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特表2017-531837アクティブデバイスの残り寿命を近似する方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2017-531837(P2017-531837A)

(43)【公表日】2017年10月26日

(54)【発明の名称】アクティブデバイスの残り寿命を近似する方法

(51)【国際特許分類】

G02B 6/42 20060101AFI20170929BHJP

【ＦＩ】

G02B6/42

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-522143(P2017-522143)

(86)(22)【出願日】2015年10月23日

(85)【翻訳文提出日】2017年6月21日

(86)【国際出願番号】US2015057059

(87)【国際公開番号】WO2016065228

(87)【国際公開日】20160428

(31)【優先権主張番号】62/067,570

(32)【優先日】2014年10月23日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/921,061

(32)【優先日】2015年10月23日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】512322069

【氏名又は名称】サムテックインコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｔｅｃ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多修市

(74)【代理人】

【識別番号】100180529

【弁理士】

【氏名又は名称】梶谷美道

(74)【代理人】

【識別番号】100125922

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅章子

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100188813

【弁理士】

【氏名又は名称】川喜田徹

(74)【代理人】

【識別番号】100184985

【弁理士】

【氏名又は名称】田中悠

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬成康

(72)【発明者】

【氏名】コーネリアスジョシュアアール．

(72)【発明者】

【氏名】ツビンデンエリックジーン

(72)【発明者】

【氏名】ヴェルディエルジャン‐マルクアンドレ

(72)【発明者】

【氏名】コズロフスキーウィリアムジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】バートケヴィン

(72)【発明者】

【氏名】トラックセルトマスベンジャミン

(72)【発明者】

【氏名】リーロイレスリー

(72)【発明者】

【氏名】ラングザームデヴィッドエイ．

(72)【発明者】

【氏名】バクスターアンドリュージョン

【テーマコード（参考）】

2H137

【Ｆターム（参考）】

2H137AB05

2H137AB06

2H137BA15

2H137BB03

2H137BB12

2H137BB17

2H137BB25

2H137CA12A

2H137DA39

2H137DB12

2H137GA10

2H137HA05

(57)【要約】

光ファイバケーブルと、少なくとも一つの光変換器と、第１のメモリと、第２のメモリとを含むアクティブ光ケーブルの実効年齢を計算する方法は、定期的サブインターバルに分割された定期的インターバルの間、および各定期的サブインターバルの後に、アクティブ光ケーブルの動作パラメータを感知し、感知された動作パラメータに対応する値を第２のメモリに記録すること、各定期的インターバルの後に、第２のメモリに記録した値を第１のメモリに保存すること、および、第１のメモリに保存した値に基づいてアクティブ光ケーブルの実効年齢を計算することを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクティブ光ケーブルであって、
光ファイバケーブルと、
少なくとも一つの光変換器と、
第１のメモリと、
第２のメモリと、
前記アクティブ光ケーブルの動作パラメータを感知するセンサと、
前記少なくとも一つの光変換器、前記第１のメモリ、前記第２のメモリ、および前記センサに接続されたプロセッサと
を含み、
前記プロセッサは、
定期的サブインターバルに分割された定期的インターバルの間、および各前記定期的サブインターバルの後に、感知された動作パラメータに対応する値を前記第２のメモリに記録し、
各前記定期的インターバルの後に、前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存する、アクティブ光ケーブル。

【請求項2】

前記定期的インターバルおよび前記定期的サブインターバルは、前記第１のメモリへの予測される書き込み回数と前記アクティブ光ケーブルの予測される寿命とに基づく、請求項１に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項3】

前記動作パラメータは温度である、請求項１に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項4】

前記第２のメモリは複数のビンを含み、
各前記ビンは前記感知された動作パラメータの値の範囲に対応する、請求項１に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記感知された動作パラメータの前記値の範囲であって、前記感知された動作パラメータの前記値を含む範囲に対応するビンのビン値を１だけインクリメントすることにより、前記感知された動作パラメータに対応する前記値を前記第２のメモリに記録する、請求項４に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項6】

前記第１のメモリは、前記第２のメモリ内の前記ビンに対応するビンを含む、請求項５に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項7】

前記プロセッサは、前記第２のメモリ内の各前記ビンのビン値を、前記第１のメモリ内の対応するビンにすでに保存されている対応ビン値に加算することにより、前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存する、請求項６に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項8】

前記プロセッサは、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値に基づいて前記アクティブデバイスの前記実効年齢を計算する、請求項７に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項9】

前記プロセッサは、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値のみに基づいて前記実効年齢を計算する、請求項８に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項10】

前記実効年齢が閾値より高い場合、前記プロセッサはインジケータ信号を供給する、請求項８に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項11】

前記動作パラメータは温度であり、各前記ビンは温度範囲を表し、
前記プロセッサは下記式を用いて前記アクティブ光ケーブルの実効年齢ｔ_effectiveを計算し、

【数10】

上記式において、

【数11】

であり、
ｍは定期的サブインターバルの長さ（単位：分）であり、ｂはビンの数であり、Ｎ_nはビンｎに保存されている値であり、Ｅ_Aは活性化エネルギーであり、ｋ_Bはボルツマン定数であり、Ｔ_nはビン温度であり、Ｔ_Rは基準温度である、請求項７に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項12】

各前記定期的インターバルの後に、前記プロセッサは前記第２のメモリに保存した前記値をリセットする、請求項１に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項13】

前記プロセッサは、前記第１のメモリに保存した前記値に基づいて前記アクティブ光ケーブルの実効年齢を計算する、請求項１に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項14】

前記第１のメモリは不揮発性メモリであり、前記第２のメモリは揮発性メモリである、請求項１に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項15】

前記第１のメモリはＥＥＰＲＯＭである、請求項１に記載のアクティブ光ケーブル。

【請求項16】

光ファイバケーブルと、少なくとも一つの光変換器と、第１のメモリと、第２のメモリとを含むアクティブ光ケーブルの実効年齢を計算する方法であって、
定期的サブインターバルに分割された定期的インターバルの間、および各前記定期的サブインターバルの後に、前記アクティブ光ケーブルの動作パラメータを感知し、感知された動作パラメータに対応する値を前記第２のメモリに記録すること、
各前記定期的インターバルの後に、前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存すること、および、
前記第１のメモリに保存した前記値に基づいて前記アクティブ光ケーブルの前記実効年齢を計算すること、
を含む方法。

【請求項17】

前記定期的インターバルおよび前記定期的サブインターバルは、前記第１のメモリへの予測される書き込み回数と前記アクティブ光ケーブルの予測される寿命とに基づく、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記動作パラメータは温度である、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記第２のメモリは複数のビンを含み、
各前記ビンは前記感知された動作パラメータの値の範囲に対応する、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記感知された動作パラメータに対応する前記値を前記第２のメモリに記録すること、は、前記感知された動作パラメータの前記値の範囲であって、前記感知された動作パラメータの前記値を含む範囲に対応するビンのビン値を１だけインクリメントすることを含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記第１のメモリは、前記第２のメモリ内の前記ビンに対応するビンを含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存すること、は、前記第２のメモリ内の各前記ビンのビン値を、前記第１のメモリ内の対応するビンにすでに保存されている対応ビン値に加算することを含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記アクティブ光ケーブルの前記実効年齢を計算すること、は、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値に基づく、請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

前記実効年齢を計算すること、は、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値のみに基づく、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記実効年齢が閾値より高い場合、インジケータ信号を供給することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項26】

前記動作パラメータは温度であり、各前記ビンは温度範囲を表し、
前記アクティブ光ケーブルの前記実効年齢を計算すること、は、下記式を用いることを含み、

【数12】

上記式において、

【数13】

であり、
ｔ_effectiveは前記アクティブデバイスの実効年齢であり、ｍは定期的サブインターバルの長さ（単位：分）であり、ｂはビンの数であり、Ｎ_nはビンｎに保存されている値であり、Ｅ_Aは活性化エネルギーであり、ｋ_Bはボルツマン定数であり、Ｔ_nはビン温度であり、Ｔ_Rは基準温度である、請求項２２に記載の方法。

【請求項27】

各前記定期的インターバルの後に、前記第２のメモリに保存した前記値をリセットすることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項28】

前記第１のメモリは不揮発性メモリであり、前記第２のメモリは揮発性メモリである、請求項１６に記載の方法。

【請求項29】

前記第１のメモリはＥＥＰＲＯＭである、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアクティブデバイスの温度データを測定および記録する方法、ならびにアクティブデバイスの残り寿命を近似する方法に関する。より具体的には、本発明は書き込み能力が限定され容量が限定されたメモリを用いてアクティブデバイスの温度データを測定および記録する方法、ならびにその温度履歴に基づいてアクティブデバイスの残り寿命を近似する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

いかなるアクティブデバイスの寿命すなわち故障するまでの時間も、温度、湿度などを含むアクティブデバイスの動作環境に依存する。平均故障時間（ＭＴＴＦ）とは、デバイスが故障するまでの予測される平均動作時間である。アクティブデバイスのＭＴＴＦもまたアクティブデバイスの動作環境に依存する。製造者は典型的には、所与の動作条件（温度、湿度、電流など）に対してＭＴＴＦを設ける。しかしアクティブデバイスの動作温度は用途によって大幅に変わり得る。

【0003】

アクティブデバイスの一例は垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。ＶＣＳＥＬはコヒーレント光を発光する半導体光源であり、光ファイバ用途においてシステムに組み込まれることが一般的である。このようなシステムの一例はアクティブ光ケーブル（ＡＯＣ）である。ＡＯＣは、光変換器と呼ばれる電気−光および／または光−電気変換器を含む光ファイバケーブルである。ＶＣＳＥＬは温度が高いほどより急速に消耗する傾向があり、ＡＯＣの最も可能性の高い故障の要因である。ＶＣＳＥＬとは、単一のレーザまたは単一のダイ上に設けられたレーザアレイ（すなわちＶＣＳＥＬアレイ）のいずれでもあり得る。

【0004】

アクティブデバイスの問題点の一つはいつ故障するかが判らないことである。アクティブデバイスの動作環境条件を継続的に監視し記録するのが理想的であるが、これは必ずしも可能とは限らない。例えば、ＡＯＣの不揮発性メモリのへ書き込み可能回数は限られているため、ＡＯＣは継続的に温度を監視および記録することはできない。ＡＯＣのメモリとしてＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能かつ書き換え可能なＲＯＭ）半導体デバイスを用いた場合、メモリの書き込みサイクル回数は限定される。例えばＡＴＭＥＬ（カリフォルニア州サンノゼ）製のある種のＥＥＰＲＯＭは、８５℃の動作温度で３０，０００回書き込みサイクルを行うと故障するものと規定されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の好ましい実施形態は上記の問題点を解決するために、書き込み能力が限定され容量が限定されたメモリを用いてアクティブデバイスの温度データを測定および記録する方法、ならびにその温度データを用いてアクティブデータの年齢を近似する寿命近似方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の好ましい実施形態では、ＡＯＣはＶＣＳＥＬと、揮発性および不揮発性メモリ素子と、プロセッサと、センサとを含む。センサは、アクティブデバイスの経時変化に影響を与える動作パラメータに関する情報を提供する。センサはプロセッサによって定期的サブインターバルで監視され、得られた情報が揮発性メモリに保存される。揮発性メモリに保存された情報はプロセッサによって転送され、定期的インターバルで不揮発性メモリに書き込まれる。１インターバルの長さは１サブインターバルの長さよりも長いことにより、不揮発性メモリに対する書き込みサイクル回数を減らしている。不揮発性メモリに保存された情報はアクティブデバイスの実効年齢を決定するために用いられる。

【0007】

本発明の好ましい実施形態は、光ファイバケーブルと、少なくとも一つの光変換器と、第１のメモリと、第２のメモリと、前記アクティブ光ケーブルの動作パラメータを感知するセンサと、前記少なくとも一つの光変換器、前記第１のメモリ、前記第２のメモリ、および前記センサに接続されたプロセッサとを含むアクティブ光ケーブルを提供する。プロセッサが、定期的サブインターバルに分割された定期的インターバルの間、および各前記定期的サブインターバルの後に、感知された動作パラメータに対応する値を前記第２のメモリに記録し、各前記定期的インターバルの後に、前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存する。

【0008】

好ましくは、前記定期的インターバルおよび前記定期的サブインターバルは、前記第１のメモリへの予測される書き込み回数と前記アクティブ光ケーブルの予測される寿命とに基づく。好ましくは、前記動作パラメータが温度である。

【0009】

好ましくは、前記第２のメモリがビンを含み、各前記ビンは前記感知された動作パラメータの値の範囲に対応する。好ましくは、前記プロセッサが、前記感知された動作パラメータの前記値の範囲であって、前記感知された動作パラメータの前記値を含む範囲に対応するビンのビン値を１だけインクリメントすることにより、前記感知された動作パラメータに対応する前記値を前記第２のメモリに記録する。好ましくは、前記第１のメモリが、前記第２のメモリ内の前記ビンに対応するビンを含む。好ましくは、前記プロセッサが、前記第２のメモリ内の各前記ビンのビン値を、前記第１のメモリ内の対応するビンにすでに保存されている対応ビン値に加算することにより、前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存する。好ましくは、前記プロセッサが、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値に基づいて前記アクティブデバイスの前記実効年齢を計算する。好ましくは、前記プロセッサが、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値のみに基づいて前記実効年齢を計算する。前記実効年齢が閾値より高い場合、好ましくは、前記プロセッサがインジケータ信号を供給する。好ましくは、前記動作パラメータが温度であり、各前記ビンが温度範囲を表し、前記プロセッサが下記式を用いて前記アクティブ光ケーブルの実効年齢ｔ_effectiveを計算し、

【数1】

上記式において、

【数2】

であり、ｍが定期的サブインターバルの長さ（単位：分）であり、ｂがビンの数であり、Ｎ_nがビンｎに保存されている値であり、Ｅ_Aが活性化エネルギーであり、ｋ_Bがボルツマン定数であり、Ｔ_nがビン温度であり、Ｔ_Rが基準温度である。

【0010】

好ましくは、各前記定期的インターバルの後に、前記プロセッサが前記第２のメモリに保存した前記値をリセットする。好ましくは前記プロセッサが、前記第１のメモリに保存した前記値に基づいて前記アクティブ光ケーブルの実効年齢を計算する。前記第１のメモリが好ましくは不揮発性メモリであり、前記第２のメモリが好ましくは揮発性メモリである。好ましくは、前記第１のメモリがＥＥＰＲＯＭである。

【0011】

本発明の好ましい実施形態は、光ファイバケーブルと、少なくとも一つの光変換器と、第１のメモリと、第２のメモリとを含むアクティブ光ケーブルの実効年齢を計算する方法であって、定期的サブインターバルに分割された定期的インターバルの間、および各前記定期的サブインターバルの後に、前記アクティブ光ケーブルの動作パラメータを感知し、感知された動作パラメータに対応する値を前記第２のメモリに記録する工程と、各前記定期的インターバルの後に、前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存する工程と、前記第１のメモリに保存した前記値に基づいて前記アクティブ光ケーブルの前記実効年齢を計算する工程とを含む方法を提供する。

【0012】

【0013】

好ましくは、前記第２のメモリがビンを含み、各前記ビンは前記感知された動作パラメータの値の範囲に対応する。好ましくは、前記感知された動作パラメータに対応する前記値を前記第２のメモリに記録する工程が、前記感知された動作パラメータの前記値の範囲であって、前記感知された動作パラメータの前記値を含む範囲に対応するビンのビン値を１だけインクリメントする工程を含む。好ましくは、前記第１のメモリが、前記第２のメモリ内の前記ビンに対応するビンを含む。好ましくは、前記第２のメモリに記録した前記値を前記第１のメモリに保存する工程が、前記第２のメモリ内の各前記ビンのビン値を、前記第１のメモリ内の対応するビンにすでに保存されている対応ビン値に加算する工程を含む。好ましくは、前記アクティブ光ケーブルの前記実効年齢を計算する工程が、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値に基づく。好ましくは、前記実効年齢を計算する工程が、前記第１のメモリに保存した前記ビンの前記ビン値のみに基づく。好ましくは、前記実効年齢が閾値より高い場合、インジケータ信号を供給する工程をさらに含む。好ましくは、前記動作パラメータが温度であり、各前記ビンが温度範囲を表し、前記アクティブ光ケーブルの前記実効年齢を計算する工程が、下記式を用いる工程を含み、

【数3】

上記式において、

【数4】

であり、ｔ_effectiveが前記アクティブデバイスの実効年齢であり、ｍが定期的サブインターバルの長さ（単位：分）であり、ｂがビンの数であり、Ｎ_nがビンｎに保存されている値であり、Ｅ_Aが活性化エネルギーであり、ｋ_Bがボルツマン定数であり、Ｔ_nがビン温度であり、Ｔ_Rが基準温度である。

【0014】

好ましくは、各前記定期的インターバルの後に、前記第２のメモリに保存した前記値をリセットする工程をさらに含む。前記第１のメモリが好ましくは不揮発性メモリであり、前記第２のメモリが好ましくは揮発性メモリである。好ましくは、前記第１のメモリがＥＥＰＲＯＭである。

【0015】

本発明の上記およびその他の特徴、要件、特性、工程および利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を添付の図面を参照して読むことにより、より明らかとなる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の好ましい実施形態によるフローチャートである。

【図2】図２は、ＡＯＣの分解図である。

【図3】図３は、図２に示すＡＯＣと共に用い得るプリント回路基板および成形された光学構造（molded optical structure）の分解図である。

【図4】図４は、図３に示すプリント回路基板を下面側から見た斜視図である。

【図5】図５は、別のＡＯＣを上面側から見た斜視図である。

【図6】図６は、図５に示すＡＯＣの分解図である。

【図7】図７は、図６に示すプリント回路基板および成形された光学構造の分解図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

アクティブデバイスにどのくらい寿命が残っているかを知って、故障する前にアクティブデバイスまたはアクティブデバイスを含むシステムを早めに交換し得ることが望ましい。アクティブデバイスの動作環境に基づいて故障の可能性を決定するにはパッシブメカニズムおよび／または方法が必要である。そのため本発明の好ましい実施形態は以下を行う。
１）アクティブデバイスの動作パラメータに関する情報を定期的インターバルで保存し、それよりも短い定期的サブインターバルで動作パラメータを監視し記録する。
２）保存した情報からアクティブデバイスの実効年齢を決定する。

【0018】

本発明の様々な実施形態のうち特定の実施例は、書き込み能力が限定され容量が限定されたメモリを用いてアクティブデバイスの温度を測定および記録する方法、ならびにその温度データを用いてアクティブデバイスの実効年齢そしてひいては予測される残り寿命を近似する寿命近似方法を提供する。予測される残り寿命を用いて、アクティブデバイスまたはアクティブデバイスを含むシステム、すなわちＡＯＣを故障前に早めに交換することができる。

【0019】

アクティブデバイスをある温度に置いた時間に関するデータを保存し適切な寿命近似方法を用いてアクティブデバイスの年齢を近似することはいくつかの利点を有する。第１に、寿命近似方法は用途に合わせて適切に変更し得る。第２に、新しい信頼性データが入手可能になると更新寿命近似値を計算し得る。第３に、近似年齢の計算をシステムプロセッサによって行う場合に比べて追加のオンボード演算パワーを低減し得る。

【0020】

アクティブデバイスの年齢そしてひいては残り寿命を、ＶＣＳＥＬなどのアクティブデバイスが温度に対してどの程度の速度で経時変化するかを知ること、およびアクティブデバイスが各温度に置かれた時間の長さを知ることによって推定し得る。アクティブデバイスの製造者は典型的には経時変化の速度とアクティブデバイスの温度との関係性すなわち関数を提供する。アクティブデバイスの温度は、アクティブデバイスがオン状態にある限りいつでも近傍のセンサによって測定し記録し得る。温度センサを用いることによって、追加の回路を必要とせずにアクティブデバイスの寿命を受動的に近似し得る。適切な寿命近似方法を用いることにより、基準温度、例えば４０℃で常に動作するアクティブデバイスに対する、対象アクティブデバイスの実効年齢を決定し得る。

【0021】

動作温度について上記した方法および装置は、アクティブデバイスの寿命に影響を与える他の関数にも適用し得る。デバイスにストレスを与える他の条件、例えば湿度、温度サイクル、動作電流などを考慮して同様の年齢推定を行う場合、アクティブデバイスが各ストレス条件下に置かれた時間の長さを測定する能力が必要である。例えば電流が大きいほどより急速に経時変化するアクティブデバイスの場合、アクティブデバイスの電流または電力損失をある期間に亘って監視することによりデバイス年齢を推定し得る。

【0022】

本発明の好ましい実施形態の特定の実施例ではアクティブデバイスとしてＶＣＳＥＬを用いるが、本発明は他のアクティブデバイスにも適用し得る。例えばＡＯＣは典型的には多くのタイプのアクティブデバイスを含む。該多くのタイプのアクティブデバイスは、例えばトランスインピーダンス増幅器、光検出器、レーザドライバ、ＶＣＳＥＬ以外の光光源などを含むがこれらに限られない。本発明の好ましい実施形態はこれらのアクティブデバイスのいずれにも適用可能である。ＶＣＳＥＬは最も早く故障すると考えられるため本発明の好ましい実施形態において好適に用いられるが、他のアクティブデバイスが最初に故障すると考えられる場合は、そのアクティブデバイスが好適に用いられる。ＶＣＳＥＬの年齢はその光出力を直接監視することなく近似し得る。直接の監視には追加の部品が必要である。他方、ＶＣＳＥＬの温度は受動的に監視し得る。

【0023】

図２はＡＯＣの分解図である。本願における図２は米国特許出願第１２／９４４，５４５号及び第１２／９４４，５６２号における図１と同じであり、これらの米国特許出願の全体を参考のためここに援用する。ＡＯＣはハウジング１０１と、光ファイバ１１２を有する光ケーブル１１１と、基板１０２と、基板１０２および光ファイバ１１２に連結または接続する成形された光学構造（molded optical structure；ＭＯＳ）１１０と、オプティカルライザ１０８とを含む。基板１０２は光検出器１０７と、ＶＣＳＥＬ１０９と、マイクロプロセッサ１０３とを含む。図３は、基板１０２および図２に示すＡＯＣと共に用い得るＭＯＳ１１０の分解図である。図４は、図３に示す基板１０２の下面を示す。図３は、ＭＯＳ１１０下方のＶＣＳＥＬ１０９を示す。図４は、好ましくは不揮発性メモリ（すなわちＥＥＰＲＯＭ）および揮発性メモリの両方を含む、基板１０２の下面上のマイクロプロセッサ１０３を示す。基板１０２はＶＣＳＥＬ１０９の温度を決定するために用い得る温度センサをさらに含む。温度センサは独立した部品であってもよいし、プリント回路基板上の他の部品に組み込まれていてもよいし、ＡＯＣ内のうちＶＣＳＥＬ１０９近傍のどこかに設けられていてもよい。単一の半導体チップに複数の機能が組み込まれていることが好ましい。例えばマイクロプロセッサ、センサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリおよびＶＣＳＥＬドライバが単一の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に組み込まれ得る。

【0024】

図５はＡＯＣ内で用い得る光受信器を示す。この受信器は米国特許出願第１３／５３９，１７３号、第１３／７５８，４６４号、第１３／８９５，５７１号、第１３／９５０，６２８号および第１４／２９５，３６７号に示す光トランシーバの１つに似ており、これらの米国特許出願の全体を参考のためここに援用する。例えば本願の図５から図７に示す受信器は、米国特許出願第１３／５３９，１７３号の図１５Ａから図１７Ｂに示す光トランシーバに似ている。受信器は光ファイバ２１１と、基板２０２と、基板２０２と光ファイバ２１２とに連結または接続するＭＯＳ２１０と、マイクロプロセッサ２０３と、光ヒートシンク２１３とを含む。基板２０２はドライバ２１４と、ＶＣＳＥＬ２０９と、マイクロプロセッサ２０３とを含む。図６は、図５に示す受信器の分解図である。図７は、図６に示す基板２０２およびＭＯＳ２１０の分解図である。図７は、ＭＯＳ２１０下方のＶＣＳＥＬ２０９とマイクロプロセッサ２０３とを示す。図４に示すマイクロプロセッサ１０３同様、図７に示すマイクロプロセッサ２０３も不揮発性メモリ（すなわちＥＥＰＲＯＭ）および揮発性メモリの両方を含むことが好ましい。

【0025】

本発明の好ましい実施形態の特定の実施例ではメモリデバイスとしてＥＥＰＲＯＭを用いるが、本発明の好ましい実施形態は他の適切なタイプのメモリにも適用可能である。スタティックメモリ、例えばＳＲＡＭを用い得る。アクティブデバイスをシャットダウンしたときに揮発性メモリにデータを保存することが可能であれば、不揮発性メモリに代えて揮発性メモリを用いることもできる。

【0026】

（温度ビニング）
本発明の好ましい実施形態による温度ビニングは、ＥＥＰＲＯＭなどの、書き込み能力が限定され容量が限定されたメモリと共に用い得る。ＥＥＰＲＯＭには通常、正確な温度読み取り値を記録する十分なスペースがないため、温度値を「ビニング」して各ビンが異なる温度範囲を示すようにしなければならない。温度ビニング方法は、アクティブデバイスの年齢を推定するために用い得る温度ヒストグラムを作成するために用いる。その後、適切な寿命近似アルゴリズムを温度ヒストグラムに適用してアクティブデバイスの実効年齢を決定する。これによりアクティブデバイスの残り寿命を近似する。

【0027】

温度ヒストグラムを温度ビンに分け、各ビンが異なる温度範囲を表すようにする。例えば各温度ビンは５℃に亘る温度範囲を表し得る。各温度ビンがどの程度一杯になっているかが、アクティブデバイスがその温度範囲に置かれた時間の長さを表す。例えば２５℃から３０℃の温度ビンが３５℃から４０℃の温度ビンよりも満ちている場合、アクティブデバイスは３５℃から４０℃の温度範囲よりも２５℃から３０℃の温度範囲に置かれた時間が長い。

【0028】

各温度ビンはＥＥＰＲＯＭにおけるあるバイト数、例えば３バイトであり得る。バイト数は単一のビンの最大値に応じて選択する。例えばこの例では、最大ビン値が約１００万でなければならないため３バイトを選択した。アクティブデバイスが５年間に亘って一定の温度に維持されている場合、その温度に対するビンの最大値は５２５，６００よりも大きくなければならない。なぜなら５年間では５２５，６００のサブインターバルがあり得るからである（２４[サブインターバル／２時間の期間]×１２[２時間の期間／日]×３６５[日／年]×５[年]＝５２５，６００サブインターバル）。エンドユーザが初めてアクティブデバイスをオンにする前に、各温度ビンをゼロに設定する。すなわち各バイトをゼロに設定する。これは、アクティブデバイスが各温度範囲に置かれた時間がゼロであることを示す。温度がある温度範囲内にあることが測定されると、その温度範囲に対応する温度ビン用のバイトを適量だけインクリメントする。

【0029】

ＥＥＰＲＯＭへの書き込みのインターバル、すなわちメモリ書き込みインターバルは、アクティブデバイスの望ましい寿命と、ＥＥＰＲＯＭに書き込み可能な回数とに依存する。例えば、選択された特定のチップ内にあるＥＥＰＲＯＭの所与のセルが８５℃で動作する場合、故障するまでに約３０，０００回の書き込みが可能である。これは、ＥＥＰＲＯＭがその寿命に亘って８５℃で動作すると予測される場合、各温度ビンへの書き込み回数は３０，０００回未満に抑えるべきだということを意味する。動作温度が上がるにつれて寿命中の書き込み可能回数は減少する。例えばＥＥＰＲＯＭの動作温度が８５℃を超えると、寿命中の書き込み可能回数は３０，０００回未満となり得る。時間インターバルは、ＥＥＰＲＯＭの動作寿命がＶＣＳＥＬ（または監視中の任意のアクティブデバイス）のそれよりも何らかの安全率ぶんだけ長くなるように選択する。これにより、ＥＥＰＲＯＭが動作寿命全体に亘ってＶＣＳＥＬ上の情報を記録し続け得ることが保証される。用いるべき適切な安全率は用途によって異なるが、概して例えば１．２から１０の範囲内である。

【0030】

アクティブデバイスの寿命が５年間であると予測される場合、ＥＥＰＲＯＭを少なくともＶＣＳＥＬと同じだけ長く動作させることによって、システムデバイス全体がＥＥＰＲＯＭの制限を受けないようにする必要がある。ＥＥＰＲＯＭが８５℃以下の動作温度で５年間動作することを保証するためには、最悪の動作条件を考えた場合、ＥＥＰＲＯＭには２時間ごとに（２時間×３０，０００＝６０，０００時間≒６．８年）書き込みを行うべきである。ＥＥＰＲＯＭの寿命は５年を超える可能性が高い。理由は（１）アクティブデバイスはその寿命全体に亘って同じ温度で動作することはなく、複数の温度ビンが更新されるから、および／または（２）アクティブデバイスはその寿命全体に亘って最高動作温度で動作することはなく、ＥＥＰＲＯＭの寿命が温度範囲全体を通じてＶＣＳＥＬの寿命より長いと仮定すると、ＥＥＰＲＯＭはより多くの書き込みサイクルを行うことができるからである。この２時間というメモリ書き込みインターバルは、可能性のあるインターバルの一例にすぎない。例えばＥＥＰＲＯＭへの書き込み回数が増すと、メモリ書き込みインターバルは短くなり得る。アクティブデバイスの寿命がより長いと予測されると、メモリ書き込みインターバルは長くなり得る。メモリ書き込みインターバルは、ＥＥＰＲＯＭの寿命がＶＣＳＥＬのそれよりも長いことが保証されるように選択するのが好ましい。

【0031】

温度はメモリ書き込みインターバル、例えば２時間のうちに大幅に変化し得るため、温度記録はより細かい（higer glanurality）ことが好ましい。温度記録の細かさを上げるために、温度ははるかに短いインターバル、例えば５分毎に測定し揮発性メモリに記録し得る。すなわちメモリ書き込みインターバルを細かく分割してサブインターバルにし得る。揮発性メモリに保存したデータは、アクティブデバイスをシャットオフする際に全て失われるため、温度ヒストグラムは揮発性メモリには保存できない。揮発性メモリはマイクロプロセッサに含まれ得、マイクロプロセッサはアクティブデバイスを含むシステムの一部である。例えばサブインターバルが５分間でメモリ書き込みインターバルが２時間である場合、ＥＥＰＲＯＭに書き込む際に２４の温度測定値がそれぞれの温度ビンに追加される。

【0032】

本発明の好ましい実施形態による温度ビニング方法の一例を表Ａおよび表Ｂに示す。この例では、メモリ書き込みインターバルは２時間であり、サブインターバルは５分間である。表Ａは、まだ一度も電源を入れておらず全温度ビンのバイトがすべてゼロであるアクティブデバイスの、ヒストグラムを有するＥＥＰＲＯＭを示す。表Ｂは、電源を入れてから２時間経過したアクティブデバイスの、ヒストグラムを有するＥＥＰＲＯＭを示す。アクティブデバイスが最初のメモリ書き込みインターバル中に１３℃で動作する場合、温度範囲１０℃≦Ｔ＜１５℃のビン＃４が２４（Ｈｅｘ１８）だけインクリメントされることにより、アクティブデバイスが２４回すべての５分間サブインターバルにおいて１０℃から１５℃の間で動作したことを示す。これを表Ｂに示す。温度ビニング方法を表すフローチャートを図１に示す。

【0033】

【表1】

【0034】

【表2】

【0035】

ヒストグラムは次の２時間後に更新され、例えば各温度ビンが５分間サブインターバル毎に１ずつインクリメントされ、アクティブデバイスはその温度範囲内で測定される。いずれの時点でも、温度ヒストグラムは、アクティブデバイスが各温度範囲に置かれた、５分間サブインターバル単位での時間の長さを示している。そしてこの温度ヒストグラムを用いて、アクティブデバイスの実効年齢を近似し得る。

【0036】

温度ビンは例えば３バイトより大きくても小さくてもよい。ビンの数は例えば２２より多くても少なくてもよい。温度範囲は例えば５℃の範囲より広くても狭くてもよい。ビッグエンディアンまたはリトルエンディアンなどの適切なコーディングスキームを用いて、温度ビンのサイズを保存し得る。

【0037】

メモリ書き込みインターバル、サブインターバルおよびビンサイズは、アクティブデバイスの熱時定数と、予測されるアクティブデバイスの寿命と、ＥＥＰＲＯＭの寿命および容量に基づいて最適化し得る。例えばアクティブデバイスの熱時定数が大きくてアクティブデバイスの温度がゆっくりと変化する場合、メモリ書き込みインターバルおよびサブインターバルは長くなり得、温度ビンのサイズは小さくなり得る。予測される寿命が長いアクティブデバイスは、より長いメモリ書き込みインターバルおよびサブインターバルを用い得る。大容量ＥＥＰＲＯＭは大きいビンサイズをサポートし得る。上記で用いた５年間という寿命、２時間というメモリ書き込みインターバル、および５分間というサブインターバルは一例にすぎず、これらは様々な用途に応じて適切に変更および最適化し得る。

【0038】

（寿命近似アルゴリズム）
寿命近似方法の一例はアレニウスの式である。アレニウスの式は、化学反応の温度依存性を近似するために用い得る経験式である。これは、高温で動作する際の経時変化の加速の影響を決定する方法として信頼性の計算でも用い得る。すなわちアレニウスの式は、常に４０℃または他の基準温度で動作するアクティブデバイスに対する、対象アクティブデバイスの実効経時変化加速関数を決定するために用い得る。アレニウスの式は式１で表される。式１において、ｋは速度定数であり、Ａは比例定数であり、Ｅ_Aは活性化エネルギーであり、ｋ_Bはボルツマン定数であり、Ｔは温度（単位：ケルビン）である。

【数5】

式１：アレニウスの式

【0039】

活性化エネルギーＥ_Aは典型的にはアクティブデバイスの製造者が信頼性試験で提供する。

【0040】

経時変化加速関数Ａ_Fは、高温で経時変化が加速する割合を基準温度で動作した場合と比較したものとして定義され、式２で表される。式２において、ｔ_Hは高温であり、ｔ_Rはそれよりも低い基準温度である。

【数6】

式２：経時変化加速関数

【0041】

経時変化加速関数Ａ_Fはｔ_Hとｔ_Rとによってアレニウスの式に関連するが、ｔ_Hとｔ_Rとは、それぞれの温度レベルでアレニウスの式において決定される速度定数と同等である。アクティブデバイスの実効年齢を近似するために用いる方法は、基準温度Ｔ_Rに対する、各温度ビンＴ_nの経時変化加速関数Ａ_Fを決定することに依存する。各温度ビンＴ_nでの経時変化加速関数Ａ_Fは式３で表される。式３において、ｎはビン番号である。

【数7】

式３：ｎ番目の温度ビンでの経時変化加速関数
温度ビンＴ_nは、例えばビン温度範囲のうち最も低い温度、ビン温度範囲における平均温度、およびビン温度範囲のうち最も高い温度を含むビン温度範囲のうちいずれかの温度に対応するように選択する。

【0042】

その後、アクティブデバイスが各温度に置かれた時間の長さＮ_nとその温度における対応経時変化加速関数Ａ_Fnを乗算し、全ビンにおけるこの値を加算することによって、アクティブデバイスの実効年齢ｔ_effective（単位：時間）を求める。近似実効年齢ｔ_effective用の式は式４で表される。式４において、Ｎ_nはｎ番目のビンに保存された値であり、サブインターバルは５分間とする。

【数8】

式４：デバイスの実効年齢

【0043】

この式は一般化して、ｍ分毎に温度読み取りを行い、読み取り値をｂ個のビンにビニングするシステムに適用し得る。

【数9】

式５：デバイス年齢を近似する一般式

【0044】

実効年齢ｔ_effectiveが近似されると、アクティブデバイスのＭＴＴＦから実効年齢ｔ_effectiveを減算することによりアクティブデバイスの残り寿命を近似することができる。実効年齢ｔ_effectiveをデバイス寿命の他の尺度と比較することもできる。例えば、母集団の１０％、５％または１％が故障するまでの時間をそれぞれ表すＢ１０、Ｂ５またはＢ１を実効年齢ｔ_effectiveと比較し得る。ある用途では、アクティブデバイスの実効年齢がこれら寿命の尺度の一つに達したときにシステムを交換することが適切であり得る。上記に明示した以外の寿命の尺度も用い得る。

【0045】

実効年齢ｔ_effectiveと残り寿命とを決定することは様々な様式および場所で行い得る。本発明の好ましい実施形態では、図４に示すマイクロプロセッサが不揮発性メモリと通信し、様々なメモリビンに問い合わせし、実効年齢ｔ_effectiveを決定するために必要な計算を行い得る。実効年齢ｔ_effectiveが何らかの閾値を超えると、マイクロプロセッサはユーザにインジケータ信号を送り得る。本発明の別の実施形態では、アクティブデバイスを含んでいるシステムの一部ではない外部デバイスが、不揮発性メモリと通信し、様々なメモリビンに問い合わせし、実効年齢ｔ_effectiveを決定するために必要な計算を行い得る。実効年齢ｔ_effectiveが何らかの閾値を超えると、外部デバイスがユーザにインジケータ信号を送り得る。

【0046】

実効年齢ｔ_effectiveは他の任意の経時変化モデルを用いて近似し得る。これらのモデルは、アレニウスの式に基づくモデルおよびアレニウスの式由来ではないモデルを改変したものを含む。実効年齢ｔ_effectiveは、アクティブデバイスの年齢に影響を与える任意の測定可能条件に基づいて近似し得る。測定可能条件は例えば、湿度、温度サイクル、電流、電力損失、ＵＶ曝露などを含む。例えばＲｏｄｒｉｇｕｅｚのＰａｒａｍｅｔｒｉｃＳｕｒｖｉｖａｌＭｏｄｅｌｓ，Ｓｕｍｍｅｒ２０１０、１４頁に開示されたモデルを用い得る。上記文献の全体をここに援用する。実効年齢ｔ_effectiveは、温度と他の任意の測定可能条件との組み合わせに基づいて近似してもよいし、温度を考慮することなく別の測定可能条件に基づいて近似してもよい。

【0047】

いくつかの用途では、アクティブデバイスの寿命全体に亘って固定バイアス電流をレーザに印加する。バイアス電流に基づく経時変化加速関数を用いて、アクティブデバイスの実効年齢を計算してもよい。バイアス電流に基づく経時変化加速関数と温度に基づく経時変化加速関数、例えば式３のＡ_Fnとの両方を用いて、アクティブデバイスの実効年齢を計算してもよい。

【0048】

別の用途では、アクティブデバイスの寿命全体に亘って可変バイアス電流をレーザに印加する。例えば半導体レーザの光出力パワーは概して温度と共に低下する。いくつかの用途では、光出力パワーを温度に対して比較的一定に維持することが望ましい。このような用途では、温度の上昇に伴ってレーザに印加するバイアス電流を増加させることによって、光出力パワーを比較的一定に維持してもよい。増加したバイアス電流で動作することは概して経時変化加速関数を増加させ、且つこの増加させかたは既知であるため、各温度ビンに対応して、バイアス電流に基づくエージング加速関数が存在する。バイアス電流に基づくエージング加速関数と温度に基づくエージング加速関数、例えば式３のＡ_Fnとの両方を用いて、アクティブデバイスの実効年齢を決定し得る。例えば式３の右辺と、各温度ビンに関連するバイアス電流に基づくエージング加速関数とを乗算することにより、各温度ビンの総エージング加速関数を計算することができる。

【0049】

本発明の好ましい実施形態の特定の実施例においては、温度を考慮する。なぜなら温度がＶＣＳＡＥＬの年齢に最も影響を与える測定可能条件だからである。しかし他のアクティブデバイスにとっては、温度以外の測定可能条件がエージングに対してより影響を与えるかもしれない。

【0050】

上記記載は本発明の例示に過ぎないことを理解すべきである。アクティブデバイスをＶＣＳＥＬとし、システムをＡＯＣとし、測定する動作パラメータを温度として本発明の好ましい実施形態を述べてきたが、これらは本発明の好ましい実施形態の特定の実施例にすぎない。本発明の好ましい実施形態は、寿命が何らかの測定可能動作パラメータに依存するアクティブデバイスを有する任意のシステムに適用可能である。いくつかの実施形態では、複数の動作パラメータを測定かつ記録し、これら２つのパラメータの効果の組み合わせに基づいて実効年齢を計算してもよい。当業者であれば本発明から逸脱することなく様々な変形および改変を着想し得る。したがって本発明は、添付の請求の範囲に含まれるそれら変形、改変、変更のすべてを含むことを意図する。

【図1】