光接收器，包含它的光收發器，和保護光接收器中光電探測器的方法與流程

2023-05-08 18:46:21 1

本發明涉及光通信領域，特別是光接收器，包含所述接收器的光和/或光電收發器，和其保護方法。

技術背景

在光通信中，光信號承載信息。舉例來說，光或光電收發器中的發射器（比如，雷射器或雷射二極體）將一個或多個電信號轉換為光信號，而光或光電收發器中的接收器（比如，光電二極體）將一個或多個光信號轉換為電信號。光通信研究和發展的一個目的就是提升和/或最大化帶寬（比如，發送信息的量）到可能的最大範圍。另一個目的是儘可能可靠地接收和發送信息。

通常，用於此類光信號光接收器都包括光電二極體（比如，雪崩光電二極體，或apd）。目前也有保護apd的方法存在。理論上，apd在實際適用中損壞的主要原因包括高壓損壞（比如，高vapd）和大電流損壞（比如，大iapd）。將流向apd的控制電壓設置在最佳靈敏度點上可確保apd工作電壓足夠小，避免損壞apd。apd中的大電流（比如，iapd>2ma）會對apd造成永久損傷。由於光電二極體通常對光響應迅速，來自光電二極體的下遊限流保護不能限制瞬時光感應電流，且限流電阻器通常通過調節vapd，限制光感應電流的變化。

圖1為用於保護光電接收器的rosa20中apd的常規電路10。圖1所示的電路10中，微處理器mcu30利用來自升壓控制電路40的反饋信號和電流鏡50控制流向apd22的最大電壓。大電壓或電流可以從電流鏡50的第一輸出52發送到rosa20。在兩個去耦電容器c1和c2過濾後，輸出52向apd22提供電壓。因此，apd22接收到了足夠的電壓，以產生雪崩和/或乘數效應。apd22隨後將光信號轉換為電信號（作為apd電流iapd輸出），而跨阻放大器（tia）60將單端型apd電流iapd轉換為差分信號並將差分信號整形為由限幅放大器70接收的數據信號data+/data-。如果數據信號data+/data-的振幅量級不夠，差分限幅放大器60就判定數據信號data+/data-丟失，然後輸出具有此狀態的los（信號丟失）信號75。與第一輸出52成正比的電流鏡50另一輸出54生成通過採樣電阻器r1的電流採樣電壓，進入流向mcu30的接收器功率採樣輸入（比如，rx功率針腳），而接收器功率則通過mcu30的模數轉換器（adc）採樣，且由mcu30進行監控。

為了最佳靈敏度，mcu30控制升壓控制電路40，這樣流向接收器apd22的偏置電流52就要保持在雪崩模式中的一點上，此點上apd22的乘法因素將較小輸入轉換為較大電流。但，當到apd22的偏壓輸入太大時，流經apd22的電流也會很大，且apd22會被損壞。

圖2為對圖1電路的改進，其中電流鏡50第一輸出端的電流52與具有電阻值（比如10–100kω）的第二電阻器r2連接。在apd22處接收的光信號強度提升時，所述電阻值相對較大。產生並通過第二電阻器r2的電壓降落降低了到apd22的電壓，減小了apd倍增因素和電流iapd，從而保護apd22。

圖3為用於光網絡系統100中的典型通訊路徑或鏈路。為了簡單明了，圖中只顯示了傳輸路徑。所述系統100包括網絡端光或光電雙向收發器110，主要的主機端光或光電收發器120，預留或次要主機端光或光電收發器130，和光多路復用器/解多路復用器140。所述系統100可作為光開關，中繼器和/或再生器運行。

網路端收發器110在第一和第二輸入數據埠ti1和ti2接收第一和第二輸入光信號112和114。網路端收發器110通過埠to11和to21發送第一和第二光信號112和114到主要主機端收發器120並通過埠to12和to22發送複製的光信號112′和114′到預留或次要主機端收發器130。主要和預留/次要主機端收發器120和130分別通過獨立埠out和out′將光信號122和132發送到光多路復用器/解多路復用器140。光信號122可以是或包括第一或第二光信號112或114中任意一者，第一和第二輸入光信號112和114的組合（比如，通過波分復用），或重新構造的第一和第二輸入光信號112和114（比如，具有不同的開銷數據/信息，以不同速率和/或頻率等發送）。光信號132可與光信號122完全或基本相同。

在正常運行期間，從網絡端收發器110中埠to11和to21到主機端收發器120中接收器埠rx1和rx2的鏈路處於運行狀態，而光多路復用器/解多路復用器140將來自主機端收發器120的光信號122作為數據信號out輸出到主機。但是，假如從網絡端收發器110到主機端收發器120的鏈路中有一者失效，就可以建立從網絡端收發器110埠to12或to22到預留或次要主機端收發器130中埠rx1′或rx2′的冗餘鏈路，且可指示光多路復用器/解多路復用器140從預留或次要主機端收發器130輸出信號132，替代失效鏈路上的傳輸的信號。

在常規實施例中，其他發射器和接收器間的新鏈路必須在預定時間周期內簡歷（比如，50ms），比如避免鏈路上傳輸的數據大量損失和/或鏈路丟失。但是，當從一個發射器切換到另一個時，從新發射器接收的光信強度或功率可能會遠大於來自舊發射器的光信號。當新光信號的強度或功率超過最大閾值時，新接收器apd中電流可能會超過apd受損的極限。圖1的電路10通常不能在切換到新發射器，出現此類過大電流時保護apd。雖然圖2的電路10′可在持續工作期間保護apd不受光功率變化的影響，但是它不能在切換到新發射器後，出現過大電流時保護apd。

本「技術背景」部分僅用於提供背景信息。「技術背景」的陳述並不意味著本「技術背景」部分的主旨向本發明許可了現有技術，並且本「技術背景」的任何部分，包括本技術背景」本身，都不能用於向本發明許可現有技術。

技術實現要素：

本發明目的在於提供一種保護光或光電收發器中光電探測器的方法，用於保護其中光電探測器的光或光電接收器和收發器，和包含此類光或光電接收器和收發器的系統。所述光或光電收發器包含如光電二極體(比如，雪崩光電二極體)的光電探測器。

所述保護光或光電接收器的方法通常包括向光電探測器（比如，雪崩光電二極體）提供控制電壓，以便有電流通過光電探測器，然後判定光或光電接收器中是否已經有瞬時事件發生或瞬時狀態出現。在瞬時事件或瞬時狀態期間，所述方法在通過光電探測器的電流等於或小於預定閾值電流時，將控制電壓保持在正常工作電壓水平上，並在通過光電探測器的電流大於預定閾值電流時，將控制電壓切換到安全模式電壓。當通過光電探測器的電流切換到安全模式電壓時，所述方法還包括在通過光電探測器的電流等於或小於預定閾值電流時，將控制電壓切換到正常工作電壓。

在不同實施例中，在確定瞬時事件已經發生或瞬時狀態出現後，所述方法還包括確定通過光電探測器的電流。舉例來說，確定通過光電探測器的電流可包含監控從電流鏡到光電探測器的電流，並對鏡像電流採樣。在某個實施例中，對鏡像電流採樣可包含將鏡像電流的模擬值轉換為數字值，用於控制進一步處理。

在其他實施例中，正常工作電壓會使在光電探測器接收的光信號功率小於或等於5dbm時，通過光電探測器的電流小於或等於1ma。在另外的實施例中，安全模式電壓小於或等於正常工作電壓的一半（比如，正常工作電壓的25-50%，正常工作電壓的33-40%，或其中的值或範圍）。在某些例子中，預定閾值電流小於或等於1.2ma。

本發明一方面涉及光或光電接收器，包括有電流通過的光或光電探測器，與通過所述光或光電探測器的電流耦合的電流鏡，電壓控制電路和與電壓控制電路耦合的控制器。所述電流鏡還提供與通過光電探測器電流相應的鏡像電流，並接收控制電壓。所述電流控制電路用於向電流鏡發送控制電壓。所述控制器可以是或包含微控制器，微處理器或信號處理器，同時用於(i)確定鏡像電流的值並(ii)在瞬時事件已經發生或瞬時狀態出現在光或光電接收中後，在鏡像電流等於或小於預定閾值電流時選擇(a)控制電壓的第一值，然後(b)在鏡像電流大於預定閾值電流時選擇控制電流的第二值。所述第二值小於數所第一值。

在某個實施例中，所述光電探測器包含雪崩光電二極體。在另外的實施例中，所述鏡像電流為通過光或光電探測器的電流的兩倍或多倍和/或因數倍，或基本為通過光或光電探測器的電流的兩倍或多倍和/或因數倍。

在其他實施例中，所述光或光電接收器還包含連接在電流鏡和光或光電子光電探測器之間的濾波器，跨阻放大器（tia），用於放大來自光電探測器的電信號和/或將來自光電探測器的電信號轉換為差分信號，和/或限幅放大器，用於放大來自tia的差分信號。

在某些實施例中，所述控制器對鏡像電流進行採樣並將鏡像電流的值與預定閾值相比較。在另一些實施例中，當光或光電子光電探測器接收的光信號功率小於或等於5dbm，且/或預定閾值小於或等於1.2ma時，所述第一值致使通過光或光電子光電探測器的電流小於或等於1ma。

在另外的實施例中，所述控制器可用於指示電壓控制電路輸出與第一或第二值對應的信號，和/或當控制電壓為第二值時，所述控制器還可用於在鏡像電流等於或小於預定閾值電流時，將控制電壓切換到第一值。

本發明另一方面涉及光或光電收發器，包括本光或光電接收器，用於生成輸出光信號的光或光電發射器，和用於接納光纖的光纖適配器或連接器。所述接收器接收入射光信號，和接納提供入射光信號和/或將誒收輸出光信號的光纖。本發明還涉及包含複數個本光或光電接收或收發器的系統（比如光或光電模塊）。

本光或光電接收器和方法保護了在瞬時事件後或瞬時狀態期間接收器中光電二極體。此外，本發明實現了對光數據傳輸及向備用或冗餘鏈路的安全轉移。本發明的優勢將在以下實施例中全面得到體現。

附圖說明

圖1為常規光電接收器。

圖2為改進的常規光電接收器。

圖3為系統中元件間典型的通信路徑，且所述系統包含主要和預留或第二收發器。

圖4為本發明中保護光電接收器方法的典型邏輯和/或算法的流程圖。

圖5為本發明中保護光或光電接收和/或模塊的典型電路。

圖6為本發明中圖5所示，用於保護電路的典型濾波器的電路圖。

圖7a至7b為本發明中圖5所示典型電路中典型波形的時間圖。

圖8為本發明中典型光或光電收發器和/或模塊中的元件。

詳細說明

本發明的各種實施例都會有詳細的參照。參照的例證會在附圖中得到闡釋。本發明會用隨後的實施例說明，但本發明不僅限於這些實施例的說明。相反的，本發明還意欲涵蓋，可能包括在由附加權利要求規定的本發明的主旨和值域內的備選方案，修訂條款和等同個例。而且，在下文對本發明的詳細說明中，指定了很多特殊細節，以便對本發明的透徹理解。但是，對於一個所屬技術領域的專業人員來說，本發明沒有這些特殊細節也可以實現的事實是顯而易見的。在其他實例中，都沒有詳盡說明公認的方法，程序，部件和電路，以避免本公開的各方面變得含糊不清。

隨後一部分詳細說明需要用到過程，程序，邏輯塊，功能塊，處理，和其他代碼上的操作符號來表示，數據位，或計算機，處理器，控制器和/或存儲器中的數據流方面的術語。數據處理技術領域的專業人員通常用這些說明和表述來把他們工作的實質有效地傳達給所屬技術領域的其他專業人員。此處的，過程，程序，邏輯塊，功能，方法等等通常都視為導向期望的和/或預期的結果的步驟或指令中的繼發事件。步驟通常包括物理數量的物理操作。雖然未必，但這些數量通常以在計算機或數據處理系統中的電子，磁力，光，或存儲的，轉移的，組合的，對照的量子信號及其他被操控的形式表現。對一般用途而言，事實證明，參考這些信號，如位，流，值，要素，符號，特徵，項，數字或類似的事物，和它們在電腦程式或軟體中的表現形式，如代碼(可以是目標代碼，原始碼或二進位代碼)僅是為這類說明和表述提供便利。

無論如何，我們都應該記住所有這些及類似的術語都與適當的物理量和/或信號有關，並且它們僅僅是適用於這些量和/或信號的符號而已。除非有特別說明和/或否則就如下所述一樣顯而易見，用貫穿本申請的論述術語諸如「操作」，「計算」，「判定」或者諸如此類的涉及電腦或數據處理系統的動作或步驟，或類似裝置（如，電氣，光學或量子計算，處理裝置或電路）來處理或轉換數據表示物理量（如，電子）都是允許的。這類術語涉及，在電路，系統或構造（比如，寄存器，存儲器，其他這樣的信息存儲，傳輸或顯示裝置等等）的部件值域內，把物理量處理或轉換成在相同或者不同系統或構造的其他部件值域中類似的物理量。

此外，在本申請的背景下，術語「信號」和「總線」涉及任何已知的結構，構造，排列，技術，方法和/或步驟，用於在電路中運用物理手段將電信號從一個點轉移到另一個點。並且，除非事先註明，否則，從就只能從此處的大前提下使用，術語「指定的」，「固定的」，「已知的」和「預定的」來提及值，數量，參數，約束，條件，狀態，過程，程序，方法，實踐或他們的理論可變組合，但是這種可變往往是事先約定的，並且此後，一經使用便不可更改的。同樣地，為了方便起見，雖然術語「時間」，「比率」，「周期」和「頻率」通常是可交換的並且可以交替使用，但是賦予他們的含義通常是在此類技術上公認的。並且，為了簡便，雖然術語「數據」，「數據流」，「位」，「位串」和「信息」可能會交替使用，如術語「耦合到」和「與……交流」（指間接或者直接的連接，耦合或相通），但是通常賦予它們的是此類技術上公認的含義。

除非有特別說明，為方便起見，屬於「光的」和「光電的」在文中都可交替使用，相互包涵。此外，術語「收發器」指具有至少一個接收器和至少一個發送器的裝置，且除非文中另有詳細說明，術語「收發器」的使用也包含「接收器」和/或「發射器」。同樣，為方便起見，術語「連接到」，「與…耦合」，「與…通信」和「耦合至」都可以交替使用。

文中所披露的各種實施例和/或例子都可與其他實施例和/或例子組合，只要這樣的組合是適宜，有必要或有利的。下面將結合典型的實施例對本發明進行詳細說明。

一種保護光或光電接收器的典型方法

本發明一方面涉及保護光或光電接收器的方法，包括向光電探測器提供控制電壓，以便有電流通過光電探測器，然後確定光或光電接收器中是否已經有瞬時事件發生或瞬時狀態出現。瞬時時間或瞬時狀態期間，當通過光電探測器的電流等於或小於預定閾值電流時，本方法會將控制電壓保持在正常工作電壓水平，且當通過光電探測器的電流大於預定閾值電流時，本方法將控制電壓切換到安全模式電壓。所述光電探測器可以是或包含光電二極體（比如，雪崩光電二極體）。本保護光或光電接收器的方法消除或降低了初始信號接收及隨後運行（比如，瞬時事件後和/或瞬時狀態期間）期間光電探測器（比如，光電二極體）中出現過大電流的可能性，從而保護光或光電接收器。

本方法通過選擇apd的工作模式（比如，安全模式或正常模式），設置相應安全模式閾值電流（比如，iapdthr_safety）或相應正常閾值電流（比如，iapdthr_normal），並在安全模式和正常模式限制下調節和/或保持apd的工作電壓放置電流偏離。如圖3所示，所述瞬時狀態可在從一個發射器到另一個發射器切換信號傳輸和/接收時出現。或者，瞬時狀態也可能在光纖插拔測試，或常規參數測試期間出現。在此類測試期間，用戶可忽略將光電探測器控制電壓（比如，vapd）切換到新值的時間。但是，切換光電探測器控制電壓所消耗的時間可影響系統中工作鏈路安全進入穩定工作狀態的時間（比如，工作鏈路通常指發射器和接收間的鏈路，其中接收器未出現錯誤代碼）。光電探測器控制電壓的常規時序控制會使此類瞬時事件期間的順利過渡變得困難。

圖4為瞬時狀態期間保護光電探測器，尤其是光電二極體，免於過大電流損害的典型邏輯（比如，典型方法或算法）流程圖200。所述光電探測器位於光或光電接收器的接收器中，比如與圖3中預留或次要收發器130的埠rx1′和rx2′耦合的接收器。但是，本發明也適用於其他光電接收器，比如與主收發器120中埠rx1和rx2耦合的接收器或網絡端收發器110中的埠ti1和ti2，或（適用於包括一個或多個光電探測器的程度）圖3所示的多路復用器/解多路復用器140。瞬時狀態之初，假定光電探測器處於正常工作狀態，那麼方法200就在210判定通過光電探測器的電流（比如，iapd）是否發育預定安全模式極限（比如，iapdthr_safety）。

所述安全模式極限對應不會或基本不會給光電探測器(比如，光電探測器，比如雪崩光電二極體)帶來損害風險的電流。比如，在典型的雪崩光電二極體中，這樣的電流極限可以在1.0和1.5ma之間，或其間的任意值（比如，1.1ma）。或者，所述電流極限可對應處於光電探測器上限的接收光信號強度（比如，5-10dbm，或其中任意值）。所述光電探測器具有接近1的增益係數m（比如，0.5到1.5，或其間任意值）。

通常，在210，在瞬時周期中第一採樣時間內或第一採樣周期期間對通過光電探測器的電流進行測量（比如，iapd）。舉例來說，所述瞬時周期可以是5ms到500ms，或其中任意值或範圍（25-50ms），且採樣時間或周期可以是每隔1-100ms，或或其中任意值（比如，5-10ms）。通過光電探測器的電流可在瞬時周期期間定期測量（比如，每隔1-100ms，或其中任意值，諸如每隔5或10ms）。

一般來說，流經光電探測器的電流（比如，iapd）不能直接測量到。因此，流經光電探測器的電流（比如，iapd）可以間接測量到，比如通過測量複製自多倍於和/或因數倍於流經光電探測器電流的鏡像電流，或測量基本上複製於，多倍於和/或因數倍於流經光電探測器電流的鏡像電流。鏡像電流可以是來自以通過光電探測器電流為源頭的電流鏡。如果鏡像電流基本上是或是通過光電探測器電流的副本，那麼就直接測量鏡像電流並假設它與通過光電探測器的電流基本相同或完全相同（比如，iapd）。假如鏡像電流多倍於或基本多倍於通過光電探測器的電流，那麼就測量鏡像電流，然後除以或乘以倍數或因數的倒數，獲取，測量，估計和/或確定通過光電探測器的電流（比如，iapd）。

假如通過光電探測器的電流（比如，iapd）超過了安全模式極限（比如，iapdthr_safety），施加到光電探測器的控制電流在220變化為安全模式電壓（比如，vapd_safe）。增益係數的設定值m可以不變或減小。

例如，施加到光或光電子光電探測器的標準控制電壓在20-30v的範圍內。對於標準接收器（包含雪崩光電二極體，用於接收-5dbm功率信號的光信號），雪崩光電二極體的電流會在1ma左右。但是，假如由於瞬時狀態的原因（比如，接收器接收光信號從一個發射器切換到另一個發射器），雪崩光電二極體接收功率為-10dbm的信號，雪崩光電二極體的電流會提升到2ma，高到足以損壞雪崩光電二極體。在這種情況下，接收器變為安全模式，這樣將較小的控制電壓施加到光電探測器（比如，雪崩光電二極體）。舉例來說，安全模式中的控制電壓範圍在5-15v（比如，10-12v），將雪崩光電二極體中電流降低到安全水平。

另一方面，如果通過光電探測器的電流（比如，iapd）在210沒有超過安全模式極限（比如，iapdthr_safety），就在230將施加到光電探測器的控制電壓保持在正常模式。這樣，在240再次測量光電探測器電流。假如測量到的電流超過了預定正常模式極限（比如，iapdthr_normal），接收器能在220切換到安全模式直到電流下降低於安全模式閾值電流（比如，iapdthr_safety），在此時接收器可切換到正常工作模式。在不同的實施例中，正常模式電流極限可以是1-1.5ma，或其中任意值。舉例來說，正常模式電流極限可與安全模式電流極限相同或大致相同。此外，接收器中的常規功率控制電路和/或軟體可調節，改變或保持施加到光電探測器的控制電壓，以便通過光電探測器的電流最終降低並在任一模式中保持低於電流極限。

一種保護光或光電接收器的典型系統

圖5為一種在瞬時狀態期間出現過大電流時保護光或光電接收器的典型系統300。所述光或光電接收器可以是，比如，預留或次要收發器130中一個或多個接收器（圖3），或者，主收發器120和/或網絡端收發器110中一個或多個接收器。

系統300包括光電探測器（比如，雪崩光電二極體）322，電流鏡350，電壓控制電路340，控制器（比如，mcu）330，選配的濾波器310，跨阻放大器360，和限幅放大器370。系統300根據通過光電探測器322的電流iapd控制流向光電探測器322的控制電壓vapd。鏡像電流354可與電流352一樣或多倍於或因數倍於它，經濾波器310過濾後提供vapd給光電探測器322。因此，鏡像電流354可基本與通過光電探測器322的電流iapd相同或基本上多倍於或因數倍於它。

光電探測器322，電流鏡350，跨阻放大器360，和限幅放大器370基本與

背景技術：
相同。但是，如文中所述，控制器330和電壓控制電路340功能都不同。可選的濾波器310包括一個或多個電容器，電阻器，和/或開關（比如，電晶體），用於實現可編程和/或可選的電阻和/或電容。

舉例來說，圖6為典型的濾波器310，包含第一，第二和第三可編程和/或可選電阻器r1，r2和r3，和第一和第二可編程電容器c11和c12。作為本技術領域已知的手段，可編程和/或可選電阻器r1，r2和r3可通過施加到電晶體312，314和315的控制信號（比如，來自圖5所示的控制器330）分別接通或斷開濾波器310。電阻器r1，r2和r3中每一個都具有與其他電阻器相同或不同的電阻。但是，圖6的設置中，電晶體312，314和315中至少有一個是打開的。或者，電晶體312，314和315中有一個略掉。同樣地，作為本技術領域已知的手段，可編程電容器c11和c12可通過施加到電晶體316和318的控制信號（比如，來自控制器330）分別接通或斷開濾波器310。固定電容器c2與圖2的電容器c2類似或相同。可編程電容器c11和c12的電容與固定電容器c2不同，且互不相同。

根據本發明的實施例，可參考圖7的典型波形對圖5中典型系統300的運行進行說明。在t0之前，施加到光電探測器322的控制電壓（比如，vapd）處於正常工作水平。但是，光接收器300可能會發生意外事件，比如來自第一發射器的接收信號損失。這會激活接收器中光損失指示信號和/或信號損失控制信號（比如，發出信號rxlol和rxlos，或處於活躍的二進位邏輯狀態）。由於意外事件的原因，在t0就會出現瞬時狀態（比如，接收到來自不同發射器的新信號）。因此，來自新發射器的數據（比如，光數據信號rxddmi）會在光電探測器322接收到，而光損失指示信號和信號損失控制信號（根據具體情況而定）則失效。施加到光電探測器322的控制電壓（比如，vapd）繼續保持在爭產工作水平。

但是，數據信號rxddmi的值在t0會難以預測。舉例來說，當禁止來自一個發射器的信號接收且啟用來自另一個發射器的數據接收時（可在t0同步或基本同步發生），數據信號（比如，rxddmi*）可能在t0達到或接近最大值和/或在緊接的時間。換而言之，光電探測器322可在t0和/或緊接t0之後將接收光數據信號的全部光功率轉換為相應或非常接近相應電流。當接收的光數據信號光功率超過最大工作閾值時，相應電流會高到足以損壞光電探測器322。

此外，在光纖插拔期間，任何接收光數據信號的功率都可在一定時間周期後達到它的完整/相應電子值（比如，rxddmi**）。所述時間周期可以是鏈路遷移時間（比如，tlink）的從20-40%到4-5倍中的任意值。當接收光數據信號的功率轉換為電流，所述電流實質上低於與光功率相應的電流（比如，導致產生電數據信號rxddmi**，在接收器開始正常工作時，比如tlink，具有正常工作極限內的值或振幅；詳見圖7b），mcu330就會通知電壓控制電路340向光電探測器322施加控制電壓（比如，vapd），可能會在接收光數據信號的功率轉換為基本與或與光功率相應的電流時損壞光電探測器322（比如，導致電數據信號rxddmi**具有超過正常工作極限的值或振幅，如圖7所示）。在不影響接收器300工作的前提下，此控制或選擇光電探測器控制電壓的方法解決了此類問題。

回到圖5和7a，在時間t1上，控制器330對電數據信號（比如，圖7a的rxddmi）有效採樣。時間t1是時間t0後時間中的第一點，在此點上控制器330對鏡像電流354採樣，基本與或與電數據信號的值或振幅對應（比如，圖5的iapd）。控制器330可忽略光損失指示信號和/或信號損失控制信號（比如，圖7a中信號rxlol和rxlos），定期對電數據信號（比如，鏡像電流354）進行採樣。電數據信號可每隔5-100ms採樣一次，比如，此範圍內任意時間（比如，每隔10-20ms）。

在時間tm上，控制器確定流過光電探測器的電流（比如，iapd）是否大於安全模式極限（比如，iapdthr_safety；參考圖4中210）。特別的是，控制器330將鏡像電流354和與安全模式極限對應的存儲值比較。根據控制器330的採樣率和鏈路過渡時間，tm的值可大於或等於控制器330採樣鏡像電流354的周期，但小於控制器330採樣鏡像電流354周期的2-3倍。

當接收器沒有輸入光功率時，將光電探測器控制電壓保持在安全模式控制電壓（比哦如，vapd_safety）。假如鏡像電流354大於安全模式極限（比如，iapdthr_safety；參考圖4中210），就將光電探測器控制電壓（比如，vapd）保持在安全模式控制電壓（vapd_safety[參考圖4中210],與圖7a中380對應）。假如鏡像電流354在安全模式極限範圍內，就將光電探測器控制電壓變為正常工作控制電壓（比如，圖4中vapd_vopt，與圖7a中382對應）。舉例來說，安全模式電壓的範圍可由鏡像電流354的安全模式下限（比如，i_safety_low）和安全模式上限（比如，i_safety_high）定義。所述安全模式上限可以是安全模式閾值電流（比如，iapdthr_safety）。

在將光電探測器控制電壓改為正常工作控制電壓後，假如鏡像電流354大於正常模式極限（iapdthr_normal；參考圖4中240），將光電探測器控制電壓轉回安全模式電壓（比如，vapd_safety）。舉例來說，普通模式電壓的範圍由普通模式極限來定義，包括由安全模式極限定義的安全模式電壓範圍。比如，範圍[i_safety_low,i_safetyhigh]總是在範圍[i_normal_low,i_normal_high]內。

在基本相同的時間內（比如，tm或緊接其後的時間），控制器330還判定流經光電探測器的電流收否高於正常工作模式極限（比如，iapdthr_normal；參考圖4中240）。特別的是，控制器330將鏡像電流354和與正常工作模式極限對應的存儲值比較。假如鏡像電流354不大於正常工作模式極限，就將光電探測器控制電壓（比如，vapd）保持在正常工作控制電壓上（圖7a）。假如鏡像電流354高於正常工作模式極限，就將光電探測器控制電壓改為安全模式控制電壓382。在這點上，電數據信號應該，但不一定，具有足以區分不同邏輯狀態的值或振幅（比如，二進位或數字邏輯狀態）。

控制器330在時間t2上再次對鏡像電流354採樣（比如，相當於圖7a中電數據信號rxddmi）。時間t2為t0後時間內的第二點，在此時間點上控制器330對鏡像電流354採樣。控制器330再次執行圖4中所舉例的方法並如其中所述那樣將鏡像電流354與安全模式和正常工作模式極限比較，然後相應地保持或改變光電探測器控制電流vapd。在時間t2後，電數據信號rxddmi通常具有足以區分不同邏輯狀態的值或振幅，儘管在某些例子中，可能會多花一個或多個周期對鏡像電流354採樣並調整或保持光電探測器控制電壓vapd來實現這一結果。

通過時間tx後（比如，圖7a，接收器恢復周期終結時），電數據信號通常時穩定且其值或振幅足以使數據處理錯誤率降低到小於預定最大錯誤率。舉例來說，所述錯誤率為比特誤碼率（或，符號錯誤率），而預定最大錯誤率可可以是1到100ppm，或者其中任意值（比如，小於或等於40ppm，小於或等於10ppm）。通過時間tx後，光損失指示信號（比如，rxlol）通常解除認定。在不同實施例中，tx大概為tlink的25-75%，或其中任意值（比如，tlink的40-60%）。

切換時間tlink中的剩餘時間為系統延遲時間tsd。實際上，系統延遲時間tsd為一個緩衝周期，期間反饋控制電路（比如，圖5中電流鏡350，控制器330和電壓控制電路340）可使光電探測器控制電壓vapd穩定。

本發明的另一實施例還涉及安全模式和正常模式之間切換的時機控制方法，且在某個特殊實施例中，還涉及光電探測器保護開關（比如，圖5，電壓控制電路340中）的時機控制方法。比如，假如系統應用程式包含向前糾錯（fec），可確定因數m，確保在接收到具有某種輸入功率的光信號時，光電探測器322正常工作且fec後沒有錯誤代碼生成。在這種情況下，切換光電探測器控制電壓vapd的時間（比如，從正常模式到安全模式，或者反之亦然）不會影響系統保護切換。

在安全模式中，因數m的設置涉及包含接收器300的光或光電模塊的實際設計。假如鎖定只涉及在接收光信號最大強度上建立恢復和/或糾錯（比如，通過fec）的能力。即使實際接收器鎖定時間或cdr時間比較長（比如，比tlink長），因數m可在預定接收器鎖定時間內設置（比如，tlink）。

另一方面，假如系統不包含fec，光電探測器控制電壓（比如，vapd）的最大切換時間可由系統或根據系統用戶要求設置。在典型的光電網絡應用中，最大切換時間可以設置為小於30ms。在系統將到預定接收器的鏈路從一個發射器切換到新發射器後，接收器將vapd切換到安全模式值。在安全模式中，vapd對光電二極體322的應用不能保證誤碼率都是都可接受的（比如，在處理數據信號後，不會出現接收器的誤碼或錯誤指示輸出），即便接收光信號的光功率（比如，接收光信號強度）在最佳靈敏度點和超載點之間。因此，接收器（或包括接收器的模塊）會一直保持在安全模式直到在採樣數據信號的結果（比如，圖7arxddmi）顯示可接受誤碼率（比如，沒有誤碼或錯誤指示信號），在此點上接收器將vapd切換為它的正常模式值（比如，vopt）。假如沒有在固定最大切換時間（比如，50ms）內將vapd切換到它的正常模式值，一個或多個誤碼（比如，提示錯誤的信號）就會留下（比如，由接收器輸出和/或存在於系統鏈路）直到光電探測器控制電壓在可接受的錯誤極限內處於它的正常模式（比如，接收器不生成或輸出誤碼或錯誤指示信號）。因此，在沒有fec的系統中，vapd的切換時間（和，可選地，接收器的誤碼率）決定了系統建立新鏈路的時間。

一種典型的光收發器和/或光模塊

本發明還涉及光或光電收發器，包括本光或光電接收器，和光或光電發射器，用於生成輸出光信號，和第二光學子器件，用於通過光纖適配器或連接器輸出所述輸出光信號。本發明還涉及光或光電模塊，包括本光或光電接收器或收發器，或，多個本光或光電接收器或收發器。

圖8為本發明的典型光收發器400，包含電氣接口410，一個或多個雷射器驅動器420.光發射子器件（tosa）430，微處理器或微控制器（比如，mcu）450，接收器電壓控制電路440，電流鏡460，光接收子器件（rosa）470，限幅放大器480，和溫度控制電路490。收發器400可以是或包含，比如，預留或次要收發器130中接收器和發射的組合（比如，耦合到圖3的埠rx1′和tx1′,rx2′和tx2′,orin′和out′），和可選地，主要收發器120和/或網絡端收發器100中接收器和發射器的組合（比如，耦合到埠rx1和tx1,rx2和tx2,orin和out）和/或（比如，耦合到埠ti1和ro1,或ti2和ro2）。兩個(2)此類收發器可設置在網絡端收發器110的雙向收發器內（比如，耦合到埠to11,to12,ro11和ro12，或耦合到to21,to22,ro21和ro22）。

tosa430包含雷射二極體（ld）432，調製器434和監控光電二極體（mpd）436。rosa470通常包含光電二極體（pd）472，用於從網絡接收光信號（比如，通過光纖發送的）然後將光信號轉換為電信號，和可選地，跨阻放大器（tia）474，用於放大電信號。限幅放大器480用於放大接收自rosa470的信號。

在光收發器和/或模塊400的發射器路徑上，雷射器驅動器420接收來自電氣接口410的電數據信號並將數據驅動信號或脈衝發送到調製器434。電氣接口410可接收來自主機裝置的數據信號並可包含，比如，常見的金手指連接器。ld432接收來自偏壓控制電路425的偏置信號或電壓。或者，ld432可直接接收來自雷射器驅動器420的數據驅動信號或脈衝，這樣就可以不使用調製器434。tosa430（即，要麼調製器434要麼ld432）通過輸出埠輸出光信號。

mpd436通過模數轉換器（adc）電路或模塊455連接到mcu450。因此，mcu450可與mpd436反饋電流值對應的數位訊號（比如，電壓），可用於與代表雷射器驅動器420工作範圍的目標和/或最大值的一個或多個閾值或電壓相比較。mpd436，模數轉換器455，mcu450和雷射器驅動器420可構成自動功率控制（apc）調節迴路，用於維持來自ld432的目標輸出光功率。

在光收發器和/或模塊400的接收器光路中，pd472接收入射光信號並將其轉換為由tia474放大的電信號。由tia474輸出的放大電信號隨後在傳輸通過電氣接口410（比如，到主機）前還要被限幅放大器480放大一次。如文中所述，從電流鏡460到pd472的電壓由mcu450和電壓控制電路440。

mcu450還控制來自雷射器驅動器420的數據信號功率，由偏壓控制電路425提供的偏置信號的電壓或電流，和tia474和/或限幅放大器470的增益。mcu450還控制溫度控制電路490，輪流控制ld432和調製器434的溫度。通常，ld432和調製器434的溫度可通過調節它們的電源進行控制（比如，當ld432溫度過高時，來自偏壓控制電路的偏壓就會降低，而當ld432的溫度過低時，來自偏壓控制電路的偏壓會增大）。相同或不同溫度控制電路都可控制pd472的溫度。

結論

圖解和說明已經詳細展示了前述的本發明的特殊實施例。本發明並不限於前述實施例，並且很明顯，也可以鑑於以上所述的技術，對本發明進行修改和變更。本文選定實施例，並對其進行描述，便於最精確地闡述本發明的原理及它的實際應用，從而使所屬專業技術領域的其他人員能最大程度的利用本發明及帶有各種修改的實施例，以適用於預期的特殊用途。即，由添加至此的權利要求和它們的等效敘述所定義的發明範圍。