数字消费类电子产品如数字视频显示器、数字视频盘(DVD)读取器、 平面屏幕(flat screen)计算机监视器、高清晰度电视(HDTV)、数字等离 子体屏幕、数字音频读取器、数字音频编码器、数字音频放大器以及数字 音频处理设备已经变得越来越普及。随着数字组件之间传输的数据量扩 大，以满足对更大的分辨率、尺寸以及更好的质量的需求，进行数字数据 的高速数据传输的必要性也增大。已经开发了多个支持到数字消费类电子 设备的数据传输的标准，但是，许多标准并没有充分地解决新兴产品的高 带宽和高清晰度需求。这些标准也没有完全满足将数字视频和/或音频数 据从源设备分发到多个宿设备的需求。
针对数字视频和/或数字音频的传输所实施的两个现行标准包括数字 视频接口(DVI)标准和高清晰度多媒体接口(HDMI)标准。HDMI标 准和DVI标准两者都基于最小化传输差分信令(transmission minimized differential signaling，TMDS)，这是Silicon Image公司开发的高速串行 链路技术。
DVI技术
DVI是由“数字显示工作组”(DDWG)开发的显示器接口。DVI规范 可以在DVI数字源设备(即，DVI数字视频处理设备)和DVI数字宿 设备(即，DVI数字视频显示设备)之间提供高速数字连接。DVI的一 种常见的实施方式是用于具有视频控制器卡的计算机和具有显示控制器 的数字显示设备(例如，CRT、LCD、投影仪)的接口。DVI接口标准 和描述包含在由数字显示工作组在1999年4月2发布的标题为“Digital Visual Interface，Revision 1.0”的出版物内，该出版物的内容通过引用而 明确地结合于此。
DVI利用高速串行接口和TMDS向DVI宿设备发送数据。TMDS 通过“on”和“off”状态之间的转换来传输数据。编码算法使用布尔“异或” (XOR)或“异或非”(XNOR)操作，用于使转换最小化，以避免DVI线 缆中过大的电磁干扰(EMI)水平。执行另外的操作以平衡DC信号。
DVI连接器具有24个针脚，可以容纳多达两个TMDS链路。基 本的TMDS传输线路由三个数据通道和一个时钟通道构成。在三个通道 (R/G/B)中的每一个通道中，数据包括8位像素。在有些情况下，可 以使用一对TMDS线来实现更高的数据速率。除TMDS数据通道和时 钟通道之外，数字接口还包括5VDC电源以及热插拔检测通道。DVI-I组 合数字和模拟针脚布置类似于DVI-D(仅数字)接口针脚布置，但是， 还包括多个用于发送模拟信号的针脚。
图1图示了从诸如数字视频处理设备之类的DVI源设备125的 图形控制器120，经过TMDS链路130，到诸如数字视频显示设备之类 的DVI宿设备140的显示控制器135的典型数据流。在此过程中，输 入的8位数据被编码为10位最小化转换的、DC平衡的字符。头八位 是经过编码的数据，而第九位标识数据是用XOR还是XNOR逻辑编 码的；第十位用于DC平衡。
由于DVI接口的已定义特性，具有铜电缆的DVI线缆可能被限制 在大约3-5米的长度。这种有限的长度降低了可以利用DVI线缆的潜 在应用的数目。例如，该长度无法保证将数字视频设备放置到较远的位置 并分发到多个数字视频设备。
具有铜电链路的典型DVI线缆在带宽和数据传输速率方面也受到限 制。DVI数据速率的范围通常从22.5兆像素每秒(Mpps)到165Mpps (最高达1.65千兆比特/秒)。由于TMDS是通过“on”和“off”状态之间 的转换来传输数据的，因此，DVI线缆中的电磁干扰(EMI)水平也会限 制数据可被传输的速度。
此外，虽然DVI是标准接口，但是，某些数字视频处理器和数字视 频显示器可能不兼容，或者不能彼此进行互操作。如此，至少在某些环境 中，将需要用于重新配置数字视频处理器和/或数字视频显示器的双向通 信。令人遗憾的是，配置数据通常不被传输。此外，许多DVI接口也没 有足够的连接以将数据(例如，配置数据)从数字视频显示器(或多个数 字视频显示器)发送到数字视频处理器。结果，数字视频处理器和一个或 多个数字视频显示器会不兼容。
HDMI技术
HDMI与结合了DVI标准的PC、显示器以及消费类电子设备向后 兼容。HDMI基于TMDS串行链路技术。HDMI技术支持在单个线缆 上的标准的、增强的或高清晰度视频加多通道数字音频。它以5千兆比 特每秒(Gbps)的带宽传输ATSC HDTV标准，并支持8通道数字音 频。
提供HDMI接口，用于将数字电视视听信号从DVD播放器、机顶 盒及其它视听源设备发送到诸如电视机、投影仪及其它视听设备之类的 HDMI宿设备。HDMI可以传输多通道音频数据，并可以传输标准和高 清晰度消费类电子产品视频格式。也有内容保护技术可用。HDMI也可 以在两个方向上传输控制和状态信息。
参考图2，该图示出了HDMI框图，其中，标准HDMI线缆包括 四个差分对201-204，它们构成了TMDS数据和时钟通道，统称为 HDMI TMDS链路200。这些数据通道用于传输视频、音频和辅助数据。 此外，HDMI线缆还承载VESA DDC通道205。DDC通道205用于 HDMI源210和HDMI接收器215之间的配置和状态交换。可选的 CEC协议线220提供了用户的环境中的所有视听产品之间的高级控制 功能。
音频、视频和辅助数据在三个TMDS数据通道201-203上传输。 视频像素时钟数据在TMDS时钟通道204上传输，并被HDMI接收 器230用作在三个TMDS数据通道201-203上进行数据恢复的频率 参考。视频数据作为一系列24位像素在三个TMDS数据通道201-203 上传输。通过TMDS编码，将每个通道8位转换为10位、DC平衡 的、最小化转换的序列，然后，以每个像素时钟周期10比特的速率在 HDMI TMDS数据通道201-203上串行地传输所述序列。视频像素速率 的范围可以从25MHz到165MHz。可以以RGB、YCBCR 4:4:4或 YCBCR 4:2:2格式中的任何一种对视频像素进行编码。
为了在TMDS通道201-203上传输音频和辅助数据，HDMI使用包 结构。为了实现音频和控制数据的更高的可靠性，利用纠错码保护这些数 据，并利用特殊的错误降低编码来进行编码，以产生被发送的10位字。 可选地，HDMI可以以高达192kHz的采样速率来传输单个这样的流，或 以高达96kHz的采样速率来传输两个到四个这样的流(3到8个音频通 道)。HDMI也可以传输经过压缩的(例如，环绕声)流。DDC通道205 被HDMI源设备210用来读取HDMI宿设备215的增强型扩充显示标识 数据(E-EDID)，以发现宿设备215的配置和/或功能。HDMI源设备210 读取宿设备215的E-EDID，并且只提供宿设备215支持的音频和视频格 式。此外，HDMI宿设备215可以检测InfoFrames，并适当地处理接收 到的音频和视频数据。
数字消费类设备的外部HDMI连接是通过两个专用的HDMI连接器 (Type A或Type B)实现的。这些连接器可以直接附接到设备，或者也 可以通过与设备一起提供的线缆适配器进行附接。Type A连接器发送所 有所需的HDMI信号，包括单个TMDS链路。Type B连接器稍大一些， 并承载第二TMDS链路，该第二TMDS链路是支持需要双链路带宽的非 常高分辨率的计算机显示器所必需的。Type A和Type B连接器之间的无 源线缆适配器是专用的。
CEC协议线220可选地用于更高级的用户功能，如自动设置任务或 通常与红外遥控使用相关联的任务。Type A连接器只承载单个TMDS链 路，因此，只被允许最多165Mpps地发送信号。为支持大于165Mpps的 信号，使用Type B连接器的双链路功能。
从HDMI源的控制器240到HDMI源的发送器235的输入流将包含 视频像素、包数据和控制数据。包数据可以包括音频数据和辅助数据，以 及相关的纠错码。以各种方式处理这些数据项，并将这些数据项作为每个 TMDS通道2位的控制数据、4位的数据包数据或8位的视频数据中的任 何一种，呈现给HDMI源的发送器235。HDMI源的控制器240对这些 数据类型中的一种进行编码，或在任何给定时钟周期对保护带字符 (Guard Band character)进行编码。由发送器235产生的TMDS字符的 流被串行化，以便在TMDS数据通道201-203上进行传输。
这些当前线缆和解决方案以及其它线缆和解决方案在它们的传输数 字视频和/或音频信号的能力方面以许多方式受到限制。例如，这些数字 视频和/或音频线缆在它们可以传输TMDS信号的带宽和距离方面受到限 制。解决这些线缆的有限长度问题的一个解决方案是中继器，中继器是一 种具有重新传输功能的设备，用于延长或分发来自诸如DVI和HDMI线 缆之类的线缆的数字视频和/或音频信号。中继器的电路可以补偿、均衡、 放大数字视频和/或数字音频信号，以及将这些数字视频和/或数字音频信 号重新传输到另一个长度的线缆中。在某些情况下，中继器可能能够将数 字视频和/或音频信号传输到大约25或35米。然而，中继器会相当昂贵， 加上另外的硬件和电路，需要另外的线缆进行延长，甚至在中继器可以将 数字视频传输到的距离、信号可以被分发到的接收器的数量和/或线缆的 音频信号和带宽方面也相对受限。因此，中继器没有提供这些线缆当前所 遇到的许多问题所需要的解决方案，而是尝试减轻这些线缆的局限性。
这样，由于这些原因以及其它原因，需要改善数字源设备和数字宿设 备之间的通信。

本发明涉及一种用于数字消费类电子产品之间的通信的网络。描述了 一种数字光网络。所述数字光网络包括输入接口，所述输入接口被配置成 电耦合到DVI或HDMI源设备的DVI或HDMI插座。所述输入接口包 括：光发射器，被配置成将电的最小化转换差分信令(transition miminized differential signaling，TMDS)信号转换为光信号；以及输入光纤，光耦合 到光发射器，用于接收光信号。所述数字光网络包括耦合器，所述耦合器 被配置成将光信号与光耦合到耦合器的多个输出光纤中的至少一个输出 光纤进行耦合。所述数字光网络包括至少两个输出接口，所述至少两个输 出接口被配置成电耦合到至少两个相应的DVI或HDMI宿设备的DVI 或HDMI插座。至少两个输出接口中的每一个都包括光接收器，所述光 接收器被配置成接收光信号，并将光信号转换回电的TMDS信号，并将 电的TMDS信号发送到DVI或HDMI宿设备中相应的设备。
描述了一种用于将数字视频源设备与多个数字视频宿设备耦合的数 字光网络。所述数字光网络包括具有第一端和第二端的输入光纤。所述数 字光网络进一步包括输入接口，所述输入接口被配置成从数字视频源设备 接收输入的电的视频信号，所述输入接口包括光发射器，所述光发射器被 配置成接收输入的电的视频信号，并将电的视频信号转换为输入的光信 号，所述光发射器进一步被配置成将输入的光信号发送到输入光纤的第一 端上。所述数字光网络还包括耦合到输入光纤和至少两个输出光纤的耦合 器，所述耦合器被配置成将光信号与至少两个输出光纤中的至少一个进行 耦合。每一个输出光纤都耦合到输出接口，每一个输出接口都包括光接收 器，所述光接收器被配置成从至少两个输出光纤中相应的输出光纤接收光 信号，并将光信号转换为输出电子视频信号，并将输出电子视频信号发送 到多个数字视频宿设备中相应的设备。
描述了一种将输入DVI或HDMI线缆与至少两个输出DVI或HDMI 线缆进行耦合的节点(nexus)。所述节点包括输入DVI或HDMI接口， 所述输入DVI或HDMI接口包括DVI或HDMI连接器。输入DVI或 HDMI接口被配置成从输入DVI或HDMI线缆接收TMDS信号。所述节 点进一步包括至少两个输出DVI或HDMI接口，所述至少两个输出DVI 或HDMI接口包括DVI或HDMI连接器。所述至少两个输出DVI或 HDMI接口被配置成向输出DVI或HDMI线缆发送TMDS信号。
通过下面的描述和所附的权利要求，本发明的这些方面及其它方面将 变得更完全清楚，或者也可以通过如下面所阐述的本发明的实践来习知。
附图说明
为进一步阐明本发明的上述及其它优点和特点，将参考附图中显示的 本发明的特定实施例来给出对本发明的更具体的描述。应该理解，这些附 图只描述了本发明的典型实施例，因此，不应视为对本发明的范围的限制。 将通过使用附图并利用额外的特征和细节来描述和说明本发明，在附图 中：
图1示出了从DVI源的图形控制器到DVI宿设备的显示控制器的典 型数据流；
图2示出了从HDMI源的图形和音频控制器到HDMI接收器的显示 和音频控制器的典型数据流；
图3示出了根据本发明的示例实施例的数字光缆；
图4示出了根据本发明的示例实施例的数字光缆；
图5示出了根据本发明的示例实施例的数字光缆；
图6示出了根据本发明的示例实施例的数字光缆；
图7示出了根据本发明的示例实施例的数字光缆；
图8A示出了根据本发明的示例实施例的数字光缆；
图8B示出了用于根据本发明的示例实施例的数字光缆的双向光学设 备；
图9示出了用于根据本发明的示例实施例的数字光缆的双向光学设 备；
图10示出了用于根据本发明的示例实施例的数字光缆的双向光学设 备；
图11示出了用于根据本发明的示例实施例的数字光缆的双向光学设 备；
图12示出了用于根据本发明的示例实施例的数字光缆的双向光学设 备；
图13示出了用于根据本发明的示例实施例的数字光缆的具有集成监 视光电二极管的双向光学设备；
图14A和14B示出了用于根据本发明的示例实施例的数字光缆的具 有集成监视光电二极管的双向光学设备；
图15示出了将数字视频和/或音频信号分发到多个宿设备的包括数字 源设备的光网络；
图16示出了用于将同一数字视频和/或数字音频数据分发到多个宿设 备的光网络；
图17示出了用于将同一数字视频和/或数字音频数据分发到多个数字 宿设备的光网络；
图18示出了节点被用于将单个源设备耦合到多个宿设备的实施例；
图19示出了用于在源设备和多个宿设备之间进行通信的光网络；
图20示出了用于将数字视频和/或光信号从单个源设备分发到多个宿 设备的光网络；
图21示出了用于将不同的数字视频和/或数字音频信号分发到不同宿 设备的包括数字源设备的网络；
图22示出了用于将不同的数字视频和/或音频信号从数字源设备发送 到不同宿设备的网络；
图23示出了用于在源设备和多个宿设备之间传输HDMI信号的光网 络；
图24示出了用于在源设备和多个宿设备之间传输TMDS信号的光网 络。

参考图示用于实现本发明的示例实施例的结构以及操作的附图来描 述本发明的原理。以此方式利用附图和说明书来呈现本发明不应该被理解 为限制本发明的范围。本发明的其它特点和优点将通过说明书包括权利要 求而在某种程度上变得明显，或者，也可以通过本发明的实践来了解。
1.说明性数字光缆
请参看图3，该图示出了数字光缆300，从而说明一个示例实施例。 数字光缆300可以包括具有第一端302和第二端303的光纤301。第一接 口304耦合到光纤301的第一端302，而第二接口305耦合到光纤301的 第二端303。
如图3所示，数字光缆300的第一接口304耦合到诸如DVI或HDMI 数字视频和/或音频处理设备之类的数字源设备340。数字源设备340包括 源控制器341和TMDS发送器342。数字光缆300的第二接口305耦合到 诸如DVI或HDMI数字视频显示和/或音频输出设备之类的数字宿设备 320。数字宿设备320包括TMDS接收器322和宿控制器321。
数字光缆300的第一接口304可以包括串行器306，如电子串行器电 路，以及用于将电信号转换为光信号的装置，如发射光学组件(TOSA)307。 串行器306可以是电串行器电路，其从TMDS发送器342接收电TMDS 信号(TMDS信号的数量取决于标准)，并将TMDS信号串行化成单个电 信号。TOSA 307可以包括光发射器，如发光二极管(LED)或激光二极管 (例如，VCSEL)，其从串行器306接收电串行数据信号，并将电串行数 据信号转换为光串行数据信号，以便发送到光纤301上。
数字光缆300的第二接口305包括用于接收光信号并将光信号转换为 电信号的装置，如接收光学组件(ROSA)。ROSA 308可以包括光接收器， 如光电二极管，其从光纤301接收光串行数据信号，并将光串行数据信号 转换为电串行数据信号。解串器309可以是电解串器电路，其从ROSA 308 接收电串行数据信号，并将电串行数据信号解串成TMDS信号(TMDS 信号的数量将取决于标准)，以便发送到数字宿设备320的TMDS接收器 322。
在工作中，数字源设备340(例如，DVD播放器、数字线缆盒或计 算机)连接到数字光缆300的第一接口304。数字光缆300的第二接口305 连接到宿设备320(例如，数字电视、数字音频系统或数字监视器)。
为在数字宿设备320上显示数字视频图像或播放数字音频，数字源设 备340的源控制器341将诸如像素数据、音频数据和/或控制数据之类的 数据信号发送到TMDS发送器342，TMDS发送器342将数据信号转换 为特定标准(例如，DVI或HDMI)的TMDS数据信号格式。TMDS发 送器342将TMDS数据信号发送到串行器306。串行器306接收TMDS 信号，并将TMDS信号串行化为单个的电串行数据信号。串行器306将 电串行数据信号发送到TOSA 307。TOSA 307将电串行数据信号转换为 光串行数据信号，并将光串行数据信号发送到光纤301。
光串行数据信号由第二接口305的ROSA 308接收，而ROSA 308又 将光串行数据信号转换回电串行数据信号。ROSA 308将电串行数据信号 发送到解串器309，解串器309根据数字宿设备320所使用的标准(例如， DVI或HDMI)，将电串行数据信号解串回多个TMDS信号。解串器309 将TMDS信号发送到位于数字宿设备320上的TMDS接收器322。TMDS 接收器322将TMDS信号转换为视频和/或音频数据信号，如像素数据、 音频数据和/或控制数据，而所述信号被输出到数字宿设备320的宿控制 器321。
现在请参看图4，该图输出了根据本发明的另一个示例实施例的数字 光缆400。根据图4所示的实施例，第一接口404可以包括多个TOSA(或 发射芯片)406和波分复用器(WDM)407。波分复用将不同波长的光束 组合成待由光纤接收的单个光传输。第二接口405包括波分解复用器 (WDD)408和多个ROSA(或接收器芯片)409。WDD 408将复用的光束 分离为不同波长的光束。
在工作中，数字源设备440连接到数字光缆400的第一接口404。数 字光缆400的第二接口405连接到数字宿设备420。源设备440的源控制 器441产生诸如像素数据、音频数据和/或控制数据之类的数据信号。数 据信号被发送到TMDS发送器442，TMDS发送器442将这些数据信号 转换为TMDS数据信号格式(符合适当的标准，例如，DVI或HDMI)。 TMDS发送器442将TMDS数据信号发送到多个TOSA 406，一个TOSA 接收每一个TMDS数据信号。TOSA 406每一个都包括诸如激光器或LED 之类的光发射器。每一个TOSA406都以与其它TOSA406相比稍微偏移 的波长来发射光。TOSA 406将电TMDS信号转换为光信号，并将所述光 信号传送到WDM 407。WDM 407接收光信号，并将来自不同发射器的 光信号(每一个都有不同波长)组合成复用的光信号，并将复用的光信号 传送到光纤401的第一端402上。
由第二接口405的WDD 408从光纤401的第二端403接收复用的光 信号。WDD 408分离被传送的各个波长，并将分离的光TMDS信号引导 到ROSA 409中适当的一个ROSA。ROSA 409中的每一个ROSA都包括 光接收器，该光接收器将光TMDS信号转换回电TMDS信号。ROSA 409 将电TMDS信号发送到位于宿设备420上的TMDS接收器422。TMDS 接收器422将TMDS信号转换为视频显示和/或音频数据信号，如像素数 据、音频数据以及控制数据，而所述数据被输出到宿设备420的宿控制器 421。
现在请参看图5，该图示出了根据本发明的另一个示例实施例的数字 光缆500。根据图5所示的实施例，数字光缆500使用时分复用以在具有 第一端502和第二端503的光纤501上发送TMDS信号。
时分复用是通过交错脉冲从单个光谱导出两个或更多显然同时的通 道的数字复用。因此，给每一个通道分配了在连续时间间隔内访问光传输 链路的权限。例如，类似方法是包交换传输，这种包交换传输在HDMI 光缆中可以特别有利。第一接口504包括时分复用器(TDM)506和TOSA 507。第二接口505包括ROSA 508和时分解复用器(TDD)509。
在工作中，数字源设备540的源控制器541产生数据信号(例如，像 素、音频和/或控制数据信号)。数据信号被发送到TMDS发送器542， TMDS发送器542将数据信号转换为TMDS数据信号格式。TMDS发送 器542将TMDS数据信号发送到TDM 506。
TDM 506接收TMDS信号，并使信号交错，以便按顺序发送到TOSA 507。TOSA 507接收交错信号，将从TDM 507发送的电信号转换为光信 号，并将所述光信号传送到光纤501。
光信号由第二接口505的ROSA 508接收。ROSA 508包括将光信号 转换回电信号并将所述电信号发送到TDD 509的光接收器。TDD 509(例 如，基于字段(field))将接收到的被发送的电信号分离成TMDS信号， 并将分离的TMDS信号发送到位于数字宿设备520中的TMDS接收器 522。TMDS接收器522将TMDS信号转换为视频和/或音频数据信号， 而所述数据信号被输出到数字宿设备520的宿控制器521。
现在请参看图6，该图示出了根据本发明的另一个示例实施例的双向 数字光/电缆600。数字光/电缆600包括具有第一端602和第二端603的 光纤601，以及具有第一端611和第二端612的电链路(例如，金属线或 线缆)610。光纤601和电链路610都可以由塑料套613封装。第一接口 604耦合到光纤601的第一端602和电链路610的第一端611。第二接口 605耦合到光纤601的第二端603和电链路610的第二端612。
如图6所示，数字光/电缆600的第一接口604耦合到数字源设备640， 而数字光/电缆600的第二接口605耦合到数字宿设备620。
在工作中，来自源设备640的TMDS发送器642的TMDS信号由串 行器606串行化，由TOSA 607进行发送，并由ROSA 608通过光/电缆 600接收，由解串器609解串，并被发送到数字宿设备620的TMDS接收 器622。光纤601可以以与上文参考图3所描述的方式类似的方式来提供 从数字源设备640到数字宿设备620的数据信号传输。
仍请参看图6，电链路610将宿设备620的宿控制器621电耦合到源 设备640的源控制器641。电链路610可以在与由光纤601所提供的方向 相反的方向上为返回信号提供从宿设备620到源设备640的电通信。双向 通信允许源设备640和宿设备620彼此发送和接收数据。电链路610也可 以用于提供单向电通信或双向电通信方向。例如，电链路610(或多个电 链路)可以为HDMI实施例(例如，参见图2)中的显示数据通道和/或 CEC信号的传输提供电通信。根据这里所描述的任何实施例，显示数据 通道和/或CEC信号也可以与TMDS信号一起被发送。
根据此实施例，光纤601可以用来在较大的带宽和较大的传输速率可 能是最有利的方向上，将TMDS信号从数字源设备640传递到数字宿设 备620。在可能不需要较大的带宽和较大的传输速率的应用中，电链路610 可以用来在任一方向上传递数据信号。例如，电链路610可以用来发送标 识宿设备620或源设备640的制造商和型号的信息。然后，此信息可以由 数字源设备640或数字宿设备620显示在屏幕上。需要相对较低的带宽来 传输标识制造商和型号的信息。其它低带宽信号可以包括固件或软件的各 种握手、配置、更新，或控制信号。
电链路610可以包括多个电线或电缆，以便在宿设备620与源设备 640之间传递数据。例如，电链路610可以是非屏蔽双绞线线缆、带状线 缆、同轴线缆等等。
根据其它实施例，可以实现波分复用和时分复用，以便以类似于上文 参考图4和图5所描述的方式在这里所讨论的任何光纤上进行通信。
电链路610也可以在宿设备620和源设备640之间传输模拟数据信 号。TDM可以用来在电链路610上传输数据，通过将每一个方向上的数 据包与头和字段或者其它用于标识包净荷中的数据的源和/或目的的其它 装置交织。
现在请参看图7，该图示出了根据本发明的示例实施例的双向数字光 缆700。数字光缆700包括具有第一端702和第二端703的第一光纤701， 以及具有第一端711和第二端712的第二光纤710。第一光纤701和第二 光纤710都可以由单个塑料套713封装。第一接口704耦合到第一光纤 701的第一端702和第二光纤710的第一端711。第二接口705耦合到第 一光纤701的第二端703和第二光纤710的第二端712。
如图7所示，数字光缆700的第一接口704耦合到数字源设备740， 而数字光缆700的第二接口705耦合到数字宿设备720。第一光纤701用 于将TMDS信号从源设备740发送到宿设备720。第一光纤701可以以类 似于上文参考图3所描述的方式来提供从源设备740到宿设备720的数据 信号传输。
第二光纤710可以用于在相反方向上将返回数据从宿设备720传送到 源设备740。第二接口705包括TOSA 714，TOSA 714从宿设备720的 宿控制器721接收电返回信号。TOSA 714将电返回信号转换为光返回信 号，将所述光返回信号传送到第二光纤710的第二端712上。第一接口 704包括ROSA 715，ROSA 715从第二光纤710的第一端711接收光返回 信号，并将所述光返回信号转换为电返回信号。ROSA 715将电返回信号 发送到源设备740的源控制器741。
根据此示例实施例，第一光纤701可以用来将TMDS信号从源设备 740传递到宿设备720，而第二光纤710可以用来在相反方向上传递数据。 在两个方向都需要较大的带宽和较大的传输速率的情况下，此实施例可以 特别有利。应该理解，在有利的情况下，在这里所描述的任何实施例中， 数据传递的方向都可以颠倒的或是双向的。
根据一个示例实施例，第一接口704的TOSA 707可以包括VCSEL， 用于将光串行数据信号传送到第一光纤701上；而第二接口705的TOSA 714可以包括LED，用于将返回光信号传送到第二光纤710上。当可以接 受较低的带宽时，LED可以用于第二接口705的TOSA 714。使用LED 也会比使用VCSEL更加经济合算。因此，VCSEL可以用于较高带宽的 路径，如那些发送视频和/或音频数据的路径，而LED可以用于较低带宽 的路径，如那些发送制造商、配置以及型号信息和/或控制信号的路径。
根据其它实施例，可以在图7中所显示的实施例的任一方向上实现 WDM和TDM，以便通过如上文参考图4和5所描述的光纤进行通信。
现在请参看图8A，该图示出了根据本发明的示例实施例的双向数字 光缆800。该数字光缆可以包括具有第一端802和第二端803的单个光纤 801。第一接口804耦合到光纤801的第一端802，而第二接口805耦合 到光纤801的第二端803。如图8A所示，数字光缆800的第一接口804 耦合到数字源设备840(例如，DVI或HDMI源设备)，而数字光缆800 的第二接口805耦合到宿设备820(例如，DVI或HDMI源设备)。
根据图8A所示的实施例，同一个光纤801用于从源设备840到宿设 备820的数据传输，并用于在相反方向上的从宿设备820到源设备840的 返回信号传输。
每一个接口804和805都可以包括用于双向光通信的光纤收发器 807。收发器可以既是用于将电信号转换为光信号的装置，又是用于将光 信号转换为电信号的装置。可以实现多个不同的收发器实施例。图8B描 述了收发器807的示例实施例。收发器807可以包括用于发送光信号的 TOSA 810以及用于接收光信号的ROSA 811。TOSA 810可以包括光发射 器(例如，激光器或LED)，所述光发射器接收电数据信号，将电数据信 号转换为光数据信号，并将光学数据信号传送到光纤801上。ROSA 811 包括光接收器，所述光接收器从光纤801接收光数据信号，并将该信号转 换为电数据信号。收发器807可以进一步包括光循环器812，光循环器812 将传送的和接收到的数据信号分离。尽管示出并描述了收发器807的特定 实施例，但是，也可以使用包括其它光学组件和部件的其它实施例来在数 字光缆上发送和接收光信号，例如，如下面参考图9-14B所述。
根据一个示例实施例，第一接口804的TOSA 810可以包括VCSEL， 用于将光串行数据信号传送到光纤801上；而第二接口805的TOSA 810 可以包括LED，用于在相反方向上将返回光信号传送到光纤801上。
光缆800将宿设备820的宿控制器821耦合到源设备840的源控制器 841，以便进行双向数据传输。光纤801可以用来将TMDS信号从数字源 设备840传递到数字宿设备820。同一个光纤801也可以用于在相反方向 上传递返回数据。在HDMI实施例中，同一个光纤801也可以用来传递 DDC和CEC信号。在需要单个光纤的情况下，该实施例可以特别有利。
根据其它示例实施例，可以任一方向上实现WDM和TDM，以便通 过光纤801进行通信。然而，在有些情况下，可能只在一个方向上(即， 从源设备840到宿设备820)需要最高速度的通信，而相反的返回方向上 不是必需的。在此情况下，通过单个光纤801的TDM由于不对称的数据 传输速率而不是那么有利，而WDM可能更有利。
可以由设置在标准线缆(例如，DVI和HDMI线缆)上的5VDC电 源连接为光纤部件供应电力。用于光纤部件的电力也可以从其它外部电源 或内部电源外部地或内部地供应到光纤部件。
利用光纤在数字宿设备和数字源设备之间传输TMDS信号和/或其它 信号可以减小EMI场，而EMI场是可能限制利用铜线缆传输TMDS信 号的常规线缆的长度的一个因素。在某些情况下，这可以不再需要中继器。 光纤数据传输在相对长的距离上精确而有效，这种长距离可以比通常利用 基于金属的线缆传输TMDS信号所实现的距离要长许多倍。更长距离上 的光纤数据传输与使用金属线缆的传输相比，还可以更不容易受干扰的影 响。光纤线缆还可以比金属线缆更细，更轻。光纤线缆还可以不需要数字 到模拟和模拟到数字的转换。因此，与利用常规的具有铜链路的线缆相比， 本发明可以允许数字、视频和/或音频线缆的长度延长，将数字视频和/或 音频部件放置到更远的位置，减少硬件，使传输误差更少。
此外，光纤技术的特征在于高带宽和可靠的高速数据传输。尽管一般 的基于铜的线缆带宽可以处于从22.5Mpps到165Mpps的范围，但是， 在单个光纤上的可靠光纤通信可能能够实现比基于铜的数字传输线缆的 速度更快的速度。结果，与基于铜的数字线缆相比，根据本发明所配置的 数字光缆可以有助于提高带宽和数据传输速率。提高的带宽和数据传输速 率又可以有助于使用具有更多显示像素的更高分辨率或更大的显示器。
本发明的实施例可以包括TOSA，所述TOSA包括光学封装(例如， TO-Can封装)，在光学封装内具有光发射器(例如，VCSEL)、监视光电 二极管以及激光驱动器，用于将光信号传送到光纤。光发射器、监视光电 二极管以及激光驱动器中的任何一个都可以是分离的部件，也可以根据普 通的外延设计来制造。根据一个实施例，激光驱动器可以是调制激光驱动 器，用于向激光器提供调制电流源。可以从TOSA外部的源，如设置在 标准线缆上的5VDC电源连接，向激光器提供偏置电流源。在上文所描 述的实施例中引用了TOSA的情况下，所述光学封装可以作为第一接口 和/或第二接口的一部分被集成。
在这里所讨论的网络的线缆是闭环的，光学部件包含在所述线缆或网 络内的情况下，也可以包括简化的激光驱动器，以便驱动光学部件。
2.说明性的用于光缆和光网络中的双向光学设备
实现双向光通信的实施例可以包括各种收发器设计。请再次参看图 8A，收发器807可以包括用于通过单个光纤发送和接收光信号的各种不 同子部件、组件以及配置。例如，请参看图9，该图示出了根据本发明的 示例实施例的双向光学组件910。双向光学组件910可以代替如图8B所 示的收发器实施例被用于图8A的数字光缆中，用于通过光纤801的双向 光通信。
图9是双向多频带光学组件910的基本示图。可以由光源917发出第 一波长的光911，光911可以在点915和914被反射，并从光口913出去。 光源917可以是输出光911的VCSEL，可以以一种形式或另一种形式用 通信信号等等对光911进行调制。这些功能可以利用连接到源917的电子 模块966来实现。源917可以是适用于所述组件的应用的另一种设备。除 第一波长之外，光911也可以具有可通过滤光器或镜过滤的其它波长。点 915和914是光被反射的位置，并且可以位于镜上，镜是结构916的分立 部件或集成部件，如该结构中的内反射面或反射滤光器。点914可以是滤 光器918反射特定波长的位置。滤光器918可以允许光919穿过它到光口 923。光912可以进入光口913，并穿过波长滤光器918。滤光器918可以 是反射一个或多个波长并透射另一些波长的分色滤光器。滤光器918可以 被设计为使第二波长的光919通过。光912的所有其它波长不会通过滤光 器918透射。第二波长的光919可以由检测器921检测，并被转换为电信 号。可以对光919进行调制。检测器921与电子模块967一起可以对这样 的光进行解调。检测器921可以是光检测器或适用于所述组件的应用的另 一种设备。可以由设备910同时发送和接收光信号。另一方面，部件917 和921可以都是检测器或者源，并同时以不同波长的光或以相同波长的光 分别接收或发送各种信号。
源917和检测器921可以封装在标准TO-can(例如，TO-5或TO-18) 内作为光学部件。对于小型因子可热插拔(SFP)模块，这些部件可以电子 地并以封装的方式具有对标准PCB的接口。这些部件也可以具有其它形 式的封装。可替选地，源917和检测器921可以是结构916的组成部件。 分别用于光源917和检测器921的透镜922和923可以是模制塑料部件。 这些透镜也可以是集成到结构916中的部件，或者被模制作为该结构的一 部分。代替地，透镜922和923可以是TO-can部件917和921的一部分， 或者位于激光器和检测器芯片上或整体地作为激光器和检测器芯片的一 部分。位于光口913处的透镜924可以将入射光聚焦到结构916中的镜、 滤光器或检测器。它也可以在光口913处将出射光聚焦到光波导如光纤 上。透镜924可以具有与透镜922和923相同的结构特性。透镜922、923 和924也可以用于对光进行校准。
结构916可以是由材料如Ultem制造的模制塑料部件，或者其可以 是注模金属部件或其它金属外壳。结构916也可以由复合材料制造。 TO-can光学组件917和921可以利用环氧树脂或激光焊接方式附接于塑 料或金属结构916中。这些部件是容忍对准的。可以将金属环附接到塑料 结构916，以便将金属部件激光焊接到塑料结构916。可以将分色滤光器 918或镜置于在塑料或金属结构916内形成的模制凹口中并将其粘合就 位，也可以通过压力将分色滤光器918或镜插入并使其就位。结构916 中的模制凹槽可以提供对分色滤光器918的适当对准。可替选地，结构 916可以由粘合在一起的两个构件组成，所述构件中的一个或两者的表面 上都可以放置有分色反射镜。
图10示出一种双向光学设备1030，其具有多个光学部件，如检测器 或源，或检测器和源的混合体。光学部件的数量是任意的，并可以由设备 1030的应用或数字光缆的标准(例如，DVI或HDMI标准中的通信链路 的数量)来确定。设备1030显示出五个光学部件1041、1042、1043、1044 和1045，作为结构1035的说明性示例。光1036可以通过光口1013到达， 而光1037可以离开光口1013。接收到的光1036可以具有多个波长(例 如，每一个波长代表一个TMDS信号)，每一个波长具有不同于其它波长 的通信信号。类似地，发送的光1037可以具有多个波长(例如，代表TMDS 或其它信号)，每一个波长具有不同于其它波长的通信信号。光1036和光 1037可以由光学机构1038传播到光学部件1041、1042、1043、1044和 1045以及从光学部件1041、1042、1043、1044和1045传出。机构1038 可以是光波导、光纤、一系列镜或用以完成光1036和1037到光学组件和 从光学组件的传播的其它产品。或者，也可以不使用机构1038。透镜1024 和1068可以用来适当地对光进行聚焦或校准。这些透镜可以是结构1035 的组成部分。去往或来自光学部件1041、1042、1043、1044和1045的光 1036和光1037可以穿过滤光器，例如，分别穿过滤光器1046、1047、1048、 1049和1050。换句话说，如果每一个光学部件都具有不同于其它光学部 件的波长，则可以有与相应的部件关联的该波长的滤光器。例如，光学部 件1041可以发送或接收第一波长或带宽的光信号(例如，第一TMDS信 号)；光学部件1042可以发送或接收第二波长或带宽的光信号(例如，第 二TMDS信号)；光学部件1043可以发送或接收第三波长或带宽的光信 号(例如，第三TMDS信号)；光学部件1044可以发送或接收第四波长 或带宽的光信号(例如，第四TMDS信号)；而光学部件1045可以发送 或接收第五波长或带宽的光信号(例如，第五TMDS信号)。类似地，滤 光器1046可以透射仅第一波长或带宽的光信号或使仅第一波长或带宽的 光信号通过；滤光器1046可以透射仅第二波长或带宽的光；滤光器1048 可以透射仅第三波长或带宽的光；滤光器1049可以透射仅第四波长或带 宽的光；而滤光器1050可以透射仅第五波长或带宽的光。所有光学部件 1041、1042、1043、1044和1045可以同时发送光信号1037和/或接收光 信号1036。
滤光器1046、1047、1048、1049和1050可以替换为例如分色反射镜 或其它波长或带宽区分机构。利用这样的替换，可以对光学装置进行调整， 以便向光学部件1041、1042、1043、1044和1045传播光信号1036和1037 以及从光学部件1041、1042、1043、1044和1045传播光信号1036和1037。 结构1035可以由模制塑料(例如，Ultem)、金属、复合材料或其它合 适的材料制造。
图11是根据本发明的说明性光收发器的横截面侧视图。以1140总体 上示出所述说明性光收发器，所述说明性光收发器包括位于光发射器1144 之上的光检测器1142，两者沿着共同的光轴1146对准。光检测器1142 优选地吸收第一波长和/或第一波长范围，而使第二波长和/或第二波长范 围通过。光发射器1144优选地发射第二波长和/或第二波长范围，该波长 和/或该范围的波长穿过光检测器1142，并从光收发器1140的顶部出去。 在该说明性实施例中，入射光束和出射光束都穿过光收发器1140的顶部。
虽然可以使用由多种半导体材料中的任何一种材料制造的任何合适 的光发射器1144，但是，如图11所示的光发射器1144是平面的电流引导 的GaAs/AlGaAs顶部发射的垂直腔面发射激光器(VSCEL)。所述说明性 VCSEL 1144在n掺杂的砷化镓(GaAs)衬底1148上形成，在衬底1148的 底表面上提供了n接触层1150。在衬底1148上形成n型镜堆叠1152。n 型镜堆叠1152优选地是分布式Bragg反射镜(DBR)，其包括具有交替较 高和较低的铝含量的周期性的掺杂AlGaAs层。在n型镜堆叠1152的顶 部示出有源区1154。有源区1154优选地具有多个量子阱，但是根据需要， 也可以是任何合适的有源区。此外，有源区1154可以包括底部限制层和 顶部限制层。在有源区1154的顶部提供了p型镜堆叠1160，以完成VCSEL 结构。p型镜堆叠1160优选地是分布式Bragg反射镜(DBR)，其包括具有 交替较高和较低的铝含量的周期性的掺杂AlGaAs层。n型镜堆叠1152、 有源区1154和p型镜堆叠1160优选地被配置成产生具有第二波长和/或 第二波长范围的出射光束。
在VCSEL 1144的顶部提供了光检测器1142。说明性光检测器1142 包括三个串联连接的光电二极管，这些光电二极管还与VCSEL 1144串联 连接。可以在顶部镜1160的顶部提供重p掺杂缓冲层1164，如图所示。
为形成第一光电二极管，在重p掺杂缓冲层1164上提供p掺杂层 1166，随后是n掺杂层1168。p掺杂层1166和n掺杂层1168都可以是 AlGaAs。优选地调节Al的含量，以调整层的带隙，实现所需的吸收截止 波长，在该说明性实施例中，所述吸收截止波长低于VCSEL 1144的发射 波长。
反向偏置的隧道结1170耦合到第一光电二极管。隧道结1170包括两 个高掺杂但是相反地掺杂的相邻层，以产生突变结，该突变结产生窄耗尽， 甚至在相对较低的反向偏压下也允许相当大的隧穿电流。在该说明性实施 例中，隧道结1170的底层是n型，而顶层是p型。n型底层与第一光电 二极管的n掺杂层1168进行很好的电接触，而p型顶层与第二光电二极 管(包括p掺杂层1172和n掺杂层1174)的p掺杂层1172进行很好的 电接触。
一旦形成了隧道结1170，就提供p掺杂层1172，随后是n掺杂层1174， 以形成第二光电二极管。隧道结1170进行第一光电二极管和第二光电二 极管之间的串联连接。类似于第一光电二极管，p掺杂层1172和n掺杂 层1174都可以是AlGaAs。优选地调节Al的含量，以调整层的带隙，实 现与第一光电二极管相同的截止波长，但是，这并不是在所有实施例中都 需要。然后，形成又一个隧道结1176，接下来是p掺杂层1178和n掺杂 层1180，以形成第三光电二极管。
在使用过程中，向光收发器1140的顶部提供具有第一波长和/或第一 波长范围的入射光束1184。将第一、第二和第三光电二极管中的每一个 优选地调整成吸收第一波长和/或第一波长范围的入射光束1184的至少一 部分。VCSEL的p型镜堆叠1160优选地在第一波长和/或第一波长范围 内至少部分地具有反射性。因此，没有被第一、第二和第三光电二极管所 吸收的光中的至少一部分将通过光电二极管被反射回来，如在1186所示。 第一、第二和第三光电二极管的厚度被优选地调节成使得每一个光电二极 管都从入射光束1184和1186吸收大致相同的能量。在一个实施例中，第 一、第二，以及第三光电二极管的厚度分别是大约0.30、0.27以及0.23 微米，用于吸收808微米的波长。可以提供上接触层1182，其与第三光 电二极管的n层1180进行电接触。也可以在结构1140的顶部提供一个或 多个四分之一波长的氧化物或氮化物层(未显示)，以减少反射，并帮助 保护光收发器1140。
在一个说明性实施例中，为帮助限定VCSEL 1144的电流孔(current aperture)，可以蚀刻通过第一、第二以及第三光电二极管的一个或多个 沟槽1196a-1196d，并且在一些实施例中，可以将这些沟槽蚀刻到VCSEL 1144的顶部p型镜堆叠1160中。这可以利用活性离子蚀刻(Reactive Ion Etch，RIE)来实现，但是，也可以使用任何合适的图案化方法。为有助于 选择性的横向氧化，向VCSEL 1144的顶部p型DBR镜堆叠1160的一个 或多个周期性的层提供相对于其它周期性的层来说更高的Al浓度。当通 过一个或多个沟槽1196a-1196d而暴露于氧化环境时，层1190在横向上 被选择性地氧化，以形成用于VCSEL 1144的电流孔1192。可以通过控 制层1190对氧化环境的暴露时间来控制横向氧化的程度。可以看出，暴 露时间优选地被控制成使得保留所需的电流孔1192。在一个实施例中， VCSEL 1144的电流孔1192具有大约5-10微米的直径。
在该说明性实施例中，第一、第二以及第三光电二极管的横向尺寸大 于VCSEL 1144的孔1192的横向尺寸。在该说明性实施例中，第一、第 二以及第三光电二极管的横向尺寸可以大约为100-200微米，而VCSEL 1144的光腔的横向尺寸可以大约为5-10微米。当具有例如100微米的直 径的光纤被置于光收发器1140之上时，第一、第二以及第三光电二极管 的横向尺寸可以充分地宽，以吸收大量入射光束，而无需透镜或其它聚光 元件。此外，光纤与第一、第二以及第三光电二极管的对准可以不难或不 关键。同样，由于VCSEL 1144的孔1192相对于光纤的直径比较小，由 VCSEL 1144所产生的出射光束1193中很多都将被光纤捕获，而无需透 镜或其它聚光元件。因此，可以提供高效的并且经济合算的光收发器1140。
在某些实施例中，沟槽1196a-1196d的深度可以只有大约1-2微米宽。 然后，可以在结构1140的顶部沉积金属层，以填充至少这些沟槽中的一 些，比如沟槽1196a和1196d，以与VCSEL 1144的顶部反射镜1160进 行电连接。为防止金属层与光检测器1142的各个中间层进行电接触，被 用金属层填充的那些沟槽可以首先顺着如图中的1195a和1195d所示 的电介质层排列。如下面所进一步描述的，当需要将串联连接的第一、第 二以及第三光电二极管所产生的整个电势提供到其它设备或结构时，这些 电连接可能有用。
图12是图11的说明性光收发器的顶视图。图12示出了光检测器 1142的顶部，包括沟槽1196a-1196d以及VCSEL 1144的层1190的横向 氧化的横向范围。还示出了用于与光检测器1142的顶部进行电接触的金 属接触1104。说明性光检测器1142的外边界由外沟槽来限定，其以1196a 和1196d共同示出。外沟槽有助于将光检测器1142与在同一个衬底上形 成的其它光检测器或器件进行隔离。外沟槽还有助于使光检测器1142的 总电容保持较低的水平。说明性外沟槽1196a和1196d是环形的，但是也 可以使用其它形状。由1196b、1196c共同表示的内沟槽也是环形的，并 且向内与外沟槽间隔开。如果需要，内沟槽可以用氧化物或其它电介质填 充。
在图12的说明性实施例中，内沟槽1196b和1196c包括一个或多个 桥，如桥1110a-1110d。桥1110a-1110d提供光检测器1142的位于内沟槽 1196b和1196c之内的部分与光检测器1140的位于内沟槽1196b和1196c 和外沟槽1196a和1196d之间的部分之间的电连接。当这样被提供时，金 属接触1104可以只在光检测器1142的位于内沟槽1196b和1196c与外沟 槽1196a和1196d之间的部分上延伸，并与该部分进行电连接。如果不提 供桥1110a-1110d，则可以跨内沟槽1196b和1196c提供金属迹线，以与 光检测器1142的位于内沟槽1196b和1196c之内的部分进行电连接(如 果需要)。可以看出，光检测器1142可以覆盖比VCSEL 1144的孔1192 更大的区域。当外沟槽1196a和1196d以及内沟槽1196b和1196c被暴露 于氧化环境时，在横向上选择性地氧化VCSEL 1144的层1190(参见图 11)，以形成电流或光孔1192。通过虚线1102和实线1108示出了横向氧 化的程度。在所示出的实施例中，从外沟槽到虚线1102向外地以及从外 沟槽朝着内沟槽向内地氧化VCSEL 1144的层1190。同样，从内沟槽朝 着外沟槽向外地以及从内沟槽到虚线1108向内地氧化VCSEL 1144的层 1190。虚线1108描绘了VCSEL 1144的电流孔1192的外形。在一个实施 例中，电流孔1192具有大约5-10微米的直径，其产生较低功率的VCSEL 发射器。
在某些实施例中，内沟槽和外沟槽都可以用氧化物或其它隔离材料填 充。在其它实施例中，金属层(图12中未显示)可以沉积到一些沟槽(如 内沟槽和/或外沟槽1196a-1196d)的至少一部分中，以进行到VCSEL 1144 的顶部反射镜1160的电连接。当提供金属层时，可以首先提供电介质层， 以帮助防止金属层与光检测器1142的各种中间层进行电接触。如下面所 进一步描述的，当需要使由串联连接的第一、第二以及第三光电二极管所 产生的整个电势可由其它设备或结构利用时，此电连接可能有用。以类似 的方式，在某些实施例中，可以提供适当的沟槽和金属接触，以便所有三 个电接触在顶表面上分别可用，从而实现例如到不透明或透明衬底的芯片 倒装焊接(flip-chip bonding)。
这里所显示的本发明的实施例中的任何一个都可以包括整体形成的 激光二极管和光电二极管。在一个这样的实施例中，激光二极管和光电二 极管通过隧道结连接，以便可以使用单个电源为激光二极管和光电二极管 供电。形成适当的接触，以允许接入到激光二极管、隧道结以及光电二极 管的各种结。
现在请参看图13，该图示出了光电子器件的示例，所述光电子器件 包括外延结构1300，该外延结构1300包括了在晶片衬底上形成的层。在 一个实施例中，使用GaAs晶片形成结构1300。然而，也可以使用其它 III-V(三-五)半导体组合。图13示出了VCSEL 1301。所显示的示例中 的VCSEL 1301包括顶部镜1302、有源区1304以及底部镜1306。有源区 1304中存在p-n结。在底部镜1306之下形成间隔物层1311。
间隔物层1311优选地是大约5λ/4或7λ/4，其中，λ是VCSEL 1301 被设计用于发出的光的波长。间隔物层1311可以是波长的任意奇数倍(即 n是整数)，其厚到足以抵消可能在外延结构1300的各个层中发 生的非均匀性。间隔物层1311必须足够厚，以便当对间隔物层1311进行 蚀刻时，最深的非均匀性不会完全穿过间隔物层1311，且最浅的部分到 达间隔物层1311。因此，目标是暴露间隔物层1311，而不会在任何一点 完全穿过间隔物层1311。随后的处理使用选择性蚀刻剂比如稀氢氟酸来 均匀地暴露位于间隔物之下的层。
外延结构1300进一步包括在VCSEL 1301上形成的并电连接到 VCSEL 1301的隧道结1308。隧道结1308包括重掺杂的n+层1310和重 掺杂的p+层1312。
外延结构1300进一步包括在隧道结1308上形成的并电连接到隧道结 1308的光电二极管，所述光电二极管包括由隧道结1308的重掺杂的p+ 层1312和轻掺杂的光电二极管n型层1314构成的第二p-n结。也可以在 p+层1312和光电二极管n型层1314之间制造另外的不是重掺杂的p型 层(未显示)。在一个实施例中，在n型衬底1316上构造外延结构1300。 虽然图13中所显示的衬底1316是薄层，但是，实际上在本发明的一个实 施例中，该衬底达到几百微米，而包括光电二极管1318、隧道结1308以 及激光二极管1301的外延结构1300大约是10微米。通常利用金属有机 化学气相沉积(MOCVD)工艺来形成外延结构1300。
顶部镜1302是分布式Bragg反射器(DBR)，其通常包括多个具有高 和低折射率的交替层。这产生具有大约99.5％的高反射率的反射镜。在所 显示的示例中，顶部反射镜由p型材料比如掺碳砷化铝镓(AlGaAs)构成， 其中，Al的含量可以在0％到100％之间变化。顶部镜1302包括大约20 个镜周期，其中，每一个周期都包括高折射率层和低折射率层。
有源区1304包括许多量子阱，用于激励激光能量的发射。在所显示 的实施例中，有源区1304小于1微米。在有源区之下的是底部镜1306。 底部镜由大约30到35掺杂n型镜周期组成。硅是可以在底部镜中使用的 掺杂剂的一个示例。
如前面所提及的，隧道结1308包括重掺杂的n+层1310和重掺杂的 p+层1312。为实现重掺杂，可能需要创建超晶格结构。例如，可能需要 包括GaAs和InGaAs两个层(例如，多个交替层)来调整带隙和掺杂特 性，以改善隧道结1308，而不是仅包括GaAs层。也需要隧道结1308稍 微透明，以便允许光能穿过以到达光电二极管层1314。在一个实施例中， 这是通过在重掺杂的n+层1310上提高掺杂来实现的，以便通过所谓的 Burstein偏移来提高透明度。
有利的是平衡重掺杂的p+层1312的厚度，使得在隧道结1308中存 在适当的导电性，同时保持适当的透明度。因此，在本发明的一个实施例 中，重掺杂的p+层1312为大约50到100纳米，并且优选地是至少3x1019 的p型材料(例如，当在850nm激光器中使用时)。重掺杂的n+层1310 可以是几乎任何不会带来光的损失的切合实际的厚度。
在隧道结1308之下的是光电二极管1318。光电二极管1318应该被 构造成对入射光具有适当的响应性。因此，在本发明的一个实施例中，光 电二极管1318包括轻掺杂的n型层1314，当VCSEL 1301被设计成发出 850纳米波长时，所述轻掺杂的n型层1314大致是3微米或更小。本发 明的一个实施例包括大约1.5微米的轻掺杂的n型层1314。值得注意的是， 轻掺杂的n型层1314的厚度可以用来调整光电二极管的响应性和速度。
现在请参看图14A，该图示出了通过光刻工艺形成接触和氧化物层的 实施例。接触的形成允许适当的偏置被施加到待从VCSEL 1301和光电二 极管1318读取的信号上。光刻工艺包括一系列向外延结构1300施加光致 抗蚀剂的操作。然后，所述光致抗蚀剂以光刻方式曝光成各种图案。光刻 曝光允许光致抗蚀剂的图案保留在外延结构1300上，而光致抗蚀剂的剩 余部分可以从外延结构1300洗去。
保留在外延结构1300上的光致抗蚀剂的图案阻止离子被注入外延结 构1300，阻止金属被沉积在外延结构1300上，并且阻止蚀刻溶液蚀刻部 分外延结构1300。因此，通过利用适当的光刻工艺，包括VCSEL 1301、 隧道结1308以及光电二极管1318的整体结构1400可以被构造成具有适 当的接触，并与晶片上正同时被制造的其它器件隔离。
在如图14A所示的示例中，形成隧道结接触1422，使得它连接到重 掺杂的p+层1312。形成VCSEL接触1424，使得它连接到VCSEL 1301 的顶部镜1302。可以在衬底1316的底部形成另一个接触，以向光电二极 管1318提供适当的接触。形成隔离屏障1426，以将VCSEL 1301和光电 二极管1318与在衬底1316上形成的其它器件隔离。孔1428被氧化到顶 部镜1302中。孔1428主要用于引导电流通过VCSEL 1301。
更具体地，光电子器件1400是从外延结构1300制造的。在外延结构 1300上生长诸如二氧化硅或氮化硅之类的电介质，以形成电介质层1430 的一部分。使用浅沟槽掩模来利用刻蚀工艺去除部分氧化物。使用蚀刻工 艺在VCSEL 1301中形成浅沟槽1432。然后，可以将孔1428氧化到VCSEL 1301中。
然后，可以使用深沟槽掩模来蚀刻深沟槽1434。可以使用蚀刻来一 直蚀刻到厚AlAs间隔物1311。该间隔物可以是AlAs或另一种AlGaAs 合成物，只要铝的含量显著地大于下伏层中的铝的含量。可以使用停止蚀 刻来蚀刻穿过AlAs间隔物1311直到n+层1310。可以使用另一个刻蚀来 蚀刻穿过n+层1310直到p+层1312。此时，可以生长另外的氧化物，所 述氧化物形成电介质层1430的另外部分。去除电介质层1430的一部分， 接下来沉积金属以在光电子器件1400上形成接触1422、1424。
图14B示出光电子器件结构和接触的顶视图。图14B示出了隧道结 接触1422和VCSEL接触1424的布置。尽管示出了单个隧道结接触1422， 但是，在其它实施例中，也可以在隧道结接触1422的对面形成另外的隧 道结接触，以在封装光电子器件结构时提供另外的引线接合选择。
3.说明性的用于消费类电子产品的光网络
根据示例实施例的光网络可以将数字视频和/或数字音频从源设备分 发到多个宿设备。光网络可以将不同的数字视频和/或数字音频数据分发 到不同的宿设备，或者，光网络也可以将相同的数字视频和/或数字音频 数据分发到不同的宿设备。
例如，请参看图15，该图示出一个光网络，包括将数字视频和/或音 频信号(数据A)分发到多个宿设备1505(接收设备A-N)的数字源设 备1500。在该实施例中，相同的数据(数据A)被分发给多个宿设备1505。 数据A可以是例如根据DVI标准或HDMI标准的数字视频和/或数字音 频数据。数据A也可以包括根据HDMI标准的诸如控制、状态和/或DOC 数据之类的返回信号。数据A也可以在从源1500到多个接收器1505的 单个方向上进行传输，没有相反方向上的返回信号。图15中所显示的光 网络可以包括电TMDS信号的传输，电TMDS信号可以被转换为至少一 个光信号，以便传送到多个接收设备1505。至少一个光信号可以被如图 15所示的多个接收设备1505分离或再现和接收。分离的或再现的光信号 可以在“下游”进一步被分离或再现，并分发到另外的宿，以便每一个宿都 接收到数据A的副本。
在需要在多个宿设备1505上显示源设备1500的输出的环境下，根据 图15中所显示的实施例的光网络可以特别有利。例如，在多个数字电视 显示数字视频并输出可听见的数字音频的零售业中，可能需要使单个数字 视频和音频源设备(例如，DVD播放器)将相同的HDMI信号提供到所 述多个数字电视机。以此方式，消费者可以同时观看多个电视机上的相同 的视频数据和听到相同的音频数据，并在不同电视机之间进行比较。因此， 通过实现根据如图15所示的实施例的光网络，可以允许在多个宿设备上 同时显示视频数据和/或音频数据。
请参看图16，该图示出了光网络1600，其用于将相同的数字视频和/ 或数字音频数据分发到多个宿设备1620。光网络1600可以通过光缆来实 现，所述光缆具有用于电子地耦合到单个源设备1640的单个输入接口 1604和用于将光网络1600电子地耦合到多个数字宿设备1620的多个输 出接口1605。输入线缆接口1604可以耦合到输入光纤1602。输入光纤 1602可以通过耦合器1633耦合到多个输出光纤1601。耦合器1633可以 是光纤耦合器，用于将来自输入光纤1602的光信号分离到多个输出光纤 1601中的每一个上，和/或用于将在相反方向上发送的光信号从输出光纤 1601耦合到输入光纤1602。以此方式，从数字源设备1640输出的数字视 频和/或数字音频可以同时在多个数字宿设备1620上显示和/或可听见地 输出。
光网络1600可以是双向数字光网络。如图16所示，数字光网络1600 的输入接口1604耦合到数字源设备1640(例如，DVI或HDMI源设备)， 而数字光网络1600的输出接口1605耦合到多个宿设备1620(例如，DVI 或HDMI宿设备)。根据图16所示的实施例，输入光纤1602和输出光纤 1601用于从源设备1640到宿设备1620的数据传输，并用于在相反方向 上从宿设备1620到源设备1640的返回信号传输。
每个接口1604和1605都可以分别包括光纤收发器1607和1608，以 便进行双向光通信。收发器可以既是用于将电信号转换为光信号的装置， 又是用于将光信号转换为电信号的装置。在单向的实施例中，收发器1607 和1608将只在单个方向上转换信号。如所讨论的，可以实现多个不同的 收发器实施例。这里所讨论的包括光学组件和光学部件的任何实施例都可 以包括上文参考图8A-14B所讨论的用于发送和/或接收光数据的实施例。
光网络1600可以用来将TMDS信号从数字源设备1640传送到数字 宿设备1620。光网络1600也可以用于在相反方向上传输返回数据。在 HDMI实施例中，光网络1600可以用来在从数字宿设备到数字源设备的 方向上传输DDC和CEC信号。
在工作中，控制和数字视频和/或数字音频信号从源控制器1641传送 到数字源设备1640内的TMDS发送器1642。TMDS发送器1642接收控 制和数字视频和/或数字音频信号，并根据适当的标准(例如，如参考图1 和2所描述的DVI或HDMI标准)将控制和数字视频和/或数字音频信号 转换为TMDS信号。TMDS信号由串行器1606接收，该串行器1606将 TMDS信号串行化为串行电信号。串行电信号由输入收发器1607接收， 输入收发器1607将串行电信号转换为串行光信号，并将串行光信号传送 到输入光纤1602。光耦合器1633接收串行光信号，并将串行光信号分离 成两个串行光信号，串行光信号由两个输出光纤1601中的一个接收。每 一个输出接口1605内的收发器1608都从光耦合器1633接收分离的光信 号。收发器将分离的光信号转换为串行电信号，并将串行电信号发送到对 应的解串器1609。解串器1609将分离的光信号解串回TMDS信号。TMDS 信号由每一个宿设备1620内的TMDS接收器1622接收。TMDS接收器 1622将TMDS信号转换回控制和数字视频和/或音频数据，并将控制和数 字视频和/或数字音频数据发送到宿控制器1621。宿设备1620可以是相同 或不同类型的宿设备。
在双向网络实施例中，返回信号可以在从宿设备1620到源设备1640 的方向上被传输。在工作中，宿设备1620将电返回信号(或多个返回信 号)发送到输出接口1605内的收发器1608。输出接口1605内的收发器 1608将电返回信号转换为光返回信号，并将光返回信号传送到输出光纤 1601。耦合器1633从输出光纤接收返回信号，并通过输入光纤1602将返 回光信号传送到输入接口1604。输入接口1604内的收发器1607接收光 返回信号，并将光返回信号转换为电返回信号。然后，电返回信号被从线 缆接口1604内的收发器1607传送到源控制器1641。
输出接口1605内的收发器1608可以被配置成发射不同波长的光返回 信号，以便当由耦合器1633组合时，光返回信号组合起来，以产生复用 的光返回信号。以此方式，光返回信号可以通过输入光纤1602同时被传 送到输入接口1604内的收发器1607。输入接口1604内的收发器1607可 以包括滤波器和/或接收器，用于基于光返回信号的波长来分离所述光返 回信号，并用于将电返回信号单独地传送到源控制器1641或与从其中发 起返回光信号的宿设备1620的指示一起传送到源控制器1641。因此，源 控制器1641可以接收返回光信号，并基于被传送的返回光信号的波长来 识别从其中发起返回光信号的宿设备1620。
根据其它示例实施例，可以在通过光纤1601和1602的通信的任何一 个方向上实现WDM、PDM以及TDM。然而，在有些情况下，可能只在 一个方向上(例如，从源设备1640到宿设备1620)需要最高速度的通信， 而在相反的返回方向上不是必需的。
可以由设置在标准线缆(例如，DVI和HDMI线缆)上的5VDC电 源连接为光纤部件供应电源。也可以从其它外部电源或内部电源将用于光 纤部件的功率外部地或内部地供应到网络的光纤部件。
请参看图17，该图示出了用于将相同的数字视频和/或数字音频数据 分发到多个数字宿设备1720的光网络1700。此实施例包括输入接口1704 内的串行器1706的多个电输出，串行器1706用于串行化由数字源设备 1740发送的数字视频和/或数字音频信号，并发送多个串行电信号。光网 络可以通过光缆来实现，所述光缆具有用于将网络1700电子地耦合到单 个数字源设备1740的单个输入接口1704和用于将网络1700电子地耦合 到多个数字宿设备1720的多个输出接口1705。
输入接口1704可以包括两个收发器1707，用于从串行器1706接收 两个电串行信号，将电串行信号转换为光串行信号，并将光串行信号传送 到光纤1701上。光串行信号可以由两个输出收发器1708接收，每一个输 出收发器1708都设置在输出接口1705内。输出收发器1708接收光串行 信号，将光串行信号转换回电串行信号，并将电串行信号发送到设置在每 一个输出接口1705内的解串器1709。解串器1709将电串行信号解串回 TMDS信号，并将TMDS信号发送到每一个宿设备1720内的TMDS接 收器1722(例如，根据DVI或HDMI标准)。TMDS接收器1722接收 TMDS信号，并将TMDS信号转换为控制和数字视频和/或数字音频数据。 TMDS接收器1722将控制和数字视频和/或数字音频数据发送到宿设备 1720内的宿控制器1721，以便显示和/或输出。
光网络1700可以是双向数字光网络。如图17所示，数字光网络1700 的输入接口1704耦合到数字源设备1740(例如，DVI或HDMI源设备)， 而数字光网络1700的输出接口1705耦合到多个宿设备1720(例如，DVI 或HDMI宿设备)。宿设备1720可以发送电返回信号(例如，配置、控 制、状态、DOC和/或CEC信号)。电返回信号可以从宿控制器1721被 发送到输出收发器1708。输出收发器1708可以接收电返回信号，将电返 回信号转换为光返回信号，并将光返回信号传送到耦合到对应的输出收发 器1708的光纤1701。光返回信号可以由输入收发器1707接收，被转换 回电返回信号，并被传送到源控制器1741。可以利用单个电子链路或如 图17所示的多个电子链路来传送返回信号。
每一个接口1704和1705都可以包括用于进行双向光通信的收发器 1707和1708。收发器可以既是用于将电信号转换为光信号的装置，又是 用于将光信号转换为电信号的装置。可以实现多个不同的收发器实施例。 包括光学组件和部件的实施例可以用来通过数字光网络发送和接收光信 号，例如，包括上文参考图9-14B所讨论的实施例。在光网络只是单向的 情况下，需要在收发器中包括在单个方向上进行传输所需的那些部件。
光网络1701可以用来将TMDS信号从数字源设备1740传递到数字 宿设备1720。光网络1700也可以用于在相反方向上传递返回数据。在 HDMI实施例中，光网络1700可以用来在从数字宿设备1720到数字源设 备1740的方向上传递DDC和CEC信号。
根据其它实施例，可以在通过光纤801的通信的任一方向上实现 WDM、PDM以及TDM。然而，在有些情况下，可能只在一个方向上(例 如，从源设备1740到宿设备1720)需要最高速度的通信，而在相反的返 回方向上不是必需的。
可以由设置在标准线缆(例如，DVI和HDMI线缆)上的5VDC电 源连接为光纤部件供应电源。也可以从其它外部电源或内部电源将用于光 纤部件的功率外部地或内部地供应到网络的光纤部件。
现在请参看图18，该图示出了节点1833用于将单个源设备1840耦 合到多个宿设备1820的实施例。根据此实施例，节点1833可以包括用于 将耦合器1832光耦合到输入光纤1802的接口1834。耦合器1832从输入 光纤1802接收光信号，并将光信号分离到通过输出接口1805耦合到多个 宿设备1820的多个输出光纤1801中。在双向实施例中，耦合器1832也 可以从输出光纤1801接收返回光信号，并将光返回信号组合为复用的返 回光信号，以便通过输入光纤1802传送到输入接口1804。
在工作中，源设备1840内的源控制器1841将控制和数字视频和/或 数字音频数据发送到源设备1840内的TMDS发送器1842。TMDS发送 器1842将控制和数字视频和/或数字音频数据转换为TMDS信号，将 TMDS信号发送到电耦合的输入接口1804内的串行器1806。串行器1806 将TMDS信号串行化为电串行信号，并将电串行信号发送到输入收发器 1807。输入收发器将电串行信号转换为光串行信号，并将光串行信号传送 到输入光纤1802。光串行信号由节点1833接收，并由光耦合器1832分 离成两个光串行信号。这两个光串行信号由光耦合到节点1833的输出光 纤1801接收，并且所述光串行信号由耦合到输出光纤1801的输出收发器 1808接收。输出收发器1808接收光串行信号，将光串行信号转换回电串 行信号，并将电串行信号发送到解串器1809。解串器1809将电串行信号 解串为TMDS信号，并将TMDS信号发送到宿设备1820内的TMDS接 收器1822。TMDS接收器1822将TMDS信号转换回控制和数字视频和/ 或音频数据，并将控制和数字视频和/或数字音频数据传送到宿设备1820 内的宿控制器1821，以便显示和/或输出。
在网络1800是双向网络的情况下，返回信号可以从宿设备1820传送 到源设备1840。例如，宿控制器1821可以将电返回信号发送到输出收发 器1808。输出收发器可以将电返回信号转换为光返回信号，并将光返回 信号传送到输出光纤上。光返回信号可以以不同的波长被传送，使得当它 们被节点1833内的耦合器1832接收时，它们被组合成复用的光返回信号， 所述复用的光返回信号由输入收发器1807接收，被转换为电返回信号， 并单独地被传送到源控制器1841，或与宿设备(从中发起电返回信号) 的指示一起被传送到源控制器1841。
在此实施例中，节点1833可以是输入和输出线缆光耦合到的单独的 部件。另外的节点1833可以用来耦合在下游以串联或并联型布置的另外 的宿设备1820。节点1833也可以具有任意数量的输出端，用于将源设备 1840耦合到任意数量的宿设备1820或另外的节点1833。节点1833可以 包括另外的硬件，用于放大光信号，使得由于分离光信号所导致的光功率 损耗不会干扰TMDS信号的传输。耦合器1832可以是任何类型的耦合器， 用于基于例如光信号的波长或传输光信号的功率来分离和/或复用光信 号。
用于将数字视频和/或数字音频从单个源设备传送到多个宿设备的光 网络可以包括这里所讨论的各种线缆设计结合各种节点设计，以便将数字 视频和/或数字音频信号分发到多个宿设备。例如，请参看图19，该图示 出了用于在源设备1940和多个宿设备1920之间进行通信的光网络1900。 网络1900可以包括输入光缆1917，用于将数字视频和/或数字音频从源设 备1940传送到节点1933。节点1933可以被配置成将数字视频和/或数字 音频分发到耦合到多个数字宿设备1920的多个输出光缆1918。应该理解， 输入光缆1917和输出光缆1918可以采用与图8A中所显示的同一线缆设 计，或者，输入光缆1917和输出光缆1918也可以是如上文参考图1-8B 所讨论的不同设计。节点1933也可以直接耦合到源设备1940，直接从源 设备1940接收TMDS信号，从而不再需要输入光缆1917。
在工作中，源设备1940内的源控制器1941将控制和数字视频和/或 数字音频数据传送到TMDS发送器1942。TMDS发送器1942将控制和 数字视频和/或数字音频数据转换为TMDS信号，并将TMDS信号传送到 输入光缆1917的第一接口1904内的串行器1906。串行器1906将TMDS 信号串行化为电串行信号，并将电串行信号传送到输入光缆1917的第一 接口1904内的输入收发器1907。第一收发器1907将电串行信号转换为 光串行信号，并将光串行信号传送到输入光纤1901。输入光缆1917的第 二接口1905内的第二收发器1908接收串行光信号，将串行光信号转换为 串行电信号，并将串行电信号传送到输入光缆1917的第二接口1905内的 解串器1909。解串器1909将电串行信号解串回TMDS信号，并将TMDS 信号传送到节点1933。节点1933接收TMDS信号，并将TMDS信号传 送到两个输出光缆1918。TMDS信号由输出光缆1918的第一接口1904 内的串行器1906接收。串行器1906将TMDS信号串行化回电串行信号， 并将电串行信号传送到输出光缆1918的第一接口1904内的第一收发器 1907。第一收发器1907接收电串行信号，将电串行信号转换为光串行信 号，并将光串行信号传送到输出光纤1902上。所述光串行信号由输出光 缆1918的第二接口1905内的第二收发器1908接收。第二收发器1908将 光串行信号转换为电串行信号，并将电串行信号传送到输出光缆1918的 第二接口1905内的解串器1909。解串器1909将电串行信号解串回TMDS 信号，并将TMDS信号传送到宿设备1920内的TMDS接收器1922。TMDS 接收器1922将TMDS信号转换为控制和数字视频和/或数字音频信号， 并将控制和数字视频和/或数字音频信号传送到宿设备1920内的宿控制器 1921，如图19所示。
在网络是双向网络的情况下，返回信号可以从宿设备1920传送到源 设备1940。例如，宿控制器1921可以将电返回信号传送到第二收发器 1908，第二收发器1908将电返回信号转换为光返回信号，并将光返回信 号传送到输出光缆1902。光返回信号由输出光缆1918的第一接口1904 内的第一收发器1907接收。第一收发器1907将光返回信号转换为电返回 信号，并将电返回信号传送到节点1933。节点将电返回信号传送到输入 光缆1917的第二收发器1908，第二收发器1908将电返回信号转换为光 返回信号，并将光返回信号传送到输入光纤1901。收发器1908可以包括 多个发射器，用于发射不同波长的返回信号，从而产生复用的返回光信号， 以便通过光纤1901和1902进行传输。所述返回光信号由输入光缆1917 的第一收发器1907接收(例如，利用用于检测不同波长的光信号的接收 器)，并被转换回电返回信号。电返回信号可以单独地由源控制器1941 接收或与宿设备(从中发起电返回信号)的指示一起由源控制器1941接 收。
根据多个实施例，减少TMDS数据从一个形式到另一种形式的转换 可能是有利的。例如，消除信号从电形式到光形式的转换可能是有利的(例 如，参见图19)。也可能需要消除信号被串行化或解串的次数，例如，以 便简化设计和/或省略部件。例如，请参看图20，该图示出了用于将控制 和数字视频和/或数字音频数据从单个源设备2040分发到多个宿设备 2020的光网络2000。根据此实施例，电串行信号由节点2033从输入光缆 2017接收，并被分发到多个输出光缆2018，无需解串或重新串行化信号 (与图19中所示的实施例相比)。
在工作中，源设备2040内的源控制器2041将控制和数字视频和/或 数字音频数据传送到TMDS发送器2042。TMDS发送器2042将控制和 数字视频和/或数字音频数据转换为TMDS信号，并将TMDS信号传送到 输入光缆2017的第一接口2004内的串行器2006。串行器2006将TMDS 信号串行化为电串行信号，并将电串行信号传送到输入光缆2017的第一 接口2004内的第一收发器2007。第一收发器2004将电串行信号转换为 光串行信号，并将光串行信号传送到输入光纤2001。输入光缆2017的第 二接口2005内的第二收发器2008接收串行光信号，将串行光信号转换为 串行电信号，并将串行电信号传送到节点2033。节点2033接收电串行信 号，并将电串行信号传送到两个输出光缆2018。电串行信号由输出光缆 2018的第一接口2004内的第一收发器2007接收。第一收发器2007接收 电串行信号，将电串行信号转换为光串行信号，并将光串行信号传送到输 出光纤2002上。光串行信号由输出光缆2018的第二接口2005内的第二 收发器2008接收。第二收发器2008将光串行信号转换为电串行信号，并 将电串行信号传送到输出光缆2018的第二接口2005内的解串器2009。 解串器2009将电串行信号解串回TMDS信号，并将TMDS信号传送到 宿设备2020内的TMDS接收器2022。TMDS接收器2022将TMDS信号 转换为控制和数字视频和/或数字音频信号，并将控制和数字视频和/或数 字音频信号传送到宿设备2020内的宿控制器2021，如图20所示。
在网络是双向网络的情况下，返回信号可以从宿设备2020被传送到 源设备2040。例如，宿控制器2021可以将电返回信号传送到第二收发器 2008，第二收发器2008将电返回信号转换为光返回信号，并将光返回信 号传送到输出光纤2002。光返回信号由输出光缆2018的第一接口2004 内的第一收发器2007接收。第一收发器2007将光返回信号转换为电返回 信号，并将电返回信号传送到节点2033。节点2033将电返回信号传送到 输入光缆2017的第二收发器2008，第二收发器2008将电返回信号转换 为光返回信号，并将光返回信号传送到输入光纤2001。收发器2008可以 包括多个发射器，用于发射不同波长的返回信号，从而产生复用的返回光 信号，以便通过光纤2001和2002进行传输。返回光信号由输入光缆2017 的第一收发器2007接收(例如，利用用于检测不同波长的光信号的接收 器)，并被转换回电返回信号。电返回信号可以单独地由源控制器2041 接收，或与宿设备2020(从中发起电返回信号)的指示一起由源控制器 2041接收。
请参看图21，包括数字源设备2100的网络可以将不同的数字视频和 /或数字音频信号(Data A-N)分发到不同的接收设备A-N。数据可以是 发往特定宿的数据。例如，数据A可以发往接收设备A，数据B可以发 往接收设备B等等。以此方式，单个源设备2100可以通过光网络与多个 接收设备A-N进行通信。数据A-N可以通过单个光纤2112或多个光纤被 发送。例如，数据A-N可以被复用，并通过单个光纤2112被发送。可以 利用例如TDM、WDM或功分复用(power division multiplexing，PDM)、 通过单个光纤2112来发送数据A-N。
在需要单个源设备同时控制多个宿设备并独立于其它宿设备的环境 下，根据图21所示的实施例的光网络可以特别有利。在数据处理源设备 (例如，计算机)正在根据HDMI或DVI标准控制多个显示宿设备(例 如，计算机监视器)的情况下，查看多个显示设备上的独立数据对用户来 说可以是有利的。例如，用户可能能够通过简单地添加另外的屏幕，并配 置计算机以在每一个屏幕上显示独立数据，来扩展计算机系统的显示桌 面。这对于同时观看多个体育节目也可以是有利的。以此方式，根据如图 21所示的实施例的光网络可以被用来利用最少的硬件和配置简单来有效 地扩展系统的显示表面。
如图21所示，源设备2100可以发送不同的电数字视频和/或数字音 频数据(数据A-N)，如多组TMDS信号。不同的电数字视频和/或数字 音频数据(数据A-N)可以是发往不同的数字宿设备(接收器A-N)。不 同的电数字视频和/或数字音频数据可以由多个光发射器2105a-n接收。 光发射器2105a-n可以将电数字视频和/或数字音频数据转换为光数字视 频和/或数字音频数据，并将光数字视频和/或数字音频数据传送到复用器 2110。复用器2110可以将光数字视频和/或数字音频数据复用为复用的光 信号，并将复用的光信号传送到光纤2112。解复用器2115可以接收复用 的光信号，并将复用的光信号解复用回光数字视频和/或数字音频数据。 光数字视频和/或数字音频数据可以由光接收器2120a-n接收，光接收器 2120a-n接收光数字视频和/或数字音频数据，将光数字视频和/或数字音 频数据转换为电数字视频和/或数字音频数据(数据A-N)，并将电数字视 频和/或数字音频数据(数据A-N)传送到宿设备2125a-n(接收设备A-N)。 复用的数字视频和/或数字音频数据可以基于接收的光数字视频和/或数字 音频数据的波长，被引导到适当的接收装置。
请参看图22，该图示出了用于将不同的数字视频和/或数字音频数据 从数字源设备2200传送到不同宿设备2265a-n的网络。源设备2200可以 发送发往不同宿设备2265a-n的多组TMDS信号2205a-n。所述多组 TMDS信号2205a-n可以是符合DVI或HDMI标准(例如，参见图1和 2)的TMDS信号。多组TMDS信号2205a-n可以由串行器2210a-n接收， 串行器2210a-n将多组TMDS信号2205a-n串行化为电串行信号。电串 行信号可以由激光器2215a-n接收。激光器2215a-n将电串行信号转换为 不同波长的光信号。不同波长的光信号可以由光复用器2220接收，光复 用器2220可以将所述光信号复用为复用的光信号。复用的光信号可以通 过光链路2225被传送到光解复用器2230，光解复用器2230将复用的光 信号解复用回不同波长的光信号。接口2235、2240和2245的光接收器 2250a-n接收不同波长的光信号，并将光信号转换回电串行信号。电串行 信号由解串器2255a-n接收，并被解串回多组TMDS信号2260a-n(例如， 符合DVI或HDMI标准)。所述多组TMDS信号2260a-n由不同的宿设 备2265a-n接收，以便显示由数字源设备2200发送的数字视频和/或数字 音频数据。
请参看图23，该图示出了用于在源设备2300和多个宿设备2350a-n 之间传输HDMI信号的光网络。源设备2300将发往不同宿设备2350a-n 的多组HDMI数据2305a-n发送到输入接口2301。所述多组HDMI数据 2305a-n由串行器2310a-n接收，并被串行化为电串行HDMI数据。电串 行HDMI数据被传送到多个激光器2315a-n，激光器2315a-n将电串行 HDMI数据转换为不同波长的光信号。不同波长的光信号由光复用和解复 用设备2320接收。光复用和解复用设备2320将不同波长的光信号复用为 复用的信号，并将复用的信号传送到光链路2325上。复用的信号由光复 用和解复用设备2330接收，光复用和解复用设备2330将复用的信号解复 用为不同波长的光信号。不同波长的光信号由多个接收器2335a-n接收， 接收器2335a-n将不同波长的光信号转换为电串行数据。电串行数据由多 个解串器2340a-n接收，解串器2340a-n将电串行数据解串回发往特定宿 (2350a-n中的至少一个)的HDMI数据。然后，HDMI数据由预定的宿 (2350a-n中的至少一个)接收，HDMI数据内包含的数字视频和/或数字 音频数据由接收该数据的宿2350a-n显示和/或输出。
在HDMI返回信号从宿设备2350a-n发送到源设备2300的情况下， 输出接口2302a-n内的激光器2355a-n可以接收电返回信号，并将电返回 信号转换为不同波长的返回光信号。不同波长的返回光信号可以由光复用 和解复用设备2330接收，并被复用为复用的返回信号并且被传送到光链 路2325上。复用的返回信号可以由输入接口2301内的光复用和解复用设 备2320接收，并被解复用为不同波长的返回光信号。不同波长的光返回 信号可以由输入接口2301内的多个接收器2360a-n接收，并被转换为电 返回信号。电返回信号可以由源设备2300接收。
请参看图24，该图示出了用于在源设备2440和多个宿设备2420a-n 之间传输TMDS信号的光网络2400。源设备2440包括源控制器2441， 源控制器2441用于将控制数据和数字视频和/或数字音频数据发送到多个 TMDS发送器2442a-n。TMDS发送器2442a-n将控制数据和数字视频和 /或数字音频数据转换为多组TMDS信号。所述多组TMDS信号可以符合 例如上文所讨论的HDMI或DVI标准。所述多组TMDS信号由串行器 2406a-n接收，并被串行化为多个电串行信号。电串行信号由多个收发器 2407a-n接收，收发器2407a-n将多个串行信号转换为光串行信号。光串 行信号被传送到复用器/解复用器2434(例如，光纤耦合器)，复用器/解 复用器2434将光串行信号复用为复用的光信号，并将复用的光信号耦合 到输入光纤2401。复用的光信号由耦合到输入光纤2401的解复用器/复用 器2433(例如，光纤耦合器)接收，解复用器/复用器2433将复用的光信 号解复用回两个光串行信号，并将光串行信号耦合到不同的输出光纤 2402a-n。光串行信号由输出线缆接口2405a-n内的收发器2408a-n接收。 收发器2408a-n将光串行信号转换回电串行信号，并将电串行信号传送到 多个解串器2409a-n。解串器2409a-n将电串行信号解串回多组TMDS信 号，并将所述多组TMDS信号传送到宿设备2420a-n。宿设备2420a-n内 的TMDS接收器2422a-n接收TMDS信号，并将TMDS信号转换为控制 和数字视频和/或数字音频信号，并将控制和数字视频和/或数字音频信号 传送到宿控制器2421a-n，以便控制数字视频和/或数字音频数据的显示和 /或输出。
在由宿设备2420a-n(例如，根据HDMI标准)发送电返回信号的情 况下，返回信号从宿控制器2421a-n被传送到输出接口2405a-n内的收发 器2408a-n。收发器2408a-n将电返回信号转换为光返回信号，并将光返 回信号传送到输出光纤2402a-n。解复用器/复用器2433接收光返回信号， 将光返回信号复用为复用的光返回信号，并将复用的光返回信号传送到输 入光纤2401上。复用器/解复用器2434接收复用的光返回信号，将复用 的光返回信号解复用回分离的光返回信号，并将光返回信号引导到输入接 口2404内的收发器2407a-n。收发器2407a-n将光返回信号转换为电返回 信号，并将电返回信号传送到源设备2440的源控制器2441。
图17-24中所显示的光网络可以包括用于发射和接收光信号的收发 器。收发器可以包括这里参考图10-14B所讨论的双向光学设备。在实施 例只在一个方向上传输信号的情况下，收发器可以只需要输入接口中的用 于将电信号转换为光信号的光发射器以及输出接口中的用于将光信号转 换回电信号的光接收器。在其中收发器接收双向光通信的实施例中，收发 器将包括光接收器和光发射器，以便在两个方向上传输光信号。
上文所描述的实施例可以在光通信将支持的任何环境中实现。可以使 用多模和/或单模实施例。为便于讨论，上文所讨论的实施例在描述时使 用了最少的通道。然而，对于信号被分离到大量通道中的实施例，对于各 种电信波长使用单模可以特别有利，因为有标准部件可用来执行各种功 能。例如，实施例采用在单模光纤上进行的1310或1550纳米解决方案可 以是有利的，因为对于这种无源光网络，有现成可用的部件。其它工件， 如果放大器及其它常规部件也可以用于光学领域。收发器可以使用常规的 ROSA和TOSA进行光通信，或者，收发器也可以使用如这里所讨论的 其它配置。
尽管所描述的本发明是以针对数字视频和/或数字音频数据传输的 DVI和HDMI标准实施的，但是，相同的教导可以应用于其它数字视频 和/或数字音频数据传输标准。例如，在参考了本公开之后，如何将本发 明的教导应用于其它视频数据标准比如VESA、LDVS、DFP以及其它标 准，对于那些精通本技术的来说将是明显的。这样的实施例也包括在本发 明范围内。
此外，数字视频数据通信不必一定在本公开所指定的具体消费类电子 设备之间进行。所述通信可以在被配置成使用电子数字数据传输线缆的任 何数字视频和/或音频设备之间进行。
在不背离本发明的精神和实质特征的情况下，本发明可以以其它特定 形式来实施。所描述的实施例在各个方面都应被视为仅是说明性的，而不 是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是由前述说明书指 出。在权利要求的等同的含义和范围内的所有更改都应包括在所述权利要 求的范围内。