CN101688952B - 光互连 - Google Patents

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Abstract

一种光互连(100、200、300、400、500、645)，包括：多个光源(110、360、460、560)；第一透镜(115、225、325、425、525、625)，其被配置为准直来自该多个光源(110、360、460、560)的光束(320、350)；第二透镜(120、230、335、435、535、640)，其被配置为再聚焦光束(320、350)；以及多个光接收器(125、365、465、565)，其被配置为接收来自第二透镜(120、230、335、435、535、640)的再聚焦光束(320、350)。

Description

光互连
背景技术
光束或光信号常常用于在电子装置之间传输数字数据，包括在长距离上以及相邻电路板之间。光束可以根据需要被调制以携带数据。光信号也可以被用于其它目的，包括位置或动作传感、测量等。
因此，光技术在现代电子技术中扮演了重要的角色，并且很多电子装置使用光元件。这些光元件的实例包括：诸如发光二极管和激光器的光源、波导、光纤、透镜和其它光学元件、光检测器和其它光传感器、光敏半导体器件，等等。
使用光元件的系统常常依赖于诸如一束光的光能量的精确操纵来完成要求的任务。在将光用于高速、低能量的电路板间通信的系统中尤其如此。光信号的操纵可以包括有选择地将信息编码到光信号的光束中，以及将该光信号的光束引到检测该编码光束的传感器中。
附图说明
附图示出了文中所述原理的不同实施例，并且是说明书的一部分。所示实施例只是作为实例，并不限制权利要求的范围。
图1是根据文中所述原理的示范性光互连的框图。
图2是根据文中所述原理的示范性光互连的框图。
图3A是根据文中所述原理的示范性光互连的例图。
图3B是根据文中所述原理的示范性光互连的例图。
图3C是根据文中所述原理的示范性光互连的例图。
图3D是根据文中所述原理的示范性光互连的例图。
图4是根据文中所述原理的示范性光互连的例图。
图5是根据文中所述原理的示范性光互连的例图。
图6是根据文中所述原理的使用示范性光互连的示范性光通信系统的例图。
图7是示出根据文中所述原理的示范性光通信方法的流程图。
在所有的附图中，相同的附图标记表示类似但不一定相同的元件。
具体实施方式
如上所述，光束可用于多种目的，包括数据的传输。在一些这样的系统中，光束被引导或重定向到可以由指定部件来检测或接收该光束的光路中。然而，当光束被用来在物理上分离的电子部件之间，比如在分离的电路板间传输数据时，部件之间的正确对准是很关键的。另外，希望在多个通道上以光的方式通信，以增加带宽和/或可靠性，而不占用板上太大的空间。此外，还希望最小化这些系统中的光学阻抗、干扰和/或失真。
提供电路板部件之间的数据传输的一种光学解决方案包括使用波导来发送承载数据的光信号。例如，塑料波导可以被用来向板的边缘发送承载数据的光信号。然后，光信号被引到电路板机架的背板中的光波导中，并且随后被引到另一板上的另一波导中。除了波导制造成本和与波导接头处的光损耗相关的问题以外，该解决方案通常在部件之间具有比自由空间光数据传输更长的物理数据路径。
然而，虽然自由空间光数据传输解决方案与波导和电导体解决方案相比提供了显著的优点，它们常常伴随有上述的对准问题。另外，当设计了多个光通道时，光部件可能占用大量的电路板面积。因此，要求提供一种用于电路板之间的部件间数据传输的自由空间光互连系统，其可以克服对准偏差问题，并且使得能够在占用最小量的板空间的同时实现多通道通信。
为了实现这些和其它目的，本说明书公开了与一种光互连相关的系统和方法，该光互连具有：多个光源；第一透镜，其被配置为准直来自该多个光源的光束；第二透镜，其被配置为再聚焦光束；以及多个光接收器，其被配置为接收来自第二透镜的再聚焦的光束。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“光能量”指的是具有通常在10纳米和500微米之间的波长的辐射能量。如此定义的光能量包括但不限于紫外光、可见光和红外光。在文中可以将一束光能量称为“光束”。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“光源”指的是由其产生光能量的器件。如此定义的光源的实例包括但不限于发光二极管、激光器、灯泡和电灯。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“光互连”在广义上指的是链接光束沿其传播的光路径的部分的部件。光互连可以引导或重定向光束，使得光束入射到或到达被配置为接收光束的光元件上。因此，对于合适的光互连，光路径在适合特定应用时可以被配置成任何长度或形状。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“准直”指的是一种过程，通过该过程将多条分散的光线重定向到关于彼此基本平行的方向中。来自单个光源的分散光束可以关于其自身被准直。作为替换或者另外，来自分离光源的光束也可以关于彼此被准直。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“再聚焦”指的是一种过程，通过该过程，沿基本平行的方向传播的多个光束被操纵以基本会聚于一点。
在以下描述中，为了说明的目的，阐述了大量具体细节以便于透彻理解本系统和方法。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本系统和方法可以在没有这些具体细节的情况下实施。说明书中对“一个实施例”、“一个实例”等的提及表示：与该实施例或实例相关地描述的特定特征、结构或特点包括在至少这个实施例中，但不一定在其它实施例中。说明书中不同位置处的短语“在一个实施例中”或类似短语的不同出现不一定都指的是相同的实施例。
现在将参考示范性光互连以及使用该示范性光互连的示范性系统和方法讨论文中公开的原理。
示范性光互连
现在参照图1，示出了示范性光互连(100)的框图。示范性光互连(100)包括数据源(105)、光源阵列(110)、第一透镜(115)、第二透镜(120)、光接收器阵列(125)以及信号处理模块(130)，该信号处理模块(130)将数据提供给要求的数据接收方(135)，比如将使用来自数据源(105)的数据的电子部件。沿图1中的箭头示出了从数据源(105)经过互连(100)的部件到数据接收方(135)的数据流。
在一些实施例中，数据源(105)可以是第一电路板上的一个或多个集成电路，其提供用于向数据接收方传输的数字或模拟数据。数据源(105)与光源阵列(110)联系，并向光源(110)提供用于光传输的数据。在一些实施例中，数据源(105)可以包括多个分离的部件，这些部件全部都提供用于由光源阵列(110)传输的数据。此外，多个光源可以与数据源(105)中的这些数据提供部件中的每一个相关联，例如，以便通过冗余光源来增加传输可靠性和/或通过并行通道来增加数据传输速率。
光源阵列(110)可以包括调制器部件，其被配置为有选择地接通和断开或者以其他方式操纵由光源阵列(110)产生的光束，从而将来自数据源(105)的数据编码到用于数据传输的光束中。本领域技术人员可以理解的是，存在多种可能的光调制方案，并且它们可以用于将来自数据源(105)的数据编码到由光源阵列(110)产生的光束中。
在一些实施例中，光源阵列(110)中的光源可以包括垂直腔面发射激光器(“VCSEL”)。在另外的实施例中，光源可以包括其它类型的半导体激光器、发光二极管、电灯、白炽灯等。
光源阵列(110)被配置为将编码光束从其组成光源中的每一个引到第一透镜(115)上的分散的点上。第一透镜(115)被配置为准直来自光源阵列(110)的光束，并将准直光束引向第二透镜(120)。在两个透镜之间，来自各个光源的准直光束将很可能彼此重叠，但是以稍有不同的角度传播。第一和第二透镜(115、120)可以包括为凸面、凹面或非球面的曲面，并且可以被优化以从高度分散的光源角度将光束准直。第一和第二透镜(115、120)的最高曲率表面可以彼此相对。
第二透镜(120)被配置为再聚焦从第一透镜(115)接收的光束，将光源阵列的像形成到光接收器阵列(125)上。
阵列(125)中的光接收器被配置为接收再聚焦的调制光束。光接收器还可以被配置为输出表示光束的一个或多个方面的电信号。例如，光接收器可以产生数据信号，其承载了已编码到或调制到接收光束中的数据。以这种方式，从数据源(105)的部件传输的数据可以被数据接收方(135)接收和使用。
在一些实施例中，阵列(125)中的光接收器包括一个或多个光电二极管。在另外的实施例中，光接收器可以包括但不限于一个或多个波导、光纤材料、光缆、光传感器、透镜、半导体器件以及它们的组合。
在被送到数据接收方(135)之前，由光接收器阵列(125)接收的信号可以被信号处理模块(130)分析，该信号处理模块(130)使调制光束与预定的数据接收方(135)相配。如将要与本说明书的其它附图相关地进行更详细说明的，通过本领域公知的多种不同方法中的任何一种，都可以分辨出从光源阵列(110)经过透镜(115、120)传输到光接收器阵列(125)的光束的预定数据接收方(135)。
现在参照图2，示出了示例说明另一示范性光互连(200)的框图。虽然示范性光互连(200)采用了与图1中所述部件类似的部件，本实施例的示范性光互连(200)被配置为用于通过第一和第二透镜(225、230)的数据双向传输和接收。指向右方的箭头表明从第一数据源(205)通过光互连(200)的部件到第一组数据接收方(255)的数据流，并且指向左方的箭头表明从第二数据源(250)通过光互连(200)的部件到第二组数据接收方(260)的数据流。
示范性光互连(200)也包括第一和第二光源阵列(分别为210、240)、第一和第二光接收器阵列(分别为235、220)，以及第一和第二信号处理模块(分别为245、215)。第一和第二数据源(分别为205、250)被配置为向第一和第二光源阵列(分别为210、240)提供数据。
第一透镜(225)被配置为准直表示来自第一数据源(205)的数据的来自第一光源阵列(210)的光束，并且第二透镜(230)被配置为准直表示来自第二数据源(250)的数据的来自第二光源阵列(240)的光束。由第一透镜(225)准直的光束被引向第二透镜(230)，并且由第二透镜(230)准直的光束被类似地引向第一透镜(225)。
第一透镜(225)被进一步配置为再聚焦从第二透镜(230)接收的光束，将第二光源阵列(240)的像形成到第二光接收器阵列(220)上，在第二光接收器阵列(220)中，该光束随后被第二信号处理模块(215)处理，并且编码到该光束上的数据被送至第二组数据接收方(260)。
第二透镜被进一步配置为再聚焦从第一透镜(225)接收的光束，将第一光源阵列(210)的像形成到第一光接收器阵列(235)上，在第一光接收器阵列(235)中，该光束随后被第一信号处理模块(245)处理，并且编码到该光束上的数据被送至第一组数据接收方(255)。
现在参照图3A-3D，示出了示范性光互连(300)。示范性光互连(300)包括，与本说明书的原理一致的第一透镜(325)和第二透镜(335)。第一透镜(325)和第二透镜(335)具有相对的明显凸出的表面，并且基本对准或在光学上耦合。透镜(325、335)中的每一个被壳体托架(310、315、340、345)保持在适当位置。
在距离第一和第二透镜(325、335)中的每一个焦距长度的位置布置有第一和第二光接口组件(305、355)。在一些实施例中，第一光接口组件(305)包括光源阵列，并且第二光接口组件(355)包括光接收器阵列。在另外的实施例中，第一和第二光接口组件(305、355)各自包括与关于图2讨论的原理一致的光源阵列以及光接收器阵列。
多个明显分散的光束(320)在第一光接口组件(305)和第一透镜(325)之间传播，并且包括从第一光接口组件(305)中的光源发出的光束。从第一光接口组件(305)中的每个光源发出的分散光线可以一起相当大地或完全地占据第一透镜(325)的孔径。
第一透镜(325)和第二透镜(335)之间的多个基本准直的光束(330)包括来自第一光接口组件(305)中光源的光束，其被第一透镜(325)准直并被引向第二透镜(335)。
第二透镜(335)被配置为再聚焦从第一透镜(325)接收的光束，并将它们引向第二光接口(355)中的光接收器。第二透镜(335)和第二光接口(355)之间的多个分散的光束(350)被第二透镜(335)再聚焦并被引向第二光接口(355)。
第二透镜(335)和第二光接口(355)之间的多个分散光束(350)还可以包括在第二光接口(355)中的光源处产生的光束，其被引向第二透镜(335)并被第二透镜(335)准直。此外，在第一和第二透镜(325、335)之间传播的多个准直光束(330)可以包括被第二透镜(335)准直并被引向第一透镜(325)的光束。
第一透镜(325)还可以被配置为再聚焦从第二透镜(335)接收的光束。因此，在第一光接口(305)和第一透镜(325)之间传播的多个分散光束(320)还可以包括被第一透镜(325)再聚焦并被引向第一光接口(305)中相应的光接收器的光束。
在本实施例中，第一和第二光接口(305、355)中的一个上的每个光源包括第一和第二光接口(305、355)中的另一个上相应的光接收器。因此，为了从该光互连(300)实现正确功能，必须在可接受的容许度的程度之内对准第一和第二透镜(325、335)，使得来自光接口(305、355)中光源的光束在被第一和第二透镜(325、335)准直和再聚焦之后被引向合适的相应的光接收器。
在一些实施例中，将第一光接口(305)移置于距离第一透镜(325)定义的焦距处，该焦距等于第二光接口(355)到第二透镜(335)的位移。可以在自由空间中以基本为上述定义的焦距的两倍的距离分开第一和第二透镜(325、335)，使得光源所产生的光线的角度属性在目的地像平面处被复制。光互连(300)被配置为容许第一和第二透镜(325、335)之间的定位误差。影响光互连(300)所容许的定位误差的程度的一些因素包括分开光接口(305、355)中的各个部件的尺寸、透镜(325、335)的大小和数值孔径，以及光源所发出的光束的直径。
在自由空间中将第一和第二透镜(325、335)分开基本为所定义焦距两倍的距离具有若干可能的优点。例如，在该距离处，从第一光接口(305)发出的各光束的位置和角度将在第二光接口(355)处以反转的形式被复制。因此，可以避免由小聚焦误差和第二透镜(335)之后的过陡的光线角度导致的像偏移。
此外，通过准直来自大光源阵列的光而形成的光束不能长距离地保持准直，但是在小于两倍焦距的距离上将保持准直。因此，当第一光接口(305)具有大小可观的光源阵列时，第一和第二透镜(325、335)之间的大约两倍焦距的距离是理想的。
然而，在一些情况下，可能出现将第一和第二透镜(325、335)分开大于两倍焦距的距离，而不导致对总体系统健康的损害。例如，如果第一光接口(305)上的光源阵列和第二光接口(355)上的光接收器阵列相对小，则从第一光接口(305)发出的光束可以在较长的距离上保持准直。此外，在一些这样的实施例中，透镜(325、335)的焦距可能非常小来抵消角度对准偏差顾虑，并且光互连(300)的正确工作可能需要比双倍焦距更大的间距。
在一个非限制性实施例中，第一和第二光接口(305、355)总共分开5厘米。第一光接口(305)包括被移置于距离第一透镜(325)1.25厘米焦距处的多个光源，并且第二光接口(355)包括被移置于距离第二透镜(335)1.25厘米焦距处的多个光接收器。第一和第二透镜(325，335)被2.5厘米的自由空间分开。光接口(305、355)中的光源和光接收器以0.1毫米的间距分开。在该示范性实施例中，光互连(300)可以容许第一和第二透镜(325、355)之间的对准中高达1毫米的定位误差和0.01弧度的角度误差，而不对第一和第二光接口(305、355)的部件之间的通信有不利影响。
图3B示出了另一示范性实施例，其中，通过透镜(分别为325、355)之一对来自光接口(分别为305、355)之一的每个光源的分散光进行关于其自身的准直。然而，每个光接口(分别为305、355)的像被透镜系统(325、355)反转，使得每个光接口(分别为305、355)的镜像通过透镜系统(305、355)呈现到相对的光接口上。因此，来自每个光源的分散光只关于其自身被准直，而不是像在图3A的实施例中那样关于来自所有其它光源的光被准直。在图3B中示出了交叉的各准直光光束(330-1)。
图3C示出了第一和第二透镜(325、335)之间有对准偏差的状态下的示范性光互连(300)。在光互连(300)被用来在机架中的两块电路板之间传输数据的实施例中，可能由于多种原因而发生对准偏差。本说明书的光互连(300)对于对准偏差具有一定的容许度。当第一和第二透镜(325、335)未对准时，通过将来自第一透镜(325)的准直光束以一角度再聚焦到第二光接口(355)上，该角度随着光束入射到第二透镜(335)上的角度不同而变化，进行再聚焦的第二透镜(335)的几何形状和曲率可以补偿该对准误差。对于从第二透镜(355)向第一透镜(325)传播的光束，第一透镜(325)也有相同的作用。
在图3D中，为了看得清楚，在没有光束并且使第一和第二光接口(305、355)向外倾斜的情况下示出光互连(300)。第一光接口(305)包括多个光源(360)，并且第二光接口(355)包括多个光接收器(365)。
现在参照图4，示出了另一示范性光互连(400)。光互连(400)包括第一和第二光接口(405、455)、第一和第二相对的凸透镜(425、435)，以及用于第一和第二透镜(425、435)的壳体托架(410、415、440、445)。
第一光接口(405)包括多个分散光源(460)，它们被配置为向第一透镜(425)发射多个进行了数据编码的分散光束，第一透镜(425)被配置为准直这些光束并向第二透镜(435)投射经过准直的光束，第二透镜(435)被配置为再聚焦这些光束。所得的多个分散光束从第二透镜(435)传到第二光接口(455)中的多个光接收器(465)上。
在本实施例中，第二光接口(455)具有比第一光接口(405)中存在的光源(460)的数目更多的光接收器(465)。该具有冗余光接收器(465)的系统允许第一和第二透镜(425、435)之间的角度和位置对准偏差的更大灵活度。由于再聚焦的光束可以从第二透镜(435)投射到更大的表面面积，第二光接口(455)上的光接收器(465)在未达到最佳透镜对准的情况下，接收到再聚焦光束的概率要高很多。对在第二光接口(455)中的特定光接收器(465)处接收的光束使用信号处理，可以识别产生所接收光束的光源(460)，并且随后可以将编码数据送至其预定的目的地。
当准直光束被再聚焦到第二光接口(455)的光检测器上时，可能发生位置偏移和/或角度偏移。为了避免丢失包含在光束中的任何数据通道，第二光接口(455)必须具有各个边都比第一光接口(405)上的光源阵列大出大于最大可能像偏移的量的光接收器阵列。
利用已知的像处理技术可以检测被检测到的光束的偏移和旋转。一开始，通过从第一光接口(405)上的信号光源发送测试信号并找出第二光接口(455)的光接收器阵列上的最大强度位置，可以确定位置偏移。通过计算形心可以更精确地确定该偏移。如果第一光接口(405)中的第二光源随后被激活，则还可以估算旋转误差。该程序可以在比使用光互连(400)的系统中的机械振动快很多的时间尺度上执行，机械振动是对透镜对准偏差起主要作用的因素之一，并且以较低的占空比来执行，使得不会明显降低通信速率。
为了连续跟踪光束偏移，可以使用另外的算法和技术。美国专利第6195475号中描述了一种这样的示范性算法，通过引用将该美国专利的完整内容结合在本文中。熟悉本领域的人可以理解的是，很多其它像处理方法和算法可以被用来计算光束偏移、对准偏差，等等。
一旦知道了光束偏移，该信息必须在通信过程中被使用来将第二光接口(455)中各单个光接收器所指示的值转换成数据。通常，希望使在第二光接口(455)中各单个光接收器处检测的信号强度最大化，同时避免来自预定用于第二光接口(455)中相邻的光接收器的光束的串扰。在一些实施例中，第一光接口(405)中相邻的光源之间可以有足够的空间，使得两个光源不会被第二光接口(455)中同一光接收器检测到。
在第二光接口(455)中的各单个光接收器包括多个检测器部件的实施例中，可以仅识别出与给定光源对应的最亮的检测器部件，并且将其作为数据源进行解调。可以用电子线路将各光接收器的输出送至合适的数据通道。
在又一个实施例中，时分或波分方案可以被用来避免第一和第二光接口(分别为405、455)中的各光源和它们对应的光接收器之间的串扰。
现在参照图5，示出了另一示范性光互连(500)。和上述实施例一样，光互连(500)包括第一和第二光接口(505、555)、第一和第二相对的凸透镜(525、535)，以及用于第一和第二透镜(525、535)的壳体托架(510、515、540、545)。
与本说明书的原理一致，第一光接口(505)包括多个分散光源(560)，它们被配置为向第一透镜(525)发射多个编码了数据的分散光束，第一透镜(525)被配置为准直这些光束并向第二透镜(535)投射经过准直的光束，第二透镜(535)被配置为再聚焦这些光束。所得的多个分散光束从第二透镜(535)传到第二光接口(555)中的多个光接收器(565)上。
为了避免由微小的透镜对准偏差导致的误差或不利的通信情况，本实施例的第二光接口(555)包括比第一光接口(505)更大的表面面积，以及具有比来自第一光接口(505)上各光源的光束的宽度更小的表面面积的多个光接收器(565)。以这种方式，可以由第二光接口(555)中的多个冗余光接收器(565)来检测从第二透镜(535)向第二光接口(555)传输的再聚焦光束。可以与从第二光接口(555)中的光接收器(565)的读取相结合地使用信号处理算法，来确定所接收光束的光源，并将来自所接收光束的编码数据送至它们预定的接收方。
示范性系统
现在参照图6，示出了示范性系统(600)。示范性系统(600)包括第一电路板(605)和第二电路板(610)，并且使用根据本说明书的原理的示范性光互连(645)。示范性光互连(645)被用来在第一和第二电路板(605、610)的部件之间传输编码到光束上的数据。电路板(605、610)可以被装在机架中，在该机架中可以有选择地连接、拆下和/或更换多个电路板。
由于非常希望在机架中快速、容易地更换电路板，光互连(645)被配置为容许电路板(605、610)的小定位误差。光互连(645)包括第一和第二光接口(620、635)、第一和第二相对的凸透镜(625、640)，以及壳体(615、630)，壳体(615、630)将第一和第二透镜(625、640)固定在相对于第一和第二光接口(分别为620、635)基本固定的位置。
与本说明书中先前所讨论的原理一致，第一透镜(625)被配置为准直由第一光接口(620)中的光源产生的分散的编码光束。第一透镜(625)被进一步配置为再聚焦从第二透镜(640)引到第一透镜(625)上的光束，并将所得的分散光束送至第一光接口(620)中的光接收器。
同样地，第二透镜(640)被配置为准直由第二光接口(635)中的光源产生的分散的编码光束。第二透镜(640)被进一步配置为再聚焦从第一透镜(625)引到第二透镜(640)上的光束，并将所得的分散光束送至第二光接口(635)中的光接收器。如上所述，经过准直的光可以在透镜(625、640)之间直线地传输，或者可以在透镜(625、640)之间反转，使得镜像被呈现到相对的光接口(分别为620、635)上。
光接口(620、635)中的光接收器可以具有硬件和/或软件，以向在两块电路板(605、610)之间传输和接收的光束编码、调制数据，以及从这些光束上解码和/或解调制数据。另外，光接口(620、635)可以包括信号处理硬件和/或软件，以使检测到的光束与相应的电路板上的光接口中的光源相配，这与文中所述原理一致。另外，根据本说明书先前所述的原理可以增加透镜对准偏差容许度。
示范性方法
现在参照图7，示出了示例说明示范性光通信方法(700)的流程图。示范性方法(700)包括：在第一电路板上提供多个光源(步骤705)；在第一透镜中准直来自光源的多个编码光束(步骤710)；在第二电路板上的第二透镜中再聚焦编码光束(步骤715)；以及在第二电路板上的多个光接收器中接收再聚焦的光束(步骤725)。
然后，执行信号处理以使接收的光束与它们对应的预定数据接收方相配(步骤730)。接收的光束随后被解调制以取回编码数据(步骤735)，并且该数据被提供给其预定接收方(步骤740)。
方法(700)可以进一步包括步骤：基本对准第一透镜和第二透镜；以及确定光接收器所检测到的光束是由多个光源中的哪一个产生的。

Claims (15)

1.一种光互连，包括：
第一光接口，其包括多个光源，
第一透镜，其被配置为准直来自所述多个光源的光束；
第二透镜，其被配置为再聚焦所述准直光束；以及
第二光接口，其包括多个光接收器，所述多个光接收器被配置为接收来自所述第二透镜的所述再聚焦光束；
其中，所述第二光接口具有比所述第一光接口中存在的光源的数目更多的光接收器。
2.如权利要求1所述的光互连，其中所述第一透镜关于来自所述多个光源的每个所述光束自身对其进行准直，并且关于所述光接收器反转所述光源的像。
3.如权利要求1所述的光互连，其中所述多个光接收器包括与所述多个光源中的每一个对应的多于一个的光接收器。
4.如权利要求1所述的光互连，其中用数据对来自所述多个光源的所述光束进行编码。
5.如权利要求1所述的光互连，其中所述第二透镜被进一步配置为准直来自所述第二光接口中的第二多个光源的光束，且所述第一透镜被进一步配置为再聚焦从所述第二透镜接收到的光束并将它们引向所述第一光接口中的光接收器。
6.如权利要求1所述的光互连，其中所述第一透镜和所述第二透镜包括明显的凸或凹的表面。
7.一种板间通信系统，包括：
第一电路板，包括第一光接口和第一透镜，其中所述第一透镜被配置为准直来自所述第一光接口中的多个光源的光束；
第二电路板，包括第二光接口和第二透镜，其中所述第二透镜被配置为再聚焦所述准直光束，并且将所述再聚集光束引向所述第二光接口中的光接收器；
其中，所述第二光接口具有比所述第一光接口中存在的光源的数目更多的光接收器。
8.如权利要求7所述的板间通信系统，其中所述第一透镜关于来自所述多个光源的每个所述光束自身对其进行准直，并且关于所述光接收器反转所述光源的像。
9.如权利要求7所述的板间通信系统，其中所述第一电路板包括数据调制器部件，其被配置为将数据编码到来自所述多个光源的所述光束上。
10.如权利要求7所述的板间通信系统，其中所述第二电路板包括解调制器部件，其被配置为从所述再聚集光束中取回编码数据。
11.如权利要求7所述的板间通信系统，其中所述第二电路板包括信号处理模块，其被配置为确定检测到的光束是由所述多个光源中的哪一个产生的。
12.一种光通信方法，所述方法包括：
在第一透镜中准直多个来自第一光接口中的多个光源的光束；
在第二透镜中再聚焦所述准直的多个光束；以及
在第二光接口中的多个光接收器中接收来自所述第二透镜的所述再聚焦的多个光束；
其中，所述第二光接口具有比所述第一光接口中存在的光源的数目更多的光接收器。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括将数据编码到来自所述多个光源的所述光束上。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述第一透镜关于来自所述多个光源的每个所述光束自身对其进行准直，并且关于所述光接收器反转所述光源的像。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包括确定来自所述多个光源的所述光束是由所述多个光源中的哪一个产生的。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7660502B1 (en) * 2006-07-12 2010-02-09 Wavefront Research, Inc. Optical interconnect and connector devices
WO2009096927A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Free space optical interconnect
US10038304B2 (en) 2009-02-17 2018-07-31 Trilumina Corp. Laser arrays for variable optical properties
US20130223846A1 (en) 2009-02-17 2013-08-29 Trilumina Corporation High speed free-space optical communications
US10244181B2 (en) 2009-02-17 2019-03-26 Trilumina Corp. Compact multi-zone infrared laser illuminator
EP2427975B1 (de) * 2009-05-06 2014-04-30 Synopta GmbH Hybridkommunikationsvorrichtung für eine hochratige datenübertragung zwischen beweglichen und/oder feststehenden plattformen
EP2454619A4 (en) 2009-07-17 2016-01-06 Hewlett Packard Development Co NON PERIODIC FILTER REFLECTORS WITH FOCUSING STRENGTH AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
EP2480917A4 (en) 2009-09-23 2013-05-29 Hewlett Packard Development Co OPTICAL DEVICES BASED ON PIGGING GRIDS
WO2011093893A1 (en) 2010-01-29 2011-08-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical devices based on non-periodic sub-wavelength gratings
US20120027417A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Santori Charles M Optical power divider
CN107483112B (zh) * 2011-08-26 2020-12-08 三流明公司 用于高速自由空间光通信的系统和方法
US11095365B2 (en) 2011-08-26 2021-08-17 Lumentum Operations Llc Wide-angle illuminator module
US20150102211A1 (en) * 2012-10-10 2015-04-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Telecentric Optical Assembly
US10373998B1 (en) * 2013-03-14 2019-08-06 Wavefront Research, Inc. Compact annular field imager optical interconnect
JP6217258B2 (ja) * 2013-09-06 2017-10-25 ソニー株式会社 電流電圧変換回路、光受信装置、および、光伝送システム
JP6217294B2 (ja) * 2013-10-07 2017-10-25 ソニー株式会社 光受信回路、光受信装置、および、光伝送システム
CN106487452B (zh) * 2015-09-01 2023-09-26 深圳光启智能光子技术有限公司 一种光信号接收装置
JP6726682B2 (ja) * 2015-03-25 2020-07-22 クワーン チー インテリジェント フォトニック テクノロジー リミテッド 光信号受信装置
US20190137710A1 (en) * 2016-04-15 2019-05-09 Lattice Semiconductor Corporation Hybrid universal serial bus interconnect for micro form-factor photonics
US11456532B2 (en) 2016-05-04 2022-09-27 California Institute Of Technology Modular optical phased array
US10795188B2 (en) 2016-10-07 2020-10-06 California Institute Of Technology Thermally enhanced fast optical phase shifter
US11249369B2 (en) 2016-10-07 2022-02-15 California Institute Of Technology Integrated optical phased arrays with optically enhanced elements
WO2018148758A1 (en) 2017-02-13 2018-08-16 California Institute Of Technology Passive matrix addressing of optical phased arrays
WO2018165633A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-13 California Institute Of Technology Co-prime optical transceiver array
GB2570856A (en) * 2017-10-28 2019-08-14 Red Lion 49 Ltd Processing analogue audio signals
US11498673B2 (en) * 2019-09-26 2022-11-15 Textron Innovations Inc. Light communication slip ring
CN115113344A (zh) * 2021-03-18 2022-09-27 富士康(昆山)电脑接插件有限公司 无接触式连接器及其组件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093879A (en) * 1990-06-22 1992-03-03 International Business Machines Corporation Electro-optical connectors
US5857042A (en) * 1997-04-29 1999-01-05 Mcgill University Optical interconnection arrangements
US5986788A (en) * 1995-06-26 1999-11-16 Oki Electric Industry Co., Inc. Microoptical system for free-space optical interconnection and its setting method
US7024070B2 (en) * 2000-09-20 2006-04-04 Spivey Brett A Electronic fiber optic switch with optical interconnect

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5500523A (en) 1990-09-21 1996-03-19 Nippon Sheet Glass Co. Ltd. Optical information transmitting device and method of manufacturing same
DE69115815T2 (de) 1990-09-21 1996-05-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd Optisches Nachrichtenübertragungsgerät
US5412506A (en) 1992-03-09 1995-05-02 At&T Corp. Free-space optical interconnection arrangement
JPH05308327A (ja) 1992-04-28 1993-11-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 並列光接続装置
US5325224A (en) 1993-03-09 1994-06-28 California Institute Of Technology Time-multiplexed, optically-addressed, gigabit optical crossbar switch
JPH06303198A (ja) 1993-04-12 1994-10-28 Sharp Corp ワイヤレス並列光伝送装置
JPH0798463A (ja) * 1993-05-10 1995-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空間光接続装置
CN2171432Y (zh) 1993-09-10 1994-07-13 薛云登 安全压力机用光电传感器
US5619359A (en) * 1994-11-16 1997-04-08 Nec Research Institute, Inc. Optoelectronic apparatus
JPH08237204A (ja) 1995-02-24 1996-09-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光空間結線装置
US5920664A (en) 1996-06-03 1999-07-06 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Board-to-board and unit-to-unit optical interconnection system
JP2000022643A (ja) 1998-07-01 2000-01-21 Canon Inc 光インタコネクトシステム
US6195475B1 (en) 1998-09-15 2001-02-27 Hewlett-Packard Company Navigation system for handheld scanner
US6314201B1 (en) 1998-10-16 2001-11-06 Agilent Technologies, Inc. Automatic X-ray determination of solder joint and view delta Z values from a laser mapped reference surface for circuit board inspection using X-ray laminography
US7015454B2 (en) 1998-10-22 2006-03-21 Wavefront Research, Inc. Relaxed tolerance optical interconnect system capable of providing an array of sub-images
US6339503B1 (en) * 1998-11-06 2002-01-15 Oni Systems Corp. Optical interconnect using microlens/minilens relay
US6509992B1 (en) 1999-09-09 2003-01-21 Nortel Networks Corporation Free space optical interconnect system tolerant to misalignments and method of operation thereof
US6583904B1 (en) 1999-10-01 2003-06-24 Eci Telecom Ltd. Method and apparatus for aligning optical interconnections between printed circuit boards
US6597496B1 (en) 1999-10-25 2003-07-22 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Silicon nanoparticle stimulated emission devices
US6724512B2 (en) 1999-11-03 2004-04-20 Optodot Corporation Optical switch device
GB0000908D0 (en) * 2000-01-14 2000-03-08 Scient Generics Ltd Parallel free-space optical communications
JP2002353494A (ja) 2001-03-21 2002-12-06 Ricoh Co Ltd 光インタコネクションシステムおよびその位置決め機構の光軸合わせ方法および位置測定機構
US6515257B1 (en) 2001-03-26 2003-02-04 Anvik Corporation High-speed maskless via generation system
US6665433B2 (en) 2001-07-31 2003-12-16 Agilent Technologies, Inc. Automatic X-ray determination of solder joint and view Delta Z values from a laser mapped reference surface for circuit board inspection using X-ray laminography
US6591042B2 (en) * 2001-10-10 2003-07-08 Schott Optovance, Inc. Fiber based wavelength de-multiplexing system
US7369726B2 (en) 2003-04-02 2008-05-06 Sun Microsystems, Inc. Optical communication between face-to-face semiconductor chips
JP4057468B2 (ja) * 2003-06-03 2008-03-05 シャープ株式会社 光伝送機構を備えた照明装置
US7271461B2 (en) 2004-02-27 2007-09-18 Banpil Photonics Stackable optoelectronics chip-to-chip interconnects and method of manufacturing
US7269321B2 (en) 2004-08-10 2007-09-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method of configuring fiber optic communication channels between arrays of emitters and detectors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093879A (en) * 1990-06-22 1992-03-03 International Business Machines Corporation Electro-optical connectors
US5986788A (en) * 1995-06-26 1999-11-16 Oki Electric Industry Co., Inc. Microoptical system for free-space optical interconnection and its setting method
US5857042A (en) * 1997-04-29 1999-01-05 Mcgill University Optical interconnection arrangements
US7024070B2 (en) * 2000-09-20 2006-04-04 Spivey Brett A Electronic fiber optic switch with optical interconnect

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