DE69730378T2 - Optisches System zum Platte zu Platte und Einheit-zu-Einheit Verbinden - Google Patents

Optisches System zum Platte zu Platte und Einheit-zu-Einheit Verbinden Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem zum Verbinden jeweiliger Platinen vermöge optischer Signale einer sehr hohen Geschwindigkeit, einer super-hohen Dichte und einer gewaltigen Kapazität in einem derartigen System, indem eine Mehrzahl von Platinen, auf welchen elektronische Teile, wie etwa ATM-(asynchroner Transfermodus)-Schalter LSIs einer sehr hohen Geschwindigkeit, einer super-hohen Dichte und einer großen Kapazität angebracht sind, wie ein Bücherregal zusammengesetzt sind. Zusätzlich betrifft die vorliegende Erfindung ein optisches Einheit-zu-Einheit-(Regal-zu-Regal)-Verbindungssystem zum Verbinden jeweiliger Platinen unterschiedlicher Einheiten aufgrund der optischen Signale in einem derartigen System, das eine Mehrzahl von Platinen, auf welchen elektronische Teile, wie etwa ATM-Schalter LSIs einer sehr hohen Geschwindigkeit, einer super-hohen Dichte und einer großen Kapazität angebracht sind, wie ein Bücherregal angeordnet sind, um in eine Mehrzahl von Einheiten gepackt zu werden, die dann in einem Gehäuse auf eine Matrix-Weise angeordnet werden.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Wie in 1 gezeigt, sind N × N Schalter in L Zeilen und M Spalten angeordnet, um ein Schaltersystem einer großen Kapazität aufzubauen. 1-1 ist ein N × N Schalter, und 1-2 ist eine Verdrahtung zum Verwenden der N × N Schalter 1-1. Um eine Zellenverlustwahrscheinlichkeit zu verringern, sind die N × N-Schalter auch auf eine Mehrstufenweise angeordnet. Insbesondere sind, wie in den 2A und 2B gezeigt, eine Mehrzahl von Platinen 2-1, wie ein Bücherregal, angeordnet, und dann sind die Platinen 2-1 wechselseitig über optische Platinen-zu-Platinen-Verbindungen 2-2 verbunden. Zusätzlich wird, um das Schaltsystem der großen Kapazität aufgrund des Aufbaus vom Bücherregaltyp zu verwirklichen, eine Anordnung, wie sie in 3 gezeigt ist, erforderlich. Mit anderen Worten sind eine Mehrzahl von Einheiten (Regalen) 3-2, in welchen die Platinen 2-1 wie das Bücherregal aufgebaut sind, und dann die Platinen 2-1 über optische Platinen-zu-Platinen-Verbindungen 2-2 verbunden werden können, auf die Mehrfachstufenweise angeordnet. Zu dieser Zeit können jeweilige Platinen 2-1 zwischen unterschiedlichen Einheiten 3-2 auch optisch über optische Einheit-zu-Einheit-Verbindungen 3-3 verbunden werden. 3-1 ist ein Gehäuse, in welchem die Einheiten 3-2 untergebracht sind. Schematische Darstellungen des Gehäuses und der Einheiten sind in 4 gezeigt. 4-1 ist eine Tür, 4-2 sind Strahlen, die von der Einheit 3-2 emittiert und in die Einheit 3-2 eingegeben werden, und 4-3 ist ein elektrischer Verbinder, der mit einer elektrischen Rückebene verbunden ist.
  • Unterdessen sind ATM-Schaltplatinenverbindungen, die gegenwärtig praktisch eingesetzt worden sind, im Prinzip aus elektrischen Verdrahtungen ausgeführt. Ein Betriebsverhalten der Verbindung wird gemäß einer Stiftdichte des elektrischen Verbinders und einer Übertragungsrate des Signals bestimmt. Gegenwärtig beträgt die Stiftdichte des elektrischen Verbinders ungefähr 1/mm2. Eine Leistung von ungefähr 1W wird gegenwärtig benötigt, um das elektrische Signal über mehrere Zentimeter bei einer Übertragungsrate von 100 MBit/s zu senden, und deswegen muss eine Wärmestrahlung berücksichtigt werden. Daneben ist ein Problem aufgetreten, das EMC (elektromagnetische Kompatibilität)-Rauschen erzeugt wird, wenn sich Hochgeschwindigkeitssignale durch die Platinen ausbreiten. Aus diesem Grund ist festgestellt worden, dass, wenn die Platinen über die elektrischen Signale verbunden werden, die kritische Übertragungsrate mehrere 100 MBit/s ist, und die kritische Verbinderdichte 1/mm2 ist. Jedoch neigen die Übertragungsrate des Signals und die Stiftdichte des Verbinders dazu, von Jahr zu Jahr zuzunehmen, wodurch ihre kritischen Werte erreicht werden. Um derartige kritische Werte zu überwinden, hat eine optische Platinen-zu-Platinen-Verbindung im Stand der Technik viel Aufmerksamkeit erfahren. Als die optische Verbindung zwischen ATM-Schaltplatinen oder zwischen den Einheiten ist ein optisches Verbindungsmodul, in welchem ein Halbleiterlaser-Array und ein Detektor-Array über ein optisches Faser-Array verbunden sind, entwickelt worden, und hat bereits einen kommerziell verfügbaren Zustand erreicht (siehe J. Nishikido, S. Hino, S. Urushidani und K. Yamasaki; "Demonstration of Optically Interconnected Switching Network", GLOBECOM '93, Seiten 1187-1191).
  • Jedoch ist der Durchsatz des optischen Verbindungsmoduls vom Fasertyp höchstens ungefähr mehrere 10GBit/s. Ein derartiger Durchsatz des optischen Verbindungsmoduls ist für eine optische Verbindung zwischen zukünftigen ATM-Schaltplatinen einer großen Kapazität nicht ausreichend, deren Durchsatz im Bereich von 1 TBit/s bis 10 TBit/s ist. Deswegen ist eine optische Freiraumverbindung, in welcher der Sender und der Detektor ohne die optische Faser verbunden werden können, indem den optischen Strahlen ermöglicht wird, sich in einem freien Raum auszubreiten, als ein vielversprechender Kandidat untersucht worden. Die optische Freiraumverbindung weist derart verschiedene ausgezeichnete Vorteile auf, dass keine wechselseitige Störung zwischen optischen Signalen vorhanden ist, eine optische Verbindung einer super-hohen Dichte eingerichtet werden kann, ein geringer Versatz zwischen optischen Signalen erreicht werden kann, kein elektrisches Rauschen herbeigeführt wird, eine geringere optische Kopplungsdämpfung erreicht werden kann, etc. Verschiedene Zugänge sind vorgeschlagen worden, um einen ATM-Schalter einer großen Kapazität zu implementieren. Ein Beispiel derartiger Zugänge wird unter Bezugnahme auf 5 erläutert werden. Wie in einer oberen detaillierten Ansicht in 5 gezeigt, werden N × N-Unternetze LSI 5-2 (einschließlich MCM-Gehäuse) zuerst unter Verwendung von 2 × 2-Schaltern 5-1 als Basiseinheitsschalter erstellt und dann auf der Platine angebracht. Dann werden diese Platinen wie ein Bücherregal einer M-Stufe und L-Spalte angeordnet und dann über optische Pfade verbunden. Ein Vorteil dieses Gehäusezugangs besteht darin, dass, sobald die Basis-N × N-Unternetz-Schaltplatinen erstellt sind, es möglich ist, die Kapazität des Schalters frei zu erweitern und zu verringern, indem die Anzahl der M-Stufen und L-Spalten des Bücherregals beliebig geändert werden. Wenn diese Platinen wie das Bücherregal angeordnet werden, werden parallele und Kreuzverbindungen, die über mehrfache Platinen verlaufen, benötigt, wie in 6A gezeigt.
  • Im Gegensatz dazu ist ein anderer Zugang vorgeschlagen worden, wobei 2 × 2-Basiseinheitsschalter 5-1 als vertikale Bereiche ausgeschnitten sind, wie durch eine gestrichelte Linie a in 5 gezeigt, und dann auf einer Lage der Platine aufgebaut sind. In diesem Fall werden parallele und Kreuzverbindungen zwischen benachbarten Platinen als Verbindungen eingesetzt, wie in 6B gezeigt. Als ein Beispiel dieser Konfiguration ist das digitale regenerative optische Schalt-(SEED)-System 5 von den Bell-Laboratorien vorgeschlagen worden, oder der EARS-Scahlter (16 × 16-Schalter, Vier-Stufen-Anordnung) von der NTT vorgeschlagen worden, wobei beide zum Zweck eines ATM-Schalters einer großen Kapazität studiert worden sind. Ein Vorteil dieser Konfigurationen besteht darin, dass sie für eine optische Verbindung einer super-hohen Dichte geeignet sind, da die Chip-zu-Chip-Verbindung und die Platinen-zu-Platinen-Verbindung nur zwischen benachbarten Chips und benachbarten Platinen erforderlich sind.
  • Eine Anzahl von Berichten über die optische Freiraumverbindung zum Verbinden der benachbarten Platinen sind bereitgestellt worden.
  • Beispielsweise haben Hinton et al. an der Magill-Universität die optische Rückebene vorgeschlagen, in welcher eine optische super-parallele Freiraumverbindung und der optische digitale regenerative Schalter (SEED) als die Rückebene eingesetzt werden (T. Szymanski und H.S. Hilton, "An Architecture of a Terabit Free-Space Photonic Backplane", The International Conference on Optical Computing Technical Digest, OC'94, Edinburgh, Scotland, August 22-25, (1944) WD2/221).
  • Weiter haben, um parallele Prozessoren optisch zu verbinden, Sakano et al. bei NTT das optische Freiraum-Verbindungssystem für benachbarte Platinen bei 20 MBit/s erreicht, obzwar bei geringer Dichte und geringer Geschwindigkeit, in welchem vier Lagen der Platinen, auf welchen 4 × 4 LEDs und Detektoren angebracht sind, angeordnet sind (T. Sakano, T. Matsumoto und K. Noguchi; "Three-Dimensional Board-to-Board Free-Space Interconnections and Their Application to the Prototyp Multiprocessor System: COSINE-III", Applied Optics, Band 34, Seiten 1815-1822, 1995).
  • Weiterhin hat als eine optische Freiraumverbindung zwischen benachbarten Platinen bei einer hohen Geschwindigkeit D.Z. Tsang am MIT die optische Verbindung mit 20 Kanälen bei einer Übertragungsrate von 1 GBit/s pro Kanal durch ein Senden kollimierter optischer Strahlen von dem Halbleiterlaser über ein Abstand von 24 cm unter Verwendung einer Mikro-Positioniereinheit erreicht (D.Z. Tsang; "One-Gigabit per Second Free-Space Optical Int erconnection", Applied Optics, Band 29, Seiten 2034-2037, 1990).
  • Unterdessen ist als die optische Platinen-zu-Platinen-Verbindung die optische Verbindung hervorgekommen, in welcher eine Platinen-zu-Platinen-Busverbindung mittels D-Fasern verwirklicht werden kann (P. Healey; "Chapter 7 Multidimensional Switching Systems in Photonics in Switching, Band II", Edited by J.E. Midwinter, Pressed by Academic Press (London)), die optische Verbindung, in welcher Hologramme an der Rückebene eingesetzt werden (P.C. Kim; "An Optical Holographic Backplane Interconnect System", J. Lightwave, Tech. Band 9, Seiten 1650-1656, 1991). Zusätzlich zu obigem hat Mikazuki et al. bei NTT die Platinen durch optische Fasern über optische Koppler verbunden und den Takt von 1 GBit/s zum Zweck der optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindung verteilt (K. Itoh, R. Konno, Y. Katagiri, und T. Mikazuki; "Data Transmission Performance of an Optical Backboard Bus", Proc. of Japan IEMT, Seiten 268-271, 1995).
  • Jedoch ist in der oben in dem Stand der Technik beschriebenen optischen Verbindung das Problem aufgetreten, dass Zwischenverstärker in der optischen Verbindung, die D-Fasern verwendet, bereitgestellt werden müssen, da darin eine beträchtliche Dämpfung herbeigeführt wird.
  • Daneben sind in der optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindung, die die stationäre holografische Rückebene verwendet, Probleme derart vorhanden, dass Lichtanteile einer unnötigen höheren Ordnung, wie etwa null-te Ordnung, -erste Ordnung, ±zweite Ordnung, etc. -Lichtanteile außer dem gewünschten Lichtanteil erzeugt werden, um dadurch ein Übersprechen zu erhöhen, und es bringt zu große Kosten mit sich, ein großes Hologramm zu fertigen, das die gesamte Rückebene abdeckt, und weiter ist es schwierig, die optische Strahlausrichtung derart zu erreichen, dass die Wellenlänge des Senders präzise gesteuert werden kann, um so eine gewünschte optische Verbindung einzurichten.
  • In der optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindung, in welcher optische Fasern über die optischen Koppler platziert sind, ist ein Problem aufgetreten, dass ihr Durchsatz auf höchstens mehrere 10 GBit/s beschränkt ist.
  • Außerdem ist im Stand der Technik ein derartiges Problem aufgetreten, das nur die elektrische Verbindung unter Verwendung der elektrischen Rückebene als die Einheit-zu-Einheit-Verbindung geboten wird, und ihr Durchsatz sehr gering ist. Zusätzlich ist die optische Verbindung, in welcher die Einheiten durch optische Fasern verbunden sind, untersucht worden, aber ihr Durchsatz ist niedrig, z.B. höchstens 10 GBit/s in dem vorhandenen Zustand.
  • R.K. Kostuk et al.: "Distributed optical data bus for board level interconnects", Applied Optics, Band 32, Seiten 5010-5021, beschreibt ein optisches Verbindungssystem, das eine Mehrzahl von Platinen umfasst, wobei die Platinen auf eine beabstandete Weise wie ein Bücherregal angeordnet sind. Jede Platine trägt ein Array von Sendern und ein Array von Detektoren und weist ein Übertragungsfenster auf, durch welches die Sender und die Detektoren der Platinen kommunizieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der obigen Umstände ausgeführt worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein durch Platinen durchlaufendes, optisches Platinen-zu-Platinen-Freiraum-Verbindungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, eine optische Verbindung einer super-hohen Dichte und einer großen Kapazität zwischen jeweiligen Platinen präzise bei niedrigen Kosten bereit zu stellen, ohne eine Wellenlänge eines Lichts, das von einer Lichtquelle emittiert wird, exakt zu steuern.
  • Um die obigen Aufgaben zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein optisches Verbindungssystem bereitgestellt, umfassend:
    eine Mehrzahl von Platinen, auf welchen jeweils elektronische Schaltungen angebracht sind, und auf welchen jeweils ein Öffnungsabschnitt gebildet ist; Halteelemente zum Halten der Mehrzahl der Platinen auf eine beabstandete Weise wie ein Bücherregal; Sender-Arrays, die an jeweiligen Kantenabschnitten der Mehrzahl der Platinen bereitgestellt sind, zum Ausgeben eines optischen Strahl-Arrays; Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtungen, die jeweils über den Öffnungsabschnitten der Mehrzahl der Platinen bereitgestellt sind, zum Steuern einer Polarisationsorientierung der jeweiligen optischen Strahlen in dem optischen Strahl-Array, die durch die jeweiligen Öffnungsabschnitte laufen; Polarisationsstrahlteiler, die nahe der Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen jeder Platine bereitgestellt sind, zum Empfangen des optischen Strahl-Arrays, das aus den Sender-Arrays ausgegeben wird, um das optische Strahl-Array um einen rechten Winkel zu drehen, um so auf den Öffnungsabschnitt der Platine in einer darauffolgenden Stufe gerichtet zu sein, und zum Richten des optischen Strahl-Arrays, das von der Platine einer vorherigen Stufe über die Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen eingegeben wird, gerade auf die Öffnungsabschnitt der Platine in einer folgenden Stufe oder zum Umlenken des optischen Strahl-Arrays, um einen rechten Winkel in eine erste Richtung in Abhängigkeit einer Steuerung der Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen; erste Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung, die nahe einer Seite des Polarisationsstrahlteilers in dem Pfad der ersten Richtung der Polarisationsstrahlteiler bereitgestellt sind, zum Steuern einzelner Ausbreitungsrichtungen jeweiliger optischer Strahlen, die von den Polarisationsstrahlteilern um einen rechten Winkel umgelenkt worden sind; und Detektor-Arrays, die auf die jeweiligen Seiten der Mehrzahl der Platinen bereitgestellt sind, zum Empfangen jeweiliger optischer Strahlen, deren Ausbreitungsrichtungen von den ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen abgelenkt worden sind.
  • Der optische Strahl, der aus dem Sender-Array wird in den Polarisationsstrahlteiler eingegeben und dann um einen rechten Winkel umgelenkt, um in den Öffnungsabschnitt der Platine in einer darauffolgenden Stufe eingegeben zu werden. Dann wird die Polarisation des optischen Strahls von der Polarisationssteuer-Array-Vorrichtung gesteuert, die an dem Öffnungsabschnitt bereitgestellt ist, dadurch eine Polarisationsebene um 90° zu drehen, dann wird der optische Strahl von dem Polarisationsstrahlteiler um einen rechten Winkel umgelenkt, um in die Lichtablenkungssteuer-Array-Vorrichtung eingegeben zu werden, die dann die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls steuert, um in den gewünschten Fotodetektor eingegeben zu werden. Andererseits läuft der optische Strahl, dessen Polarisationsebene von der Polarisationssteuer-Array-Vorrichtung nicht um 90° gedreht wird, durch den Polarisationsstrahlteiler entlang der Ausbreitungsrichtung, um in den Öffnungsabschnitt der Platine in einer folgenden Stufe eingegeben zu werden, und wird dann auf ähnliche Weise gesteuert.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sender-Arrays und die Detektor-Arrays parallel zu der Platine bereitgestellt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann eine höhere Packungsdichte auf den Platinen erreicht werden.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sender-Arrays und die Detektor-Arrays senkrecht zu der Platine bereitgestellt, und die vorliegende Erfindung umfasst weiter erste Prismenspiegel zum Umlenken des optischen Strahl-Arrays, das aus den Sender-Arrays ausgegeben wird, um einen rechten Winkel, um auf die Polarisationsstrahlteiler gerichtet zu werden; und zweite Prismenspiegel zum Umlenken der optischen Strahl-Arrays, das aus den Polarisationsstrahlteilern in die erste Richtung ausgegeben wird, um einen rechten Winkel, um in den Detektor-Arrays eingegeben zu werden.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließen die Sender-Arrays zweite Lichtablenkungssteuer-Array-Vorrichtungen ein, die Ausbreitungsrichtungen jeweiliger optischer Strahlen in dem optischen Strahl-Array-Ausgang einzeln steuern.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließen die Sender-Arrays Lichtablenkungsvorrichtungen eines festen Winkels ein, die Ausbreitungsrichtungen jeweiliger optischer Strahlen in dem optischen Strahl-Array-Ausgang fest und einzeln ablenken.
  • Gemäß dieser Ausführungsform können, nachdem die optische Strahlgruppe grob von den Festwinkel-Lichtablenkungs-Vorrichtungen abgelenkt ist, die Lichtablenkungs-Steuervorrichtungen für eine feine Steuerung verwendet werden.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließen die Sender-Arrays Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtungen ein, die den optischen Strahl-Array-Ausgang kollektiv ablenken.
  • Gemäß dieser Ausführungsform besteht, auch wenn das optische Strahl-Array als Ganzes aufgrund eines mechanischen Faktors etc. versetzt wird, der Vorteil, dass es kollektiv korrigiert werden kann.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen jeweils aus einem Flüssigkristall-Prismen- Array, in welchem ein Flüssigkristall von einem planaren Substrat und einer Mikroprismen-Array-Platte eingebettet ist, die transparente Elektroden und eine Ausrichtungsschicht darauf aufweisen.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen jeweils aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array, in welchem zwei Lagen von Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal befestigt sind.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen jeweils aus Flüssigkristall-Ablenkungs-Steuerungs-Array-Vorrichtung, in welcher eine Flüssigkristallschicht durch Array-Teilungselektroden, die ein Fenster darin aufweisen, eingebettet ist.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen jeweils aus einem elektrostatischen Steuer-Mikrospiegel-Array, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen von einer elektrostatischen Kraft gesteuert werden können.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen jeweils aus einem Hologramm, in welches ein Beugungsgitter geschrieben ist.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen jeweils aus einem Drehspiegel-Array, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen jeweils aus einem Drehprismen-Array, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung aus einem Hologramm, einem Prismen-Array oder einem Spiegel-Array gebildet.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Strahl-Array-Bündel-Ablenksteuervorrichtung aus einem Prisma gebildet, das einen variablen Scheitelwinkel aufweist.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Strahl-Array-Bündel-Ablenksteuervorrichtung aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array gebildet, in welchem zwei Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal angebracht sind.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem gedrehten nematischen Flüssigkristall gebildet, das von Array-förmigen, transparenten Elektroden eingebettet ist.
  • In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließen die Sender-Arrays Vertikal-Kavität-Oberflächenemittierende Laserdioden-(VCSEL)-Arrays jeweils zum Emittieren des optischen Strahls ein.
  • Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst weiter: eine Überwachungsstrahl-VCSEL, die in den Sender-Arrays eingeschlossen ist, zum Emittieren eines Überwachungsstrahls; der Positionssender, der in den Empfänger-Arrays eingeschlossen ist, zum Empfangen des Überwachungsstrahls über die Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtungen, die Polarisationsstrahlteiler und die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen, um seine Position zu erfassen; und eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern der Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuer-Vorrichtungen in Abhängigkeit von der Position des Überwachungsstrahls, der von dem Positionssensor erfasst wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform besteht, auch wenn das optische Strahl-Array als Ganzes aufgrund eines mechanischen Faktors etc. abweicht, ein derartiger Vorteil, dass er kollektiv korrigiert werden kann.
  • Das optische Platinen-zu-Platinen-Freiraum-Verbindungssystem zwischen den Platinen in einer bestimmten Einheit und einer unterschiedlichen Einheit kann beliebig frei eingerichtet werden, indem die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung, die die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls steuern kann, eingeführt wird.
  • Ein Beispiel einer derartigen Verbindung zwischen Einheiten umfasst weiter Makrolinsen zum Empfangen des optischen Strahl-Arrays, das aus den Ausgangsprismenspiegeln emittiert wird, und zum Bilden von Bildern der Sender-Arrays auf den Detektor-Arrays.
  • Gemäß diesem Beispiel können die Einheiten durch Bilder anstelle des optischen Strahls verbunden werden.
  • Gemäß noch einem weiteren Beispiel ist ein optisches Verbindungssystem bereitgestellt, das in einem Gehäuse eingesetzt ist, in welchem eine Mehrzahl von Platinen, auf welchen jeweils elektronische Schaltungen angebracht sind, wie ein Bücherregal durch Halteelemente angeordnet ist, um Einheiten zu bilden, und dann Mehrfacheinheiten in einer Richtung parallel zu den Platinen befestigt sind, wobei das optische Verbindungssystem umfasst: Sender-Arrays, die auf Platinen in zumindest vorgewählten Stufen in jeweiligen Einheiten bereitgestellt sind, um ein optisches Strahl-Array auszugeben; Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen zum einzelnen Steuern von Ausbreitungsrichtungen jeweiliger optischer Strahlen in optischen Strahl-Arrays, das aus den Sender-Arrays emittiert wird; Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen, die bereitgestellt sind, jeweiligen Platinen in zumindest vorausgewählten Stufen zu entsprechen, zum Steuern von Polarisationsrichtungen jeweiliger optischer Strahlen in dem optischen Strahl-Array, das aus den übrigen Einheiten emittiert wird; Polarisationsstrahlteiler, die nahe der Ausbreitungs-Steuer-Array-Vorrichtungen bereitgestellt sind, zum Empfangen des optischen Strahl-Arrays, das aus entsprechenden Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen emittiert wird, und dann zum Umlenken um einen rechten Winkel, um auf übrige Einheiten auszurichten, und zum Ausrichten des optischen Strahl-Arrays, das von den anderen Einheiten eingegeben wird, über die Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtungen, gerade auf die anderen Einheiten oder zum Umlenken des optischen Strahl-Arrays um einen rechten Winkel auf die Platinen in einer darauffolgenden Stufe in Abhängigkeit von einer Steuerung der Polarisationssteuervorrichtungen; und Detektor-Arrays, die aus einer Mehrzahl von Detektoren bestehen, die in den Platinen in darauffolgenden Stufen bereitgestellt sind, um das optische Strahl-Array zu empfangen, das aus entsprechenden Polarisationsstrahlteilern emittiert wird.
  • Das Beispiel umfasst weiter Festwinkel-Lichtablenkungs-Vorrichtungen, die Ausbreitungsrichtungen jeweiliger optischer Strahlen in optischen Strahl-Arrays, das aus den Sender-Arrays emittiert wird, fest und einzeln ablenken.
  • Das Beispiel umfasst Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuer-Vorrichtungen, die das optische Strahl-Array, das aus den Sender-Arrays emittiert wird, kollektiv ablenken.
  • In dem Beispiel bestehen die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem Flüssigkristall-Mikroprismen-Array, in welchem ein Flüssigkristall von einem planaren Substrat und einer Mikroprismen-Array-Platte eingebettet ist, die transparente Elektroden und eine Ausrichtungsschicht darauf aufweist.
  • In dem Beispiel bestehen die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array, in welchem zwei Lagen von Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal befestigt sind.
  • In dem Beispiel bestehen die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einer Flüssigkristall-Ablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung, in welcher die Flüssigkristallschicht von Array-Teilungselektroden, die ein Fenster darin aufweisen, eingebettet ist.
  • In dem Beispiel bestehen die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem elektrostatischen Steuer-Mikrospiegel-Array, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen durch eine elektrostatische Kraft gesteuert werden können.
  • In dem Beispiel bestehen die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem Hologramm, in welches ein Beugungsgitter geschrieben werden kann.
  • In dem Beispiel bestehen die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem Drehspiegel-Array, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  • In dem Beispiel bestehen die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem Drehprismen-Array, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  • In dem Beispiel ist die Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung aus einem Hologramm, einem Prismen-Array oder einem Spiegel-Array gebildet.
  • In dem Beispiel ist die Strahlablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung aus einem Prisma mit variablem Scheitelwinkel gebildet.
  • In dem Beispiel ist die Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuereinrichtung aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array gebildet, in welchem zwei Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal befestigt sind.
  • In dem Beispiel sind die Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtungen aus einem verdrehten nematischen Flüssigkristall gebildet, das von Array-förmigen, transparenten Elektroden eingebettet ist.
  • Das Beispiel umfasst weiter: einen Überwachungsstrahl-VCSEL, der in den Sender-Arrays eingeschlossen ist, zum Emittieren eines Überwachungsstrahls; einen Positionssensor, der in den Empfänger-Arrays eingeschlossen ist, zum Empfangen des Überwachungsstrahls über die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen, die Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuervorrichtung, den Ausgangsprismenspiegel und den Eingangsprismenspiegel, um seine Position zu erfassen; und eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern der Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuervorrichtungen in Abhängigkeit von der Position des Überwachungsstrahls, der von dem Positionssensor erfasst wird.
  • Das Beispiel umfasst weiter: einen Überwachungsstrahl-VCSEL, der in den Sender-Arrays eingeschlossen ist, zum Emittieren eines Überwachungsstrahls, einen Positionssensor, der in Empfänger-Arrays eingeschlossen ist, zum Empfangen des Überwachungsstrahls über die Lichtablenkungs-Steuer-Array- Vorrichtungen, die Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuervorrichtung, den Ausgangsprismenspiegel, die Makrolinse und den Eingangsprismenspiegel, um seine Position zu erfassen; und eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern der Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuervorrichtungen in Abhängigkeit von der Position des Überwachungsstrahls,k der von dem Positionssensor erfasst wird.
  • Das Beispiel umfasst weiter: einen Überwachungsstrahl-VCSEL, der in den Sender-Arrays eingeschlossen ist, zum Emittieren eines Überwachungsstrahls; einen Positionssensor, der in den Empfänger-Arrays eingeschlossen ist, zum Empfangen des Überwachungsstrahls über die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung, die Strahl-Array-Bündel-Ablenkungs-Steuer-Vorrichtung, die Polarisationssteuer-Steuer-Array-Vorrichtungen und die Polarisationsstrahlteiler, um seine Position zu erfassen; und eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern der Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuervorrichtungen in Abhängigkeit von der Position des Überwachungsstrahls, der von dem Positionssensor erfasst wird.
  • Die Natur, das Prinzip und die Anwendbarkeit der Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung übersichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen gelesen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht, die N × N Schalter in dem Stand der Technik zeigt, die in einer L-Zeile und einer M-Spalte angeordnet sind;
  • 2A und 2B schematische Ansichten, die N × N Schalterplatinen in dem Stand der Technik zeigen, die wie ein Bücherregal angeordnet sind, um auf ein Mehrstufenweise verbunden zu werden;
  • 3 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Gehäuses nach dem Stand der Technik zeigt;
  • 4 eine schematische Ansicht, die Ausführungen des Gehäuses und von Einheiten (Regalen) zeigt, die in dem Gehäuse untergebracht sind;
  • 5 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration der ATM-Schalter in dem Stand der Technik zeigt;
  • 6A eine schematische Ansicht, die eine optische Platinen-zu-Platinen-Verbindung zeigt, die über gleiche Platinen verläuft, um ATM-Schalter eines sehr großen Maßstabs auszubilden;
  • 6B eine schematische Ansicht, die eine optische Verbindung zwischen benachbarten Platinen zeigt, um ATM-Schalter eines kleinen Maßstabs zu bilden;
  • 7 eine Seitenschnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 8 eine perspektivische Ansicht ist, die eine detaillierte Konfiguration eines Flüssigkristall-Mikroprismen-Arrays zeigt;
  • 9 eine Seitenansicht, die eine Schnittansicht zeigt, die eine Konfiguration eines Mikrospiegel-Arrays zeigt;
  • 10A bis 10E Ansichten, die eine Konfiguration einer Flüssigkristalh-Ablenkungs-Array-Vorrichtung zeigen;
  • 11 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Drehprismen-Arrays zeigt;
  • 12 eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Drehspiegel-Arrays zeigt;
  • 13A und 13B perspektivische Ansichten, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigen, das nicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 14A bis 14C charakteristische Ansichten, die Beziehungen zwischen jeweils einem Ausgangswinkel und verschiedenen Parametern zeigen;
  • 15 eine Seitenansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 16 eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 17 eine Seitenschnittansicht, die die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 18 eine Seitenschnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen- Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 19A und 19B schematische Seitenansichten, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigen, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 20 eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 21 eine Seitenschnittansicht, die eine Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 22 eine Ansicht, die Beziehungen zwischen einem Ablenkungswinkel und den Array-Anzahlen des Sender-Arrays und des Detektor-Arrays zeigt;
  • 23 bis 26 Ansichten, die jeweils Beziehungen zwischen dem Ablenkungswinkel der Array-Anzahl zeigen;
  • 27 eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 28A und 28B eine Seitenschnittansicht und eine Vorderansicht, die jeweils die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 29 eine Ansicht, die Beziehungen zwischen den Array-Anzahlen und der Lagenanzahl der Platine zeigt;
  • 30 eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 31 eine Seitenschnittansicht, die die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 32 eine Vorderansicht, die die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 33 eine detaillierte Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 34 eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Prismas mit variablem Scheitelwinkel zeigt;
  • 35A und 35B Ansichten, die ein Beispiel einer Kombination einer Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung und einer abstimmbaren, optischen Ablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung zeigen;
  • 36A und 36B eine schematische perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht, die jeweils einen x-y-Positionssensor zeigen;
  • 37 eine detaillierte Schnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Einheit-zu-Einheit- Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 38 eine detaillierte Schnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen nachstehend beschrieben werden.
  • 7 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. In dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in 7 gezeigt ist, sind eine Mehrzahl von Platinen wie ein Bücherregal angeordnet, und optische Platinen-zu-Platinen-Verbindungseinrichtungen sind dann für jeweilige unterste Abschnitte der Mehrzahl von Platinen bereitgestellt, die wie die obigen angeordnet sind.
  • In 7 bezeichnet 2-1 eine Platine, auf welcher elektrische Schaltungen angebracht sind; 7-1 ein Vertikal-Kavität-Oberflächen-emittierendes-Laserdioden-(VCSEL)-Laser-Array; 7-2 ein Linsen-Array zum Konvertieren des Lichts, das von dem VCSEL-Array 7-1 ausgesendet wird, in einen kollimierten Strahl, und zum Kondensieren des kollimierten Strahls; 7-3 ein Fotodetektor-Array zum Empfangen dieses Strahl-Arrays; und 7-4 eine Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung zum unabhängigen Steuern einer Richtung des optischen Strahls. Die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung ist aus einem Flüssigkristall-(LC)-Mikroprismen-Array ausgeführt, das hierin später beschrieben ist.
  • Eine Array-Teilung ist auf 1 mm durchgehend durch das VCSEL-Array 7-1, das Linsen-Array 7-2, das Fotodetektor-Array 7-3 und das LC-Mikroprismen-Array 7-4 eingestellt. Eine Fokuslänge des Linsen-Arrays 7-2 ist auf ungefähr 5 mm eingestellt. Das VCSEL-Array 7-1, das Linsen-Array 7-2 und das LC-Mikroprismen-Array 7-4, die zusammen ausgebildet sind, sind zusammengesetzt, unter einem Winkel von ungefähr 5 bis 20° bezüglich der Platine 2-1 geneigt zu sein. Dann bezeichnet 7-1 einen ebenen Spiegel zum Reflektieren des optischen Strahls, und 7-6 bezeichnet einen optischen Strahl.
  • Der optische Strahl, der aus dem VCSEL-Array 7-1 emittiert wird, wird in das Linsen-Array 7-2 mit einem Spreizwinkel von ungefähr 10° eingegeben und dann in einen kollimierten optischen Strahl durch das Linsen-Array 7-2 konvertiert. Aber der Durchmesser des optischen Strahls spreizt sich allmählich auf, wenn sich das Licht ausbreitet, und deswegen weist der optische Strahl einen Durchmesser von ungefähr 1 mm auf, wenn sich das Licht über einen Abstand von ungefähr 50 cm ausbreitet. Der optische Strahl wird von dem VCSEL-Array 7-1 geneigt mit der Platine 2-1 über das Linsen-Array 7-2 und das LC-Mikroprismen-Array 7-4 emittiert. Die abgelenkte Richtung des optischen Strahls, der durch das Linsen-Array 7-2 geleitet wird, wird von dem LC-Mikroprismen-Array 7-4 gesteuert, das als die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung dient, dann wird er von dem ebenen Spiegel 7-4 reflektiert, um in das Fotodetektor-Array 7-3 gekoppelt zu werden, das das Linsen-Array 7-4 an der gewünschten Platine 2-1 befestigt aufweist.
  • In 7 werden, obwohl nur die optischen Strahlen, die aus der linsseitigsten Platine emittiert werden, aufgrund des begrenzten Platzes verantwortlich sind, tatsächlich der optischen Strahlen auf ähnliche Weise von sämtlichen der Platinen 2-1 emittiert. Auch müssen, obwohl nur der vorderste optische Strahl wegen Platzerwägungen veranschaulicht ist, tatsächlich mehrfache optische Strahlen entlang der inneren Richtung senkrecht zu der Lage aufgezeigt werden. Die optischen Strahlen werden von sämtlichen Platinen geneigt in der rechten Abwärtsrichtung emittiert. Die Richtung der optischen Strahlen werden dann von der Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung gesteuert, um es so zu ermöglichen, komplizierte optische Kreuz-Verbindungen zu erreichen.
  • 8 ist eine Ansicht, die eine detaillierte Konfiguration des LC-Mikroprismen-Arrays 7-1 zeigt, das als die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung dient, die in dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem verwendet wird, das in 7 gezeigt ist. Dieses LC-Mikroprismen-Array ist in der Literatur beispielsweise bei K. Hirabayashi, T. Yamamoto, und M. Yamaguchi; "Free-Space Optical Interconnections with Liquid Crystal Microprism Arrays", Applied Optics, Band 34, Seiten 2571-2580, (1995).
  • In 8 bezeichnet 8-1 eine Gruppe von optischen Eingangsstrahlen; 8-2-1 ein transparentes planares Substrat; 8-2-2 ein transparentes Substrat (z.B. in dieser Ausführungsform ein Glassubstrat) auf einer Oberfläche, auf welcher ein Sägezahn-Mikroprisma gebildet ist; 8-3 eine transparente Elektrode; 8-4 eine Ausrichtungsschicht; 8-5 eine LC-Schicht; 8-6 eine Antireflektionsbeschichtung; 8-7 eine Energieversorgung zum Treiben der LC-Schicht 8-5; 8-8 einen variablen Widerstand zum Einstellen einer Spannung, die an die einzelnen Prismen angelegt wird; und 8-9 eine Gruppe von optischen Ausgangsstrahlen. LC-Moleküle sind parallel ausgerichtet (homogen ausgerichtet). Die transparenten Elektroden 8-3, die auf dem transparenten planaren Substrat 8-2-1 gebildet sind, sind entsprechend jeweiliger optischer Einfallsstrahlen geteilt. Die optischen Strahlen werden auf die geneigten Oberflächen des Sägezahnprofils des Glassubstrats 8-2-2 eingegeben.
  • Wenn der optische Strahl, der eine Polarisation aufweist, die parallel zu den LC-Molekülen ist, eingegeben wird, wird ein Brechungsindex n des LC-Elements gemäß der angelegten Spannung variiert. Wenn die angelegte Spannung erhöht wird, wird der Brechungsindex von ne nach no variiert. Da üblicherweise Δn (=be – no) in dem Bereich von ungefähr 0,2 bis 0,25 ist, kann die Ablenkungsrichtung des optischen Strahls in einem Ausmaß von ungefähr 25% eines Scheitelwinkels des Prismas gemäß einer Spannungsanlegung variiert werden. In dem Fall, dass das von der Merck-Corporation gefertigte E-8-Flüssigkristall, das einen großen Unterschied zwischen ne und no aufweist, als die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet wird, die die Ausbreitungsrichtung des Strahl-Arrays jedes optischen Strahls steuern kann, kann die Ablenkungsrichtung des optischen Ausgangsstrahls in einem Ausmaß von 1,2°, 2,5°, 5° und 8° in Abhängigkeit von dem Scheitelwinkel 5°, 10°, 20° bzw. 30° variiert werden. Die Ablenkungsrichtung des optischen Ausgangsstrahls kann einzeln durch ein Strukturieren der transparenten Elektroden 8-3 gesteuert werden.
  • Als eine andere optische Strahlablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung ist ein Mikrospiegel-Array vorhanden. Eine Konfiguration der Array-Vorrichtung ist in 9 gezeigt. Das Mikrospiegel-Array ist auf einem Si-Substrat mittels einer Plasmaätztechnik gebildet. 9-1 bezeichnet ein Si-Substrat; 9-2 einen Oxidfilm; 9-3 eine Spiegelrichtungs-Steuerelektrode; 9-4 einen Al-Spiegel; 9-5 eine Gruppe optischer Einfallsstrahlen; und 9-6 eine Gruppe optischer Strahlen, die von dem Al-Spiegel 9-4 reflektiert werden. Die Al-Spiegel 9-4 sind geerdet. Die Richtungen der Al-Spiegel 9-4 können durch eine Spannung gesteuert werden, die an die Spiegelrichtungs-Steuerelektroden 9-3 angelegt wird. Es ist bekannt, dass ein Winkel des Al-Spiegels 9-4 kontinuierlich bis zu vier Grad variiert werden kann. Gemäß dieser Array-Vorrichtung kann die Ablenkungsrichtung des optischen Strahl-Arrays jeweils durch ein Steuern der Spannung, die an die einzelnen Mikrospiegel angelegt wird, umgestellt werden. Was die Details dieser Array-Vorrichtung betrifft, siehe eine Literaturstelle D.R. Collines, J.B. Sampsell, L.J. Hornbeck, J.M. Florence, P. Andrew Penza, und M.T. Gately; "Deformable Mirror Device Spatial Light Modulators and their Applicability Neural Networks", Applied Optics, Band 28 (1989), Seiten 4900-4907.
  • Als noch eine andere optische Strahlablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung ist eine LC-Ablenkungsvorrichtung vorhanden. Die Array-Vorrichtung weist eine derartige Konfiguration auf, dass eine LC-Schicht von Teilungselektroden, die ein Fenster darin aufweisen, eingebettet ist. Eine Brechungsindexverteilung wird für die LC-Schicht durch ein Steuern der Spannung bereitgestellt, die an die Teilungselektroden angelegt wird, um somit den optischen Strahl um bis zu 10 Grad abzulenken. In dem Fall dieser Array-Vorrichtung können Ablenkungsrichtungen einzelner optischer Strahlen gesteuert werden. Eine Konfiguration der LC-Ablenkungs-Array-Vorrichtung ist in den 10A bis 10E gezeigt. 10A ist eine Draufsicht der LC-Ablenkungsvorrichtung, und die 10B bis 10E sind Schnittansichten der LC-Ablenkungsvorrichtung. 10-1a, 10-1b, 10-1c, 10-1d sind Al-Elektroden; 10-2 ein Glassubstrat; 10-3 eine LC-Schicht; 10-4 ein Einfallslicht; und 10-5 ein Ausgangslicht. Außer wenn eine Spannung angelegt ist, nimmt das LC eine homeotropische Ausrichtung an, die senkrecht zu dem Substrat gerichtet ist. Wenn eine Polarität der Spannung, die an die Al-Elektroden 10-1a bis 10-1d angelegt wird, auf + und – geändert wird, wird eine Ausrichtungsverteilung der Flüssigkristallmoleküle geändert. Somit wird die Brechungsindexverteilung geändert, um dadurch den optischen Einfallsstrahl abzulenken. Die 10B bis 10E zeigen Eigenschaften der optischen Strahlablenkung, wenn die Spannung, die an die Al-Elektroden 10-1a bis 10-1d angelegt wird, auf + und – geändert wird. Die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls kann durch ein Variieren der Polarität und Größe der Spannung geändert werden, die an die jeweiligen Elektroden angelegt wird. Im Detail siehe eine Literaturstelle, A. Sasaki und T. Ishibashi; "Liquid-Crystal Light Deflector", Electronics Lett., Band 10 (1979), Seiten 293-294.
  • Als eine andere optische Strahlablenkungsvorrichtung sind derartige Vorrichtungen vorhanden, dass das Prisma mechanisch gedreht wird und der Spiegel mechanisch gedreht wird. Konfigurationen des Drehprismen-Arrays und des Drehspiegel-Arrays sind in den 11 bzw. 12 gezeigt. In 11 bezeichnet 11-1 eine Mikroprismensäule; 11-2 einen Rahmen zum Halten der Mikroprismensäule 11-1; 11-3 eine Schraube zum Drehen der Mikroprismensäule 11-1; 11-4 eine Gruppe von optischen Einfallsstrahlen; und 11-5 eine Gruppe von gebrochenen optischen Strahlen. Die Ausbreitungsrichtung der gebrochenen optischen Strahlen kann durch Einstellen einer Drehung der jeweiligen Mikroprismensäulen 11-1 gesteuert werden.
  • In dem in 12 gezeigten Drehspiegel-Array bezeichnet 12-1 eine Mikrospiegelplatte; 12-2 einen Rahmen zum Halten der Mikrospiegelplatten 12-1; 12-3 eine Schraube zum Drehen der Mikrospiegelplatten 12-1; 12-4 eine Gruppe von optischen Einfallsstrahlen; und 12-5 eine Gruppe von optischen Ausgangsstrahlen. Durch ein Einstellen einer Drehung jeweiliger Mikrospiegelplatten 12-1 kann die Ausbreitungsrichtung der reflektierten optischen Strahlen gesteuert werden.
  • Die 13A und 13B sind Ansichten, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems jeweils zeigen, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. 13A zeigt eine Gesamt-Platinen-zu-Platinen-Konfiguration, und 13B zeigt das VCSEL-Array 7-1, das Mikrolinsen-Array 7-2 und die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung 7-4, die an den untersten Kantenabschnitten jeweiliger Platinen 13-1 angeordnet sind, jeweils auf eine vergrößerte Weise. Das optische Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in 13A gezeigt ist, ist unterschiedlich von jenem in 7 gezeigten dahingehend, dass ein freier Raum 13-2 an den untersten Kantenschnitten jeweiliger Platinen 13-1 bereitgestellt ist, auf welchen das VCSEL-Array 7-1, das Mikrolinsen-Array 7-2, die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung 7-4 und das Fotodetektor-Array 7-3 angebracht sind, wie in 7 gezeigt, und dann kann die optische Platinen-zu-Platinen-Verbindung erreicht werden, indem die optischen Strahlen 7-6 durch den freien Raum 13-2 geleitet werden.
  • In 13B sind die VCSEL-Arrays 7-1 auf einer Befestigung 13-3 durch Löthöker, wie ein zweidimensionales Array mit einer 1 mm-Teilung angeordnet, und die Mikrolinsen-Arrays 7-2 sind mit einer 1 mm-Teilung auf der Befestigung 13-3 angeordnet, und dann ist das LC-Mikroprismen-Array 7-4 darauf angebracht. Da die optischen Strahlen einander nicht stören, kann eine optische Verbindung einer hohen Dichte implementiert werden.
  • Als ein Beispiel typischer optischer Verbindungen sind die Ergebnisse einer Betriebsverhaltensevaluation in den
  • 14A, 14B und 14C unter den Bedingungen gezeigt, dass ein Abstand zwischen dem Spiegel und dem Platinenende auf 30 mm eingestellt ist, ein Bereich eines abstimmbaren Ablenkungswinkels der Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung innerhalb 5 Grad gewählt ist (was dem Fall entspricht, wo ein Scheitelwinkel des LC-Mikroprismen-Arrays auf 20° gewählt ist), und eine Teilung des Arrays auf 1 mm eingestellt ist. 14A ist eine Ansicht, die Beziehungen zwischen einem Ausgangswinkel und maximalen und minimalen Ausbreitungsabständen zeigt. 14B ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Ausgangswinkel und der Anzahl von Platinen zeigt, die verbunden werden können. 14C ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Ausgangswinkel und der Anzahl einer Array-Stufe zeigt. Ein Platinen-zu- Platinen-Abstand ist auf 30 mm in der zweiten Ausführungsform eingestellt. Im Allgemeinen spreizt sich ein Durchmesser des optischen Strahls allmählich auf, wenn der Ausbreitungsabstand erhöht wird. Obwohl abhängig von dem Durchmesser des VCSEL, beträgt der maximale Ausbreitungsabstand des optischen Strahl-Arrays mit einer 1 mm-Teilung ungefähr 50 cm, wenn ein Linsen-Array vom Lagentyp verwendet wird, und der maximale Ausbreitungsabstand beträgt auch ungefähr 80 cm, wenn zwei Linsen-Arrays vom Lagentyp verwendet werden. In den 14A bis 14C entsprechen schattierte Gebiete Bereichen, die durch eine Strahlspreizung eingeschränkt sind.
  • Aus den 14A bis 14C ist es offensichtlich, dass, wenn das optische Strahl-Array, das durch zwei Linsensysteme vom Lagentyp läuft, verwendet wird, eine optische Platinen-zu-Platinen-Verbindung mit 15 Lagen erzielt werden kann, wobei die Array-Anzahl 2 ist, und ein Platinenabstand kann von 38 cm auf 85 cm eingestellt werden (es wird angenommen, dass der Platinenabstand 30 mm in der zweiten Ausführungsform beträgt). Tatsächlich müssen verschiedene Anforderungen für die optische Platinen-zu-Platinen-Verbindung erfüllt werden. Deswegen muss der Ausgangswinkel eingestellt werden, derartige Anforderungen zu erfüllen. Einzelne optische Strahlen können in die gewünschten Fotodetektoren durch ein Einstellen abstimmbarer Widerstände gekoppelt werden, die mit dem LC-Mikroprismen-Array verbunden sind. Eine Position und eine Neigung der Platine werden versetzt oder verschoben, wenn die Platine eingeführt oder extrahiert wird, aber eine Versatzdimension liegt innerhalb höchstens 100 μm. Somit ist, wenn der optische Strahl mit einem 1 mm-Durchmesser verwendet wird, ein Versatzbetrag innerhalb 10%, so dass kein Problem herbeigeführt wird.
  • Obwohl der Fall, wo das LC-Mikroprismen-Array verwendet wird, oben diskutiert worden ist, können ähnliche Vorteile erzielt werden, wenn jeweils das Mikrospiegel-Array, die LC- Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array und das Drehprismen-Array eingesetzt wird.
  • 15 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Ein Unterschied zwischen dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in 15 gezeigt ist, und der in 7 gezeigten ersten Ausführungsform besteht darin, dass ein Festwinkel-Prismen-Array 15-1 in dem LC-Mikroprismen-Array 7-4 in der in 7 gezeigten ersten Ausführungsform bereitgestellt ist. Die übrige Konfiguration und der Betrieb des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems, das in 15 gezeigt ist, sind ähnlich jenen der in 7 gezeigten ersten Ausführungsform.
  • Das Festwinkel-Prismen-Array 15-1 ist so ausgelegt, dass Scheitelwinkel entsprechend zu der optischen Verbindung einzelner optischer Strahlen gebrochen werden.
  • Mit der obigen Konfiguration kann ein derartiger Nachteil überwunden werden, dass ein abstimmbarer Winkel des LC-Mikroprismen-Arrays 7-4, dessen Ablenkungsrichtung abstimmbar ist, klein ist. Mit anderen Worten wird die optische Verbindung hauptsächlich durch das Festwinkel-Prismen-Array 15-1 eingerichtet, und ein Ausrichtungsversatz, etc. werden präzise von dem LC-Mikroprismen-Array 7-4 korrigiert, das als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung dient, wodurch eine präzise Ausrichtung erreicht werden kann. Zusätzlich kann, da das LC-Mikroprismen-Array 7-4 nur verwendet, um die Strahlrichtung zu korrigieren, sein Scheitelwinkel niedrig, wie etwa auf mehrere Grad eingestellt werden. Somit kann die LC-Schicht flach ausgeführt werden, um somit eine Ansprechrate von bis zu mehreren zehn ms zu verbessern.
  • In der obigen Erklärung ist der Fall, wo das LC-Mikroprisma verwendet wird, diskutiert worden, aber ähnliche Vorteile können erreicht werden, wenn jeweils das Mikrospiegel-Array, die Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array und das Drehprismen-Array eingesetzt wird.
  • Überdies können die Hologrammvorrichtung, die Prismen-Array-Vorrichtung, die Spiegel-Array-Vorrichtung, etc. selektiv als die Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung verwendet werden. Zusätzlich können das LC-Prismen-Array, das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array, das Drehprismen-Array etc. selektiv als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden. Eine Kombination der Festwinkel-Ablenkungssteuer-Vorrichtung und der abstimmbaren Lichtablenkungs-Steuervorrichtung kann natürlich verwendet werden.
  • 16 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. 17 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Systems in 16 zeigt. In der Vorrichtung, die in 7 gezeigt ist, ist, da das VCSEL-Array 7-1, das Linsen-Array 7-2 und das LC-Mikroprismen-Array 7-4 auf eine derartige Weise zusammengesetzt werden müssen, dass sie bezüglich der Platine 13-1 geneigt sind, eine spezielle Befestigung erforderlich, so dass verschiedene Schwierigkeiten bei einem Befestigen der speziellen Befestigung an der Platine herbeigeführt werden. Im Gegensatz dazu ist das optische Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in den 16 und 17 gezeigt ist, derart ausgebildet, dass das VCSEL-Array 7-1, das Linsen-Array 7-2 und das LC-Mikroprismen-Array 7-4 auf der Platine parallel zu der Platine befestigt werden können, wodurch verschiedene Schwierigkeiten überwunden werden können. Daneben ist, um einen totalen Ortsversatz der optischen Strahlgruppe zu eliminieren, eine Vorrichtung zum Rückkoppeln einer Ortsinformation bereitgestellt.
  • In den 16 und 17 bezeichnet 7-1 einen VCSEL; 7-2 ein Linsen-Array; 16-1 gekreuzte Paare von LC-Mikroprismen-Arrays, in welchen zwei LC-Mikroprismen-Arrays zusammen orthogonal zueinander befestigt sind und jeweilige Prismen-Arrays verjüngt sind; 16-2 einen freien Raum, der an dem untersten Abschnitt der Platine bereitgestellt ist, um den optischen Strahl hindurch zu leiten; 7-6 eine Gruppe optischer Strahlen; 7-5 einen ebenen Spiegel; 7-3 ein Fotodetektor-Array; 16-3 ein verjüngtes Glas; 16-4 einen x-y-Positionssensor; und 16-5 eine Rückkopplungsschaltung.
  • In dem wie oben ausgebildeten optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem können der VCSEL 7-1, das Linsen-Array 7-2 und die gekreuzten Paare von LC-Mikroprismen-Arrays 16-1 parallel zu der Platine zusammengesetzt werden. Statt dessen wird ein verjüngtes Glassubstrat an der hinteren Oberfläche des LC-Mikroprismen-Arrays eingesetzt, so dass der optische Strahl geneigt und abwärts gebeugt und emittiert werden kann.
  • Als nächstes wird eine Funktion zum Korrigieren des gesamten Positionsversatzes der optischen Strahlgruppe untenstehend erläutert werden. Ein zugeordneter Überwachungsstrahl MB, der verwendet wird, um einen Ortsversatz zu korrigieren, wird aus dem VCSEL 7-1 emittiert. Dieser Überwachungsstrahl MB wird dann von dem ebenen Spiegel 7-5 reflektiert, um den x-y-Positionssensor 16-4 zu erreichen. Der x-y-Positionssensor 16-4 erfasst dann einen Versatzbetrag zwischen einer Position, zu welcher sich der Überwachungsstrahl MB tatsächlich ausbreitet, und einer gewünschten Position, zu welcher sich der Überwachungsstrahl MB ausbreiten muss, und eine Richtung zwischen beiden Positionen, und sendet dann eine derartige Information zu der Rückkopplungsschaltung 16-5. Die Rückkopplungsschaltung 16-5 steuert das gekreuzte Paar der beiden LC-Mikroprismen-Arrays 16-1, um den Versatzbetrag auf Null zu verringern. Details des x-y-Positionssensors 16-4 werden später erläutert werden.
  • In diesem Verbindungssystem ist das LC-Mikroprismen-Array in der optischen Verbindung eingesetzt worden. Jedoch können das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array oder das Drehprismen-Array als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden. Ferner noch können die Hologrammvorrichtung, die Prismen-Array-Vorrichtung oder die Spiegel-Array-Vorrichtung als die Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung verwendet werden. Zusätzlich können das LC-Prismen-Array, das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array oder das Drehprismen-Array als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden. Eine Kombination der Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung und der abstimmbaren Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung kann natürlich verwendet werden.
  • 18 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. In diesem optischen Platinen-zu-Platinen-System ist ein Prismenspiegel 18-1 bereitgestellt, um den VCSEL und das Linsen-Array, die in der in 7 gezeigten ersten Ausführungsform erläutert worden sind, parallel zu der Platine zusammenzusetzen, und es sind auch ein LC-Mikroprismen-Array 7-4 zum Zweck einer Korrektur und ein Festwinkel-Prismen-Array 15-1 an einer unteren Oberfläche des Prismenspiegels 18-1 bereitgestellt.
  • Insbesondere bezeichnet in 18 2-1 eine Platine; 7-1 einen VCSEL; 7-2 ein Linsen-Array; 18-1 einen Prismenspiegel; 7-4 ein LC-Mikroprismen-Array; 15-1 ein Festwinkel-Prismen-Array; 7-6 einen optischen Strahl; 7-3 ein Fotodetektor-Array; und 7-5 einen ebenen Spiegel.
  • In dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem wird der optische Strahl aus dem VCSEL 7-1 emittiert, der parallel zu der Platine 2-1 angebracht ist, wird dann senkrecht zu der Platine gesendet, um durch das Linsen-Array 7-2 zu laufen, und wird dann von dem Prismenspiegel 18-1 um 90 Grad umgelenkt, um sich abwärts auszubreiten. Die Ablenkungsrichtung des optischen Strahls kann von dem LC-Mikroprismen-Array 7-4 gesteuert werden, das an der unteren Oberfläche des Prismenspiegels 18-1 bereitgestellt ist. Zusätzlich kann der optische Strahl von dem Festwinkel-Prismen-Array 15-1 abgelenkt werden, das an der unteren Fläche des Mikroprismen-Arrays 7-4 bereitgestellt ist, um das gewünschte Fotodetektor-Array 7-3 zu erreichen.
  • Scheitelwinkel der Festwinkel-Prismen-Arrays 15-1 sind im Voraus gemäß jeweiliger Positionen eingestellt. Jedoch ist, da die optischen Strahlen manchmal geringfügig unterschiedliche Positionen von den Zielpositionen wegen des Ortsversatzes beim Zusammensetzen, des Fehlers in dem Scheitelwinkel des Prismas beim Bearbeiten etc. erreichen, das LC-Mikroprismen-Array 7-4 bereitgestellt, um einen derartigen Positionsfehler zu korrigieren. Dementsprechend kann, weil es nicht erforderlich ist, dass das LC-Mikroprismen-Array 7-4 den optischen Strahl beträchtlich ablenkt, ein Prismensubstrat mit einem kleinen Scheitelwinkel (mehrere Grad) verwendet werden. Somit kann eine Ansprechrate des LC-Mikroprismen-Arrays 7-4 beschleunigt werden, wie oben erwähnt.
  • Das Festwinkel-Prismen-Array ist hauptsächlich bei der optischen Verbindung verwendet worden, und das LC-Mikroprismen-Array ist zusätzlich verwendet worden. Jedoch können das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array und das Drehprismen-Array selektiv als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden. Weiter kann noch das Prismen-Array, die Hologrammvorrichtung oder die Prismen-Array-Vorrichtung als die Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung verwendet werden. Zusätzlich kann das LC-Prismen-Array, das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array oder das Drehprismen-Array als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden. Natürlich kann eine Kombination der Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung und der abstimmbaren Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden.
  • 19A ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. In dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in 19A gezeigt ist, ist ein zweiter Spiegel 19-4 auf der Außenseite der äußersten Platine der Platinengruppe entlang der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls bereitgestellt, und dann wird der optische Strahl von dem zweiten Spiegel 19-4 reflektiert, um in jeweilige Fotodetektor-Arrays der zweiten Platinengruppe eingegeben zu werden.
  • In 19A bezeichnet 19-1 eine erste Platinengruppe; 19-2 eine zweite Platinengruppe; 19-3 einen ersten Spiegel, der horizontal platziert ist; 19-4 einen zweiten Spiegel, der im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Spiegel 19-3 platziert ist; 19-5 eine optische Strahlgruppe, um die erste Platinengruppe 19-1 zu verbinden; und 19-6 eine optische Strahlgruppe, die von dem zweiten Spiegel 19-4 reflektiert wird, um die zweite Platinengruppe 19-2 zu verbinden.
  • In dem optischen Platinen-zu-Platinen-System, das in 7 gezeigt wird, breitet sich, wie in 19B gezeigt, der optische Strahl nach rechts aus, während er zwischen dem ersten Spiegel 19-3 und der ersten Platinengruppe 19-1 reflektiert wird, aber eine Packungsdichte ist klein, da ein weiter Raum zwischen der Platinengruppe verbleibt.
  • Deswegen schreitet in diesem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, wie es in 19A gezeigt ist, da der zweite Spiegel 19-4 räumlich geeignet an der Außenseite der am weitesten rechts liegenden Platine der Platinengruppe entlang der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls bereitgestellt ist, der optische Strahl fort, während er von der ersten Platinengruppe 19-1 und dem ersten Spiegel 19-3 reflektiert wird, wird dann von dem zweiten Spiegel 19-4 reflektiert, und kehrt dann zurück, um in der entgegengesetzten Richtung fortzuschreiten, während er von der zweiten Platinengruppe 19-2 reflektiert wird, die zwischen der ersten Platinengruppe 19-1 und dem ersten Spiegel 19-3 angeordnet ist. Auf diese Weise kann die optische Strahlverbindung genutzt werden, wenn sich der optische Strahl in der umgekehrten Richtung ausbreitet. Mit der obigen Konfiguration kann eine Packungsdichte der Platine doppelt ausgeführt werden.
  • Wenn ein dritter Spiegel ähnlich an der Außenseite der am weitesten links gelegenen Platine der Platinengruppe bereitgestellt wird, kann die optische Strahlgruppe noch einmal reflektiert werden, um die Packungsdichte der Platine zu verdreifachen. Außerdem sind die zweiten und dritten Strahlen nicht immer vertikal platziert, und sie können geneigt insoweit platziert werden, dass der reflektierte optische Strahl zu der gewünschten Platine gelangen kann. Wenn die Spiegel geneigt sind, kann ein Neigungswinkel des Spiegels anstelle einer Positionseinstellung eingestellt werden.
  • 20 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischern Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 21 ist eine Seitenschnittansicht, die die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems in 20 zeigt. In dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in den 20 und 21 gezeigt ist, sind, grob gesprochen, eine Mehrzahl von Platinen 20-0. auf welchen eine große Anzahl elektronischer Teile, wie etwa LSIs einer hohen Geschwindigkeit einer super-hohen Dichte und einer großen Kapazität, z.B. Schalt-LSIs 20-2, angebracht sind, im Wesentlichen parallel wie ein Bücherregal angeordnet, und dann werden optische Signale zwischen der Mehrzahl der Platinen 20-0 gesendet und empfangen. Fensterabschnitte 20-1, die als Öffnungsgebiete dienen, sind in im Wesentlichen zentralen Gebieten bei jeweiligen Platinen 20-0 gebildet, um die optischen Strahlen zu mehrfachen Platinen jeweils dort hindurch zu senden, und die optischen Strahlen können zu jeweiligen Platinen über diese Fensterabschnitte gesendet werden. Zusätzlich sind Sender-Arrays 20-3 zum Senden der optischen Strahl-Arrays an den längsseitigsten Abschnitten jeweiliger Platinen bereitgestellt. Empfänger-Arrays 20-4 zum Empfangen der optischen Strahlen sind an den obersten Abschnitten der jeweiligen Platinen bereitgestellt.
  • Dann werden jeweilige Bezugnahmen in den 20 und 21 untenstehend erläutert werden. 20-0 bezeichnet eine Platine; 20-1 einen Fensterabschnitt, der in dem zentralen Gebiet der Platine gebildet ist; 20-2 eine Schalt-LSI, die an der Platine 20-0 angebracht ist; 20-3 ein Sender-Array, das ein Sender-Array mit einem Linsen-Array und einer zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung als eine Einheit aufweist; 20-4 ein Empfänger-Array, das als ein Fotodetektor-Array mit dem Linsen-Array verwendet wird; 20-5 einen elektrischen Verbinder; 20-6 ein optisches Strahl-Array, das aus dem Sender-Array 20-3 ausgegeben wird; und 20-7 einen Prismenspiegel zum Umlenken des optischen Strahls um einen rechten Winkel. Dann bezeichnet 20-8 eine verdrehte nematische (twisted nematic, TN)-LC-Array-Vorrichtung, die als ein Polarisationscontroller verwendet wird; 20-9 einen Polarisationsstrahlteiler (nachstehend als PBS abgekürzt); 20-10 ein LC-Mikroprismen-Array, das als erste Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet wird, das den Polarisationsstrahlteiler 20-9 vertikal einbettet; und 20-11 ein optisches Strahl-Array, das aus dem PBS 20-9 abwärts ausgegeben wird.
  • 21 zeigt detaillierte Konfigurationen des Sender-Arrays 20-3 und des Empfänger-Arrays 20-4 als eine teilweise vergrößerte Schnittansicht. In dieser vergrößerten Schnittansicht bezeichnet 21-1 ein VCSEL-Array, das als eine Lichtquelle verwendet wird; 21-2 ein Linsenarray; 21-3 ein LC-Mikroprismen-Array, das als eine zweite Lichtablenkungs-Array-Vorrichtung verwendet wird; 20-7 einen Prismenspiegel; 21-5 einen optischen Strahl; 21-8 ein Fotodetektor-Array; 21-6 einen Löthöker zum Anbringen des VCSEL-Arrays 21-2 und des Fotodetektor-Arrays 21-8; und 20-0 eine Platine. In 21 stellt eine Markierung • eine Polarisation senkrecht zu einer Oberfläche der Lage dar, und ein Zeichen ←→ stellt eine Polarisation parallel zu der Oberfläche der Lage dar.
  • In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung zum Ablenken des optischen Strahls aus dem LC-Mikroprismen-Array, wie beispielsweise in 8 gezeigt. Auch können das Mikrospiegel-Array, das in 9 gezeigt ist, wie LC-Ablenkungsvorrichtung, die in 10 gezeigt ist, wie das Drehprismen-Array, das in 11 gezeigt ist, und der mechanische Drehspiegel, der in 12 gezeigt ist, verwendet werden.
  • Als eine andere Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung existiert eine LC-Hologrammvorrichtung, die Beugungsgitter in eine gewöhnliche LC-Anzeige schreibt und den optischen Strahl aufgrund einer Beugung des optischen Strahls ablenkt. Bezüglich Details einer derartigen Vorrichtung, siehe eine Literaturstelle H. Yamazaki und M. Yamaguchi; "4 × 4 Free-Space Optical Switching Using Real-Time Binary Phase-Only Holograms Generated by a Liquid-Crystal Display", Optics Lett., Band 16 (1991), Seiten 1415-1417. Obwohl abhängig von der Teilung des Beugungsgitters, kann der optische Strahl innerhalb mehrerer Grad abgelenkt werden.
  • Obwohl ein Ablenkungswinkel in der obigen Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung beliebig eingestellt werden konnte, kann die Lichtablenkungsvorrichtung, die aus einer Gruppe des Prismen-Arrays, des Hologramm-Arrays und des Spiegel-Arrays gewählt ist, deren Profile fest sind, in dem Fall verwendet werden, dass die optischen Verbindungen zuvor angeordnet werden. Zusätzlich können ähnliche Vorteile erwartet werden, wenn die Festwinkel-Lichtablenkungsvorrichtung und die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung, wie oben erwähnt, miteinander beliebig kombiniert werden.
  • Nachfolgend wird ein Betrieb des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems, wie es oben ausgebildet und in den 20 und 21 gezeigt ist, untenstehend erläutert werden.
  • Der optische Strahl 21-5 wird aus dem VCSEL-Array 21-1 des Sender-Arrays 20-3 emittiert, das an dem untersten Abschnitt der Platine 20-0 reflektiert wird, dann von dem LC-Mikroprismen-Array 21-3 abgelenkt, das als die Lichtablenkungs-Array-Vorrichtung verwendet wird, und dann von dem Prismenspiegel 20-7 um einen rechten Winkel abgelenkt, um die Position des LC-Prismas (des Mikroprismas, das in dem transparenten Substrat 8-2-2 gebildet ist, das in 8 gezeigt ist) in dem unteren LC-Mikroprismen-Array 20-10 auszuwählen, das als die erste Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet wird. Die optische Achse des optischen Strahls 20-6 kann von dem LC-Prisma eingestellt werden, um so senkrecht in dem PBS 20-9 eingegeben zu werden. Der optische Strahl 20-6 wird dann von dem PBS 20-9 um den rechten Winkel umgeleitet, um zu der benachbarten Platine 20-0 fortzuschreiten.
  • Wenn das Strahldurchlaufgebiet der TN-LC-Array-Vorrichtung 20-8 auf der benachbarten Platine 20-0 in einem EIN-Zustand ist, wird die Polarisation des optischen Strahls einer Änderung nicht unterworfen, um sich gerade auszubreiten. Wenn das Strahldurchlaufgebiet der TN-LC-Array-Vorrichtung 20-8 in einem AUS-Zustand ist, wird der optische Strahl um 90° gedreht, und der optische Strahl wird weiter von dem PBS 20-9 um einen rechten Winkel umgelenkt, um sich nach oben auszubreiten. Der optische Strahl wird dann von dem oberen LC-Mikroprismen-Array 20-10, das als die erste Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung dient, abgelenkt, um mit dem Prismenspiegel 20-7 an dem gewünschten Detektor-Array 21-8 des Empfänger-Arrays 20-4 zu kollidieren. Der optische Strahl wird dann von dem Prismenspiegel 20 um einen rechten Winkel umgelenkt, um den gewünschten Detektor zu erreichen.
  • Jeweilige TN-LC-Zellen, die den Polarisationscontroller 20-8 ausbilden, und jeweilige LC-Prismen, die die erste Lichtpolarisations-Steuer-Array-Vorrichtung ausbilden, sind jeweiligen optischen Strahlen zugeordnet, die aus M Lagen der Platinengruppe ohne eine Überlappung emittiert werden. Dementsprechend sind eine Mehrzahl der TN-LC-Zellen und der LC-Prismenzellen, die der Anzahl der Platinen in der Platinengruppe entsprechen, erforderlich. Unter der Annahme, dass die vertikale Array-Anzahl des LC-Mikroprismen-Arrays 20-10 L ist, die Array-Anzahl des VCSEL-Arrays 21-1 und des Detektor-Arrays 21-8 der Platine 20-0 in der vertikalen Achsenrichtung k ist, und die Anzahl der Platinen M ist, kann eine folgende Beziehung erhalten werden. L = k × M (1)
  • Wo die Anzahl des Sender-Arrays und des Detektor-Arrays, wobei beide an der Platine angebracht sein können, unter der Annahme berechnet werden, dass eine Länge der Platine 20-1 30 cm ist, ist eine Größe des Polarisationsstrahlteilers 20-9 20 mm2, ein Scheitelwinkel des LC-Mikroprismen-Arrays 20-10 ist 20°, 30°, 40°, und ein Ablenkungswinkel ist 5°, 7,5°, 10°.
  • Wie in 22 gezeigt, wird angenommen, dass der PBS 20-9 mit 20 mm2 in dem Zentrum der Platine 20-0 platziert ist, und dass LC-Mikroprismen-Array 20-10, das als die erste Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung dient, schließt L Arrays mit 1 mm Teilung ein und ist an dem PBS 20-9 befestigt, damit ihr oberes Ende mit dem Ende des PBS 20-9 übereinstimmt. Es wird auch angenommen, dass der Prismenspiegel, der an dem Laser-Array an dem Detektor-Array angebracht ist, die Größe von 1 mm2 aufweist.
  • Es wird angenommen, dass ein Einfallswinkel des optischen Strahls θ ist, der optische Strahl, der aus dem LC-Mikroprismen-Array 20-10 emittiert wird, unter einem flachsten Winkel eingegeben wird. Zu der Zeit ist ein maximaler Einfallswinkel gegeben durch (θ + φ) (wobei φ ein Ablenkungswinkel ist). Der Winkel θ kann berechnet werden durch θ = tan–1{(30 – L)/140} (2)
  • Gemäß einem minimalen Einfallswinkel wird eine Teilung des Detektors wie folgt bestimmt. Mit anderen Worten, kann, wie an der linken Seite der 22 auf eine vergrößerte Weise gezeigt, ein Abstand zwischen den Detektoren minimal ausgeführt werden, wenn der Strahl 22-1 mit einem Durchmesser 1 mm φ in das Zentrum des Prismenspiegels 20-7 eingegeben wird, um an einer oberen Kante des benachbarten Prismenspiegels 20-7 zu streifen. Somit kann der Abstand s zwischen den Detektoren ausgedrückt werden durch s = 1/tan(θ) = 140/(30 – L) (3)
  • Zusätzlich kann, wenn ein Ablenkungswinkel des LC-Prismas zu φ angenommen wird, ein Abstand d zwischen dem LC-Prisma und dem nächsten Detektor-Array geschrieben werden als d = 30/tan (θ + φ) = 30/[tan{tan – 1 (30 – L)/140} + 30] (4)
  • Die Array-Anzahl k des Detektor-Arrays kann berechnet werden durch k = INT{(140 – d)/s + 1} (5)
  • Auch kann die Array-Anzahl des Detektor-Arrays a entlang der Tiefenrichtung abgeleitet werden zu a = INT{d × tan(φ/2)} (6)
  • Unter Verwendung des Ablenkungswinkels von 5°, 7,5°, 10° jeweils als ein Parameter sind Beziehungen zwischen der Länge und den Array-Anzahlen k, a des LC-Mikroprismen-Arrays und dem Array-Abstand in den 23 bis 25 gezeigt. Weiter sind die Gesamtergebnisse der 23 bis 25 in 26 gezeigt. Beispielsweise können in dem Fall, wo der Ablenkungswinkel des LC-Prismas 5° ist, die Array-Anzahl des LC-Mikroprismen-Arrays und die Array-Anzahlen k, a des Detektor-Arrays zu 9 und 3,5 jeweils als optimale Werte gegeben werden, und dabei ist die Array-Teilung 6,7 mm. Die Lagenanzahl M der Platinengruppe kann zu 3 gegeben sein. Dann können in dem Fall, wo der Ablenkungswinkel des LC-Prismas 7,5° ist und die Lagenanzahl M der Platinengruppe 3 ist, die Array-Anzahl des LC-Mikroprismen-Arrays und die Array-Anzahlen k, a des Detektor-Arrays zu 12 und 4,7 jeweils als optimale Werte gegeben werden, und damit ist die Array-Teilung 7,7 mm. Dann können in dem Fall, wo der Ablenkungswinkel des LC-Prismas 10° ist, die Array-Anzahl des LC-Mikroprismen-Arrays und die Array-Anzahlen k, a des Detektor-Arrays zu 16 und 4,9 jeweils als optimale Werte gegeben werden, und damit ist die Array- Trennung 10 mm. Die Lagenanzahl M der Platinengruppe kann zu 4 gegeben sein.
  • Dann kann hinsichtlich eines Durchsatzes des Schalters ein Gesamtdurchsatz zu 4,5 TBit/s unter der Annahme von 2,5 GBit/s pro Kanal gegeben werden, da drei Lagen von Platinen, auf welchen 15 × 40 × 3 Schalter angeordnet sind, eine Platinengruppe ausbilden, wenn der Ablenkungswinkel zu 5° ausgewählt ist.
  • Die obige Berechnung ist unter der Annahme durchgeführt worden, dass eine Anfangsablenkungsrichtung des LC-Prismas beliebig eingestellt werden kann. Beim Verjüngen der hinteren Oberfläche des LC-Mikroprismas, das als die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung dient, kann ein Anfangswert einer Ablenkung beliebig eingestellt werden. In dem Experiment ist ein Quarzglas, das eine Verjüngung von 13° aufweist, an dem LC-Prisma angebracht worden. Die optische Verbindung kann von dem gewünschten Sender-Array zu dem gewünschten Detektor-Array durch ein Bereitstellen eines derartigen verjüngten Glassubstrats eingerichtet werden.
  • Wiederum wird ein optisches Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 27, 28A und 28B untenstehend erläutert werden. 27 ist eine perspektivische Ansicht, die ein optisches Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem der zweiten Ausführungsform zeigt. Die 28A und 28B sind eine Seitenschnittansicht und eine Vorderansicht, die jeweils die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems der zweiten Ausführungsform zeigen. Das optische Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem der zweiten Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass das Sender-Array und das Fotodetektor-Array vertikal auf der Platine angebracht sind. Deswegen kann im Gegensatz zu der siebten Ausführungsform, die in den 20 und 21 gezeigt ist, bei der das Sender-Array und das Fotodetektor-Array parallel zu der Platine angebracht sind, eine höhere Packungsdichte erreicht werden.
  • In den 27 und 28 bezeichnet 27-0 eine Platine; 20-2 eine Schalt-LSI; 27-3 ein Sender-Array, das aus einem Lichtquellen-Array mit einem Linsen-Array ausgeführt ist; 27-4 ein Empfänger-Array, das als 0ein Detektor-Array mit einem Linsen-Array verwendet wird; 27-5 ein LC-Mikroprismen-Array, das als eine erste Ablenkungssteuer-Array-Vorrichtung verwendet wird; 20-9 ein PBS; 20-8 eine TN-LC-Array-Vorrichtung, die als eine Polarisationssteuer-Array-Vorrichtung verwendet wird; 27-8 ein optisches Strahl-Array; 21-1 ein VCSEL-Array, das als ein Sender-Array verwendet wird; 21-2 ein Linsen-Array; und 21-8 ein Fotodetektor-Array. In den 28A und 28B stellt die Markierung • eine Polarisation senkrecht zu der Oberfläche der Lage dar, und die Markierung ←→ stellt eine Polarisation parallel zu der Oberfläche der Lage dar.
  • Das VCSEL-Array 21-1 und das Linsen-Array 21-2, die das Sender-Array 27-3 bilden, sind vertikal an dem unteren Abschnitt der Platine 27-0 angebracht, und der PBS 20-9 ist über dem Sender-Array 27-3 platziert. Ein kollimiertes Stahl-Array, das aus dem VCSEL-Array 21-1 emittiert wird, wird von dem PBS 20-9 umgelenkt, um sich nach rechts auszubreiten.
  • Wenn eine Polarisation von der TN-LC-Array-Vorrichtung 20-8 um 90° gedreht wird, breitet sich der optische Strahl aufwärts aus. Wie in der ersten Ausführungsform, die in den 20 und 21 gezeigt ist, steuert das LC-Mikroprismen-Array 27-5 die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls. Diese zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ersten Ausführungsform, die in den 20 und 21 gezeigt ist, dahingehend überlegen, dass eine Teilung des Fotodetektor-Arrays 21-3 auf 1 mm eingestellt werden kann, da das Fotodetektor 21-3 vertikal auf der Platine angebracht ist, und dass ein Gebiet, welchem der optische Strahl zugeordnet ist, vergrößert werden kann, da ein Ausbreitungsabstand des optischen Strahls, der aus dem PBS 20-9 emittiert wird, über der Platine ungefähr zweimal erweitert werden kann.
  • Beispielsweise sei angenommen, dass sich der optische Strahl von dem PBS 20-9 parallel zu der Platine über einen Abstand von 250 mm auf der Platine von üblicherweise 30 cm im Quadrat ausbreitet. Weil der optische Strahl unter einem Winkel ±2,5° entlang zweier Achsen abgelenkt werden kann, wenn das gekreuzte Paar von LC-Prismen-Arrays mit einem Scheitelwinkel von 20° eingesetzt wird, kann der optische Strahl beliebig in einem 10 mm × 10 mm-Bereich hin- und herbewegt werden. Weil das gekreuzte Paar von LC-Prismen-Arrays mit einem Scheitelwinkel von 30° den optischen Strahl innerhalb des Winkelbereichs von ±3,75° entlang zweier Achsen ablenken kann, kann der optische Strahl beliebig in einem 16 mm × 16 mm-Bereich hin- und herbewegt werden. Weiter kann, weil das gekreuzte Paar von LC-Prismen-Arrays mit einem Scheitelwinkel von 40° den optischen Strahl innerhalb eines Winkelbereichs von ±5° entlang zweier Achsen ablenken kann, der optische Strahl beliebig in einem 21 mm × 21 mm-Bereich hin- und herbewegt werden. Jedoch verbleibt ein unbenutzter Bereich des VCSEL-Arrays 21-1, auch wenn die Zellen in einer Teilung von 1 mm in dem 10 mm × 10 mm-Bereich angebracht sind. Somit werden die Anzahl und der Ort des VCSEL-Arrays 21-1, das anzubringen ist, gemäß der Lagenanzahl M der Platinengruppe variiert. Beziehungen zwischen der Lagenanzahl M der Platinengruppe (Abszisse) und der Array-Anzahlen a, k (Ordinate) sind abgeleitet worden. Obwohl der Wert der Array-Anzahl a konstant eingestellt ist, weisen die Lagenanzahl M und die Array-Anzahl k eine folgende Beziehung auf. M × k = Strahlschwenkabstand (mm) (7)
  • Unter Verwendung des Ablenkungswinkels des LC-Prismen-Arrays als ein Parameter sind Beziehungen zwischen den Array- Anzahlen a, k und der Lagenanzahl M der Platine in 29 veranschaulicht.
  • Beispielsweise müssen, wenn die Lagenanzahl M der Platine 5 ist, fünf 10 × 2 oberflächenemittierende Arrays einzeln gefertigt werden, während ihre Orte von #1 bis #5 verschoben werden. Fünf 10 × 2 Sender-Arrays werden auf der linken Seite angeordnet, während fünf 10 × 2 Fotodetektor-Arrays auf der rechten Seite angeordnet werden. Eine beliebige optische Verbindung kann zwischen ihnen eingerichtet werden. Wenn eine Länge von ungefähr 20 cm einer 30 cm Seite der Platine der optischen Verbindung zugeordnet wird, können zwanzig Sätze der beliebigen 10 × 2-Verbindung pro Lage der Platine erzielt werden, was die Platinengruppe ausbildet, wenn die Lagenanzahl M = 5. Unter der Annahme, dass jedem Kanal 2,5 GBit/s zugeordnet wird, wird ein Gesamtdurchsatz 5 TBit/s.
  • Als nächstes wird ein optisches Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 30 bis 32 untenstehend erläutert werden. 30-1 bezeichnet ein Sender-Array; 30-2 ein Fotodetektor-Array; 30-3 einen Prismenspiegel; und 30.4 einen x-y-Positionssensor. Eine Rückkopplungsschaltung, obwohl nicht gezeigt, ist bereitgestellt, um eine Information von dem x-y-Positionssensor 30-4 zu empfangen. 30 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. 31 ist eine Seitenschnittansicht, die die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems in 30 zeigt. 32 ist eine Vorderansicht, die die Konfiguration des optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystems in 30 zeigt. In dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem gemäß der dritten Ausführungsform sind das Sender-Array und das Fotodetektor-Array auf der Platine nicht vertikal, sondern parallel zu der Platine im Gegensatz zu dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem angebracht, das unter Bezugnahme auf die 27, 28A, 28B erläutert ist, und der Prismenspiegel ist an dem Sender-Array und dem Fotodetektor-Array angebracht, um den optischen Strahl unter einem rechten Winkel umzulenken. Gemäß dieser Konfiguration kann eine Anbringung des Sender-Arrays und des Fotodetektor-Arrays auf der Platine sehr vereinfacht werden. Außer der obigen Konfiguration wird das optische Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in den 30 bis 32 gezeigt ist, in der Konfiguration ähnlich dem optischen Platinen-zu-Platinen-Verbindungssystem, das in den 27, 28A und 28B gezeigt ist.
  • In der dritten Ausführungsform ist eine Funktion zum Korrigieren des Ortsversatzes der gesamten optischen Strahlgruppe ähnlich jener der 17. Mit anderen Worten, wird ein zugewiesener Überwachungsstrahl MB aus dem Sender-Array 30-1 ausgegeben, um den Ortsversatz zu korrigieren. Dieser Überwachungsstrahl MB erreicht dann den x-y-Positionssensor 30-4 über den Prismenspiegel 30-3, den PBS 20-9, etc. Der x-y-Positionssensor 30-4 erfasst dann einen Versatzbetrag zwischen einer Position, zu welcher sich der Überwachungsstrahl MB tatsächlich ausbreitet, und einer gewünschten Position, zu welcher sich der Überwachungsstrahl MB ausbreiten muss, und eine Richtung zwischen beiden Positionen, und sendet dann eine derartige Information zu der Rückkopplungsschaltung. Die Rückkopplungsschaltung steuert dann das Sender-Array 30-1, um den Versatzbetrag auf Null zu verringern.
  • Obwohl die ATM-Schaltplatinen in dem Schaltsystem oben erläutert worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Schaltplatinen beschränkt. Aber die vorliegende Erfindung kann auf ähnliche Weise auf eine Platinen-zu-Platinen-Verbindung in dem Computer, etc. angewandt werden.
  • In den vorliegenden Ausführungsformen ist die Erklärung unter Verwendung des LC-Mikroprismen-Arrays als die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung ausgeführt worden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Beispielsweise können ähnliche Vorteile erreicht werden, wenn ein LC-Prismen-Array, in welchem zwei LC-Prismen-Arrays orthogonal über eine λ/2-Platte befestigt sind, eine LC-Ablenkungssteuer-Array-Vorrichtung, in welcher eine LC-Schicht von Array-Teilungselektroden eingebettet ist, die ein Fenster darin aufweisen, ein elektrostatisch gesteuertes Mikrospiegel-Array, in welchem Richtungen aufgrund elektrostatischer Kräfte einzeln gesteuert werden, ein räumlicher Lichtmodulator unter Verwendung einer LC-Anzeige, in welche ein Beugungsgitter geschrieben werden kann, ein Drehspiegel-Array, dessen Richtung mechanisch gesteuert werden kann, und ein Drehprismen-Array, dessen Richtung mechanisch gesteuert werden kann, eingesetzt werden.
  • Die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung, in welcher der obige Lichtablenkungswinkel beliebig eingestellt werden kann, und eine Festwinkel-Lichtablenkungs-Steuervorrichtung, in welcher der Lichtablenkungswinkel fest ist, können miteinander kombiniert werden. In diesem Zugang kann ein großer Lichtablenkungswinkel in der Festwinkel-Lichtablenkungs-Steuervorrichtung eingestellt werden, während die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuervorrichtung einen kleinen Lichtablenkungswinkel steuern kann. Deswegen kann, wenn erstere als eine Hauptablenkungsvorrichtung und letztere als eine Feinsteuer-Ablenkungsvorrichtung verwendet wird, eine frei auslegbare, optische Verbindung eingerichtet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, da die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung aus einer Kombination der Festwinkel-Steuer-Array-Vorrichtung, in welcher die Ablenkungsrichtung zuvor bestimmt ist, und der abstimmbaren Steuer-Array-Vorrichtung, in welcher die Ablenkungsrichtung abstimmbar ist, besteht, nicht notwendig, dass der optische Strahl von der abstimmbaren Steuer-Array-Vorrichtung wesentlich abgelenkt wird, so dass das Prismensubstrat mit einem kleinen Scheitelwinkel eingesetzt werden kann und somit die Ansprechrate zu beschleunigen.
  • Überdies wird gemäß der vorliegenden Erfindung der optische Strahl, der aus dem Sender-Array emittiert wird, in den Polarisationsstrahlteiler eingegeben und dann in einen rechten Winkel umgelenkt, um in den Öffnungsabschnitt der benachbarten Platine eingegeben zu werden. Dann wird eine Polarisation des optischen Strahls von der Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtung gesteuert, die an dem Öffnungsabschnitt bereitgestellt ist, um dadurch eine Polarisation um 90° zu drehen, dann wird der optische Strahl von dem Polarisationsstrahlteiler um einen rechten Winkel umgelenkt, um in die erste Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung eingegeben zu werden, die dann die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls steuert, um in dem gewünschten Fotodetektor eingegeben zu werden. Andererseits läuft der optische Strahl, dessen Polarisationsrichtung von der Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtung nicht um 90° gedreht wird, durch den Polarisationsstrahlteiler entlang der Ausbreitungsrichtung, um in den Öffnungsabschnitt der benachbarten Platine eingegeben zu werden, und wird dann auf ähnliche Weise gesteuert. Deswegen kann, anders als in der optischen Verbindung unter Verwendung der D-Fasern im Stand der Technik, die optische Verbindung der vorliegenden Erfindung mit einem geringen Verlust, einem geringen Übersprechen bei niedrigen Kosten und ohne den Zwischenverstärker eingerichtet werden. Zusätzlich kann, im Gegensatz zu der optischen Verbindung, unter Verwendung des Festwinkel-Hologramms als die Rückebene, die optische Verbindung der vorliegenden Erfindung bei niedrigen Kosten erhalten werden, und eine optische Strahlausrichtung kann präzise erreicht werden.
  • Ferner noch kann gemäß der vorliegenden Erfindung in der optischen Verbindung, in welcher das Sender-Array und das Empfänger-Array vertikal zu der Platine angebracht sind, eine höhere Packungsdichte verwirklicht werden, kann der Ausbreitungsabstand des optischen Strahls über der Platine sehr weit verlängert werden, und kann das Schwenkgebiet des optischen Strahls weitaus mehr erhöht werden, vielmehr als bei der optischen Verbindung, bei welcher das Sender-Array und das Fotodetektor-Array parallel zu der Platine angebracht sind.
  • Als nächstes wird ein optisches Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystem gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung untenstehend erläutert werden.
  • 33 ist eine detaillierte Schnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist, in welchem die Einheiten durch den optischen Strahl verbunden werden, der sich in einem Freiraum ausbreitet. 33-1 bezeichnet eine Einheit (Regal); 33-2 eine Platine; 33-3 ein Hauptsignal-VCSEL-Array; 33-4 ein Überwachungsstrahl-VCSEL-Array; 33-5 ein Linsen-Array; 33-6 ein Mikroprismen-Array, das als eine Ablenkungs-Array-Vorrichtung für die optische Verbindung verwendet wird; 33-7 ein Prisma mit variablem Scheitelwinkel, das als eine Strahl-Array-Bündel-Ablenkungssteuervorrichtung verwendet wird; 33-8 einen Prismenspiegel; 33-9 ein optisches Strahl-Array; 33-10 ein Fotodetektor-Array; 33-11 einen x-y-Positionssensor; 33-12 eine Rückkopplungsschaltung, die das Prisma mit variablem Scheitelwinkel steuert, um den optischen Strahl immer an der gleichen Position zu empfangen, wenn die Rückkopplungsschaltung einen Ausgang von dem x-y-Positionssensor 33-11 empfängt. Um den optischen Strahl über einen großen Abstand zwischen den Einheiten 33-1, wie etwa mehrere 10 cm bis 100 cm auszubreiten, ist eine Teilung zwischen den optischen Strahl-Arrays 33-9 relativ grob, wie etwa auf 1 mm bis 2 mm eingestellt. Die Rückkopplungsschaltung 33-12 empfängt immer eine Ortsinformation des Überwachungsstrahls, der von dem x-y-Positionssensor 33-11 empfangen wird, und steuert dann das Prisma 33-7 mit variablem Scheitelwinkel derart, dass das optische Hauptstrahlsignal immer in das gewünschte Fotodetektor-Array eingegeben wird, auch wenn die Platine gebogen wird, ein Ortsversatz der Platine und ein Ortsversatz zwischen den Einheiten wegen irgendwelcher Störung herbeigeführt werden.
  • 34 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Prismas mit variablem Scheitelwinkel zeigt. Das Prisma mit variablem Scheitelwinkel ist zum Zweck eines Korrigierens einer optischen, unbeabsichtigten Bewegung der Hände beim Aufnehmen eines Bildes durch eine Videokamera, ein Binokular, etc. entwickelt worden. 34-1 bezeichnet eine Glasplatte; 34-2 flexible Bälge; 34-3 einen Drehaktor; 34-4 einen Eingangsstrahl; und 34-5 einen Ausgangsstrahl. Zwei Lagen der Glasplatte 34-1 sind an beiden Enden der flexiblen Bälge 34-3 befetigt, und dann wird eine Flüssigkeit, die den gleichen Brechungsindex wie die Glasplatte 34-1 aufweist, in den Raum gefüllt, der durch diese Materialien gebildet ist. Zwei Lagen der Glasplatten 34-1 sind derart aufgebaut, dass ihre Richtungen durch zwei Drehaktoren 34-3 variiert werden. Durch ein Anlegen der Spannung von –1V bis +1V als die Steuerspannung kann ein Winkel der flexiblen Bälge 34-2 linear von –2,0° bis +2,0° variiert werden.
  • Außerdem weisen unter der richtungsabstimmbaren Ablenkungsvorrichtung, wie etwa des LC-Mikroprismen-Arrays 33-6, manche Vorrichtungen einen unzureichenden maximalen Ablenkungswinkel auf. In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine Kombination der Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung, die den vorbestimmten Ablenkungswinkel aufweist, und der obigen Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung einzusetzen. Als ein Repräsentant der Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung kann an eine Hologrammvorrichtung gedacht werden. Insbesondere ist ein Computer-Hologramm sehr nützlich, da seine Ablenkungsrichtung frei durch den Computer eingestellt werden kann. Auch weist das Prismen-Array einen derartigen Vorteil auf, dass es durch Polymethylmethacrylat etc. zu geringen Kosten gefertigt werden kann. Als ein Beispiel ist ein Polymethylmethacrylat-Prismen-Array als die Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung und das LC-Mikroprismen-Array als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung in Kombination in der 35A gezeigt. 35-1 bezeichnet das Polymethylmethacrylat-Prismen-Array. Jeweilige Prismen sind in einer Teilung von 1 mm in dem Polymethylmethacrylat-Prismen-Array 35-1 angeordnet. Scheitelwinkel jeweiliger Prismen sind so ausgelegt, dass das Licht perfekt über einen Abstand von 25 cm durch eine Kreuzverbindung gesendet werden kann. 35B ist eine Ansicht, die ein Beispiel der jeweiligen Scheitelwinkel zeigt. Eine optische Hauptverbindung ist über das Polymethylmethacrylat-Prismen-Array 35-1 eingerichtet, und das LC-Mikroprismen-Array 33-6 wird für eine Korrektur der optischen Verbindung verwendet.
  • Als nächstes wird ein Mechanismus, um die optische Verbindung immer aufrecht zu erhalten, auch wenn eine optische Strahlausrichtung aufgrund einer Störung abweicht, untenstehend erläutert werden. Die 36A und 36B sind eine schematische perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht, die einen x-y-Positionssensor 33-11 jeweils zeigen. 36-1 bezeichnet eine Ausgangselektrode; 36-2 eine Elektrode, die auf jeder Seite einer Lichtempfangsoberfläche bereitgestellt ist; 36-3 einen optischen Einfallsstrahl; und 36-4 eine Si-Fotodiode. Ein Prinzip dieses Mechanismus wird untenstehend erläutert werden. Wenn der optische Strahl in eine vordere Oberfläche des x-y-Positionssensors 33-11 eingegeben wird, werden Ladungen, die äquivalent zu einer optischen Energie sind, erzeugt. Wie in 36B gezeigt, werden Fotoströme umgekehrt proportional zu einem Abstand zwischen Elektroden, die an den Enden der Vorrichtung bereitgestellt sind, und dem optischen Strahl geteilt und dann ausgegeben. Das heißt, Ausgangsströme I1 und I2, die in 36B gezeigt sind, werden dargestellt durch I1 = Io·(L – XA)/2L (8) I2 = Io·(L + XA)/2L (9)
  • Die Position des optischen Einfallsstrahls 36-3 kann durch ein Überwachen von zwei Strömen wie folgt erfasst werden. XA/L = (I2 – I1)/(I1 + I2) (10)
  • Auf diese Weise kann die Position, an welcher der optische Strahl 36-3 eingestrahlt wird, durch ein Stromausgangsverhältnis ausgedrückt werden. Dementsprechend sind, wenn die Position des Überwachungsstrahls auf der Si-Fotodiode 36-4 in dem x-y-Positionssensor 33-11 gespeichert. ist, wenn das VCSEL-Array und das Fotodetektor-Array geeignet in einem Anfangszustand optisch verbunden sind und dann die Ablenkungssteuervorrichtung durch eine Rückkopplung betrieben wird, um den Überwachungsstrahl zu der Anfangsposition auf der Si-Fotodiode 26-4 zurückzuführen, wenn die optische Verbindung aufgrund einer Störung unterbrochen ist, das VCSEL-Array in einer bestimmten Einheit und das Fotodetektor-Array in einer anderen Einheit immer über den optischen Strahl verbunden.
  • Nachfolgend wird ein Betrieb des optischen Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystems, das in 33 gezeigt ist, untenstehend erläutert werden. Die optischen Strahlen, die aus dem Hauptsignal-VCSEL-Array 33-3 ausgegeben werden, werden von dem LC-Mikroprismen-Array 33-6 über das Linsen-Array 33-5 umgelenkt. Die optischen Strahlen, die von dem LC-Mikroprismen-Array 33-6 abgelenkt werden, werden dann kollektiv von dem Prisma 33-7 mit variablem Scheitelwinkel abgelenkt. Die optischen Strahlen, die von dem Prisma 33-7 mit variablem Scheitelwinkel abgelenkt werden, werden dann von dem Prismenspiegel 33-8 um ungefähr 90° umgelenkt. Dann werden die optischen Strahlen, deren Richtung von dem LC-Mikroprismen-Array 33-6 fein eingestellt ist, und von dem Prismenspiegel 33-8 um ungefähr 90° umgelenkt ist, gesteuert, um in den Prismenspiegel 33-8 der gewünschten Einheit eingegeben zu werden. Die optischen Strahlen, die in die gewünschte Einheit 33-1 eingegeben werden, werden von dem Prismenspiegel 33-8 um ungefähr 90° umgelenkt, um in das Fotodetektor-Array 33-10 über das Linsenarray 33-5 eingegeben zu werden.
  • In diesem System ist das LC-Mikroprismen-Array als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet worden, aber das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array und das Drehprismen-Array können selektiv verwendet werden. Ferner kann noch, wenn die Festwinkel-Lichtablenkungsvorrichtung eingesetzt wird, die Hologrammvorrichtung und die Prismen-Array-Vorrichtung zusätzlich zu dem obigen Polymethylmethacrylat-Prismen-Array verwendet werden. Zusätzlich kann eine Kombination der Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung und der abstimmbaren Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden.
  • 37 ist eine detaillierte Schnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Obwohl die Einheiten durch die optischen Strahlen in der zehnten Ausführungsform verbunden worden sind, kann die optische Verbindung eingerichtet werden, um Bilder der Lichtquelle auf dem Fotodetektor-Array durch die Makrolinse in der elften Ausführungsform zu bilden. 37-1 ist eine Makrolinse, die das Bild erzeugt, das von dem Hauptsignal-VCSEL-Array 33-3 auf das Fotodetektor-Array 33-10 gesendet wird. Die übrige Konfiguration ist dem voranstehenden System ähnlich. Da ein Bilderzeugungssystem in dem vorliegenden System eingesetzt wird, sind Teilungen des Hauptsignal-VCSEL-Arrays 33-3 und des Fotodetektor-Arrays 33-10 relativ klein eingestellt, z.B. auf einige zehn μm bis einige hundert μm.
  • Auch ist das LC-Mikroprismen-Array als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet worden, aber das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array und das Drehprismen-Array können selektiv verwendet werden. Ferner können, wenn die Festwinkel-Lichtablenkungsvorrichtung eingesetzt wird, die Hologrammvorrichtung und die Prismen-Array-Vorrichtung ebenso als das obige Polymethylmethacrylat-Prismen-Array verwendet werden. Zusätzlich kann eine Kombination der Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung und der abstimmbaren Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden.
  • 38 ist eine detaillierte Schnittansicht, die eine Konfiguration eines optischen Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystems zeigt, das nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Obwohl die Einheiten durch ein Umlenken des optischen Strahls durch den Prismenspiegel um einen im Wesentlichen rechten Winkel in der zehnten Ausführungsform verbunden sind, kann das optische Verbindungssystem zwischen dem Hauptsignal-VCSEL-Array und dem Fotodetektor-Array unter Verwendung gepaarter Polarisationsstrahlteiler und einer Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtung in der zwölften Ausführungsform eingerichtet werden. 38-2 bezeichnet einen Polarisationsstrahlteiler, und 38-3 einen verdrehten nematischen LC; 38-4 einen optischen Strahl, der sich aufwärts ausbreitet; und 38-5 einen optischen Strahl, der sich abwärts ausbreitet. In 38 ist, obwohl nur zwei Stufen veranschaulicht sind, tatsächlich das optische Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystem der zwölften Ausführungsform auf eine Mehrstufenweise aufgebaut, und somit kann die optische Verbindung zwischen den beliebigen Einheiten eingerichtet werden.
  • Die optischen Strahlen, die aus dem Hauptsignal-VCSEL-Array 33-3 ausgegeben werden, werden über das Linsen-Array 33-5 geleitet und dann von dem LC-Mikroprismen-Array 33-6 abgelenkt. Die optischen Strahlen, die von dem LC-Mikroprismen-Array 33-6 abgelenkt sind, werden dann kollektiv von dem Prisma 33-7 mit variablem Scheitelwinkel abgelenkt. Die optischen Strahlen, die von dem Prisma 33-7 mit variablem Scheitelwinkel abgelenkt sind, werden dann von dem Polarisationsstrahlteiler 38-2 um 90° umgelenkt. Die optischen Strahlen, die von dem Polarisationsstrahlteiler 38-2 um 90° umgelenkt sind, werden durch den verdrehten nematischen LC 38-3 geleitet, aber die Polarisationsrichtung der optischen Strahlen wird um 90° gedreht, wenn die optischen Strahlen durch den verdrehten nematischen LC 38-3 in der Zieleinheit geleitet werden. Somit werden die optischen Strahlen dann von dem Polarisationsstrahlteiler 38-2 in der Zieleinheit um 90° umgelenkt, und somit breitet sich der optische Strahl zu dem Fotodetektor-Array 33-10 in der Zieleinheit aus. Im Gegensatz dazu wird, wenn die optischen Strahlen durch das verdrehte nematische LC 38-3 in der Nicht-Zieleinheit geleitet werden, ihre Polarisationsrichtung nicht variiert. Somit breiten sich die optischen Strahlen gerade so wie sie sind durch den Polarisationsstrahlteiler 38-2 in der Nicht-Zieleinheit aus. Auf diese Weise kann die Zieleinheit zugewiesen werden. In der Zieleinheit werden die optischen Strahlen durch den Polarisationsstrahlteiler 38-2 um 90° umgelenkt und dann in das Fotodetektor-Array 33-10 über das Linsen-Array 33-5 eingegeben. Ein Betrieb einer Rückkopplungsschaltung 33-12 ist der gleiche wie in dem System der 7.
  • Das LC-Mikroprismen-Array ist als die abstimmbare Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet worden, aber das Mikrospiegel-Array, die LC-Ablenkungsvorrichtung, das Drehspiegel-Array und das Drehprismen-Array können selektiv verwendet werden. Weiter können, wenn die Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung eingesetzt wird, die Hologrammvorrichtung und die Prismen-Array-Vorrichtung ebenso als das obige Polymethylmethacrylat-Prismen-Array verwendet werden. Zusätzlich kann eine Kombination der Festwinkel-Ablenkungssteuervorrichtung und der abstimmbaren Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung verwendet werden.
  • Wie vorher diskutiert, ist ein optisches Freiraum-Verbindungssystem als die Platinen-zu-Platinen-Verbindung zwischen unterschiedlichen Einheiten in dem optischen Einheit-zu-Einheit-Verbindungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt worden. Detaillierter können wie folgt drei Punkte aufgelistet werden.
  • Erstens kann ein Zugang zum Einrichten des optischen Freiraum-Verbindungssystems zwischen den Platinen in einer bestimmten Einheit und einer unterschiedlichen Einheit beliebig bereitgestellt werden, indem die Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung eingeführt wird, die in der Lage ist, die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls zu steuern. Das optische Verbindungssystem kann ein Rückkopplungssteuersystem einschließen, das die ursprüngliche optische Verbindung wiederherstellen kann, auch wenn die optische Strahlausrichtung aufgrund einer externen Kraft verschoben ist. Zweitens kann das optische Verbindungssystem durch ein Einfügen der Makrolinse zwischen den Einheiten verwirklicht werden, um somit Bilder des Sender-Arrays auf der Eingangsseite auf dem Fotodetektor-Array auf der Ausgangsseite zu erzeugen. In diesem Fall können die Einheiten durch die Bilder anstelle der optischen Strahlen verbunden werden. Auch kann in diesem Fall die optische Verbindung immer aufrechterhalten werden, indem die Bündelablenkungs-Steuervorrichtung bereitgestellt wird. Drittens kann, indem die Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtung und der Polarisationsstrahlteiler in der Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls bereitgestellt werden, um die Polarisation des optischen Strahls um 90° zu drehen oder nicht, die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls gesteuert werden, sich gerade auszubreiten oder umgelenkt zu werden, um dadurch mit der gewünschten Einheit verbunden zu werden. In diesem Fall kann die optische Verbindung immer aufrecht erhalten werden, indem die Bündel-Ablenkungssteuervorrichtung eingesetzt wird.
  • Wie vorstehend diskutiert, kann ein derartiger Vorteil erreicht werden, dass ein hohes Maß an Information zwischen den Einheiten zusammengeführt werden kann, wenn die optische Einheit-zu-Einheit-Verbindung eingesetzt wird.
  • Es ist zu verstehen, dass viele Modifikationen und Anpassungen der Erfindung Durchschnittsfachleuten offensichtlich sein werden, und es ist beabsichtigt, dass derartige offensichtliche Modifikationen und Änderungen in den Umfang der Ansprüche, die hieran angehängt sind, eingeschlossen sind.

Claims (33)

  1. Optisches Verbindungssystem, umfassend: eine Mehrzahl von Platinen (20-0), auf welchen jeweils elektronische Schaltungen (20-2) angebracht sind, und auf welchen jeweils ein Öffnungsabschnitt (20-1) gebildet ist; Halteelemente zum Halten der Mehrzahl der Platinen (20-0) auf eine beabstandete Weise wie ein Bücherregal; Sender-Arrays (20-3), die an jeweiligen Kantenabschnitten der Mehrzahl der Platinen (20-0) bereitgestellt sind, zum Ausgeben eines optischen Strahl-Arrays (20-6); Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen (20-8), die jeweils über den Öffnungsabschnitten (20-1) der Mehrzahl der Platinen (20-0) bereitgestellt sind, zum Steuern einer Polarisationsorientierung der jeweiligen optischen Strahlen in dem optischen Strahl-Array (20-6), die durch die jeweiligen Öffnungsabschnitte (20-1) laufen; Polarisationsstrahlteiler (20-9), die nahe der Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen (20-8) jeder Platine bereitgestellt sind, zum Empfangen des optischen Strahl-Arrays (20-6), das aus den Sender-Arrays (20-2) ausgegeben wird, und um letzteres optische Strahl-Array (20-6) um einen rechten Winkel umzulenken, um so auf den Öffnungsabschnitt (20-1) der Platine in einer darauffolgenden Stufe gerichtet zu sein, und zum Richten des optischen Strahl-Arrays (20-6), das von der Platine einer vorangehenden Stufe über die Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen (20-8) eingegeben wird, gerade auf die Öffnungsabschnitte (20-1) der Platine in einer folgenden Stufe oder zum Umlenken des optischen Strahl-Arrays (20-6) um einen rechten Winkel in eine erste Richtung in Abhängigkeit einer Steuerung der Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen (20-8); erste Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10), die nahe einer Seite des Polarisationsstrahlteilers in dem Pfad der ersten Richtung der Polarisationsstrahlteiler (20-9) bereitgestellt sind, zum Steuern einzelner Ausbreitungsrichtungen der jeweiligen optischen Strahlen, die von den Polarisationsstrahlteilern (20-9) um einen rechten Winkel umgelenkt worden sind; und Detektor-Arrays (20-4), die auf jeweiligen Seiten der Mehrzahl der Platinen bereitgestellt sind, zum Empfangen jeweiliger optischer Strahlen, deren Ausbreitungsrichtungen von den ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) abgelenkt worden sind.
  2. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 1, wobei die Sender-Arrays (20-3) und die Detektor-Arrays (20-4) jeweils Strahlen senden und empfangen, die im wesentlichen parallel zu der Platine verlaufen.
  3. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 1, wobei die Sender-Arrays (30-1) und die Detektor-Arrays (30-2) jeweils Strahlen senden und empfangen, die im wesentlichen senkrecht zu der Platine verlaufen, und weiter umfassend: erste Prismenspiegel (30-3) zum Umlenken des optischen Strahl-Arrays, das aus den Sender-Arrays ausgegeben wird, um einen rechten Winkel, um auf die Polarisationsstrahlteiler (20-9) gerichtet zu sein; und zweite Prismenspiegel (30-3) zum Umlenken des optischen Strahl-Arrays, das aus den Polarisationsstrahlteilern (20-9) in einer ersten Richtung ausgegeben wird, um einen rechten Winkel, um in die Detektor-Arrays (30-2) eingegeben zu werden.
  4. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 2, wobei die Sender-Arrays (20-3) zweite Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) einschließen, die Ausbreitungsrichtungen der jeweiligen optischen Strahlen in dem optischen Strahl-Array-(20-6)-Ausgang einzeln steuern.
  5. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 3, wobei die Sender-Arrays (20-3) zweite Lichtablenkungs-Strahl-Array-Vorrichtungen (21-3) einschließen, die Ausbreitungsrichtungen der jeweiligen optischen Strahlen in dem optischen Strahl-Array-(20-6)-Ausgang einzeln steuern.
  6. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die Sender-Arrays (20-3) Festwinkel-Lichtablenkungsvorrichtungen (35-1) einschließen, die Ausbreitungsrichtungen der jeweiligen optischen Strahlen in dem optischen Strahl-Array-(20-6)-Ausgang fest und einzeln ablenken.
  7. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die Sender-Arrays (20-3) Festwinkel-Lichtablenkungsvorrichtungen (35-1) einschließen, die Ausbreitungsrichtungen der jeweiligen optischen Strahlen in dem optischen Strahl-Array-(20-6)-Ausgang fest und einzeln ablenken.
  8. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die Sender-Arrays (20-3) Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtungen einschließen, die den optischen Strahl-Array-(20-6)-Ausgang kollektiv ablenken.
  9. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die Sender-Arrays (20-3) Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtungen einschließen, die den optischen Strahl-Array-(20-6)-Ausgang kollektiv ablenken.
  10. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Flüssigkristall-Mikroprismen-Array (7-4) bestehen, in welches ein Flüssigkristall durch ein ebenes Substrat (8-2-1) und eine Mikroprismen-Array-Platte (8-2-2) eingebettet ist, die transparente Elektroden (8-3) und eine Ausrichtungsschicht (8-4) darauf aufweist.
  11. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Flüssigkristall-Mikroprismen-Array (7-4) bestehen, in welches ein Flüssigkristall durch ein ebenes Substrat (8-2-1) und eine Mikroprismen-Array-Platte (8-2-2) eingebettet ist, die transparente Elektroden (8-3) und eine Ausrichtungsschicht (8-4) darauf aufweist.
  12. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array bestehen, in welchem zwei Lagen von Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal befestigt sind.
  13. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array bestehen, in welchem zwei Lagen von Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal befestigt sind.
  14. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einer Flüssigkristallablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung bestehen, in welcher eine Flüssigkristallschicht (10-3) durch Array-Teilungselektroden (10-1), die ein Fenster darin aufweisen, eingebettet ist.
  15. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einer Flüssigkristallablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtung bestehen, in welcher eine Flüssigkristallschicht (10-3) durch Array-Teilungselektroden (10-1), die ein Fenster darin aufweisen, eingebettet ist.
  16. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem elektrostatischen Steuer-Mikrospiegel-Array bestehen, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen durch eine elektrostatische Kraft gesteuert werden können.
  17. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem elektrostatischen Steuer-Mikrospiegel-Array bestehen, in welchen Strahlausbreitungsrichtungen durch eine elektrostatische Kraft gesteuert werden können.
  18. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Hologramm bestehen, in welches ein Beugungsgitter eingeschrieben ist.
  19. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Hologramm bestehen, in welches ein Beugungsgitter eingeschrieben ist.
  20. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Drehspiegel-Array bestehen, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  21. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Drehspiegel-Array bestehen, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  22. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Drehprismen-Array bestehen, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  23. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10) und die zweiten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (21-3) jeweils aus einem Drehprismen-Array bestehen, in welchem Strahlausbreitungsrichtungen mechanisch gesteuert werden können.
  24. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 6, wobei die Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung aus einem Hologramm, einem Prismen-Array oder einem Spiegel-Array gebildet ist.
  25. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 7, wobei die Festwinkel-Ablenkungsvorrichtung aus einem Hologramm, einem Prismen-Array oder einem Spiegel-Array gebildet ist.
  26. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 8, wobei die Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtung aus einem Prisma gebildet ist, das einen variablen Scheitelwinkel aufweist.
  27. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 9, wobei die Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtung aus einem Prisma gebildet ist, das einen variablen Scheitelwinkel aufweist.
  28. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 8, wobei die Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtung aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array gebildet ist, in welchem zwei Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal angebracht sind.
  29. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 9, wobei die Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtung aus einem Flüssigkristall-Prismen-Array gebildet ist, in welchem zwei Flüssigkristall-Prismen-Arrays orthogonal angebracht sind.
  30. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 1, wobei die Polarisations-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-8) aus einem verdrehten nematischen Flüssigkristall gebildet sind, das durch Array-förmige transparente Elektroden eingebettet ist.
  31. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 1, wobei die Sender-Arrays VCSEL-Strahl-Arrays (21-1) zum Emittieren des optischen Strahl-Arrays jeweils einschließen.
  32. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 8, weiter umfassend: einen Überwachungsstrahl VCSEL, der in den Sender-Arrays eingeschlossen ist, zum Emittieren eines Überwachungsstrahls (MB); einen Positionssensor (30-4), der in den Empfänger-Arrays (30-2) eingeschlossen ist, zum Empfangen des Überwachungsstrahls (MB) über die Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen (20-8), die Polarisationsstrahlteiler (20-9) und die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10), um seine Position zu erfassen; und eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern der Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtungen im Ansprechen auf die Position des Überwachungsstrahls (MB), die von dem Positionssensor (30-4) erfasst ist.
  33. Optisches Verbindungssystem nach Anspruch 9, weiter umfassend: einen Überwachungsstrahl VCSEL, der in den Sender-Arrays eingeschlossen ist, zum Emittieren eines Überwachungsstrahls (MB); einen Positionssensor (30-4), der in den Empfänger-Arrays (30-2) eingeschlossen ist, zum Empfangen des Überwachungsstrahls (MB) über die Polarisationssteuer-Array-Vorrichtungen (20-8), die Polarisationsstrahlteiler (20-9) und die ersten Lichtablenkungs-Steuer-Array-Vorrichtungen (20-10), um seine Position zu erfassen; und eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern der Strahl-Array-Bündelablenkungs-Steuervorrichtungen im Ansprechen auf die Position des Überwachungsstrahls (MB), die von dem Positionssensor (30-4) erfasst ist.
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