特許 7303264 安全にレーザー出射を制御する方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-26

(45)【発行日】2023-07-04

(54)【発明の名称】安全にレーザー出射を制御する方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/07 20130101AFI20230627BHJP

   G02B 6/35 20060101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

H04B10/07

G02B6/35

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021148601

(22)【出願日】2021-09-13

(65)【公開番号】P2022062673

(43)【公開日】2022-04-20

【審査請求日】2021-09-13

(31)【優先権主張番号】63/089,235

(32)【優先日】2020-10-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/154,847

(32)【優先日】2021-01-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508018934

【氏名又は名称】廣達電腦股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｎｔａ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１８８，Ｗｅｎｈｕａ ２ｎｄ Ｒｄ．，Ｇｕｉｓｈａｎ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｏｙｕａｎ Ｃｉｔｙ ３３３，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】林 昌省

(72)【発明者】

【氏名】翁 孝賢

(72)【発明者】

【氏名】何 宗勳

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１０５９１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０１０３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２７７０９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０７０６２１７７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１０９３４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／０７

Ｇ０２Ｂ ６／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学アセンブリを安全に操作するためのシステムであって、
出力ポートを介して連続波レーザー信号を出射する外部光源モジュールと、
入力ポートとメモリとを有する光学モジュールであって、前記光学モジュールは、変調された光信号を生成し、前記メモリは、前記光学モジュールが受け取った前記連続波レーザー信号のパワーレベルを記憶する、光学モジュールと、
前記出力ポートと前記入力ポートとを結合する光ジャンパーと、
前記外部光源モジュールを低パワーレベルに初期設定するコントローラであって、前記光学モジュールが受け取った前記連続波レーザー信号の記憶されたパワーレベルが所定のレベルを超えた場合に、前記外部光源モジュールを高パワーレベルに移行させるように動作可能であり、前記光学モジュールが受け取った前記連続波レーザー信号のパワーレベルは、前記外部光源モジュールにフィードバックするために常に記憶されており、前記外部光源モジュールは、前記光学モジュールが受け取った前記連続波レーザー信号のパワーレベルが前記所定のレベルを超えない場合にパワーダウン状態になる、コントローラと、
前記コントローラと前記外部光源モジュールとの間に結合された通信バスであって、前記コントローラが前記外部光源モジュールのパワーレベルを設定するのを可能にする通信バスと、を備える、
システム。

【請求項2】

前記外部光源モジュールは、光スイッチのソケットに差し込むことができるフォームファクタハウジングを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記所定のレベルは、前記光ジャンパーが前記出力ポートを前記入力ポートに適切に接続している場合に、前記光学モジュールによって受け取った前記連続波レーザー信号の予想された入力パワーである、
請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記通信バスはＩ２Ｃバスであり、前記コントローラは、前記通信バスを介して制御信号を前記外部光源モジュールに送信して、前記連続波レーザー信号のパワーを設定する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

変調された光信号を生成する光学モジュールに連続波レーザー信号を出射する外部光源モジュールを安全に用いる方法であって、
前記外部光源モジュールから出射された前記連続波レーザー信号を低パワーレベルに初期設定するステップと、
前記光学モジュールが、前記外部光源モジュールから前記連続波レーザー信号を受信するステップと、
前記光学モジュールが受け取った連続波レーザー信号のパワーを決定するステップと、
受け取ったパワーを、コントローラを介して所定のパワーレベルと比較するステップと、
前記受け取ったパワーが前記所定のパワーレベルを超えた場合に、前記連続波レーザー信号のパワーを高パワーに増加させるステップと、
前記受け取ったパワーが前記所定のパワーレベルを超えない場合に、前記外部光源モジュールをパワーダウン状態に移行させるステップと、を含む、
方法。

【請求項6】

前記所定のパワーレベルは、光ジャンパーが前記連続波レーザー信号を前記光学モジュールに適切に結合する場合に、前記光学モジュールが受け取った前記連続波レーザー信号の入力パワーである、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記低パワーレベルは、前記連続波レーザー信号が人間の目にダメージを与えないレベルである、
請求項５に記載の方法。

【請求項8】

変調された光信号を生成するための光学モジュールであって、連続波レーザー信号を受信するための光入力を有する光学モジュールと、
前記光学モジュールの前記光入力に光学的に結合された、前記連続波レーザー信号を出射する外部光源モジュールと、
前記光学モジュールと前記外部光源モジュールとに結合されたコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
最初に、人間の目にダメージを与えない低レベルで前記連続波レーザー信号のパワーを制御し、
前記光学モジュールによって前記低レベルで受け取った前記連続波レーザー信号のパワーが、レーザービーム信号と前記光学モジュールとの適切な結合を示す所定のパワーレベル内にあることに応じて、前記外部光源モジュールが、前記連続波レーザー信号のパワーを高レベルに増加させて、前記光学モジュールが、変調された光信号を送信するのを可能にする、
光スイッチ。

【請求項9】

ソケットを含むフェースプレートをさらに備え、前記外部光源モジュールは、前記ソケットに差し込まれるフォームファクタハウジングを含む、
請求項８に記載の光スイッチ。

【請求項10】

前記コントローラは、Ｉ２Ｃバスを介して前記外部光源モジュールに結合されており、ＳＰＩバスを介して前記光学モジュールに結合されている、
請求項８に記載の光スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、光信号生成システムに関する。特に、本開示の態様は、外部光源を制御して、パワーアップサイクル中にレーザー出射パワーを制限し、操作者がフルレーザー出射にさらされることから保護するルーチンに関する。

【背景技術】

【0002】

光学システムは、データ通信や電話通信用のスイッチ等の用途における高速データ伝送に用いられている。例えば、光スイッチは、ネットワーク接続された機器によって送受信された光ファイバーケーブルからの光信号をルーティングすることができる。光信号は、従来のワイヤーケーブルで伝送される電気信号よりも高速で、広い帯域幅を有している。光スイッチは、高密度有機基板、スイッチ集積回路及び光学モジュールを含む、共同パッケージ化された光学アセンブリに基づいている。各光学モジュールは、３つのファイバーアレイを有する。ファイバーアレイのうち１つは光信号を送信し、２つ目は光信号を受信する。３つ目のファイバーアレイは、外部光源モジュールに光学的に接続されている。外部光源モジュールは、連続波レーザー出力信号を発し、光学モジュールの光駆動器（optical driver）として機能する。連続波レーザー出力信号は、一端が外部光源モジュールに接続され、他端が光学モジュールに接続され得る光ケーブルを介して、光学モジュールに提供される。連続波レーザー信号は、光学モジュールによって変調され、光信号を伝送する。

【0003】

外部光源モジュールは、通常、光スイッチのフェースプレートパネルに差し込むことができる標準化されたプラグ可能なフォームファクタハウジングにパッケージ化されている。従って、ＱＳＦＰ－ＤＤ及びＯＳＦＰフロントパネルプラガブルフォームファクタは、外部光源モジュールのフォームファクタハウジングの例である。このようなプラガブルモジュール設計では、外部光源モジュールは、フェースプレートパネルの任意のＱＳＦＰ－ＤＤ又はＯＳＦＰポートの対応するコネクタに接続され得る電気ポートを介して、パワーアップ及び管理され得る。しかしながら、出射された連続波レーザーがフェースプレートパネルから見える場合に、この方法では潜在的なレーザーの安全性の懸念がある。外部光源モジュールからのフル出力のレーザー信号の光パワーは、非常に高い（例えば、＋２０～＋２５ｄＢｍ）。従って、外部光源モジュールが有効になった場合、システムの相互運用期間中の高い光パワーにより、目の安全性に問題が生じる可能性がある。光ファイバーケーブルが光学モジュールに適切に接続されておらず、外部光学モジュールが有効になった場合、結果として生じる出力レーザー光は、操作者の目に潜在的な損傷を与える可能性がある。

【0004】

この問題の１つの解決策は、光学モジュールと外部光源モジュールとを統合して、フェースプレートパネルから内側に向けて、光ポートと電気ポートとを同じ方向に揃えるハードウェア光アセンブリである。従って、このような共同パッケージ化されたシステムは、光ジャンパーケーブルの使用を回避し、人間の目に対する直接的な高い露光から防ぐことができる。しかしながら、このような統合された設計は、新しいパッケージを設計する必要があり、既存の光スイッチの現在のフォームファクタソケットにそのようなアセンブリをフィットさせることができないため、コストがかかり、製造が困難である。

【0005】

従って、別の光学モジュールと連携して動作する場合に、外部光源モジュールからのレーザーパワーを下げるルーチンが必要である。また、偶発的なレーザー出射にさらされるリスクを冒すことなく、外部光源モジュールの既存のフォームファクタを使用可能な、コントローラによって実行されるファームウェアも必要である。連続波レーザーが正常に動作するように光学モジュールに確実に結合されるまで、外部光源のパワーを制限するルーチンも必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

安全にレーザー出射を制御する方法及びシステムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

開示された一例は、光学アセンブリを安全に操作するシステムである。このシステムは、出力ポートを介して連続波レーザー信号を出射する外部光学モジュールを含む。光学モジュールは入力ポートとメモリとを有する。光学モジュールは、変調された光信号を生成する。メモリは、光学モジュールが受信した連続波レーザー信号のパワーレベルを記憶する。光ジャンパーは、出力ポートと入力ポートとを結合するように設けられている。コントローラは、外部光源を低パワーレベルに設定し、光学モジュールが受信した連続波レーザー信号の記憶されたパワーレベルが所定のレベルを超えた場合に、外部光源を高パワーレベルに移行させる。通信バスは、コントローラと外部光源モジュールとの間に結合されており、コントローラが外部光源のパワーレベルを設定できるようにする。

【0008】

開示された例示的なシステムの別の実施形態では、外部光源モジュールは、光スイッチのソケットに差し込むことができるフォームファクタハウジングを含む。別の実装形態では、所定のレベルは、光ジャンパーが出力ポートを入力ポートに適切に接続している場合に、光学モジュールが受信する連続波レーザー信号の予想される入力パワーである。別の実施形態では、メモリはＥＥＰＲＯＭである。別の実装形態では、低パワーレベルは、連続波レーザー信号が人間の目にダメージを与えないパワーレベルである。別の実装形態では、通信バスはＩ２Ｃバスであり、コントローラは、通信バスを介して制御信号を外部光源モジュールに送信して、連続波レーザー信号のパワーを設定する。別の実装形態では、システムは、コントローラと光学モジュールとの間に第２の通信バスを含む。コントローラは、第２の通信バスを介して、記憶されたパワーレベルをメモリから受信する。

【0009】

別の開示された実施形態は、外部光源モジュールを安全に用いて、変調された光信号を生成する光学モジュールに連続波レーザー信号を出射する方法である。外部光源モジュールが出射した連続波レーザー信号は、低パワーレベルに設定される。外部光源からの連続波レーザー信号は、光学モジュールによって受信される。光学モジュールが受信した連続波レーザー信号のパワーが決定される。受信したパワーは、コントローラを介して所定のパワーレベルと比較される。受信したパワーが所定のパワーレベルを超えた場合に、連続波レーザー信号のパワーが高パワーに変えられる。

【0010】

開示された例示的な方法の別の実装形態では、所定のパワーレベル及び光学モジュールから受信した決定されたパワーは、光学モジュールのメモリに記憶される。別の実装形態では、メモリは、コントローラによってアクセス可能なＥＥＰＲＯＭである。別の実装形態では、外部光源モジュールは、ソケットに差し込むことができるフォームファクタハウジングを含む。別の実装形態では、所定のパワーレベルは、光ジャンパーが連続波レーザー信号を光学モジュールに適切に結合した場合に、光学モジュールが受信した連続波レーザーの入力パワーである。別の実装形態では、低パワーレベルは、連続波レーザー信号が人間の目にダメージを与えないレベルである。

【0011】

別の開示された例は、変調された光信号を生成するための光学モジュールを含む光学スイッチである。光学モジュールは、連続波レーザー信号を受信するための光入力を有する。外部光源は、光学モジュールの光入力に光学的に結合された連続波レーザー信号を出射する。コントローラは、光学モジュールと外部光源モジュールとに結合されている。コントローラは、先ず、連続波レーザーのパワーを、人間の目にダメージを与えない低レベルに制御する。コントローラは、光学モジュールによって低レベルで受信した連続波レーザーのパワーが、レーザービーム信号と光学モジュールとの適切な結合を示す所定のパワーレベル内にあるかどうかを判別する。コントローラは、連続波レーザーのパワーを高レベルに増加させ、光学モジュールが変調された光信号を送信できるようにする。

【0012】

開示された例示的な光スイッチの別の実装形態では、コントローラは、中央処理装置（ＣＰＵ）である。別の実装形態では、外部光源は、複数の外部光源のうちの何れかであり、光学モジュールは、複数の光学モジュールのうちの何れかである。別の実施形態では、光スイッチは、ソケットを含むフェースプレートを有する。外部光源モジュールは、ソケットに差し込まれるフォームファクタハウジングを含む。別の実施形態では、光学モジュールは、所定のパワーレベル及び光学モジュールから決定された受信パワーを記憶するメモリを含む。他の実装形態では、コントローラは、Ｉ２Ｃバスを介して外部光源モジュールに結合されており、ＳＰＩバスを介して光学モジュールに結合されている。

【0013】

上述した概要は、本開示の各実施形態又は全ての態様を表すことを意図するものではない。むしろ、上述した概要は、本明細書に記載された新規な態様及び特徴のいくつかの例を提供するに過ぎない。本開示の上述した特徴及び利点、並びに、他の特徴及び利点は、添付の図面及び添付の特許請求の範囲と関連して、本発明を実施するための代表的な実施形態及び態様についての以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1A】偶発的な高出力のレーザー出射を防止するためのファームウェアベースのルーチンを有する光学アセンブリを含む光スイッチの斜視図である。

【図1B】図１Ａの例示的なレーザーアセンブリのうちの何れかのブロック図である。

【図2】図１Ｂの外部光源モジュールからのフル出力のレーザー出射を防止する例示的なルーチンの状態図である。

【図3A】外部光源モジュールを起動する例示的なルーチンのレジスタデータのテーブルの一部を示す図である。

【図3B】外部光源モジュールを起動する例示的なルーチンのレジスタデータのテーブルの一部を示す図である。

【図3C】外部光源モジュールを起動する例示的なルーチンのレジスタデータのテーブルの一部を示す図である。

【図3D】外部光源モジュールを起動する例示的なルーチンのレジスタデータのテーブルの一部を示す図である。

【図4】レーザー信号が光学モジュールから適切に受信された場合にのみ外部光源から高出力を提供するルーチンのフローチャートである。

【図5】図４の例示的なルーチンの例示的な状態図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本開示は、様々な修正及び代替を受け入れることができる。いくつかの代表的な実施形態が図面に例として示されており、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本発明は、開示される特定の形態に限定されることを意図していないことを理解されたい。本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内に入る全ての修正物、均等物及び代替物を包含する。

【0016】

本発明は、多くの異なる形態で実施することができる。代表的な実施形態が図面に示されており、本明細書で詳細に説明される。本発明は、本発明の原理を例示又は説明するものであり、本発明の広範な態様を、図示した実施形態に限定することを意図するものではない。その範囲において、例えば、概要、要約及び詳細な説明で開示されているが、特許請求の範囲に明記されていない要素及び制限は、暗示、推論又は他の方式で、単独又は集合的に特許請求の範囲に組み込まれるべきではない。詳細な説明の目的のために、特に断りのない限り、単数形は複数形を含み、その逆も同様である。「含む」という用語は、「制限なしに含む」ことを意味する。また、例えば、「約（about）」、「殆ど（almost）」、「実質的に（substantially）」、「おおよそ（approximately）」等の近似の用語は、ここでは、例えば、「…で（at）、…近くで（near）、…に近接して（nearly at）」、「…の３～５％内で」、「製造誤差の許容範囲内で」、又は、これらの任意の論理的な組み合わせの意味を含むことができる。

【0017】

本開示は、安全のために、出射されたレーザーのフル出力の出射を防止する、外部光源モジュールの初期化のためのファームウェアルーチンを提供する。ファームウェアルーチンは、システムの初期化中に外部光源モジュールの光パワーを制御する。開示されたルーチンは、光パワーアップトレーニングループプログラムを含む。光学パッケージシステムのこの機能は、外部光源からのファイバーコネクタが光学モジュールから遮断されていることが検出された場合に、自動的にレーザーをシャットダウンするスキームも含んでいる。外部光源モジュールは、光学ジャンパーが適切に接続されていることを示すレーザー信号が光学モジュールによって適切に受信された場合にのみフルパワーに調整される。

【0018】

ルーチンは、レーザー安全モードにおいて、外部光源モジュールの光パワーを低減する。このルーチンは、メモリに記憶されている値から、光学モジュールから受信した連続波レーザーの入力パワーを決定する。レーザー入力パワーが適切な光接続を示す予想のレベルにある場合に、ルーチンは、外部光源を制御して、連続波レーザーをフルパワーに増加させる。ファームウェアは、外部光源及び光学モジュールを監視及び制御して、光信号が光学モジュールによって適切に受信され、ファイバージャンパーが適切に接続されていることを示すまで、レーザー出射がフルパワーにならないようにする。これにより、偶発的なフルパワーのレーザー出射から目を保護することができる。

【0019】

図１Ａは、例示的な光学装置を示しており、この例では、光スイッチ１００である。光スイッチ１００は、電源、ファン、メモリデバイス及びコントローラ等の支持構成要素を保持するハウジング１１０を含む。光スイッチ１００は、サーバ等の外部ネットワーク装置によって送受信される光信号をルーティングする。光スイッチ１００は、光信号の送受信を管理する、共同パッケージ化された光学アセンブリに基づいている。

【0020】

光学アセンブリは、高密度有機基板の回路基板１１２と、スイッチコントローラ１１４と、光学モジュール１１６と、を含む。この例では、回路基板１１２上に４つのグループに配列された１６個の光学モジュール１１６がある。この例では、スイッチコントローラ１１４は中央処理装置（ＣＰＵ）であるが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の任意の適切なコントローラが用いられてもよい。各光学モジュール１１６は、外側を向く一つの側に３つのファイバーアレイポートを有する。ファイバーアレイポートのうち１つは光信号を送信し、２つ目のファイバーアレイポートは光信号を受信する。第３のファイバーアレイポートは、外部光源モジュール１１８に光学的に接続されており、連続波レーザー信号を受信し、光学モジュール１１６を駆動する。この例では、８つの外部光源モジュール１１８があり、それぞれ光学モジュール１１６の２つに対応する。外部光源モジュール１１８は、フェースプレート１２０に取り付けられている。光学モジュール１１６は、ファイバーアレイポートのある側と反対側の内部に面する側に、電気接続ピンを有する。光学モジュールは、接続ピンを介して光学モジュール１１６間の信号をルーティングするスイッチングロジックを含むＡＳＩＣ１２２の周囲に配置されている。

【0021】

各外部光源モジュール１１８は、外部光源モジュール１１８にパワーを供給するハウジング１１０のフェースプレートパネル１２０上の対応するソケットに差し込まれている。外部光源モジュール１１８は、フェースプレートパネル１２０上の２列のソケットに従って配置されている。説明するように、各外部光源モジュール１１８は、連続波レーザー出力信号を発する。レーザー出力信号は、光ファイバージャンパーケーブル１３０を介してそれぞれの光学モジュール１１６に提供される。光ファイバージャンパーケーブル１３０は、一端が外部光源モジュール１１８に接続された一連のチャネル（例えば、８つのチャネル）を有する。ケーブル１３０の反対側の端部は、光スプリッタ（図示省略）に接続されており、光スプリッタは、いくつかのチャネルを分割して、光学モジュール１１６の１つのファイバーアレイポートの１つに接続し、ケーブル１３０から他のチャネルを分割して、光学モジュール１１６の他のものに接続する。従って、各外部光源モジュール１１８は、レーザー出力信号を、それぞれの２つの光学モジュール１１６に提供する１つのジャンパーケーブル１３０を有する。

【0022】

この例では、外部光源モジュール１１８は、スイッチ１００のフェースプレートパネル１２０内の対応するソケットに差し込むことができる標準的なプラグ可能なモジュールである。ＱＳＦＰ-ＤＤ及びＯＳＦＰフロントパネルのプラグ可能なフォームファクタは、外部光源モジュール１１８のフォームファクタハウジングの例である。そのようなプラグ可能なモジュール設計では、外部光源モジュール１１８は、フェースプレートパネル１２０内の８つのＱＳＦＰ－ＤＤ又はＯＳＦＰソケットの何れかを介してパワーアップ及び管理され得る。

【0023】

図１Ｂは、図１Ａのコントローラ１１４、光学モジュール１１６及び外部光源モジュール１１８を含む例示的なレーザー出射システムのブロック図である。この例では、外部光源モジュール１１８は、レーザーエミッター等の高い光パワーのプロバイダーである。外部光源モジュール１１８は、光ジャンパーケーブル１３０の一端に連続レーザー出力信号を発する連続波レーザー出力ポート１３２を含む。光ジャンパーケーブル１３０の他端は、光スプリッタ（図示省略）を介して、光学モジュール１１６のファイバーアレイポート１３４に接続されている。コントローラ１１４は、バス１３６を介して外部光源１１８と制御信号を交換する。この例では、バス１３６はＩ２Ｃバスであるが、任意の同様のバスを用いることができる。コントローラ１１４は、バス１３８を介して光学モジュール１１６と通信している。この例では、バス１３８はＳＰＩバスであるが、任意の同様のバスを用いることができる。

【0024】

光学モジュール１１６は、外部光源モジュール１１８からの連続波レーザー信号をパルス変調された光出力信号に変換するシリコンフォトニクスチップ１５０を含む。光学モジュール１１６は、光学システムのステータスデータを提供するレジスタで構成されたメモリ１５２も含む。光学モジュール１１６は、ファームウェア１５６に従って動作するコントローラ１５４も含む。光学モジュール１１６は、光ファイバーアレイ受信ポート１６０と、光ファイバーアレイ送信ポート１６２と、を含む。この例では、コントローラ１５４は、シリコンフォトニクスチップ１５０を動作させて、光ファイバーアレイ送信ポート１６２を介して光出力信号を変調し、光信号を送信する。また、外部光源１１８は、コントローラ１７０及びファームウェア１７２を含み、連続波レーザービームを生成する内部レーザー要素へのパワー信号を制御する。

【0025】

コントローラ１１４は、外部光源１１８からのレーザーの出射パワーや、光学モジュール１１６からのパルス変調光出力を制御するホストである。コントローラ１１４は、バス１３６を介して外部光源１１８からステータスデータを取得する。コントローラは、バス１３８を介して光学モジュール１１６からステータスデータを取得する。この例では、コントローラ１１４は、外部光源モジュール１１８のパワーアップルーチンを実行して、レーザービームがフルパワーで動作される前に、ジャンパーケーブル１３０が適切に接続されていることを確認する。

【0026】

コントローラ１１４によって実行されるパワーアップルーチンは、３つのフェーズ（レーザー安全モード、パワー測定フェーズ及びパワーアップフェーズ）を有する。第一に、目を保護するために、外部光源モジュール１１８のファームウェア１７２は、レーザー安全モードを実行して、レーザー出力の光パワーをより低い光パワーのレベルに設定する。第二に、光学モジュール１１６のファームウェア１５６は、メモリ１５２内のメモリマップを介して、外部光源モジュール１１８から受け取ったレーザービームの連続波レーザーの光パワーの読み出し値をフィードバックすることができる。第三に、ホストシステム１１４のファームウェアは、光パワーアップトレーニングループプログラムを実行し、起動ルーチンに従って、外部光源モジュール１１８及び光学モジュール１１６を調整する。従って、初期化状態が完了し、光学モジュール１１６によって受信された低エネルギーのレーザー信号が予想のレベルにあり、光学ジャンパー１３０の適切な接続を示している場合に、ループは、外部光源モジュール１１８に対して、レーザーをフルパワーで供給するように命令する。

【0027】

図２は、コントローラ１１４、光学モジュール１１６及び外部光源モジュール１１８を含む、図１Ｂの光学システムのフルパワーアップに至るまでのプロセスの状態図である。図２では、長方形は定常状態を表し、楕円形は過渡状態を表している。光学システムの全ての状態は、リセット信号が真（true）であることによってリセットされる。システムは、リセット中状態（２１０）に移行する。次いで、システムはリセット状態（２１２）になる。次いで、コントローラ１１４から光源モジュール１１８へのリセット信号は、偽（false）に設定される。次いで、システムは、管理初期化状態（２１４）に移行する。管理初期化により、バス１３６（図１Ｂ）が適切に機能することを確保し、信号は、バス１３６を介してコントローラ１１４と外部光源１１８との間で通信され得る。移行中にリセット信号が真である場合、システムはリセット中状態（２１０）に戻る。管理初期化プロセスが完了した場合、システムは低パワー状態（２１６）に移行する。

【0028】

低パワー状態（２１６）にある場合に、リセット信号が真である場合には、システムはリセット中状態（２１０）に移行する。低パワー状態の間に、低パワー信号が偽である場合には、システムはレーザー安全初期化状態（２１８）に移行する。レーザー安全初期化状態は、外部光源１１８がレーザーエミッターに対して低いパワーを印加する状態である。レーザー安全初期化への移行中に、低パワー信号が真に設定されている場合には、システムはパワーダウン状態（２２０）に移行する。パワーダウン状態が完了すると、システムはモジュール低パワー状態（２１６）に移行する。レーザー安全初期化プロセスが完了すると、システムはレーザー安全状態（２２２）に移行する。

【0029】

システムがレーザー安全状態（２２２）にある場合に、低パワー信号が真に設定されている場合には、システムはモジュールのパワーダウン状態（２２０）に移行する。レーザー安全信号が偽に設定されている場合には、システムはモジュールをフルパワーにするパワーアップ状態（２２４）に移行する。移行中にレーザー安全信号が真に設定されている場合には、システムはレーザー安全初期化状態（２２６）に移行する。初期化が完了すると、システムはレーザー安全状態（２２２）になる。モジュールのパワーアップが完了すると、システムはモジュールレディ状態（ready state）（２２８）になる。この状態において、レーザー安全信号が真に設定されている場合には、システムはレーザー安全初期化状態（２２６）に移行する。図２の任意の状態の間の任意の時間に、障害信号（fault signal）が真に設定された場合には、システムは障害状態（fault state）（２３０）に設定される。

【0030】

この例では、共通管理インターフェースシステム（ＣＭＩＳ）４．０管理インターフェースを用いて、リセット信号、低パワー信号、障害信号及びレーザー安全信号等の状態信号を設定する。ステートマシン（state machine）図２００のレーザー安全モードのレーザー安全状態（２２２）は、図１Ａの外部光源モジュール１１８のファームウェア１７２に埋め込まれている。レーザー安全モードは、外部光源モジュールのステートマシンにおいてレーザー安全状態（２２２）で実装される。外部光源モジュール１１８のレーザー出力パワーは、レーザー安全状態（２２２）の間、眼にダメージを与えない、より低い光パワーに制限されている。レーザー安全移行信号が偽に設定されており、光学モジュール１１６による正確なパワーレベルでのレーザー信号の受信が成功したことを示す場合に、ファームウェア１７２は、外部光源モジュール１１８の光パワーが、より高いパワーレベルに移行することを可能にし始め、モジュールのパワーアップ状態（２２４）で通常の動作をする。パワーアップが完了すると、外部光源１１８のファームウェア１７２は、モジュールレディ状態（２２８）に設定される。

【0031】

光学モジュール１１６のファームウェア１５６は、外部光源モジュール１１８から受け取った連続波レーザー光出力のパワーレベルを記憶するために、メモリ１５２（全て図１Ｂにある）内のパワー読み取りレジスタに書き込む。この例では、必要なレジスタは、光学モジュール１１６のメモリ１５２に記憶されたメモリテーブルに定義され、光学モジュール１１６によって受け取ったレーザー出射の異なる出力パワーレベルに記憶される。外部光源モジュール１１８の光パワー読み取り値は、光パワーアップトレーニングループの間、バス１３８を介してコントローラ１１４に報告される。光パワー読み取り値は、光パワーアップトレーニングループの間、コントローラ１１４によって監視され続ける。

【0032】

図３Ａ～図３Ｄは、光源モジュール１１６に用いられるテーブル３００の一部を示す図である。テーブル３００は、図１Ｂの光学モジュール１１６のメモリ１５２に記憶されている。図１Ｂの光学モジュール１１６のコントローラ１５４は、テーブル３００のデータの読み書きをし、読み取ったデータをコントローラ１１４に送信することができる。テーブル３００は、ベンダーデータ用に予約されたバイト１２８～１４７の例示的なデータ割り当てを示している。この例では、メモリ１５２はＥＥＰＲＯＭであるが、他のメモリ装置が用いられてもよい。テーブル３００は、光学モジュール１１６を操作するためのデータを記憶する一例である。テーブル３００は、光学モジュール１１６によって提供される追加情報を記憶する。記憶された情報は、レーザーから受け取った光パワーを監視し、警報／警告光パワーの閾値及びフラグを記憶するために用いられる。

【0033】

上述したように、テーブル３００の特定のレジスタは、外部光源１１８の出力連続波レーザー出力の異なるパワーレベルを定義する。テーブル３００では、バイト１２８～１２９は、光学モジュール１１６によって決定された外部光源１１８のレーザー出力の内部測定された光パワーを記憶する。バイト１３０～１３７は、様々な警報の閾値に対する様々なレーザー安全閾値レベルを記憶する。バイト１３８は、様々な警告及び警報に設定され得るビット０～７を含む。高い及び低い安全性警告値は、光パワーアップトレーニングフェーズで光学システムに用いられる。高い及び低い警報値は、フルパワー及び通常の動作フェーズで光学システムに用いられる。

【0034】

バイト１３９～１４６は、レーザーの通常動作におけるパワーモニターの警報及び警告閾値の値を記憶する。バイト１４７の０～７ビットは、連続波レーザーの通常の動作状態における様々な警告及び警報に設定され得る。従って、ルーチンは、バイト１２８～１２９で光学モジュールからレーザー出力のパワーレベルを読み取り、この値と、レーザー安全モードにおいてバイト１３０～１３７から読み取った警報及び警告の閾値と、を比較する。ルーチンは、これらの比較に基づいて、バイト１３８のそれぞれのビットにアラーム又は警告を設定する。例えば、コントローラ１１４は、通常動作中にトリガーされた低い警報のフラグレジスタを検出することができる。コントローラ１１４は、レーザー安全信号を真に変換して、外部光源モジュール１１８を、Ｉ２Ｃバス１３６を介して図２のレーザー安全状態（２２２）に強制的に移行することを決定することができる。或いは、コントローラ１１４は、低パワー信号を真に変換して、外部光源モジュール１１８のモジュールを、図２の低パワー状態２１６に強制的に移行することを決定することができる。

【0035】

同様に、通常動作中に、ルーチンは、バイト１２８，１２９でレーザー出力パワーを読み取り、その値を、通常モードでバイト１３９～１４６から読み取った警報及び警告の閾値と比較する。ルーチンは、これらの比較に基づいて、バイト１４７のそれぞれのビットに警報及び警告を設定する。

【0036】

図４のフローチャートは、図１Ｂの外部光源モジュール１１８を安全にパワーアップするプロセスのための例示的な機械可読命令を表している。この例では、機械可読命令は、（ａ）プロセッサ、（ｂ）コントローラ、及び／又は、（ｃ）１つ以上の他の適切な処理装置によって実行されるアルゴリズムを含む。このアルゴリズムは、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードドライブ、デジタルビデオ（多用途）ディスク（ＤＶＤ）、又は、他のメモリデバイス等の有形メディアに記憶されたソフトウェアで実施され得る。しかしながら、当業者は、アルゴリズム全体及び／又はその一部が、プロセッサ以外のデバイスによって代替的に実行され、及び／又は、周知の方法（例えば、特定用途向け集積回路［ＡＳＩＣ］、プログラマブルロジックデバイス［ＰＬＤ］、フィールドプログラマブルロジックデバイス［ＦＰＬＤ］、フィールドプログラマブルゲートアレイ［ＦＰＧＡ］、ディスクリートロジック等によって実装され得る）でファームウェア又は専用ハードウェアに実施され得ることを容易に理解するであろう。例えば、インターフェースのコンポーネントの一部又は全ては、ソフトウェア、ハードウェア、及び／又は、ファームウェアによって実施され得る。また、フローチャートによって表される機械可読命令の一部又は全てを手動で実施することができる。さらに、例示的なアルゴリズムは、図４に示すフローチャートを参照して説明されているが、当業者は、例示的な機械可読命令を実施する他の多くの方法が代替的に用いられ得ることを容易に理解するであろう。例えば、ブロックの実行順序が変更されてもよいし、及び／又は、記述されたブロックのいくつかを変更、除去又は組み合わせてもよい。

【0037】

この例では、プログラムはパワーアップ時に開始する（４１０）。図１Ｂのコントローラ１１４によって実行されるルーチンは、低パワー信号を偽に設定して、レーザー安全モードへの移行を開始する（４１２）。外部光源１１８は、レーザー安全モードに設定される。この例では、連続波レーザー出力パワーは、より低いパワー状態において３ｍＷパワーに保持されている。光学モジュール１１６は、連続波レーザー光パワーレベルがメモリ１５２内の適切なレジスタから読み取られた場合に、受け取ったパワー値を、ＳＰＩバス１３８を介してＣＭＩＳ（共通管理インターフェースシステム）に報告する。

【0038】

ホストコントローラ１１４は、受け取ったレーザー出力のパワーが、予想された低パワーレベル以下であるかどうかをチェックする。受け取ったパワーが仕様の低パワーレベル内にある場合、ホストコントローラ１１４は、集積回路間（Ｉ２Ｃ）バス１３６によって、外部光源モジュール１１８に対して、レーザー安全信号を偽として設定する（４１６）。受信パワーが仕様内にない場合、レーザー安全状態は、レーザーを現在のパワーレベルに維持する外部光源モジュール１１８に保持される。その後、外部光源のパワーがこの例では１０回チェックされ、その都度、パワー読み取り値が仕様のパワーレベルに対してチェックされる。１０回経過しても出力が仕様内にない場合、ルーチンは終了する（４２０）。１０回のチェックの何れかにおいてパワー読み取りが仕様内である場合（４１４）、レーザー安全信号は偽として設定される（４１６）。

【0039】

レーザー安全移行信号が偽に変わると（４１６）、外部光源１１８は、レーザーエミッターへのバイアス電流の増加を開始する。これにより、外部光源モジュール１１８によって出射される連続波レーザーの光パワーが高くなる。次いで、外部光源１１８は、モジュールレディ状態になる。外部光源モジュール１１８がモジュールレディ状態にある場合、ルーチンは終了する。この例では、外部光源がモジュールレディ状態にない場合、システムは、外部光源１１８及び光学モジュール１１６の障害レジスタ（fault registers）に書き込むことによって、障害状態を生成する。コントローラ１１４は、これらのレジスタにアクセスして、光学モジュール１１６及び外部光源１１８の障害状態を判別することができる。

【0040】

図５は、外部光源１１８を安全にパワーアップするためのルーチンの異なる動作及びステートマシンモードを示す図である。この図は、ホストコントローラ１１４の動作、外部光源１１８の動作、及び、外部光源の状態欄（state column）５１０を示している。状態欄５１０は、外部光源１１８、低パワー状態５１２、レーザー安全初期化状態５１４、レーザー安全モード状態５１６、モジュールパワーアップ状態５１８、及び、高パワーモード状態５２０の５つの状態をリストしている。

【0041】

コントローラ１１４は、先ず、低パワー信号を偽に設定して、レーザー安全モードへの移行を開始する（５３０）。従って、外部光源モジュール１１８は、低パワーモード５１２にある。低パワー信号の偽信号が受信されると、外部光源１１８のコントローラは、レーザー安全初期化状態への移行を開始する（５３２）。外部光源モジュール１１８は、レーザーバイアス電流を有効（enable）にする（５３４）。次いで、外部光源モジュール１１８のコントローラは、レーザー出力パワーを低いパワーで安定させる（５３６）。レーザー出力パワーが安定した後、コントローラ１１４は、外部光源モジュール１１８の状態をチェックして、それがレーザー安全モード５１６にあることを確認する（５３８）。

【0042】

コントローラ１１４は、図１Ｂの光学モジュール１１６のメモリに記憶されたパワー読み取り値をチェックし、パワー読み取り値がメモリから読み取られたパワー閾値を超えているかどうかを判別する（５４０）。読み取り値がパワー閾値未満である場合、障害状態が判定され、外部光源１１８がパワーダウンされる。読み取り値が閾値レベルを超える場合、コントローラ１１４は、レーザー安全信号を偽に設定して、外部光源１１８の高出力モードへの移行を開始する（５４２）。外部光源１１８のコントローラは、レーザー移行信号の偽の値を受け取り、モジュールパワーアップ状態５１８に移行する（５４４）。コントローラ１１４は、外部光源モジュール１１８に、高パワーモードへのバイアス電流を増加させる（５４６）。コントローラ１１４は、モジュールがレディになった場合にモジュール状態変更フラグを１に設定し、レーザー出力パワーを高いパワーで安定させる（５４８）。次いで、外部光源モジュール１１８は、高パワーモード状態５２０に入る。外部光源モジュール１１８のコントローラは、フラグを受け取り、高パワーモードへの移行の完了を示す（５５０）。次いで、コントローラは、割り込み（interrupt）のアサート（assertion）を検出し、全ての割り込みフラグレジスタを読み取り、割り込みをデアサート（de-asserts）する（５５２）。

【0043】

本願で使用されているように、「コンポーネント」、「モジュール」、「システム」、「インターフェース」等の用語は、一般に、コンピュータ関連のエンティティ、ハードウェア（例えば、回路）、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は、１つ以上の特定の機能を有する動作機械に関連するエンティティを指している。例えば、コンポーネントは、プロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ）上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プログラム、及び／又は、コンピュータであってもよいが、これらに限定されない。例として、コントローラ上で実行されるアプリケーションと、コントローラと、の両方は、コンポーネントであってもよい。１つ以上のコンポーネントは、プロセス及び／又は実行スレッド内に存在してもよく、コンポーネントは、１つのコンピュータ上にローカライズされ、及び／又は、２つ以上のコンピュータ間に分散されてもよい。また、「デバイス」は、特別に設計されたハードウェアの形態、ハードウェアが特定の機能を実行可能なソフトウェアの実行によって特化された汎用ハードウェアの形態、コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアの形態、又は、これらの組み合わせの形態で提供され得る。

【0044】

本明細書で使用する用語は、特定の実施形態のみを説明するものであって、本発明を限定するものではない。本明細書では、単数形の「一つの（a）」、「一つの（an）」及び「その（the）」は、文脈によって他の明確な指示がされない限り、複数形も含む。さらに、「含む」、「有する」又はこれらの変形は、詳細な説明及び／又は特許請求の範囲に使用される限りにおいて、「備える」という用語と同様に包括的であることが意図される。

【0045】

特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈における意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。

【0046】

本発明の様々な実施形態について上述したが、それらは限定ではなく例として提示されたものであることを理解されたい。本発明を１つ以上の実施形態に関して詳細に述べてきたが、本明細書及び図面を読み理解する際に他の当業者によって同等の修正及び変更が生じ得る。また、本発明の特定の特徴は、複数の実施形態のうち何れかのみに関連して述べられているが、このような特徴は、所定の又は特定の適用に対して必要で有利なように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせられてもよい。従って、本発明の幅及び範囲は、上記の実施形態の何れかによって限定されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に従って定義されるべきである。

【符号の説明】

【0047】

１００…光スイッチ
１１０…ハウジング
１１２…高密度有機基板回路基板
１１４…スイッチコントローラ
１１６…光学モジュール
１１８…外部光源モジュール
１２０…フェースプレート
１２２…ＡＳＩＣ
１３０…光ファイバージャンパーケーブル
１３２…連続波レーザー出力ポート
１３４…ファイバーアレイポート
１３６…バス
１３８…バス
１５０…シリコンフォトニクスチップ
１５２…メモリ
１５４…コントローラ
１５６…ファームウェア
１６０…光ファイバーアレイ受信ポート
１６２…光ファイバーアレイ送信ポート
１７０…コントローラ
１７２…ファームウェア
２１０…リセット中状態
２１２…リセット状態
２１４…管理初期化状態
２１６…低パワー状態
２１８…レーザー安全初期化状態
２２０…パワーダウン状態
２２２…レーザー安全状態
２２４…パワーアップ状態
２２６…レーザー安全初期化状態
２２８…モジュールレディ状態
２３０…障害状態
３００…テーブル
４００…プログラム
４１０～４２０…ブロック
５１０…状態欄
５１２…低パワー状態
５１４…レーザー安全初期化状態
５１６…レーザー安全モード状態
５１８…モジュールパワーアップ状態
５２０…高パワーモード状態
５３０～５５０…動作

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】