JPH10274791A

JPH10274791A - ボード間及びユニット間の光インタコネクション装置

Info

Publication number: JPH10274791A
Application number: JP9144327A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hirabayashi; 克彦平林; Takeshi Yamamoto; 剛山本; Shigeki Hino; 滋樹日野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】超高密度・大容量で、光源の波長を正確に制
御する必要がなく、経済的かつ適確にボード間の光接続
を行うことができる光インタコネクション装置を提供す
る。【解決手段】トランスミッタアレイ２−３から発生し
た光ビームアレイは偏光ビームスプリッタ２−９に入射
して直角に折曲され、隣接ボードの窓部２−１に入射
し、この窓部２−１に設けられたＴＮ液晶アレイ素子２
−８で偏光制御され、これにより偏光面が９０゜回転さ
れた光ビームは偏光ビームスプリッタ２−９で直角に折
曲されて液晶マイクロプリズムアレイ２−１０に入射
し、進行方向を制御され、所望のディテクタで受光さ
れ、一方、ＴＮ液晶アレイ素子２−８で偏光面が９０゜
回転されない光ビームは偏光ビームスプリッタ２−９を
伝搬方向に通過して次の隣接ボードの窓部２−１に入射
し、同様に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速、超高密
度、大容量ＡＴＭスイッチＬＳＩなどの電気部品が搭載
された複数のボードがブックシェルフ状に実装された装
置において、ボード間の超高速、超高密度、超大容量の
信号を光を用いて接続するボード間の光インタコネクシ
ョン装置に関する。

【０００２】また、本発明は、超高速、超高密度、大容
量ＡＴＭスイッチＬＳＩなどの電気部品が搭載された複
数のボードをブックシェルフ状に並べてユニット内に実
装すると共に、そのユニットを複数縦積みにして架（キ
ャビネット）内に実装した装置において、異なるユニッ
ト間におけるそれぞれのボード間の信号を光を用いて接
続するユニット間の光インタコネクション装置に関す
る。

【０００３】

【従来の技術】大容量の交換機を実現する場合、図２５
に示すように、Ｎ×ＮスイッチをＭ行Ｌ列に配置する。
２５−１はＮ×Ｎスイッチであり、２５−２はこれらを
接続する配線である。また、セルの廃棄率を小さくする
ために、Ｎ×Ｎスイッチを多段化して並べる。すなわ
ち、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ボード２６
−１をブックシェルフ状に並べて、ボード間光配線２６
−２によって複数のボード２６−１を相互に接続する。
更に、大容量の交換機をブックシェルフ型の実装で実現
するためには、図２７に示すような構成が必要となる。
すなわち、ボード２６−１をブックシェルフ状に並べて
それらのボード２６−１間をボード間光配線２６−２で
接続したものを１ユニットとし、複数のユニット２７−
２を多段に配置する。このとき、異なるユニット２７−
２間におけるそれぞれのボード２６−１間の接続も、ユ
ニット間光配線２７−３によって光接続する。２７−１
は、全ての複数のユニット２７−２を収納するキャビネ
ットである。図２８にキャビネット及びユニットの概観
を示す。ここで、２８−１は扉、２８−２はユニット２
７−２から入出力するビーム、２８−３は電気バックプ
レーンに接続する電気コネクタである。

【０００４】ところで、現在実用化されているＡＴＭス
イッチボード間接続は、電気配線を基本としており、そ
の性能は電気コネクタのピン密度と伝送できる信号の速
度とで決定される。現在のコネクタピン密度は約１本／
mm²である。現状１００Mbit/sの速度で数cm電気信号を
送るには１Ｗ程度が必要であり、放熱を考慮する必要が
ある。また高速の信号がボード間を通ると、ＥＭＣ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１００Mbit/s、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。
ＡＴＭスイッチボード間あるいはユニット間の光インタ
コネクションには、半導体レーザアレイとディテクタア
レイ間を光ファイバアレイを介して接続した光インタコ
ネクションモジュールが開発され、すでに市販の段階に
ある（参考文献 J.Nishikido, S.Hino, S.Urushidani a
nd K.Yamasaki, "Demonstration of Optically Interco
nnected Switching Network," Globecom'93, pp.1187-1
191)。

【０００５】しかし、ファイバ形の光インタコネクショ
ンモジュールのスループットは高々数１０Gbit/s程度で
あり、将来のスループットが１Tbit/sから１０Tbit/sの
超大容量のＡＴＭスイッチボード間の光配線に適用する
には、容量が不十分である。そこで、光ビームを自由空
間に飛ばして、光源とディテクタ間を光ファイバを介す
ることなく直接接続するフリースペース光インタコネク
ションが有力な候補として、研究されている。フリース
ペース光インタコネクションは、互いの光信号の干渉が
なく、超高密度光配線が可能であり、低スキューであ
り、電気ノイズがなく、光の結合ロスが少ないなどの優
れた特徴を有する。

【０００６】超大容量ＡＴＭスイッチを形成する方法に
は、種々の方法が提案されている。その構成法の１つの
例を図２９を用いて説明する。図２９の上側図面に示す
ように、２×２スイッチ２９−１を基本単位スイッチと
して、Ｎ×ＮのサブネットワークＬＳＩ２９−２（ＭＣ
Ｍ実装を含む）を作製し、これをボードに実装して、ボ
ードをＭ段Ｌ列ブックシェルフ状に並べ、ボード間を接
続する。この実装法の利点は基本Ｎ×Ｎサブネットワー
クスイッチボードを一度作製しておけば、Ｍ段、Ｌ列の
数を任意に変えることにより、スイッチの容量を自由に
拡張、縮小ができる点である。これらのボードをブック
シェルフ状に並べた場合、図３０（ａ）に示すようにボ
ードを跨ぐ平行およびクロス配線が必要になる。

【０００７】一方、２×２基本単位スイッチ２９−１を
図２９の破線Ａで囲う領域のように縦に切り出して、１
枚のボードの上に実装する方法もある。この場合の配線
は図３０（ｂ）のように隣接ボード間の平行およびクロ
ス配線となる。この構成の一例としては大容量ＡＴＭス
イッチを目的に研究されているベル研究所のディジタル
再生形光スイッチＳＥＥＤスイッチ・システム５、およ
びＮＴＴのＥＡＲＳスイッチ（１６×１６スイッチ、４
段構成）が挙げられる。この構成の利点はチップ間およ
びボード間配線が隣接チップ、隣接ボード間のみとな
り、光の超高密度配線に適している点である。

【０００８】隣接ボード間を接続するフリースペース光
インタコネクションには多くの報告例がある。

【０００９】例えば、Mcgill大のHintonらは、バックプ
レーンにフリースペースの超並列の光インタコネクショ
ンとディジタル再生形スイッチ（ＳＥＥＤ）を利用した
光バックプレーン（T.Szymanski and H.S.Hinton, Arch
itecture of a Terabit Free-space photonic backplan
e, The international conferece on optical computin
g technical digest, OC'94, Edinburgh, Scotland, Au
gust 22-25,(1944) WD2/221)を提案している。

【００１０】また、並列プロセッサ間を光で接続するた
め、ＮＴＴの坂野らは低密度、低速ではあるが、ボード
上に４×４のＬＥＤとディテクタを配置し、このボード
を４枚並べて２０Mbit/sフリースペース隣接ボード間光
インタコネクションを実現している（T.Sakano, T.Mats
umoto, and K.Noguchi "Three-dimensional board-to-b
oard free-space interconnects and their applicatio
n to the prototype multiprocessor system＊C0SINE-I
II, Applied Optics, vol.34, pp.1815-1822,1995）。

【００１１】更に、高速な隣接ボード間フリースペース
光インタコネクションとしてはＭＩＴのD.Z.Tsang が微
動台を用いて半導体レーザからのコリメートした光ビー
ムを２４cmを飛ばし、チャンネル当り１Gbit/sのスピー
ドで２０チャンネルの光インタコネクションを実現して
いる（D.Z.Tsang, "one-gigabit per second free-spac
e optical interconnection," Applied Optics vol.29,
2034-2037, 1990）。

【００１２】一方、ボードを跨ぐ光インタコネクション
としては、ボード間のバス接続を可能にしたＤ−ファイ
バによる光インタコネクション（P.Healey, "Chapter 7
Multidimensional Switching Systems in Photonics i
n Switching, Vol.II," Edited by J.E.Midwinter, Pre
ssed by Academic Press (London))、ホログラムをバッ
クプレーンに用いた光インタコネクション、（R.C.Kim,
"An Optical Holographic Backplane Interconnect sy
stem, J.Lightwave.Tech.vol.9, p.1650-1656,1991 J.N
ishikido, S.Hino, S.Urushidani and K.Yamasaki, "De
monstration of Optically Interconnected Switching
Network," Globecom'93, pp.1187-1191）がある他に、
ＮＴＴの三日月らはボード間の光バス配線を目的とし
て、ボード間を光カップラを介して光ファイバで接続し
１Gbit/sのクロック分配を行っている（K.Itoh, R.Konn
o, Y.Katagiri, and T.Mikazuki "Data Transmission P
erformance of an Optical Backboard Bus" Proc.of Ja
pan IEMT pp.268-271 1995）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光インタコネクションにおいて、Ｄファイバに
よる光インタコネクションはロスが大きいため、中間に
アンプを設置しなければならないという問題がある。

【００１４】また、固定のホログラムをバックプレーン
に用いてボードを跨ぐ光インタコネクションは、所望の
光以外に０次、−１次、±２次等の高次の不要な光が発
生し、クロストークが増大するという問題があり、更に
バックプレーン全体の大きなホログラムを作製するに
は、コストが高すぎるという問題もあるし、更に正確に
光源の波長を制御し、所望の光接続がなされるように、
光ビームのアライメントを行うことは困難であるという
問題がある。

【００１５】光カップラを用いて光ファイバ配線するボ
ード間光インタコネクションでは、その容量が高々数１
０Gbit/sに制御されてしまうという問題がある。

【００１６】一方、従来において、ユニット間のインタ
コネクションとしては電気のバックプレーンを介した電
気のインタコネクションしか実存せず、そのスループッ
トは非常に低いという問題がある。また、ユニット間を
光ファイバを用いて接続する光インタコネクションも研
究されているが、そのスループットは高々１０Gbit/sと
低いのが現状である。

【００１７】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、超高密度・大容量で、光源の
波長を正確に制御する必要がなく、経済的かつ適確にボ
ード間の光接続を行うことができるフリースペースにお
けるボード間の光インタコネクション装置を提供するこ
とにある。

【００１８】また、その目的とするところは、ロスが小
さく、中間に増幅器を必要としないとともに、低価格で
フリースペースクロストークが少なく、光ビームのアラ
イメントを適確に行うことができるボード間の光インタ
コネクション装置を提供することにある。

【００１９】更に、その目的とするところは、フリース
ペース光インタコネクションで異なるユニットのそれぞ
れのボード間の信号を接続することができるユニット間
の光インタコネクション装置を提供することにある。

【００２０】

【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に記載の発明は、それぞれに電気回路が搭
載されると共に、開口部が形成された複数のボードと、
その複数のボードをブックシェルフ状に支持する支持部
材と、前記複数のボードの各々の一端に配設され、光ビ
ームアレイを出射するトランスミッタアレイと、前記複
数のボードの各々の前記開口部に設けられ、前記開口部
を通過する光ビームアレイの各々の光ビームの偏光方向
を制御する偏光制御アレイ素子と、その偏光制御アレイ
素子に近接して設けられ、対応するボード上のトランス
ミッタアレイから出射された光ビームアレイを入射して
直角に折曲させて次段のボードの開口部方向に導く一
方、前段のボードから前記偏光制御アレイ素子を介して
入射された光ビームアレイを、前記偏光制御アレイ素子
の制御に応じて、次段のボードの開口部方向に真っ直ぐ
に導くか、又は第１の方向に直角に折曲させる偏光ビー
ムスプリッタと、その偏光ビームスプリッタの前記第１
の方向に相当する一方の側に近接して配設され、前記偏
光ビームスプリッタで直角に折曲された各々の光ビーム
の進行方向を個々に制御する第１の光偏向制御アレイ素
子と、前記ボード上の前記一方の側に配設され、前記第
１の光偏向制御アレイ素子によって進行方向を制御され
た各々の光ビームを受光するディテクタアレイと、を備
えることを要旨とする。

【００２１】請求項１に記載の発明にあっては、トラン
スミッタアレイから発生した光ビームアレイは偏光ビー
ムスプリッタに入射して直角に折曲され、次段のボード
の開口部に入射し、この開口部に設けられた偏光制御ア
レイ素子で偏光制御され、これにより偏光面が９０゜回
転された光ビームは偏光ビームスプリッタで直角に折曲
されて光偏向制御アレイ素子に入射し、進行方向を制御
され、所望のディテクタで受光され、一方、偏光制御ア
レイ素子で偏光面が９０゜回転されない光ビームは偏光
ビームスプリッタを伝搬方向に通過して更に次段のボー
ドの開口部に入射し、同様に制御される。

【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記トランスミッタアレイ及び前記デ
ィテクタアレイは、前記ボードに対して垂直に配設され
ていることを要旨とする。

【００２３】請求項２に記載の発明にあっては、ボード
内において高い実装密度が達成できる。

【００２４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記トランスミッタアレイ及び前記デ
ィテクタアレイは、前記ボードに対して並行に配設さ
れ、前記トランスミッタアレイから出射された光ビーム
アレイを直角に折曲させ前記偏光ビームスプリッタの方
向に導く第１のプリズムミラーと、前記偏光ビームスプ
リッタから前記第１の方向に出射された光ビームアレイ
を直角に折曲させ前記ディテクタアレイに入射させる第
２のプリズムミラーと、を更に備えることを要旨とす
る。

【００２５】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の発明において、前記トランスミッタアレイは、
出射する光ビームアレイの各々の光ビームの進行方向を
個々に偏向制御する第２の光偏向制御アレイ素子を有す
ることを要旨とする。

【００２６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記トランスミッタアレイは、出射す
る光ビームアレイの各々の光ビームの進行方向を個々に
固定的に偏向する固定偏向素子を有することを要旨とす
る。

【００２７】請求項５に記載の発明にあっては、この固
定偏向素子で光ビーム群を大まかに偏向させておき、光
偏向制御素子を微調整用として使用できる。

【００２８】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記トランスミッタアレイは、出射す
る光ビームアレイを一括して偏向するビームアレイ一括
偏向制御素子を有することを要旨とする。

【００２９】請求項６に記載の発明にあっては、光ビー
ムアレイが機械的な要因等で全体的にずれた場合、一括
して修正できる可能性があるという利点がある。

【００３０】請求項７に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記第１の光偏向制御アレイ素子及び
前記第２の光偏向制御アレイ素子は、透明電極及び配向
膜を付けた平面基板とマイクロプリズムアレイ板とで液
晶を挟んだ構造を持つ液晶マイクロプリズムアレイであ
ることを要旨とする。

【００３１】請求項８に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記第１の光偏向制御アレイ素子及び
前記第２の光偏向制御アレイ素子は、２枚の液晶プリズ
ムアレイを直交させて張り合わせた液晶プリズムアレイ
であることを要旨とする。

【００３２】請求項９に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記第１の光偏向制御アレイ素子及び
前記第２の光偏向制御アレイ素子は、窓を開けたアレイ
分割電極で液晶層を挟んだ構造を持つ液晶偏向制御アレ
イ素子であることを要旨とする。

【００３３】請求項１０に記載の発明は、請求項４に記
載の発明において、前記第１の光偏向制御アレイ素子及
び前記第２の光偏向制御アレイ素子は、静電力によって
ビームの進行方向を制御できる静電制御マイクロミラー
アレイであることを要旨とする。

【００３４】請求項１１に記載の発明は、請求項４に記
載の発明において、前記第１の光偏向制御アレイ素子及
び前記第２の光偏向制御アレイ素子は、回折格子を書き
込むことが可能なホログラムであることを要旨とする。

【００３５】請求項１２に記載の発明は、請求項４に記
載の発明において、前記第１の光偏向制御アレイ素子及
び前記第２の光偏向制御アレイ素子は、機械的にビーム
の進行方向を制御できるメカニカル回転ミラーであるこ
とを要旨とする。

【００３６】請求項１３に記載の発明は、請求項４に記
載の発明において、前記第１の光偏向制御アレイ素子及
び前記第２の光偏向制御アレイ素子は、機械的にビーム
の進行方向を制御できるメカニカル回転プリズムである
ことを要旨とする。

【００３７】請求項１４に記載の発明は、請求項５に記
載の発明において、前記固定偏向素子は、ホログラム、
プリズムアレイ、又はミラーアレイであることを要旨と
する。

【００３８】請求項１５に記載の発明は、請求項６に記
載の発明において、前記ビームアレイ一括偏向制御素子
は、頂角可変プリズムであることを要旨とする。

【００３９】請求項１６に記載の発明は、請求項６に記
載の発明において、前記ビームアレイ一括偏向制御素子
は、２枚の液晶プリズムアレイを直交させて張り合わせ
た液晶プリズムアレイであることを要旨とする。

【００４０】請求項１７に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、前記偏光制御アレイ素子は、アレイ
状の透明電極によって挟まれたツイストネマチック液晶
であることを要旨とする。

【００４１】請求項１８に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、前記トランスミッタアレイは、光ビ
ームアレイを発する面発光レーザアレイを有することを
要旨とする。

【００４２】請求項１９に記載の発明は、請求項６に記
載の発明において、前記トランスミッタアレイに含ま
れ、モニタビームを発するモニタビーム用面発光レーザ
と、前記レシーバアレイに含まれ、前記偏光制御アレイ
素子、前記偏光ビームスプリッタ、及び前記第１の光偏
向制御アレイ素子を介した前記モニタビームを入射して
その位置を検出する位置センサと、その位置センサが検
出した前記モニタビームの位置に応じて、前記ビームア
レイ一括偏向制御素子を制御するフィードバック回路
と、を更に備えることを要旨とする。

【００４３】請求項１９に記載の発明にあっては、光ビ
ームアレイが機械的な要因等で全体的にずれた場合、一
括して修正できるという利点がある。

【００４４】請求項２０に記載の発明は、それぞれに電
気回路が搭載された複数のボードが支持部材によりブッ
クシェルフ状に実装されてユニットを構成すると共に、
複数のそのユニットを前記ボードに平行な方向に積み重
ねて構成されたキャビネットに適用される光インタコネ
クション装置において、各々のユニット内の少なくとも
一所定段のボードに配設され、光ビームアレイを出射す
る光源アレイと、その光源アレイから出射された光ビー
ムアレイの各々の光ビームの進行方向を個々に制御する
光偏向制御アレイ素子と、その光偏向制御アレイ素子か
ら出射された光ビームアレイを直角に折曲させる出射用
プリズムミラーと、前記光源アレイが配設されるボード
の次段の各ボードに配設され、他のユニットに係る前記
出射用プリズムミラーから出射された光ビームアレイを
直角に折曲させて対応するボード方向に導く入射用プリ
ズムミラーと、その入射用プリズムミラーから出射され
た光ビームアレイを受光する複数のディテクタで構成さ
れるディテクタアレイと、を備え、前記光偏向制御アレ
イ素子は、所望のユニット内の次段のボードに係る所望
の前記ディテクタに入射するように、光ビームアレイの
各々の光ビームの進行方向を個々に制御することを要旨
とする。

【００４５】光ビームの進行方向を制御できる光偏向制
御アレイ素子を導入し、あるユニット内のボードとそれ
とは異なる他のユニット内のボード間でフリースペース
の光インタコネクションを自由に実現できる。

【００４６】請求項２１に記載の発明は、請求項２０に
記載の発明において、前記出射用プリズムミラーから出
射された光ビームアレイを入射し、前記光源アレイの像
を前記ディテクタアレイ上に結像されるマクロレンズを
更に備えることを要旨とする。

【００４７】請求項２１に記載の発明にあっては、ユニ
ット間を光ビームで接続せずにイメージで接続すること
になる。

【００４８】請求項２２に記載の発明は、それぞれに電
気回路が搭載された複数のボードが支持部材によりブッ
クシェルフ状に実装されてユニットを構成すると共に、
複数のそのユニットを前記ボードに平行な方向に積み重
ねて構成されたキャビネットに適用される光インタコネ
クション装置において、各々のユニット内の少なくとも
一所定段の各ボードに配設され、光ビームアレイを出射
する光源アレイと、その光源アレイから出射された光ビ
ームアレイの各々の光ビームの進行方向を個々に制御す
る光偏向制御アレイ素子と、少なくとも一所定段の各ボ
ードの各々に対応して設けられ、他のユニット方向から
入射される光ビームアレイの各々の光ビームの偏光方向
を制御する偏光制御アレイ素子と、その偏光制御アレイ
素子に近接して設けられ、対応する光偏向制御アレイ素
子から出射された光ビームアレイを入射して直角に折曲
させて他のユニット方向に導く一方、他のユニット方向
から前記偏光制御アレイ素子を介して入射された光ビー
ムアレイを、前記偏光制御アレイ素子の制御に応じて、
他のユニット方向に真っ直ぐに導くか、又は次段のボー
ド方向に直角に折曲させる偏光ビームスプリッタと、前
記次段のボード上の配設され、対応する偏光ビームスプ
リッタから出射された光ビームアレイを受光する複数の
ディテクタで構成されるディテクタアレイと、を備え、
を備えることを要旨とする。

【００４９】請求項２３に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光源アレイか
ら出射された光ビームアレイの各々の光ビームの進行方
向を個々に固定的に偏向する固定偏向素子を更に有する
ことを要旨とする。

【００５０】請求項２４に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光源アレイか
ら出射された光ビームアレイを一括して偏向するビーム
アレイ一括偏向制御素子を更に有することを要旨とす
る。

【００５１】請求項２５に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光偏向制御ア
レイ素子は、透明電極及び配向膜を付けた平面基板とマ
イクロプリズムアレイ板とで液晶を挟んだ構造を持つ液
晶マイクロプリズムアレイであることを要旨とする。

【００５２】請求項２６に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光偏向制御ア
レイ素子は、２枚の液晶プリズムアレイを直交させて張
り合わせた液晶プリズムアレイであることを要旨とす
る。

【００５３】請求項２７に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光偏向制御ア
レイ素子は、窓を開けたアレイ分割電極で液晶層を挟ん
だ構造を持つ液晶偏向制御アレイ素子であることを要旨
とする。

【００５４】請求項２８に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光偏向制御ア
レイ素子は、静電力によってビームの進行方向を制御で
きる静電制御マイクロミラーアレイであることを要旨と
する。

【００５５】請求項２９に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光偏向制御ア
レイ素子は、回折格子を書き込むことが可能なホログラ
ムであることを要旨とする。

【００５６】請求項３０に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光偏向制御ア
レイ素子は、機械的にビームの進行方向を制御できるメ
カニカル回転ミラーであることを要旨とする。

【００５７】請求項３１に記載の発明は、請求項２０、
２１又は２２に記載の発明において、前記光偏向制御ア
レイ素子は、機械的にビームの進行方向を制御できるメ
カニカル回転プリズムであることを要旨とする。

【００５８】請求項３２に記載の発明は、請求項２３に
記載の発明において、前記固定偏向素子は、ホログラ
ム、プリズムアレイ、又はミラーアレイであることを要
旨とする。

【００５９】請求項３３に記載の発明は、請求項２４に
記載の発明において、前記ビームアレイ一括偏向制御素
子は、頂角可変プリズムであることを要旨とする。

【００６０】請求項３４に記載の発明は、請求項２４に
記載の発明において、前記ビームアレイ一括偏向制御素
子は、２枚の液晶プリズムアレイを直交させて張り合わ
せた液晶プリズムアレイであることを要旨とする。

【００６１】請求項３５に記載の発明は、請求項２２に
記載の発明において、前記偏光制御アレイ素子は、アレ
イ状の透明電極によって挟まれたツイストネマチック液
晶であることを要旨とする。

【００６２】請求項３６に記載の発明は、請求項２４に
記載の発明において、モニタビームを発するモニタビー
ム用面発光レーザと、前記レシーバアレイに含まれ、前
記光偏向制御アレイ素子、前記ビームアレイ一括偏向制
御素子、前記出射用プリズムミラー、及び前記入射用プ
リズムミラーを介した前記モニタビームを入射してその
位置を検出する位置センサと、その位置センサが検出し
た前記モニタビームの位置に応じて、前記ビームアレイ
一括偏向制御素子を制御するフィードバック回路と、を
更に備えることを要旨とする。

【００６３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００６４】図１及び図２は、それぞれ本発明のボード
間の光インタコネクション装置に係る第１実施形態の構
成を示す斜視図および横断面図である。両図に示すボー
ド間の光インタコネクション装置は、概略的には超高
速、超高密度、大容量ＬＳＩなどの電気回路、例えばス
イッチＬＳＩ２−２を多数搭載した複数のボード２−０
をブックシェルフ状態にほぼ平行に並べて実装し、この
複数のボード間の信号を光によってやり取りするもので
あり、光を複数のボードに伝達するために各ボード２−
０のほぼ中央に開口部である窓部２−１が形成され、こ
の窓部を通って光が各ボード間を伝送されるとともに、
各ボードの下部には光ビームアレイを発生するトランス
ミッタアレイ２−３が配設され、また各ボードの上部に
は光ビームを受光するレシーバアレイ２−４が配設され
ている。

【００６５】図１及び図２における各符号について説明
する。２−０はボードであり、２−１はボード中央部に
形成された窓部であり、２−２はボードに搭載されたス
イッチＬＳＩであり、２−３はレンズアレイ付き光源ア
レイと第２の光偏向制御アレイ素子がユニットとなった
トランスミッタアレイであり、２−４はレンズアレイ付
きディテクタアレイとして用いるレシーバアレイであ
り、２−５は電気コネクタであり、２−６はトランスミ
ッタアレイ２−３から出射された光ビームアレイであ
り、２−７はこの光ビームを直角に曲げるプリズムミラ
ーである。２−８は偏光制御素子として用いるＴＮ（ツ
イストネマチック）液晶アレイ素子であり、２−９は偏
光ビームスプリッタ（ＰＢＳ（Polarization Beam Spli
tter）と略称する）であり、２−１０は該偏光ビームス
プリッタ２−９を上下から挟む第１の光偏向制御アレイ
素子として用いる液晶マイクロプリズムアレイであり、
２−１１はＰＢＳ２−９から上側に出射された光ビーム
アレイである。

【００６６】また、図２においては部分拡大断面図とし
てトランスミッタアレイ２−３およびレシーバアレイ２
−４の詳細構造を示している。この拡大図において、３
−１は光源として用いる面発光レーザアレイ、３−２は
レンズアレイ、３−３は第２の光偏向制御アレイ素子と
して用いる液晶マイクロプリズムアレイ、２−７は前記
プリズムミラーであり、３−５は光ビームであり、３−
８はディテクタアレイであり、３−６は面発光レーザア
レイ３−１及びディテクタアレイ３−８を実装する半田
バンプであり、２−０は前記ボードである。図２におい
て、●は紙面に対して垂直な偏波を表し、←→は紙面に
平行な偏波を示す。

【００６７】図３は、図１に示したボード間の光インタ
コネクション装置に使用されている光偏向制御アレイ素
子を構成している液晶マイクロプリズムアレイ２−１
０、３−３の詳細な構成を示す図である。この液晶マイ
クロプリズムアレイは、例えば文献「Katsuhiko Hiraba
yashi, Tsuyoshi Yamamoto and Masayasu Yamaguchi, "
Free-space optical interconnections with liquid cr
ystal microprism arrays," Appl.Opt., vol.34, pp.25
71-2580,(1995)」に記載されているものである。

【００６８】図３において、１−１は複数の光入線ビー
ム群、１−２−１は透明平板基板、１−２−２は鋸歯状
のマイクロプリズムが片面形成された透明基板（ここで
はガラス基板を用いた）、１−３は透明電極、１−４は
配向膜、１−５は液晶、１−６は無反射コートである。
１−７は液晶素子を駆動するための電源、１−８は個々
のプリズムに印加する電圧を調整する可変抵抗、１−９
は光出線ビーム群である。液晶は平行配向（ホモジニア
ス配向）している。透明平板基板１−２−１上の透明電
極１−３は各ビームに対応して分割されている。光ビー
ムはガラス基板１−２−２の鋸の傾斜面に入射する。

【００６９】液晶に平行な偏波を持つ光に対しては、屈
折率ｎは印加電圧によって変化し、電圧を増大すると、
ｎｅ→ｎｏへ変化する。Δｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）は通常
０．２〜０．２５程度であるので、プリズムの頂角の２
５％程度は電圧印加によって、出線光ビームの偏向方向
を変えることが可能となる。ビームアレイの進行方向を
個々のビームごとに制御する光偏向制御アレイ素子とし
てｎｅとｎｏの差の大きいメルク社のＥ−８液晶を用い
た場合、頂角が５°，１０°，２０°，３０°の場合、
それぞれ１．２°，２．５°，５°，８°程度まで光の
偏向方向を変化させることが可能である。透明電極をパ
ターニングして、光ビームの偏向方向を個々に制御可能
である。

【００７０】その他の光ビーム偏向制御アレイ素子とし
てはマイクロミラーアレイがある。その構造を図４に示
す。Ｓｉ基板上に、マイクロミラーアレイをプラズマエ
ッチングの技術を用いて形成している。１１−１はＳｉ
基板であり、１１−２は酸化膜、１１−３はポリシリコ
ンから形成されるミラー方向制御用電極、１１−４はＡ
ｌミラー、１１−５は入射光ビーム群、１１−６はＡｌ
ミラーで反射された光ビーム群である。Ａｌミラー１１
−４はグランドに接地されており、ミラー方向制御用電
極１１−３に印加する電圧を制御することにより、Ａｌ
ミラー１１−４の方向を制御可能である。４度まで角度
を連続に変えられることが示されている。本素子も個々
のマイクロミラーに印加する電圧を制御することによ
り、光ビームアレイの偏向方向を個々に制御できる。詳
細は参考文献「D.R.Collins, J.B.Sampsell, L.J.Hornb
eck, J.M.Florence, P.Andrew penze, and M.T.Gately,
"Deformable mirror device spaticical light modula
tors and their applicability neural networks," App
lied Optics Vol.28,(1989) pp.4900-4907」を参照され
たい。

【００７１】その他の光ビーム偏向制御アレイ素子とし
ては液晶偏向素子がある。窓の開いた分割電極で液晶層
を挟んだ構造を持ち、分割電極に印加する電圧を制御す
ることにより、液晶層に屈折率分布を付け、光ビームを
１０度程度偏向する。本素子の場合も個々の光ビームの
偏向方向を制御可能である。その構造を図５（ａ）及び
５（ｂ）に示す。図５（ａ）には液晶偏向素子の上面
図、図５（ｂ）には断面図を示す。１２−１Ａ，１２−
１Ｂ，１２−１Ｃ，１２−１ＤはＡｌ電極、１２−２は
ガラス基板、１２−３は液晶層である。１２−４は入射
光、１２−５は出射光である。ここで電圧を印加しない
場合には、液晶は基板に対して垂直に配向したホメオト
ロピック配向である。Ａｌ電極１２−１Ａ〜１２−１Ｄ
に印加する電圧極性を＋と−に変えると、液晶分子の配
向分布が変化し、それによって、屈折率分布が変化し、
入射した光ビームが偏向する。図５（ｂ）における
（イ）乃至（ニ）にはＡｌ電極１２−１Ａ〜１２−１Ｄ
に印加する電圧を＋と−に変えた場合の光ビームの偏向
の様子を示している。それぞれの電極に印加する電圧の
極性、大きさを変えることにより光ビームの進行方向を
制御できる。詳細には文献「A.Sasaki and T.Ishibash
i, "Liquid-crystal light deflector", Electronics L
ett., vol.10,(1979) p.293-294」を参照されたい。

【００７２】その他の光ビーム偏向素子としては、メカ
ニカルにプリズムを回転させるもの、ミラーを回転させ
るものがある。それぞれの構造を図６及び図７に示す。
図６において、１３−１はマイクロプリズム柱、１３−
２はマイクロプリズム柱を保持する板、１３−３はマイ
クロプリズム１３−１を回転するネジ、１３−４は入射
光ビーム群、１３−５は屈折された光ビーム群である。
それぞれのマイクロプリズム１３−１の回転を調整する
ことにより、屈折された光ビーム群の進行方向を制御で
きる。

【００７３】図７に示すメカニカル回転ミラーにおい
て、１４−１はマイクロミラー板、１４−２はこれらを
保持する板、１４−３はマイクロミラー板１４−１を回
転するネジ、１４−４は入射光ビーム群、１４−５は出
射光ビーム群である。それぞれのマイクロミラー板１４
−１の回転を調整することにより、反射された光ビーム
群の進行方向を制御できる。

【００７４】その他の光偏向制御アレイ素子としては、
通常の液晶ディスプレイに回折格子を書き込み、光の回
折を利用して、光ビームを偏向させる液晶ホログラム素
子がある。詳細は文献「H.Yamazaki and M.Yamaguchi,
"4×4 free-space optical switching using real-tim
e binary phase-only holograms generated by a liqui
d-crystal display, "Optics Lett.,vol.16(1991)p.141
5-1417」を参照されたい。回折格子のピッチによるが、
数度の光ビームの偏向が可能である。

【００７５】上記の光偏向制御アレイ素子は、その偏向
角を任意に設定可能であったが、あらかじめ光配線が設
定されている場合には、形状が固定のプリズムアレイ、
ホログラムアレイ、ミラーアレイからなるグループから
選択された光偏向素子であってもよい。またこの固定型
の光偏向素子と上述した可動型光偏向制御アレイ素子を
任意に組み合わせて用いても同様の効果が期待できる。

【００７６】次に、上述したように構成される図１及び
図２に示すボード間の光インタコネクション装置の作用
について説明する。

【００７７】ボード２−０の下側にあるトランスミッタ
アレイ２−３の面発光レーザアレイ３−１から出射され
た光ビーム３−５は、第２の光偏向制御アレイ素子であ
る液晶マイクロプリズムアレイ３−３によって偏向さ
れ、更にプリズムミラー２−７により直角に曲げられ、
入射する下側の第１の光偏向制御アレイ素子としての液
晶マイクロプリズムアレイ２−１０の中の液晶プリズム
（図３に示す透明基板１−２−２からなるマイクロプリ
ズム）の位置が選択される。光ビーム２−６はＰＢＳ２
−９に対して垂直に入射するように液晶プリズムにより
光軸が調整される。更にＰＢＳ２−９によって直角に曲
げられ、隣のボード２−０へと進む。

【００７８】隣のボード２−０のＴＮ液晶アレイ素子２
−８のビームが通過する箇所がＯＮ状態であると光ビー
ムの偏波は変化を受けず、そのまま直進する。ＯＦＦ状
態であると偏波面は９０゜回転されて、ＰＢＳ２−９に
おいてビームは上側を向くように更に直角に曲げられる
ことになる。更にその上の第１の光偏向制御アレイ素子
である液晶マイクロプリズムアレイ２−１０により偏向
されて、レシーバアレイ２−４の所望のディテクタアレ
イ３−８上のプリズムミラー２−７に当たり、光ビーム
は直角に曲げられて、所望のディテクタに到達すること
になる。

【００７９】ボード群Ｍ枚から出射された光ビームは互
いに重なることなく、それぞれに偏光制御素子２−８を
構成する各ＴＮ液晶セルおよび第１の光偏向制御アレイ
素子を構成する各液晶プリズムが割り当てられる。従っ
て、ボード群のボード枚数を多くとるとＴＮ液晶セル、
液晶プリズムセルの数が足りなくなる。液晶マイクロプ
リズムアレイ２−１０の縦方向アレイ数をＬとし、それ
ぞれのボード２−０の面発光レーザアレイ３−１、ディ
テクタアレイ３−８の縦軸方向のアレイ数をｋとし、ボ
ード枚数をＭとすると以下の関係が成り立つ。

【００８０】

【数１】Ｌ＝ｋ×Ｍ ……（１）ここでボード２−０の長さ３０ｃｍ、偏光ビームスプリ
ッタ２−９の大きさを２０ｍｍ角、液晶マイクロプリズ
ムアレイ２−１０の頂角を２０゜，３０゜，４０゜と
し、偏向角をそれぞれ５゜，７．５゜，１０゜と仮定し
て、搭載可能な光源アレイ数、ディテクタアレイ数を計
算した。

【００８１】図８に示すように、２０ｍｍ角のＰＢＳ２
−９をボード２−０の中心に設置し、第１の光偏向制御
アレイ素子としての液晶マイクロプリズムアレイ２−１
０は１ｍｍピッチでＬアレイを持つとし、ＰＢＳ２−９
の先端に合わせて張り合わせる。レーザアレイ、ディテ
クタアレイに搭載されたプリズムミラーは１ｍｍ角と仮
定する。

【００８２】液晶マイクロプリズムアレイ２−１０から
出射した光ビームが最も浅い角度で入射する時の入射角
度をθとする。その際入射最大角は（θ＋φ）となる
（φは偏向角）。θは以下のように求める。

【００８３】

【数２】 θ＝ｔａｎ^-1｛（３０−Ｌ）／１４０｝ ……（２）ディテクタピッチは、最小入射角によって、次のように
決まる。すなわち、図８の左部分に拡大して示すように
１ｍｍφのビーム１−１３がプリズムミラー２−７の中
心に入射する時、隣接するプリズムミラー２−７の頭の
部分が接触する時が、ディテクタ間隔を最小にすること
ができる。従ってディテクタ間隔ｓは以下の式で求める
ことができる。

【００８４】

【数３】ｓ＝１／ｔａｎ（θ）＝１４０／（３０−Ｌ） ……（３）また、液晶プリズムと一番近いディテクタアレイとの距
離ｄは液晶プリズムの偏向角度をφとして、以下のよう
に書ける。

【００８５】

【数４】ｄ＝３０／ｔａｎ（θ＋φ）＝３０／［ｔａｎ｛ｔａｎ^-1（３０−Ｌ）／１４０｝＋３０］ ……（４）ディテクタアレイ数ｋは以下のように求められる。

【００８６】

【数５】ｋ＝ＩＮＴ｛（１４０−ｄ）／ｓ＋１｝ ……（５）また、奥行き方向のアレイ数ａは次の式で与えられる。

【００８７】

【数６】ａ＝ＩＮＴ｛ｄ×ｔａｎ（φ／２）｝ ……（６）液晶マイクロプリズムアレイの長さとアレイ数ｋ，ａお
よびアレイ間隔の関係を、偏向角を５゜，７．５゜，１
０゜として図９乃至図１１に示す。また、その結果をま
とめて図１２に示す。例えば、液晶プリズムの偏向角が
５゜の場合、最適な値として、液晶マイクロプリズムア
レイのアレイ数は９で、ディテクタアレイ数ｋ，ａがそ
れぞれ３，５であり、その際のアレイピッチは６．７ｍ
ｍとなる。ボード群の枚数Ｍは３となる。液晶マイクロ
プリズムの偏向角が７．５゜の場合、最適な値として、
ボード群のボード枚数Ｍが３の場合、液晶マイクロプリ
ズムアレイのアレイ数は１２で、ディテクタアレイ数
ｋ，ａがそれぞれ４，７であり、その際のアレイピッチ
は７．７ｍｍである。液晶マイクロプリズムの偏向角が
１０゜の場合、最適な値として、ボード群のボード枚数
が４枚で液晶マイクロプリズムアレイのアレイ数は１６
で、ディテクタアレイ数ｋ，ａがそれぞれ４，９であ
り、その際のアレイピッチは１０ｍｍ、ボード群枚数は
４枚である。

【００８８】スイッチのスループットを見ると、偏向角
５度の場合、一枚ボード当たり１５×４０であり、それ
が３枚でボード群をなすため、チャンネル当たり２．５
Ｇｂｉｔ／ｓを仮定すると、トータルスループット４．
５Ｔｂｉｔ／ｓとなる。

【００８９】上記の計算では、液晶プリズムの初期偏向
方向は任意に設定できると仮定している。光偏向制御ア
レイ素子である液晶マイクロプリズムアレイの背面にテ
ーパを付けることにより、偏向の初期値を任意に設定で
きる。実験ではテーパ１３゜の石英ガラスを液晶プリズ
ムに張り付けて用いた。このテーパ付きガラス基板を設
けることにより、任意の光源アレイからの任意のディテ
クタアレイへの光接続が可能であった。

【００９０】次に、図１３及び図１４を参照して、本発
明のボード間の光インタコネクション装置に係る第２実
施形態について説明する。図１３は本実施形態のボード
間の光インタコネクション装置の斜視図を示し、図１４
（ａ）及び１４（ｂ）はそれぞれその横断面図および正
面図を示している。本実施形態のボード間の光インタコ
ネクション装置は、光源アレイおよび光ディテクタアレ
イをボードに対して垂直に実装するように構成したもの
であり、図１及び図２に示した前述の実施形態のように
光源アレイおよび光ディテクタアレイをボードに対して
水平に実装したものに対して高い実装密度を達成してい
るものである。

【００９１】図１３及び図１４において、７−０はボー
ドであり、７−２はスイッチＬＳＩであり、７−３は、
レンズ付き光源アレイでなるトランスミッタアレイであ
り、７−４はレンズ付きディテクタアレイとして用いる
レシーバアレイであり、７−５は第１の光偏向制御アレ
イ素子として用いる液晶マイクロプリズムアレイであ
り、７−６は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳと略称す
る）であり、７−７は偏光制御アレイ素子として用いる
ＴＮ−液晶アレイ素子であり、７−８は光ビームアレイ
である。８−１は光源アレイとして用いる面発光レーザ
アレイ、８−２はレンズアレイ、８−３はディテクタア
レイを示している。なお、図１４（Ａ）及び１４（ｂ）
において、●は紙面に対して垂直な偏波を表し、←→は
紙面に平行な偏波を示す。

【００９２】ボード７−０の下部にはボードに垂直にト
ランスミッタアレイ７−３を構成する面発光レーザアレ
イ８−１とレンズアレイ８−２が装着され、その上にＰ
ＢＳ７−６が乗せられている。面発光レーザアレイ８−
１から出射したコリメータビームアレイはＰＢＳ７−６
によって曲げられ、右側へ進む。ＴＮ液晶アレイ７−７
によって、偏波が９０゜曲げられると、光ビームは上へ
向かう。ここで図１及び図２の実施形態と同様に液晶マ
イクロプリズムアレイ７−５が光ビームの方向を制御す
る。図１及び図２の実施形態より優れた点は、ディテク
タアレイ８−３がボードに対して垂直に搭載されている
ので、ディテクタアレイ８−３のピッチを１ｍｍにでき
る点と、ＰＢＳ７−６から出射した光ビームがボード上
を飛ぶ距離が２倍近くになるため、ビームを振ることが
できる面積が増える点である。

【００９３】例えば、通常の３０ｃｍ角のボードの内の
２５０ｍｍをボードに平行にＰＢＳ７−６から光ビーム
が飛ぶと仮定する。頂角２０゜の直交液晶プリズムアレ
イを用いると２軸に±２．５゜振れるため、１０ｍｍ×
１０ｍｍの領域にビームを任意に振らせることが可能と
なる。頂角３０゜の直交液晶プリズムアレイが２軸に±
３．７５゜振れると、１６ｍｍ×１６ｍｍ領域にビーム
を任意に振らせることが可能となる。頂角４０゜の直交
液晶プリズムアレイは２軸に±５゜振れるので、２１ｍ
ｍ×２１ｍｍの領域にビームを任意に振らせることが可
能となる。但し面発光レーザアレイ２１−１は、１０ｍ
ｍ×１０ｍｍに１ｍｍピッチでセルを乗せても、使用し
ない領域がでてくる。従って、ボード群枚数Ｍによって
面発光レーザアレイ８−１の搭載数、場所が変わってく
る。縦軸としてアレイ数ａ，ｋを仮定して、ボード群枚
数Ｍとの関係を求めた。ａの値は一定であるが、Ｍとｋ
とは以下の関係にある。

【００９４】

【数７】Ｍ×ｋ＝ビームを振れる距離（ｍｍ） ……（７）図１５にアレイ数ａ，ｋとボード枚数Ｍの関係を液晶プ
リズムアレイの偏向角をパラメータとして示す。

【００９５】例えば、Ｍが５である場合、１０×２アレ
イの面発光レーザアレイをNo．１からNo．５まで位置を
ずらせて、個々に作製する必要がでてくる。左側に光源
アレイ１０×２が５枚並んでおり、右側にディテクタア
レイ１０×２が５枚並んでいる。この間の任意の光配線
が可能である。ボードの一辺の長さ３０ｃｍの内の約２
０ｃｍを光インタコネクション部に適用すると、１枚の
ボード当たり１０×２の任意配線が２０組であり、これ
がＭ＝５枚でボード群となる。チャンネル当たり２．５
Ｇｂｉｔ／ｓを割り当てると仮定すると、トータルスル
ープット５Ｔｂｉｔ／ｓとなる。

【００９６】次に、図１６乃至図１８を参照して、本発
明のボード間の光インタコネクション装置に係る第３実
施形態について説明する。１８−１はトランスミッタア
レイ、１８−２はディテクタアレイ、１８−３はプリズ
ムミラーである。また、１８−４はｘ−ｙ位置センサで
ある。尚、図示していないが、ｘ−ｙ位置センサ１８−
４からの情報を入力するフィードバック回路が設けられ
ている。図１６は本実施形態のボード間の光インタコネ
クション装置の斜視図を示し、図１７、図１８はその横
断面図および正面図を示している。本実施形態のボード
間の光インタコネクション装置は、図１３及び１４で説
明したボード間の光インタコネクション装置において、
トランスミッタアレイ、およびディテクタアレイがボー
ドに対して、垂直でなく、平行に配置されており、光ビ
ームを直角に曲げるためにプリズムミラーがトランスミ
ッタアレイ、およびディテクタアレイに搭載されてい
る。本構成をとることにより、トランスミッタアレイ、
及びディテクタアレイのボード上への搭載が非常に簡単
になる。この構成を除けば、図１６乃至図１８に示した
ボード間の光インタコネクション装置は図１３及び１４
に示したボード間の光インタコネクション装置と同様に
なる。

【００９７】次に、全体的な光ビーム群の位置ずれを補
正するための機能について説明する。面発光レーザ８−
１からは位置ずれを補正するための専用のモニタービー
ムＭＢが出射されている。このモニタービームＭＢは、
プリズムミラー１８−３、ＴＮ液晶アレイ７−７及びＰ
ＢＳ７−６を介して反射しｘ−ｙ位置センサ１８−４に
到達する。ｘ−ｙ位置センサ１８−４は、モニタービー
ムＭＢが実際に到達した位置と到達すべき所定の位置と
のずれ量及びその方向を検出し、それらの情報をフィー
ドバック回路１８−５に送る。フィードバック回路１８
−５は、そのずれ量がゼロになるように直交液晶マイク
ロプリズムアレイ１８−１を制御する。ｘ−ｙ位置セン
サの詳細については後述する。

【００９８】上記の説明では、交換機用のＡＴＭスイッ
チボード間について説明したが、スイッチボードに限ら
ず、コンピュータなどのボード間のインタコネクション
についても同様に本発明が適用できる。

【００９９】以上の各実施形態では、光偏向制御アレイ
素子として、液晶マイクロプリズムアレイを用いる場合
について説明したが、これに限定されるものでなく、例
えば２枚の液晶プリズムアレイを直交させ、かつλ／２
板を介して張り合わせた液晶プリズムアレイ、窓を開け
たアレイ分割電極で液晶層を挟んだ構造を持つ液晶偏向
制御アレイ素子、静電力によってその方向を個々に制御
する静電制御マイクロミラーアレイ、回折格子を書き込
むことが可能な液晶ディスプレイを利用した空間光変調
素子、機械的にその方向を制御できるミラーアレイ、お
よび機械的にその方向が制御できるメカニカル回転プリ
ズムを用いても同様の効果が得られた。

【０１００】また上記の実施形態では、光ビームを任意
の方向に偏向制御可能な光偏向制御アレイ素子を用いた
が、あらかじめ光の配線が決定している場合には、固定
のプリズムアレイ、ミラーアレイ、ホログラムアレイか
らなるグループの光偏向素子を用いてもよい。

【０１０１】さらに上記の光偏向角度が任意に設定でき
る光偏向制御アレイ素子と光偏向角が固定の光偏向素子
を組み合わせるてもよい。本方法では、固定の光偏向素
子は大きな偏向角を設定可能であり、可変の光偏向制御
アレイ素子は、小さな光偏向の制御が可能であることか
ら、前者を主の偏向素子とし、後者を微調整用として用
いることにより、より自由な光配線が可能となる。

【０１０２】次に、本発明のユニット間の光インタコネ
クション装置に係る実施形態について説明する。

【０１０３】図１９は、本発明のユニット間を自由空間
で飛ぶ光ビームで接続する光インタコネクション装置に
係る第４実施形態の詳細断面図である。３３−１はユニ
ットであり、３３−２はボード、３３−３は主信号用面
発光レーザアレイ、３３−４はモニタビーム用面発光レ
ーザ、３３−５はレンズアレイ、３３−６は光配線用偏
向アレイ素子としての液晶マイクロプリズムアレイであ
る。３３−７はビームアレイ一括偏向制御素子としての
頂角可変プリズムである。３３−８はプリズムミラー、
３３−９は光ビームアレイ、３３−１０はディテクタア
レイ、３３−１１はｘ−ｙ位置センサ、３３−１２はｘ
−ｙ位置センサ３３−１１からの出力を受けて常に同じ
位置に光ビームが来るように頂角可変プリズムを用いて
制御するフィードバック回路である。ユニット３３−１
間の数１０ｃｍから１００ｃｍ程の長い距離を光ビーム
で飛ばすために、光ビームアレイ３３−９のピッチは１
ｍｍから２ｍｍと比較的粗いものとなっている。フィー
ドバック回路３３−１２は、ｘ−ｙ位置センサ３３−１
１により検出されたモニタビームの位置の情報を常に入
力し、外乱により、ボードの反り及び位置ずれやユニッ
ト間の位置ずれが生じても、主光信号ビームが所望の光
ディテクタアレイに達するように頂角可変プリズム３３
−７を制御している。

【０１０４】図２０は、頂角可変プリズムの構造を示す
図である。頂角可変プリズムは、ビデオカメラ、双眼鏡
などの手振れを光学的に補正する目的で開発されたもの
である。３４−１はガラス板、３４−２はフレキシブル
ベローズ、３４−３は回転アクチュエータ、３４−４は
入力ビーム、３４−５は出力ビームである。フレキシブ
ルベローズ３４−２の両端に２枚のガラス板３４−１が
取付けられ、それらで構成される部材の内部にガラス板
３４−１と屈折率が同一の液体が充填されている。２枚
のガラス板３４−１は、２つの回転アクチュエータ３４
−３によりそれぞれ向きが変えられるようになってい
る。制御電圧として−１Ｖ〜＋１Ｖまでの電圧を印加す
ることにより、線形的に−２．０°〜＋２．０°まで角
度を変えることができる。

【０１０５】また、上記液晶マイクロプリズムアレイ３
３−６等の偏向方向が可変の素子の中には、最大の偏向
角度が十分でないものもある。この場合、所定の偏向角
度を有する固定の偏向素子と上記の光偏向制御アレイ素
子とを組み合わせて用いることが有効である。固定の偏
向素子の代表的なものとしては、ホログラムがある。特
に、コンピュータホログラムは、その偏向方向をコンピ
ュータによって自由に設定できるので非常に有効であ
る。また、プリズムアレイは、アクリル等で形成すると
安価に作製できるという利点がある。一例として、固定
の偏向素子としてアクリルプリズムアレイを用い、可変
の光偏向制御アレイ素子として液晶マイクロプリズムア
レイを用い、それらを組み合わせたものの例を図２１
（ａ）に示す。３５−１はアクリルプリズムアレイであ
る。アクリルプリズムアレイ３５−１は、各プリズムが
１ｍｍピッチで形成されている。また、各プリズムの頂
角は、２５ｃｍ離れた位置で光が完全クロス配線される
ように設計されている。図２１（ｂ）は各プリズムの頂
角の具体的な角度の一例を示す図である。主の光配線は
このアクリルプリズムアレイ３５−１で行い、その補正
用として液晶マイクロプリズムアレイ３３−６を用い
る。

【０１０６】次に、外乱により光ビームのアライメント
がずれても、常に光接続が保たれる機構について説明す
る。図２２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれｘ−ｙ位置セ
ンサ３３−１１の概観図と断面図である。３６−１は出
力電極、３６−２は受光面上の各辺の電極、３６−３は
入射光ビーム、３６−４はＳｉフォトダイオードであ
る。以下、原理について説明する。このｘ−ｙ位置セン
サの正面に光ビームが入射すると光エネルギーに相当し
た電荷が発生する。図２２（ｂ）に示すように、光電流
は、素子の端に設けた電極と光ビームとの距離の逆比例
で分割されて出力される。すなわち、図中に示す出力電
流Ｉ₁及びＩ₂はそれぞれ次のように表される。

【０１０７】

【数８】Ｉ₁＝Ｉ₀・（Ｌ−Ｘ_A）／２Ｌ ……（８）Ｉ₂＝Ｉ₀・（Ｌ＋Ｘ_A）／２Ｌ ……（９）この２つの電流をモニタすることにより、入射光ビーム
３６−３の位置を以下のように求めることが可能であ
る。

【０１０８】

【数９】Ｘ_A／Ｌ＝（Ｉ₂−Ｉ₁）／（Ｉ₁＋Ｉ₂） ……（１０）このように、入射光ビーム３６−３が当たった位置が電
流出力比で表される。従って、初期状態において、面発
光レーザアレイとディテクタアレイが適切に光接続され
たときのモニタビームのＳｉフォトダイオード３６−４
上での位置をｘ−ｙ位置センサ３３−１１に記憶させて
おき、外乱によって光接続が断たれた際、モニタビーム
をＳｉフォトダイオード３６−４上での最初の位置に戻
すように、フィードバックをかけて偏向制御素子を動作
させることにより、常に、あるユニットのある面発光レ
ーザアレイと他のユニットのあるディテクタアレイが光
ビームによって接続されることになる。

【０１０９】次に、図１９に示すユニット間の光インタ
コネクション装置の作用について説明する。主信号用面
発光レーザアレイ３３−３から出力されたそれぞれの光
ビームは、レンズアレイ３３−５を介し、液晶マイクロ
プリズムアレイ３３−６により偏向される。液晶マイク
ロプリズムアレイ３３−６により偏向されたそれぞれの
光ビームは、頂角可変プリズム３３−７により一括して
偏向される。頂角可変プリズム３３−７により偏向され
たそれぞれの光ビームは、プリズムミラー３３−８によ
り約９０°曲げられる。尚、液晶マイクロプリズムアレ
イ３３−６によりその方向が微調整され、プリズムミラ
ー３３−８により９０°曲げられたそれぞれの光ビーム
は所望のユニット３３−１のプリズムミラー３３−８に
入力されるように制御される。所望のユニット３３−１
に入力されたそれぞれの光ビームは、そのプリズムミラ
ー３３−８により約９０°曲げられ、レンズアレイ３３
−５を介し、ディテクタアレイ３３−１０に入力され
る。

【０１１０】尚、上記実施形態では、可変の光偏向制御
アレイ素子として液晶マイクロプリズムアレイを採用し
たが、マイクロミラーアレイ、液晶偏向素子、メカニカ
ル回転ミラー、メカニカル回転プリズムを採用してもよ
い。また、固定の偏向素子を用いる場合には、上記のア
クリルプリズムアレイに限らず、ホログラム素子、ミラ
ーアレイ素子を用いてもよい。更に、両者のそれぞれを
任意に組み合わせてもよい。

【０１１１】図２３は、本発明のユニット間の光インタ
コネクション装置に係る第５実施形態の詳細断面図であ
る。上記第４実施形態においては、光ビームでユニット
間を接続したが、この実施形態ではマクロレンズを用
い、光源の像がディテクタアレイに結像するようにし
て、光のインタコネクションを行なうものである。３７
−１は主信号用面発光レーザアレイ３３−３からの像を
ディテクタアレイ３３−１０上に結像させるマクロレン
ズである。それ以外の構成は上記第４実施形態と同様で
ある。ここでは、結像系を採用しているので、主信号用
面発光レーザアレイ３３−３及びディテクタアレイ３３
−１０のピッチは数１０μｍから数１００μｍの比較的
細かいピッチとなっている。

【０１１２】この実施形態においても、可変の光偏向制
御アレイ素子として液晶マイクロプリズムアレイを採用
したが、マイクロミラーアレイ、液晶偏向素子、メカニ
カル回転ミラー、メカニカル回転プリズムを採用しても
よい。また、固定の偏向素子を用いる場合には、上記の
アクリルプリズムアレイに限らず、ホログラム素子、ミ
ラーアレイ素子を用いてもよい。更に、両者のそれぞれ
を任意に組み合わせてもよい。

【０１１３】図２４は、本発明のユニット間の光インタ
コネクション装置に係る第６実施形態の詳細断面図であ
る。上記第４実施形態においては、光ビームをプリズム
ミラーでほぼ直角に曲げることによりユニット間を接続
したが、この実施形態では、対の偏光ビームスプリッタ
と偏光制御アレイ素子を用いて主信号用面発光レーザア
レイとディテクタアレイの光のインタコネクションを行
なうものである。３８−２は偏光ビームスプリッタ、３
８−３は偏光制御アレイ素子としてのツイストネマチッ
ク液晶アレイ素子、３８−４は上段に進む光ビーム、３
８−５は下段に進む光ビームである。それ以外の構成は
上記第４実施形態と同様である。図２４においては、ユ
ニットが２段しか記載されていないが、実際には多段に
構成されており、任意のユニットと接続可能である。

【０１１４】主信号用面発光レーザアレイ３３−３から
出力されたそれぞれの光ビームは、レンズアレイ３３−
５を介し、液晶マイクロプリズムアレイ３３−６により
偏向される。液晶マイクロプリズムアレイ３３−６によ
り偏向されたそれぞれの光ビームは、頂角可変プリズム
３３−７により一括して偏向される。頂角可変プリズム
３３−７により偏向されたそれぞれの光ビームは、偏光
ビームスプリッタ３８−２により９０°曲げられる。偏
光ビームスプリッタ３８−２により９０°曲げられた光
ビームは、ツイストネマチック液晶アレイ素子３８−３
を通過するが、接続先のユニットに係るツイストネマチ
ック液晶アレイ素子３８−３を通過すると、偏光方向が
９０°回転される。従って、接続先のユニットに係る偏
光ビームスプリッタ３８−２により９０°曲げられる。
故に、光ビームは接続先のユニットに係るディテクタア
レイ３３−１０の方へ向かう。一方、接続先でないユニ
ットに係るツイストネマチック液晶アレイ素子３８−３
を通過しても偏光方向は変えられない。従って、接続先
でないユニットに係る偏光ビームスプリッタ３８−２は
そのまま直進する。このようにして、接続先のユニット
が特定される。接続先のユニットにおいて、偏光ビーム
スプリッタ３８−２により９０°曲げられた光ビーム
は、レンズアレイ３３−５を介し、ディテクタアレイ３
３−１０に入力される。フィードバック回路３３−１２
の作用は第４実施形態と同様である。

【０１１５】この実施形態においても、可変の光偏向制
御アレイ素子として液晶マイクロプリズムアレイを採用
したが、マイクロミラーアレイ、液晶偏向素子、メカニ
カル回転ミラー、メカニカル回転プリズムを採用しても
よい。また、固定の偏向素子を用いる場合には、上記の
アクリルプリズムアレイに限らず、ホログラム素子、ミ
ラーアレイ素子を用いてもよい。更に、両者のそれぞれ
を任意に組み合わせてもよい。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のボード間に
おける光インタコネクション装置によれば、各ボードの
端部に取り付けられたレンズアレイ付き光源アレイから
発生する光ビームアレイを光偏向制御アレイ素子で受
け、該光ビームアレイの進行方向を個々のビーム毎に可
変制御してミラーに傾斜して入射し、該ミラーによって
反射された光ビームアレイをレンズアレイ付き光ディテ
クタアレイで受光しているので、従来のように光源の波
長を正確に制御する必要もなく、経済的に、正確なビー
ムアライメントで、所望のボードからの光を所望のボー
ドの光ディテクタに跨ぐことにより、ボード間の信号を
フリースペースにおいて光接続することができる。

【０１１７】また、本発明によれば、光偏向制御アレイ
素子は偏向方向が予め決められた制御アレイ素子と偏向
方向が可変の制御アレイ素子を組み合わせたものである
ので、偏向が可変の制御アレイ素子は光ビームを大きく
偏向する必要がなく、頂角が小さいプリズム基板を用い
ることができ、応答速度を速くすることができる。

【０１１８】更に、本発明によれば、第１のボード群の
一方または／および他方の最終端外側に第２または／お
よび第３のミラーを配置し、該ミラーで光ビームを反射
して第１のミラーに再入射し、該光ビームは第１のボー
ド群のボード間にブックシェルフ状に実装された第２ま
たは／および第３のボード群のそれぞれのレンズアレイ
付きディテクタアレイに入射するので、ボードの実装密
度を増倍することができる。

【０１１９】更に、本発明によれば、トランスミッタア
レイから出射した光ビームアレイは偏光ビームスプリッ
タに入射して直角に折曲され、隣接ボードの開口部に入
射し、この開口部に設けられた偏波制御アレイ素子で偏
波を制御され、これにより偏波面を９０゜回転された光
ビームは偏光ビームスプリッタで直角に折曲されて第１
の光偏向制御アレイ素子に入射し、進行方向を制御さ
れ、所望の光ディテクタで受光され、一方偏波制御アレ
イ素子で偏波面を９０゜回転されない光ビームは偏光ビ
ームスプリッタを伝搬方向に通過して隣接ボードの開口
部に入射し、同様に制御されるので、従来のＤファイバ
による光インタコネクションのように大きなロスがな
く、従って中間に増幅器を必要とせず経済的であるとと
もに、クロストークが少なく、また固定のホログラムを
バックプレーンに使用したものに比較して低価格であ
り、更に光ビームのアライメントを適確に行うことがで
きる。

【０１２０】更に、本発明によれば、光源アレイおよび
光ディテクタアレイをボードに対して垂直に配設したも
のにおいては、水平に配設したものに比較して、実装密
度を高くすることができるとともに、光ビームがボード
上を飛ぶ距離を長くすることができ、光ビームを振るこ
とができる面積を大きくすることができる。また、予め
光り配線パターンが設定されている場合には形状が固定
のプリズムアレイ、ホログラムアレイ、ミラーアレイか
らなるグループから選択された光偏向アレイ素子を用い
ても同様の効果がある。さらに上記２つのグループであ
る光偏向制御素子アレイと光偏向素子アレイを組み合わ
せても用いても同様の効果がある。

【０１２１】また、以上説明してきたように、本発明の
ユニット間の光インタコネクション装置においては、異
なるユニット間におけるボード間の接続もフリースペー
スの光インタコネクションの機構を採用した。更に詳細
には以下の３つの内容を含む。

【０１２２】第１に、光ビームの進行方向を制御できる
光偏向制御アレイ素子を導入し、あるユニット内のボー
ドとそれとは異なる他のユニット内のボード間でフリー
スペースの光インタコネクションを自由に実現できる方
法を提供する。また、何らかの外部からの力により光ビ
ームのアライメントがずれた場合にも、自動的に元の光
インタコネクションが実現できるようにフィードバック
制御系を有する。第２に、ユニット間にマクロレンズを
挿入し、入力側の光源アレイの像が出力側の光ディテク
タアレイに結像されるようにして、光インタコネクショ
ンを実現する。この場合、ユニット間を光ビームで接続
せずにイメージで接続することになる。尚、この場合に
も、一括制御偏向素子を導入し、常に光インタコネクシ
ョンが保たれるようにする。第３に、光ビームの進行方
向上に偏光制御アレイ素子と偏光ビームスプリッタを設
置し、光ビームの偏りを９０°回転したり、回転しなか
ったりすることにより、光ビームの進行方向を直進又は
折曲させ、任意のユニットとの接続を可能にする。この
場合にも、一括制御偏向素子を導入し、常に光インタコ
ネクションが保たれるようにする。

【０１２３】以上説明してきたように、ユニット間にフ
リースペース光インタコネクションを適用することによ
り、大容量の情報をユニット間で接続できるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボード間の光インタコネクション装置
に係る第１実施形態の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明のボード間の光インタコネクション装置
に係る第１実施形態の構成を示す横断面図である。

【図３】液晶マイクロプリズムアレイの詳細な構成を示
す図である。

【図４】マイクロミラーアレイの構造を示す図である。

【図５】液晶偏向素子の構造を示す図である。

【図６】メカニカル回転プリズムの構造を示す図であ
る。

【図７】メカニカル回転ミラーの構造を示す図である。

【図８】偏向角と光源アレイ及びディテクタアレイのア
レイ数との関係を示す図である。

【図９】偏向角とアレイ数との関係を示す図である。

【図１０】偏向角とアレイ数との関係を示す図である。

【図１１】偏向角とアレイ数との関係を示す図である。

【図１２】偏向角とアレイ数との関係を示す図である。

【図１３】本発明のボード間の光インタコネクション装
置に係る第２実施形態の構成を示す斜視図である。

【図１４】本発明のボード間の光インタコネクション装
置に係る第２実施形態の横断面図および正面図である。

【図１５】アレイ数とボード枚数との関係を示す図であ
る。

【図１６】本発明のボード間の光インタコネクション装
置に係る第３実施形態の構成を示す斜視図である。

【図１７】本発明のボード間の光インタコネクション装
置に係る第３実施形態の横断面図である。

【図１８】本発明のボード間の光インタコネクション装
置に係る第３実施形態の正面図である。

【図１９】本発明のユニット間の光インタコネクション
装置に係る第４実施形態の詳細断面図である。

【図２０】頂角可変プリズムの構造を示す図である。

【図２１】固定の偏向素子と可変の光偏向制御アレイ素
子とを組み合わせたものの例を示す図である。

【図２２】ｘ−ｙ位置センサの概観図と断面図である。

【図２３】本発明のユニット間の光インタコネクション
装置に係る第５実施形態の詳細断面図である。

【図２４】本発明のユニット間の光インタコネクション
装置に係る第６実施形態の詳細断面図である。

【図２５】Ｎ×ＮスイッチをＭ行Ｌ列に配置した従来の
技術を示す図である。

【図２６】Ｎ×Ｎスイッチボードをブックシェルフ状に
並べて多段に接続する従来の技術を示す図である。

【図２７】キャビネットの構成を示す図である。

【図２８】キャビネット及びユニットの概観図である。

【図２９】従来のＡＴＭスイッチの構成を示す図であ
る。

【図３０】超大型ＡＴＭスイッチを構成する場合のボー
ド間の光接続を示す図である。

【符号の説明】

２−０ボード２−１窓部２−２スイッチＬＳＩ２−３トランスミッタアレイ２−４レシーバアレイ２−７プリズムミラー２−８ＴＮ液晶アレイ素子２−９偏向ビームスプリッタ２−１０液晶マイクロプリズムアレイ３−１面発光レーザアレイ３−２レンズアレイ３−３液晶マイクロプリズムアレイ３−８ディテクタアレイ３３−２ボード３３−３主信号用面発光レーザアレイ３３−４モニタビーム用面発光レーザ３３−５レンズアレイ３３−６液晶マイクロプリズムアレイ３３−７頂角可変プリズム３３−８プリズムミラー３３−１０ディテクタアレイ３３−１１ｘ−ｙ位置センサ３３−１２フィードバック回路３７−１マクロレンズ３８−２偏向ビームスプリッタ３８−３ＴＮ液晶アレイ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれに電気回路が搭載されると共
に、開口部が形成された複数のボードと、その複数のボードをブックシェルフ状に支持する支持部
材と、前記複数のボードの各々の一端に配設され、光ビ
ームアレイを出射するトランスミッタアレイと、前記複数のボードの各々の前記開口部に設けられ、前記
開口部を通過する光ビームアレイの各々の光ビームの偏
光方向を制御する偏光制御アレイ素子と、その偏光制御アレイ素子に近接して設けられ、対応する
ボード上のトランスミッタアレイから出射された光ビー
ムアレイを入射して直角に折曲させて次段のボードの開
口部方向に導く一方、前段のボードから前記偏光制御ア
レイ素子を介して入射された光ビームアレイを、前記偏
光制御アレイ素子の制御に応じて、次段のボードの開口
部方向に真っ直ぐに導くか、又は第１の方向に直角に折
曲させる偏光ビームスプリッタと、その偏光ビームスプリッタの前記第１の方向に相当する
一方の側に近接して配設され、前記偏光ビームスプリッ
タで直角に折曲された各々の光ビームの進行方向を個々
に制御する第１の光偏向制御アレイ素子と、前記ボード上の前記一方の側に配設され、前記第１の光
偏向制御アレイ素子によって進行方向を制御された各々
の光ビームを受光するディテクタアレイと、を備えることを特徴とする光インタコネクション装置。
【請求項２】前記トランスミッタアレイ及び前記ディ
テクタアレイは、前記ボードに対して垂直に配設されて
いることを特徴とする請求項１に記載の光インタコネク
ション装置。
【請求項３】前記トランスミッタアレイ及び前記ディ
テクタアレイは、前記ボードに対して並行に配設され、
前記トランスミッタアレイから出射された光ビームアレ
イを直角に折曲させ前記偏光ビームスプリッタの方向に
導く第１のプリズムミラーと、前記偏光ビームスプリッ
タから前記第１の方向に出射された光ビームアレイを直
角に折曲させ前記ディテクタアレイに入射させる第２の
プリズムミラーと、を更に備えることを特徴とする請求
項１に記載の光インタコネクション装置。
【請求項４】前記トランスミッタアレイは、出射する
光ビームアレイの各々の光ビームの進行方向を個々に偏
向制御する第２の光偏向制御アレイ素子を有することを
特徴とする請求項２又は３に記載の光インタコネクショ
ン装置。
【請求項５】前記トランスミッタアレイは、出射する
光ビームアレイの各々の光ビームの進行方向を個々に固
定的に偏向する固定偏向素子を有することを特徴とする
請求項４に記載の光インタコネクション装置。
【請求項６】前記トランスミッタアレイは、出射する
光ビームアレイを一括して偏向するビームアレイ一括偏
向制御素子を有することを特徴とする請求項４に記載の
光インタコネクション装置。
【請求項７】前記第１の光偏向制御アレイ素子及び前
記第２の光偏向制御アレイ素子は、透明電極及び配向膜
を付けた平面基板とマイクロプリズムアレイ板とで液晶
を挟んだ構造を持つ液晶マイクロプリズムアレイである
ことを特徴とする請求項４に記載の光インタコネクショ
ン装置。
【請求項８】前記第１の光偏向制御アレイ素子及び前
記第２の光偏向制御アレイ素子は、２枚の液晶プリズム
アレイを直交させて張り合わせた液晶プリズムアレイで
あることを特徴とする請求項４に記載の光インタコネク
ション装置。
【請求項９】前記第１の光偏向制御アレイ素子及び前
記第２の光偏向制御アレイ素子は、窓を開けたアレイ分
割電極で液晶層を挟んだ構造を持つ液晶偏向制御アレイ
素子であることを特徴とする請求項４に記載の光インタ
コネクション装置。
【請求項１０】前記第１の光偏向制御アレイ素子及び
前記第２の光偏向制御アレイ素子は、静電力によってビ
ームの進行方向を制御できる静電制御マイクロミラーア
レイであることを特徴とする請求項４に記載の光インタ
コネクション装置。
【請求項１１】前記第１の光偏向制御アレイ素子及び
前記第２の光偏向制御アレイ素子は、回折格子を書き込
むことが可能なホログラムであることを特徴とする請求
項４に記載の光インタコネクション装置。
【請求項１２】前記第１の光偏向制御アレイ素子及び
前記第２の光偏向制御アレイ素子は、機械的にビームの
進行方向を制御できるメカニカル回転ミラーであること
を特徴とする請求項４に記載の光インタコネクション装
置。
【請求項１３】前記第１の光偏向制御アレイ素子及び
前記第２の光偏向制御アレイ素子は、機械的にビームの
進行方向を制御できるメカニカル回転プリズムであるこ
とを特徴とする請求項４に記載の光インタコネクション
装置。
【請求項１４】前記固定偏向素子は、ホログラム、プ
リズムアレイ、又はミラーアレイであることを特徴とす
る請求項５に記載の光インタコネクション装置。
【請求項１５】前記ビームアレイ一括偏向制御素子
は、頂角可変プリズムであることを特徴とする請求項６
に記載の光インタコネクション装置。
【請求項１６】前記ビームアレイ一括偏向制御素子
は、２枚の液晶プリズムアレイを直交させて張り合わせ
た液晶プリズムアレイであることを特徴とする請求項６
に記載の光インタコネクション装置。
【請求項１７】前記偏光制御アレイ素子は、アレイ状
の透明電極によって挟まれたツイストネマチック液晶で
あることを特徴とする請求項１に記載の光インタコネク
ション装置。
【請求項１８】前記トランスミッタアレイは、光ビー
ムアレイを発する面発光レーザアレイを有することを特
徴とする請求項１に記載の光インタコネクション装置。
【請求項１９】前記トランスミッタアレイに含まれ、
モニタビームを発するモニタビーム用面発光レーザと、前記レシーバアレイに含まれ、前記偏光制御アレイ素
子、前記偏光ビームスプリッタ、及び前記第１の光偏向
制御アレイ素子を介した前記モニタビームを入射してそ
の位置を検出する位置センサと、その位置センサが検出した前記モニタビームの位置に応
じて、前記ビームアレイ一括偏向制御素子を制御するフ
ィードバック回路と、を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の光イン
タコネクション装置。
【請求項２０】それぞれに電気回路が搭載された複数
のボードが支持部材によりブックシェルフ状に実装され
てユニットを構成すると共に、複数のそのユニットを前
記ボードに平行な方向に積み重ねて構成されたキャビネ
ットに適用される光インタコネクション装置において、各々のユニット内の少なくとも一所定段のボードに配設
され、光ビームアレイを出射する光源アレイと、その光源アレイから出射された光ビームアレイの各々の
光ビームの進行方向を個々に制御する光偏向制御アレイ
素子と、その光偏向制御アレイ素子から出射された光ビームアレ
イを直角に折曲させる出射用プリズムミラーと、前記光源アレイが配設されるボードの次段の各ボードに
配設され、他のユニットに係る前記出射用プリズムミラ
ーから出射された光ビームアレイを直角に折曲させて対
応するボード方向に導く入射用プリズムミラーと、その入射用プリズムミラーから出射された光ビームアレ
イを受光する複数のディテクタで構成されるディテクタ
アレイと、を備え、前記光偏向制御アレイ素子は、所望のユニット内の次段
のボードに係る所望の前記ディテクタに入射するよう
に、光ビームアレイの各々の光ビームの進行方向を個々
に制御することを特徴とする光インタコネクション装
置。
【請求項２１】前記出射用プリズムミラーから出射さ
れた光ビームアレイを入射し、前記光源アレイの像を前
記ディテクタアレイ上に結像されるマクロレンズを更に
備えることを特徴とする請求項２０に記載の光インタコ
ネクション装置。
【請求項２２】それぞれに電気回路が搭載された複数
のボードが支持部材によりブックシェルフ状に実装され
てユニットを構成すると共に、複数のそのユニットを前
記ボードに平行な方向に積み重ねて構成されたキャビネ
ットに適用される光インタコネクション装置において、各々のユニット内の少なくとも一所定段の各ボードに配
設され、光ビームアレイを出射する光源アレイと、その光源アレイから出射された光ビームアレイの各々の
光ビームの進行方向を個々に制御する光偏向制御アレイ
素子と、少なくとも一所定段の各ボードの各々に対応して設けら
れ、他のユニット方向から入射される光ビームアレイの
各々の光ビームの偏光方向を制御する偏光制御アレイ素
子と、その偏光制御アレイ素子に近接して設けられ、対応する
光偏向制御アレイ素子から出射された光ビームアレイを
入射して直角に折曲させて他のユニット方向に導く一
方、他のユニット方向から前記偏光制御アレイ素子を介
して入射された光ビームアレイを、前記偏光制御アレイ
素子の制御に応じて、他のユニット方向に真っ直ぐに導
くか、又は次段のボード方向に直角に折曲させる偏光ビ
ームスプリッタと、前記次段のボード上の配設され、対応する偏光ビームス
プリッタから出射された光ビームアレイを受光する複数
のディテクタで構成されるディテクタアレイと、を備
え、を備えることを特徴とする光インタコネクション装置。
【請求項２３】前記光源アレイから出射された光ビー
ムアレイの各々の光ビームの進行方向を個々に固定的に
偏向する固定偏向素子を更に有することを特徴とする請
求項２０、２１又は２２に記載の光インタコネクション
装置。
【請求項２４】前記光源アレイから出射された光ビー
ムアレイを一括して偏向するビームアレイ一括偏向制御
素子を更に有することを特徴とする請求項２０、２１又
は２２に記載の光インタコネクション装置。
【請求項２５】前記光偏向制御アレイ素子は、透明電
極及び配向膜を付けた平面基板とマイクロプリズムアレ
イ板とで液晶を挟んだ構造を持つ液晶マイクロプリズム
アレイであることを特徴とする請求項２０、２１又は２
２に記載の光インタコネクション装置。
【請求項２６】前記光偏向制御アレイ素子は、２枚の
液晶プリズムアレイを直交させて張り合わせた液晶プリ
ズムアレイであることを特徴とする請求項２０、２１又
は２２に記載の光インタコネクション装置。
【請求項２７】前記光偏向制御アレイ素子は、窓を開
けたアレイ分割電極で液晶層を挟んだ構造を持つ液晶偏
向制御アレイ素子であることを特徴とする請求項２０、
２１又は２２に記載の光インタコネクション装置。
【請求項２８】前記光偏向制御アレイ素子は、静電力
によってビームの進行方向を制御できる静電制御マイク
ロミラーアレイであることを特徴とする請求項２０、２
１又は２２に記載の光インタコネクション装置。
【請求項２９】前記光偏向制御アレイ素子は、回折格
子を書き込むことが可能なホログラムであることを特徴
とする請求項２０、２１又は２２に記載の光インタコネ
クション装置。
【請求項３０】前記光偏向制御アレイ素子は、機械的
にビームの進行方向を制御できるメカニカル回転ミラー
であることを特徴とする請求項２０、２１又は２２に記
載の光インタコネクション装置。
【請求項３１】前記光偏向制御アレイ素子は、機械的
にビームの進行方向を制御できるメカニカル回転プリズ
ムであることを特徴とする請求項２０、２１又は２２に
記載の光インタコネクション装置。
【請求項３２】前記固定偏向素子は、ホログラム、プ
リズムアレイ、又はミラーアレイであることを特徴とす
る請求項２３に記載の光インタコネクション装置。
【請求項３３】前記ビームアレイ一括偏向制御素子
は、頂角可変プリズムであることを特徴とする請求項２
４に記載の光インタコネクション装置。
【請求項３４】前記ビームアレイ一括偏向制御素子
は、２枚の液晶プリズムアレイを直交させて張り合わせ
た液晶プリズムアレイであることを特徴とする請求項２
４に記載の光インタコネクション装置。
【請求項３５】前記偏光制御アレイ素子は、アレイ状
の透明電極によって挟まれたツイストネマチック液晶で
あることを特徴とする請求項２２に記載の光インタコネ
クション装置。
【請求項３６】モニタビームを発するモニタビーム用
面発光レーザと、前記レシーバアレイに含まれ、前記光偏向制御アレイ素
子、前記ビームアレイ一括偏向制御素子、前記出射用プ
リズムミラー、及び前記入射用プリズムミラーを介した
前記モニタビームを入射してその位置を検出する位置セ
ンサと、その位置センサが検出した前記モニタビームの位置に応
じて、前記ビームアレイ一括偏向制御素子を制御するフ
ィードバック回路と、を更に備えることを特徴とする請求項２４に記載の光イ
ンタコネクション装置。