[发明专利]基于VCSEL光通信系统中的数据流管理

说明书

本发明涉及基于VCSEL光通信系统中的数据流管理，其方法包括管理具有多个垂直腔面发射激光器(VCSEL)的一光通信系统中的数据流的方法。该方法通常包括判断该系统的操作是否超出该系统的热参数的热阈值，以及当超出该热阈值时，从第一数据带宽切换至第二数据带宽。在该第二数据带宽下的操作还包括判断该系统的进一步操作是否需要该第一数据带宽，以及仅当在该第二数据带宽的操作期间的该热参数未超出该热阈值时，恢复在该第一数据带宽下操作该系统。

技术领域

本发明涉及光通信系统的操作，具体而言，本发明涉及管理具有多个垂直腔面发射激光器(VCSEL)的光通信系统中的数据流的方法，以适应光通信系统的热参数以及带宽需求的变化。

背景技术

在集成电路(IC)技术以及信号处理领域中，光传输系统可以高速传输各种形式的数据。与用于在一系统、装置等各种节点之间传输信号的基于电路的架构相比，光传输系统可依赖光发射装置(例如，光电二极管)，以比通过数字电路可获得地更高的速度来中继信息。一种配置在光传输系统中使用的光电二极管发射器是“垂直腔面发射激光器(VCSEL)”。在这种情况下，缩写VCSEL中的术语“激光”可以指二极管发射器而不是由二极管发射器提供的光束。一传统的光传输系统可以包括多个(例如，数百、数千、数百万)独立的VCSEL。

图1提供了配置在光传输系统中使用的传统VCSEL装置10的横截面图。VCSEL装置10可被定位并配置为与包含各种类型的电子电路的较大的IC结构一起使用。因此，VCSEL装置10可以包括位于例如由一个或多个半导体材料组成的基板14下方的一金属接触件12，以在金属接触件12与VCSEL装置10的其余部分之间提供一结构性且电性的界面。VCSEL装置10还可以包括例如，下布拉格(Bragg)反射器16以及上布拉格(Bragg)反射器18，其构造成在其两者之间的物理界面处产生一量子阱(quantum well)。布拉格反射器是指构造为与光纤和/或其他波导一起使用的任何类型的光学反射器，并可包括以交替方式堆叠的具有不同折射率的多个层(例如，通过下布拉格反射器和上布拉格反射器16,18提供)。这样的材料排列引起装置有效折射率的周期性变化。发射接触件20可设于上布拉格反射器20的上表面上，并可在其中具有一空腔22。通过实施本领域所已知的和超出本发明范围的电气原理，通过金属接触件10传输电流以及信号至布拉格反射器16,18可以使激光束24从VCSEL装置10的空腔22发射。激光束24可以通过诸如光纤或类似结构的光传输介质(未示出)而被传输到其他组件，例如，其他VCSEL装置10。应理解的是，在不考虑VCSEL装置10的底层结构的情况下，VCSEL装置10在光学通信系统中可被选择性地作为传输组件或接收组件。

包含有多个VCSEL装置10的光通信系统可以在各种装置和/或系统的运作期间有效且高速的发送和接收大量数据。尽管光通信架构具有固有优点和特性，但依赖于VCSEL装置10的光通信系统也具有相关的限制。例如，与其他激光发射装置相比，VCSEL装置10可表现出相对较高的功耗。基于VCSEL系统中的功耗的根本原因可以包括，当该装置必须接通时，由于数据传输中的后续延迟而使VCSEL装置10必须完全关闭的不实用性。接着，对于VCSEL装置10的恒定电源的需求会造成在其中具有VCSEL装置10的设备的加热和老化。除了前述提到的关注点之外，基于VCSEL的光通信系统在运作和非运作状态之间可能具有更大的热传递约束和/或更高的延迟。

发明内容

本发明的第一方面提供一种管理具有多个垂直腔面发射激光器(VCSEL)的一光通信系统中的数据流的方法，该方法包括：在第一数据带宽下操作该光通信系统期间，判断该光通信系统的热参数是否违反热阈值；响应于该光通信系统的该热参数违反该热阈值，在第二数据带宽下操作该光通信系统，其中，在该第二数据带宽下操作该光通信系统还包括：判断该第二数据带宽是否符合该光通信系统的带宽需求，响应于该第二数据带宽符合该带宽需求，继续在该第二数据带宽下操作该光通信系统，以及响应于该第二数据带宽不符合该带宽需求，在该第二数据带宽下操作该光通信系统期间，判断该光通信系统的该热参数是否违反该热阈值，以及如果该光通信系统的该热参数未违反该热阈值，恢复在该第一数据带宽下操作该光通信系统。