EP0176526A1 - Arrangement for transferring digital data - Google Patents

Arrangement for transferring digital data

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Publication number
EP0176526A1
EP0176526A1 EP19850901369 EP85901369A EP0176526A1 EP 0176526 A1 EP0176526 A1 EP 0176526A1 EP 19850901369 EP19850901369 EP 19850901369 EP 85901369 A EP85901369 A EP 85901369A EP 0176526 A1 EP0176526 A1 EP 0176526A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
light
arrangement according
transmitter
sinks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19850901369
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Joachim Becker
Dirk Heger
Frank Saenger
Peter Peschke
Hermann Bolle
Kym Watson
Walter Heil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP0176526A1 publication Critical patent/EP0176526A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
    • H04B10/803—Free space interconnects, e.g. between circuit boards or chips

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for transmitting digital data between data sources and data sinks.
  • the data sources and sinks can be, for example, microprocessors, digital memories, input / output devices, but also digital telephone switching systems or other information transmission devices in which data from a multiplicity of data sources are dependent on the respective operating state a large number of data sinks have to be transmitted.
  • HEP Heterogeneous Element Processor
  • connection network which completely networks all data sources with all data sinks.
  • Complete networking is understood here to mean a connection which enables each individual subscriber (data source or data sink) to connect to every other subscriber in accordance with the transmission direction provided for the subscriber, all subscribers to one another can exchange data simultaneously and without mutual interference, provided that the individual subscribers are able to do so due to their technical design.
  • the invention is based on the object of specifying an arrangement for transmitting digital data between data sources and data sinks which, with justifiable technical outlay, enables complete networking between the data sources and data sinks which, on the basis of their function, can exchange data with one another.
  • This object is according to the invention indicated by the nenden kennzeich ⁇ in part of the patent claim 1 solves overall 5: According to the invention the transfer of digital data between data sources and data sinks on op ⁇ zierm ways. For this purpose, the data sources are connected to light transmitters and the data sinks to light receivers.
  • a holographic storage medium is arranged between the light transmitters and light receivers, which ensures that the light of the light transmitter assigned to a specific data source is mapped onto the light receiver or receivers to be addressed in the respective transmission case.
  • the holograms arranged in the holographic storage medium are arranged between the light transmitters and light receivers, which ensures that the light of the light transmitter assigned to a specific data source is mapped onto the light receiver or receivers to be addressed in the respective transmission case.
  • the holograms stored in the holographic storage medium act as switching imaging elements, which open the desired transmission channel between the light transmitters and the light receivers and at the same time prevent light " from light transmitters from striking light receivers, which result in data not addressed" lower belong.
  • ⁇ th holograms determines which light emitters are connected to WEL 30 chen light receivers.
  • Storage medium with other hologram structures can thus in a simple manner - without, for example, 35
  • the holographic storage medium can be at suffi- o c chender angle selectivity, ie with sufficient channel separation save between the individual transmission channels up to 10 ⁇ single holograms "ter optical path Schal ⁇ " 10 * can open communication channels and close.
  • up to _ 10 4 data sources with 10 4 data sinks can be completely networked according to the definition given above, ie the 10 4 data sources can exchange data with all 10 4 data sinks simultaneously and without mutual interference (provided that the individual Data sources and data sinks are able to do this due to their technical design.
  • the production of the individual holograms in the holographic storage medium, which switch the corresponding light paths for connecting the individual data sources to the data sinks, is very simple.
  • In order to store a hologram that contains one or more specific light transmitters with a connecting one or more specific light receivers only co-emitting light transmitters have to be arranged at the locations of these light transmitters and light receivers and the wave field of these light transmitters must be recorded in the respective hologram.
  • the light transmitters used for recording must have a wavelength that drawing process in the storage medium used.
  • a hologram produced in this way has - as follows directly from the theory of holograms - the property of influencing the wave field of a light transmitter, which is substituted for a "recording light transmitter”, in such a way that the wave field emerging from the hologram of the light transmitter is equal to the wave field of the second "recording light transmitter” during the production of the hologram. If one now places a light receiver in the place of the second "recording light transmitter", the wave field of the light transmitter is deflected or diffracted onto the light receiver.
  • the positioning of the storage medium between the light transmitters and light receivers is comparatively uncritical: a parallel offset of the storage medium to the target position is almost irrelevant; Tilting of the storage medium in relation to the target position, however, must be so small that no crosstalk occurs between adjacent channels.
  • tilting may only be of this order of magnitude. Become less than 10 ⁇ *.
  • the arrangement according to the invention for transmitting digital data between data sources and data sinks is thus also suitable for replacing printed circuits in computers etc. with the particular advantage that if the ⁇
  • At least one hologram is stored for each connection required. If more than one hologram is saved for each required connection, replacement transmission channels can also be implemented, e.g. can be used if certain light transmitters and / or receivers are already occupied by the transmission on other transmission channels.
  • the required transmission channel i.e. the connection between a specific data source e and a specific data sink is selected by. that a certain pattern lights up from a certain number of light emitters of the data source. The corresponding transmission path is opened by this pattern.
  • the arrangement according to the invention not only permits the transfer of data between a respective data source and a data sink. Rather, data can also be transmitted between a data source and a series of data sinks or between a series of data sources and a data sink. Furthermore, it is possible to transmit data from one data source to all data sinks or from all data sources to one data sink (claim 6).
  • the ability of the arrangement according to the invention to transmit data from a data source to a series of data sinks 5 can also be used to reduce the number of holograms required and the number of light transmitters and / or receivers: um nevertheless, to enable a transmission between only one data source and one data sink at a time, a control telegram, which is constructed in a manner known per se, is transmitted optically, that of the large number of data sinks whose light receivers receive data due to the transmission channel opened by means of a specific hologram , communicates which data sink is to be specifically addressed
  • Another possibility of reducing the number of light transmitters or light receivers required is to provide only as many light transmitters or light receivers as possible,
  • Claims 10 to 14 specify various possibilities for arranging the light transmitters and light receivers in such a way that no crosstalk occurs between adjacent transmission channels at high packing density.
  • the light transmitters and / or the light receivers are arranged in a cell or on one or more concentric circles, since such an arrangement largely suppresses crosstalk between adjacent channels, which is otherwise due to the three-dimensional height ⁇ logram structure, which acts as a three-dimensional diffraction grating, as well as the occurrence of higher orders.
  • the light yield on the receivers i.e. the efficiency of the transmission can be further increased.
  • any holograms can be used for the arrangement according to the invention.
  • the use of volume holograms is particularly advantageous, since volume holograms have a particularly high angle selectivity. 1 which can reach the order of magnitude of 1/100 ° when using light sources with a large coherence length, such as gas lasers etc. (Claim 17).
  • any photochromic or photorefractive materials such as lithium niobate, lithium tantalate, photoacrylic or dichromate gelatin can be used.
  • Incoherently radiating light sources for example light-emitting diodes
  • the light transmitter can be used as the light transmitter.
  • transmission rates of up to 100 Mbit / s can be achieved without further notice.
  • higher transmission rates, for example 300 Mbit / s can be achieved, for example, by using laser diodes such as pictail diodes (claim 20) as the light transmitter.
  • optical fiber bundles for example glass fibers etc.
  • optical fiber bundles can be used by means of. whose light is directed from the light transmitter with a larger cross-sectional area to the actual exit point or vice versa from the receiving location to the license
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment in which the number of light receivers and light transmitters required is reduced.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention, which has a volume holographic system consisting of a storage medium 1, a transmitter matrix 2 and a receiver line 3 for connecting a large number of data sources 4 to data sinks 5.
  • a large number of holograms are stored in the storage medium 1, each of which diffracts the light coming from a specific light transmitter from the transmitter matrix 2 in such a way that it strikes a light receiver in the receiver row 3.
  • This property of the individual holograms is achieved by arranging two "recording light transmitters" at the location of the light transmitter in the transmitter matrix 2 or at the location of the (desired) light receiver in the receiver line 3, and the (coherent) wave field originating from these “recording light transmitters” is recorded in the storage medium 1.
  • the hologram thus generated then has the property of diffracting the light emanating from a light transmitter in the transmitter matrix 2 in such a way that a wave field is created on the "receiver line side" side of the storage medium, the structure of which corresponds to the structure used for the production of the hologram used wave field coincides, in other words the hologram diffracts the light of the light transmitter onto the corresponding one Light receiver.
  • FIG. 1 thus enables a large number of data sources 4 and data sinks 5 to be connected with holographically optical means in such a way that digital data can be transmitted simultaneously and without collision from the data sources to the data sinks.
  • the arrangement shown in Fig. 1 can be improved with respect to its optical efficiency by insertion of optical imaging systems, between the 'sender matrix 2 and the storage medium 1 and between the storage medium 1 and the receiver line 3.
  • the holographic system contains a hologram for each required connection between a data source and a data sink.
  • the transmitter matrix 2 contains as many light transmitters for each data source 4 as data sinks 5 are to be directly addressed by a data source.
  • the receiver line 3 contains for each data sink as many light receivers as data sources which can address the respective data sink directly.
  • the matrix-like arrangement of the light transmitters and the cell-shaped arrangement of the light receivers are causally related to the optical properties of the volume holograms provided here. This not only suppresses higher diffraction orders, but also crosstalk, which would result from the three-dimensional hologram structure and thus the three-dimensional diffraction behavior.
  • the light transmitters can of course also be arranged in a cell shape and the light receivers in a matrix shape or light transmitters and light receivers in a cell shape.
  • the light transmitter and / or. Light receiver also attached to a circle or several concentric circles be classified. The latter arrangement has the advantage that crosstalk is very well suppressed due to higher diffraction orders.
  • the light transmitters and the light receivers can also be of the same type, e.g. preferably arranged in a matrix.
  • Volume holograms have the property that the angular selectivity between adjacent channels is approximately 0.01 °. Since typical storage media for volume holograms are lithium niobate crystals with edge lengths in the order of magnitude of several millimeters, up to 10 ° holograms can be saved with an angular separation that is sufficient for “typical geometries” and used for channel selection. This means that as many connections can be used at the same time.
  • connections can either be bit serial or word serial. In word-serial execution is for everyone
  • Light transmitter a light receiver on the receiver line 3 and a hologram in the holographic system for each combination between data sources and data sinks.
  • Volume holograms are at least 10 °.
  • the matrix 2 and the receiver 3 can ngerzeile * beispiels ⁇ as parent fiber optic bundles are used, in each of which 5 light transmitter and the light receiver a Lichtwel ⁇ used lenleiter. This means that any geometric adaptation of the holographic system to the downstream data sources and data sinks can be carried out.
  • Data sinks and data sources either a completely networked connection network or also connection networks with other addressing patterns can be produced.
  • components 24 which can be both data sources and data sinks.
  • these components can be digital processors, digital memories, digital computers consisting of digital processors and digital memories or input / output elements.
  • these components 24 are referred to as data components.
  • These data components may e.g. have to solve a common data processing task. To do this, they have to match each other according to the needs of
  • the data components 24 are connected both to a transmitter matrix 24 and to a receiver matrix 29.
  • the light coming from the transmitters of the transmitter matrix 22 is from
  • holograms in a first storage medium 21 are deflected onto a receiver line 23.
  • the receiver line 23 is connected via an electrical transmission link 25 to transmitter modules 27 which control a transmitter line 26.
  • the light emanating from the transmitters of the transmitter line 26 is applied to the holograms 35 in a second storage medium 28 1
  • the arrangement according to FIG. 2 works as follows: 5
  • the address of a channel to be controlled is set on the transmitter matrix 22, for example, by a certain light spot pattern lighting up.
  • a channel consists of a receiver which is arranged in the receiver line 23, and the light signal into an - electric signal converting n, which is applied via the downstream transmission path 25 to the electrical transmitter module 27th
  • the transmitter module 27 contains control electronics which, on the basis of control telegrams received via the electrical transmission link 25
  • the destination address of the data sink '24 15 adjust permitted.
  • the arrangement contains several channels of the same type, so that other channels of the arrangement can be used depending on channel assignments for data transmission or on inoperable channels. 0
  • the data exchange can be done in this arrangement
  • the system corresponding to the arrangement can be switched on in that the first data component willing to send communicates its wish for data transfer with the aid of a first collective telegram (telegrams to all other data sources).
  • This first collective telegram has one
  • Data sources are informed of the occupancy of a specific channel. If other data sources in turn want to transmit data, they initiate their transmission process in the same way and choose a channel that is not currently occupied. On the other hand, with the help of the first 1
  • _ legram also means that with a new first group telegram 15 a new destination address can be set on the transmitter line 26 for the next transmission. If several data sinks now want to occupy a straight free channel at the same time, a collision of the document requests occurs. This
  • ⁇ is based on the well-known CSMA / CD method (carrier sense 20 multiple access / collision detection) or a similar one
  • the light transmitters 22, 26 and light receivers 23, 29 can be arranged in a similar manner, for example preferably in a matrix, that optical imaging systems can be used in the first and second holographic systems to improve the efficiency, that the Ver ⁇ Binding can be either bit-serial or word-serial, that groups and group addresses can be defined 35 in each holographic storage medium 21, 28 and that, for example, ordered light wave 1 bundle of conductors can be used to geometrically adapt the first and second holographic systems.
  • the idea of the second arrangement according to the invention is that complete logical networking between a large number of data sources and data sinks is established over a selectable number of physical channels, that the transmission between the data sources and the. Channels are carried out by a first holographic system and the transmission between channels and data sinks is carried out via a second holographic system, and that the selection, assignment and release of the channels is carried out using a protocol by means of control telegrams or methods, such as
  • FIG. 3 shows a modification of the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2, in which a "multiple bus system" is used.
  • the holograms stored in the storage medium which is not shown in detail in FIG. 3 influence the light emitted by light transmitters of the assemblies T1-T18 in such a way that it is deflected onto the light receivers of several assemblies. This is due to the punk
  • this idea can also be le transmission etc. ' in which several light transmitters and receivers form a transmission channel.

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Abstract

Installation pour transférer des données numériques entre des sources de données et des collecteurs de données. Les sources de données et les collecteurs de données peuvent par exemple être des groupes modulaires dans des installations de traitement de données, des systèmes de communication téléphonique, etc. Les sources de données (4) possèdent des photoémetteurs (2) et les collecteurs de données (5) des photorécepteurs (3). Entre les photoémetteurs et les photorécepteurs est disposé un support d'enregistrement holographique (1) dans lequel sont enregistrés des hologrammes produits spécialement. La caractéristique de ces hologrammes est d'ouvrir, lors de l'éclairage de photoémetteurs ou de groupes de photorécepteurs, des canaux de transfert entre ces photoémetteurs et ces photorécepteurs. La structure de l'hologramme permet ainsi de déterminer l'affectation des photoémetteurs et des photorécepteurs. Dans un développement avantageux de la présente invention, des éléments de représentation sont en outre prévus entre les photoémetteurs et le support d'enregistrement, respectivement le support d'enregistrement et les photorécepteurs, afin d'améliorer l'efficacité de l'installation.Installation for transferring digital data between data sources and data collectors. The data sources and data collectors can for example be modular groups in data processing installations, telephone communication systems, etc. The data sources (4) have photoemitters (2) and the data collectors (5) photoreceptors (3). Between the photoemitters and the photoreceptors is arranged a holographic recording medium (1) in which specially produced holograms are recorded. The characteristic of these holograms is to open, when lighting photoemitters or groups of photoreceptors, transfer channels between these photoemitters and these photoreceptors. The structure of the hologram thus makes it possible to determine the allocation of the photoemitters and photoreceptors. In an advantageous development of the present invention, representation elements are further provided between the photoemitters and the recording medium, respectively the recording medium and the photoreceptors, in order to improve the efficiency of the installation.

Description

Anordnung zum übertragen von digitalen Daten Arrangement for the transmission of digital data
Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum übertragen von digitalen Daten zwischen Datenquellen und Datensenken.TECHNICAL FIELD The invention relates to an arrangement for transmitting digital data between data sources and data sinks.
Die Datenquellen und -senken können beispielsweise Mikropro¬ zessoren, Digitalspeicher, Ein-/Ausgabegeräte, aber auch di- gitale Telefonvermittlungssysteme oder sonstige Informa¬ tionsübertragungseinrichtungen sein, in denen Daten von ei¬ ner Vielzahl von Datenquellen in Abhängigkeit von dem jewei¬ ligen Betriebszustand auf eine Vielzahl von Datensenken übertragen werden müssen.The data sources and sinks can be, for example, microprocessors, digital memories, input / output devices, but also digital telephone switching systems or other information transmission devices in which data from a multiplicity of data sources are dependent on the respective operating state a large number of data sinks have to be transmitted.
Stand der TechnikState of the art
Gemäß dem Stand der Technik werden diejenigen Datenquellen und Datensenken, die Daten entsprechend ihrer Funktion mit¬ einander austauschen, entweder durch einzelne direkte elek- trische Übertragungswege (Punkt-zu-Punkt-Verbindungen) über Bussysteme oder Kreuzschienenverteiler so miteinander ver¬ bunden, daß bei vertretbarem Realisierungsaufwand die Struk¬ tur des 'Verbindungsnetzwerkes den angeforderten Datendurch¬ satz mit möglichst geringen Durchsatzbehinderungen ermög- licht. Zum Stand der Technik wird auf folgende Literatur¬ stellen hingewiesen, auf die im übrigen auch hinsichtlich der Erläuterung von hier im einzelnen nicht definierten Be¬ griffen Bezug genommen wird:According to the prior art, those data sources and data sinks which exchange data with one another in accordance with their function are connected to one another either by individual direct electrical transmission paths (point-to-point connections) via bus systems or crossbar distributors in such a way that at reasonable implementation complexity, the balancing pre-ture of 'connection network the requested Datendurch¬ set light enables the lowest possible throughput disabilities. With regard to the prior art, reference is made to the following literature references, to which reference is also made with regard to the explanation of terms which are not defined here in detail:
- Peschke, P., Heger, D., Viehweger, W.: "Schaltungsanord¬ nung zum Übertragen von digitalen Nachrichten zwischen mehreren Datenstationen"; P 26 44 616.2-31, 1980.- Peschke, P., Heger, D., Viehweger, W .: "Circuit arrangement for the transmission of digital messages between several data stations"; P 26 44 616.2-31, 1980.
- Wulf, W.A., Bell, CG.: "C.mmp - A Multi-Mini-Processor" , Proc. AFIPS Fall Joint Computer Conference, Vol. 41 , Part II , 1 972 , S . 765-777.- Wulf, WA, Bell, CG .: "C.mmp - A Multi-Mini-Processor", Proc. AFIPS Fall Joint Computer Conference, Vol. 41, Part II, 1 972, p. 765-777.
- Kober, R.: "Parallel System Structures" , Siemens For- schungs- und Entwicklungsberichte Bd. 7, Nr. 6, 1978, S. 316-318.- Kober, R .: "Parallel System Structures", Siemens Research and Development Reports Vol. 7, No. 6, 1978, pp. 316-318.
- Händler, W., Hofmann, F., Schneider, H.J.: "A General Pur¬ pose Array with a Broad Spectrum of Applications", Infor- matik-Fachberichte, Bd. 4, Springer-Verlag Berlin-Heidel- berg-New York 1975, S. 311-335.- Dealer, W., Hofmann, F., Schneider, HJ: "A General Purpose Array with a Broad Spectrum of Applications", Computer Science Reports, Vol. 4, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg-New York 1975, pp. 311-335.
- Swan, R.J., F ller, S.H., Sieworek, D.P.: "Cm* - A Modu- lar, Multi-Microprozessor", Proc. AFIPS National Computer Conference, Vol. 46, 1977, S. 637-644.- Swan, R.J., F ller, S.H., Sieworek, D.P .: "Cm * - A Modular, Multi-Microprocessor", Proc. AFIPS National Computer Conference, Vol. 46, 1977, pp. 637-644.
- Keller, R.M., Lindstrom, G., Patil, S.: "A Loosely-Coupled Applicative Multi-Processing System", Proc. AFIPS National Computer-Conference, Vol. 48, 1979, S. 613-621.- Keller, R.M., Lindstrom, G., Patil, S .: "A Loosely-Coupled Applicative Multi-Processing System", Proc. AFIPS National Computer Conference, Vol. 48, 1979, pp. 613-621.
- Denelcor Inc.: "Heterogeneous Element Processor (HEP)- Denelcor Inc .: "Heterogeneous Element Processor (HEP)
Principles of Operation", Denver, Colorado, 1979.Principles of Operation ", Denver, Colorado, 1979.
- Freundl, M.: "Multiprozessorpro ekt MUPSI: Untersuchung von Strategien zur Verteilung der Anwenderprozesse auf die- Freundl, M .: "Multiprocessor project MUPSI: Investigation of strategies for the distribution of the user processes on the
Einzelprozessoren" , Diplomarbeit am IMMD IV, UniversitätSingle Processors ", diploma thesis at IMMD IV, University
Erlangen-Nürnberg, 1981.Erlangen-Nuremberg, 1981.
- Händler, W., Schreiber, H., Sigmund V.: "Computation Structures Reflected in General Purpose and Special Pur¬ pose Multi-Microprocessor Systems", Proc. Int. Conf. on Parallel Processing, Bellaire, Michigan, 1979, S. 95-102.- Dealer, W., Schreiber, H., Sigmund V .: "Computation Structures Reflected in General Purpose and Special Purpose Multi-Microprocessor Systems", Proc. Int. Conf. on Parallel Processing, Bellaire, Michigan, 1979, pp. 95-102.
- Hockney, R.W., Jesshope, C.R. : Parallel Computers. Adam- Hockney, R.W., Jesshope, C.R. : Parallel Computers. Adam
Hilger Ltd., Bristol, 1981; Chapter 3.2 "Switching Net- works". - Haynes, L.S., Lau, R.L., Siewiorek, D.P., Mizel, D.W.: "S Survey of Highly Parallel Computing", IEEE Computer, Vol. 15, S. 9-24, 1982.Hilger Ltd., Bristol, 1981; Chapter 3.2 "Switching Networks". - Haynes, LS, Lau, RL, Siewiorek, DP, Mizel, DW: "S Survey of Highly Parallel Computing", IEEE Computer, Vol. 15, pp. 9-24, 1982.
- Giloi, W.K. : "Rechnerarchitektur", Heidelberger Taschen¬ bücher Bd. 208, Springer Verlag Berlin-Heidelberg-New York, 1981, Kap. 4.8 "Verbindungen der PEs (processing elements) zu einem Prozessor-Array".- Giloi, W.K. : "Computer Architecture", Heidelberger Taschenbuch Vol. 208, Springer Verlag Berlin-Heidelberg-New York, 1981, chap. 4.8 "Connections of the PEs (processing elements) to a processor array".
All den vorstehend genannten Vorschlägen ist gemeinsam, daß aus Gründen des Aufwands kein Verbindungsnetzwerk vorgesehen ist, das sämtliche Datenquellen mit allen Datensenken voll¬ ständig vernetzt. Unter vollständiger Vernetzung wird hier¬ bei eine Verbindung verstanden, die es jedem einzelnen Teil¬ nehmer (Datenquelle oder Datensenke) ermöglicht, mit jedem anderen Teilnehmer, entsprechend der für den Teilnehmer vor¬ gesehenen Übertragungsrichtung in Verbindung zu treten, wo- bei alle Teilnehmer miteinander gleichzeitig und ohne ge¬ genseitige Störung Daten austauschen können, sofern die ein¬ zelnen Teilnehmer aufgrund ihrer technischen Auslegung hier¬ zu in der Lage sind.All of the above-mentioned proposals have in common that, for reasons of complexity, no connection network is provided which completely networks all data sources with all data sinks. Complete networking is understood here to mean a connection which enables each individual subscriber (data source or data sink) to connect to every other subscriber in accordance with the transmission direction provided for the subscriber, all subscribers to one another can exchange data simultaneously and without mutual interference, provided that the individual subscribers are able to do so due to their technical design.
Gerade bei den zur Zeit diskutierten Rechnern mit Parallel-Especially in the currently discussed computers with parallel
Struktur oder auch bei digitalen Telefonvermittlungssystemen wäre es jedoch wünschenswert, eine vollständige Vernetzung zwischen Datenquellen und Datensenken herzustellen.Structure or even in digital telephone switching systems, it would be desirable to establish a complete network between data sources and data sinks.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Übertragen von digitalen Daten zwischen Datenquellen und Datensenken anzugeben, die bei vertretbarem technischen Auf¬ wand eine vollständige Vernetzung zwischen den Datenquellen und Datensenken ermöglicht, die aufgrund ihrer Funktion miteinander Daten austauschen können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich¬ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge- 5 löst: Erfindungsgemäß erfolgt die Übertragung der digitalen Daten zwischen den Datenquellen und den Datensenken auf op¬ tischem Wege. Hierzu sind die Datenquellen mit Lichtsendern und die Datensenken mit Lichtempfängem verbunden. Zwischen den Lichtsendern und Lichtempfängern ist ein hόlografisches ιn Speichermedium angeordnet, das für eine Abbildung des Lich¬ tes der einer bestimmten Datenquelle zugeordneten Lichtsen¬ der auf den oder die bei dem jeweiligen Über ragungsfall anzusprechenden Lichtempfänger sorgt. Die in dem holografischen Speichermedium angeordneten HologrammeThe invention is based on the object of specifying an arrangement for transmitting digital data between data sources and data sinks which, with justifiable technical outlay, enables complete networking between the data sources and data sinks which, on the basis of their function, can exchange data with one another. This object is according to the invention indicated by the nenden kennzeich¬ in part of the patent claim 1 solves overall 5: According to the invention the transfer of digital data between data sources and data sinks on op¬ tischem ways. For this purpose, the data sources are connected to light transmitters and the data sinks to light receivers. A holographic storage medium is arranged between the light transmitters and light receivers, which ensures that the light of the light transmitter assigned to a specific data source is mapped onto the light receiver or receivers to be addressed in the respective transmission case. The holograms arranged in the holographic storage medium
, _ stellen damit die jeweils gewünschte Verbindung zwischen den 15 entsprechenden Lichtsendern und den entsprechenden Lichtempfängern her, ohne daß eine leitungsmäßige Verbindung zwischen den einzelnen Elementen beispielsweise durch Lichtwellenleiter etc. erforderlich wäre., _ thus establish the respectively desired connection between the 15 corresponding light transmitters and the corresponding light receivers without a line connection between the individual elements, for example by means of optical fibers, etc., being necessary.
2020th
Anders ausgedrückt wirken die in dem holografischen Spei¬ chermedium gespeicherten Hologramme als Schalt-Abbildungs- elemente, die den jeweils gewünschten Übertragungskanal zwischen den Lichtsendern und den Lichtempfängern öffnen und gleichzeitig verhindern, daß Licht" von Lichtsendern auf Lichtempfänger auftrifft, die zu nicht angesprochenen Daten¬ senken gehören.In other words, the holograms stored in the holographic storage medium act as switching imaging elements, which open the desired transmission channel between the light transmitters and the light receivers and at the same time prevent light " from light transmitters from striking light receivers, which result in data not addressed" lower belong.
Die Struktur der einzelnen in dem Speichermedium gespeicher-The structure of the individual stored in the storage medium
Λ ten Hologramme bestimmt dabei, welche Lichtsender mit wel- 30 chen Lichtempfängern verbunden werden. Durch Löschen der in dem Speichermedium gespeicherten Hologramme oder durch einen einfachen Austausch des Speichermediums durch ein anderes Λ th holograms determines which light emitters are connected to WEL 30 chen light receivers. By deleting the holograms stored in the storage medium or by simply replacing the storage medium with another one
Speichermedium mit anderen Hologrammstrukturen kann damit in einfacher Weise — ohne daß beispielsweise leitungsmäßige 35Storage medium with other hologram structures can thus in a simple manner - without, for example, 35
Verbindungen gelöst werden müßten — eine andere Verknüpfung 1 der Datenquellen mit den Datensenken hergestellt werden.Connections would have to be broken - another link 1 of the data sources are produced with the data sinks.
In dem holografischen Speichermedium lassen sich bei ausrei- oc chender Winkelselektivität, d.h. bei ausreichender Kanal- trennung zwischen den einzelnen Übertragungskanälen bis zu 10^ Einzelhologramme speichern, die als "Lichtweg-Schal¬ ter" 10* Übertragungskanäle öffnen und schließen können. Mittels dieser 10^ Über.tragungskanäle lassen sich bis zu _ 104 Datenquellen, mit 104 Datensenken entsprechend der vorstehend gegebenen Definition vollständig vernetzen, d.h. die 104 Datenquellen können mit allen 104 Datensenken gleichzeitig und ohne gegenseitige Störung Daten austauschen (sofern die einzelnen Datenquellen und Datensenken aufgrund ihrer technischen Auslegung hierzu in der Lage sind.In the holographic storage medium can be at suffi- o c chender angle selectivity, ie with sufficient channel separation save between the individual transmission channels up to 10 ^ single holograms "ter optical path Schal¬" 10 * can open communication channels and close. Using these 10 ^ transmission channels, up to _ 10 4 data sources with 10 4 data sinks can be completely networked according to the definition given above, ie the 10 4 data sources can exchange data with all 10 4 data sinks simultaneously and without mutual interference (provided that the individual Data sources and data sinks are able to do this due to their technical design.
Durch das erfindungsgemäß zwischen Lichtsendern und Licht¬ empfängern vorgesehene holografische Speichermedium, das die Verbindung herstellt, wird eine Reihe von überraschenden Vorteilen erreicht:A number of surprising advantages are achieved by the holographic storage medium provided according to the invention between light transmitters and light receivers, which establishes the connection:
In dem holografischen Speichermedium lassen sich bei aus¬ reichender Winkelselektivität bis zu 10^ Einzelhologramme speichern.With sufficient angle selectivity, up to 10 ^ individual holograms can be stored in the holographic storage medium.
Dabei ist die Herstellung der einzelnen Hologramme in dem holografischen Speichermedium, die die entsprechenden Licht¬ wege zur Verbindung der einzelnen Datenquellen mit den Da¬ tensenken schalten, sehr einfach: Um ein Hologramm zu spei¬ chern, das einen oder mehrere bestimmte Lichtsender mit ei- nem oder mehreren bestimmten Lichtempfängern verbindet, müs¬ sen lediglich an den Orten dieser Lichtsender und Licht¬ empfänger koherentstrahlende Lichtsender angeordnet und das Wellenfeld dieser Lichtsender in dem jeweiligen Hologramm aufgezeichnet werden. Natürlich müssen die zur Aufzeichnung benutzten Lichtsender eine Wellenlänge haben, die einen Auf- zeichnungsVorgang in dem verwendeten Speichermedium bewirkt.The production of the individual holograms in the holographic storage medium, which switch the corresponding light paths for connecting the individual data sources to the data sinks, is very simple. In order to store a hologram that contains one or more specific light transmitters with a connecting one or more specific light receivers, only co-emitting light transmitters have to be arranged at the locations of these light transmitters and light receivers and the wave field of these light transmitters must be recorded in the respective hologram. Of course, the light transmitters used for recording must have a wavelength that drawing process in the storage medium used.
Ein derart erzeugtes Hologramm hat — wie sich unmittelbar aus der Theorie von Hologrammen ergibt — die Eigenschaft, daß Wellenfeld eines Lichtsenders, der an die Stelle eines "Aufzeichnungs-Lichtsenders" gesetzt wird, so zu beeinflus¬ sen, daß das aus dem Hologramm austretende Wellenfeld des Lichtsenders gleich dem Wellenfeld des zweiten "Aufzeich- zeichnungs-Lichtsenders" während der Herstellung des Holo¬ gramms ist. Setzt man nun an die Stelle des zweiten "Auf- zeichnungs-Lichtsenders" einen Lichtempfänger, so wird das Wellenfeld des Lichtsenders auf den Lichtempfänger abge¬ lenkt bzw. gebeugt.A hologram produced in this way has - as follows directly from the theory of holograms - the property of influencing the wave field of a light transmitter, which is substituted for a "recording light transmitter", in such a way that the wave field emerging from the hologram of the light transmitter is equal to the wave field of the second "recording light transmitter" during the production of the hologram. If one now places a light receiver in the place of the second "recording light transmitter", the wave field of the light transmitter is deflected or diffracted onto the light receiver.
Die Positionierung des Speichermediums zwischen den Licht¬ sendern und Lichtempfängem ist dabei vergleichsweise unkri¬ tisch: Ein Parallelversatz des Speichermediums zur Sollage spielt dabei nahezu keine Rolle; Verkippungen des Speicher- mediums gegenüber der Sollage müssen dagegen so klein sein, daß kein übersprechen zwischen benachbarten Kanälen auf¬ tritt. Im Extremfall, d.h. bei der vollständigen Vernetzung von 104 Datenquellen mit 104 Datensenken, bei denen die maximale Winkelselektivität von ca. 0,02° ausgenutzt wird, dürfen Verkippungen nur in dieser Größenordnung sein. Wer- den weniger als 10 Δ*. Datenquellen mit weniger als 10 A4 Da¬ tensenken vernetzt oder ist bei einer Zahl von 104 Daten¬ quellen bzw. Datensenken keine vollständige Vernetzung er¬ forderlich, so daß die maximale Winkelselektivität nicht ausgenutzt wird, können entsprechend größere Verkippungen des Speichermediums zugelassen werden.The positioning of the storage medium between the light transmitters and light receivers is comparatively uncritical: a parallel offset of the storage medium to the target position is almost irrelevant; Tilting of the storage medium in relation to the target position, however, must be so small that no crosstalk occurs between adjacent channels. In an extreme case, ie with the complete networking of 10 4 data sources with 10 4 data sinks, in which the maximum angle selectivity of approximately 0.02 ° is used, tilting may only be of this order of magnitude. Become less than 10 Δ *. Networked data sources with less than 10 A 4 data sinks or if a number of 10 4 data sources or data sinks does not require complete networking, so that the maximum angle selectivity is not used, correspondingly larger tilting of the storage medium can be permitted.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Übertragen von digitalen Daten zwischen Datenquellen und Datensenken eignet sich da¬ mit auch zum Ersatz von gedruckten Schaltungen in Rechnern etc. mit dem besonderen Vorteil, daß bei einer Änderung der ιThe arrangement according to the invention for transmitting digital data between data sources and data sinks is thus also suitable for replacing printed circuits in computers etc. with the particular advantage that if the ι
Schaltung kein neues "layout" der gedruckten Schaltung er¬ forderlich ist, sondern lediglich das Speichermedium ausge¬ tauscht oder neu beschrieben werden muß.Circuit no new "layout" of the printed circuit is required, but only the storage medium has to be replaced or rewritten.
Weiterbildungen ., der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .Further developments., The invention are specified in the subclaims.
Gemäß Anspruch 2 ist für jede benötigte Verbindung minde¬ stens ein Hologramm gespeichert. Speichert man für jede be- nötigte Verbindung mehr als ein Hologramm, so lassen sich auch Ersatz-Übertragungskanäle realisieren, die z.B. ver¬ wendet werden können, wenn bestimmte Lichtsender und/ oder -empfänger bereits durch die Übertragung auf anderen Über¬ tragungskanälen belegt sind.At least one hologram is stored for each connection required. If more than one hologram is saved for each required connection, replacement transmission channels can also be implemented, e.g. can be used if certain light transmitters and / or receivers are already occupied by the transmission on other transmission channels.
Wenn sämtliche möglichen Übertragungskanäle gleichzeitig be¬ nutzbar sein sollen, ist es gemäß Anspruch 3 erforderlich, für jeden Übertragungskanal einen Lichtsender oder bei pa¬ ralleler Übertragung eine Gruppe von Lichtsendern vorzuse- hen. Die Zahl der insgesamt vorzusehenden Lichtsender be¬ stimmt sich damit nach der Gesamtzahl der Vernetzungen, bei einer vollständigen Vernetzung von beispielsweise 100 Daten¬ quellen mit 100 Datensenken sind demnach bei bitserieller Übertragung 104 Lichtsender und 104 Lichtempfänger vor- zusehen, bei wortserieller Übertragung (Anspruch 15) ent¬ sprechend mehr.If all possible transmission channels are to be usable at the same time, it is necessary according to claim 3 to provide a light transmitter for each transmission channel or, in the case of parallel transmission, a group of light transmitters. The number of light transmitters to be provided is thus determined according to the total number of networks, with a complete network of, for example, 100 data sources with 100 data sinks, 10 4 light transmitters and 10 4 light receivers are therefore to be provided for bit serial transmission, for word serial transmission ( Claim 15) accordingly more.
Wenn es nicht erforderlich ist, sämtliche möglichen Übertra¬ gungskanäle gleichzeitig zu realisieren, d.h. wenn die Da- tenstationen nicht vollständig miteinander vernetzt sein müssen, oder wenn nicht alle Datensenken mit allen Daten¬ quellen Informationen austauschen müssen, kann die Zahl der Lichtsender und Lichtempfänger entsprechend verringert werden. 1If it is not necessary to realize all possible transmission channels at the same time, ie if the data stations do not have to be completely networked with one another, or if not all data sinks have to exchange information with all data sources, the number of light transmitters and light receivers can be correspondingly be reduced. 1
Hierzu sind in den Ansprüchen 4 und 5 Möglichkeiten angege¬ ben: Gemäß Anspruch 4 wird der benötigte Übertragungskanal, d.h. die Verbindung zwischen einer bestimmten Datenquelle e und einer bestimmten Datensenke dadurch ausgewählt,. daß aus einer bestimmten Zahl von Lichtsendern der Datenquelle ein bestimmtes Muster aufleuchtet. Durch dieses Muster wird der entsprechende Übertragungsweg geöffnet.Options for this are given in claims 4 and 5: According to claim 4, the required transmission channel, i.e. the connection between a specific data source e and a specific data sink is selected by. that a certain pattern lights up from a certain number of light emitters of the data source. The corresponding transmission path is opened by this pattern.
Q Wählt man das Muster gemäß Anspruch 5 nach einem gleichge¬ wichtigen Code aus, so ergibt sich empfängerseitig eine besonders einfache Signalauswertung, da der Signalpegel un¬ abhängig von dem verwendeten Übertragungkanal immer gleich bleibt. 5 Q If one selects the pattern according to claim 5 according to a code of equal importance, a particularly simple signal evaluation results on the receiver side, since the signal level always remains the same regardless of the transmission channel used. 5
Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt nicht nur die Über¬ tragung von Daten zwischen jeweils einer Datenquelle und ei¬ ner Datensenke. Es können vielmehr auch Daten zwischen einer Datenquelle und einer Reihe von Datensenken bzw. zwischen einer Reihe von Datenquellen und einer Datensenke übertragen werden. Ferner ist es möglich, von einer Datenquelle an sämtliche Datensenken bzw. von sämtlichen Datenquellen an eine Datensenke Daten zu übermitteln (Anspruch 6). Die Fä¬ higkeit der erfindungsgemäßen Anordnung, von einer Daten- quelle an eine Reihe von Datensenken Daten zu übermitteln, 5 kann auch dazu benutzt werden, die Zahl der benötigten Holo¬ gramme sowie der Lichtsender und/oder -empfänger zu verrin¬ gern: Um dennoch eine Übertragung zwischen nur jeweils einer Datenquelle und einer Datensenke zu ermöglichen, wird op- tisch ein in an sich bekannter Weise aufgebautes Steuertele¬ gramm übertragen, das der Vielzahl von Datensenken, deren Lichtempfänger aufgrund des mittels eines bestimmten Holo¬ gramms geöffneten Übertragungskanals Daten empfangen, mit¬ teilt, welche Datensenke speziell angesprochen werden sollThe arrangement according to the invention not only permits the transfer of data between a respective data source and a data sink. Rather, data can also be transmitted between a data source and a series of data sinks or between a series of data sources and a data sink. Furthermore, it is possible to transmit data from one data source to all data sinks or from all data sources to one data sink (claim 6). The ability of the arrangement according to the invention to transmit data from a data source to a series of data sinks 5 can also be used to reduce the number of holograms required and the number of light transmitters and / or receivers: um nevertheless, to enable a transmission between only one data source and one data sink at a time, a control telegram, which is constructed in a manner known per se, is transmitted optically, that of the large number of data sinks whose light receivers receive data due to the transmission channel opened by means of a specific hologram , communicates which data sink is to be specifically addressed
(Anspruch 7) . 5 1(Claim 7). 5 1
Eine weitere Möglichkeit, die Zahl der benötigten Lichtsen¬ der bzw. Lichtempfänger zu verringern, besteht darin, nur jeweils so viele Lichtsender bzw. Lichtempfänger vorzusehen,Another possibility of reducing the number of light transmitters or light receivers required is to provide only as many light transmitters or light receivers as possible,
5 wie die jeweilige Datenquelle bzw. Datensenke gleichzeitig Daten übertragen bzw. Daten empfangen muß. Dabei ist es je¬ doch unter Umständen erforderlich, für einen bestimmten Übertragungskanal, d.h. die Verbindung zwischen einer Daten¬ quelle und einer Datensenke, mehrere Hologramme vorzusehen, 5 how the respective data source or data sink must simultaneously transmit or receive data. However, it may be necessary to provide several holograms for a specific transmission channel, ie the connection between a data source and a data sink.
Q da unter Umständen unterschiedliche Lichtsender mit unter¬ schiedlichen Lichtempfängern kommunizieren müssen (Anspruch 9). Q since different light transmitters may have to communicate with different light receivers (claim 9).
In den Ansprüchen 10 bis 14 sind verschiedene Möglichkeiten angegeben, die Lichtsender und Lichtempfänger so anzuordnen, 5 daß bei hoher Packungsdichte kein Übersprechen zwischen be¬ nachbarten Übertragungskanälen auftritt.Claims 10 to 14 specify various possibilities for arranging the light transmitters and light receivers in such a way that no crosstalk occurs between adjacent transmission channels at high packing density.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn entweder die Lichtsender und/oder die Lichtempfänger zellenförmig oder auf einem oder mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet sind, da sich durch eine derartige Anordnung ein Überspre¬ chen zwischen benachbarten Kanälen weitgehend unterdrücken läßt, das sich ansonsten aufgrund des dreidimensionalen Ho¬ logrammaufbaus, das als dreidimensionales Beugungsgitter wirkt, sowie des Auftretens höherer Ordnungen ergeben würde.It is particularly advantageous if either the light transmitters and / or the light receivers are arranged in a cell or on one or more concentric circles, since such an arrangement largely suppresses crosstalk between adjacent channels, which is otherwise due to the three-dimensional height ¬ logram structure, which acts as a three-dimensional diffraction grating, as well as the occurrence of higher orders.
Durch die in Anspruch 16 beanspruchte Anordnung von opti¬ schen Abbildungssystemen, wie Linsen etc., kann die Licht- ausbeute auf den Empfängern, d.h. der Wirkungsgrad der Übertragung weiter erhöht werden.Due to the arrangement of optical imaging systems, such as lenses, etc., as claimed in claim 16, the light yield on the receivers, i.e. the efficiency of the transmission can be further increased.
Im Prinzip können beliebige Hologramme für die erfindungs¬ gemäße Anordnung verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung von Volumenhologrammen, da Volu- menhologramme eine besonders hohe Winkelselektivität haben, 1 die bei der Verwendung von Lichtquellen mit großer Kohärenz¬ länge, wie Gaslasern etc. die Größenordnung von 1/100° er¬ reichen kann. (Anspruch 17).In principle, any holograms can be used for the arrangement according to the invention. However, the use of volume holograms is particularly advantageous, since volume holograms have a particularly high angle selectivity. 1 which can reach the order of magnitude of 1/100 ° when using light sources with a large coherence length, such as gas lasers etc. (Claim 17).
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Bei Verwendung von Volumenhologrammeπ können gemäß AnspruchWhen using volume holograms can according to claim
18 beliebige photochrome oder photorefraktive Materialien, wie Lithiumniobat, Lithiumtantalat, Photoacryle oder Dichro- matgelatine verwendet werden.18 any photochromic or photorefractive materials such as lithium niobate, lithium tantalate, photoacrylic or dichromate gelatin can be used.
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Als Lichtsender können inkohärent strahlende Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, verwendet werden. Mit derarti¬ gen Leuchtdioden können ohne weiteres Übertragungsraten bis zu 100 Mbit/s erreicht werden. Höhere Übertragungsraten, beispielsweise 300 Mbit/s lassen sich jedoch beispielsweise 15 dadurch erreichen, daß gemäß Anspruch 19 als Lichtsender La¬ serdioden, wie Pictail-Dioden (Anspruch 20) verwendet wer¬ den.Incoherently radiating light sources, for example light-emitting diodes, can be used as the light transmitter. With such light-emitting diodes, transmission rates of up to 100 Mbit / s can be achieved without further notice. However, higher transmission rates, for example 300 Mbit / s, can be achieved, for example, by using laser diodes such as pictail diodes (claim 20) as the light transmitter.
Zur Herabsetzung der strahlenden bzw. empfangenden Fläche der Lichtsender bzw. Lichtempfänger können Lichtwellenlei¬ terbündel, beispielsweise Glasfasern etc., verwendet werden, mittels . derer das Licht von dem Lichtsender mit* größerer Querschnittsfläche zu der eigentlichen Austrittsstelle ge¬ leitet wird bzw. umgekehrt von dem Empfangsort zu dem Lic -To reduce the radiating or receiving area of the light transmitters or light receivers, optical fiber bundles, for example glass fibers etc., can be used by means of. whose light is directed from the light transmitter with a larger cross-sectional area to the actual exit point or vice versa from the receiving location to the license
_?5 empfänger mit größerer Querschnittsfläche._? 5 receivers with a larger cross-sectional area.
In den Ansprüchen 22 bis 24 sind Möglichkeiten angegeben, wie mittels der erfindungsgemäßen Anordnung eine vollständi¬ ge Vernetzung von Einheiten, die sowohl Datenquellen als auch Datensenken sein können, herstellbar ist.In the claims 22 to 24 possibilities are given how a complete networking of units, which can be both data sources and data sinks, can be produced by means of the arrangement according to the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei¬ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie- 35 ben, in der zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Anordnung,The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing, in which: 1 shows a first embodiment of an arrangement according to the invention,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Anordnung, und2 shows a second exemplary embodiment of an arrangement according to the invention, and
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Zahl der benö¬ tigten Lichtempfänger und Lichtsender herabgesetzt ist.3 shows an exemplary embodiment in which the number of light receivers and light transmitters required is reduced.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das zur Verbindung einer großen Zahl von Datenquellen 4 mit Datensenken 5 ein volumenholographisches System, bestehend aus einem Speichermedium 1 , einer Sendermatrix 2 sowie einer Empfängerzeile 3 aufweist.1 shows a first exemplary embodiment of the invention, which has a volume holographic system consisting of a storage medium 1, a transmitter matrix 2 and a receiver line 3 for connecting a large number of data sources 4 to data sinks 5.
In dem Speichermedium 1 sind eine Vielzahl von Hologrammen gespeichert, von denen jedes das von einem bestimmten Licht- sender aus der Sendermatrix 2 ausgehende Licht so beugt, daß es auf einem Lichtempfänger in der Empfängerzeile 3 auf¬ trifft. Diese Eigenschaft der einzelnen Hologramme wird da¬ durch erzielt, daß bei ihrer Herstellung zwei "Aufzeich- nungs-Lichtsender" am Ort des Lichtsenders in der Senderma- trix 2 bzw. am Ort des (gewünschten) Lichtempfängers in der Empfängerzeile 3 angeordnet werden, und das von diesen "Auf- zeichnungs-Lichtsendern" ausgehende (kohärente) Wellenfeld in dem Speichermedium 1 aufgezeichnet wird. Das so erzeugte Hologramm hat dann die Eigenschaft, das von einem Licht- sender in der Sendermatrix 2 ausgehende Licht so zu beugen, daß auf der "Empfängerzeilen-seitigen" Seite des Speicher¬ mediums ein Wellenfeld entsteht, dessen Struktur mit der Struktur des zur Herstellung des Hologramms benutzten Wel¬ lenfelds übereinstimmt, anders ausgedrückt beugt das Holo- gramm das Licht des Lichtsenders auf den entsprechenden Lichtempfänger.A large number of holograms are stored in the storage medium 1, each of which diffracts the light coming from a specific light transmitter from the transmitter matrix 2 in such a way that it strikes a light receiver in the receiver row 3. This property of the individual holograms is achieved by arranging two "recording light transmitters" at the location of the light transmitter in the transmitter matrix 2 or at the location of the (desired) light receiver in the receiver line 3, and the (coherent) wave field originating from these “recording light transmitters” is recorded in the storage medium 1. The hologram thus generated then has the property of diffracting the light emanating from a light transmitter in the transmitter matrix 2 in such a way that a wave field is created on the "receiver line side" side of the storage medium, the structure of which corresponds to the structure used for the production of the hologram used wave field coincides, in other words the hologram diffracts the light of the light transmitter onto the corresponding one Light receiver.
Damit ermöglicht die in Fig. 1 gezeigte Anordnung, eine große Zahl von Datenquellen 4 und Datensenken 5 mit holo¬ graphisch optischen Mitteln so zu verbinden, daß von den Datenquellen zu den Datensenken gleichzeitig und kolli¬ sionsfrei digitale Daten übertragen werden können.The arrangement shown in FIG. 1 thus enables a large number of data sources 4 and data sinks 5 to be connected with holographically optical means in such a way that digital data can be transmitted simultaneously and without collision from the data sources to the data sinks.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung läßt sich bezüglich ihres optischen Wirkungsgrades durch Einfügen von optischen Abbildungssystemen zwischen der' Sendermatrix 2 und dem Speichermedium 1 sowie zwischen dem Speichermedium 1 und der Empfängerzeile 3 verbessern.The arrangement shown in Fig. 1 can be improved with respect to its optical efficiency by insertion of optical imaging systems, between the 'sender matrix 2 and the storage medium 1 and between the storage medium 1 and the receiver line 3.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel enthält das hologra¬ phische System für jede benötigte Verbindung zwischen einer Datenquelle und einer Datensenke ein Hologramm. Die Sender¬ matrix 2 enthält für jede Datenquelle 4 soviele Lichtsender, wie Datensenken 5 von einer Datenquelle direkt adressiert werden sollen. Die Empfängerzeile 3 enthält für jede Daten¬ senke soviele Lichtempfänger wie Datenquellen die jeweilige Datensenke direkt adressieren können.In the exemplary embodiment shown, the holographic system contains a hologram for each required connection between a data source and a data sink. The transmitter matrix 2 contains as many light transmitters for each data source 4 as data sinks 5 are to be directly addressed by a data source. The receiver line 3 contains for each data sink as many light receivers as data sources which can address the respective data sink directly.
Die matrixförmige Anordnung der Lichtsender und die zellenförmige Anordnung der Lichtempfänger hängen ursächlich mit den optischen Eigenschaften der hier vorgesehenen Volu¬ menhologramme zusammen. Hierdurch werden nicht nur höhere BeugungsOrdnungen, sondern auch Übersprechen unterdrückt, das sich aufgrund des dreidimensionalen Hologrammaufbaus und damit des dreidimensionalen BeugungsVerhaltens ergeben wür¬ de. Ebenso können natürlich auch die Lichtsender zellen¬ förmig und die Lichtempfänger matrixförmig oder Lichtsender und Lichtempfänger zellenförmig angeordnet werden. Daneben können die Lichtsender und/oder . Lichtempfänger auch auf einem Kreis oder mehreren konzentrischen Kreisen ange- ordnet werden. Die letztere Anordnung hat den Vorteil, daß das Übersprechen aufgrund höherer Beugungsordnungen sehr gut unterdrückt wird.The matrix-like arrangement of the light transmitters and the cell-shaped arrangement of the light receivers are causally related to the optical properties of the volume holograms provided here. This not only suppresses higher diffraction orders, but also crosstalk, which would result from the three-dimensional hologram structure and thus the three-dimensional diffraction behavior. Likewise, the light transmitters can of course also be arranged in a cell shape and the light receivers in a matrix shape or light transmitters and light receivers in a cell shape. In addition, the light transmitter and / or. Light receiver also attached to a circle or several concentric circles be classified. The latter arrangement has the advantage that crosstalk is very well suppressed due to higher diffraction orders.
Bei holographischen Systemen mit anderen optischen Eigen¬ schaften können die Lichtsender und die Lichtempfänger auch gleichartig, z.B. vorzugsweise matrixförmig angeordnet wer¬ den.In holographic systems with other optical properties, the light transmitters and the light receivers can also be of the same type, e.g. preferably arranged in a matrix.
Volumenholgramme haben die Eigenschaft, daß die Winkelselek¬ tivität zwischen benachbarten Kanälen ca 0,01° beträgt. Da typische Speichermedien für Volumenhologramme Lithiumniobat- kristalle mit Kantenlängen in der Größenordnung von mehreren Millimetern sind, können bei einer Winkeltrennung, die für „ typische Geometrien ausreichend ist, bis zu 10° Hologramme gespeichert und für die Kanalwahl benutzt werden. Somit können ebensoviele gleichzeitig benutzbare Verbindungen hergestellt werden.Volume holograms have the property that the angular selectivity between adjacent channels is approximately 0.01 °. Since typical storage media for volume holograms are lithium niobate crystals with edge lengths in the order of magnitude of several millimeters, up to 10 ° holograms can be saved with an angular separation that is sufficient for “typical geometries” and used for channel selection. This means that as many connections can be used at the same time.
Die Verbindungen können entweder bitseriell oder wortseriell ausgeführt sein. Bei wortserieller Ausführung ist für jedesThe connections can either be bit serial or word serial. In word-serial execution is for everyone
Bit eines Digitalwortes auf der Sendermatrix 2 einBit of a digital word on the transmitter matrix 2
Lichtsender, auf der Empfängerzeile 3 ein Lichtempfänger und im holographischen System ein Hologramm für jede Kombination zwischen Datenquellen und Datensenken abzuspeichern.Light transmitter, a light receiver on the receiver line 3 and a hologram in the holographic system for each combination between data sources and data sinks.
Außer Adressenpaaren für Datenquellen und Datensenken lassen sich auch andere Kombinationen durch jeweils ein Hologramm festlegen, z.B. sind Gruppenadressierungen von mehreren Datensenken durch jede beliebige Datenquelle oder auch Sam¬ meladressierungen von allen Datensenken durch jede belie¬ bige Datenquelle möglich. Wichtig ist jedoch, daß die Gesamtzahl der mit ausreichendem Wirkungsgrad speicherbarenIn addition to address pairs for data sources and data sinks, other combinations can also be defined using a hologram, e.g. group addressing of several data sinks by any data source or collective addressing of all data sinks by any data source are possible. It is important, however, that the total number that can be stored with sufficient efficiency
Hologramme nicht überschritten wird, für die vorgeschlagenen QHolograms are not exceeded for the proposed Q
Volumenhologramme sind dies mindestens 10°. Zur Minia- 1 turisierung und optimalen geometrischen Formgebung der Sen¬ dermatrix 2 sowie der Empf ngerzeile* 3 können beispiels¬ weise geordnete Lichtwellenleiterbündel verwendet werden, in 5 denen je Lichtsender und je Lichtempfänger ein Lichtwel¬ lenleiter benutzt wird. Damit kann eine gegebenenfalls erforderliche geometrische Anpassung des holographischen Systems an die nachgeschalteten Datenquellen und Datensenken vorgenommen werden.Volume holograms are at least 10 °. To mini 1 sation and optimal geometric shape of the Sen¬ the matrix 2 and the receiver 3 can ngerzeile * beispiels¬ as parent fiber optic bundles are used, in each of which 5 light transmitter and the light receiver a Lichtwel¬ used lenleiter. This means that any geometric adaptation of the holographic system to the downstream data sources and data sinks can be carried out.
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Auf diese Weise können nun bis zu einer sehr großen Zahl vonThis way you can now get up to a very large number of
Datensenken und Datenquellen entweder ein vollständig vernetztes Verbindungsnetzwerk oder auch Verbindungsnetz¬ werke mit anderen Adressierungsmustern hergestellt werden.Data sinks and data sources either a completely networked connection network or also connection networks with other addressing patterns can be produced.
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Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Anordnung, die Komponenten 24 enthält, die so¬ wohl Datenquellen als auch Datensenken sein können. Man kann sich unter diesen Komponenten Digitalprozessoren, Digital- Speicher, Digitalrechner bestehend aus Digitalprozessoren und Digitalspeichern oder Ein-/Ausgabeelemente vorstellen. Im folgenden werden diese Komponenten 24 als Datenkompo¬ nenten bezeichnet. Diese Datenkomponenten mögen z.B. eine gemeinsame Datenverarbeitungsaufgabe zu lösen haben. Hierzu müssen sie untereinander entsprechend dem Bedarf aus der2 shows a further exemplary embodiment of an arrangement according to the invention, which contains components 24, which can be both data sources and data sinks. One can imagine these components as digital processors, digital memories, digital computers consisting of digital processors and digital memories or input / output elements. In the following, these components 24 are referred to as data components. These data components may e.g. have to solve a common data processing task. To do this, they have to match each other according to the needs of
__5 gemeinsamen Datenverarbeitungsaufgabe Daten austauschen.__5 common data processing task exchange data.
Die Datenkomponenten 24 sind sowohl mit einer Sendermatrix 24 als auch mit einer Empfängermatrix 29 verbunden. Das von den Sendern der Sendermatrix 22 ausgehende Licht wird vonThe data components 24 are connected both to a transmitter matrix 24 and to a receiver matrix 29. The light coming from the transmitters of the transmitter matrix 22 is from
30 Hologrammen in einem ersten Speichermedium 21 auf eine Em¬ pfängerzeile 23 abgelenkt. Die Empfängerzeile 23 ist über über eine elektrische Übertragungsstrecke 25 mit Sender¬ bausteinen 27 verbunden, die eine Senderzeile 26 ansteuern.30 holograms in a first storage medium 21 are deflected onto a receiver line 23. The receiver line 23 is connected via an electrical transmission link 25 to transmitter modules 27 which control a transmitter line 26.
Das von den Sendern der Senderzeile 26 ausgehende Licht wird 35 von Hologrammen in einem zweiten Speichermedium 28 auf die 1The light emanating from the transmitters of the transmitter line 26 is applied to the holograms 35 in a second storage medium 28 1
Empfänger der Empfängermatrix 29 gelenkt.Controlled receiver of the receiver matrix 29.
Die Anordnung gemäß Fig.2 arbeitet wie folgt: 5 Auf der Sendermatrix 22 wird bei einer Datenübertragung die Adresse eines anzusteuernden Kanals beispielsweise dadurch eingestellt, daß ein bestimmtes Lichtpunktmuster auf¬ leuchtet. Ein Kanal besteht aus einem Empfänger, der in der Empfängerzeile 23 angeordnet ist und das Lichtsignal in ein -n elektrisches Signal umsetzt, das über die nachgeschaltete elektrische Übertragungsstrecke 25 an den Senderbaustein 27 angelegt ist. Der Senderbaustein 27 enthält eine Steuerelektronik, die aufgrund von über die elektrische Übertragungsstrecke 25 empfangenen Steuertelegrammen an derThe arrangement according to FIG. 2 works as follows: 5 In the case of data transmission, the address of a channel to be controlled is set on the transmitter matrix 22, for example, by a certain light spot pattern lighting up. A channel consists of a receiver which is arranged in the receiver line 23, and the light signal into an - electric signal converting n, which is applied via the downstream transmission path 25 to the electrical transmitter module 27th The transmitter module 27 contains control electronics which, on the basis of control telegrams received via the electrical transmission link 25
, _ Senderzeile 26 kanalweise die Zieladresse der Datensenke' 24 15 einzustellen gestattet. Die Anordnung enthält mehrere gleichartige Kanäle, so daß abhängig von Kanalbelegungen für die Datenübertragung oder von nicht betriebsfähigen Kanälen andere Kanäle der Anordnung benützt werden können. 0, _ Transmitter line 26 by channel, the destination address of the data sink '24 15 adjust permitted. The arrangement contains several channels of the same type, so that other channels of the arrangement can be used depending on channel assignments for data transmission or on inoperable channels. 0
Der Datenaustausch kann in dieser Anordnung nach demThe data exchange can be done in this arrangement
Einschalten des der Anordnung entsprechenden Systems dadurch durchgeführt werden, daß die erste sendewillige Daten¬ komponente ihren Wunsch zum Datentransfer mit Hilfe eines ersten Sammeltelegramms (Telegramme an alle anderen Daten- 5 quellen) mitteilt. Dieses erste Sammeltelegramm hat eineThe system corresponding to the arrangement can be switched on in that the first data component willing to send communicates its wish for data transfer with the aid of a first collective telegram (telegrams to all other data sources). This first collective telegram has one
Steuerungsaufgäbe und enthält die Information, über welchen der in beschränkter Anzahl vorhandenen Kanäle 23, 25, 27 dieControl tasks and contains the information about which of the channels 23, 25, 27 available in a limited number
Übertragung stattfinden und welche Datenkomponente 24 (alsTransfer take place and what data component 24 (as
Datensenke) adressiert werden soll. Mit Hilfe dieses ersten 0Data sink) should be addressed. With the help of this first 0
Sammeltelegramms wird einerseits allen möglichenCollective telegram is on the one hand all possible
Datenquellen die Belegung eines bestimmten Kanals mitgeteilt. Falls andere Datenquellen ihrerseits Daten übertragen möchten, leiten sie ihren Übertragungsvorgang gleichermaßen ein und wählen dabei einen augenblicklich 5 nicht belegten Kanal. Andererseits wird mit Hilfe des ersten 1Data sources are informed of the occupancy of a specific channel. If other data sources in turn want to transmit data, they initiate their transmission process in the same way and choose a channel that is not currently occupied. On the other hand, with the help of the first 1
Sammeltelegramms an der Senderzeile 26 des entsprechenden belegten Kanals die Adresse der Datensenke 24 (Zieladresse) eingestellt. Danach überträgt die Datenquelle dieCollective telegram on the transmitter line 26 of the corresponding occupied channel set the address of the data sink 24 (destination address). The data source then transmits the
5 Nutzinformation über den nun eingerichteten Übertra¬ gungsweg. Nach Abschluß der Nutzübertragung sendet die Da¬ tenquelle ein zweites Sammeltelegramm als Steuertelegramm aus, in dem der bisher belegte Kanal gekennzeichnet ist. Alle möglichen Datenquellen empfangen dieses zweite Sammel- n telegramm und erhalten damit die Mitteilung, daß dieser 5 Useful information about the transmission path now set up. After the user transmission has been completed, the data source sends out a second collective telegram as a control telegram, in which the previously occupied channel is identified. All possible data sources receive this second collection n telegram and thus get the message that this
Kanal nun wieder für die weitere Verwendung frei ist. Auf diese Weise sind sämtliche möglichen Datenquellen über die augenblicklichen Belegungszustände der Kanäle informiert und können so jeweils freie Kanäle belegen. Das zweite Sammelte-Channel is now free again for further use. In this way, all possible data sources are informed about the current occupancy of the channels and can thus occupy free channels. The second collection
, _ legramm bewirkt auch, daß mit einem neuen ersten Sammeltele- 15 gramm eine neue Zieladresse an der Senderzeile 26 für die nächste Übertragung eingestellt werden kann. Wollen nun meh¬ rere Datensenken gleichzeitig einen geraden freien Kanal be¬ legen, so tritt eine Kollision der Belegwünsche auf. Diese, _ legram also means that with a new first group telegram 15 a new destination address can be set on the transmitter line 26 for the next transmission. If several data sinks now want to occupy a straight free channel at the same time, a collision of the document requests occurs. This
Λ wird nach dem bekannten CSMA/CD-Verfahren (carrier sense 20 multiple access/collision detection) oder einem ähnlichen Λ is based on the well-known CSMA / CD method (carrier sense 20 multiple access / collision detection) or a similar one
Zugriffssteuerungsverfahren - wie für Sammelleitungssysteme bekannt - aufgelöst (Heger, D.: Zur Klassifizierung, theo¬ retischen Beschreibung und Bewertung lokaler Datensammellei¬ tungen, Dissertation an der Universität Karlsruhe, 1983; ΌAccess control methods - as known for manifold systems - dissolved (Heger, D .: for classification, theoretical description and evaluation of local data manifolds, dissertation at the University of Karlsruhe, 1983; Ό
Fortschritt-Berichte der VDI-Zeitschriften, Reihe 10, Nr.24, 1983). Auch hier gilt wie bei der zuerst beschriebenen Anordnung, daß die Lichtsender 22, 26 und Lichtempfänger 23, 29 gleichartig z.B. vorzugsweise matrixförmig angeordnet werden können, daß optische Abbildungssysteme in das erste und zweite holographische System zur Verbesserung des Wirkungsgrades eingesetzt werden können, daß die Ver¬ bindungen entweder bitseriell oder wortseriell ausgeführt sein können, daß Gruppen und Sammeladressierungen in jedem holographischen Speichermedium 21 , 28 festgelegt sein 35 können und daß beispielsweise geordnete Lichtwellen- 1 leiterbündel zur geometrischen Anpassung des ersten und zweiten holographischen Systems eingesetzt werden.Progress reports of the VDI journals, row 10, no.24, 1983). Here too, as with the arrangement described first, the light transmitters 22, 26 and light receivers 23, 29 can be arranged in a similar manner, for example preferably in a matrix, that optical imaging systems can be used in the first and second holographic systems to improve the efficiency, that the Ver ¬ Binding can be either bit-serial or word-serial, that groups and group addresses can be defined 35 in each holographic storage medium 21, 28 and that, for example, ordered light wave 1 bundle of conductors can be used to geometrically adapt the first and second holographic systems.
5 Der erfindungsgemäße Gedanke der zweiten Anordnung, besteht darin, daß eine vollständige logische Vernetzung zwischen einer großen Anzahl von Datenquellen und Datensenken über eine wählbare Anzahl von physikalischen Kanälen hergestellt wird, daß die Übertragung zwischen den Datenquellen und den . - Kanälen durch ein erstes holographisches System und die Übertragung zwischen Kanälen und Datensenken über ein zwei¬ tes holographisches System erfolgt, und daß die Auswahl, Be¬ legung und Freigabe der Kanäle über ein Protokoll mittels Steuertelegrammen bzw. über Methoden vorgenommen wird, wie 5 The idea of the second arrangement according to the invention is that complete logical networking between a large number of data sources and data sinks is established over a selectable number of physical channels, that the transmission between the data sources and the. Channels are carried out by a first holographic system and the transmission between channels and data sinks is carried out via a second holographic system, and that the selection, assignment and release of the channels is carried out using a protocol by means of control telegrams or methods, such as
. _ sie für die Kanalzuteilung in lokalen Netzwerken bekannt 15 sind.. _ They are known for channel allocation in local networks 15.
Fig. 3 zeigt eine Modifikation der in den Fig. 1 und 2 ge¬ zeigte Ausführungsbeispiele, bei der ein "Mehrfach-Bussys- te " zur Anwendung kommt. Die in dem in Fig. 3 nicht im ein¬ zelnen dargestellten Speichermedium gespeicherten Holo¬ gramme beeinflußen das von Lichtsendern der Baugruppen T1 - T18 ausgehende Licht derart, daß es auf die Lichtempfänger mehrerer Baugruppen abgelenkt wird. Dies ist durch die Punk-FIG. 3 shows a modification of the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2, in which a "multiple bus system" is used. The holograms stored in the storage medium which is not shown in detail in FIG. 3 influence the light emitted by light transmitters of the assemblies T1-T18 in such a way that it is deflected onto the light receivers of several assemblies. This is due to the punk
__ te an den Kreuzungen der Linien A1 - A18 mit den Linien b1 , 25 c1 , d1 , e1 , f1 - a18...e18 symbolisiert. Beispielsweise wird das von dem Lichtsender der Baugruppe T1 ausgehende Licht von den Lichtempfänger der Baugruppen T1 , T5, T8, T , T12 und T18 empfangen. Durch ein optisch mit übertragenes Steuertelegramm bzw. Übertragungsprotokoll wird von diesen Baugruppen diejenige ausgewählt, an die die Datenübertragung gerichtet ist, beispielsweise die Baugruppe T5. Der weitere Aufbau des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels kann wie bei den in Fig. 1 oder 2 dargestellten Beispielen sein. 5__ te symbolized at the intersections of lines A1 - A18 with lines b1, 25 c1, d1, e1, f1 - a18 ... e18. For example, the light coming from the light transmitter of module T1 is received by the light receivers of modules T1, T5, T8, T, T12 and T18. An optically transmitted control telegram or transmission protocol is used to select the one to which the data transmission is directed, for example the T5 module. The further structure of the exemplary embodiment shown in FIG. 3 can be the same as in the examples shown in FIG. 1 or 2. 5
Dieser Gedanke läßt sich natürlich auch auf eine wortseriel- le Übertragung etc.' ausdehnen, bei der mehrere Lichtsender und -empfänger einen Übertragungskanal bilden.Of course, this idea can also be le transmission etc. ' in which several light transmitters and receivers form a transmission channel.
Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie¬ len ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens beschrieben worden, gemäß dem speziell hergestellte Holo¬ gramme verwendet werden, um Datensender bzw. um Datenquel¬ len mit Datensenken bzw. Datenempfängern zu vernetzen. The invention has been described above on the basis of exemplary embodiments without restricting the general inventive concept in accordance with which specially produced holograms are used to network data transmitters or to data sources with data sinks or data receivers.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Anordnung zum Übertragen von digitalen Daten zwischen Datenquellen und Datensenken, dadurch gekennzeichnet ,daß die Datenquellen (4) Lichtsender (2) und die Datensenken (5) Lichtempfänger (3) aufweisen, und daß zwischen den Lichtsendern (2) und den Lichtempfän- gern (3) ein holografisches Speichermedium (1) angeordnet ist, in dem Hologramme gespeichert sind, die beim Aufleuch¬ ten von Lichtsendern oder Gruppen von Lichtsendern Über¬ tragungskanäle zwischen diesen Lichtsendern und durch die Struktur der Hologramme frei wählbaren Lichtempfängern öff- nen.1. Arrangement for transmitting digital data between data sources and data sinks, characterized in that the data sources (4) light transmitter (2) and the data sinks (5) have light receivers (3), and that between the light transmitters (2) and the light receivers A holographic storage medium (1) is preferably arranged (3), in which holograms are stored, which open transmission channels between these light transmitters and light receivers freely selectable by the structure of the holograms when light transmitters or groups of light transmitters are illuminated.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet ,daß im Speichermedium (1) für jede zwischen den Datenquellen (4) und den Datensenken (5) benö- tigte Verbindung mindestens ein Hologramm gespeichert ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that at least one hologram is stored in the storage medium (1) for each connection required between the data sources (4) and the data sinks (5).
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jede Datenquelle (4) für jede Datensenke (5), an die Daten übermittelbar sein sollen, einen Lichtsender (2) oder eine Gruppe von Lichtsendern auf¬ weist.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that each data source (4) for each data sink (5) to which data should be transmitted, has a light transmitter (2) or a group of light transmitters.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der jeweils benötigte Über- tragungskanal durch das Aufleuchten eines Teils der Licht¬ sender aus einer Gruppe von Lichtsendern wählbar ist.4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission channel required in each case can be selected from a group of light transmitters by illuminating part of the light transmitter.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswahl des aufleuchtenden Teils der Lichtsender nach einem gleichgewichtigen Code er¬ folgt. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the selection of the illuminating part of the light emitter follows er¬ a balanced code.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in dem holographischen Spei- 5 chermedium (1) Hologramme gespeichert sind, die. jeweils einen Übertragungskanal zur Übertragung von Daten an Gruppen von Datensenken und/oder alle Datensenken öffnen.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that holograms are stored in the holographic storage medium 5 (1). each open a transmission channel for the transmission of data to groups of data sinks and / or all data sinks.
7. Anordnung nach Anspruch 6,7. Arrangement according to claim 6,
1Q dadurch gekennzeichnet , daß bei der Übertragung von Daten an eine Gruppe von Datensenken eine bestimmte Datensenke durch ein optimal übertragenens, in an sich bekannter Weise aufgebautes Steuertelegramm auswählbar ist. 1Q characterized in that when data is transmitted to a group of data sinks, a specific data sink can be selected by an optimally transmitted control telegram constructed in a manner known per se.
, _, _
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 15 dadurch gekennzeichnet ,daß jede Datensenke (5) so viele Lichtempfänger (3) aufweist, wie Datenquellen (4) an diese Datensenke (5) Daten übertragen können.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, 15 characterized in that each data sink (5) has as many light receivers (3) as data sources (4) to this data sink (5) can transmit data.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,daß jede Datensenke (5) so viele Lichtempfänger (3) aufweist, wie gleichzeitig Datenquellen (4) an diese Datensenke (5) Daten übertragen können.9. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that each data sink (5) has as many light receivers (3) as data sources (4) can simultaneously transmit data to this data sink (5).
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,10. Arrangement according to one of claims 1 to 9,
_a5 dadurch gekennzeichnet ,daß die Lichtsender (2) und die Lichtempfänger (3) matrixförmig angeordnet sind._a5 characterized in that the light transmitter (2) and the light receiver (3) are arranged in a matrix.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtsender und/oder die Lichtempfänger auf einem Kreis oder mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet sind.11. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the light transmitter and / or the light receiver are arranged on a circle or more concentric circles.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet ,daß die Lichtsender (2) matrixför- 35 mig und die Lichtempfanger (3) zellenförmig angeordnet sind. 12. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the light transmitter (2) matrix-shaped and 35 mig and the light receiver (3) are arranged in a cell.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtsender (2) zeilenför- mig und die Lichtempfänger (3) matrixförmig angeordnet sind.13. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the light transmitters (2) are row-shaped and the light receivers (3) are arranged in a matrix.
14. Anordnung nach einem der Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtsender (2) und die Lichtempfänger (3) zellenförmig angeordnet sind.14. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the light transmitter (2) and the light receiver (3) are arranged in a cell.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet ,daß die Datenübertragung zwischen Datenquellen (4) und Datensenken (5) bit- oder wortseriell erfolgt.15. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the data transmission between data sources (4) and data sinks (5) takes place bit or word series.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet ,daß optische Abbildungssysteme zwi¬ schen Lichtsender (2) und Speichermedium (1) und/oder zwi¬ schen Speichermedium (1) und Lichtempfänger (3) eingesetzt sind.16. The arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that optical imaging systems between light transmitter (2) and storage medium (1) and / or between storage medium (1) and light receiver (3) are used.
1 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet ,daß das Speichermedium die gespei¬ cherten Hologramme als Volumenhologramme speichert .1 7. Arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the storage medium stores the stored holograms as volume holograms.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß für das Speichermedium ein fotochromes oder fotorefraktives Material verwendet wird.18. The arrangement according to claim 17, characterized in that a photochromic or photorefractive material is used for the storage medium.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtsender Laserdioden sind.19. Arrangement according to one of claims 1 to 18, characterized in that the light transmitters are laser diodes.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Laserdioden Pictail-Dioden sind. 20. The arrangement according to claim 19, characterized in that the laser diodes are pictail diodes.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet ,daß die Lichtsender (2) und die 5 Lichtempfänger (3) Lichtwellenleiterbündel aufweisen..21. Arrangement according to one of claims 1 to 20, characterized in that the light transmitter (2) and the 5 light receivers (3) have optical fiber bundles.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet ,daß eine vollständige logische Ver¬ netzung zwischen Datenquellen (4) und Datensenken (5) über n eine wählbare Anzahl von optischen Überkanälen hergestellt wird, wobei die Verbindung zwischen den Datenquellen und den Kanälen durch ein erstes holografisches System und die Verbindung zwischen den Kanälen und den Datensenken über ein zweites hologra isches System erfolgt. 522. Arrangement according to one of claims 1 to 21, characterized in that a complete logical networking between data sources (4) and data sinks (5) is established over n a selectable number of optical over-channels, the connection between the data sources and the Channels through a first holographic system and the connection between the channels and the data sinks via a second holographic system. 5
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet ,daß die Zieladresse der Datensenke (24) über eine Steuerelektronik, die im Senderbaustein (27) enthalten ist, und die über ein Steuertelegramm, das über die elektrische Übertragungsstrecke (25) des Kanals empfan¬ gen wird, steuerbar ist an der Anordnung der Lichtsender (26) eingestellt wird.23. Arrangement according to one of claims 1 to 22, characterized in that the destination address of the data sink (24) via control electronics, which is contained in the transmitter module (27), and via a control telegram, via the electrical transmission path (25) of the Channel is received, can be controlled on the arrangement of the light transmitter (26) is set.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 1. bis 23, dadurch gekennzeichnet ,daß die Auswahl Belegung und Frei- 5 gäbe der Kanäle über ein Protokoll mittels Steuertelegramme oder über an sich bekannte Verfahren der Kanalzuteilung vor¬ genommen werden.24. Arrangement according to one of claims 1 to 23, characterized in that the selection of assignments and releases of the channels are carried out via a protocol by means of control telegrams or via methods of channel allocation known per se.
00
5 5
EP19850901369 1984-03-22 1985-03-22 Arrangement for transferring digital data Withdrawn EP0176526A1 (en)

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