用于數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)和方法。提供一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)總線和包括終端控制器和耦合在終端控制器和數(shù)據(jù)總線之間的塑料光纖串行接口模塊(POFSIM)的線更換單元。該POFSIM被配置為基于從所述終端控制器接收到的電信號，發(fā)射數(shù)字光信號到所述數(shù)據(jù)總線，并基于接收來自所述數(shù)據(jù)總線的數(shù)字光信號，發(fā)射電信號到所述終端控制器。
【專利說明】用于數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域一般涉及數(shù)據(jù)通信，更具體地涉及光纖串行接口模塊，該光纖串行接口模塊接合終端控制器和數(shù)據(jù)總線。

【背景技術(shù)】
[0002]至少一些公知的應(yīng)用包括ARINC629數(shù)據(jù)總線，該數(shù)據(jù)總線使用金屬雙絞線電氣總線電纜、連接電纜、總線端接器和固定在重金屬板上的電流模式耦合器(CMC)。然而，由于這些部件，數(shù)據(jù)總線體積龐大、笨重而且昂貴。光通信方案，例如那些利用光纖作為通信媒介的方案是人們所期望的，因為其具有降低的重量，這在飛行器中是有利的。
[0003]用于實現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)總線的一個現(xiàn)有方案包含玻璃光纖(GOF)。這個系統(tǒng)利用單獨成對封裝的850nm波長的發(fā)射機和接收機，其被稱為光纖串行接口模塊(FOSIM)。該FOSIM發(fā)射機和接收機具有到終端控制器的接口電子設(shè)備，所述終端控制器以曼徹斯特雙相格式發(fā)射電信號到FOSM并從FOSM接收電信號。在典型的飛行器應(yīng)用中，這些FOSM位于利用數(shù)據(jù)總線進(jìn)行通信的飛行器的各種航空電子設(shè)備子系統(tǒng)內(nèi)部。經(jīng)常，這種航空電子設(shè)備子系統(tǒng)被稱為線更換單元(Line Replaceable Unit, LRU)。在LRU內(nèi)部，所述FOSM連同所述終端控制器被固定在多層6U(全尺寸)VME電路卡上。
[0004]然而，在安裝在交通工具如飛行器上期間，GOF會相對脆弱并且相對容易損壞。此夕卜，GOF具有相對小的直徑，這會使得難于光學(xué)對準(zhǔn)。因此，與GOF相關(guān)的部件(例如連接器和光電器件)會相對昂貴。飛行器生產(chǎn)商強烈地期望開發(fā)一種使用更加魯棒的光纖的光學(xué)數(shù)據(jù)總線，例如，塑料光纖數(shù)據(jù)總線，以替代現(xiàn)有的電氣ARINC629數(shù)據(jù)總線，用于這種飛行器的未來升級，當(dāng)然實現(xiàn)并不局限于飛行器應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一方面，提供一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)總線和包含終端控制器和耦合在所述終端控制器和所述數(shù)據(jù)總線之間的塑料光纖串行接口模塊(POFSIM)的線更換單元。所述POFSIM被配置為基于從終端控制器接收到的電信號，將數(shù)字光信號發(fā)射到所述數(shù)據(jù)總線，并基于從所述數(shù)據(jù)總線接收到的數(shù)字光信號，將電信號發(fā)射到所述終端控制器。
[0006]另一方面，提供一種塑料光纖串行接口模塊(POFSM)。所述POFSM包括終端控制器接口電子電路(TCIEC)，其被配置以接收來自終端控制器的電信號；光源，其耦合到所述TCIEC并被配置為基于所接收到的電信號，將數(shù)字光信號發(fā)射到數(shù)據(jù)總線；和探測器，其耦合到所述TCIEC并被配置以接收來自所述數(shù)據(jù)總線的數(shù)字光信號，其中所述TCIEC被進(jìn)一步配置以基于所接收到的數(shù)字光信號，將電信號發(fā)射到所述終端控制器。
[0007]又一方面，提供一種在終端控制器和數(shù)據(jù)總線之間通信數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括在塑料光纖串行接口模塊(POFSIM)處接收來自終端控制器的電信號；基于所接收到的電信號，使用所述POFSM產(chǎn)生數(shù)字光信號；以及將數(shù)字光信號從所述POFSM發(fā)射到所述數(shù)據(jù)總線。
[0008]能夠在各種實施方式中獨立實現(xiàn)上述特征、功能和優(yōu)點，或者可以在其他的實施方式中對其組合，其進(jìn)一步細(xì)節(jié)能夠通過參考下面的描述和附圖獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是飛行器生產(chǎn)和維護方法的流程圖。
[0010]圖2是飛行器的方框圖。
[0011]圖3是示例性數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的方框圖。
[0012]圖4A是可以與圖3示出的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)連用的示例性塑料光纖串行接口模塊(POFSIM)的頂視圖。
[0013]圖4B是圖4A示出的POFSM的側(cè)視圖。
[0014]圖5是圖4A和圖4B示出的POFSM的一部分的側(cè)視圖。
[0015]圖6是圖4A和圖4B示出的POFSM的一部分的側(cè)視圖。
[0016]圖7是可以與圖4A和圖4B示出的POFS頂連用的光源的原理圖。
[0017]圖8是圖4A和圖4B示出的POFSM的一部分的側(cè)視圖。
[0018]圖9是可以與圖4A和圖4B示出的POFS頂連用的光源的示意性端視圖。
[0019]圖1OA是可以與圖3示出的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)連用的替換性示例性POFSM的頂視圖。
[0020]圖1OB是圖1OA示出的POFSM的側(cè)視圖。
[0021 ]圖1IA是可以與圖3示出的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)連用的替換性示例性POFSM的俯視圖。
[0022]圖1lB是圖1lA示出的POFSM的側(cè)視圖。
[0023]圖12A是可以與圖3示出的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)連用的替換性示例性POFSM的俯視圖。
[0024]圖12B是圖12A示出的POFSM的側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0025]此處描述的系統(tǒng)和方法能夠在終端控制器和塑料光纖數(shù)據(jù)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。塑料光纖串行接口模塊(POFSM)接合在終端控制器和數(shù)據(jù)總線之間。所述POFSIM接收來自終端控制器的電信號，并發(fā)射相應(yīng)的數(shù)字光信號到所述數(shù)據(jù)總線，所述POFSIM還接收來自所述數(shù)據(jù)總線的數(shù)字光信號，并發(fā)射相應(yīng)的電信號到所述終端控制器。
[0026]更具體的參考附圖，本發(fā)明的實施方式可以在圖1所示的飛行器的制造和維護方法100和圖2所示的飛行器102的上下文中描述。在預(yù)生產(chǎn)期間，示例性方法100可以包括飛行器102的規(guī)格與設(shè)計104和材料采購106。在生產(chǎn)期間，進(jìn)行飛行器102的元件和子組件制造108和系統(tǒng)集成110。其后，飛行器102可以通過認(rèn)證和交付112，以投入使用114。當(dāng)由客戶使用時，飛行器102被安排進(jìn)行常規(guī)維修和維護116(這可以包括修補、重新配置、翻新等)。
[0027]方法100的每個過程可以由系統(tǒng)集成商、第三方、和/或操作方(例如，顧客)執(zhí)行或?qū)嵤?。出于描述目的，系統(tǒng)集成商可以包括，但不限于，任意數(shù)量的飛行器制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可以包括，但不限于，任意數(shù)量的銷售商、分包商和供應(yīng)商；而操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務(wù)組織等。
[0028]如圖2所示，由示例性方法100生產(chǎn)的飛行器102可以包括具有多個系統(tǒng)120的機身118和內(nèi)部122。高級系統(tǒng)120的例子包括一個或更多個推進(jìn)系統(tǒng)124、電氣系統(tǒng)126、液壓系統(tǒng)128和環(huán)境系統(tǒng)130?？梢园ㄈ我鈹?shù)量的其他系統(tǒng)。盡管示出了航空航天的例子，本發(fā)明的原則可以應(yīng)用到其他行業(yè)，比如汽車行業(yè)。
[0029]此處實現(xiàn)的設(shè)備和方法可在生產(chǎn)與維護方法100中的任何一個或更多個階段期間中使用。例如，對應(yīng)于生產(chǎn)過程108的元件或子組件可以以類似于使用中的飛行器102生產(chǎn)元件或子組件的方式被制造。而且，一個或更多個設(shè)備實施方式、方法實施方式、或其組合可在生產(chǎn)階段108和110中被利用，例如，通過大幅加快組裝進(jìn)程或降低飛行器102的成本。類似地，一個或更多個設(shè)備實施方式、方法實施方式、或其組合可在飛行器102使用時被利用，例如，但不限于，用于維修和維護116。
[0030]圖3是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300的方框圖，該系統(tǒng)包括通信地耦合到數(shù)據(jù)總線304的線更換單元(LRU) 302。LRU302包括通信地耦合到塑料光纖串行接口模塊(POFSM) 308的終端控制器306。LRU302,并且更具體地，P0FSIM308經(jīng)由至少一個塑料光纖312通信地耦合到數(shù)據(jù)總線304。在本示例性實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300在交通工具如飛行器102(圖2中所示的)上實現(xiàn)。可替代地，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300可以在任意能夠使數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300起到如上所述的作用的環(huán)境中實現(xiàn)。
[0031]在本示例性實現(xiàn)中，數(shù)據(jù)總線304是塑料光纖數(shù)據(jù)總線，比如塑料光學(xué)星形耦合器?？商娲?，數(shù)據(jù)總線304可以是能夠使數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300起到上述作用的任意類型的數(shù)據(jù)總線。P0FSIM308起到終端控制器306和數(shù)據(jù)總線304之間的通信接口的作用，如本文所述。更具體地，P0FSM308接收來自終端控制器306的電信號，并將相應(yīng)的光信號發(fā)射到數(shù)據(jù)總線304。進(jìn)一步，P0FSIM308接收來自數(shù)據(jù)總線304的光信號，并發(fā)射相應(yīng)的電信號到終端控制器306。明顯地，P0FSIM308直接與數(shù)據(jù)總線304和終端控制器306接合，并不需要其他的處理設(shè)備或轉(zhuǎn)換單元，從而便于在數(shù)據(jù)總線304和終端控制器306之間通信。
[0032]圖4A是可以與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300 (圖3所示)連用的示例性P0FSM400的頂視圖。圖4B是P0FSM400的側(cè)視圖。為了在非受壓區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高可靠性的P0FSM400，P0FSIM400的元件被固定在浴缸形狀的封裝件402中，該封裝件由蓋子404氣密密封。P0FSIM400固定在LRU(如LRU302(圖3中所示))內(nèi)部，并且LRU可以固定在包括多個LRU的航空電子設(shè)備的底座內(nèi)，限制板間距。因此，在該示例性例子中，P0FSM400具有相對小的外形。例如，封裝件402可以具有的寬406約為1.0英尺、長度408約為2.0英尺，而高度410約為0.25英尺?？商娲兀庋b件402可以具有能使P0FSM400起到此處描述的作用的任意大小。
[0033]P0FSIM400包括與終端控制器(如終端控制器306 (圖3中所示))接合的終端控制器接口電子電路(TCIEC)412。TCIEC412耦合到多個引腳414的至少一部分。TXO、TXE、RICK、TXHB、PWRS和VCC引腳是終端控制器的輸入端，用于為P0FSM400提供電力并發(fā)射曼徹斯特雙相電信號到P0FSM400。更具體地，TXO引腳接收來自終端控制器的ADINC629格式的雙相曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)，TXE引腳是驅(qū)動器使能輸入端，RICK引腳是32Mhz的時鐘信號，TXHB引腳是驅(qū)動器控制器有效輸入端，PWRS引腳是上電復(fù)位輸入端，而VCC引腳414是電源電壓輸入端。其他引腳414包括位O輸出(BSO)引腳、位I輸出(BSl)引腳、串行時鐘(SCL)引腳、串行數(shù)據(jù)(SDA)引腳、接地的地(⑶)引腳、位狀態(tài)使能(BSE)引腳、4Mhz接收器時鐘輸出(RXCK)引腳、接收器使能(RX)引腳、比較器調(diào)整(CADJ)引腳、信號檢測(SD)引腳、已接收信號強度指示符(RSSI)引腳、測試點(TP)引腳和連接到封裝件402的封裝件(CASE)引腳。通過連接到外部計算設(shè)備(未示出)的串行接口端口，SCL栓和SDA引腳被用于外部編程光源驅(qū)動器(如下所述)。CADJ引腳被用來調(diào)整TCIEC412內(nèi)部的比較器閾值。SD引腳指示接收器是否正確地檢測到光學(xué)信號(如下所述)。
[0034]為了與數(shù)據(jù)總線如數(shù)據(jù)總線304通信，TCIEC412從引腳414接收到的信號的時序，并輸出晶體管-晶體管邏輯(TTL)信號到激光器/光發(fā)射二極管(LED)驅(qū)動器420。內(nèi)建測試(BIT)發(fā)射機(Tx)電路422耦合在TCIEC412和激光器/LED驅(qū)動器420之間。響應(yīng)于接收TTL信號，激光器/LED驅(qū)動器420輸出驅(qū)動電流脈沖到光源424，其接著光源發(fā)射數(shù)字光信號。
[0035]Tx BIT電路422監(jiān)控傳輸TTL信號和激光器/LED驅(qū)動器420與光源424的操作。在示例性實施方式中，Tx BIT電路422監(jiān)控光源424是否錯誤地困在一狀態(tài)(也被稱為“粘住(stuck on) ”)或偶發(fā)性/隨機性發(fā)射數(shù)字光信號(也被稱為集擾)。如果Tx BIT電路422確定光源424粘住或集擾，Tx BIT電路422能夠抑制TTL信號的傳輸，從而防止數(shù)據(jù)總線304故障。
[0036]P0FSM400包括從封裝件402延伸的對接連接器430。在本示例性實現(xiàn)中，對接連接器430具有約1.0英尺的長度432。可替換地，對接連接器430可以具有能使P0FSM400起到本文所述作用的任意大小。對接連接器430包括發(fā)射金屬密封饋通管434和接收金屬密封饋通管436。發(fā)射光管438光學(xué)地耦合到發(fā)射金屬密封饋通管434內(nèi)的發(fā)射塑料光纖(POF) 440。類似地，接收光管442光學(xué)地耦合到接收金屬密封饋通管436內(nèi)的接收塑料光纖(POF) 444。發(fā)射和接收P0F440和444將P0FSM400耦合到數(shù)據(jù)總線304。在本示例性實現(xiàn)中，對接連接器430包括多個鎖止機構(gòu)450，以幫助將發(fā)射和接收P0F440和444耦合到P0FSM400。光源424耦合到發(fā)射光管438以使來自光源424的數(shù)字光信號通過發(fā)射P0F440被發(fā)射到數(shù)據(jù)總線304。
[0037]發(fā)射和接收光管438和442具有相對高的工作溫度，相對容易金屬化，并且具有匹配發(fā)射和接收P0F440和444的直徑和數(shù)值孔徑。例如，發(fā)射和接收光管438和442每個可以是Imm直徑的玻璃棒、Imm直徑的硬包層石英(HCS)纖維或Imm直徑的多核玻璃纖維。通過金屬化發(fā)射和接收光管438和442，使用高溫焊料回流工藝以將光管438和442連接到饋通管434和436，發(fā)射和接收光管438和442被分別連接到發(fā)射金屬密封饋通管434和接收金屬密封饋通管436。這促進(jìn)P0FSM400的高氣密性(例如，氦氣泄漏率小于每分鐘10_8立方厘米(cc/min))。
[0038]接收光管442經(jīng)由接收P0F444接收來自數(shù)據(jù)總線304的一個或更多個數(shù)字光信號。耦合到接收光管442的探測器460將接收到的數(shù)字光信號轉(zhuǎn)換為電信號。在本示例性實現(xiàn)中，探測器460是高靈敏度硅探測器?？商鎿Q地，探測器460可以是任意能使P0FSM400起到本文所述作用的光學(xué)探測設(shè)備。
[0039]耦合到探測器460的接收器電路462將來自探測器460的電信號轉(zhuǎn)換為曼徹斯特雙相TTL信號，并將TTL發(fā)射到TCIEC412。在本示例性實現(xiàn)中，接收器電路462是高靈敏度和高瞬時動態(tài)范圍的接收器。接收器(Rx)BIT電路464耦合在接收器電路462和TCIEC412之間。當(dāng)接收TTL信號時，TCIEC412檢查和驗證接收到的TTL信號的時序，此后發(fā)送信號脈沖到終端控制器306。更具體地，信號脈沖經(jīng)由多個引腳414中的RXN引腳和RXI引腳輸出到終端控制器306。RxBIT電路464基于自接收器電路462輸出的來自RSSI的接收器信號強度指示符，監(jiān)控POF纜線連接性的健康。如果檢測到錯誤和/或問題，Rx BIT電路464通過TCIEC412產(chǎn)生并發(fā)射警報信號到終端控制器306。
[0040]TCIEC412、Tx BIT電路422、激光器/LED驅(qū)動器420、光源424、探測器460、接收器電路462和Rx BIT電路464固定到基板470，該基板470將來自P0FSM400的元件的熱量沉到封裝件402的底端。這種熱沉配置減少了運行期間P0FSM400的元件上接點溫度上升。在該示例性實現(xiàn)中，基板470是高導(dǎo)熱性氮化鋁基板。可替代地，基板470可以是任意能使P0FSM400起到本文所述作用的材料。
[0041]一旦該元件固定到封裝件402內(nèi)，并且發(fā)射和接收光管438和442被焊料密封到金屬管434和436，封裝件402上執(zhí)行排氣過程。排氣過程完成后，通過高溫平行縫焊工藝以氣密封P0FSM400，蓋子404密封封裝件402。
[0042]圖5是P0FSM400的一部分的側(cè)視圖。在圖5中所示的實現(xiàn)中，探測器460包括與球透鏡504集成的高靈敏度探測器502。高靈敏度探測器502和球透鏡504固定在連接到基板470的陶瓷散熱基板506的側(cè)面上。探測器460在最大化接收光管442和探測器460之間的光耦合的位置處固定到基板470。
[0043]圖6是P0FSM400的一部分的側(cè)視圖。在圖6中所示的實現(xiàn)中，光源424包括固定到高導(dǎo)熱性科伐合金(一種銅與鎢的合金)散熱基板604的頂部的邊發(fā)射(EE)激光器或LED602。光源424固定到基板470以幫助最大化發(fā)射光管438和光源424之間的光耦合。為了進(jìn)一步增加光源424的輸出功率，可以在光源424中實現(xiàn)多元件集成化(即，多帶)激光器或EELED陣列以增加光源輸出功率3dB或更多。
[0044]圖7是包括多帶激光器或具有四個元件704的EE LED陣列702的光源424的實施方式的原理圖。在該示例性的實現(xiàn)中，陣列702的寬706小于0.5mm。由于發(fā)射光管438具有1.0mm的直徑，并且陣列702具有小于0.5mm的寬度，因此，耦合效率近似與使用單個元件激光器或EE LED的實施方式相同。陣列702可以被固定到散熱基板604 (圖6中所不)。
[0045]代替EE激光器或EE LED,光源424可以包括表面發(fā)射(SE)激光器或SE LED。圖8是P0FSM400的一部分的側(cè)視圖。在圖8中所示的實現(xiàn)中，光源424包括SE垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)或集成有球透鏡804的SE LED芯片802。芯片802和球透鏡804固定在連接到基板470的AlN散熱基板806的側(cè)面上。AlN散熱基板806針對芯片802具有相對高的導(dǎo)熱性。AlN散熱基板806在最大化發(fā)射光管438和光源424之間的光耦合的位置處固定到基板470。
[0046]為了增加光功率，在一些實現(xiàn)中，光源424可以包括VCSEL陣列或SE LED元件。圖9是光源424的端視圖。在圖9所示的實現(xiàn)中，光源424包括SE垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)或集成有具有0.5mm直徑的球透鏡904的SELED芯片902。芯片902和球透鏡904固定在連接到基板470 (圖4A和圖4B所示)的AlN散熱基板906的側(cè)面。芯片902包括具有多個VCSEL或SE LED元件910的陣列908。在本示例性實現(xiàn)中，芯片902包括四個元件910?？商鎿Q地，芯片902可以包括能使光源424起到本文所述的作用的任意數(shù)量元件910。由于發(fā)射光管438和發(fā)射P0F440具有1.0mm的直徑，這比陣列908的大，因此每個元件910的光輸出耦合到發(fā)射光管438中的效率與單個元件VCSEL或SE LED源相同。
[0047]圖1OA是可以與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300 (圖3所示)連用的替代性P0FSM1000的頂視圖。圖1OB是P0FSM1000的側(cè)視圖。除非另外說明，否則P0FSM1000與P0FSM400 (圖4A和4B所示)基本相似。代替發(fā)射和接收P0F440和444的對接連接器430 (圖4A和4B所示)，P0FSM1000包括用于永久連接的發(fā)射和接收P0F440和444的發(fā)射光纖頭1002和接收光纖頭1004。
[0048]更具體地，發(fā)射和接收P0F440和444耦合到發(fā)射和接收光管438和442。然后環(huán)氧樹脂1010被提供給饋通管434和436中限定的環(huán)氧樹脂孔1012。環(huán)氧樹脂1010固化后，纖維引導(dǎo)件1020在每個發(fā)射和接收P0F440和444上方滑動并通過額外的環(huán)氧樹脂連接到饋通管434和436。引導(dǎo)件1020阻止P0F440和444彎曲超過最小POF彎曲半徑。引導(dǎo)件1020還增加P0F440和444的牽引強度并減小因不期望的彎曲而引起的光學(xué)損失。
[0049]圖1lA是可以與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300(圖3所示)連用的替代性示例性POFSMl 100的頂視圖。圖1lB是POFSMl 100的側(cè)視圖。除非另外說明，否則POFSMl 100與P0FSM1000 (圖1OA和1B所示)基本相似。在POFSMl 100中，光管438、442和P0F440和444由POF兼容性纖維1102代替。POF兼容性纖維1102可以是，比如，硬包皮石英(HCS)纖維或多核玻璃(MCG)纖維。POF兼容性纖維1102在靠近封裝件402的區(qū)域處被涂覆，并且被選擇以匹配POF的直徑和數(shù)值孔徑。POF兼容性纖維1102延伸越過饋通管434和436以耦合到POFSMl 100外部的P0F。
[0050]在本示例性實現(xiàn)中，焊封件1104密封饋通管434和436內(nèi)部的每個POF兼容性纖維1102。一旦焊封1104完成，接著環(huán)氧樹脂1010被提供給環(huán)氧樹脂孔1012并被固化。纖維引導(dǎo)件1020安裝在饋通管434和436上，這與P0FSM1000類似。
[0051]圖12A是可以與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)300(圖3所示)連用的替代性示例性P0FSM1200的頂視圖。圖12B是P0FSM1200的側(cè)視圖。除非另外說明，否則P0FSM1200與P0FSIM400 (圖4A和4B所示)基本相似。與P0FSM400不同，P0FSIM1200沒有被氣密封。因此，P0FSM1200用在交通工具如飛行器102(圖2所示)的受壓區(qū)域中。因為P0FSM1200沒有被氣密封，所以制造P0FSM1200比較便宜。
[0052]在P0FSM1200中，元件被固定到多層FR4印刷接線板1202上。進(jìn)一步，光源424和探測器460中的每個在固定在相應(yīng)的有源光學(xué)連接器1206內(nèi)的晶體管外形罐(T0罐)封裝件1204中實現(xiàn)。發(fā)射和接收光管438和442安裝在相應(yīng)的對齊套管1208中。每個有源光學(xué)連接器1206包括外部鎖止機構(gòu)1210以接合發(fā)射和接收P0F440和444。在本示例性實現(xiàn)中，每個有源光學(xué)連接器1206包括兩個能使有源光學(xué)連接器1206通過使用螺絲釘1222和螺母1224固定到印刷接線板1202的通孔1220。為了保護環(huán)境，在本示例性實現(xiàn)中，印刷接線板1202使用共形(聚對二甲苯)涂層涂覆。
[0053]在此處描述的實施方式能在終端控制器和塑料光纖數(shù)據(jù)總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。塑料光纖串行接口模塊(POFSM)接合在終端控制器和數(shù)據(jù)總線之間。POFSIM接收來自終端控制器的電信號并將相應(yīng)的數(shù)字光信號發(fā)射給數(shù)據(jù)總線。POFSIM還接收來自數(shù)據(jù)總線的數(shù)字光信號，并將相應(yīng)的電信號發(fā)射給終端控制器。
[0054]與至少一些已知數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)不同，在此描述的POFSM提供了終端控制器和數(shù)據(jù)總線之間的直接接口。與至少一些已知數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)不同(其利用SIM和數(shù)據(jù)總線之間的光媒介轉(zhuǎn)換器)，本發(fā)明的POFSM經(jīng)由至少一個塑料光纖直接連接到數(shù)據(jù)總線。因此，與至少一些已知數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)相比，所述POFSM可以具有較高的功率分配(例如，6dB)和較長使用長度(例如，50米)。此外，此處描述的POFS頂是魯棒的、可靠的、輕量型的并且具有聞耐久性。
[0055]盡管本發(fā)明的各種實施方式的具體特征可以在一些附圖中顯示，而在其他的附圖中不是這樣，這僅僅是出于方便考慮。根據(jù)本發(fā)明的原理，可以參考和/或要求保護附圖中的任意特征和任意其他附圖的任意特征。
[0056]進(jìn)一步地，本發(fā)明包括根據(jù)下列實施例的實施例:
[0057]實施例1.一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括:
[0058]數(shù)據(jù)總線；和
[0059]線更換單元，其包括:
[0060]終端控制器；和
[0061]耦合在所述終端控制器和所述數(shù)據(jù)總線之間的塑料光纖串行接口模塊(POFSIM)，其中所述POFS頂被配置以:
[0062]基于從所述終端控制器接收到的電信號，將數(shù)字光信號發(fā)射到所述數(shù)據(jù)總線；以及
[0063]基于從所述數(shù)據(jù)總線接收到的數(shù)字光信號，將電信號發(fā)射到所述終端控制器。
[0064]實施例2.根據(jù)實施例1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中所述POFSM包括光源，其被配置以產(chǎn)生將要被發(fā)射到所述數(shù)據(jù)總線的數(shù)字光信號。
[0065]實施例3.根據(jù)實施例2所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，進(jìn)一步包括:
[0066]光學(xué)地耦合到所述光源的發(fā)射光管；和
[0067]耦合在所述發(fā)射光管和所述數(shù)據(jù)總線之間的發(fā)射塑料光纖(POF)。
[0068]實施例4.根據(jù)實施例1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中所述POFS頂包括探測器，其被配置以接收來自所述數(shù)據(jù)總線的數(shù)字光信號。
[0069]實施例5.根據(jù)實施例4所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，進(jìn)一步包括:
[0070]光學(xué)地耦合到所述探測器的接收光管；和
[0071]耦合在所述接收光管和所述數(shù)據(jù)總線之間的接收塑料光纖(POF)。
[0072]實施例6.根據(jù)實施例1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中所述POFSIM是氣密密封的。
[0073]實施例7.根據(jù)實施例1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)總線是塑料光學(xué)星型率禹合器。
[0074]所撰寫的說明書使用示例公開各種實施方式，包括最佳模式，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`各種實施方式，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何相關(guān)的方法。本發(fā)明可授予專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這些其他示例具有的結(jié)構(gòu)性元素與權(quán)利要求的文字語言不同，或者如果其包括與權(quán)利要求的文字語言具有非本質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元素，那么它們旨在處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種塑料光纖串行接口模塊(308)，即POFSM(308)，其包括: 終端控制器接口電子電路(412)，即TCIEC(412)，其被配置以接收來自終端控制器(306)的電信號； 光源(424)，其耦合到所述TCIEC (412)并被配置為基于所接收到的電信號發(fā)射數(shù)字光信號到數(shù)據(jù)總線(304);和 探測器(460)，其耦合到所述TCIEC (412)并被配置以接收來自所述數(shù)據(jù)總線(304)的數(shù)字光信號，其中所述TCIEC(412)被進(jìn)一步配置以基于所接收到的數(shù)字光信號，發(fā)射電信號到所述終端控制器(306)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSM，進(jìn)一步包括驅(qū)動器電路(420)，其耦合在所述TCIEC(412)和所述光源(424)之間，所述驅(qū)動器電路(420)被配置以: 接收來自所述TCIEC(412)的晶體管-晶體管邏輯信號；以及 基于所接收到的晶體管-晶體管邏輯信號，傳輸驅(qū)動電流到所述光源(424)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSM，進(jìn)一步包括耦合在所述TCIEC(412)和所述探測器(460)之間的接收器電路(462)，所述接收器電路(462)被配置以基于在所述探測器(460)端接收到的數(shù)字光信號，發(fā)射晶體管-晶體管邏輯信號到所述TCIEC(412)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSM，進(jìn)一步包括: 發(fā)射光管(438)，其光學(xué)地耦合到所述光源(424);和 接收光管(442)，其光學(xué)地耦合到所述探測器(460)，其中所述發(fā)射光管(438)和所述接收光管(442)的每個均被配置以耦合到各自的塑料光纖(440，444)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSIM，其中所述TCIEC(412)、所述光源(424)和所述探測器(460)均固定到AlN基板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSM，其中所述光源包括: 散熱基板(604);和 固定到所述散熱基板(604)的邊發(fā)射激光器、邊發(fā)射發(fā)光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器和表面發(fā)射發(fā)光二極管中的至少一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSM，其中所述光源(424)包括具有寬度小于0.5毫米的多元件陣列，其中所述多元件陣列是多帶邊發(fā)射激光器陣列和多帶邊發(fā)射發(fā)光二極管陣列中的其中一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSIM，其中所述光源包括陣列，所述陣列包括多個垂直腔面發(fā)射激光器元件或多個表面發(fā)射發(fā)光二極管元件，并且其中所述陣列中的所述元件被設(shè)置在I毫米直徑內(nèi)，所述直徑與光學(xué)地耦合到所述光源(424)的傳輸光管的直徑匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P0FSM，其中所述探測器(460)包括: 散熱基板(506);和 高靈敏度探測器(502)，其與球透鏡(504)集成并被固定到所述散熱基板(506)。
10.一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(300)，其包括: 數(shù)據(jù)總線(304);和 線更換單元(302)，其包括: 終端控制器(306);和 如權(quán)利要求1到9的任一個所述的塑料光纖串行接口模塊即POFSIM(308)，其中所述POFSIM耦合在所述終端控制器(306)和所述數(shù)據(jù)總線(304)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(300)，其中所述數(shù)據(jù)總線是塑料光學(xué)星形率禹合器。
12.—種用在終端控制器(306)和數(shù)據(jù)總線(304)之間通信數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括: 在塑料光纖串行接口模塊(POFSIM) (308)處接收來自所述終端控制器(306)的電信號; 基于所接收到的電信號，使用所述P0FSM(308)產(chǎn)生數(shù)字光信號；以及 將所述數(shù)字光信號從所述POFSIM (308)發(fā)射到所述數(shù)據(jù)總線(304)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其中產(chǎn)生數(shù)字光信號包括: 在驅(qū)動器電路(420)處接收晶體管-晶體管邏輯信號； 基于所述晶體管-晶體管邏輯信號產(chǎn)生驅(qū)動電流； 傳輸所述驅(qū)動電流到光源(424);以及 基于所述驅(qū)動信號，使用所述光源(424)，產(chǎn)生所述數(shù)字光信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中產(chǎn)生數(shù)字光信號包括使用光源(424)產(chǎn)生數(shù)字光信號，所述光源包括邊發(fā)射激光器、邊發(fā)射發(fā)光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器和表面發(fā)射發(fā)光二極管中的至少一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中發(fā)射所述數(shù)字光信號到所述數(shù)據(jù)總線(304)包括發(fā)射所述數(shù)字光信號到塑料光學(xué)星形耦合器。
【文檔編號】H04B10/27GK104168065SQ201410210406
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】E·Y·陳, H·B·龐, T·K·儒洪 申請人:波音公司