所述通信鏈路的第二收發(fā)器，所述第二收發(fā)器用來產(chǎn)生所述光接收信號，以及將所述光接收信號發(fā)射到所述通信鏈路中，并且，所述第二收發(fā)器用來接收所述光傳送信號，以及將所述光傳送信號轉(zhuǎn)換為第二電接收信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種裝置，包括光半導(dǎo)體器件，所述光半導(dǎo)體器件包括積分波導(dǎo)，用來引導(dǎo)其中的光接收信號和光傳送信號；形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部的二極管，用來響應(yīng)于電傳送信號，產(chǎn)生所述光傳送信號，以及響應(yīng)于所述光接收信號，產(chǎn)生電接收信號；光耦合到所述積分波導(dǎo)的雙向光端口，用來同時(shí)輸出所述光傳送信號以及輸入所述光接收信號；和電耦合到所述二極管的雙向電端口，用來傳導(dǎo)電傳送信號和電接收信號。


參照下面的附圖描述了本發(fā)明的非限制性和非窮盡性的實(shí)施例，其中，除非特別指出，在各種示圖中，類似的標(biāo)號指示類似的部分。
圖1是圖示了公知的雙光纖光通信系統(tǒng)的方框圖。
圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用以在單通信鏈路上實(shí)現(xiàn)雙向通信的通信系統(tǒng)的方框圖。
圖3是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用以在單通信鏈路上實(shí)現(xiàn)雙向通信的半雙工收發(fā)器的方框圖。
圖4A是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，半雙工收發(fā)器執(zhí)行的發(fā)射/耦合光傳送信號到通信鏈路中的處理的流程圖。
圖4B是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，半雙工收發(fā)器執(zhí)行的從通信鏈路中接收光接收信號的處理的流程圖。
圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用以在單通信鏈路上實(shí)現(xiàn)雙向通信的全雙工收發(fā)器的方框圖。
圖6A是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，全雙工收發(fā)器執(zhí)行的發(fā)射/耦合光傳送信號到通信鏈路中的處理的流程圖。
圖6B是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，全雙工收發(fā)器執(zhí)行的從通信鏈路中接收光接收信號的處理的流程圖。
圖7A是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光轉(zhuǎn)換元件的示圖，所述元件接收光接收信號，并且作為響應(yīng)而產(chǎn)生電接收信號，以及接收電傳送信號，并且作為響應(yīng)而產(chǎn)生光傳送信號。
圖7B是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光轉(zhuǎn)換元件的示圖，所述元件接收光接收信號，并且作為響應(yīng)而產(chǎn)生電接收信號，以及接收電傳送信號，并且作為響應(yīng)而產(chǎn)生光傳送信號。
圖8是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用以在單通信鏈路上實(shí)現(xiàn)雙向通信的全雙工收發(fā)器的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在這里描述了一條單通信鏈路(例如，光纖)上的光通信的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例。在下面的描述中闡述了大量的具體細(xì)節(jié)，以便于充分理解本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一條或更多條，或者以其他的方法、組件、材料，等等，也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他的例子里，沒有對公知的結(jié)構(gòu)、材料、或操作進(jìn)行詳細(xì)的描述，以避免喧賓奪主。
整個(gè)本說明書對“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的引用是指，描述為和所述實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的特定的特征、結(jié)構(gòu)或?qū)傩员话ㄔ诒景l(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。從而，出現(xiàn)在本說明書中各處的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”并不一定都指的是同一實(shí)施例。另外，所述特定的特征、結(jié)構(gòu)或?qū)傩钥赡芤匀魏魏线m的方式被結(jié)合在一個(gè)或更多的實(shí)施例中。
圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用以在單通信鏈路205上實(shí)現(xiàn)雙向通信的通信系統(tǒng)200的方框圖。通信系統(tǒng)200的圖示實(shí)施例包括附接電路210、收發(fā)器215、通信鏈路205、遠(yuǎn)端收發(fā)器220和附接電路225。
通信系統(tǒng)200的元件連接如下。附接電路210被電耦合到收發(fā)器215，用以發(fā)送和接收往/來的數(shù)據(jù)。附接電路210可以包括網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、專用集成電路(ASIC)等等。收發(fā)器215被光耦合到通信鏈路205。來自于附接電路210被收發(fā)器215接收的數(shù)據(jù)，被調(diào)制到電傳送信號上，然后轉(zhuǎn)換為波長為通信波長λC1的光傳送信號230，被發(fā)射/耦合到通信鏈路205中，傳至遠(yuǎn)端收發(fā)器220，最終傳至附接電路225。收發(fā)器215還被耦合到通信鏈路205，以接收發(fā)送自遠(yuǎn)端收發(fā)器220的波長為通信波長λC2的光接收信號235。光接收信號235被耦合進(jìn)收發(fā)器215，并被轉(zhuǎn)換成電接收信號。被調(diào)制到電接收信號上的數(shù)據(jù)被收發(fā)器215提取，然后提供給附接電路210。
為了敘述清楚和討論簡便，從收發(fā)器215的角度描述沿著收發(fā)器215和遠(yuǎn)端收發(fā)器220之間的通信鏈路205傳播的數(shù)據(jù)。從而，光傳送信號就是從收發(fā)器215傳播到遠(yuǎn)端收發(fā)器220的信號(例如，光傳送信號230)。光接收信號就是從遠(yuǎn)端收發(fā)器220傳播到收發(fā)器215的信號(例如，光接收信號235)。然而，需要注意的是，遠(yuǎn)端收發(fā)器220可以和收發(fā)器215相同，從遠(yuǎn)端收發(fā)器220的角度，本討論可同樣適用。
在一個(gè)實(shí)施例中，通信鏈路205是單模光纖。然而，也可以使用其他波導(dǎo)器件，通信鏈路205甚至可以是自由空間光鏈路。從而，在一個(gè)實(shí)施例中，通信鏈路205是單光纖，該單光纖支持光傳送信號和光接收信號在其中沿相反的方向傳輸。
收發(fā)器215(和遠(yuǎn)端收發(fā)器220)既可以是半雙工的，也可以是全雙工的。另外，由收發(fā)器215產(chǎn)生的光傳送信號230的通信波長λC1和光接收信號235的通信波長λC2實(shí)質(zhì)上可能不同?？商娲兀景l(fā)明也包括通信波長λC1和通信波長λC2實(shí)質(zhì)上相等的實(shí)施例。從而，光傳送信號230和光接收信號235可以在同一通信鏈路205上沿相反的方向傳播(可以是并發(fā)方式，也可以是交替方式)，并且可以使用同一載波波長而工作。
本發(fā)明的實(shí)施例適用于覆蓋跨度為從100m到10km長度，并且支持帶寬從10到40Gb/s的通信鏈路205。然而，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于該范圍或者帶寬；而是也可在和更短或更長的跨度以及更窄或更寬的帶寬相關(guān)的情況下實(shí)現(xiàn)。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用以在通信鏈路205上實(shí)現(xiàn)雙向通信的半雙工收發(fā)器300。半雙工收發(fā)器300圖示了如圖2所示收發(fā)器215的一個(gè)實(shí)施例。半雙工收發(fā)器300的圖示實(shí)施例包括光半導(dǎo)體器件(OSD)305、物理媒體驅(qū)動(dòng)器(PMD)310、物理媒體訪問(PMA)器件315以及媒體訪問控制器(MAC)320。
半雙工收發(fā)器300的元件互連如下。OSD 305用來接收光接收信號235，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生電接收信號325。OSD 305還用來接收電傳送信號330，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生光傳送信號230。OSD 305包括內(nèi)建有二極管345的積分波導(dǎo)(integral waveguide)340。在一個(gè)實(shí)施例中，積分波導(dǎo)340是平面波導(dǎo)，盡管也可用其他波導(dǎo)，例如脊波導(dǎo)等等。積分波導(dǎo)340被光耦合到通信鏈路205，以使光傳送信號230可被發(fā)射到通信鏈路205中，并且光接收信號235可被耦合進(jìn)積分波導(dǎo)340，以與二極管345相互作用(下面將描述)。在一個(gè)實(shí)施例中，積分波導(dǎo)340被邊耦合到通信鏈路205(例如，平的表面鄰接在一起)。在一個(gè)實(shí)施例中，積分波導(dǎo)340和二極管345形成了垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管345是P-I-N二極管。
OSD 305可以可選擇地包括(多個(gè))光柵355，用來在二極管345周圍形成諧振腔，使得二極管345在通信波長λC1或λC2處產(chǎn)生受激發(fā)射。在一個(gè)實(shí)施例中，(多個(gè))光柵355是分布式反饋(DFB)光柵，其被形成為鄰接于或位于積分波導(dǎo)340的表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，(多個(gè))光柵355是分布式布拉格反射器(DBR)，形成在積分波導(dǎo)340的內(nèi)部，位于二極管345的兩側(cè)。在λC1＝λC2的實(shí)施例中，(多個(gè))光柵355可以是靜態(tài)光柵。在λC1≠λC2的實(shí)施例中，(多個(gè))光柵355可以是動(dòng)態(tài)光柵，其布拉格條件根據(jù)加在(多個(gè))光柵355兩端的電壓電勢而變化。在(多個(gè))光柵355是DBR以及λC1≠λC2的實(shí)施例中，所述DBR可以在通信波長λC1具有靜態(tài)布拉格條件以增強(qiáng)通信波長λC1處的諧振，但允許光接收信號235以通信波長λC2傳輸。
OSD 305可被單片制作在單個(gè)半導(dǎo)體基片上。例如，OSD 305可制作在砷化鎵(GaAs)基片或者磷化銦(InP)基片上。在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)，也可使用其他已知的或以后開發(fā)的半導(dǎo)體材料。
應(yīng)該注意的是，用來描述和圖2以及圖3相聯(lián)系而討論的實(shí)施例的材料和尺寸只用作解釋的目的，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，也可使用其他材料和尺寸。在某些例子中，為了解釋清楚，本發(fā)明不同實(shí)施例的各元件之間相對的大小、形狀以及距離作了夸大，不一定是按比例示出的。另外，為了解釋清楚，討論和附圖中沒有包含某些元件。例如，收發(fā)器300的實(shí)施例還可包括本技術(shù)領(lǐng)域所公知的耦合光學(xué)器件，例如聚焦透鏡、校準(zhǔn)透鏡和/或模式轉(zhuǎn)換透鏡，以光耦合通信鏈路205到積分波導(dǎo)340。另外，積分波導(dǎo)340的實(shí)施例還可包括擴(kuò)束部件，以促進(jìn)積分波導(dǎo)340和通信鏈路205(例如，光纖)之間的光耦合。
根據(jù)半雙工收發(fā)器300正運(yùn)行于傳送模式(例如，在傳送時(shí)段中)還是接收模式(例如，在接收時(shí)段中)，PMD 310可切換地連接OSD 305到接收放大器和信號驅(qū)動(dòng)器的其中一個(gè)。PMD 310包括開關(guān)360、接收放大器365以及信號驅(qū)動(dòng)器370。開關(guān)360通過電接口電耦合到二極管345。在一個(gè)實(shí)施例中，電接口是單一的接合線(bonding wire)。開關(guān)360可由MAC 320控制，如圖示的那樣。一般地，開關(guān)360可由晶體管開關(guān)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，接收放大器365是跨阻放大器(TIA)，其被設(shè)定為將電接收信號325從輸入電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，信號驅(qū)動(dòng)器370是電流驅(qū)動(dòng)器。
PMA器件315用來定時(shí)和/或鎖相電接收信號325和電傳送信號330。PMA器件315可以包括時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路371，并且，當(dāng)MAC320的運(yùn)行時(shí)鐘頻率比通信鏈路205的線速率低的時(shí)候，PMA器件315還可選擇的包括時(shí)鐘乘法器單元(CMU)373。在一個(gè)實(shí)施例中，半雙工收發(fā)器300在傳送時(shí)段和在接收時(shí)段，都工作在同樣的比特率上。在這一實(shí)施例中，CDR電路371只需用作相位檢測器，以鎖定被嵌入到電接收信號325中的已知頻率的時(shí)鐘信號。在可替代的實(shí)施例中，半雙工收發(fā)器300能夠以可變的比特率傳送，從而以可變的比特率接收數(shù)據(jù)。在這一可替代的實(shí)施例中，CDR電路371包括能夠鎖定在一個(gè)頻率范圍內(nèi)的快速鎖相環(huán)路(PLL)。在高比特率(例如，10Gb/s)時(shí)，CDR電路371能夠快速獲取嵌入在電接收信號325中的時(shí)鐘數(shù)據(jù)是重要的，否則就浪費(fèi)了所述高比特率，導(dǎo)致有效吞吐量的下降。
MAC 320用來緩沖傳送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，以及監(jiān)控和防止緩沖器溢出，在傳送模式和接收模式之間作出判定，協(xié)商比特率，并且為操作附接電路323的更高層的協(xié)議提供反饋。MAC 320包括接收緩沖器375、傳送緩沖器380以及可調(diào)比特率電路(ABRC)385。接收緩沖器375臨時(shí)存儲(chǔ)提取自電接收信號325的數(shù)據(jù)，直到附接電路323準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。類似地，傳送緩沖器380臨時(shí)存儲(chǔ)將被編碼/調(diào)制進(jìn)電傳送信號330的數(shù)據(jù)。
ABRC 385確定和調(diào)整在通信鏈路205上傳送數(shù)據(jù)的比特率。ABRC385傳送數(shù)據(jù)的比特率可以由在附接電路323上執(zhí)行的軟件接口設(shè)定，也可以在安裝時(shí)，根據(jù)通信鏈路205的長度和質(zhì)量預(yù)設(shè)定，或者根據(jù)當(dāng)前的鏈路狀況實(shí)時(shí)作出調(diào)整。在后一實(shí)施例中，ABRC 385調(diào)整比特率，以在保持和遠(yuǎn)端收發(fā)器(例如，遠(yuǎn)端收發(fā)器220)的鏈路完整性的同時(shí)，獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量。從而，依靠影響通信鏈路205質(zhì)量的當(dāng)前條件，ABRC 385可以同時(shí)調(diào)整比特率以獲得最佳的數(shù)據(jù)吞吐量。另外，ABRC385可以在比特率和通信鏈路205的長度(例如，光纖跨度)之間進(jìn)行折衷，以使達(dá)到平衡。在長跨度或高衰減(由于光纖誤操作，連接器不干凈，等等)的情況下，為了保持鏈路完整性，半雙工收發(fā)器300的比特率可被降低。在通信鏈路205的跨度較短的情況下，比特率可被提高到最大可能的程度。在一個(gè)實(shí)施例中，ABRC 385一直在增大比特率，直到在數(shù)據(jù)中檢測出錯(cuò)誤，然后才略微降低。ABRC 385可以在整個(gè)通信會(huì)話中持續(xù)的執(zhí)行這一過程，以保證總能獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過MAC 320和PMA器件315之間的協(xié)調(diào)操作可以獲得可變的/可適應(yīng)的比特率。ABRC 385控制電傳送信號330和光傳送信號230的驅(qū)動(dòng)頻率。ABRC 385給CMU 373提供時(shí)鐘信號，接著CMU373將此時(shí)鐘信號倍乘到同相時(shí)鐘頻率(例如，10GHz)。在一個(gè)實(shí)施例中，ABRC 385包括能夠?yàn)镃MU 373產(chǎn)生多個(gè)不同時(shí)鐘頻率的電壓控制振蕩器(VCO)。例如，ABRC 385可包括多個(gè)變?nèi)荻O管體或多個(gè)VCO。在可替代的實(shí)施例中，ABRC 385包括單個(gè)的VCO，其產(chǎn)生固定的頻率，作為調(diào)制電傳送信號330的時(shí)鐘。在這一可替代的實(shí)施例中，有效比特率通過雙重的/重復(fù)的比特傳輸是可變的。例如，每個(gè)比特傳送兩次，比特率會(huì)減半，而遠(yuǎn)端收發(fā)器收到正確數(shù)據(jù)的可能性卻得到提高。
如上所述，MAC 320的實(shí)施例能夠在收發(fā)器300的傳送模式和接收模式之間作出判定。MAC 320通過指示開關(guān)360在接收放大器365和信號驅(qū)動(dòng)器370之間切換，來控制收發(fā)器300運(yùn)行在接收模式還是傳送模式。然而，MAC 320還可以為傳送模式和接收模式中的每一個(gè)提供不對稱的帶寬。通常，下行帶寬比上行帶寬高很多(例如，xDSL調(diào)制解調(diào)器)。從而，MAC 320可以調(diào)整傳送時(shí)段的長度和/或接收時(shí)段的長度，以提供更高的接收帶寬。在一個(gè)實(shí)施例中，MAC 320可以基于當(dāng)前的帶寬需求實(shí)時(shí)的調(diào)整傳送時(shí)段的長度和接收時(shí)段的長度。
PMD 310、PMA器件315和MAC 320可以使用已知技術(shù)用硅制作。另外，PMA器件315和MAC 320的功能可被集成在單個(gè)器件上，稱為數(shù)據(jù)鏈接器件(DLD)390。從而，在PMA器件315和MAC 320的功能被混合進(jìn)DLD 390的實(shí)施例中，每個(gè)器件的子部件都可被混合，不必是如圖所示的離散的功能塊。自此以后，所指的DLD 390可用來指代作為離散元件或混合元件的PMA器件315和MAC 320。在一個(gè)實(shí)施例中，DLD 390包括用來實(shí)現(xiàn)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)公布的開放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)標(biāo)準(zhǔn)的不同層次的硬件。此外，為了特殊應(yīng)用和/或降低制造成本，PMD310、PMA器件315和MAC 320中的一個(gè)或更多，可被集成在單一的半導(dǎo)體基片上。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4A和圖4B，圖4A和圖4B描述了收發(fā)器300的操作過程。圖4A是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在傳送時(shí)段期間半雙工收發(fā)器300執(zhí)行的發(fā)射/耦合光傳送信號230到通信鏈路205的處理400A的流程圖。
在處理框405中，MAC 320(或DLD 390)緩沖接收自附接電路323的傳送數(shù)據(jù)到傳送緩沖器380中。在處理框410中，MAC 320切換PMD310到傳送模式，指示PMD 310通過正確的切換開關(guān)360，電耦合信號驅(qū)動(dòng)器370到OSD 305。
在處理框415中，ABRC 385判定在保持半雙工收發(fā)器300和遠(yuǎn)端收發(fā)器(例如，遠(yuǎn)端收發(fā)器220)之間鏈路完整性的同時(shí)，通信鏈路205可支持的最大比特率。如上面所討論的，ABRC 385可采用多種不同的技術(shù)來判定最大比特率，任何一種技術(shù)都可被實(shí)現(xiàn)。另外，在處理400A執(zhí)行期間，ABRC 385可以持續(xù)的執(zhí)行處理框415。
在處理框420中，信號驅(qū)動(dòng)器370通過由開關(guān)360提供的電連接來驅(qū)動(dòng)電流流過二極管345。信號驅(qū)動(dòng)器370所驅(qū)動(dòng)的電流是電傳送信號330。接收自PMA器件315的所述電傳送信號被信號驅(qū)動(dòng)器370放大，然后被緩沖器380中緩沖的傳送數(shù)據(jù)調(diào)制，并且其頻率可選的被CMU 373倍乘。
在處理框425中，電傳送信號330被驅(qū)動(dòng)流過二極管345，作為響應(yīng)，引起二極管345發(fā)射光傳送信號230。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管345在傳送時(shí)段期間是正向偏置。二極管345的正向偏置使二極管345成為激光二極管，其可通過施加流經(jīng)二極管345的電傳送信號330，直接被來自于傳送緩沖器380的傳送數(shù)據(jù)調(diào)制。最后，在處理框430中，光傳送信號230從積分波導(dǎo)340被發(fā)射/耦合進(jìn)通信鏈路205。通信鏈路205引導(dǎo)光傳送信號230到遠(yuǎn)端收發(fā)器(例如，遠(yuǎn)端收發(fā)器220)以用于接收和解調(diào)。
圖4B是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在接收時(shí)段期間由半雙工收發(fā)器300執(zhí)行的從通信鏈路205接收光接收信號235的處理400B的流程圖。在處理框435中，MAC 320(或DLD 390)指示PMD 310通過正確的切換開關(guān)360電耦合接收放大器365到OSD 305，從而切換PMD 310到接收模式。
在處理框440中，光接收信號235被從通信鏈路205耦合到積分波導(dǎo)340中。在積分波導(dǎo)340中，光接收信號235被引導(dǎo)以與二極管345發(fā)生相互作用。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管345在接收時(shí)段期間是反向偏置，從而充當(dāng)P-I-N光電二極管。當(dāng)光接收信號235和二極管345相互作用，就會(huì)產(chǎn)生光電流，從而產(chǎn)生電接收信號325(處理框445)。
在處理框450中，電接收信號325通過開關(guān)360被導(dǎo)入接收放大器365。接收放大器365放大電接收信號325，給PMA器件315解調(diào)。在一個(gè)實(shí)施例中，接收放大器365是TIA。在所述TIA實(shí)施例中，接收放大器365除了放大電接收信號325外，還將電接收信號325從電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
在過程455中，CDR電路370從電接收信號325中恢復(fù)時(shí)鐘信號，允許PMA器件315解調(diào)電接收信號325并提取被調(diào)制在其中的接收數(shù)據(jù)。在處理框460中，接收數(shù)據(jù)被MAC 320臨時(shí)存儲(chǔ)在接收緩沖器375中。最終，附接電路323取得接收數(shù)據(jù)，使得可以重新利用接收緩沖器375(處理框465)。
如上面所討論的，半雙工收發(fā)器300在傳送時(shí)段和接收時(shí)段之間來回交替，每次重復(fù)處理400A和400B。MAC 320根據(jù)當(dāng)前的下行和上行帶寬需求，判定何時(shí)在傳送時(shí)段(傳送模式)和接收時(shí)段(接收模式)之間進(jìn)行交替，以保證接收緩沖器375和傳送緩沖器380及時(shí)的被重新利用以阻止緩沖器溢出，同時(shí)保持和遠(yuǎn)端收發(fā)器220之間的通信延遲短。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，用以在單通信鏈路205上實(shí)現(xiàn)雙向通信的全雙工收發(fā)器500。全雙工收發(fā)器500圖示了如圖2所示收發(fā)器215的一個(gè)實(shí)施例。全雙工收發(fā)器500的圖示實(shí)施例包括OSD 505、PMD 510以及DLD 515。相比于上面所討論的半雙工收發(fā)器300，全雙工收發(fā)器500能夠同時(shí)傳送光傳送信號230到通信鏈路205(例如，單光纖)以及從通信鏈路205(例如，單光纖)接收光接收信號235。
全雙工收發(fā)器500的元件互連如下。OSD 505用來接收光接收信號235，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生電接收信號325。OSD 505還用來接收電傳送信號330，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生光傳送信號230。OSD 505包括雙向光端口520、電光轉(zhuǎn)換元件525、電接收端口530以及電傳送端口535。雙向光端口520被光耦合到電光轉(zhuǎn)換元件525，當(dāng)需要物理安裝以現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)，被光耦合到通信鏈路205。在一個(gè)實(shí)施例中，雙向光端口520被光耦合到通信鏈路205的技術(shù)，和在半雙工收發(fā)器300(圖3)中，用來耦合積分波導(dǎo)340到通信鏈路205的技術(shù)相似。電光轉(zhuǎn)換元件525還被電耦合到電接收端口530和電傳送端口535。
PMD 510用來放大接收自DLD 515的電傳送信號330和接收自O(shè)SD505的電接收信號325。PMD 510還用來把電接收信號325和電傳送信號330隔離開。PMD 510的圖示實(shí)施例包括信號驅(qū)動(dòng)器370和回波抵消電路540?；夭ǖ窒娐?40的圖示實(shí)施例包括接收放大器545以及相位和幅度補(bǔ)償電路(PACC)550。
信號驅(qū)動(dòng)器370被電耦合到DLD 515的輸出端，用來接收并放大從那里輸出的電傳送信號330。信號驅(qū)動(dòng)器370還被電耦合到OSD 505的電傳送端口535，從而以放大后的電傳送信號330驅(qū)動(dòng)電光轉(zhuǎn)換元件525。信號驅(qū)動(dòng)器370還被電耦合到PACC 550的輸入端。接收放大器545的非反相輸入端被電耦合到OSD 505的電接收端口530，接收放大器545的反相輸入端被電耦合到PACC 550的輸出端。接收放大器545的輸出被電耦合到DLD 515的輸入端，用來向其提經(jīng)隔離和放大后的電接收信號325。
由于全雙工收發(fā)器500同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收(即，上行和下行)操作，因此，OSD 505在電接收端口530同時(shí)輸出電傳送信號330的回波和電接收信號325。因此，回波抵消電路540通過減去電傳送信號330，來隔離出電接收信號325?；夭ǖ窒娐?40的圖示實(shí)施例通過配置接收放大器545來放大兩輸入端間的差分信號，同時(shí)抑制兩輸入端間的共模信號，來達(dá)到隔離的目的。從而，在一個(gè)實(shí)施例中，接收放大器545是差分增益放大器。在一個(gè)實(shí)施例中，接收放大器545是被配置為具有差分增益特性的TIA放大器。
然而，在接收放大器545的非反相輸入端接收到的電傳送信號330和信號驅(qū)動(dòng)器370輸出的電傳送信號330不完全相同。更準(zhǔn)確的說，由電接收端口530輸出的電傳送信號330是被電光轉(zhuǎn)換元件525進(jìn)行過相位延遲和幅度調(diào)整的。從而，PACC 550用來補(bǔ)償由電光轉(zhuǎn)換元件525以及由信號驅(qū)動(dòng)器370的輸出端和接收放大器545的非反相輸入端之間的電互連所引入的相位延遲和幅度調(diào)整。通常，在運(yùn)行中，被引入到在接收放大器545的非反相輸入端接收到的電傳送信號330中的相位延遲是恒定的。從而，在一個(gè)實(shí)施例中，在初始設(shè)置期間(例如，在工廠，在現(xiàn)場安裝期間，或僅通過設(shè)計(jì))，對PACC 550進(jìn)行一次調(diào)諧，以提供適當(dāng)?shù)南辔谎舆t給電傳送信號330。相反的，在操作過程中，一般地，由電光轉(zhuǎn)換元件525(和所述互連)所引入到電傳送信號330中的幅度調(diào)整不是恒定的。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，PACC 550實(shí)時(shí)的持續(xù)調(diào)整經(jīng)補(bǔ)償后的傳送信號555的幅度。
應(yīng)該注意的是，回波抵消電路540的圖示實(shí)施例僅僅是一種可能的實(shí)施例。本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，其他已知的回波抵消電路也可被用來把電接收信號325和電傳送信號330隔離開。
DLD 515將從附接電路560接收的數(shù)據(jù)調(diào)制成為電傳送信號330，并且將嵌入到電接收信號325中的數(shù)據(jù)解調(diào)出來，再傳送給附接電路560。DLD 515還可以緩沖發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，并且給發(fā)送和接收比特率定時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，DLD 515包括用來實(shí)現(xiàn)由ISO發(fā)布的OSI標(biāo)準(zhǔn)不同層次的硬件。在圖示實(shí)施例中，DLD 515通過兩個(gè)電互連被電耦合到PMD510，一個(gè)用來接收電接收信號325，一個(gè)用來傳送電傳送信號330。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6A和圖6B，圖6A和圖6B描述了全雙工收發(fā)器500的操作過程。圖6A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，全雙工收發(fā)器500執(zhí)行的發(fā)射/耦合光傳送信號230到單通信鏈路205中(即，上行方向)的處理600A的流程圖。
在處理框605中，DLD 515臨時(shí)緩沖從附接電路560接收的傳送數(shù)據(jù)567。一緩沖完，DLD 515就將傳送數(shù)據(jù)567調(diào)制為電傳送信號330，以提供給PMD 510來放大。在處理框610中，信號驅(qū)動(dòng)器370以電傳送信號330驅(qū)動(dòng)電光轉(zhuǎn)換元件525。在處理框615中，響應(yīng)于電傳送信號330，電光轉(zhuǎn)換元件525發(fā)射光傳送信號230。最終，通過雙向光端口520，光傳送信號230被發(fā)射/耦合到通信鏈路205。
圖6B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，全雙工收發(fā)器500執(zhí)行的用來接收來自于單通信鏈路205的光接收信號235(即，下行方向)的處理600B的流程圖。在處理框625中，通過雙向光端口520，光接收信號235被耦合到電光轉(zhuǎn)換元件525。在處理框630中，光接收信號235和電光轉(zhuǎn)換元件525相互作用，使得電光轉(zhuǎn)換元件525產(chǎn)生光電流形式的電接收信號325。從而，電光轉(zhuǎn)換元件525在電接收端口530上輸出電接收信號325，但同時(shí)也在電接收端口530上輸出電傳送信號330，原因?qū)⒃谙旅嬗懻?。在處理?35中，回波抵消電路540把電接收信號325和電傳送信號330隔離開，并且輸出經(jīng)放大后的電接收信號325給DLD 515。在過程640中，DLD 515從電接收信號325中提取接收數(shù)據(jù)，并且為附接電路560緩沖接收數(shù)據(jù)。在處理框645中，附接電路560取得接收數(shù)據(jù)。
應(yīng)該注意的是，處理400A、400B、600A和600B只用作圖示和說明。本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，相比于圖示的順序，某些處理框的次序可被重新組合，而不偏離本發(fā)明的精神。
圖7A圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光轉(zhuǎn)換元件735。電光轉(zhuǎn)換元件735是電光轉(zhuǎn)換元件525(圖5)的一個(gè)實(shí)施例。電光轉(zhuǎn)換元件735的圖示實(shí)施例包括積分波導(dǎo)710、激光二極管(LD)740、光電二極管745、(多個(gè))可選光柵720以及電互連725和730。
在圖示實(shí)施例中，LD 740和光電二極管745形成在積分波導(dǎo)710內(nèi)部。在一個(gè)實(shí)施例中，光電二極管745是被配置為光探測器的P-I-N二極管。光傳送信號230和光接收信號235通過雙向光端口520被耦合，在通信鏈路205和積分波導(dǎo)710之間往返傳播。積分波導(dǎo)710將光傳送信號230和光接收信號235引導(dǎo)至光電二極管745和LD 740或從其引導(dǎo)光傳送信號230和光接收信號235。電互連725耦合光電二極管745到電接收端口530。電互連730耦合LD 740到電傳送端口535。在一個(gè)實(shí)施例中，(多個(gè))光柵720和上文描述的(多個(gè))光柵355相似。
在操作過程中，光接收信號235被耦合進(jìn)積分波導(dǎo)710，接著被引導(dǎo)與光電二極管745相互作用。光電二極管745吸收光接收信號235的一部分(例如，一半)光能量，產(chǎn)生光電流形式的電接收信號325。這部分光電流(即，電接收信號325)通過電互連725被耦合到電接收端口530。在操作過程中，當(dāng)電傳送信號330通過電互連730被驅(qū)動(dòng)流經(jīng)LD 740時(shí)，LD 740產(chǎn)生光傳送信號230。一旦產(chǎn)生，光傳送信號230就沿積分波導(dǎo)710傳播，通過光電二極管745，被發(fā)射到通信鏈路205中。因此，同樣地，光電二極管745也吸收光傳送信號230的一部分(例如，一半)光能量，產(chǎn)生沿電互連725傳播的電傳送信號330。電光轉(zhuǎn)換元件735能夠全雙工操作，從而，在任何給定的時(shí)刻，當(dāng)光電二極管745接收光接收信號235的同時(shí)，LD 740可以產(chǎn)生光傳送信號230。因此，在任何給定的時(shí)刻，由光電二極管745產(chǎn)生的光電流是從光傳送信號230和光接收信號235吸收光能量的結(jié)果。從而，電互連725既傳導(dǎo)電接收信號325，又傳導(dǎo)電傳送信號330。
圖7B圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光轉(zhuǎn)換元件750。電光轉(zhuǎn)換元件750是電光轉(zhuǎn)換元件525(圖5)的一個(gè)實(shí)施例。電光轉(zhuǎn)換元件750的圖示實(shí)施例包括積分波導(dǎo)710、LD 755、電吸收調(diào)制器(EAM)760、光電二極管745、(多個(gè))可選光柵720以及電互連725和730。
除了下述特征以外，電光轉(zhuǎn)換元件750和電光轉(zhuǎn)換元件735相似。和在電光轉(zhuǎn)換元件735中直接調(diào)制LD 740的情況不同，LD 755由恒定電流源765驅(qū)動(dòng)。恒定電流源765使得LD 755產(chǎn)生連續(xù)波束770，連續(xù)波束770沿積分波導(dǎo)710向雙向光端口520傳播。EAM 760形成在積分波導(dǎo)710內(nèi)，位于光電二極管745和LD 765之間。EAM 760可以包括被配置為電吸收調(diào)制器的二極管等。另外，電互連730被耦合到EAM 760，用來調(diào)節(jié)EAM 760的光吸收特性。EAM 760被沿電互連730傳導(dǎo)的電傳送信號330所調(diào)制。一旦調(diào)制后，從EAM 760中出現(xiàn)的連續(xù)波(CW)束770作為光傳送信號230，經(jīng)過光電二極管745，被發(fā)射到通信鏈路205中。
在可能和上文所述上行操作同時(shí)發(fā)生的下行操作期間，電光轉(zhuǎn)換元件750從通信鏈路205中接收光接收信號235。光接收信號235被積分波導(dǎo)710引導(dǎo)，與光電二極管745發(fā)生相互作用，產(chǎn)生光電流形式的電接收信號325。由于來自于光傳送信號230和光接收信號235的光功率可在任何給定時(shí)刻被光電二極管745吸收，因此，電互連725既攜帶了電接收信號325，又?jǐn)y帶了電傳送信號330。
下面舉一個(gè)可能的例子說明電光轉(zhuǎn)換元件750的功率鏈路預(yù)算LD765輸出為0dBm的CW束770，EAM 760輸出平均為-3dBm的光傳送信號330，被發(fā)射到通信鏈路205中的光傳送信號330為-8dBm(光傳送信號330中，光電二極管745吸收了約3dB，通信鏈路205和雙向光端口520之間有約2dB的耦合損耗)，遠(yuǎn)端收發(fā)器220收到的光傳送信號為-15dBm(光纖每10公里損耗2dB，連接器和老化損耗3dB，耦合進(jìn)遠(yuǎn)端收發(fā)器220損耗2dB)，到達(dá)遠(yuǎn)端收發(fā)器220內(nèi)的EAM 760的光傳送信號230為-18dBm(遠(yuǎn)端收發(fā)器220的光電二極管745吸收3dB)。遠(yuǎn)端收發(fā)器220收到的光傳送信號230對應(yīng)于全雙工收發(fā)器500收到的光接收信號235。因此，干擾EAM 760的光接收信號235的功率比來自EAM 760的光傳送信號230的輸出功率低15dB。從而，光接收信號235引起EAM 760的吸收特性的動(dòng)態(tài)變化可以忽略不計(jì)。
圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，用以在單通信鏈路205上實(shí)現(xiàn)雙向通信的全雙工收發(fā)器800。全雙工收發(fā)器800圖示了如圖2所示收發(fā)器215的一個(gè)實(shí)施例。全雙工收發(fā)器800的圖示實(shí)施例包括OSD 805、接口810、PMD 510以及DLD 515。
除了下述特征以外，收發(fā)器800和收發(fā)器500相似。收發(fā)器800包括耦合在OSD 805和PMD 510之間的接口810。另外，OSD 805只包括耦合到接口810的單一的雙向電端口815。接口810電耦合接收放大器545的非反相輸入端和信號驅(qū)動(dòng)器370的輸出端到雙向電端口815。在一個(gè)實(shí)施例中，接口810還能夠隔離電接收信號325，使其不能到達(dá)信號驅(qū)動(dòng)器370的輸出端和PACC 550的輸入端。在一個(gè)實(shí)施例中，接口810不在PMD 510的外部，而是PMD 510的一個(gè)組件。
OSD 805的圖示實(shí)施例包括積分波導(dǎo)710、二極管820、(多個(gè))可選光柵720以及電互連825。二極管820形成在積分波導(dǎo)710的內(nèi)部，以響應(yīng)于光接收信號235，產(chǎn)生電接收信號325，以及響應(yīng)于電傳送信號330，產(chǎn)生光傳送信號230。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管820是P-I-N二極管。積分波導(dǎo)710通過雙向光端口520被光耦合到通信鏈路205上。積分波導(dǎo)710將光傳送信號230和光接收信號235引導(dǎo)到二極管820，或從其引導(dǎo)光傳送信號230和光接收信號235。電互連825耦合二極管820到雙向電端口815。
當(dāng)通過電互連825驅(qū)動(dòng)電傳送信號330流經(jīng)二極管820時(shí)，二極管820產(chǎn)生光傳送信號230。此外，電互連825還耦合由二極管820產(chǎn)生的光電流到雙向電端口815。從而，二極管820同時(shí)用作激光二極管和光檢測二極管。電接收信號325作為擾動(dòng)電流通過接口810被接收放大器545在電互連825上提取。
半雙工收發(fā)器300、全雙工收發(fā)器500和全雙工收發(fā)器800使用單通信鏈路205(例如，單光纖)在遠(yuǎn)端器件之間實(shí)現(xiàn)雙向通信。通信系統(tǒng)200(圖2)的安裝和維護(hù)成本比通信系統(tǒng)100明顯要低。另外，本發(fā)明的實(shí)施例得益于全部包含在OSD 305、505和805內(nèi)的低成本光學(xué)器件。這一單光學(xué)模塊方法為到通信鏈路205的光連接以及為到PMD 310和PMD510的電連接提供了簡單的裝配過程。
應(yīng)該注意的是，在某些例子中，為了解釋清楚，圖示在本發(fā)明圖2、圖3、圖5、圖7A、圖7B和圖8中的各元件之間相對的大小、形狀以及距離作了夸大，也不一定在圖中按比例示出。另外，在某些情況下，出于清楚的目的，附圖被簡化，或本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所公知的元件未被包括在內(nèi)，以便專注于本發(fā)明的教導(dǎo)。
以上對于本發(fā)明的圖示實(shí)施例的描述，包括在說明書摘要中的描述，并非要窮舉本發(fā)明或是把本發(fā)明局限于所公開的精確形式。這里所描述的本發(fā)明的特定實(shí)施例和例子都是為了說明的目的，有關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，各種等同的修改是可能的。
可以依照上面的具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行這些修改。在下面的權(quán)利要求書中所用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為把本發(fā)明限制在說明書和權(quán)利要求中公開的特定實(shí)施例中。本發(fā)明的范圍應(yīng)該完全由所附權(quán)利要求書確定，權(quán)利要求書應(yīng)根據(jù)已確定的權(quán)利要求的解釋原則來理解。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括響應(yīng)于電傳送信號，產(chǎn)生光傳送信號；耦合所述光傳送信號到單通信鏈路中，以在其上傳輸；從所述單通信鏈路接收光接收信號，所述光接收信號和所述光傳送信號有相同的通信波長；和響應(yīng)于所述所接收的光接收信號，產(chǎn)生電接收信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述耦合所述光傳送信號到所述的單通信鏈路的步驟包括耦合所述光傳送信號到單一的光波導(dǎo)中，并且，從所述單通信鏈路接收所述光接收信號包括從所述單一光波導(dǎo)接收所述光接收信號。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述光傳送信號在傳送時(shí)段期間被產(chǎn)生，所述光接收信號在接收時(shí)段期間被接收，所述傳送時(shí)段和接收時(shí)段來回交替。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述接收時(shí)段期間，可切換地耦合所述電接收信號到跨阻放大器。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括在所述傳送時(shí)段期間，可切換地耦合信號驅(qū)動(dòng)器到二極管，在所述傳送時(shí)段期間，所述信號驅(qū)動(dòng)器提供所述電傳送信號，所述二極管產(chǎn)生所述光傳送信號。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括在所述傳送時(shí)段期間，正向偏置所述二極管，以產(chǎn)生所述光傳送信號，以及在所述接收時(shí)段期間，反向偏置所述二極管，以響應(yīng)于接收到的光接收信號，產(chǎn)生所述電接收信號。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述接收時(shí)段和所述傳送時(shí)段之間轉(zhuǎn)換，以保持短的通信延遲。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括調(diào)整所述電傳送信號和所述光傳送信號的比特率，以在最大比特率時(shí)保持通過所述光波導(dǎo)與遠(yuǎn)端收發(fā)器之間的鏈路完整性。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述光傳送信號和所述光接收信號沿所述單一光波導(dǎo)同時(shí)向相反方向傳播。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括以回波抵消電路把所述電接收信號和所述電傳送信號隔離開。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述產(chǎn)生所述光傳送信號的步驟包括直接調(diào)制二極管，并且，所述接收所述光接收信號的步驟包括利用所述二極管接收所述光接收信號。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述產(chǎn)生所述光傳送信號的步驟包括直接調(diào)制激光二極管，并且，所述接收所述光接收信號的步驟包括利用P-I-N二極管接收所述光接收信號。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，產(chǎn)生所述光傳送信號包括以電吸收調(diào)制器調(diào)制連續(xù)波束，并且，接收所述光接收信號包括以P-I-N二極管接收所述光接收信號。
14.一種半雙工收發(fā)器，包括光半導(dǎo)體器件，用來產(chǎn)生沿通信鏈路傳輸?shù)木哂械谝徊ㄩL的光傳送信號，以及用來接收來自于所述通信鏈路的具有第二波長的光接收信號，并且，所述光半導(dǎo)體器件響應(yīng)于電傳送信號，產(chǎn)生所述光傳送信號，以及響應(yīng)于所述光接收信號，產(chǎn)生電接收信號；電耦合到所述光半導(dǎo)體器件的物理媒體驅(qū)動(dòng)器，所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器用來在接收模式期間放大所述電接收信號，以及在傳送模式期間利用所述電傳送信號驅(qū)動(dòng)所述光半導(dǎo)體器件；和電耦合到所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)鏈接器件，用來在所述接收模式和所述傳送模式之間切換所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器。
15.如權(quán)利要求14所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述光半導(dǎo)體器件包括光耦合到所述通信鏈路的積分波導(dǎo)，用來引導(dǎo)其中的所述光接收信號和光傳送信號；形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)的二極管，用來響應(yīng)于所述電傳送信號，產(chǎn)生所述光傳送信號，以及響應(yīng)于所述光接收信號，產(chǎn)生所述電接收信號。
16.如權(quán)利要求15所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述二極管包括P-I-N二極管，所述P-I-N二極管在所述傳送模式期間正向偏置，在所述接收模式期間反向偏置。
17.如權(quán)利要求15所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述光半導(dǎo)體器件還包括分布式反饋光柵和分布式布拉格反射器兩者之一，所述分布式反饋光柵沿所述積分波導(dǎo)形成，所述分布式布拉格反射器形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部，位于所述二極管的兩側(cè)。
18.如權(quán)利要求14所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器包括接收放大器，用來在所述接收模式期間，放大所述電接收信號；信號驅(qū)動(dòng)器，用來在所述傳送模式期間，以所述電傳送信號驅(qū)動(dòng)所述光半導(dǎo)體器件；和開關(guān)，用來可切換地將所述光半導(dǎo)體器件在所述接收模式期間耦合到所述接收放大器，以及在所述傳送模式期間耦合到所述信號驅(qū)動(dòng)器。
19.如權(quán)利要求14所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述數(shù)據(jù)鏈接器件包括電耦合到所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器的物理媒體訪問器件，用來從所述放大后的電接收信號中恢復(fù)時(shí)鐘信號，以及為所述電傳送信號提供時(shí)鐘；和電耦合到所述物理媒體訪問器件和物理媒體驅(qū)動(dòng)器的媒體訪問控制器，用來在所述接收模式和所述傳送模式之間切換所述物理媒體驅(qū)動(dòng)器，以及緩沖將要在所述電傳送信號中傳送的第一數(shù)據(jù)，并且緩沖在所述電接收信號中收到的第二數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求14所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述第一波長和所述第二波長實(shí)質(zhì)上相等。
21.如權(quán)利要求14所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述數(shù)據(jù)鏈接器件包括可調(diào)比特率電路，用來在所述傳送模式期間，調(diào)整所述電傳送信號和所述光傳送信號的比特率。
22.如權(quán)利要求21所述的半雙工收發(fā)器，其中，所述可調(diào)比特率電路包括可變電壓控制振蕩器。
23.一種裝置，包括光半導(dǎo)體器件，所述光半導(dǎo)體器件包括電光轉(zhuǎn)換元件，用來將光接收信號轉(zhuǎn)換為電接收信號，以及將電傳送信號轉(zhuǎn)換為光傳送信號；光耦合到所述電光轉(zhuǎn)換元件的雙向光端口，用來同時(shí)輸出所述光傳送信號以及輸入所述光接收信號；電耦合到所述電光轉(zhuǎn)換元件的電傳送端口，用來接收所述電傳送信號；和電耦合到所述電光轉(zhuǎn)換元件的電接收端口，用來輸出所述電接收信號和電傳送信號的結(jié)合信號。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，還包括物理媒體器件，所述物理媒體器件包括電耦合到所述光半導(dǎo)體器件的電傳送端口的傳送驅(qū)動(dòng)器，用來以所述電傳送信號驅(qū)動(dòng)所述電光轉(zhuǎn)換元件；和耦合到所述光半導(dǎo)體器件的電接收端口的回波抵消電路，用來把所述電接收信號和所述電傳送信號隔離開。
25.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述電光轉(zhuǎn)換元件包括光耦合到所述雙向光端口的積分波導(dǎo)，用來引導(dǎo)其中的所述光接收信號和所述光傳送信號；形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部的激光二極管，用來響應(yīng)于所述電傳送信號，產(chǎn)生所述光傳送信號；和形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部的P-I-N二極管，所述P-I-N二極管位于所述雙向光端口和所述激光二極管之間，所述P-I-N二極管被定位以接收所述光接收信號，并且響應(yīng)于所述光接收信號，產(chǎn)生所述電接收信號。
26.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述電光轉(zhuǎn)換元件包括光耦合到所述雙向光端口的積分波導(dǎo)，用來引導(dǎo)其中的所述光接收信號和所述光傳送信號；形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部的激光二極管，用來產(chǎn)生沿所述積分波導(dǎo)的恒定光波束；形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部的電光吸收調(diào)制器，所述電光吸收調(diào)制器位于所述雙向光端口和所述激光二極管之間，所述電光吸收調(diào)制器用來響應(yīng)于所述電傳送信號，調(diào)制所述恒定光波束；和形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部的P-I-N二極管，所述P-I-N二極管位于所述雙向光端口和所述電光吸收調(diào)制器之間，所述P-I-N二極管被定位以接收所述光接收信號，并且響應(yīng)于所述光接收信號，產(chǎn)生所述電接收信號。
27.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述電光轉(zhuǎn)換元件被耦合用來將具有通信波長的所述光接收信號轉(zhuǎn)換為所述電接收信號，以及將所述電傳送信號轉(zhuǎn)換為具有相同的所述通信波長的所述光傳送信號。
28.一種通信系統(tǒng)，包括第一收發(fā)器，用來將光接收信號轉(zhuǎn)換為電接收信號，以及將電傳送信號轉(zhuǎn)換為光傳送信號，所述光接收信號和所述光傳送信號具有相同波長；光耦合到所述第一收發(fā)器的通信鏈路，用來傳輸所述光接收信號和所述光傳送信號，所述第一收發(fā)器用來將所述光傳送信號發(fā)射到所述通信鏈路中；和光耦合到所述通信鏈路的第二收發(fā)器，所述第二收發(fā)器用來產(chǎn)生所述光接收信號，以及將所述光接收信號發(fā)射到所述通信鏈路中，并且，所述第二收發(fā)器用來接收所述光傳送信號，以及將所述光傳送信號轉(zhuǎn)換為第二電接收信號。
29.如權(quán)利要求28所述的通信系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路包括光纖。
30.如權(quán)利要求29所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第一和第二收發(fā)器被配置為在互斥的時(shí)段內(nèi)，將所述光接收信號和所述光傳送信號發(fā)射到所述光纖中。
31.如權(quán)利要求30所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第一和第二收發(fā)器每個(gè)都包括可調(diào)比特率電路，用來調(diào)整所述光接收信號和所述光傳送信號的比特率，以在最大比特率時(shí)保持所述光纖上的鏈路完整性。
32.如權(quán)利要求30所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第一和第二收發(fā)器每個(gè)都包括媒體訪問控制器，用來調(diào)整傳送時(shí)段的長度和接收時(shí)段的長度，以最優(yōu)化所述光纖上的數(shù)據(jù)吞吐量。
33.如權(quán)利要求29所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第一和第二收發(fā)器被配置為將所述光接收信號和所述光傳送信號發(fā)射到所述光纖中，以使所述光接收信號和光傳送信號同時(shí)沿所述光纖向相反方向傳播。
34.如權(quán)利要求32所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第一收發(fā)器包括回波抵消電路，用來將所述電接收信號和所述電傳送信號隔離開。
35.一種裝置，包括光半導(dǎo)體器件，所述光半導(dǎo)體器件包括積分波導(dǎo)，用來引導(dǎo)其中的光接收信號和光傳送信號；形成在所述積分波導(dǎo)內(nèi)部的二極管，用來響應(yīng)于電傳送信號，產(chǎn)生所述光傳送信號，以及響應(yīng)于所述光接收信號，產(chǎn)生電接收信號；光耦合到所述積分波導(dǎo)的雙向光端口，用來同時(shí)輸出所述光傳送信號以及輸入所述光接收信號；和電耦合到所述二極管的雙向電端口，用來傳導(dǎo)所述電傳送信號和所述電接收信號。
36.如權(quán)利要求35所述的裝置，還包括傳送驅(qū)動(dòng)器，被電耦合以利用所述電傳送信號來驅(qū)動(dòng)所述二極管；回波抵消電路，被電耦合以將所述電接收信號和所述電傳送信號隔離開；和接口，用來電耦合所述光半導(dǎo)體器件的所述雙向電端口到所述傳送驅(qū)動(dòng)器和所述回波抵消電路。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述回波抵消電路和傳送驅(qū)動(dòng)器是物理媒體器件的組件。
38.如權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述二極管被耦合以將具有通信波長的所述光接收信號轉(zhuǎn)換為所述電接收信號，以及將所述電傳送信號轉(zhuǎn)換為具有相同的所述通信波長的所述光傳送信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光通信的方法、裝置和系統(tǒng)。響應(yīng)于電傳送信號，產(chǎn)生光傳送信號。所述光傳送信號被耦合進(jìn)單通信鏈路用于在其上傳輸。從所述單通信鏈路上接收光接收信號，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生電接收信號。
文檔編號H04B10/24GK1607748SQ20041008069
公開日2005年4月20日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者托基爾·弗蘭克, 埃爾維德·約翰森, 本尼·克里斯坦森, 馬丁·洛貝爾 申請人:英特爾公司