JP2010530670A

JP2010530670A - 光配線

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Inventors: ウィリアムズ，アール，スタンレイ
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Abstract

光配線は、平行移動可能な光源１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８と、回路基板１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７上に配置され、光源１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８からの光ビーム１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７を受信するように構成される光変調素子１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０と、回路基板１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７上に配置され、変調素子１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０から変調された光ビーム１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７を受信するように構成される光受信機１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１とを備える。
【選択図】図１

Description

光ビームは、たとえば、長距離電話及びインターネット通信用の光ファイバシステムにおいて、長距離にわたってデジタルデータを伝送するために、光信号として頻繁に使用されている。そのようなシステムでは、デジタルデータを搬送するために、必要に応じて、種々のプロトコルを用いて光ビームは変調される。動作検知、距離測定等のような目的を果たすために、パルス形式の光ビームが使用される場合もある。

このように、光技術は、最新の電気通信及びデータ収集において重要な役割を果たしている。そのようなシステムにおいて使用される光学部品の例としては、発光ダイオード及びレーザのような光源又は発光源、導波路、光ファイバ、レンズ及び他の光学素子、光検出器及び他の光学センサ、感光性半導体、光変調器等を含む。

光学部品を利用するシステムは、多くの場合、所望のタスクを達成するために、光のビームのような光エネルギーの正確な操作を必要とする。これは、２つのノード間において高速且つ低エネルギーの通信を行うために光を利用するシステムに、特に当てはまる。そうした光信号の操作には、例えば、情報を光信号の光ビーム上に符号化すること、及び光信号の光ビームを、符号化された光ビームを検出するセンサへ導くことを含む場合がある。

添付の図面は、本明細書において記述される原理の種々の実施形態を例示し、本明細書の一部である。図示される実施形態は例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。

本明細書に記載する原理による、例示的な光配線を有する電子機器ラックの平面図である。本明細書に記載する原理による、例示的な光配線を有する電子機器ラックの平面図である。本明細書に記載する原理による、例示的な光配線を有する電子機器ラックの平面図である。本明細書に記載する原理による、例示的な光配線を有する電子機器ラックの平面図である。本明細書に記載する原理による、例示的な光配線を有する電子機器ラックの平面図である。本明細書に記載する原理による、例示的な光配線を有する電子機器ラックの正面図である。本明細書に記載する原理による、例示的な光配線を有する電子機器ラックの正面図である。本明細書に記載する原理による、基板間光通信の例示的方法を示すフロー図である。本明細書に記載する原理による、基板内光通信の例示的方法を示すフロー図である。

図面全体を通じて、同一の参照符号は、必ずしも同一ではないが、類似の構成要素を示す。

上に記載したように、光ビーム、又は光ビームは、データ伝送を含む種々の目的に使用することができる。システムによっては、光ビームを光路内に導き、又は方向転換し、光路上で、その光ビームを指定された部品によって検出、又は受信することが出来るものがある。しかしながら、ラック内の基板のような、別個の部品間におけるデータの通信に光ビームを使用する場合、部品間における正確な位置合わせが重要となり、それを達成、及び維持することは、難しいことがある。さらに、そのようなシステムでは、光学的なインピーダンス、干渉、及び／又は歪みを最小限に抑えることが望ましいことがある。

種々の電子部品を有する回路基板は、マルチボードラックに収容されることがある。場合によっては、回路基板を適切に機能させるために、ラック内の基板のある電子部品から他の電子部品へ、データ伝送が必要となる場合がある。このタスクを達成するために、導電性バックプレーンを設け、それによって、回路基板間における電子データ経路のような相互接続を実現する場合がある。しかしながら、この解決策では、データ伝送帯域幅の拡大、伝送待ち時間の短縮、及び、部品間における光伝送システムの電力低減といった利点を得ることはできない。それゆえ、種々の回路基板における部品間データ伝送、及び回路基板間における部品間データ伝送を可能にする光配線システムを提供することが望ましい場合がある。

回路基板の部品間におけるデータ伝送を可能にする１つの光学的解決策は、プラスチック導波路を使用して、或る電子部品から、その電子部品が配置された基板の縁部へ光データを移動させ、そのデータをラックのバックプレーンにおける光導波路に結合し、そのデータを第２の基板上の別の導波路に移動させ、最後に、そのデータを第２の基板上の電子部品へ導くことを含む。この解決策は一般に、導波路製造コスト、及び導波路接合部における光学的損失の他にも、データ経路長が長く、したがって、部品間における直接的な自由空間光データ伝送に比べて待ち時間が長い。しかしながら、自由空間光データ伝送法では、多くの場合、光源と受信機との間の十分な位置合わせが難しいという問題がある。したがって、位置合わせ不良の問題が生じ難く、かつデータを必要とする場所へ光ビームを能動的に導くことが可能な、種々の回路基板における部品間データ伝送のための自由空間光配線システムを提供することが、さらに必要とされている。

これらの目標、及び他の目標を達成するために、本明細書は、マルチボードハウジング上に配置された平行移動可能で且つ方向転換可能な光源と、マルチボードハウジング内の基板上に配置され、光源からの光ビームを受信するように構成された光変調素子と、光変調素子から変調された光ビームを受信するように構成されたセンサとを有する光配線に関連するシステム、及び方法を開示する。

本明細書、及び添付の特許請求の範囲において、「光エネルギー」という用語は、約１０ナノメートル〜５００マイクロメートルの波長を有する放射エネルギーを意味する。このように定義される光エネルギーの例としては、限定はしないが、紫外光、可視光、及び赤外光が挙げられる。光エネルギーのビームは、本明細書では、「光ビーム」、又は「光ビーム」と呼ばれることがある。

本明細書、及び添付の特許請求の範囲において、「光源」という用語は、光エネルギーを発生するデバイスを意味する。このように定義される光源の例としては、限定はしないが、発光ダイオード、レーザ、白熱電球、ランプ、及び他の発光源が挙げられる。

本明細書、及び添付の特許請求の範囲において、「光配線」という用語は、光ビームが伝搬する光路の種々の部分を連結する部品を広く意味する。光配線は、光ビームが、光ビームを受信するように構成された光学部品に入射し、又はその光学部品に到達するように、その光ビームを誘導し、又は方向転換することができる。したがって、適当な光配線を使用すれば、光路の長さや形状が特定の用途に適合するように、光路を構成することができる。

本明細書、及び添付の特許請求の範囲において、「アクチュエータ」という用語は、物体に機械的動作、すなわち運動をさせる装置を意味する。このように定義されるアクチュエータの例としては、限定はしないが、電気モータ、圧電デバイス、液圧アーム、微小電気機械（ＭＥＭＳ）デバイス、及びばねが挙げられる。

本明細書、及び添付の特許請求の範囲において、「平行移動可能」という用語は、一つの平面内で移動、または平行移動させることが可能な部品を意味する。この例としては、少なくとも２つの次元において制御される運動が挙げられる。「方向転換可能」という用語は、平行移動させることができ、且つ部品が平行移動する平面に対する部品の角度を調節するために、選択的に傾けることが可能な部品を意味する。

以下の説明では、本システム、及び方法を十分に理解してもらうために、説明の都合上、多数の具体的な細部が記載される。しかしながら、本システム、及び方法が、それらの具体的な細部を使用せずに実施することも可能であることは、当業者には明らかであろう。本明細書において、「一実施形態」、「一実施例」、又は他の類似の語の使用は、その実施形態、又は実施例に関連して説明された特定の機能、構造、又は特性が、少なくともその一つの実施形態には含まれるが、必ずしも他の実施形態に含まれるとは限らないことを意味する。本明細書中の種々の場所における「一実施形態において」という文言、又は類似の文言は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているとは限らない。

次に、本明細書において開示される原理を、例示的な光配線、及び例示的な光配線を使用する例示的方法に関連して説明する。

例示的な光配線
ここで図１を参照すると、例示的な光配線を有する例示的な電子機器ラック１００の平面図が示されている。例示的な電子機器ラック１００は、複数のパネル１０５、１１０、１１５、１２０を含み、これらのパネルは複数の回路基板、たとえば第１の回路基板１４５、第２の回路基板１５０、及び第３の回路基板１５５を物理的に収容するように構成される。この図は、ラック１００のフロントパネル１０５、サイドパネル１１５、１２０、及びバックパネル１１０を示している。本実施形態のラック１００は、トップパネル、及びボトムパネル（図示せず）をさらに有することもある。回路基板をラックに挿入できるようにするために、パネル１０５、１１０、１１５、１２０のうちのいずれか、又は全ては取り外し可能に構成され、特にフロントパネル１０５、及び／又はバックパネル１１０は、取外し可能に構成される場合がある。それらのパネルはブラケット１６５、１７０、１７５、１８０、１８５，１９０を備え、ブラケットは、回路基板１４５、１５０、１５５の片面又は両面と係合し、回路基板１４５、１５０、１５５をラック１００にしっかりと固定するとともに、基板１４５、１５０、１５５に対し、電気的な配線を提供する働きをする。この電気的な配線によって、主に、基板１４５、１５０、１５５への電力の供給が可能となる。

回路基板１４５、１５０、１５５は、プロセッサチップ、及びメモリモジュールのような種々の電子部品を有し、部品によっては、部品の所望の機能を実現するために、他の電子部品との間の通信を必要とするものがある。この実施例では、例示的な光配線を通して、第１の基板１４５の種々の部品から第２の基板１６０の種々の部品へのデータ伝送が行われる。

例示的な光配線は、電子機器ラック１００のサイドパネル１２０上に配置された平行移動可能で且つ方向転換可能な光源１２５を備える。光源は、図１に矢印で示すようにサイドパネル１２０に沿って平行移動させることができ、また、ビームステアリングのために傾けることができ、さらに、第１の基板１４５上に配置された選択的に透過性又は反射性の変調素子１３５へ向けて、光ビーム１３０を放射するように構成される。本実施形態の第１の基板１４５は開口部１４０を備え、光ビーム１３０は、開口部１４０を通過して変調素子１３５へと伝搬する。

変調素子１３５は選択的に透過性、又は反射性である。すなわち、変調素子１３４は、制御により、光源１２５からの光を透過する状態と、その光を反射する状態のいずれかの状態にすることができる。実施例によっては、変調素子１３５が、アクチュエータ、及び不透明部材を含み、不透明部材が、アクチュエータによって光ビームに出入りするように動かされ、光ビームを選択的に反射又は遮断し、データをビーム上に変調する場合がある。他の実施例として、変調素子１３５は、光ビームの経路上に配置され、その光学特性が、光ビームを透過、または遮断するように選択的に変更され、データをビーム上に変調する場合がある。換言すれば、光ビーム１３５に対するデータの符号化は、変調素子１３５の光学的な透過率、又は反射率を選択的に変更し、それによって変調素子１３５から発せられる光ビーム１３０の強度、又は輝度を選択的に変更することにより、行うことができる。このように、光ビーム１３０が選択的に変調素子１３５を通過し、または変調素子１３５によって反射されるようにすることにより、データを光ビーム１３０に符号化することができる。

光受信機１６０は、第２の基板１５０上に配置され、変調素子１３５と実質的に位置合わせされる。光受信機１６０は、変調素子１３５から放射される変調された光ビーム１３０を受信し、光ビーム１３０に符号化された情報を復号するように構成される。

光受信機１６０は、光ビーム１３０の１つ又は複数の態様を表す電気信号を出力するように構成される場合がある。たとえば、光受信機１６０は、受信した光ビームに符号化、すなわち変調されたデータを保持するデータ信号を生成することができる。このようにして、第１の基板１４５の部品から伝送されるデータは、第２の基板１５０の部品によって受信され、使用される場合がある。

実施形態によっては、光受信機１６０は、１つ又は複数のフォトダイオードを含む場合がある。他の実施形態として、光受信機１６０は、限定はしないが、１つ又は複数の導波路、光ファイバ材料、光ケーブル、光学センサ、レンズ、半導体、及びそれらの組み合わせを含む場合がある。

本実施形態では、光受信機１６０は、第２の基板１５０の片面に配置され、変調素子１３５からの光ビーム１３０を直接受信できるように、変調素子１３５と実質的に位置合わせされる。実施形態によっては、光ビームは、光受信機１６０に到達する前に、第２の基板１５０に形成された開口部を通過する場合がある。他の実施形態では、光ビーム１３０は、ミラー又はレンズのようなさらに別の光配線、及び／又は他の光学装置を使用して方向転換され、あるいは、さらに別の操作及び／又は角度調節を受け、変調されたビームを１つ又は別のターゲット受信機へ伝送する場合がある。

光源１２５は、光源１２５を電子機器ラック１００のサイドパネル１２０に沿って平行移動させることにより、光源１２５を変調素子１３５に対して実質的に位置合わせするように構成されたアクチュエータ１９５を備える場合がある。種々の実施形態において、アクチュエータ１９５は、サイドパネル１２０によって表される平面に対する光源１２５の位置、又は角度を調節することができるように構成される場合がある。変調素子１３５に対する光源１２５の最適な位置合わせを実現し、実施形態によっては、光受信機１６０との間の最適な位置合わせをさらに実現するために、変調素子、及び／又は光受信機１６０からの読み値は、アクチュエータと共に、フィードバックループにおいて使用される場合がある。

実施形態によっては、図示した光源１２５に類似する複数の光源が、平行移動可能で且つ方向転換可能なアクチュエータ上に配置され、アクチュエータは、電子機器ラック１００のサイドパネル１２０上に配置され、複数の光ビームを複数の変調素子に向けて放射するように構成され、さらに、該複数の変調素子が、データを光ビームに対して符号化し、該ビームを対応する複数の光受信機へ伝送する場合がある。変調素子、及び光受信機はそれぞれ、具体的なデータ通信要件に従って、異なる回路基板１４５、１５０、１５５上に配置される場合がある。

さらに、実施形態によっては、光源１２５、変調素子１３５、及び光受信機１６０が、回路基板１４５、１５０、１５５の縁部に配置され、ある回路基板から他の回路基板へ光ビーム１３０を伝送するために、中間回路基板開口部１４０を設ける必要はない場合もある。

次に、図２を参照すると、さらに別の例示的な電子機器ラック２００の側断面図が示されている。例示的な電子機器ラック２００は、第１のサイドパネル２０９と、２つのフロント及びバックパネル２０１、２０２と、第２のサイドパネル２１０とを有し、複数の回路基板、たとえば、第１の回路基板２０３、第２の回路基板２０４、第３の回路基板２０５、第４の回路基板２０６、第５の回路基板２０７及び第６の回路基板２０８を収容するように構成される。

図１の実施例と同様に、回路基板２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８はそれぞれ、種々の電子部品を支持し、そのうちのいくつかは、所望の機能を実施するために、他の電子部品との間の通信を必要とする場合がある。本実施例では、第３の基板２０５の部品から第６の基板２０８の部品へ向けて、例示的な光配線を通じてデータ伝送が行われる。

例示的な光配線は、例示的なラック２００の第２のサイドパネル２１０上に配置された平行移動可能で且つ方向転換可能な光源２１５を含む。光源２１５は、第３の基板２０５上の選択的に透過性、又は反射性の変調素子２２０によって受信される光ビーム２１７を生成するように構成される。第３の基板２０５の電子部品は、変調素子２２０の透過率、又は反射率を選択的に変更し、第６の基板２０８へ伝送される光ビーム２１７にデータを符号化することによって、光ビーム２１７を選択的に操作する。その後、変調された光ビーム２１７は、本明細書の原理に従って、第６の基板２０８上の光受信機２２３によって受信され、復号される。

第１の回路基板２０３、第２の回路基板２０４、及び第３の回路基板２０５は、平行移動可能な光源２１５と選択的に透過性又は反射性の変調素子２２０との間に、実質的に位置合わせされた開口部２１６、２１８、２１９をそれぞれ有する。平行移動可能で且つ方向転換可能な光源２１５は、光源２１５を変調素子２２０及び中間の回路基板開口部２１６、２１８、２１９に対して実質的に位置合わせするために、光源２１５を選択的に平行移動させ、又は傾けるアクチュエータを備える場合がある。上述のように、変調素子２２０、及び／又は光受信機２２３に対する光源の最適な位置合わせを実現するために、変調素子２２０及び／又は光受信機２２３からのフィードバックが、アクチュエータと共に使用される場合がある。

第４の回路基板２０６、及び第５の回路基板２０７に形成された開口部２２１、２２２は、選択的に透過性又は反射性の変調素子２２０と、光受信機２２３との間に存在し、それらに対して実質的に位置合わせされる。本実施形態では、第５の回路基板２０７に形成される開口部２２２は、光受信機２２３に対する光ビーム２１７の最適な焦点合わせを可能とするように構成されたレンズを備える。

次に、図３を参照すると、さらに別の例示的な電子機器ラック３００の側断面図が示されている。例示的な電子機器ラック３００は、サイドパネル３０９と、フロントパネル３０１及びバックパネル３０２と、第２のサイドパネル３１０とを有し、複数の回路基板、たとえば、第１の回路基板３０３、第２の回路基板３０４、第３の回路基板３０５、第４の回路基板３０６、第５の回路基板３０７、及び第６の回路基板３０８を収容するように構成される。

上記の例において説明したように、回路基板３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８はそれぞれ、種々の電子部品を支持し、そのうちのいくつかは、所望の機能を実施するために、同じ基板上、又は別の基板上にある他の電子部品との間の通信を必要とすることがある。本実施例では、第２の回路基板３０４と第３の回路基板３０５との間、第４の回路基板３０６と第５の回路基板３０７との間、及び第６の回路基板３０８と第４の回路基板３０６との間でデータ伝送が行われる。

第１の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源３１５、及び第２の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源３１７は、ラック３００の第１のサイドパネル３１０上に配置され、第３の方向転換可能な光源３３３は、ラック３００の第２のサイドパネル３０９上に配置される。各光源３１５、３１７、３３３は、対応するパネルに沿って平行移動させることができ、及び／又はその角度を調節することができる。各光源３１５、３１７、３３３はアクチュエータを備え、アクチュエータは、光源を平行移動させ、及び／又は傾けることによって、本明細書の原理に従って、光源３１５、３１７、３３３をそれぞれ対応する選択的に透過性の変調素子３２７、３３１、３３７に対して実質的に位置合わせするように構成される。

図示の例において、本明細書の原理によれば、第１の光源３１５は、光ビーム３２１を第１の選択的に透過性又は反射性の変調素子３２７に向けて放射するように構成され、変調素子３２７は、第２の回路基板３０４からのデータを光ビーム３２１に符号化する。光ビーム３２１は、第１の回路基板３０３、及び第２の回路基板３０４に形成された開口部３１８、３２４を通じて、第１の選択的に透過性又は反射性の変調素子３２７へ伝送される。開口部３１８、３２４は、第１の光源３１５、及び第１の変調素子３２７に対して実質的に位置合わせされる。変調された光ビーム３２１は、選択的に透過性又は反射性の変調素子３２７から第３の回路基板３０５上の第１の光受信機３２８へ伝送される。

本明細書の原理によれば、第２の光源３１７は、光ビーム３２３を第２の選択的に透過性又は反射性の変調素子３３１に向けて放射するように構成され、変調素子３３１は、第４の回路基板３０６からのデータを光ビーム３２３に符号化する。光ビーム３２３は、第１の回路基板３０３、第２の回路基板３０４、第３の回路基板３０５、及び第４の回路基板３０６に形成された開口部３２０、３２６、３２９、３３０を通じて、第２の選択的に透過性又は反射性の変調素子３３１へ伝送される。開口部３２０、３２６、３２９、３３０は、第２の光源３１７、及び第２の変調素子３３１に対して実質的に位置合わせされる。第３の回路基板３０５に形成される開口部３２９は、光ビーム３２３を第２の変調素子３３１に対して焦点合わせするためのレンズを備える。変調された光ビーム３２３は、選択的に透過性又は反射性の変調素子３３１から第５の回路基板３０７上の第２の光受信機３３２へ透過され、又は反射される。

本明細書の原理によれば、第３の光源３３３は、光ビーム３３４を第３の選択的に透過性又は反射性の変調素子３３７に向けて放射するように構成され、変調素子３３７は、第６の回路基板３０８からのデータを光ビーム３３４に符号化する。光ビーム３３４は、第６の回路基板３０８に形成された開口部３３５を通じて、第３の選択的に透過性又は反射性の変調素子３３７へ伝送される。開口部３３５は、第３の光源３３３、及び第３の変調素子３３７に対して実質的に位置合わせされる。変調された光ビーム３３４は、選択的に透過性又は反射性の変調素子３３７から第５の回路基板３０７に形成された開口部を通じて第４の回路基板３０６上の第３の光受信機３３６へ透過され、又は反射される。

次に、図４を参照すると、電子機器ラック４００のさらに別の例示的な実施形態の側断面図が示されている。例示的なラック４００は、第１のサイドパネル４０８と、フロントパネル４０５及びバックパネル４０７と、第２のサイドパネル４０６とを備え、複数の回路基板、たとえば、第１の回路基板４０９、第２の回路基板４１０、及び第３の回路基板４１１を収容するように構成される。第１の回路基板４０９、及び第２の回路基板４１０はいずれも、基板内通信のための例示的な光配線システム４２０、４２１を備える。回路基板４０９、４１０上の個々の部品間の光通信は、一部の従来の基板内通信方法に比べてはるかに高い速度、広い帯域幅、及び少ない電力使用で達成することができる。

第１の回路基板４０９の例示的な光配線システム４２０において、第１の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源４１２は、バックパネル４０７上に配置され、光ビーム４１３を第１の変調素子４１４へ向けて放射するように構成される。光源４１２は、バックパネル４０７に対して平行移動可能で且つ方向転換可能であり、光ビーム４１３を第１の変調素子４１４に対して実質的に位置合わせするアクチュエータを備える場合がある。第１の変調素子４１４は、データを光ビーム４１３に符号化し、変調された光ビーム４１３を第１の光受信機４１５へ伝送するように構成される。第１の光受信機４１５は、変調された光ビーム４１３を受信し、その中に符号化されたデータを復号する。

第２の回路基板４１０の例示的な光配線システム４２１において、第２の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源４１６は、フロントパネル４０５上に配置され、光ビーム４１７を第２の変調素子４１８へ向けて放射するように構成される。光源４１６は、フロントパネル４０５に対して平行移動可能で且つ方向転換可能であり、光ビーム４１７を第２の変調素子４１８に対して実質的に位置合わせするアクチュエータを備える場合がある。第２の変調素子４１８は、データを光ビーム４１７に符号化し、変調された光ビーム４１７を第２の光受信機４１９へ伝送するように構成される。第２の光受信機４１９は、変調された光ビーム４１７を受信し、その中に符号化されたデータを復号する。

次に、図５を参照すると、さらに別の例示的な電子機器ラック５００の平面断面図が示されている。例示的な電子機器ラック５００は、第１のサイドパネル５０４と、フロントパネル５０５及びバックパネル５０７と、第２のサイドパネル５０６とを有し、複数の回路基板、たとえば、第１の回路基板５０８、第２の回路基板５０９、第３の回路基板５１０、及び第４の回路基板５１１を収容するように構成される。

電子機器ラック５００は、基板間データ伝送及び基板内データ伝送の双方を可能にする光配線システムを備える。本明細書の原理によれば、第１の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源５１２、第２の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源５１４、第３の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源５１５、及び第４の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源５１７が設けられる。これらの光源５１２、５１４、５１５、５１７は、対応する第１の光ビーム５１８、第２の光ビーム５２０、第３の光ビーム５２１、及び第４の光ビーム５２３を、第１の回路基板５０８に形成された第１の開口部５２４、第２の開口部５２８、第３の開口部５２９、及び第４の開口部５３４を通じて、第１の選択的に透過性又は反射性の変調素子５２５、第２の選択的に透過性又は反射性の変調素子５２７、第３の選択的に透過性又は反射性の変調素子５３０、及び第４の選択的に透過性又は反射性の変調素子５３３へ向けて放射する。変調素子５２５、５２７、５３０、５３３によってデータを符号化した後、光ビーム５１８、５２０、５２１、５２３は、変調素子５２５、５２７、５３０、５３３から第３の回路基板５１０上の第１の光受信機５３７、第２の光受信機５３８、第３の光受信機５４１、及び第４の光受信機５４２へ伝送される。

本明細書の原理による第５の平行移動可能で且つ方向転換可能な光源５４３は、フロントパネル５０５上に配置され、光ビーム５４４を第５の選択的に透過性又は反射性の変調素子５４５へ伝送するように構成される。データは第５の変調素子５４５によって光ビーム５４４に符号化され、その後、光ビーム５４４はミラー５４６によって（又は反射性変調器によって）、第４の回路基板５１１上の第５の光受信機５４７に向けて反射され、又は方向転換され、第４の回路基板５１１上で復調される。

本明細書の原理による第６の平行移動可能な光源５４８は、ラック５００のバックパネル５０７上に配置され、光ビーム５４９を第６の選択的に透過性又は反射性の変調素子５５０へ伝送するように構成される。第６の変調素子５５０によってデータが光ビーム５４９に対して符号化されると、その光ビーム５４９は、変調素子５５０から光ビーム５４９の進行によって示される方向に離れた位置にある第６の光受信機５５１によって受信され、復調される。

次に、図６を参照すると、さらに別の例示的な電子機器ラック６００の正面図が示されている。例示的なトップパネル６１０、サイドパネル６０５、６１５及びボトムパネル６２０が示されている。例示的な電子機器ラック６００は、２０枚までの回路基板を収容するように構成され、回路基板を摺動させ、ラック６００内の４つの層に出し入れすることができる。この例では、例示的な電子機器ラック６００は、１６枚の回路基板６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７を収容する。

例示的な電子機器ラック６００は、本明細書に記載する原理による光配線を備え、４つの層のそれぞれの上に積重ねられた回路基板６２４、６２６、６２８、６２９の間において、垂直方向に光通信をすることが出来る。光配線は、光ビーム６３９を放射するように構成された光源６３８を含む。第１の光デバイス６４０、第２の光デバイス６４２、第３の光デバイス６４４、及び第４の光デバイス６４６はそれぞれ、第１の回路基板６２４、第２の回路基板６２６、第３の回路基板６２８、及び第４の回路基板６２９上に配置される。光デバイス６４０、６４２、６４４、６４６は、ラック６００の枠内の光学部品又は対応する開口部６４１、６４３、６４５間に選択的に配置され、選択的に、データを光ビーム６３９に変調し、又は光ビーム６３９を受信し、復号することができる。

本実施例では、第４の回路基板６２９にデータを伝送する第１の回路基板６２４が示されており、それゆえ、第１の光デバイス６４０は、光源６３８と第１の開口部６４１との間の位置に配置される。第１の光デバイス６４０は、第１の回路基板６２４からのデータで光ビーム６３９を変調するように構成される。光ビームは、第１の開口部６４１、第２の開口部６４３、及び第３の開口部６４５を通して第４の光デバイス６４６へ伝送される。第４の光デバイス６４６は、光ビーム６３９を受信し、その中に符号化されてたデータを復号するように構成される。

他の実施形態では、データ伝送要件に従って、光ビーム６３９の経路上に、光デバイス６４０、６４２、６４４、６４６の異なる組み合わせが選択的に配置される場合がある。

本実施例では、光デバイス６４０、６４２、６４４、６４６はそれぞれ、光変調器又は光受信機として機能するように再構成される場合がある。このように、個々の回路基板が置き換えられ、又はラック内の異なる場所に動かされるため、光通信におけるより大きな自由度が得られる。

他の実施形態では、各基板６２４、６２６、６２８、６２９上に、別個の光変調器及び光受信機が存在し、同様の形で、光ビーム６３９の経路上に選択的に配置される場合がある。さらに、本明細書に記載する原理によれば、さらに別の光配線、及び光受信機を使用し、電子機器ラック６００内の３つの次元の全てについて光ビーム６３９を操作する場合がある。

さらに、実施形態によっては、実質的に位置合わせされた開口部を有する回路基板のシステムの両側に別個の光源を設けることによって、双方向光通信を実現する場合がある。データ伝送の方向、及びデータを伝送する回路基板によって、平行移動可能な片方向性又は双方向性の光デバイスが、開口部の上に選択的に配置される場合がある。

次に、図７を参照すると、さらに別の例示的な電子機器ラック７００の正面図が示されている。例示的なラック７００は、先行する図において示されるラック６００（図６）に類似している。したがって、例示的なラック７００は、第１の回路基板６２４、第２の回路基板６２６、第３の回路基板６２８、及び第４の回路基板６２９上にそれぞれ配置される第１の光デバイス７４０、第２の光デバイス７４２、第３の光デバイス７４４、及び第４の光デバイス７４６を備える。

本実施例の光デバイス７４０、７４２、７４４、７４６は、光源７３８からの複数の光ビーム７３９、７４７を選択的に通過させ、変調し、又は受信するように構成される。このようにして、複数の光ビーム７３９、７４７から、種々の基板６２４、６２６、６２８、６２９において情報を符号化することができ、種々の基板６２４、６２６、６２８、６２９において検出することができる。本実施例では、第１の光ビーム７３９は第１の回路基板６２４において第１の光デバイス７４０によって変調され、第１の開口部７４１、第２の光デバイス７４２、第２の開口部７４３、第３の光デバイス７４４、及び第３の開口部７４５を通して伝送された後、第４の回路基板６２９上の第４の光デバイス７４６によって受信され、復調される。

同様に、光源７３８からの第２の光ビーム７４７は、第１の回路基板６２４上の第１の光デバイスにおいて変調され、第１の開口部７４１、第２の光デバイス７４２、及び第２の開口部７４３を通して伝送される。第２の光ビーム７４７は、第３の回路基板６２８上の第３の光デバイス７４４によって受信され、復号される。

当業者には明らかであるように、本明細書に記載する構成は例示にすぎない。本明細書に記載する原理を用いて、特定の用途に最も適合するように、異なる回路基板又は回路基板部品間に任意の数の光学的なデータ経路を実現することができる。

例示的な方法
次に、図８を参照すると、本明細書の原理による基板間光通信の例示的な方法８００を示すフロー図が示されている。本方法８００は、回路基板ハウジング上に平行移動可能で且つ方向転換可能な光源を設けること（ステップ８０５）、及び光源を平行移動させ、又は傾けて、第１の回路基板上に配置される選択的に透過性又は反射性の変調素子に対する光学的な位置合わせを行うこと（ステップ８１０）を含む。

光源からの光ビームを変調素子において受信し（ステップ８１５）、変調素子の光透過率又は反射率を選択的に変更し（ステップ８２０）、光ビーム上にデータを符号化する。その後、変調された光ビームを第２の基板上の光受信機へ伝送し、又は反射する（ステップ８２５）。本方法８００は、符号化されたビームを光受信機において復調すること、及び該光受信機から、光ビーム上に符号化されたデータを表すデジタル信号又はアナログ信号を出力することをさらに含む場合がある。実施形態によっては、光受信機からのフィードバックを用いて、光源が変調素子に対して光学的に位置合わせされた状態にある時を求める場合がある。さらに、実施形態によっては、複数の光源から複数の選択的に透過性又は反射性の変調素子へ、及び対応する複数の光受信機へ、複数の光ビームを伝送する場合がある。

次に、図９を参照すると、本明細書の原理による基板内光通信の例示的な方法８００を示すフロー図が示されている。本方法９００は、回路基板ハウジング上に平行移動可能で且つ方向転換可能な光源を設けること（ステップ９０５）、及び光源を平行移動させ、及び／又は傾けて、回路基板ハウジング内の回路基板上に配置された選択的に透過性又は反射性の変調素子に対する最適な位置合わせを行うこと（ステップ９１０）を含む。

光源からの光ビームを変調素子において受信し（ステップ９１５）、変調素子の光透過率又は反射率を選択的に変更して（ステップ９２０）、データを光ビーム上に符号化する。その後、変調された光ビームを光受信機に伝送する。光受信機は、光ビームの方向において回路基板上の変調器から離れた位置にある。ここでも、実施形態によっては、光受信機からのフィードバックを使用して、光源が変調素子に対して光学的に位置合わせされた状態にある時を求めることができる。さらに、実施形態によっては、複数の光源から複数の選択的に透過性の変調素子へ、及び対応する複数の光受信機へ複数の光ビームを伝送する場合がある。

上記の説明は、記載する原理の実施形態、及び実施例を例示し、説明するためだけに提示している。この説明は、網羅的であることも、それらの原理を開示したものと全く同じ形に限定することも、意図していない。上記の教示に鑑みて、多数の変更及び変形が可能である。

Claims

光配線であって、
平行移動可能な光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）と、
回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）上に配置され、前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）からの光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を受信するように構成される光変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）と、
回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）上に配置され、前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）から変調された光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を受信するように構成される光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）とを備える、光配線。
前記平行移動可能な光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）は、該光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）を前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）に対して実質的に位置合わせするように構成されたアクチュエータ（１９５）を備える、請求項１に記載の光配線。
前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）は方向転換可能であり、該光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）を前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）に対して実質的に位置合わせするように構成されるアクチュエータ（１９５）を備える、請求項１に記載の光配線。
前記光変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）は、選択的に透過性の光デバイス、選択的に光を遮断する光デバイス、及びそれらの組み合わせから成る一群から選択される、請求項１に記載の光配線。
前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）は、複数の光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）へ向けて複数の光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を放射するように構成される、請求項１に記載の光配線。
前記光変調器（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）は第１の回路基板（１４５、２０３、３０３、４０９、５０８、６２１）上にあり、前記光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）は第２の回路基板（１５０、２０４、３０４、４１０、５０９、６２３）上に配置される、請求項１に記載の光配線。
デバイスであって、
平行なパネル（１０５、１１０、１１５、１２０、２０１、２０２、２０９、２１０、３０１、３０２、３０９、３１０、４０５、４０６、４０７、４０８、５０４、５０５、５０６、５０７、６０５、６１０、６１５、６２０）間に収容される複数の回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）と、
前記パネル（１０５、１１０、１１５、１２０、２０１、２０２、２０９、２１０、３０１、３０２、３０９、３１０、４０５、４０６、４０７、４０８、５０４、５０５、５０６、５０７、６０５、６１０、６１５、６２０）のうちの少なくとも１つの上に配置される少なくとも１つの平行移動可能な光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）と、
前記回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）のうちの少なくとも１つの上に配置され、前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）から光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を受信するように構成される変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）と、
前記回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）のうちの少なくとも１つの上に配置され、前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）から変調された光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を受信するように構成される光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）とを備える、デバイス。
前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）は、選択的に透過性の光変調素子、選択的に反射性の光変調素子、及びそれらの組み合わせから成る一群から選択される、請求項９に記載のデバイス。
前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）は、中間の回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）に形成された開口部（１４０、２１６、２１８、２１９、２２１、２２２、３１８、３２０、３２４、３２６、３２９、３３０、３３５、５２４、５２８、５２９、５３４、６４１、６４３、６４５、７４１、７４３、７４５）、中間の回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）の外縁、及びそれらの組み合わせから成る一群から選択される経路を通じて、前記光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を伝送するように構成される、請求項７に記載のデバイス。
前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）は、複数の光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）に向けて複数の光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を放射するように構成される、請求項７に記載のデバイス。
光通信の方法であって、該方法は、電子アクチュエータ（１９５）を用いて光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）を動かし、該光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）からの光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）が、回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）上に配置された変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）に対して位置合わせされるようにすることを含み、
前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）は、前記光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）を光学的に結合された光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）へ選択的に伝送し、データを前記光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）に符号化し、該光ビームが、前記光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）によって受信され、検出される、光通信の方法。
前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）の角度を調節することによって前記光源（１２５、２１５、３１５、３１７、３３３、４１２、４１６、５１２、５１４、５１５、５１７、６３８、７３８）を方向転換し、前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）及び前記光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）に対する最適な位置合わせを実現することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
異なる回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）上に前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）及び前記光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）を配置することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
共通の回路基板（１４５、１５０、１５５、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、３００、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、４０９、４１０、４１１、５０８、５０９、５１０、５１１、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７）上に前記変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）及び前記光受信機（１６０、２２３、３２８、３３２、３３６、４１５、４１９、５３７、５３８、５４１、５４２、５４７、５５１）を配置することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記光ビーム（１３０、２１７、３２１、３２３、３３４、４１３、４１７、５１８、５２０、５２１、５２３、５４４、５４９、６７９、７３９、７４７）の異なる部分を異なる変調素子（１３５、２２０、３２７、３３１、３３７、４１４、４１８、５２５、５２７、５３０、５３３、５４５、５５０）を用いて変調することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。