JPH02503142A - 電流合計オプトエレクトロニッククロスバースイッチ - Google Patents

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】 電流合計オプトエレクトロニッククロスバ−スイッチ［発明の背景］ １、技術分野 この発明はスイッチ装置に関し、特に通信ネットワークにおける多数のデータ信 号のスイッチ技術に関する。

２、検討 コンビニータアーキテクチャは、今日では一般に並列にプログラムを実行するプ ロセッサを多数含む。並列コンピュータアーキテクチャと呼ばれるこれらは、プ ロセッサ間および個々のプロセッサとそれの結合したメモリ間の有効なデータ伝 達をさせる通信ネットワークを通常必要とする。多数の並列プロセッサ装置にお いて、多数のプロセッサが情報を同時に伝達することを可能にすることが所望さ れる。この仕事を実行するために光学系を使用することは、光学系が適切な固有 の平行性と適当なバンド幅と線形媒体内の分離ビーム間の低い相互作用とを与え ることができるので、特に有効である。

非常に重要な光学系の１つは、クロスバ−ネットワークとして知られている。ク ロスバ−ネットワークは、複数のプロセッサまたはメモリが任意の存在する相互 接続を動かすことなく任意の選択された配置内でダイナミックに相互接続するこ とを可能にする。

マクドナルドなどによって記された論文Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｌｅｔｔ。

１４（１９７８）　５０２頁（論題“０ｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅ　Ｂｒｏａ ｄｂａｎｄ　５ｗ１ｔｃｈＡｒｒａｙ　”　）に詳しく開示され、本発明書にお いてもこれを参照文献とする既知の“スター”クロスバ−ネットワークｌＯを、 第１図は示す。簡単に言えば、ネットワーク１０は、１以上のプロセッサに接続 可能な４つの送信器１２．１４．１６．１８を含む。

送信器は入力信号を供給し、それは光ファイバ２０．２２．２４に結合される。

ファイバは順番に扇状に広がり、そして複数の検出器２８に入力される。各検出 器は、プリアンプ３１に直列接続される光検出器２９を含む。各検出器は、その 結合された光検出器への入射光を適当な電気信号に選択的に変換するために作動 する。検出器は行と列のアレイ内で配置される。行の各検出器は共通の出力ライ ン３３で接続される。ライン３３の出力は、第１図では３０乃至３Ｂで示される 適当な出力受信器に再送信するために結合される。通常光ファイバは、クロスバ −ネットワークｌＯからこれらの受信器まで信号を伝達するために使用される。

したがって、ライン３３の電気信号から光信号への付加的再変換は、光中継器３ ８乃至４４によって実行される。

通常、ライン３３上へその光信号を供給するための検出器の選択は、バイアス制 御回路（図示せず）によってされる。既知の多数のクロスバ−ネットワークにお いて、選択されない検出器の全てに付勢しないバイアスを与えることが必要であ る。結果として、スイッチング制御は多少複雑となり、検出器間の望ましくない 雑音混線が生じている。さらに各検出器はそれ自身のプリアンプ回路を必要とす る。したがってこれらの付加的部品の必要性は、広範で小型のクロスバ−ネット ワークの製作能力を制限する。

［発明の概要］ 本発明にしたがって、クロスバ−スイッチは、Ｍ個の光フアイバチャネルからＮ 個の光受信器へ信号を選択的に接続するために設けられる。スイッチは各光チャ ネルをＮ個の光フアイバ内へ分割するためのスプリッタを含む。ファイバは複数 の行および列を有するアレイ内に配置され、各行は各チャネルからファイバを有 する。合計ネットワークはファイバの各行に対して設けられる。ネットワークは 、所定のファイバ用の光信号をそれぞれ受信するＭ個の選択的に付勢できる検出 器を含む。各検出器は、その関係するファイバからの光信号の入射によって照明 される時、所定のバイアス信号によりて付勢される場合に、その出力に電気出力 信号を生じる。バイアス電圧源と検出器の間に結合されるアドレス手段は、それ らへバイアス電圧を供給することによって所定の検出器を選択的に付勢するのに 利用される。全検出器の出力は、選択された検出器から集合点へ伝えられる電流 を増幅するためのただ１つの増幅手段だけを必要とする共通の集合点に結合され る。したがって、ファイバの各行に対してただ１つの増幅器のみが必要とされ、 それによってクロスバ−スイッチのために必要とされる部品の数を最小限度にす る。

［図面の簡単な説明］ 第１図は、従来の技術のクロスバ−スイッチの斜視図である。

第２図は、本発明の技術に従ったクロスバ−スイッチの斜視図である。

［好ましい実施例の説明］ さて第２図は、本発明の好ましい実施例のクロスバ−スイッチ５０を示している 。それは、８個の光チャネルから分割された同数の光ファイバから出力を受信す るための８×８のアレイの検出器を含む。第２図において図の簡潔化するために 、８個の分割された光フアイバ５６ａ乃至５６ｈに適当なスプリッタ手段５４に よって分割される１つの光チャネル５２が示されている。その他の７個の先チャ ネルは同様に分割され、そして個々のファイバの出力は複数の行と列を有するア レイ内に配置される。この実施例では８個の行と８個の列がある。各行は実質的 に同一の合計ネットワーク５１１１ａ乃至５８ｈを含む。合計ネットワークのそ れぞれが構造において実質的に等しいので、詳細な説明はただ１つで十分である 。

ネットワーク５８ａは、８個の異なった光検出器６０乃至７４を含む。光検出器 のそれぞれは、異なった光チャネルに関連するファイバから光を受は取る。好ま しい実施例において各光検出器６０乃至７４は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）から 形成される金属−半導体−金属ＣＭＳＮ　）装置である。邪Ｘ装置は、優れたで 好ましい。優れたオン／オフ比は、ゼロ電流またはゼロ電圧で少しも光起電効果 が無いことから生じる。ＭＳＮ装置は、＜１００＞半導体ガリウム砒素基体の表 面上のインターデジタルなタングステンの陰極および陽極の堆積によって形成さ れた２個の一体の背中合わせのショットキーバリアダイオードから成ることが好 ましい。さらに適当なＭＳＮ装置の特徴は、Ｄ、Ｊ、Ｊａｃｋｓｏｎ等による“ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ　　Ｉｎｔｒｅｇｒａｂｌｅ　ＨｉｇｈＳｐｅｅ ｄ　Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ”Ｐｒｏｅ、５ＰＩＥ　７１６　　（１９８ ７）　１０４頁、およびＷｅｔ等による“５ｙｔａｔｔｒｅｔｒｌｃ　ＭＯＴＴ 　Ｂａｒｒｉｅｒ　Ａｓ　Ａ　ＦａｓｔＰｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ　”　Ｅｌ ｅｃｔｒｏｎ　Ｌｅｔｔ　１７６８１１１頁（１９８１）によって開示され、そ れらの両方とも参照文献として利用される。

検出器８０乃至７４の全ての出力は、共通のラインまたは集合点７６に結合され る。８個の光学系入力チャネルの１以上のものからクロスバ−の行田カフＢ（ａ 乃至ｈ）に接続された出力受信器へ信号を切り替えするように動作できるような 選択された検出器をアドレスする、装−置が設けられる。アドレスされない検出 器６０乃至７４が実質的に開回路状態内に置かれ、一方検出器に入射する光に応 じることを所望される検出器のみにバイアス電圧を供給する場合に、有効な結果 を得られることが勢される。いわゆる“ゼロ−電流“動作と呼ばれるこれは、必 要とされるアドレス装置を実質的に簡単にし、−力検出器間の混線を最小限にも する。このために相補金属・酸化物・半導体（ＣＭＯ８）マルチプレクサ８０は 、適当なバイアス電源Ｖ、を検出器６０乃至７４の１以上に選択的に結合するた めに使用される。マルチプレクサ８０用のＣＭＯ８装置は、非導通状態における 時それらの入力インピーダンスが非常に大きいので好ましい。各検出器がオフま たはアドレスされない状態における時、その関係する０ＭＯ８装置８２乃至９６ のゲートとソースの間の電位は、ＦＥＴのためのピンチオフ電圧よりもずっと大 きい。

したがって、ＭＳＭ装置６０乃至７４を横切る電位はゼロである。

したがってＭＳＮ装置の光起電効果特性の欠乏のために、その光電流もまたゼロ である。故に、０ＭＯ８装置８２乃至９６が“オフ“状態における時、検出器６ ０乃至７４の応答は、光信号がそれらに入射するかどうかには影響されずにゼロ である。これは、“オブ状態および“オン°状態における検出器の間の高度の絶 縁を与える。光検出器は、マルチプレクサ８０への制御入力ライン９８乃至３０ ２に制御信号を適当に供給することによって、オン状態に切り替え可能である。

これらのライン上の信号の組合わせは翻訳され、適当なゲート電圧をＣＭＯＳ装 置８２乃至９６の１個に供給するようにマルチプレクサ８０によって使用される 。その結果バイアス電圧ＶＢを選択された検出器に接続するように、それは導通 される。この実施例において、所望された光検出器は、ゲート電圧をゼロにセッ トすることによってアドレスされる（または“オン“に切り替えられる）。

この回路は検出素子がオフ状態にある時接地電位に切り替えられる、従来の既知 のアーキテクチャよりも優れた低雑音性能を有することに注意すべきである。後 者の従来のものでは、電流が小さい電圧を発生するので、光検出器によって少量 の光電流は発生されることができる。したがって小さい信号が受信器の出力で現 れて、“オン′状態において光検出器により発生される光電流を妨害する可能性 がある。その他の雑音源は、この配置において最小限にされる。熱抵抗雑音の影 響は、オフ状態の各検出器内の高い抵抗によって最小限にされる。検出器のアレ イの全キャパシタンスは、検出器の直列接続およびＣＭＯＳスイッチキャパシタ ンスによって減少される。最後に、ダイオードの光変調されたコンダクタンスの 影響は、ＣＭＯＳスイッチの直列コンダクタンスのために入力の雑音の最小量の 影響を有する。

アドレスされた検出器から発生された光電流は集合点７６に結合され、そして光 検出器の１つから電流の機能としての電圧出力信号を発生するために、電流を電 圧にする変換器として働くプリアンプ１０４の入力に流れる。その出力は、通常 の方法において光出力ライン７８（ａ乃至ｈ）に結合される光中継器によって使 用するのに適当であるレベルまでプリアンプされた電圧をブーストする増幅回路 １０Ｂに結合される。ただ１つの増幅回路網１０ｇがクロスバ−ネットワーク５ ０の各行のために必要とされることを注意することは重要である。したがって部 品の数は、特に全検出器のためのプリアンプを必要とする第１図に示した従来の 装置と比べて最小限に保たれる。

本発明の種々の利点は、当業者によって図および明細書を検討した後に、および 次の請求の範囲を参照にすることによって明らかになるであろう。

国際調査報告 、、、、、、、、、、、、、、、、ＰＣＴ／ｌＪｓ　８Ｂ１０４６０１国際調査 報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｍ個の光ファイバチャネルからＮ個の出力受信器に信号を選択的に結合する ためのオプトエレクトロニッククロスバースイッチにおいて、前記スイッチが、 各光チャネルを、各列が各チャネルからファイバを含む複数の行および列を有す るアレイに配置されるＮ個の光ファイバに分割するためのスプリット手段と、フ ァイバの各行のための合計ネットワークとから成り、各ネットワークが、 その関係するファイバから光信号を入射することによって照明される時所定のバ イアス信号によって付勢される場合にその出力で電気出力信号を供給するように 所定のファイバから光信号をそれぞれ受信するＭ個の選択的に付勢できる検出器 と、バイアス電圧源を供給することによって所定の検出器を選択的に付勢するた めの前記所定のバイアス電圧源と前記検出器の間に結合されるアドレス手段とを 具備し、全ての検出器の出力は集合点に結合され、選択された検出器から集合点 に出力された電流を増幅するための共通の増幅手段を含み、スイッチのために必 要とされる部品の数を最小とするために、１つの増幅手段のみがファイバの各行 のために必要とされるオプトエレクトロニッククロスバースイッチ。
2. ２．各検出器が金属−半導体−金属（ＭＳＭ）装置から成る請求項１記載のスイ ッチ。
3. ３．前記アドレス手段が、 複数の相補金属・酸化物・半導体（ＣＭＯＳ）電界効果トランジスタを有するマ ルチプレクサ装置を含み、各トランジスタは所定の検出器の入力に結合される出 力を有し、共通の前記バイアス電圧源内に結合し、前記マルチプレクサはバイア ス電圧を検出器に結合して検出器を付勢するように、所定のトランジスタを選択 的に付勢するための選択入力を含む請求項２記載のスイッチ。
4. ４．前記増幅手段が、集合点に出力される電流を電圧レベルに変換するためのプ リアンプと、前記電圧レベルを前記出力受信器に伝達するために適している振幅 まで増幅するための電圧増幅器とを含む請求項３記載のスイッチ。
5. ５．Ｎ×Ｍ個の検出器がある請求項４記載のスイッチ。
6. ６．ＮとＭが８である請求項５記載のスイッチ。
7. ７．光入力信号を受信し、適当な状態で電流出力信号を供給する少なくとも２つ のスイッチング検出器と、前記各スイッチング検出器の前に直列に接続されるア ドレス手段と、 検出器の１つからの電流の関数として電圧出力信号を発生するためのスイッチン グ検出器からの全出力に共通に結合される電流・電圧変換手段と、 電圧信号の増幅を行うための増幅手段とを含み、前記アドレス手段が選択された スイッチング検出器に付勢バイアス入力を与え、その他のスイッチング検出器の 全てが実質的に回路開放状態に置かれるオプトエレクトロニッククロスバースイ ッチ。
8. ８．検出器の少なくとも１つが金属−半導体−金属装置から成る請求項７記載の スイッチ。
9. ９．前記スイッチ手段が、相補金属・酸化物・半導体電界効果トランジスタから 構成されるプログラム可能なマルチプレクサを含む請求項７記載のスイッチ。
10. １０．検出器が行および列のアレイ内に配置され、前記増幅手段が各行で共通で ある請求項７記載のスイッチ。