JPH08278522A - Optical interconnection device between boards - Google Patents

Optical interconnection device between boards

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JPH08278522A
JPH08278522A JP7081303A JP8130395A JPH08278522A JP H08278522 A JPH08278522 A JP H08278522A JP 7081303 A JP7081303 A JP 7081303A JP 8130395 A JP8130395 A JP 8130395A JP H08278522 A JPH08278522 A JP H08278522A
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board
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optical
light beam
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Katsuhiko Hirabayashi
克彦 平林
Masayasu Yamaguchi
正泰 山口
Takeshi Yamamoto
剛 山本
Shigeki Hino
滋樹 日野
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Abstract

PURPOSE: To provide an optical interconnection device between boards for attaining economization by eliminating the need of an electric connector and mechanical alignment and also realizing ultrahigh speed and ultrahigh density optical connection between boards. CONSTITUTION: When a light beam from the laser array 1-5 of respective boards 1-1-a to 1-1-e is emitted in two directions, right and left, by a polarizing beam splitter 1-6 and passes the adjacent polarizing beam splitter, a part of the light beam is received by a photodetector and the rest is allowed to pass. By repeating such actions, the light beam advances in free space perpendicularly to the board and is connected to the desired photodetector 1-4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気部品が搭載された
ボードをブックシェルフ状に実装したボード間の超高
速、超高密度、大容量の信号を、光を用いてバス接続す
るボード間光インタコネクション装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a board for mounting a board on which electrical parts are mounted in a bookshelf shape, and for connecting a board for connecting a signal of ultra-high speed, ultra-high density, and large capacity by using an optical bus. The present invention relates to an optical interconnection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のボード間光インタコネクション
装置において、現在実用化されているボード間接続は、
電気信号を基本としており、その性能は電気コネクタの
ピン密度、伝送できる信号の速度で決定される。現在の
コネクタピン密度は約1本/mm2 である。現状100
Mbpsの速度で数cm電気信号を送るには1W程度が
必要であり、放熱に考慮する必要がある。
2. Description of the Related Art In this type of inter-board optical interconnection device, inter-board connection currently in practical use is
It is based on electrical signals, and its performance is determined by the pin density of electrical connectors and the speed of signals that can be transmitted. The current connector pin density is about 1 pin / mm 2 . Current situation 100
About 1 W is required to send an electric signal of several cm at a speed of Mbps, and it is necessary to consider heat dissipation.

【0003】また、高速の信号がボード間を通ると、E
MCノイズが発生することが問題となっている。このた
めボード間を電気信号で結ぶ場合、数100Mbps、
コネクタ密度1本/mm2 が限界と言われている。しか
しながら、信号速度、コネクタ密度は、年々増加する傾
向にあり、この限界に近付いている。この限界を打ち破
るために、光によるボード間インタコネクションが注目
されている。
When a high-speed signal passes between boards, E
The occurrence of MC noise is a problem. Therefore, when connecting the boards with electrical signals, several hundred Mbps,
The connector density of 1 wire / mm 2 is said to be the limit. However, the signal speed and the connector density tend to increase year by year, approaching this limit. In order to overcome this limitation, optical interconnection between boards has attracted attention.

【0004】多チャンネルのレーザアレイとディテクタ
アレイをファイバアレイで接続する光インタコネクショ
ンが現在開発段階にあり、将来安価に市販されるように
なるであろう。光源としてはLEDまたはLDを用い、
150Mbpsで1チャネル当り数1000円で市販さ
れる予定である。
An optical interconnection for connecting a multi-channel laser array and a detector array with a fiber array is currently under development, and will be commercially available at low cost in the future. LED or LD is used as a light source,
It will be marketed at 150 Mbps for several thousand yen per channel.

【0005】また、多波長で発振する面発光レーザアレ
イからの光信号をコアの太いプラスチックファイバに一
括で多重し、分波機能を持つ光ディテクタアレイで受け
る光インタコネクションも提案されている。しかし、フ
ァイバを用いた光インタコネクションでは、接続する入
口と出口が固定されてしまい、ボード間光接続で重要と
なる光バス接続を実現することは不可能である。
Also proposed is optical interconnection in which optical signals from a surface emitting laser array oscillating at multiple wavelengths are collectively multiplexed into a thick plastic fiber and received by an optical detector array having a demultiplexing function. However, in the optical interconnection using the fiber, the entrance and the exit to be connected are fixed, and it is impossible to realize the optical bus connection which is important in the inter-board optical connection.

【0006】この欠点を解決するために、British Tele
com のP.Healeyらは、D−Fiberを用いたボード間
バス接続を提案している(P.Healey,"Chapter 7 Multid
imensional Switching Systems in Photonics in Switc
hing,Vol.II,"Edited by J.E.Midwinter,Pressed by Ac
ademic Press(London)参照)。
In order to solve this drawback, British Tele
P. Healey et al. of com have proposed inter-board bus connection using D-Fiber (P. Healey, "Chapter 7 Multid
imensional Switching Systems in Photonics in Switc
hing, Vol.II, "Edited by JEMidwinter, Pressed by Ac
See ademic Press (London).

【0007】図10(a)にその提案を示す。9−1は
ボード、9−2はLSIなどの電気部品、9−3は電気
部品からの電気信号を光信号に換えるE/O素子であ
り、9−4はこの光出力をバックプレーンに接続するた
めのD−ファイバであり、9−5はバックプレーン内に
敷設されたD−ファイバである。D−ファイバは、同図
の下側に示すように通常の光ファイバのクラッド、コア
の一部を削り落したファイバである。2本のD−ファイ
バのこの部分を接触させることにより、光がカップルす
る。この原理を用いてバス接続を実現している。しか
し、削り落した部分の光ファイバのロスが大きいため、
ボード間に光アンプを挿入しなくてはならないという欠
点がある。
The proposal is shown in FIG. Reference numeral 9-1 is a board, 9-2 is an electric component such as an LSI, 9-3 is an E / O element for converting an electric signal from the electric component into an optical signal, and 9-4 is an optical output connected to a backplane. 9-5 is a D-fiber laid in the backplane. The D-fiber is a fiber obtained by cutting off a part of the cladding and core of an ordinary optical fiber as shown in the lower side of the figure. By contacting this part of the two D-fibers, the light couples. Bus connection is realized using this principle. However, since the loss of the optical fiber in the scraped off part is large,
It has the drawback of having to insert an optical amplifier between the boards.

【0008】また、Hintonらはボード上に光ディテクタ
アレイと論理回路および光変調器アレイを搭載した2次
元光スイッチ(スマートピクセル)を用い、その間を自
由空間の光接続を行う光バス接続を提案している(T.Sz
ymanski and H.S.Hinton."Architecture of a Terabit
Free-space photonic backplane",The internationalco
nferece on optical computing technical digest,OC
’94,Edinburgh,Scotland,August 22-25,(1944) WD2/2
21 参照)。
Hinton et al. Proposed an optical bus connection that uses a two-dimensional optical switch (smart pixel) having an optical detector array, a logic circuit, and an optical modulator array mounted on a board, and performs optical connection in free space between them. (T.Sz
ymanski and HSHinton. "Architecture of a Terabit
Free-space photonic backplane ", The internationalco
nferece on optical computing technical digest, OC
'94, Edinburgh, Scotland, August 22-25, (1944) WD2 / 2
21).

【0009】2次元光スイッチの代表はベル研のSEE
D素子である。図11はそれを用いたバックプレーンの
構造を示した図である。10−1はボード、10−2は
搭載するIC、10−3はスマートピクセルアレイ、1
0−4はスマートピクセル間の光ビームアレイ、10−
5はバックプレーン、10−6はバックプレーンとボー
ドを接続する電気のコネクタである。面発光レーザとデ
ィテクタと論理回路からなるスマートピクセルアレイ間
を光ビームで接続する。光信号は隣接するスマートピク
セル間をディジタル再生しながら伝達される。しかしこ
の方法では、裏面で光を受け、表面で光を発する2次元
スマートピクセル素子が必要であるが、現在このような
素子は実現されていない。更に、光バックプレーンとボ
ードを接続する高速の電気のコネクタによって、信号速
度、密度が制限されてしまうという欠点がある。またこ
のようなバックボードはコストが高いという欠点があ
る。
A representative of the two-dimensional optical switch is SEE from Bell Lab.
It is a D element. FIG. 11 is a diagram showing the structure of a backplane using the same. 10-1 is a board, 10-2 is an IC to be mounted, 10-3 is a smart pixel array, 1
0-4 is a light beam array between smart pixels, 10-
Reference numeral 5 is a backplane and 10-6 is an electric connector for connecting the backplane and the board. A light beam connects the surface emitting laser, the detector and the smart pixel array consisting of logic circuits. The optical signal is transmitted while digitally reproducing between the adjacent smart pixels. However, this method requires a two-dimensional smart pixel device that receives light on the back surface and emits light on the front surface, but such a device has not been realized at present. Furthermore, there is a drawback that the signal speed and density are limited by the high-speed electrical connector that connects the optical backplane and the board. In addition, such a backboard has a drawback of high cost.

【0010】また、図12に示すように光ファイバとカ
ップラを用いたボード間光バスの提案もされている。1
1−1はLSIなどの電気部品が実装されたボード、1
1−2はボードからの電気出力をバックボードと接続す
るための多ピンのコネクタ、11−3はこの電気信号を
光に変換する電気/光変換回路および光バス接続からの
光信号を電気信号に変換する光/電気変換回路、11−
4は光ファイバ、11−5は光カップラである。光カッ
プラによって全てのボードからの電気信号は、光に変換
されて、全てのボードにカップラによって、分配され、
再び電気に変換される。本方法では、光ファイバによっ
て光バス接続を行っているので、複雑なアライメントは
必要ない。しかし、電気信号1つに対して、1つのカッ
プラが必要であり、更に高速な電気信号をコネクタ11
−2に通すので、コネクタピン密度を上げられないとい
う問題およびEMCの問題がある。
Further, there has been proposed an inter-board optical bus using an optical fiber and a coupler as shown in FIG. 1
1-1 is a board on which electrical components such as LSI are mounted, 1
1-2 is a multi-pin connector for connecting the electrical output from the board to the backboard, 11-3 is an electrical / optical conversion circuit for converting this electrical signal into light, and an optical signal from the optical bus connection is an electrical signal. Optical / electrical conversion circuit for converting to, 11-
Reference numeral 4 is an optical fiber, and 11-5 is an optical coupler. The optical signals from all the boards are converted into light by the optical coupler and distributed to all the boards by the coupler.
It is converted back into electricity. In this method, since the optical bus is connected by the optical fiber, complicated alignment is not necessary. However, one coupler is required for one electrical signal, and a higher-speed electrical signal can be sent to the connector 11
-2, there is a problem that the connector pin density cannot be increased and a problem of EMC.

【0011】また、自由空間でボード間を光ビームで接
続し、光を曲げるためにホログラムを用いることが提案
されている。図13はこの構成を示した図であり、12
−1はボード、12−2はLSIなどの電気部品、12
−3はボードからの電気信号を光信号に換えるE/O素
子であり、ここではコリメートレンズ付きの半導体レー
ザを用いている。12−5は半導体レーザから出射され
た光ビームを所望のポイントに曲げるホログラム素子で
あり、12−6はボードを支えるバックボードであり、
12−7はこの光ビームを受光する素子であり、12−
8は光ビームである。本方法では、2枚の間の光接続は
可能であるが、バス接続はできないし、光ビームを接続
するためにアライメントの機構を備えていないため、細
いビームを接続することは不可能であると考えられる。
It has also been proposed to use a hologram to bend the light by connecting the boards with a light beam in free space. FIG. 13 is a diagram showing this configuration.
-1 is a board, 12-2 is an electrical component such as an LSI, 12
-3 is an E / O element for converting an electric signal from the board into an optical signal, and here, a semiconductor laser with a collimator lens is used. Reference numeral 12-5 is a hologram element that bends the light beam emitted from the semiconductor laser to a desired point, and 12-6 is a backboard that supports the board.
12-7 is an element for receiving this light beam,
8 is a light beam. In this method, an optical connection between the two sheets is possible, but a bus connection is not possible, and since an alignment mechanism is not provided for connecting the light beams, it is impossible to connect a thin beam. it is conceivable that.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の方法では、削り落とした部分のファイバのロスが大き
く、ボード間に光アンプを挿入しなければならないとい
う問題があったり、電気コネクタによって信号速度や密
度が制限されるとともにバックボードのコストが高いと
いう問題があったり、また各電気信号に対して1つのカ
ップラが必要であり、コネクタピン密度を向上すること
ができないという問題があったり、更にバス接続が不可
能であるとともに細いビームを接続することが不可能で
あるという問題等がある。
As described above, in the conventional method, there is a problem that the loss of the fiber in the scraped-off portion is large and an optical amplifier must be inserted between the boards, or the electrical connector is used. There is a problem that the signal speed and density are limited and the cost of the backboard is high, and that one coupler is required for each electric signal and the connector pin density cannot be improved. Further, there is a problem that the bus connection is impossible and the thin beam cannot be connected.

【0013】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、電気コネクタや機械的なアラ
イメントを不要として経済化を図るとともに超高速かつ
超高密度なボード間光接続を可能とするボード間光イン
タコネクション装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above,
It is therefore an object of the present invention to provide an inter-board optical interconnection device that can achieve ultra-high-speed and ultra-high-density inter-board optical connection without requiring electrical connectors and mechanical alignment.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の本発明は、電気回路を搭載したボー
ドをブックシェルフ状に実装してボード間の信号のやり
取りを行うボード間光インタコネクション装置であっ
て、偏光ビームスプリッタ、光ビームを発する半導体レ
ーザアレイ、光信号を受ける光ディテクタアレイ、光の
偏波状態を制御するアレイ偏光制御素子、光のビームの
進行方向を微調するアレイ偏光制御素子を各ボード毎に
設け、光ビームはボードに対して垂直に自由空間を進行
し、所望の光ディテクタに光が接続されることを要旨と
する。
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is a board-to-board optical system for mounting a board on which an electric circuit is mounted in a bookshelf shape to exchange signals between the boards. An interconnection device, which is a polarization beam splitter, a semiconductor laser array that emits a light beam, an optical detector array that receives an optical signal, an array polarization control element that controls the polarization state of light, and an array that finely adjusts the traveling direction of the light beam. A gist is that a polarization control element is provided for each board, a light beam travels in a free space perpendicular to the board, and light is connected to a desired photodetector.

【0015】また、請求項2記載の本発明は、電気回路
を搭載したボードをブックシェルフ状に実装してボード
間の信号のやり取りを行うボード間光インタコネクショ
ン装置であって、偏光ビームスプリッタ、光ビームを反
射させるプリズムミラー、光ビームを発する半導体レー
ザアレイ、光信号を受ける光ディテクタアレイ、光の偏
波状態を制御するアレイ偏光制御素子、光のビームの進
行方向を微調するアレイ偏光制御素子を各ボード毎に設
け、ボードの下側または横側にはミラーまたは偏光ビー
ムスプリッタが設けられ、レーザアレイから発せられた
光ビームは偏光ビームスプリッタとミラーの間でボード
に対して±45度の角度をもって自由空間を進行し、反
射を繰り返しながら所望の光ディテクタに光が接続され
ることを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an inter-board optical interconnection device for mounting a board on which an electric circuit is mounted in a bookshelf form and exchanging signals between the boards. A prism mirror that reflects a light beam, a semiconductor laser array that emits a light beam, a photodetector array that receives an optical signal, an array polarization control element that controls the polarization state of light, and an array polarization control element that finely adjusts the traveling direction of the light beam. Is provided for each board, and a mirror or a polarization beam splitter is provided on the lower side or the lateral side of the board, and the light beam emitted from the laser array is ± 45 degrees with respect to the board between the polarization beam splitter and the mirror. The point is that the light travels in free space at an angle and is repeatedly reflected to connect the light to the desired photodetector. .

【0016】更に、請求項3記載の本発明は、光ビーム
を発する前記半導体レーザアレイは、多波長の光を発す
る半導体レーザアレイまたは異なる波長の光を発する半
導体レーザからの光ファイバを束ねたものからなり、前
記半導体レーザから発せられた光をレンズ一枚で太いビ
ーム1本に変換し、波長多重でボード間を接続し、受光
側では面型のフィルタアレイおよび面型のディテクタア
レイまたはファイバアレイの付いた光ディテクタアレイ
で受けることを要旨とする。
Further, in the present invention according to claim 3, the semiconductor laser array for emitting a light beam is a bundle of optical fibers from a semiconductor laser array for emitting light of multiple wavelengths or a semiconductor laser for emitting light of different wavelengths. The light emitted from the semiconductor laser is converted into one thick beam by one lens, and the boards are connected by wavelength division multiplexing, and a surface type filter array and a surface type detector array or fiber array are provided on the light receiving side. The point is to receive with a photodetector array with.

【0017】請求項4記載の本発明は、光ビームの方向
を微調する素子は、プリズム基板内に充填された液晶素
子であり、偏光状態を制御するアレイ素子は平行ガラス
基板内に充填された液晶素子であることを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the element for finely adjusting the direction of the light beam is a liquid crystal element filled in the prism substrate, and the array element for controlling the polarization state is filled in the parallel glass substrate. The gist is that it is a liquid crystal element.

【0018】また、請求項5記載の本発明は、液晶偏光
制御素子により光ビームの偏光状態を制御し、光ビーム
の一部が偏光ビームスプリッタを直進または反射するよ
うにして光ディテクタに光を到達させ、その他の光ビー
ムは偏光ビームスプリッタで反射または直進してそのま
ま光が通過するようにして光のバス接続を可能とするこ
とを要旨とする。
According to the present invention, the polarization state of the light beam is controlled by the liquid crystal polarization control element, and a part of the light beam goes straight on or is reflected by the polarization beam splitter to direct the light to the photodetector. The main point is that the other light beams are made to reach and reflected or go straight on by the polarization beam splitter to allow the light to pass therethrough, thereby enabling the light bus connection.

【0019】更に、請求項6記載の本発明は、偏光ビー
ムスプリッタの一方の面には、λ/4板とレーザアレイ
とディテクタファイバを実装し、他方の面にはλ/4板
とプリズムミラーを備え、レーザアレイから出力される
光ビームがボードの前後2方向に出射され、更に前後2
方向から入射する光ビームをディテクタアレイで受光す
ることができることを要旨とする。
Further, in the present invention according to claim 6, the λ / 4 plate, the laser array and the detector fiber are mounted on one surface of the polarization beam splitter, and the λ / 4 plate and the prism mirror are mounted on the other surface. And a light beam output from the laser array is emitted in two front and rear directions of the board.
The gist is that the light beam incident from the direction can be received by the detector array.

【0020】請求項7記載の本発明は、光ビームが終端
で戻るように両端に光の反射層を設けたことを要旨とす
る。
The present invention according to claim 7 is characterized in that light reflection layers are provided at both ends so that the light beam returns at the terminal end.

【0021】[0021]

【作用】請求項1記載の本発明にあっては、各ボードの
レーザアレイからの光ビームを偏光ビームスプリッタで
左右2方向に出射させ、隣接する偏光ビームスプリッタ
を通過する時その一部を光ディテクタで受け、残りを通
過させることを繰り返すことにより光ビームはボードに
対して垂直に自由空間を進行し、所望の光ディテクタに
接続される。
According to the present invention as set forth in claim 1, the light beams from the laser array of each board are emitted in two left and right directions by the polarization beam splitter, and when passing through the adjacent polarization beam splitter, a part of the light beam is emitted. The light beam travels in the free space perpendicular to the board by repeating the process of receiving it by the detector and passing the rest, and is connected to the desired photodetector.

【0022】また、請求項2記載の本発明にあっては、
レーザアレイから発せられた光ビームは偏光ビームスプ
リッタとミラーの間でボードに対して±45度の角度を
もって自由空間を進行し、反射を繰り返しながら所望の
光ディテクタに接続される。
According to the present invention of claim 2,
The light beam emitted from the laser array travels in free space between the polarization beam splitter and the mirror at an angle of ± 45 degrees with respect to the board, and is repeatedly reflected to be connected to a desired photodetector.

【0023】更に、請求項3記載の本発明にあっては、
半導体レーザから発せられた光をレンズ一枚で太いビー
ム1本に変換し、波長多重でボード間を接続し、受光側
では面型のフィルタアレイおよび面型のディテクタアレ
イまたはファイバアレイの付いた光ディテクタアレイで
受ける。
Furthermore, in the present invention according to claim 3,
Light emitted from a semiconductor laser is converted into a thick beam with a single lens, the boards are connected by wavelength multiplexing, and light with a surface type filter array and a surface type detector array or fiber array on the light receiving side. Receive with the detector array.

【0024】請求項4記載の本発明にあっては、プリズ
ム基板内に充填された液晶素子で光ビームの方向を微調
し、平行ガラス基板内に充填された液晶素子からなるア
レイ素子で偏光状態を制御している。
According to the present invention of claim 4, the direction of the light beam is finely adjusted by the liquid crystal element filled in the prism substrate, and the polarization state is obtained by the array element made of the liquid crystal element filled in the parallel glass substrate. Are in control.

【0025】また、請求項5記載の本発明にあっては、
液晶偏光制御素子により光ビームの偏光状態を制御し、
光ビームの一部が偏光ビームスプリッタを直進または反
射するようにして光ディテクタに光を到達させ、その他
の光ビームは偏光ビームスプリッタで反射または直進し
てそのまま光が通過するようにして光のバス接続を可能
としている。
According to the present invention of claim 5,
The polarization state of the light beam is controlled by the liquid crystal polarization control element,
A part of the light beam travels straight or reflects through the polarization beam splitter to reach the photodetector, and the other light beam is reflected or straight by the polarization beam splitter and passes through the light beam. It is possible to connect.

【0026】更に、請求項6記載の本発明にあっては、
レーザアレイから出力される光ビームがボードの前後2
方向に出射され、前後2方向から入射する光ビームをデ
ィテクタアレイで受光する。
Furthermore, in the present invention according to claim 6,
The light beam output from the laser array is before and after the board 2
The detector array receives the light beams that are emitted in the two directions and are incident from the front and rear directions.

【0027】請求項7記載の本発明にあっては、両端に
設けられた光の反射層により光ビームが終端で戻され
る。
In the present invention according to claim 7, the light beam is returned at the terminal end by the light reflecting layers provided at both ends.

【0028】[0028]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1は、本発明の実施例1に係るボード間
光インタコネクション装置の基本構成を示す図である。
同図において、1−1−a〜1−1−eはブックシェル
フ状に並べたボード列であり、1−2はその上に搭載す
るLSIなどの電気部品であり、1−3はプリズムミラ
ーであり、1−4はディテクタアレイであり、1−5は
レーザアレイであり、1−6は偏光ビームスプリッタで
あり、1−7はボードを実装するバックプレーン全体で
あり、1−8は反射ミラーであり、1−9は光ビームの
バスであり、1−10は光バックボードの端に達した光
ビームを戻すための、光反射層である。レーザアレイ1
−5から出射された光ビームは偏光ビームスプリッタ1
−6と光バックプレーン1−7の下側のミラー1−9と
の間で多重反射を繰り返しながら、光が進行し、所望の
ボード上の光ディテクタに到達する。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an inter-board optical interconnection device according to a first embodiment of the present invention.
In the figure, reference numerals 1-1-a to 1-1-e are board rows arranged in a bookshelf shape, 1-2 is an electric component such as an LSI mounted thereon, and 1-3 is a prism mirror. , 1-4 is a detector array, 1-5 is a laser array, 1-6 is a polarization beam splitter, 1-7 is the entire backplane on which the board is mounted, and 1-8 is a reflection. Mirrors, 1-9 are light beam buses, and 1-10 are light reflecting layers for returning the light beams that have reached the edge of the optical backboard. Laser array 1
The light beam emitted from -5 is the polarization beam splitter 1
The light travels and reaches the photodetector on the desired board while repeating multiple reflections between the mirror -6 and the mirror 1-9 below the optical backplane 1-7.

【0030】図2は、図1の偏光ビームスプリッタ1−
6の周りの部分を拡大した図面である。2−1はフレキ
シブルケーブルであり、レーザ、ディテクタをボードに
接続する機能を持つ。2−2はディテクタアレイであ
り、2−3は面発光レーザアレイ、2−4は面発光レー
ザアレイ、ディテクタアレイを実装する基板であり、2
−5はマイクロレンズアレイ、2−6はミラーであり、
2−7はプリズムミラーであり、2−8はλ/4板であ
り、2−9は偏光ビームスプリッタであり、2−10は
光の進行方向を制御し、交差配線、光ビームのアライメ
ントを行う液晶プリズムアレイであり、2−11は偏光
制御液晶素子であり、2−12は面発光レーザ2−3か
ら出射した光ビームである。
FIG. 2 shows the polarization beam splitter 1- of FIG.
6 is an enlarged view of a portion around 6. A flexible cable 2-1 has a function of connecting a laser and a detector to the board. Reference numeral 2-2 is a detector array, 2-3 is a surface emitting laser array, 2-4 is a substrate on which the surface emitting laser array and the detector array are mounted, and 2
-5 is a microlens array, 2-6 is a mirror,
2-7 is a prism mirror, 2-8 is a λ / 4 plate, 2-9 is a polarization beam splitter, 2-10 controls the traveling direction of light, and cross wiring and alignment of light beams are performed. 2-11 is a polarization control liquid crystal element, and 2-12 is a light beam emitted from the surface emitting laser 2-3.

【0031】面発光レーザ2−3から出射した直線偏波
はλ/4板2−8を通って円偏波(図では矢印の太い実
線部分)になり、偏光ビームスプリッタ2−9でp偏波
(ここでは矢印の太い破線部分)とs偏波(ここでは矢
印の太い斜線部分)に分離される。p偏波はそのまま直
進する。一方偏光ビームスプリッタ2−9で90度曲げ
られたs偏光はλ/4板2−8を通り、プリズムミラー
2−7で反射され、更にλ/4板2−8を通り、p偏波
に変換され、今度は偏光ビームスプリッタ2−9を直進
することとなる。このため、面発光レーザ2−3から出
射された直線偏波は斜め下45度の2方向に分けられ
て、出射されることとなる。
The linearly polarized light emitted from the surface emitting laser 2-3 passes through the λ / 4 plate 2-8 to become circularly polarized light (the thick solid line portion of the arrow in the figure), and is polarized by the polarization beam splitter 2-9. It is separated into a wave (here, a thick broken line with an arrow) and an s-polarized wave (here, a thick hatched part with an arrow). The p-polarized wave goes straight on. On the other hand, the s-polarized light that has been bent 90 degrees by the polarization beam splitter 2-9 passes through the λ / 4 plate 2-8, is reflected by the prism mirror 2-7, passes through the λ / 4 plate 2-8, and becomes p-polarized light. It is converted, and this time, it goes straight through the polarization beam splitter 2-9. For this reason, the linearly polarized light emitted from the surface emitting laser 2-3 is divided into two directions of 45 degrees obliquely downward and emitted.

【0032】次に、図3を参照して、他のボードから入
射してくる光ビームのバスについて説明する。3−1は
入射する光ビームである。右下から入射した光ビーム
(矢印の太い破線部分)は液晶プリズム2−10によ
り、その入射角度を補正し、ディテクタ2−2に入射す
るように調整される。次に偏波制御用液晶素子2−11
に入射してその偏波を楕円偏光(ここでは矢印の太い実
線部分)に制御する。偏光ビームスプリッタ2−9で直
進する成分(ここでは矢印の太い破線部分)と直角に反
射する成分(矢印の太い斜線部分)に分かれる。この2
つの偏波成分の比を制御することにより、ディテクタ2
−2に入る成分とそのまま反射させる成分を調整でき
る。したがって、このボードに光を接続する必要のない
場合には全て反射させても構わない。左下から入射する
光ビームも同様にディテクタ2−2に到達する。
Next, referring to FIG. 3, the bus of the light beam incident from another board will be described. 3-1 is an incident light beam. The liquid crystal prism 2-10 corrects the incident angle of the light beam incident from the lower right side (the thick broken line portion of the arrow), and is adjusted so as to be incident on the detector 2-2. Next, the polarization controlling liquid crystal element 2-11
To the elliptically polarized light (here, the thick solid line portion of the arrow) controls the polarized light. The polarization beam splitter 2-9 divides it into a component that goes straight (here, a thick broken line portion of an arrow) and a component that reflects at a right angle (a thick shaded portion of an arrow). This 2
By controlling the ratio of two polarization components, the detector 2
It is possible to adjust the component that enters -2 and the component that reflects it as it is. Therefore, if it is not necessary to connect light to this board, it may be reflected entirely. The light beam incident from the lower left reaches the detector 2-2 as well.

【0033】以上のように、ボード上のレーザアレイ2
−3から出射した光ビームアレイは斜め45度の角度を
以て両側へ出射され、多重反射を繰り返しながら、所望
のボードに達する。偏光制御用液晶素子2−11によっ
て偏光状態を制御することにより、1:1,1:Nのイ
ンタコネクションが可能である。また、液晶プリズムア
レイ2−10を搭載しているので、光ビームの進行方向
を制御でき、光の交差配線が自由に設定でき、更にボー
ドの抜き差しによって、生じた位置ずれを補正すること
が可能である。以上述べたように、ボード間をフリース
ペースの光ビームを用いて光バス接続することが可能で
ある。
As described above, the laser array 2 on the board
The light beam array emitted from -3 is emitted to both sides at an angle of 45 degrees and reaches a desired board while repeating multiple reflection. By controlling the polarization state by the polarization controlling liquid crystal element 2-11, 1: 1 and 1: N interconnections are possible. Moreover, since the liquid crystal prism array 2-10 is mounted, the traveling direction of the light beam can be controlled, the cross wiring of the light can be freely set, and further, the positional deviation caused by inserting and removing the board can be corrected. Is. As described above, it is possible to connect the boards to each other by using the optical beam in the free space.

【0034】本実施例では、面発光レーザ2−3からの
細い光ビームアレイの方向を液晶マイクロプリズムによ
り制御して、光ディテクタアレイ2−2に接続するた
め、機械的にアライメントする必要がない。またファイ
バを用いていないので、コネクタが不要であり、光ビー
ムの密度を上げることができる。また、ここでは面発光
レーザを用いているが、個別のレーザからの出力をファ
イバアレイで持ってきてもよい。また、ディテクタアレ
イ2−2を直接光と接続するのではなく、ファイバアレ
イを介して接続してもよい。
In this embodiment, since the direction of the thin light beam array from the surface emitting laser 2-3 is controlled by the liquid crystal microprism and connected to the photodetector array 2-2, there is no need for mechanical alignment. . Further, since no fiber is used, no connector is required and the density of the light beam can be increased. Further, although the surface emitting laser is used here, the output from each individual laser may be brought by a fiber array. Further, the detector array 2-2 may be connected not through direct connection with light, but through a fiber array.

【0035】図4および5は、本発明の他の実施例2を
示す図である。図4は、ボード上に偏光ビームスプリッ
タ、光源、ディテクタなどが実装されたものの構造を示
したものであり、図5はバックボード内にこれらの光部
品が実装され、電気のボードと光部品が分かれる構造を
示したものである。両図において、4−1−a〜4−1
−dは、ブックシェルフ状に並べたボード列であり、4
−2はその上に搭載するLSIなどの電気部品であり、
4−3はプリズムミラーであり、4−4はフィルタ付き
ディテクタアレイであり、4−5はレンズ付き多波長面
発光レーザアレイであり、4−6は偏光ビームスプリッ
タであり、4−7はボードを実装するバックプレーンで
あり、4−8は反射プリズムミラーである。4−9はボ
ード4−1−bに搭載された偏光ビームスプリッタ4−
6上のレーザアレイ4−5からの光ビームのバス、4−
10はボードの差込み深さを調整する微調ネジである。
4 and 5 are views showing another embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 shows a structure in which a polarization beam splitter, a light source, a detector, etc. are mounted on a board, and FIG. 5 shows those optical components mounted in a backboard, and the electrical board and the optical components are mounted on the backboard. This is a structure that is divided. In both figures, 4-1 -a to 4-1
-D is a board row arranged in a bookshelf shape, and
-2 is an electric component such as an LSI mounted on it,
4-3 is a prism mirror, 4-4 is a detector array with a filter, 4-5 is a multi-wavelength surface emitting laser array with a lens, 4-6 is a polarization beam splitter, 4-7 is a board. Is a back plane for mounting, and 4-8 is a reflecting prism mirror. 4-9 is a polarization beam splitter 4-mounted on the board 4-1-b.
A bus of light beams from a laser array 4-5 on
10 is a fine adjustment screw for adjusting the insertion depth of the board.

【0036】レーザアレイ4−5から出射した光ビーム
は、実施例1と同様に、偏光ビームスプリッタ4−6、
λ/4板の作用により、左右2方向に出射される。光バ
ックボードの端に達した光はプリズムミラー4−8によ
り、その位置をシフトして、反射されて、光が戻る。
The light beams emitted from the laser array 4-5 are polarized beam splitters 4-6, similar to the first embodiment.
The light is emitted in two left and right directions by the action of the λ / 4 plate. The light reaching the end of the optical backboard is shifted in position by the prism mirror 4-8, reflected, and returned.

【0037】光ビームは1本に波長多重されており、直
径1mm−10mmであるので、光源から出射した光は
特にボードの位置を調整することなく、ディテクタに到
達する。また、それでも調整を要する場合には、調整用
ネジ4−10を用いて、ボードの差込み深さを調整する
ことにより光ディテクタに光が到達するようにする。
Since the light beam is wavelength-multiplexed into one beam and has a diameter of 1 mm-10 mm, the light emitted from the light source reaches the detector without particularly adjusting the position of the board. If the adjustment is still required, the adjustment screw 4-10 is used to adjust the insertion depth of the board so that the light reaches the photodetector.

【0038】実施例1と同様に偏光制御用液晶素子を設
けているので、所望のボードにのみ光が到達するように
制御が可能である。
Since the polarization controlling liquid crystal element is provided as in the first embodiment, it is possible to control so that the light reaches only the desired board.

【0039】図5は、電気の実装部分と光のインタコネ
クション部分が分離する構成を示したものである。ボー
ドはコネクタ4−12に差し込まれる。光バックボード
とこのボードはコネクタピン4−11で接続される。光
のバックボードは、電気ボードの抜き差しによって影響
を受けないため、一旦光部分の実装を行った後は、特に
アライメントの校正を行う必要はない。
FIG. 5 shows a structure in which the electrical mounting portion and the optical interconnection portion are separated. The board plugs into connector 4-12. The optical backboard and this board are connected by connector pins 4-11. Since the optical backboard is not affected by the insertion / removal of the electric board, it is not necessary to calibrate the alignment once the optical part is mounted.

【0040】図5に光源側の構造を示す。図5(a)は
レンズ付き多波長で発光する面発光レーザアレイ、図5
(b)は異なる波長で発光するファイバ付きレーザおよ
び波長多重コリメートビームを示した図である。図6に
4−4のフィルタアレイ付きディテクタアレイの構成を
示し、図7に4−6の偏光ビームスプリッタ周りの拡大
図を示す。
FIG. 5 shows the structure on the light source side. FIG. 5A is a surface emitting laser array with a lens, which emits light at multiple wavelengths.
FIG. 3B is a diagram showing a laser with a fiber that emits light at different wavelengths and a wavelength-multiplexed collimated beam. FIG. 6 shows the configuration of the detector array with a filter array 4-4, and FIG. 7 shows an enlarged view around the polarizing beam splitter 4-6.

【0041】図6(a)は、多波長光源として面発光レ
ーザを用いた例を示している。5−1は多波長で発光す
る面発光レーザアレイ、5−2は該面発光レーザからの
光をコリメートするレンズ、5−3はコリメートされた
光ビームである。面発光レーザアレイ5−1を多波長で
発光させるためには、各セルにヒータ電極を設け、各セ
ルの温度を制御することにより、発光波長を制御する方
法が一般的である。あるいは面発光レーザ作製時にキャ
ビティの膜厚を制御することにより、発光波長を制御す
る方法も有効である。例えば、面発光レーザ1mm角内
に1nm間隔で16(=4×4)の異なる波長で発光す
る面発光レーザが報告されている(例えば、L.Fan et a
l."8x6 Wavelength-tunable vertical cavity surface
emittingarray,"The technical digest of LEOS’94,SL
5.3, およびKoyama et al."Two-dimensinal multiwavel
ength surface emitting laser arrays fabricated by
nonplanar MOCVD,"Electronics Lett.,vol.30,1994,pp.
1947)。
FIG. 6A shows an example using a surface emitting laser as a multi-wavelength light source. 5-1 is a surface emitting laser array that emits light with multiple wavelengths, 5-2 is a lens that collimates the light from the surface emitting laser, and 5-3 is a collimated light beam. In order to allow the surface-emission laser array 5-1 to emit light at multiple wavelengths, it is common to provide a heater electrode in each cell and control the temperature of each cell to control the emission wavelength. Alternatively, a method of controlling the emission wavelength by controlling the film thickness of the cavity when manufacturing the surface emitting laser is also effective. For example, a surface emitting laser that emits light at 16 (= 4 × 4) different wavelengths at 1 nm intervals within a 1 mm square surface emitting laser has been reported (for example, L. Fan et a.
l. "8x6 Wavelength-tunable vertical cavity surface
emittingarray, "The technical digest of LEOS'94, SL
5.3, and Koyama et al. "Two-dimensinal multiwavel"
ength surface emitting laser arrays fabricated by
nonplanar MOCVD, "Electronics Lett., vol.30,1994, pp.
1947).

【0042】1mm角内4×4面発光レーザから出射さ
れた光ビームは、レンズ5−2でコリメートされる。実
験では光ビームは5mmと幅が太く、この中に光信号を
16波長多重されて送った。
The light beam emitted from the 4 × 4 surface emitting laser within 1 mm square is collimated by the lens 5-2. In the experiment, the light beam had a wide width of 5 mm, and 16 wavelengths of the optical signal were multiplexed and sent in this.

【0043】図6(b)は、異なる波長のピッグテール
付き個別レーザを光源とする場合を示している。5−4
は異なる波長で発光する半導体レーザ、5−5は該半導
体レーザ5−4からの出力の光ファイバであり、ここで
はマルチモードファイバを用いている。5−6は該ファ
イバを束ねて端面を揃えたものであり、5−7はレン
ズ、5−8は光ファイバからの光をコリメートしたもの
である。
FIG. 6B shows the case where individual lasers with pigtails having different wavelengths are used as the light source. 5-4
Is a semiconductor laser that emits light at different wavelengths, and 5-5 is an optical fiber of the output from the semiconductor laser 5-4. Here, a multimode fiber is used. Reference numeral 5-6 is a bundle of the fibers and their end faces are aligned, 5-7 is a lens, and 5-8 is a collimated light from the optical fiber.

【0044】図6(b)では、9個の異なる波長が波長
多重されている。高速の電気信号が発生する付近にレー
ザ5−4を配置し、それからの光を光ファイバ5−6で
束ねて、ボード端より直径1−10mmの太い光ビーム
5−8として、出射する。ビーム径が太いので、光ビー
ムのアライメントが不要である。通常のブックシェルフ
状の電気によるボード実装の精度でも、問題なくレーザ
とディテクタの光接続が可能となる。
In FIG. 6B, nine different wavelengths are wavelength-multiplexed. A laser 5-4 is arranged in the vicinity where a high-speed electric signal is generated, and the light from the laser 5-4 is bundled by an optical fiber 5-6 and emitted as a thick light beam 5-8 having a diameter of 1-10 mm from the board end. Since the beam diameter is large, it is not necessary to align the light beam. Even with the accuracy of mounting a board by using a normal bookshelf, the optical connection between the laser and the detector is possible without any problem.

【0045】図7に受光側の構成を示す。図7(a)は
フィルタアレイ付きディテクタアレイを示したものであ
り、図7(b)はフィルタアレイとディテクタ群間を光
ファイバで接続したものである。6−1はフィルタアレ
イ、6−2はマイクロレンズアレイ、6−3はディテク
タアレイであり、6−4は光ビームであり、6−5は個
別の光ディテクタ群、6−6は光ファイバ、6−7は光
ファイバアレイの先端部を示している。図では、これら
の部品を分けて示しているが、実際にはこれらは接着さ
れる。フィルタアレイ6−1は薄い薄膜干渉フィルタを
小さくカットして、接着してもよい。図9に示すよう
に、液晶可変波長フィルタアレイを用いてもよい。
FIG. 7 shows the structure of the light receiving side. FIG. 7 (a) shows a detector array with a filter array, and FIG. 7 (b) shows a filter array and a detector group connected by an optical fiber. 6-1 is a filter array, 6-2 is a microlens array, 6-3 is a detector array, 6-4 is a light beam, 6-5 is an individual photodetector group, 6-6 is an optical fiber, 6-7 has shown the front-end | tip part of an optical fiber array. In the figure, these parts are shown separately, but in reality, they are bonded together. The filter array 6-1 may be formed by cutting a thin thin film interference filter into small pieces and adhering them. As shown in FIG. 9, a liquid crystal variable wavelength filter array may be used.

【0046】ここで、図9を用いて、液晶可変波長フィ
ルタアレイについて説明する。このフィルタアレイは、
上側基板A、液晶層B、下側基板Cからなり、上側基板
Aは誘電体ミラー8−3、透明電極8−2がついたマイ
クロレンズアレイ基板8−1である。8−5は液晶層で
あり、ホモジニアス配向している。下側基板Cは誘電体
ミラー8−6、セルごとに分割した透明電極8−7を形
成したガラス基板8−8である。
Here, the liquid crystal variable wavelength filter array will be described with reference to FIG. This filter array
It is composed of an upper substrate A, a liquid crystal layer B, and a lower substrate C. The upper substrate A is a microlens array substrate 8-1 with a dielectric mirror 8-3 and a transparent electrode 8-2. Reference numeral 8-5 is a liquid crystal layer, which is homogeneously aligned. The lower substrate C is a glass substrate 8-8 having a dielectric mirror 8-6 and a transparent electrode 8-7 divided for each cell.

【0047】対向する誘電体ミラーによってファブリペ
ロー干渉計を構成し、その間に液晶を含み、電圧を印加
することにより、液晶の屈折率を変化させて、透過波長
を変化させる。個別の電極に印加する電圧を調整するこ
とにより、フィルタアレイ内の個々のフィルタの透過波
長を調整することができる。実際には約5Vの電源から
の電圧を半固定抵抗によって分圧した電圧を印加するこ
とによって、各セルに印加する電圧を調整する。可変波
長フィルタアレイの透過波長のパターンを自由に設定で
きるので、光の交差配線を自由に設定できる。また、上
側基板にはマイクロレンズアレイを用いているため、透
過した光は個々に集光されることになる。液晶可変波長
フィルタは、偏波依存性を持つが、本発明のボード間イ
ンタコネクションでは、フィルタアレイに入射する光は
液晶に平行な直線偏波のみであるので、液晶可変波長フ
ィルタの偏波依存性は問題にはならない。
A Fabry-Perot interferometer is constituted by opposed dielectric mirrors, liquid crystal is included between them, and a voltage is applied to change the refractive index of the liquid crystal, thereby changing the transmission wavelength. By adjusting the voltage applied to the individual electrodes, the transmission wavelength of each filter in the filter array can be adjusted. Actually, the voltage applied to each cell is adjusted by applying a voltage obtained by dividing the voltage from the power source of about 5 V by the semi-fixed resistor. Since the transmission wavelength pattern of the variable wavelength filter array can be freely set, the optical cross wiring can be freely set. In addition, since the microlens array is used for the upper substrate, the transmitted light is individually collected. The liquid crystal variable wavelength filter has polarization dependence, but in the inter-board interconnection of the present invention, the light incident on the filter array is only linearly polarized light parallel to the liquid crystal. Gender does not matter.

【0048】図8は、図4,5で示した実施例2で用い
られた偏光ビームスプリッタ周りの詳細を示した図面で
あり、図8(a)は波長多重光源から光が出射する様
子、図8(b)は波長多重された光がディテクタに入射
する様子を示した図面である。7−1はλ/4板、7−
2は偏光制御用液晶板、7−3はプリズムミラー、7−
4は偏光ビームスプリッタである。光源から出射した波
長多重された光ビームはλ/4板7−1を通過して、円
偏光(矢印の太い実線部分)になり、偏光ビームスプリ
ッタ7−4でp偏波(矢印の太い破線部分)、s偏波
(矢印の太い斜線部分)の2つに分けられる。p偏波は
偏光ビームスプリッタ7−4を直進するが、s偏波は9
0度曲げられ、左の隣接ボードへ行く。直進したp偏波
はλ/4板7−1、プリズムミラー7−3、λ/4板7
−1を通ってs偏波になり、偏光ビームスプリッタ7−
4で曲げられて、右側の隣接ボードに行く。一方、隣接
ボードから入射した光ビームについても同様であり、左
右から入射した光ビームは光ディテクタに到達する。こ
の時、光ビームの径が太いので、特に機械的にアライメ
ントすることもない。
FIG. 8 is a drawing showing details around the polarization beam splitter used in the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5, and FIG. 8 (a) shows how light is emitted from the wavelength multiplexing light source. FIG. 8B is a diagram showing how the wavelength-multiplexed light is incident on the detector. 7-1 is a λ / 4 plate, 7-
2 is a polarization controlling liquid crystal plate, 7-3 is a prism mirror, 7-
Reference numeral 4 is a polarization beam splitter. The wavelength-division-multiplexed light beam emitted from the light source passes through the λ / 4 plate 7-1 and becomes circularly polarized light (thick solid line with an arrow), and is polarized by the polarization beam splitter 7-4 (thick broken line with an arrow). Part) and s-polarized wave (thick hatched part of arrow). The p polarized wave goes straight through the polarization beam splitter 7-4, but the s polarized wave is 9
Bend 0 degrees and go to the adjacent board on the left. The p-polarized light that travels straight is a λ / 4 plate 7-1, a prism mirror 7-3, and a λ / 4 plate 7.
The polarized beam splitter 7-
Bend at 4 and go to the adjacent board on the right. On the other hand, the same applies to the light beams incident from the adjacent boards, and the light beams incident from the left and right reach the photodetector. At this time, since the diameter of the light beam is large, no mechanical alignment is required.

【0049】本実施例では、ファイバを用いていないの
で、コネクタが不要であり、光ビームの密度を上げるこ
とができる。また、波長多重して1本の太い光ビームと
しているので、特別なビームのアライメントをすること
もなく、光接続することができる。本実施例では、波長
多重を用いて、多チャンネル化を図っているが、実施例
1と同様に光ビームアレイをして空間分割で多チャンネ
ル化を図ってもよい。
In this embodiment, since no fiber is used, no connector is required and the density of the light beam can be increased. Further, since wavelength division multiplexing is performed to form one thick light beam, optical connection can be performed without special beam alignment. In the present embodiment, wavelength multiplexing is used to achieve multiple channels, but as with the first embodiment, a light beam array may be used to achieve multiple channels by space division.

【0050】上述したように、本実施例のボード間光イ
ンタコネクション装置では、自由空間光接続をボード間
光インタコネクションに適用し、各ボードのレーザアレ
イから出射した光ビームを偏光ビームスプリッタにより
左右2方向に出射させ、隣接する偏光ビームスプリッタ
を通過する時その一部をディテクタで受け、残りを通過
させる。これを繰り返すことにより、各ボードの端に設
けた偏光ビームスプリッタの間において、従来のボード
実装の利点を生かし、更に光のインタコネクションの利
点を生かした光インタコネクションを実現できる。更に
光ビームを正確にアライメントするために、光ビームの
方向を制御する偏光素子を設けるとともに、またもう一
つの方法として正確にアライメントする必要のないよう
に、波長多重して太いビームとして接続している。
As described above, in the inter-board optical interconnection device of the present embodiment, the free space optical connection is applied to the inter-board optical interconnection, and the light beam emitted from the laser array of each board is left and right by the polarization beam splitter. The light is emitted in two directions, and when passing through the adjacent polarization beam splitter, a part of it is received by the detector and the rest is passed. By repeating this, it is possible to realize the optical interconnection between the polarization beam splitters provided at the ends of the boards by utilizing the advantages of the conventional board mounting and the advantages of the optical interconnection. In addition, in order to accurately align the light beam, a polarizing element that controls the direction of the light beam is provided, and as another method, wavelength-multiplexed and connected as a thick beam so that accurate alignment is not necessary. There is.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気回路を搭載したボードをブックシェルフ状に実装し
てボード間の信号のやり取りをするボード間インタコネ
クション装置において、偏光ビームスプリッタ、光ビー
ムを反射させるプリズムミラー、光ビームを発する半導
体レーザアレイ、光信号を受ける光ディテクタアレイ、
光の偏波状態を制御するアレイ偏光制御素子を設けて、
更に光ビームをアライメントするために偏光制御素子ア
レイを設けたり、波長多重で太いビームとしたりするこ
とにより、特別なアライメント機構を設けることなく、
ボード間の光バス接続をすることが可能となる。
As described above, according to the present invention,
In a board-to-board interconnection device that mounts electrical boards on a bookshelf and exchanges signals between the boards, a polarizing beam splitter, a prism mirror that reflects the light beam, a semiconductor laser array that emits the light beam, and an optical An optical detector array that receives signals,
By providing an array polarization control element that controls the polarization state of light,
Further, by providing a polarization control element array for aligning the light beam, or by making a thick beam by wavelength multiplexing, without providing a special alignment mechanism,
It is possible to connect optical buses between boards.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1に係るボード間光インタコネ
クション装置の基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an inter-board optical interconnection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のボード間光インタコネクション装置に使
用されている偏光ビームスプリッタの周りの構成を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration around a polarization beam splitter used in the inter-board optical interconnection device of FIG.

【図3】図1のボード間光インタコネクション装置に使
用されている偏光ビームスプリッタの周りの構成を示す
図であり、他のボードから入射してくる光ビームのバス
について示す説明図である。
FIG. 3 is a diagram showing a structure around a polarization beam splitter used in the inter-board optical interconnection device of FIG. 1, and is an explanatory diagram showing a bus of a light beam incident from another board.

【図4】本発明の他の実施例2に係るボード間光インタ
コネクション装置の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an inter-board optical interconnection device according to another embodiment 2 of the present invention.

【図5】図4に示す実施例2において電気部品を搭載し
たボードと光部品が分離された構造を示す図である。
5 is a diagram showing a structure in which an optical component is separated from a board on which an electrical component is mounted in the second embodiment shown in FIG.

【図6】図4および図5の実施例2における光源側の構
造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a structure on the light source side in Example 2 of FIGS. 4 and 5;

【図7】図4および図5の実施例2における受光側の構
造を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a structure on a light receiving side in Example 2 of FIGS. 4 and 5;

【図8】図4および図5の実施例2における偏光ビーム
スプリッタの周りの構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration around a polarization beam splitter in Embodiment 2 of FIGS. 4 and 5;

【図9】液晶可変波長ファイバアレイの構成を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal variable wavelength fiber array.

【図10】D−ファイバを用いたボード間バス接続の構
成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of inter-board bus connection using a D-fiber.

【図11】スマートピクセルボード間インタコネクショ
ンを用いたバックプレーンの構造を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a structure of a backplane using interconnection between smart pixel boards.

【図12】光ファイバとカップラを使用したボード間光
バスの構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an inter-board optical bus using an optical fiber and a coupler.

【図13】ホログラムを用いてボード間のインタコネク
ションを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing interconnection between boards using a hologram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−1−a〜1−1−e ボード 1−3,2−7 プリズムミラー 1−4,2−2 ディテクタアレイ 1−5 レーザアレイ 1−7 バックプレーン 1−8 反射ミラー 1−10 光反射層 2−3 面発光レーザアレイ 2−5 マイクロレンズアレイ 2−6 ミラー 2−8 λ/4板 2−9 偏光ビームスプリッタ 2−10 液晶プリズムアレイ 2−11 偏光制御液晶素子 1-1-a to 1-1-e Board 1-3, 2-7 Prism mirror 1-4, 2-2 Detector array 1-5 Laser array 1-7 Backplane 1-8 Reflection mirror 1-10 Light reflection Layer 2-3 Surface-emitting laser array 2-5 Microlens array 2-6 Mirror 2-8 λ / 4 plate 2-9 Polarizing beam splitter 2-10 Liquid crystal prism array 2-11 Polarization control liquid crystal element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/12 (72)発明者 日野 滋樹 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H04B 10/12 (72) Inventor Shigeki Hino 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph Phone Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気回路を搭載したボードをブックシェ
ルフ状に実装してボード間の信号のやり取りを行うボー
ド間光インタコネクション装置であって、偏光ビームス
プリッタ、光ビームを発する半導体レーザアレイ、光信
号を受ける光ディテクタアレイ、光の偏波状態を制御す
るアレイ偏光制御素子、光のビームの進行方向を微調す
るアレイ偏光制御素子を各ボード毎に設け、光ビームは
ボードに対して垂直に自由空間を進行し、所望の光ディ
テクタに光が接続されることを特徴とするボード間光イ
ンタコネクション装置。
1. An inter-board optical interconnection device for mounting a board on which an electric circuit is mounted in a bookshelf form and exchanging signals between the boards, which comprises a polarization beam splitter, a semiconductor laser array emitting a light beam, and an optical beam. An optical detector array that receives signals, an array polarization control element that controls the polarization state of light, and an array polarization control element that finely adjusts the traveling direction of the light beam are provided for each board, and the light beam is free to be perpendicular to the board. An inter-board optical interconnection device characterized in that it travels through a space and light is connected to a desired photo detector.
【請求項2】 電気回路を搭載したボードをブックシェ
ルフ状に実装してボード間の信号のやり取りを行うボー
ド間光インタコネクション装置であって、偏光ビームス
プリッタ、光ビームを反射させるプリズムミラー、光ビ
ームを発する半導体レーザアレイ、光信号を受ける光デ
ィテクタアレイ、光の偏波状態を制御するアレイ偏光制
御素子、光のビームの進行方向を微調するアレイ偏光制
御素子を各ボード毎に設け、ボードの下側または横側に
はミラーまたは偏光ビームスプリッタが設けられ、レー
ザアレイから発せられた光ビームは偏光ビームスプリッ
タとミラーの間でボードに対して±45度の角度をもっ
て自由空間を進行し、反射を繰り返しながら所望の光デ
ィテクタに光が接続されることを特徴とするボード間光
インタコネクション装置。
2. A board-to-board optical interconnection device for mounting a board on which an electric circuit is mounted in the form of a bookshelf and exchanging signals between the boards, which comprises a polarization beam splitter, a prism mirror for reflecting a light beam, and an optical beam. A semiconductor laser array that emits a beam, an optical detector array that receives an optical signal, an array polarization control element that controls the polarization state of light, and an array polarization control element that finely adjusts the traveling direction of the light beam are provided for each board. A mirror or a polarizing beam splitter is installed on the lower side or the lateral side, and the light beam emitted from the laser array travels in free space at an angle of ± 45 degrees with respect to the board between the polarizing beam splitter and the mirror, and is reflected. Optical interconnection between boards, characterized in that light is connected to a desired photodetector while repeating Location.
【請求項3】 光ビームを発する前記半導体レーザアレ
イは、多波長の光を発する半導体レーザアレイまたは異
なる波長の光を発する半導体レーザからの光ファイバを
束ねたものからなり、前記半導体レーザから発せられた
光をレンズ一枚で太いビーム1本に変換し、波長多重で
ボード間を接続し、受光側では面型のフィルタアレイお
よび面型のディテクタアレイまたはファイバアレイの付
いた光ディテクタアレイで受けることを特徴とする請求
項1または2記載のボード間光インタコネクション装
置。
3. The semiconductor laser array that emits a light beam comprises a semiconductor laser array that emits light of multiple wavelengths or a bundle of optical fibers from semiconductor lasers that emit light of different wavelengths, and is emitted from the semiconductor laser. Converted light into a thick beam with one lens, connect the boards with wavelength multiplexing, and receive on the receiving side with a surface filter array and a surface detector array or an optical detector array with a fiber array. The inter-board optical interconnection device according to claim 1 or 2, characterized in that:
【請求項4】 光ビームの方向を微調する素子は、プリ
ズム基板内に充填された液晶素子であり、偏光状態を制
御するアレイ素子は平行ガラス基板内に充填された液晶
素子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
かに記載のボード間光インタコネクション装置。
4. An element for finely adjusting the direction of a light beam is a liquid crystal element filled in a prism substrate, and an array element for controlling a polarization state is a liquid crystal element filled in a parallel glass substrate. The inter-board optical interconnection device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 液晶偏光制御素子により光ビームの偏光
状態を制御し、光ビームの一部が偏光ビームスプリッタ
を直進または反射するようにして光ディテクタに光を到
達させ、その他の光ビームは偏光ビームスプリッタで反
射または直進してそのまま光が通過するようにして光の
バス接続を可能とすることを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載のボード間光インタコネクション装
置。
5. A liquid crystal polarization control element controls the polarization state of a light beam so that a part of the light beam goes straight to or is reflected by a polarization beam splitter to allow light to reach a photodetector, and the other light beams are polarized. 4. The inter-board optical interconnection device according to claim 1, wherein the optical bus connection is made possible by allowing the light to pass through as it is reflected or straight by the beam splitter.
【請求項6】 偏光ビームスプリッタの一方の面には、
λ/4板とレーザアレイとディテクタファイバを実装
し、他方の面にはλ/4板とプリズムミラーを備え、レ
ーザアレイから出力される光ビームがボードの前後2方
向に出射され、更に前後2方向から入射する光ビームを
ディテクタアレイで受光することができることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれかに記載のボード間光イ
ンタコネクション装置。
6. The one side of the polarization beam splitter comprises:
The λ / 4 plate, the laser array, and the detector fiber are mounted, and the other surface is provided with the λ / 4 plate and the prism mirror, and the light beam output from the laser array is emitted in two front and rear directions of the board. 4. The inter-board optical interconnection device according to claim 1, wherein a light beam incident from a direction can be received by a detector array.
【請求項7】 光ビームが終端で戻るように両端に光の
反射層を設けたことを特徴とする請求項1ないし3記載
のボード間光インタコネクション装置。
7. The inter-board optical interconnection device according to claim 1, wherein a light reflection layer is provided at both ends so that the light beam returns at the end.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003514413A (en) * 1999-11-11 2003-04-15 インテル・コーポレーション Bus configuration for optically interconnecting multiple arithmetic units
US6836015B2 (en) 2003-05-02 2004-12-28 International Business Machines Corporation Optical assemblies for transmitting and manipulating optical beams
JP2011520379A (en) * 2008-05-08 2011-07-14 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Optical polymorphic computer system
JP2013543302A (en) * 2010-09-15 2013-11-28 イービジョン スマート オプティクス インコーポレイテッド System, device, and / or method for managing images

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003514413A (en) * 1999-11-11 2003-04-15 インテル・コーポレーション Bus configuration for optically interconnecting multiple arithmetic units
US6836015B2 (en) 2003-05-02 2004-12-28 International Business Machines Corporation Optical assemblies for transmitting and manipulating optical beams
US8089133B2 (en) 2003-05-02 2012-01-03 International Business Machines Corporation Optical assemblies for transmitting and manipulating optical beams
JP2011520379A (en) * 2008-05-08 2011-07-14 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Optical polymorphic computer system
US8724936B2 (en) 2008-05-08 2014-05-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical polymorphic computer systems
JP2013543302A (en) * 2010-09-15 2013-11-28 イービジョン スマート オプティクス インコーポレイテッド System, device, and / or method for managing images

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