JPH02260016A

JPH02260016A - 光接続方法および装置

Info

Publication number: JPH02260016A
Application number: JP8280889A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kawai; 滋河合
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-22
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH0810416B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、光を用いて、並列高速に情報を伝送するた
めに必要な光接続法に関するものである。

（従来の技術）大規模な情報を処理するために、高速に演算すを実行す
る計算機の研究が進んでいるが、電気回路を用いた逐次
処理による方法では、既に性能限界に近づいている。そ
こで、スーパーコンピュータやアレイプロセッサなど、
複数の演算を同時に実行する並列処理アーキテクチャな
どの研究が進んである。一方、光は、空間的な広がりを
持ち、その物理的な性質は互いに干渉し合わないため、
光を用いた演算は並列性に優れているるこのような並列
演算には、並列に配列されたデータ間の光接続が重要で
ある。このような光接続法として、従来、ホログラムや
プリズムを用いて光を変更させる方法か一般的であった
。しかし、このような先細光素子は、設計や製作が難し
く、また、他の光機能素子と組合せる場合の光学系が複
数であった。このような欠点を解決するために、最近に
なって、レンズの結像を用いた光接続法が提案されなる
この方法の詳細は、例えば、雑誌［オプティカルコンピ
ユーテイング′８８ダイジェスト（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃ
ｏｍｐｕｔｉｎｇ　’８８　Ｄｉｇｅｓｔ）　Ｊに掲載
された論文［パーフェクトシャッフルの光学系（Ｇｅｏ
ｍｅｔｒｉｅｓ　ｆｏｒＯｐｔｉｃａｌ　Ｉｍｐｌｅｍ
ｅｎｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｐｅｒｆｅｃｔ　５
ｃｈｕｆｆｌｅ）Ｊに述べられている。この方法は、レ
ンズのみを用いて光の接続を行っているが、汎用性に乏
しく、特別な接続に限られていた。また、システム的な
検討も不十分で、面内に配列されたデータを任意の位置
へ分岐させる方法が、不明確であった。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来の光接続法は、光学系が複雑であるか
、あるいは、面内に配列されたデータを任意の位置へ分
岐させることが容易でなかった。

本発明の目的は、面内に配列されたデータを任意の位置
へ分岐させる方法および装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）この発明の光接続方法は、Ｎ×Ｎ個の面配列の信号を入
力面から、前記入力面と同じ構造を有する出力面へ光を
伝送する光接続方法において、前記入力面と前記出力面
の間に、前記入力面の信号の数と同じ信号をスイッチン
グするＮ／２　Ｘ　Ｎ／２個のスイッチを配列したスイ
ッチングアレイを２ｌｏｇ２Ｎ個介して、前記入力面と
前記出力面の接続を行ない、面配列の入力信号によって
前記面配列の発光手段を発光せしめ、第に番目の面配列
の発光手段から出社する第（ｎ、ｍ）番目の光を、第（
ｋ＋１）番目の面配列の受光手段へ入射させる際、ｋが
１ｏｇＮより小さい場合、（ｎ　ｍｏｄ　ｋ　−Ｎ／２
ｋ）が０よりも小さい時、ｎが奇数の際には（ｎ＋１．
ｍ）、ｎが偶数の際には（ｎ　＋　ｍ／２ｋ。

ｍ）、（ｎ　ｍｏｄ　ｋ　−Ｎ／２ｋ）がＯよりも大き
い時、ｎが奇数の際には（ｎ−＝ｎ／２に、　ｍ）、ｎ
が偶数の際には（ｎ−１゜ｍ）、ｋがＩｏｇＮより大き
い場合、（ｍ　ｍａｄ　ｋ　−Ｎ／２ｋ）が０よりも小
さい時、ｍが奇数の際には（ｎ、ｍ＋１）、ｍが偶数の
際には（ｎ、　ｍ　＋　ｍ／２ｋ）、（ｍ　ｍｏｄ　ｋ
　−Ｎ／２ｋ）が０よりも大きい時、ｍが奇数の際には
（ｎ、　ｍ　−ｍ／２ｋ）、ｍが偶数の際には（ｎ、ｍ
−１）、または、ｋが１ｏｇＮより小さい場合、（ｍ　
ｍｏｄ　ｋ　−Ｎ／２ｋ）がＯよりも小さい時、ｍが奇
数の際には（ｎ、　ｍ　＋　ｍ　／２ｋ）、（ｍ　ｍａ
ｄ　ｋ　−Ｎ／２ｋ）が０よりも大きい時、ｍが奇数の
際には（ｎ、　ｍ−ｍ／２ｋ）、ｍが偶数の際には（ｎ
、ｍ−１）、または、ｋが１ｏｇＮより大きい場合、（
ｎ　ｍｏｄ　ｋ　−Ｎ／２ｋ）が０よりも小さい時、ｎ
が奇数の際には（ｎ＋１．ｍ）、ｎが偶数の際には（ｎ
　＋　ｎ／２に、　ｒｎ）、（ｎ　ｍｏｄ　ｋ−Ｎ／２
ｋ）がＯよりも大きい時、ｎが奇数の際には（ｎ　−ｎ
／２に、　ｍ）、−ｎが偶数の際には（ｎ−１，ｍ）へ
入射するように出射せしめ、受光手段によって受講した
信号を分岐せしめ、前記分岐された信号によって、前記
面配列の発光手段と同じ構造を有する第（ｋ＋１）番目
の面配列の発光手段を駆動せしめる光接続法２ｌｏｇ２
Ｎ回繰返し、全面配列の入力信号を面内任意の位置へ分
岐せしめることを特徴とする。

また、この発明の光接続装置は、複数個の発光素子から
構成される面配列の発光手段と、前記面配列の発光手段
を構成する発光素子と同じ数の受光素子から構成される
面配列の受光手段と、前記面配列の発光手段と前記面配
列の受光手段の間に配置されている複数個のレンズから
構成される面配列のレンズアイと、前記面配列の受光手
段によって受講した信号をスイッチングせしめる、少な
くとも２入力２出力スイッチから構成される面配列のス
イッチアレイから構成される光接続手段を複数個直列に
配置したこうを特徴とする。

（作用）この作用を第２図を参照して説明する。第２図は、１６
入力１６出力の光接続に関して、本発明の光演算法を用
いてネットワークを構成し、そのデータの流れを示した
ものである。入力信号Ａ−Ｐは、８個の２入力２出力に
スイッチに入射して分岐、分配された後に、次段のスイ
ッチに入射する。

この例では、１段目はに＝１．Ｎ＝１６に相当するから
、（ａ）ｎ＜８の時ｎが奇数ならば（ｎ　＋１．　ｍ）へ（ｂ）ｎ＞８の時ｎが偶数ならば（ｎ−１，ｍ）へ分岐される。従って、例えば、Ａ（ｎ＝１）はＢ（ｎ＝
２）の位置へ、Ｂ（ｎ＝２）はＪ（ｎ＝１０）の位置へ
、Ｉ（ｎ＝９）はＡ（ｎ　＝１）、Ｊ（ｎ＝１０）はＩ
（ｎ　＝９）の位置へ分岐される。

また、次段の接続では、ｋ＝２、Ｎ＝１６に相当するか
ら（ａ）　ｎ　ｍｏｄ　８　＜　４の時ｎが奇数ならば（Ｈ−４−１，ｍ）へ（ｂ）ｎｍｏｄ８＞４の時ｎが偶数ならば（ｎ−１，ｍ）へ分岐される。従って、例えば、Ａ（ｎ＝１）はＢ（ｎ＝
２）の位置へ、Ｂ（ｎ＝２）はＦ（ｎ＝６）の位置へ分
岐される。１６人出力の場合にはこのようなスイッチを
合計４回通過することによって、出力信号ａ−ｐが得ら
れる。

この時、各段のスイッチは直線上に配列されてお、す、
また、各スイッチを結ぶ信号線も、ある直線上で交差し
ている。従って、各スイッチ間の接続を空間伝播光で行
う場合には、信号線が交差している位置にレンズを置け
ば、出力側のスイッチの面に結像されることになり、そ
れぞれのスイッチを結像関係で結ぶこと画できる。一般
に、Ｎ入力Ｎ出力の接続を行う場合には、ｌｏｇ２Ｎ段
のスイッチを必要とする。以上、１次元に配列されたス
イッチの間の２次元的な光接続法について述べたが、例
えば４人出力のスイッチを用いて、２次元的に配列され
たスイッチの間の３次元的な光接続法も容易に実現でき
る。第３図は、６４入力６４出力の面接を行う場合の１
段目のスイッチと２段目のスイッチの間の接続関係を示
したものである。太い線で描かれた四角形は、１つのス
イッチを表し、矢印は、１段目のスイッチから２段目の
スイッチへ野ひかりの進む路を示したものである。それ
ぞれの矢印は、同一平面状にある４×４の点で交差して
おり、この位置に、レンズを置くことによって、１次元
の場合と同様に、結像関係で接続を実現できる。一般に
、ｎ入力ｎ出力の接続を行う場合には、４入力４出力の
スイッチを用いて、ｌｏｇ２ｎ段のスイッチを必要する
。

このように本発明の光演算法の規則によれば、一義的に
ネットワークを構成する事ができ、すべての入力と出力
を自由に接続できる。また、２入力２出力のスイッチが
放送機能を有すれば、ネットワーク全体として放送機能
を有する特徴を持つ。

（実施例）以下、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の光接続法を実現する実施例の一例
を示す斜視図である。この光接続装置は、例えば、半導
体レーザアレイのような発光素子アレイ１と、例えばマ
イクロレンズアレイ等のレンズアレイ２と、受光素子ア
レイ３と、例えば４入力４出力のクロスバスイッチを配
列したスイッチアレイ４と、発光素子に電圧を印加する
回路から構成される発光素子駆動装置５と、スイッチを
制御する回路から構成されるスイッチ駆動装置６から構
成される光接続手段を複数個備えている。

以上の構成の光演算装置において、装置に入力するデー
タは、発光素子駆動装置によって制御される。発光素子
から出射した光は、レンズによって、受光素子に結像さ
れる。第４図（ａ）は、６４入力６４出力の光接続を行
うための第３段目のレンズの形状を示したものである。

発光素子のピッチをｄとすると、直径５ｄ／３のレンズ
を図のように４個１組接触して配置する。同様に、（ｂ
）は第２段目のレンズの形状を示したもので、直径７ｄ
１５のレンズが配置されている。この時、第５図に示す
ように、レンズの焦点距離をｆとして、第１段目の発光
素子１１とレンズ１２の間の距離が、１６ｆ／９、レン
ズ１２と第２段目の受光素子１３の間の距離が２ｆ／９
、第２段目の発光素子１４とレンズ１５の間の距離が８
ｆ’１５、レンズ１５と第３段目の受光素子１６の間の
距離が２ｆ１５、第３段目の発光素子１７とレンズ１８
の間の距離が４ｆ１３、レンズ１８と第４段目の受光素
子１９の間の距離が２ｆ／３、第４段目の発光素子２０
とレンズ２１の間の距離が２ｆ１　レンズ２２と第５段
目の受光素子２３の間の距離が、２ｆになるように、各
レンズを配置する。受光素子は、発光素子と同じピッチ
で配列されており、発光素子の結像パタンを受光する。

受講した信号は例えば、４入力４出力のクロスバスイッ
チ２３．２４．２５．２６によって分岐される。合計４
回の接続によって、面全体６４本の信号の間の接続を実
現できる。

（発明の効果）以上詳述したように、この発明の接続法を用いることに
より、面情報を高速にスイッチングできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の光接続法の実施例を示す斜視図、
第２図は、接続のネットワークを示す図、第３図は、ス
イッチの間の接続関係を示す図、第４図は、接続に用い
る第１のレンズの構造を示す図、第５図は、光学系の構
成を示す図、図において、１・・・発光素子アレイ、２・・レンズア
レイ、３．・・受光素子アレイ、４・・・スイッチアレ
イ、５・・・発光素子駆動装置、６・・・スイッチ駆動
装置、１１．１４．１７゜２０・・・発光素子、１２．
１５．１８．２１・・・レンズ、１３．１６．１９゜２
２・・・受光素子、２３．２４．２５．２６・・・クロ
スバスイッチである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎ×Ｎ個の面配列の信号を入力する入力面から、
前記入力面の信号の数と同じ数の信号をスイッチングす
るＮ／２×Ｎ／２個のスイッチを配列したスイッチング
アレイを２ｌｏｇ＿２Ｎ個介して、前記入力面と同じ構
造を有する出力面へ光を伝送する光接続方法において、
第ｋ番目のスイッチングアレイから出社する第（ｎ、ｍ
）番目の光を、第（ｋ＋１）番目のスイッチングアレイ
へ入射させる際、以下の条件によって入射させ、（イ）ｋ＜ｌｏｇ＿２Ｎのとき（ａ）（ｎｍｏｄ（Ｎ／ｋ）−Ｎ／２ｋ）＜０であり、
ｎが奇数ならば（ｎ＋１、ｍ）へｎが偶数ならば（ｎ＋Ｎ／２ｋ、ｍ）へまたはｍが奇数ならば（ｎ、ｍ＋１）へｍが偶数ならば（ｎ、ｍ＋Ｎ／２ｋ）へ（ｂ）（ｎｍｏｄ（Ｎ／ｋ）−Ｎ／２ｋ）＞０であり、
ｎが奇数ならば（ｎ−Ｎ／２ｋ、ｍ）へｎが偶数ならば（ｎ−１、ｍ）へまたはｍが奇数ならば（ｎ、ｍ−Ｎ／２ｋ）へｍが偶数ならば（ｎ、ｍ−１）へ（ロ）ｋ＞ｌｏｇ＿２Ｎのとき（ａ）（ｍｍｏｄ（Ｎ／ｋ）−Ｎ／２ｋ）＜０であり、
ｍが奇数ならば（ｎ、ｍ＋１）へｍが偶数ならば（ｎ、ｍ＋Ｎ／２ｋ）へまたはｎが奇数ならば（ｎ＋１、ｍ）へｎが偶数ならば（ｎ＋Ｎ／２ｋ、ｍ）へ（ｂ）（ｍｍｏｄ（Ｎ／ｋ）−Ｋ／２ｋ）＞０であり、
ｍが奇数ならば（ｎ、ｍ−Ｎ／ｋ）へｍが偶数ならば（ｎ、ｍ−１）へまたはｎが奇数ならば（ｎ−Ｎ／２ｋ、ｍ）へｎが偶数ならば（ｎ−１、ｍ）へ第（ｋ＋１）番目のスイッチングアレイは受講した信号
を分岐させ、次段のスイッチングアレイへ出社され、前
記面配列の入力信号を面内任意の位置へ分岐させること
を特徴とする光接続方法。
（２）複数個の発光素子から構成される面配列の発光手
段と、前記面配列の発光手段を構成する発光素子と同じ
数の受光素子から構成される面配列の受光手段と、前記
面配列の発光手段と前記面配列の受光手段の間に位置さ
れている複数個のレンズから構成される面配列のレンズ
アレイと、前記面配列の受光手段によって受講した信号
をスイッチングせしめる、少なくとも２入力２出力のス
イッチから構成される面配列のスイッチアレイから構成
される光接続手段を複数個直列に配置したことを特徴と
する光接続装置。