[发明专利]跟踪光束移动的方法和系统

说明书

背景技术

常用光束或光信号在多个电子设备之间传输数字数据，这种传输既可以是在长距离上进行的，也可以是在相邻电路板之间进行的。可以按需要对光束进行调制，以携带数据。也可以将光信号用于其它目的，这包括位置或移动检测、测量等。

结果，光学技术在现代电子学中扮演重要的角色，许多电子设备都使用光学组件。这种光学组件的示例包括：光学的或光的源，比如发光二极管和激光器；波导；光纤光学器件；透镜和其它光学器件；光检测器和其它光传感器；光敏半导体等等。

使用光学组件的系统通常依赖于光能(比如光束)的精确操纵，以实现期望的任务。在电路板之间利用光进行高速低能数据通信的系统中，上述这一点尤其真切。光信号的操纵可以包括如下过程：将数据调制到光束上，并且将光束引导至期望的接收器。

附图说明

附图示出了本文所描述的原理的各实施方式，并且构成本申请的一部分。所示的实施方式仅仅是示例，但并不限制权利要求书的范围。

图1是根据本文所述原理的示例性板间数据通信系统的图。

图2是与本文所述原理一致的用于跟踪光束移动的示例性系统的框图。

图3是与本文所述原理一致的用于跟踪光束移动的示例性系统的框图。

图4A和4B是与本文所述原理一致的示例性光检测阵列的图。

图5A和5B是与本文所述原理一致的示例性光检测阵列的一部分的图。

图6是与本文所述原理一致的各种示例性列举的物理位置移动与相应的示例性二维位移之间的关系的示意图。

图7是与本文所述原理一致的用于确定互相关值的光束的各种示例性位移的示意图。

图8是与本文所述原理一致的与计算出的光束位移相对应的示例性高斯表面的图示。

图9是与本文所述原理一致的用于跟踪光束移动的示例性方法的流程图。

图10是与本文所述原理一致的用于跟踪光束移动的示例性方法的流程图。

图11是与本文所述原理一致的用于补偿光束移动的示例性方法的流程图。

在这些附图中，完全一样的标号表示相似但并不必然完全相同的元件。

具体实施方式

如上所述，可以将光束用于各种目的，包括数据的传输。另外，可以期望通过多个信道进行光学通信，以增大带宽和/或可靠性，而不占据电路板上很大的空间。此外，也可以期望使这种系统中的光学阻抗、干扰和/或失真达到最小。然而，当用光束在物理分离(比如在分离的电路板中)的电子组件之间传输数据时，需要在这些组件之间保持正确的对准。

影响分离的电路板上的光学组件之间的对准的一个因素是来自机械组件(比如风扇)的噪声。系统中的这种噪声和所带来的振动可能使光源和/或光接收器发生物理位移，这可能改变光学组件之间的对准，结果，扰乱了数据的光传输或致使其效率下降。

在电路板组件之间提供数据传输的现有光学方案包括：使用塑料波导将携带数据的光信号发送到板的边缘，将该信号耦合到电路板支架背面的光波导中，然后，将该信号发送到另一个电路板上的另一个波导中。除了波导制造成本以及与波导结处的光损耗相关的问题之外，这种解决方案通常具有比各组件之间的自由空间光数据传输更长的物理数据路径。

尽管自由空间光数据传输方案提供了比波导和导电体方案要好的显著优点，但是它们通常也会有上述对准问题。此外，当实现多个光信道时，光学组件可能占据很大的电路板面积。因此，期望提供一种自由空间光互连系统，用于在多个电路板之间进行组件之间的数据传输，该系统能够抵抗对不准的问题，且能够实现多信道通信，同时占据最小量的电路板空间。

为了实现这些和其它目的，本申请揭示了涉及到用光检测阵列来空间跟踪光束的系统和方法。

如在本说明书和所附的权利要求书中所使用的那样，术语“光能”是指其波长一般介于10纳米到500微米之间的辐射能量。如此定义的光能包括但不限于紫外光、可见光和红外光。这里可将一束光能被称为“光束”。

如在说明书和所附的权利要求书中所使用的那样，术语“光源”是指发出光能的器件。由此定义的光源的示例包括但不限于发光二极管、激光器、灯泡和灯。

如在说明书和所附的权利要求书中所使用的那样，术语“光接收器”是指配置成检测光能并输出相应的电信号的器件。如此定义的光接收器的示例包括但不限于光电二极管、光电晶体管和光传感器。