JPH08166525A

JPH08166525A - 光学的相互接続装置

Info

Publication number: JPH08166525A
Application number: JP7165985A
Authority: JP
Inventors: Pierre Lagoutte; ピエール・ラグツト; Auria Luigi D; リユイジ・ドリア
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1996-06-25
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: FR2722044B1; EP0690592B1; DE69531574T2; US5636047A; DE69531574D1; EP0690592A1; JP3500230B2; FR2722044A1

Abstract

(57)【要約】【目的】電子ボードの相互接続に適用される光学式相
互接続装置を提供する。【構成】この光学式相互接続回路は、それぞれが発光
器（Ｅ１〜Ｅ１６）と少なくとも１つの受光器（Ｒ１、
Ｒ１６）を含み、あるボード上の発光器がこの回路に特
有の光波長で発光する、相互接続すべき固定した数
（Ｎ）の回路（Ｃ１〜Ｃ１６）と、各回路中の発光器を
他の回路中の全ての受光器に接続する光結合器（ＣＥ）
とを備え、各回路（Ｃ１〜Ｃ１６）がそれを識別するア
ドレスを有し、このアドレスの値がボードの発光器に加
えられて、発光器が発光する光波長を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子回路ボード間で通
信できるようにするために、いくつかの電子回路ボード
の相互接続にとくに応用できる光学式相互接続装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電子ボ
ード間での光学的な形での情報交換は、スループットを
高める伝送速度が得られ、かつボード間の距離について
のあらゆる制約を解消し、かつ寄生現象の影響を受けな
いために、魅力的である。

【０００３】キャンパス区域^****内での電気通信リンク
は、接続すべき場所の専門的部屋内に設置された、ハブ
と呼ばれる専用加入者接続装置によって主として操作さ
れている。ハブはそれらの加入者を、現在は、ほとんど
が１０Ｍビット／秒で、１０ないし１００のクラスタ
（それぞれ８から１６またはそれ以上の加入者を取り扱
うボード１枚から１６枚）として相互接続する。アクセ
ス技術は改良されつつあるので、実際に利用できる２進
スループットは増大する傾向にある（２５、５０および
１００Ｍビット／秒が提案されている）。この状況のた
め、３００／５００Ｍビット／秒（現在の状況）から２
／１０Ｇビット／秒（１９９５年の状況）に増加させ
る、ハブ・バック・パネルにおける大域交換の必要が生
じている。誘発される交換はハブボード間であまり予測
できない形（標準的実施）で行われる。各ボードはピー
ク・フロー時に５００／１０００Ｍビット／秒まで発生
でき、交換はマルチキャスト（何枚かのボードが同時に
受信する）にできる。現在の手法（４Ｇビット／秒ま
で）はバス１〜Ｎを用いる「全電子式」解決策を選択し
ている。各ボードはバス側のみ送信しており（静的
に）、他の全てのボードは聴取している。電気技術では
各コネクタ点を通じて２０Ｍビット／秒ないし５０Ｍビ
ット／秒で伝送でき、スループットが増大するにつれて
バック・パネル特性インピーダンスの問題が厳しくな
る。実際には、数百本のピンを有する高密度超小型コネ
クタを接続する必要があり、かつライン・ドライバ／受
光器を実施するために広い面積の銅を必要とする。

【０００４】技術的には、相互接続の必要から、それぞ
れ所与の時刻に１枚ないし複数枚の他のボードに最高１
Ｇビット／秒で送信できる１６枚のボードの相互接続を
可能にする、バック・パネルにおける発光アーキテクチ
ャの形でそれらの解決策を刷新することが待たれてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
それぞれが発光器と少なくとも１つの受光器を含み、あ
るボード上の発光器がこの回路に特有の光波長で発光す
る、相互接続すべき固定した数の回路と、各回路中の発
光器を他の回路中の全ての受光器に接続する光結合器と
から構成される光学式相互接続装置に関するものであ
る。

【０００６】各回路はそれを識別するアドレスを有し、
このアドレスの値がボードの発光器に加えられて、発光
器が発光する光波長を調整する。

【０００７】本発明の解決策が、バック・パネル中の全
ての物理的発光器位置および受光器位置に標準ボードを
使用できるようにすることは重要である。各ボードは、
必要ならば、バック・パネルを電気的に読み取ることに
よって、その位置番号を獲得できる。

【０００８】このため、本発明は、相互接続すべき各回
路が１枚のボード上に製作され、種々のボードが少なく
とも１つのコネクタに差し込まれ、回路のアドレス情報
がこのコネクタを通じて供給されるというシステムにも
関する。

【０００９】本発明によってボードと、ボードの設計
と、ボード上の種々の部品の要素の標準化が可能にな
る。

【００１０】このため、本発明は、所与の各回路内に、
それぞれ単一の回路の波長を放出でき、この波長を受け
取った時に電流を出力する、各回路ごとに１つの受光器
と、同じ所与の回路中の発光器によって発生された波長
で動作する受光器を、発光器が適切な波長を発生するま
で、発光器の発生波長を調整する回路を制御する電流検
出器にアドレス情報の制御下で接続するスイッチとを含
む装置にも関する。

【００１１】

【実施例】図１を参照して、まず本発明の相互接続装置
の製作法の簡単な例について説明する。

【００１２】その目的はＮ枚のボードを相互接続するこ
とであり、各ボードは他のボードと同時に情報を交換で
きる。従来の相互接続アーキテクチャは、Ｎ枚のボード
のそれぞれに１つの発光器とＮ個の受光器を配置し、各
発光器をＮ個のリンクを介して、各ボード上の対応する
ランクを有するＮ個の受光器に接続するというものであ
る。したがって、リンクの数はＮ²、すなわち１６枚の
ボードでは２５６に等しい。本発明では、このリンク数
が２Ｎ個に減少する。

【００１３】本発明のアーキテクチャを図１に示す。こ
の例では、Ｎ＝１６ボードであると仮定する。各ボード
Ｃ１〜Ｃ１６は、発光器と、Ｎ個の受光器と、光学的デ
マルチプレクサＤＭＸ１〜ＤＭＸ１６とを含む。たとえ
ば、ボードＣ１は発光器Ｅ１を含み、ボードＣ１６は発
光器Ｅ１６を含み、以下同様である。発光器Ｅ１〜Ｅ１
６は、光学的デマルチプレクサを構成するフィルタの値
に対応する種々の発光波長を有する。１６個の発光器Ｅ
１〜Ｅ１６は１６本の光ファイバを介して、１６個の入
力端子と１６個の出力端子を有する星形結合器ＣＥの１
６個の入力端子に接続される。この結合器ＣＥはマルチ
プレクサおよび光分配器として動作する。１６本の出力
光ファイバはそれぞれ、各ボード上に配置されているデ
マルチプレクサで終端し、１６種類の波長で運ばれて発
光器を変調する信号を同時に転送する。

【００１４】結合器ＣＥは記憶装置の技術を用いて製造
する。ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙｌｅｔｔｅｒｓｖｏｌ１、ＮＯ８、１９
８９年８月号、２４１〜２４３ページ所載のＣ．Ｄｒ
ａｇｏｎｅ他の論文「ＥｆｆｉｃｉｅｎｔＭｕｌｔｉ
−ＣｈａｎｎｅｌＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＯｐｔｉｃ
ｓＳｔａｒＣｏｕｐｌｅｒｏｎＳｉｌｉｃｏ
ｎ」には、この種の結合器の製造方法の例が含まれてい
る。

【００１５】次に各ボード上のデマルチプレクサＤＭＸ
１〜ＤＭＸ１６が１６種類の波長λｉを空間的に分離
し、それらの波長を並列に１６個の受光器に送る。次い
でそれらの受光器は発光器によって発生された１６個の
信号を出力する。

【００１６】この場合、リンクの数は２Ｎ個に減少す
る、すなわち、ボードの数が１６枚であればリンクの数
は３２個で、各ボードは光コネクタを２個含むだけであ
る。

【００１７】全てのボードは同一の部品と補助組立体を
含む。それらの部品および補助組立体は同じ位置に配置
される。発光器によって出力された波長だけが種々のボ
ード上で異なる。

【００１８】本発明によれば、発光器として電気的に整
合できるレーザ・ダイオードを使用することによってボ
ードＣ１〜Ｃ１６を標準化できる。そのために、ボード
がバック・パネルに差し込まれた時に、ボードのランク
に対応する値に波長が自動的に調整される。図２に示す
装置はこの目的のために提案されている。

【００１９】アドレスｉはボード位置などの既知のパラ
メータに依存する。たとえば、ボードのアドレスｉはバ
ック・パネルと電気コネクタＣＯを介してボードに供給
される。このアドレスは、Ｎ個の入力端子と１つの出力
端子を持つ、すなわち図２では１６個の入力端子と１つ
の出力端子を持つ、電気スイッチＳＷを制御する。各入
力端子は、ＤＭＸにおける復調と、検出された光信号の
増幅および積分の後で得られる、各受光器Ｒ１〜Ｒ１６
によって出力された平均レベルを受け取ることができ
る。スイッチＳＷに送られたアドレスｉは、出力端子Ｓ
をランクｉの受光器Ｒｉに接続する。その後、出力端子
Ｓで利用できる受光器Ｒｉによって出力された平均レベ
ルが電子検出器回路ＤＥＣを制御する。検出器回路は調
整回路ＣＣに作用し、調整回路は、レーザ・ダイオード
Ｅｉに注入された電流ｌ１ｉとｌ２ｉを制御して、レー
ザ・ダイオードＥｉによる光出力を最大にする。

【００２０】レーザ・ダイオードＥｉなどの発光器は、
ＯｐｔｉｃａｌａｎｄＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ、２２、１９９０）１〜１５ページ所載の
Ｓ．ムラタによる論文「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＴｕｎａ
ｂｌｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒ」に
記述されているようにして製造される。この種の発光器
では、制御電流の値を調整することによって発光波長を
調整することが提案されている。

【００２１】デマルチプレクサＤＭＸは、ＩＥＥＥＪ
ｏｕｒｎａｌｏｎＳｅｌｅｃｔｅｄＡｒｅａｉ
ｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第８巻第６号、１
９９０年８月号、１１４１〜１１４５ページ所載の、
Ｇ．Ｊ．Ｃａｎｎｅｌｌによる論文「Ｐｒａｃｔｉｃａ
ｌＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａＨｉｇｈＤ
ｅｎｓｉｔｙＤｉｏｄｅ−ＣｏｕｐｌｅｄＷａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈＤｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」に記載さ
れているようにして製造できる。

【００２２】この種のデマルチプレクサは単一の入力端
子でいくつかの波長を受け取ることができる（図２の光
コネクタＩＮ１）。このデマルチプレクサは、種々の波
長を種々の向きに偏向させ、その結果ボードＣ１から発
生された波は受光器Ｒ１にそらされ、ボードＣ２から発
生された波は受光器Ｒ２にそらされ、以下同様にして、
ボードＣ１６から発生された波は受光器Ｒ１６にそらさ
れる。

【００２３】この構造例では、各ボード上の受光器Ｒ１
〜Ｒ１６にはボードと同じやり方で番号がつけられてい
ると仮定している。このようにして、種々のボード上の
受光器Ｒ１は、ボードＣ１上の発光器によって発光され
た光波を受けることができ、以下同様である。

【００２４】それらの条件の下では、この装置は次のよ
うに動作する。

【００２５】種々のボード（Ｃ１〜Ｃ１６）が、図２の
コネクタＣＯなどのそれぞれのコネクタに差し込まれ
る。コネクタＣＯは、おそらくコネクタＣＯに含まれて
いる、またはおそらく遠隔の装置（図示せず）から発生
された、アドレスを出力する。このアドレス情報はスイ
ッチＳＷに入力される。このスイッチは、この情報に対
応する位置に置かれ、同じランクの受光器を出力端子Ｓ
に接続する。

【００２６】たとえば、ボードＣ１の場合には、スイッ
チＳＷは位置１に置かれ、受光器Ｒ１を出力端子Ｓに接
続する。

【００２７】ボード上の発光器が情報を発生しなければ
ならないとすると、その発光器は次のように動作する。

【００２８】たとえば、ボードＣ１上の発光器Ｅ１が発
光しなければならないとすると、それが発光した光信号
が（光コネクタＯＵＴ１を介して）全てのボードＣ１〜
Ｃ１６上のデマルチプレクサへ送られる。とくに、それ
はそれ自身のボードＣ１上のデマルチプレクサＤＭＸへ
送られる。このボードＣ１では、受光器Ｒ１はスイッチ
ＳＷを介して出力端子Ｓに接続されることを想起された
い。

【００２９】発光器Ｅ１によって発生される光波が、発
光器Ｅ１に通常割り当てられている波長ではないと仮定
すると、受光器Ｒ１はこの波を検出しない。したがっ
て、検出器ＤＥＣは受光器Ｒ１からのどのような電流も
出力端子Ｓで検出しない。その後で、検出器ＤＥＣは調
整回路ＣＣを制御する。その調整回路は発光器レーザダ
イオードＥｉにおける制御電流ｌ１ｉとｌ２ｉを変化さ
せる。発光器Ｅｉが適切な波長を十分なパワーレベルで
発生すると、ボードＣ１上の受光器Ｒ１がそれを検出す
る（他のボードにおける受光器Ｒ１も同様）。受光器Ｒ
１は十分な信号をスイッチＳＷへ、したがって、検出器
ＤＥＣへ出力する。この検出器はその信号を検出し、制
御信号を調整回路ＣＣに出力して、丁度行った調整をそ
の調整回路が維持するようにする。各ボード上の発光器
が正しい発光波長にそれ自身を調整できるようにするた
めに、星形結合器ＣＥと、発光器Ｅｉと、フィルタ（光
デマルチプレクサ）が組み合わされている受光器Ｒｉと
を通るオプトエレクトロニック・カウンタ反応ループが
存在する。これには次の２つの利点がある。

【００３０】レーザ発光器の波長をボードのランクに対
応する値に調整する。

【００３１】発生された光パワーを設定された最高レベ
ルに維持する。

【００３２】構造の一例においては、相互接続すべきボ
ードが１６枚ある。

【００３３】したがって、たとえば、１６個の整合可能
な多電極レーザダイオードが設けられる。この場合に
は、波長は、１５００ｎｍ（または１３００ｎｍ）の光
ファイバ放出ウィンドウ内で８ｎｍスペクトルで発光す
る、０．５ｎｍの間隔でサーボ制御される。それらのレ
ーザダイオードを１Ｇビット／秒のスループットまで変
更でき、＋３ｄＢｍの平均光パワーを放出する。そのパ
ワーの最低半分が、星形結合器ＣＥに終端する各シング
ルモード光ファイバに結合される。

【００３４】星形結合器ＣＥの場合には、寸法上の理由
から、前記Ｃ．Ｄｒａｇｏｎｅの論文に記載されている
ように１６個の入力端子と１６個の出力端子を有する集
積化した光学装置を用いることが好ましい。しかし、他
の任意の形式の結合器も可能である。

【００３５】この種のプレーナー結合器の挿入損失は３
ｄＢより低く、分配の一様性は１ｄＢのオーダーであ
り、１６チャネルの場合の分配損失は１２ｄＢに対応す
る。

【００３６】デマルチプレクサについては、Ｇ．Ｊ．Ｃ
ａｎｎｅｌの論文に記載されている装置を使用する。こ
の装置はネットワークおよびモノリシック・モジュール
から設計された光デマルチプレクサに、オプト−ハイブ
リッド形式で組立てられ、１つの光ファイバ入力端子を
持つ同じ「デュアル・イン・ライン」パッケージ内で、
１６個のＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰフォトダイオードを組合
わせる。ネットワークの分散は０．５ｎｍの分解能に適
合させられる。この装置の感度は、１Ｇビット／秒のス
ループット、および１０−９の誤差比に対して、−２５
ｄＢｍより高くできる。

【００３７】それらの部品を使用して構成した装置の性
能は次のようなものである。

【００３８】

【表１】

【００３９】このマージンは、必要があれば、誤差比を
小さくし、前置増幅段を簡単にするために使用できる。

【００４０】本発明は装置におけるボードの光学的相互
接続に関するものである。ボードの間のリンク数を減少
するために、星形結合器および光学的多重化の原理を採
用した。各ボードには異なる波長を発生する光源が設け
られる。ボードの標準化は、発光された光パワーを、光
デマルチプレクサのランクｉのフィルタに関連付けられ
ているフォトダイオードによって出力された電気信号を
基にして、最大にするサーボ制御ループを用いて、この
波長をボードの階層ｉに対応する値に自動的に調整する
ことによって達成される。このフォトダイオードおよび
発光器は、ボードが差し込まれた時にボードのランクを
割り当てることによって接続される。

【００４１】この装置は、波長多重化される星形光ネッ
トワークを介して接続されている遠隔の端末装置に応用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において記述される装置の製造方法の一
般的な例を示す図である。

【図２】本発明において記述される装置の製造方法の詳
細な例を示す図である。

【符号の説明】

Ｃ１〜Ｃ１６ボードＥ１〜Ｅ１６発光器ＣＥ星形結合器ＤＭＸデマルチプレクサＲ１〜Ｒ１６受光器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが発光器（Ｅ１〜Ｅ１６）と少
なくとも１つの受光器（Ｒ１、Ｒ１６）を含み、あるボ
ード上の発光器がこの回路に特有の光波長で発光する、
相互接続すべき固定した数（Ｎ）の回路（Ｃ１〜Ｃ１
６）と、各回路中の発光器を他の回路中の全ての受光器に接続す
る光結合器（ＣＥ）とを備え、各回路（Ｃ１〜Ｃ１６）
がそれを識別するアドレスを有し、このアドレスの値が
ボードの発光器に加えられて、発光器が発光する光波長
を調整することを特徴とする、光学的相互接続装置。
【請求項２】アドレスが、相互接続すべき全ての回路
中のこの回路のランクの関数として外部装置によって回
路（Ｃ１〜Ｃ１６）に供給されることを特徴とする、請
求項１に記載の装置。
【請求項３】相互接続すべき各回路が１つのボード上
に製作され、各ボードが少なくとも１つのコネクタ（Ｃ
Ｏ）に差し込まれ、回路のアドレスがこのコネクタを介
してそれに供給されることを特徴とする、請求項２に記
載の装置。
【請求項４】アドレスがこのコネクタに含まれること
を特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】外部回路によって供給されたアドレス
を、この回路に接続されているボードに適合させるよう
に、コネクタが配線されることを特徴とする、請求項３
に記載の装置。
【請求項６】特定の各回路（たとえば、Ｃ１）内に、それぞれ単一の回路の波長を放出するように動作し、か
つこの波長を受け取った時に電流を出力する、各回路ご
とに１つの受光器（Ｒ１、Ｒ１６）と、同じ所与の回路（上の例ではＣ１）中の発光器（Ｅ１）
によって発生された波長で動作する受光器（Ｒ１）を、
発光器が適切な波長を発生するまで、発光器の発生波長
を調整する回路（ＣＣ）を制御する電流検出器（ＤＥ
Ｃ）にアドレス情報の制御下で接続するスイッチ（Ｓ
Ｗ）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装
置。
【請求項７】検出器（ＤＥＣ）が十分なレベルの信号
を発光器（Ｅ１）から受け取るまで、特定の制御信号を
調整回路（ＣＣ）に対して発生することを特徴とする、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】各回路が１つの出力端子と、受光器の入
力端子の数と同数の入力端子とを有するスイッチを含
み、このスイッチが１つの入力端子を検出器（ＤＥＣ）
に向かう１つの出力端子に接続することを特徴とする、
請求項６に記載の装置。
【請求項９】結合器（ＣＥ）に接続された波長デマル
チプレクサ（ＤＭＸ）を含み、このデマルチプレクサが
種々の回路（Ｃ１〜Ｃ１６）中の発行器によって発生さ
れた種々の波長を受け取り、各波長を特定の受光器（Ｒ
１〜Ｒ１６）にスイッチすることを特徴とする、請求項
１または８に記載の装置。
【請求項１０】各回路（Ｃ１〜Ｃ１６）が１つのボー
ド上に製造され、種々のボードがコネクタ（ＣＯ）に差
し込まれ、コネクタがアドレス情報を回路に供給し、異
なるボード上で、コネクタ（ＣＯ）と、デマルチプレク
サ（ＤＭＸ）と、受光器（Ｒ１〜Ｒ１６）と、スイッチ
（ＳＷ）と、検出器（ＤＥＣ）と、調整回路（ＣＣ）
と、発光器（Ｅｉ）とが同一の位置にあることを特徴と
する、請求項８または９に記載の装置。