KR100590384B1 - 전자 시스템, 멀티드랍 백플레인 및 광학 그레이팅 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 채널을 거쳐 통신하는 구성 요소를 갖는 전자 시스템, 보드 초기화 및 연결성 점검과 광학 채널을 거쳐 데이터를 전달하는 방법에 관한 것이다. 이 시스템은 보드에서 보드로의 신호 배선을 갖는 백플레인 및 공유형 광학 버스를 포함한다. 광학 격자는 백플레인 및 회로 보드에 접합되어 광학 송수신기 및 보드/백플레인 사이에서 광학 에너지를 통과시킨다. 각 광학 점퍼의 각 단에 있는 광학 송수신기는 광학 점퍼와 접속된 회로 보드 또는 백플레인 사이에서 광학 신호를 중계한다. 광학 점퍼는 회로 보드를 백플레인에 광학적으로 접속시킨다.

Description

전자 시스템, 멀티드랍 백플레인 및 광학 그레이팅 구조물{BACKPLANE ASSEMBLY WITH BOARD TO BOARD OPTICAL INTERCONNECTIONS AND A METHOD OF CONTINUITY CHECKING BOARD CONNECTIONS}

도 1은 각각 전기 광학 구성 요소를 갖는 2개의 회로 보드를 접속하는 수동 백플레인(passive backplane)을 갖는 최첨단 전기 광학 어셈블리의 일례를 도시하는 도면,

도 2a 내지 도 2b는 백플레인 및 회로 보드의 어느 하나 또는 양자의 일반적인 보드 구조물의 전형적인 직교 단면도의 일례를 도시하는 도면,

도 3은 예를 들면, 대형 스위치 또는 서버 백플레인 내의 멀티드롭 백플레인(multidrop backplane)의 일례를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백플레인 어셈블리의 일례를 도시하는 도면,

도 5는 도 4의 자가 보유형 백플레인 상의 팬-아웃(fan-out)을 도시하는 도면,

도 6은 그레이팅(grating) 당 아웃커플링된(outcoupled) 전력 퍼센트 대 성 취가능한 보드 수 N의 플롯도,

도 7은 칩 내의 송수신기 광학기를 보드 또는 백플레인 상의 광학 채널에 대해서 결합시키는 그레이팅 구조물의 단면도에 대한 일례를 도시하는 도면,

도 8은 바람직한 그레이팅 구조물 및 보드 구조물, 예를 들면 백플레인 상에 실장된 칩에 대한 일례를 도시하는 도면,

도 9a는 그레이팅 구조물의 다른 실시예의 일례를 도시하는 도면,

도 9b는 도 9a의 그레이팅 구조물을 갖는 보드의 연결성 점검(continuity checking) 방법을 도시하는 도면,

도 10은 외부 광원/싱크로부터 온-백플레인 송수신기로의 광학 신호를 결합하기 위한 구조물의 일례를 도시하는 도면,

도 11은 백플레인 부착 구조물의 일례를 도시하는 도면,

도 12는 암(female) 플랜지형(flanged) 구조물에 삽입된 수(male) 광학 플러그를 도시하는 도면,

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보드 대 백플레인(board-to-backplane) 커넥터의 일례를 도시하는 도면,

도 14는 백플레인에 부속된 바람직한 보드의 일례를 도시하는 도면,

도 15는 송수신기의 쌍이 적층되기보다는 병렬로 실장되는 다른 실시예의 일례를 도시하는 도면,

도 16은 광학 신호가 각 보드 내에 포함되는 다른 실시예의 다른 예를 도시하는 도면,

도 17은 모든 레이저 및 광 다이오드가 단일 광전자 칩(optoelectronic chip)의 동일 표면 상에 있는 다른 실시예의 단일 칩을 도시하는 도면,

도 18은 바람직한 수동 백플레인 구조의 일례를 도시하는 도면,

도 19는 도 18의 수동 백플레인으로의 버팅 커넥션의 촉진을 도시하는 도면,

도 20은 도 16의 실시예와 유사한 교체 가능 송수신기를 갖는 다른 실시예를 도시하는 도면,

도 21은 최악의 경우 시스템 경로를 개략적인 견본을 도시하는 도면,

도 22는 바람직한 실시예 버스에 대한 전형적인 광학 버스 프로토콜의 예시적인 타이밍도(timing diagram)를 도시하는 도면,

도 23은 중재 보드(arbitration board)가 도 9b의 위에서 설명된 광학적 연결성 점검을 관리하는 방식에 대한 일례를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

400 : 백플레인 어셈블리 401 : 보드

403 : 백플레인 405 : 광학 송수신기

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 Boszo 등에 허여된 "OPTICALLY CONNECTABLE CIRCUIT BOARD WITH OPTICAL COMPONENT(S) MOUNTED THEREON"라는 제목의 미국 특허 출원 번호 10/305,822(대리인 서류 제출 번호 YOR9-2002-0309-US1)에 관련된 것으로서, 이 출 원은 본 출원과 동시에 출원되었으며 본 발명의 양수인에게 허여되었다.

본 발명은 전반적으로 고속 칩간 광학 접속물(high-speed inter chip optical connections)에 관한 것이며, 특히 가령 백플레인(backplane)에 접속된 상이한 인쇄 회로 상의 로직 칩들 및/또는 메모리 칩들 간의 고속 보드 간 광학 접속물에 관한 것이다.

도 1은 각각 그 상에 실장된 전기 광학 구성 요소(105)를 갖는 두 개의 회로 보드(103)를 접속시키는 수동 백플레인(101)을 포함하는 최신 기술의 전기 광학 어셈블리(100)의 실례를 도시한다. 보드(103)는 커넥터(107)를 통해 수동 백플레인(101)을 걸쳐서 서로 신호를 전달한다. 칩(108,110, 112,114)이 광학 구성 요소 모듈(105) 내에서 채워지고 패키징된다.

도 2a 및 도 2b는 백플레인 및/또는 회로 보드의 일반적인 보드 구조물(200)의 통상적인 단면도의 실례를 도시한다. 이 수동 보드 구조물(200)은 전기 배선 채널(203) 및 광학 배선 채널(205)을 포함한다. 유전체 백플레인/보드 물질(201)은 배선 채널(203) 상에서 내장된 구리 배선 인프라스트럭쳐 및 전력 분배선을 유지 및 보호하는 기계적 구조물을 제공한다. 배선 채널(203)은 X 및 Y 크기로 된 전자 신호 매체에 상이한 배선 층 간의 전기 신호를 접속시키는 층간 또는 레벨간 비아(도시되지 않음)를 제공한다.

백플레인/보드의 한 표면 상에, 본 도면에서는 단일 층으로 도시된 광학 도파관(205)이 존재한다. 이 광학 도파관(205)은 백플레인/보드 물질의 기존의 표면 상에 증착된 적합한 폴리머 또는 유리 물질일 수 있거나 보드 물질 상에서 박층으로 구성된 폴리머 또는 유리 또는 광섬유를 포함하는 독립적으로 제조된 구조물일 수 있다. 충진 물질(207)이 광학 도파관을 분리시킨다. 이 물질(207)은 격리 및 평면성을 제공한다.

그러므로, 백플레인(101)을 가로지르는 칩 대 칩(가령 108-112) 광학 경로에서의 통상적인 손실(loss)은 도 1로부터 결정될 수 있다. 이 실례에서, 보드 상의 경로는 각 보드(103)에 대해서 50 센티미터일 수 있으며, 보드들은 백플레인(101) 상에서 1 미터 만큼 떨어져 있다. 광학 물질은 가령 폴리머이다. 통상적인 보드 폴리머는 0.03 dB/cm 손실을 보이며 통상적인 백플레인 폴리머는 0.05 dB/cm 손실을 보인다. 통상적인 칩 대 보드 결합 손실은 3dB이며 통상적인 보드 대 백플레인 커넥터 손실은 2dB이다. 이로써, 이 경로에 대해서, 신호 손실은 18dB이다.

이 18dB 손실은 매우 큰 값인데, 각 3dB 손실이 그 신호의 절반의 손실에 대응한다는 것을 고려하면, 18dB은 64 배의 신호 손실에 대응하는데, 즉 칩(114)에서의 수신기 신호는 칩(108)에서의 신호 강도의 1/64이다. 그래서, 이 18dB 손실을 보상하기 위해서, 칩(108)에서 전송된 신호는 수신기 칩(114)에서 요구된 신호의 64배가 되어야 한다. 이는 허용불가능한 전력 요구치인데, 특히 몇 십 개의 신호가 통상적인 데이터 경로에서 요구되어 데이터 통신 광학적 경로에 있어서 통상적 으로 허용되는 수치를 초과할 때 더욱 그러하다.

이러한 손실을 경감시키는 다수의 방법이 알려져 있다. 칩 대 보드 결합 손실은 보다 양호한 전기 광학 패키징으로써 감소될 수 있다. 채널 손실을 감소시키기 위해서 보다 양호한 물질이 사용될 수 있는데, 가령 (폴리머 층을 증착하는 대신에) 보드 내부에서 박층으로된 광섬유를 사용하는 방법은 채널 손실이 거의 무시할 정도로 되게 하는데, 이는 비용이 드는 방법이다. 마지막으로, 개선된(보다 고비용의) 커넥터가 사용되어 보드 대 백플레인 결합 손실을 감소시킬 수 있다. 커넥터 손실을 주로 기계적 오정렬(mechanical mismatch)로 인한 것이어서 정확한 기계적 정렬로써 허용 오차를 감소시킴으로써 개선될 수 있다. (가령, 채널의) 물질을 변경하는 것과 달리, 정확한 기계적 정렬은 새롭고 보다 우수한 툴 및 프로세싱을 필요로 하는데, 이는 비용을 증가시킨다. 이러한 종래 기술은 때때로 상당한 비용 증가를 수반하여 어려운 프로세싱 문제를 해결함으로써 손실을 감소시킨다. 수신기로 전송된 신호에 있어서 위의 실례의 18dB 손실을 가령 9db 또는 8 배 정도의 감소 레벨과 같은 허용가능한 레벨로 감소시키기 위해서 위의 방법들을 조합하여 사용할 수도 있다.

도 3은 가령 대형 스위치 또는 서버 백플레인 내의 멀티드랍 백플레인(a multidrop backplane)(300)의 실례를 도시한다. 이러한 통상적인 백플레인(300) 상에는 수 천 개의 신호가 존재할 수 있다. 이러한 멀티드랍 백플레인(300)은 신호를 버싱(bus)하거나 분배하는(멀티드랍하는), 즉 백플레인(300)에 접속된 다수의(가령, 8 개, 16 개, 32 개의) 보드(302)에 대해서 평행하게 각각의 전송된 신호를 팬 아웃시키는(fan out) 서버에 있어서 특히 적합하다.

그러나, 백플레인 광학 채널을 따라 존재하는 탭 포인트에 접속된 보드(302)의 경우에는, 각 탭 포인트에서 어느 정도의 신호 손실이 존재한다. 그래서, 각 탭 포인트가 최초의 전송된 신호 강도로부터의 어느 정도의 dB 신호 손실을 유발시키면(각 탭 포인트마다 3 dB 손실이 매우 양호함), 개선된 경로에 3 개의 보드를 더 추가시킴으로써 총 신호 손실을 18 dB로 다시 회복시킬 수 있다. 그러나, 이러한 몇 개의 보드 이상의 보드를 추가시키는데 있어서 비용 및 수고가 더 든다. (수 십 개의 신호 대신에) 수 천 개의 신호의 경우, 요구된 총 전력은 허용될 수 없다.

또한, 이러한 4 내지 5 보드 시스템은 5 개의 보드를 넘어가면 유연성이 없게 되고 스케일불가능해진다. 중간 범위 정도 개수의 보드의 시스템을 위해서 1 개 또는 2 개의 보드를 제거해도 그것은 특히 쉽게 스케일링되지 않을 것이다. 신호 완전성 및 신호 방사 문제가 4 내지 5 보드 시스템을 위해서 설계된 인프라스트럭쳐(infrastructure)에서 발생할 수 있다.

이로써, 대형 스위치 또는 서버 내에서 사용되기 위해서 서로 광학적으로 접속된 다수의 보드를 갖는 백플레인을 포함하는 어셈블리가 필요하다. 또한, 이러한 어셈블리는 허용가능한 채널 손실을 갖는 다양한 도파관 물질로 구성될 수 있어야 한다. 또한, 위의 어셈블리는 기계적 오정렬을 허용할 수 있으므로써, 정확한 기계적 정렬이 필요 없게 될 필요가 있는데, 즉 보드 대 백플레인 커넥터에서의 큰 결합 손실을 허용할 수 있어야 한다. 또한, 위의 어셈블리는 하나의 보드로부터 전송된 신호들을 멀티드랍시킬 수 있어야 하며, 이로써 다수의 보드가 그 신호를 수신할 수 있게 된다. 마지막으로, 하나의 물리적 인프라스트럭쳐 또는 백플레인 상에서 광범위한 시스템 스케일링(즉, 몇 개의 보드 대 수 많은 보드)을 가능하게 하는 스케일가능한 어셈블리가 필요하다.

본 발명의 목적은 시스템 통신을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 보드에서 보드로의 통신을 향상시키는 것이다.

본 발명은 광학 채널을 거쳐 통신하는 구성 요소를 갖는 전자 시스템, 보드 초기화 및 연결성 점검과 광학 채널을 거쳐 데이터를 전달하는 방법에 관한 것이다. 이 시스템은 보드에서 보드로의 신호 배선을 갖는 백플레인 및 공유형 광학 버스를 포함한다. 광학 그레이팅은 백플레인 및 회로 보드에 접합되어 광학 송수신기 및 보드/백플레인 사이에서 광학 에너지를 전달한다. 각 광학 점퍼의 각 단에 있는 광학 송수신기는 광학 점퍼와 접속된 회로 보드 또는 백플레인 사이에서 광학 신호를 중계한다. 광학 점퍼는 회로 보드를 백플레인에 광학적으로 접속시킨다.

본 발명의 전술한 목적, 측면, 장점 및 다른 목적, 측면, 장점은 도면을 참조하여 본 발명의 다음의 상세한 설명 부분을 독해함으로써 보다 잘 이해될 것이다.

다음으로, 도면을 참조하면, 보다 구체적으로는 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따름 백플레인 어셈블리(400)의 일례를 도시한다. 백플레인 어셈블리(400)는 독립형 시스템(stand alone system)(예를 들면, 서버 또는 메인프레임(mainframe) 등) 또는 더 큰 독립형 시스템 내의시스템 유닛을 포함할 수 있다. 각 보드(401)는 광학 송수신기(405)를 통해서 백플레인(403) 사에 장착되고 광학적으로 접속된다. 보드 입력부 및 출력부는 전기적이거나 광학적이라는 것을 주지해야한다. 광학 송수신기(405)는 입력을 수신하고 수신된 입력 광학 신호를 자체의 활성 회로를 이용하여 반복하거나 중계한다. 반복된 신호를 송수신기 출력부로 송신된다.

광학적 송수신기(405)는 모든 보드 손실을 백플레인 손실로부터 격리시키며 이로써 각각의 보드 설계 특정 사항을 백플레인 설계와 무관하게 할 수 있으며, 이와 반대의 경우도 성취된다. 이로써, 보드 상의 손실은 각 보드(401) 내부에 스스로 포함되며 백플레인 손실에 부가되지 않는다. 이와 마찬가지로, 백플레인 손실도 백플레인(403) 내부에 스스로 포함되며 보드 손실에 영향을 주지 않는다. 이로써, 백플레인(403) 상의 팬 아웃(fan out)은 자기 보유형이면서 관리가능한 설계 문제이다. 또한, 매우 손실이 많은 커넥터가 보드를 송수신기(405)에 접속시키는데 사용될 수 있는데, 이는 이 커넥터 손실은 격리될 수 있으며 이로써 백플레인 손실에 부가되지 않기 때문이다.

도 5는 도 4의 자기 보유형 백플레인(403) 상의 팬 아웃을 도시한다. 레이 저 소스(500)는 N 개의 보드 시스템 실례에서 최악의 광학 경로(505)에 대해서 백플레인(403)의 한 단부(501)에서(즉, 거기에 위치한 도시되지 않은 보드 상에서) 도시된다. 이 최악의 경로(505)는 전체 백플레인(403)을 걸쳐 있으며 가능한 최대 채널 손실을 일으키고, 채널 또는 경로(505)를 따라서 잔여하는 N-1 개의 송수신기(405) 모두로 팬 아웃시킨다.

가령, 각 송수신기 내의 광검출기(photodetector)는 가령 몇 GHZ의 신호를 적절하게 감지하기 위해서 20 ㎼ 광학 신호를 필요로 한다. 그레이팅 결합 구조물(503)에서의 3 dB 백플레인 대 광검출기 손실의 경우, 단부 또는 N 번째 송수신기로의 광학 전력은 보드(403)의 단부(502)에서 적어도 40 ㎼ 는 되어야 한다. 광학 그레이팅 구조물들(503)은 서로 동일하며 각각은 구조물은 채널에서 전력의 100% 보다 작은 전력을 아웃커플링(outcouple)하는데, 즉 어느 정도의 분율(X %)이 아웃커플링된다. 그래서, N 개의 보드 시스템의 경우, 링크 예산치는 N-1 개의 그레이팅 손실(즉, (N-1)*X%)과 더불어 3 dB 채널 손실을 수용할 수 있어야 한다. 40% 정량적 수율 그리고 백플레인 채널(505)로의 3 dB 결합 손실을 갖는 10 mW 레이저(501)의 경우에는, 좌측 단부(509)에서 이 레이저(501) 바로 밑의 채널(505)로 2mW의 전력을 전달시킨다. 이로써, 표 1은 가령 상이한 X 값, 본 실시예에서는 X=2,4,6,8,10에서 링크 예산치의 실례를 도시한다. 채널 손실 아웃커플링 양은 각 값에 대해서 소스에서의 2 mW(2000 ㎼)에 대한 총 링크 예산치 및 최장 단부(far end)에 도달하기 위해서 필요한 전력의 양과 비교된다.

표 1 : 링크 예산치 계산

도 6은 세 개의 실례에 있어서 표 1을 기초로 하는, 그레이팅 당 아웃커플링된 전력 퍼센트(설계 파라미터인 X %) 대 성취가능한 시스템 크기(보드 개수 N)의 플롯도이다. 가장 아래의 곡선(600)에서, 채널(1)의 길이는 1 미터이며 0.03 dB/cm 채널 손실을 가지며 10 개의 보드의 최대 시스템 크기를 갖는다. 이 10 개의 보드 최대 크기는 10-12% 아웃커플링을 갖는 그레이팅 구조물로 성취될 수 있다. 중간 곡선(602)에서는, 보다 손실이 적은 채널 물질(가령, 섬유)이 6 % 아웃커플링을 갖는 그레이팅 구조물에 의해서 최대 18 개의 보드 크기를 갖는다. 이와 달리, 이 18 개의 최대 보드 크기는 소스 레이저 전력을 2 배로 증강시킴으로서 가령 레이저 1 개 대신 2 개를 사용함으로써 중간 곡선(602)에서 성취될 수 있다. 가장 위의 곡선(604)에서, 보다 손실이 작은 물질 및 2 배로 증강된 소스 레이저 전력을 갖는 채널은 2 내지 4 %의 아웃커플링을 갖는 그레이팅 구조물로 최대 35 개의 보드 크기를 성취할 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 보드 또는 백플레인 상에서 칩 내의 송수신기 광학 디바이스를 광학 채널로 결합시키는 그레이팅 구조물(700)의 단면도를 도시한다. 칩(701)은 한 방향으로 광을 전송하는 레이저(703), 그 반대 방향으로 광을 전송하는 레이저(705), 다른 보드로부터 레이저 에너지를 수신 및 검출하는 광 다이오드(707)를 포함한다. 두 개의 레이저(703,705)는 동일한 칩 신호(도시되지 않음)에 의해서 구동된다. 두 개의 레이저(703,705)는 내부 백플레인 보드 위치, 즉 백플레인의 각 단부가 아닌 위치를 수용한다. 한 레이저(703)는 한 측면 즉 그의 좌측에서의 보드로 광을 전송하고 다른 레이저(705)는 다른 측면 즉 그의 우측에서의 보드로 광을 전송한다. 광 다이오드(707)는 그레이팅 구조물(700)에 의해서 백플레인(도시되지 않음)에서 칩(701)으로 아웃커플링되는 채널 내에서 이동하는 광을 감지한다.

이 실례에서, 테이퍼 형상의 정합형 굴절 지수 층(a tapered matched-index layer)(709)은 낮은 굴절 지수 물질(711)에 의해서 절연된다. 미러(713)는 칩(701)로부터 어느 한 측면으로(가령, 우측 방향 또는 좌측 방향으로) 입사하는 레이저 광을 도시되지 않은 채널 내부로 인도한다. 정합형 굴절 지수 물질 층(709) 내의 그레이팅(715)은 표 1 및 도 6에서 제공된 바와 같은 필요한 아웃커플링의 양을 제공하도록 설계된다. 전력 접속부(717)는 도시되지 않은 백플레인 또는 보드로부터의 전력을 칩(701) 상의 광전자 회로로 접속시킨다.

도 8은 가령 백플레인과 같은 보드 구조물(800) 상에 실장된 바람직한 그레이팅 구조물(700) 및 칩(701)을 도시한다. 그레이팅 구조물(700)은 보드 구조물(800) 내에서 칩(701)과 광학 채널(802) 간의 결합을 제공한다. 광 다이오드(707)는 동일한 칩(701)으로부터 전송된 광을 감지하지 않는데, 그 이유는 미러(713)가 광을 그레이팅 구조물(715)로부터 떨어지도록(즉, 좌측 및 우측으로) 인도하고 광 다이오드(707)는 그레이팅(715) 바로 위에서 칩(701)의 중심에 위치하기 때문이다.

도 9a는 동일한 요소를 동일하게 라벨링하는 다른 실시예의 그레이팅 구조물(900)의 일례를 도시한다. 이 실시예(900)에서, 레이저(703, 705)는 칩(901)의 중심에 있고, 한 쌍의 동일한 광 다이오드(902, 904) 및 그레이팅(906, 908)은 레이저(703, 705)의 어느 한쪽에 위치한다. 2개의 광 다이오드(902, 904)는 함께 배선되어(도시하지 않음) 단일 광 다이오드로서 작용한다. 이 실시예의 이점은 광 다이오드(902, 904)가 테스트에서 이용될 수 있는 이러한 동일 칩에 의해서 송신되는 채널 내의 광을 감지할 수 있다는 것이다.

더욱이, 이 실시예(900)는 보드가 백플레인에 삽입될 때, 즉 보드 자체 테스트 시퀀스 도중에 도 9b에서의 간단한 광학적 연결성 점검을 자체적으로 제공할 수 있다. 자체 테스트 도중에, 단계(922)에서 채널은 다른 접속된 보드에 의해서 개방된 채로 유지되고, 즉 이하에서 보다 세부적으로 설명되는 바와 같이, 다른 보드가 광학 버스에 액세스할 수 없다. 다음으로, 보드 상의 각 송수신기(900)는, 먼저 단계(924)에서 한 방향으로, 즉 좌측 레이저(703)에 의해서 좌측으로, 다음에는, 단계(928)에서 다른 방향으로 다른(우측) 레이져(703)에 의해서, 1 다음에 0을 송신한다. 각 전송으로, 대응되는 광 다이오드(902 또는 904)는 제각기 단계(926, 930)에서 점검되어, 이들이 어느 것을 송신하였는지 여부, 즉, 보드에서 무엇이 관찰되는지를 확인한다. 전송된 것과 수신된 것이 일치하면, 신호에 의해서 보드는 백플레인 채널로부터 오프가 되게 하여 채널을 보드로 백 아웃(back out)하고, 즉, 접속은 단계(932)에서 양호하다. 그렇지 않으면, 단계(934)에서 보드는 불량하다.

도 10은 외부 광원/싱크로부터의 광학 신호를 온-백플레인 송수신기(701)에 결합하기 위한 구조물(1000)의 일례를 도시한다. 이 예에서, 제 2 칩(1003)은 온-백플레인 송수신기(701)와 배면 대 배면(back to back)으로 실장된 플립이다. 또한 제 2 칩은 레이저(1013) 및 광 다이오드(1009)를 포함하고, 솔더 인터페이스(1005)가 비아(1007)를 거쳐서 제 1 칩(701)으로 이것을 접속시킨다. 비아(1007)를 통해서 상부 칩(1003)에 전력을 공급하고 제 2 칩(701, 1003) 사이에서 선택된 전기적 신호를 전달한다.

상부 송수신기 칩(1003) 상의 광검출기(1009)는 외부 소스로부터 가령 접속된 칩 또는 보드로부터 광(1011)을 검출한다. 상부 광검출기(1009)는 외부 광을 전기 신호로 변환시키며 비아(703,705)를 통해서 이 전기 신호를 하부 칩(701) 내의 레이저(704,705)를 구동기(도시되지 않음)로 전달한다. 하부 칩(701) 내부의 레이저(703,705)는 전기 신호를 광학 신호로 변환하여 광학 신호를 재생성하고, 이 광학 신호는 이전에 기술된 바와 같이 (여기에서는 도시되지 않은) 백플레인 채널로 전송된다.

하부 송수신기 칩(701) 상의 광검출기(707)가 도시되지 않은 백플레인 채널 내의 광을 검출/감지할 때 반대 방향으로의 신호가 발생한다. 광 검출기(707)는 검출된 광을 전기 신호를 변환시킨다. 전기 신호는 비아(1007)를 통해서 상부 송수신기 칩(1003) 내의 레이저(1013)를 위한 구동기(도시되지 않음)로 다시 전송된다. 상부 칩(1003) 내부의 레이저(1013)는 광학 신호를 재생성하며 광학 신호(1015)를 외부 싱크 가령 보드로 전송한다.

도 11은 예시적인 백플레인 부착 구조물 또는 백플레인 광학 소켓(1100)을 도시한다. 이 실례에서, 이중 칩 전기 광학 송수신기(1000)는 백플레인(403)으로 접속되고 매우 오차가 큰 정렬도 허용할 수 있는 광학 플러그와 용이하게 부착되기 위한 플랜지 구조물(1105) 내부로 심어진다.

도 12는 백플레인 광학 소켓(1100)의 암 플랜지 구조물 내부로 삽입된 수 광학 플러그(1201)를 도시한다. 플러그(1201)는 광학 입력(1203) 및 광학 출력(1205)을 운반하는 광섬유(1203,1205)를 포함한다. 플러그(1201)는 이중 칩 송수신기 구조물(1000)의 상부 칩(1003)과 기계적으로 접촉된다. 선택사양적으로, 이렇게 접촉된 부분은 광학 겔(optical gels)로 성능이 개선될 수 있는 비가공된 광학 계면(1209)을 형성한다. 이로써, 광섬유 손실이 무시될 수 있다면, 오직 계면(1209)만이 접속 시에 손실을 발생한다. 플러그(1201) 및 이와 결합된 케이블(1203,1205)은 이후에 보다 상세하게 설명될 바와 같이 동일한 백플레인(403) 내부로 플러그된 회로 보드 내부로 플러그될 수 있거나 케이블(1203,1205)은 손실이 허용가능하다면 본 발명을 다수의 프레임으로 확장하기 위해서 도시되지 않은 다른 백플레인으로 연장될 수 있다.

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보드대 백플레인 커넥터 어셈블리(1300)의 예시를 도시한다. 보드-백플레인 광학 점퍼(jumper)(1310)는, 광학 케이블(1203, 1205)의 어느 한쪽 단부에 부착되는 한 쌍의 플러그(1201, 1302)를 포함하고, 또한 회로 보드(1301)를 백플레인(이 예에서는 도시하지 않음)으로 접속시 킨다. 보드 광학 소켓(1303) 상의 스프링 클램프(spring clamps)는 보드 플러그(1302)를 제 위치에 고정시켜서 예를 들면 도 10에서의 1000 등의 송수신기와 실질적으로 유사한 보드(onboard) 송수신기 구조물(1304)에 대해 광학적 접속을 제공한다. 스프링(1309)은 광학 점퍼(1310)에 걸쳐서 부착되어, 적절한 광학적 결합을 위한 장력(tension)을 제공하고 플러그(1201)가 백플레인 광학 소켓에 삽입된 채로 유지되게 한다.

도 14는 백플레인(403)에 부착된 바람직한 보드(401)의 실례를 도시한다. 보드(401)는 그의 에지가 백플레인(403) 상의 통상적인 전기 에지 커넥터(1409) 내부로 삽입된다. 커넥터/케이블 어셈블리(1300) 내의 광학 점퍼(1310)는 보드(401)를 백플레인(403)으로 광학적으로 접속시킨다. 커넥터/케이블 어셈블리(1300) 내의 스프링(1309)은 보드(401) 상에 실장되며 백플레인 광학 소켓(1100) 내에서 백플레인 플러그를 강하게 유지시킨다. 바람직하게는, 보드(401)가 전기 에지 커넥터(1409) 내부로 삽입될 때, 각 백플레인 플러그(1201)는 광학 접속을 형성하는 백플레인 광학 소켓(1100) 내의 광학 커넥터(1100)와 자동적으로 결합된다. 광학 신호는 두 수신기(1000,1304)에서 총 접속 손실이 플러그(1201,1302)에서 2 개의 비가공 계면으로 인해서 발생하도록 반복된다. 플러그 대 플러그 링크 예산치는 크기 때문에(3-6dB 또는 필요하다면 보다 더 큼), 기계적 허용 오차가 커질 수 있으며 이 플러그 및 플랜지 구조물의 비용은 매우 작아지게 된다.

각 커넥터/케이블 어셈블리(1300)는 병렬 버스 상호접속을 위해서 사용될 수 있다. 가령, 125 ㎛ 중심 상의 레이저들의 선형 어레이의 경우에, 2 개 열의 광섬 유를 갖는 1 인치 폭 플러그는 80 개의 신호 입력 및 80 개의 신호 출력을 쉽게 수용할 수 있다. 이는 이하에서 기술될 바와 같은 패리티(parity) 및 제어 신호를 갖는 8 바이트 버스를 구현하는데 사용될 수 있다. 이러한 플러그는 폰 잭(phone jack)에 유사한 폼 팩터(a form-factor) 및 허용 오차를 가질 것이다.

도 15는 송수신기의 쌍(1502, 1504)이 백플레인(1506) 상에 적층형이 아니라 병렬로 실장되어 있는 다른 실시예(1500)의 일례를 도시한다. 이 실시예에서, 반복기 칩(repeater chip)(1504)만이 플랜지(1508) 내에 실장되고, 이는 플러그(도시하지 않음)와 결합된다. 백플레인 도파관(wave guides)에 결합된 백플레인 칩(1502)은 소켓(1508) 외부의 백플레인(1506)에 접합된다. 2개의 송수신기(1502, 1504)는 충분히 짧은 거리에서 백플레인 배선(1510)을 통해서 접속되어 원하는 속도를 제공한다.

도 16은 광학 신호가 각 보드(1602, 1604) 내에 포함되어 있는 다른 실시예(1600)의 다른 예를 도시한다. 이 실시예에서, 백플레인 배선(1606) 내의 전기 보드 신호는 전기 광학 송수신기(1608)를 향해서 매우 짧은 거리만을 이동한다.

도 17은 모든 레이저(1702, 1704) 및 광 다이오드(1706, 1708)가 단일 광전자 칩(1712)의 동일 표면(1710) 사에 있는 다른 실시예(1700)의 단일 칩을 도시한다. 이 실시예에서, 상부 에미팅 레이저(1702) 및 상부 감지 광검출기(1706)는 모두 하부 표면(1710) 상에 있고, 광학 신호는 칩(1712) 내의 광학 비아(1714, 1716) 예를 들면, 정합된 지수의 재료 등을 통과한다.

선택적으로, 위의 실시예에서 있어서 송수신기 칩은 백플레인에 솔더링(soldered)될 수 있다. 그러나, 이러한 영구적으로 부착된 구성 요소는 서비스 문제를 유발할 수 있다. 송수신기가 고장난다면, 어셈블리는 해체하지 않고, 백플레인으로부터 결함있는 송수신기의 솔더링을 제거(unsoldering)하고 새로운 백플레인에 솔더링하여 수리할 수 없다. 이는 본 기술 분야에서 비실용적인 것으로 증명되었다. 따라서 시스템은, 전형적으로 교체될 필요가 있는 활성 요소를 영구적이지 않게 부착하거나 반 영구적으로 부착(솔더링)하는 완전한 수동 백플레인을 갖는다.

따라서, 도 18은 바람직한 백플레인 서브 어셈블리(1800)의 일례를 도시하는 것으로서, 여기에서 백플레인 서브 어셈블리는 백플레인 채널에 결합되는 그레이팅 구조물(700)을 갖는 백플레인(403) 및 송수신기 칩(701) 및 그레이팅(715) 사이의 버팅 접속을 포함하는 수동 구조물이다. 그레이팅 구조물(700)은 광학 접착제에 의해서 영구적으로 부착되어 바람직한 수동 백플레인 서브 어셈블리(1800)의 일부가 된다.

도 19는 버팅 접속의 활용을 도시한다. 암 플랜지 구조물(1901)은 그레이팅 구조물 주위에 백플레인 서브 어셈블리(1800) 상에 설치되어 가이드(guide)를 제공한다. 추가적으로, 플랜지 구조물(1901) 내의 금속 핑거(metallic fingers)(1903)는 플러그 가능 유닛(1904)에 대해 전기적 접속을 촉진한다. 플러그 가능 유닛(1904)은 보조 구조물(backing structure)(1905)에 결합되는 송수신기 칩(701)을 포함한다. 금속 핑거(1903)는 칩 전력을 제공하는 칩에 대한 측면 전기적 콘택 트(도시하지 않음)와 접촉한다. 유닛(1901)은 백플레인 상의 그레이팅 구조에 버트 커플링되고, 백플레인은 완전히 수동형이고 송수신기는 완전히 서비스 가능하다. 송수신기가 실패이면, 송수신기 어셈블리는 언플러그될 수 있고 실패 송수신기는 대체물로서 플러그되는 새로운 송수신기 유닛(1901)으로 대체될 수 있다.

도 20은 도 16의 실시예와 동일한 대체가능 송수신기(2002)를 갖는 다른 실시예를 도시한다. 보드(1602)는 백플레인(2004)에 전기적으로 접속된다. 송수신기(2002)는 보드 커넥터(2006)와 물리적으로 인접하고, 짧은 백플레인 배선(2008)은 보드 신호를 전기 광학 송수신기(2002)에 접속한다. 이 실시예는, 송수신기가 도 20에서 용이하게 교체 가능하다는 것을 제외하고는 도 16의 실시예와 실질적으로 동일하다.

도 21은 예를 들면 도 4의 백플레인 어셈블리(400)에 있어서 최악인 경우의 시스템 경로(2100)를 개략적 대표도를 도시한다. 인버터(2102)에서 생성되는 전기 신호는 제 1 보드 예를 들면 도 5의 보드(1) 상의 제 1 레이저(2104)에서 광으로 변환된다. 광은 광학 점퍼(2106)를 통해서, 예를 들면, 도 10의 칩(1003) 등의 백플레인 송수신기(2108)로 통한다. 광검출기(2110)는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하고 이는 증폭기(2112)에 의해서 증폭된다. 증폭기(2112)의 출력은 레이저 다이오드(2114)에서 광으로 다시 변환된다. 레이저 다이오드(214)는, 예를 들면 위에서 설명된 401 등의 백플레인(이 예에서는 1미터의 길이를 가짐) 내의 광학 채널을 실행시킨다. 광학 채널(2116) 의 다른 단에 있는 다른 송수신기(2120) 내의 광검출기(2118)는 백플레인 광학 채널(2116)로부터의 광학 에너지를 증폭기(2122) 에 의해서 증폭되는 광학 에너지로 변환한다. 증폭기(2122)의 출력은 레이저 다이오드(2124)에서 광으로 다시 변환된다. 레이저 다이오드(2124)는 백플레인 광학 채널(2116)의 다른 단에 있는 수신 보드(예를 들면 도 5의 보드(N))에 접속된 다른 광학 점퍼(2126)를 실행시킨다. 수신 보드 내의 광검출기(2128)는 충분한 광학 에너지가 도달한다면, 수신된 광학 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 광검출기(2128)로부터의 전기적 에너지는 증폭기(2130)에 의해서 증폭되고 보드 상에 분포된다.

그러므로, 이 예에서는 6개의 신호 변환과 1미터의 전이(transit)가 존재한다. 각 변환은 10피코초(picoseconds)의 단위로 발생되고 전이 시간은 대략 5 나노초이다. 그러므로, 직렬 지연 시간(end-to-end latency)은 전이 시간에 의존하고 대략 5나노초이다. 채널 주파수는 경로 내의 가장 느린 증폭기의 반응에 의해서 제한되며, 패러랠 버스에 있어서는 신호 사이의 스큐(skew)에 의해서 제한된다.

그러므로, 위에서 제공된 8바이트 버스의 예에 있어서, 8바이트 양자의 모든 비트에 대한 송수신기는 동일 칩 내에 잔류하여 응답 편차 및 스큐를 최소화한다. 또한, 패러랠 버스 애플리케이션에 있어서, 신호는 동시적으로 즉, 예비 버스 신호 중의 하나로서 수반되는 클록 신호(clock signal)와 함께 소스로 전송되어야한다. 더욱이, 전자 광학 장치 및 증폭기의 응답은 수십 피코초이기 때문에, 이 장치는 외래의 신호 기법에 의존하지 않고 수 Ghz(대개 10Ghz)의 신호를 용이하게 수용할 수 있다. 또한, 이 작동 속도에서, 지연이 전이 시간(이 예에서는 5나노초)에 의존하기 때문에, 채널 지연은 수 사이클일 것이다.

수 사이클 길이의 지연은, 공유형 버스 구현에 있어서 힘든 중재 문제를 부과한다. 특히, 백플레인 상의 2개의 보드 사이에서, 신호 지연은 2개의 보드 사이의 백플레인에서의 물리적 거리에 의해서 원칙적으로 결정된다. 위의 예에서 확인할 수 있듯이, 이 거리는 인접한 보드에 있어서는 수 인치(그러므로 1주기 또는 2주기)로부터 1미터(수십 주기)만큼까지의 범위를 갖는다. 그러므로, 공유형 버스 시스템 내의 보드가 버스에 대해서 모두 경쟁하는 경우, 리퀘스트 신호는 각 보드의 버스 중계기에 서로 다른 시간(즉, 각 리퀘스트 보드가 백플레인 상의 어느 위치에 존재하는지에 따라서)에 도착한다. 또한, 서로 다른 보드는 도착 순서를 서로 다르게 인식할 수 있다. 각 보드가 리퀘스트 동일한 일관적 순서로 리퀘스트를 확인할 리가 없기 때문에, 중재 프로토콜은 중재 로직이 일관적인 버스 허용 결정(bus grant decisions)을 이루는지 보증하도록 요구된다.

예를 들면, 제어 채널의 N개의 백플레인 물리 채널은 각 보드에 대해서 "버스 리퀘스트(bus request)" 신호에 대해서 할당된다. 각 "버스 리퀘스트" 신호는 단정만의 신호(assert only signal)로서, 즉, 보드가 버스를 리퀘스트할 때에만 단정한다. 또한, 버스 제어가 리퀘스트 보드에 대해서 허가할 때까지 단정된 채로 유지된다. 전형적으로 중재기 또는 중재 마스터 보드(arbitration master board)(예를 들면, 백플레인 상의 보드에서 물리적으로 가장 중심 등)는 수신 리퀘스트의 관찰된 순서와 일치되는 보드 리퀘스트를 허가한다. 각 보드(중재기 이외의)는 식별 번호 또는 버스 허용 ID를 할당한다. 중재기는 보드 중의 하나에 대해 버스 허용 ID를 선택하는 것에 의해서, 예를 들면 16진수로 승인 ID를 광학적으로 신호하 는 것 등에 의해서 버스 허용 신호에 제공되는 ID olog2(N)+1 버스 허용 채널을 제공하는 것에 의해서 버스 제어를 승인한다. 이와 유사하게, 중계기는 80핀(pin) 버스에 도달된 버스 허용 ID를 버스 허용 ID와 함께 보드에 도달하는 소스 동기화 클록과 동기화시킨다.

도 22는 바람직한 실시예의 버스에 대한 전형적인 광학 버스 프로토콜의 예시적인 타이밍 도(timing diagram)를 도시하는 것으로서, 여기에서 단일 중재 보드(서비스 프로세서에 의해서 단독적으로 선택됨)가, 예를 들면 바람직한 실시예의 백플레인에 접속되는 임의의 적합한 개수의 보드 사이에서 통신을 관리한다. 이 예에서, 도시된 타이밍은 선택된 리퀘스트 보드에 대한 것이다. 먼저, 리퀘스트 보드는 자체의 BUS REQ 신호(22010)를 리퀘스트 버스 액세스에 대해 단정한다. 복수의 보드가 자체의 버스 액세스를 동시적으로 리퀘스트할 수 있기 때문에, 중재 보드는 리퀘스트 보드 중에서 선택하고, 즉, BOARD ID # 데이터 라인(2203)에서 선택된 보드의 ID#를 위치시키는 것에 의해 하나를 선택한다. 다음으로, 중재 보드는 BUS GRANT 제어 라인(2205)에서 개시 펄스(trigger pulse)를 발행하여 선택된 보드에 버스 제어를 승인한다. 어느 정도의 시간 후에, 즉, 중재 보드로부터 가장 멀리 있는 보드에까지의 백플레인 전파 지연 후에, 모든 보드는 선택된 보드 ID#를 확인하고 선택된 보드가 버스를 갖는다는 것을 인식하게 된다. 다음으로, 선택된 보드는 버스 마스터가 되고 자체의 데이터(2207)를 이 예에서는 4개의 연속적인 패킷에 전송한다. 평행하고 동시적으로, 선택된 버스 마스터 보드는 자체의 클록(2209)인, 소스 동기화 클록을 데이터(2207)와 연관된 클록 채널에 제공한다. 나머지(선택되지 않은) 보드의 일부 또는 전부는 클록(2209)에 대한 데이터 수신을 동기화하여 버스 마스터 보드로부터의 데이터를 저장한다. 데이터 전송이 완료될 때, BUS REQ 신호(2201)가 중지되어 중계 보드에 해당 버스가 다른 리퀘스터(requestor)에 있어서 이용가능하다는 것을 통지한다.

위에서 언급되고 도 23의 예(2300)에서 도시된 바와 같이, 중계 보드는 새로 삽입된 보드가 도 9a를 참조하여 위에서 설명된 분리형 수신기 광학 송수신기(900)를 가질 때마다, 도 9b에서의 광학 연결성 점검(920)을 관리한다. 새로운 보드가 백플레인 또는 프레임에 플러그될 때, 서비스 프로세서는 슬롯이 존재하는 중재 보드에 통지하고, 중재 보드가 아닌 새로운 보드에 통지한다. 중재 보드는 할당되지 않은 슬롯으로부터의 의사 버스 리퀘스트 신호(spurious bus request signals)를 무시하고, 할당되지 않은 슬롯은 중재 보드에 대해서 공백(empty)이다. 또한, 중재 보든, 서비스 프로세서가 보드가 슬롯 내에 있음을 통지할 때까지 식별된 공백 슬롯 내의 보드를 무시한다.

단계(2302)에서, 전문가는 새로운 보드를 비어있는 슬롯에 접속시킨다. 다음에, 단계(2304)에서, 기술자는 서비스 프로세서에게 이전에 비어있던 슬롯에 보드가 삽입되었음을 통지한다. 서비스 프로세서는 새로운 보드가 해당 슬롯 내에 삽입되었다는 것을 중재 보드에 통지한다. 그 이후, 중재 보드는 슬롯으로부터 버스 리퀘스트를 인식한다. 단계(2306)에서, 새롭게 추가된 보드는 버스 리퀘스트를 위치시키는 것에 의해서 자체 테스트를 시작한다. 단계(2308)에 있어서, 중재 보드가 버스 리퀘스트를 수신하지 않았다면, 새로운 보드는 타임아웃되고, 단계(2310)에서 전문가는 서비스 프로세서에 의해서 새로운 보드에 어떤 문제가 있음을 통지받는다. 그란, 단계(2308)에서 중재 보드가 리퀘스트를 수신하면, 최종적으로, 단계(2312)에서는 중재 보드는 버스를 새로운 보드에 대해 승인한다. 그러나, 새로운 보드는 백플레인 상에서 ORed로 배선되고 통상적으로 모든 슬롯에 접속되는 전기적 테스트 신호를 단정한다. 다음으로, 테스트 신호가 단정되는 단계(2314)에서, 새로운 보드는 임의의 요구되는 I/O 테스트를 실행할 수 있다. "테스트"신호가 단정되면, 다른 시스템 보드는 광학 버스에서의 활동을 무시한다(즉, 버스 활동이 커맨드로 수 개의 테스트 패턴의 착오 방지 및 몇 개의 오작동(wrong action)하는 데 주의를 기울이지 않음). 동시에, 중재 보드는 광학 연결성 점검 테스트의 시간을 조절한다. 연결성 점검 테스트가 너무 오래 걸리면 중재 기간은 단계(2316)에서 타임아웃하고, 단계(2318)에서 다른 공통 접속된 wirORed 백플레인 라인에 전기적 클리어 테스트 신호(clear test signal)를 전송한다. 클리어 테스트 신호는 새로운 보드에 무언가 이상이 있음을 서비스 프로세서에 통지한다. 또한, 새로운 보드가 "클리어 테스트" 신호를 확인하면, 새로운 보드는 자신의 광학적 출력을 차단하고 자체 테스트를 종료하려 한다. 한편, 중재 보드가 타임아웃되기 전에 새로운 보드가 테스트를 완료한다면, 단계(2320)에서 새로운 보드는 클리어 테스트 라인에 완료를 간단히 통지하는 것에 의해 완료된 것을 신호하고, 자체의 버스 리퀘스트 광학 신호를 중지하고 실행 준비된다.

유용하게는, 본 발명은 첨단 시스템에서 확인되는 모든 문제점을 처리한다. 특히, 본 발명은 백플레인에 복수의 보드가 접속되는 대형 스위치 또는 서버 환경 에 대해서 주의를 기울인다. 본 발명은 넓은 범위의 도파관 재료(즉, 채널 손실에 내성이 있음)를 허용하고, 정밀한 기계적 정렬을 필요로 하지 않는다(즉, 보드 대 백플레인 커넥터에서 큰 커플링 손실에 대해 내성이 있음). 본 발명은 1개의 보드로부터 송신되는 신호를 멀티드랍 가능하게 하는 것에 의해서, 단일 물리적 인프라스트럭쳐(백플레인)에 기반하여 넓은 범위의 시스템 스케일링(즉, 여러 보드에 대한 수 개의 보드 등)에서 복수의 보드가 신호를 수신할 수 있게 한다.

지금까지 설명된 본 발명의 바람직한 실시예를 가지고, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않으면서 여러 수정 및 변동이 가능할 것이다. 이러한 변동 및 수정은 첨부된 청구항의 범주 내에 속하도록 의도된 것이다. 따라서 예시 및 도면은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

본 발명에 따르면, 시스템 통신을 향상시키고, 보드에서 보드로의 통신을 향상시키며, 광학 채널을 거쳐 통신하는 구성 요소를 갖는 전자 시스템, 보드 초기화 및 연결성 점검과 광학 채널을 거쳐 데이터를 전달하는 방법을 제공한다.

Claims (67)

1. 보드에서 보드로의 신호 배선(signal wiring) 및 공유형 광학 버스(optical bus)를 갖는 백플레인(backplane)과,

   상기 백플레인에 접착되며 자신 위에 실장된 전자 구성 요소(electronic components)를 갖는 복수의 회로 보드(circuit boards)와,

   복수의 광학 점퍼(optical jumpers)-상기 복수의 광학 점퍼는 각각 상기 복수의 보드 중의 하나를 상기 백플레인에 광학적으로 결합시킴-와,

   각 광학 점퍼의 각 단(end)에서 상기 광학 점퍼로부터 상기 백플레인 중의 하나 또는 상기 복수의 보드 중의 하나에 각각 광학 신호를 중계하는 광학 송수신기(optical transceiver)

   를 포함하는 전자 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 백플레인은 멀티드랍(multidrop) 백플레인으로서,

   상기 멀티드랍 백플레인은,

   상기 백플레인의 표면에 있는 복수의 광학 도파관(wave guides)-각각의 상기 도파관은 상기 공유형 광학 버스 내의 광학 배선 채널임-과,

   상기 복수의 광학 도파관과 통신하고 상기 표면 상에서 보드 탭 포인트(tap points)를 식별하는 상기 표면에 접합된 복수의 광학 그레이팅 구조물(optical grating structures)

   을 포함하는 전자 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 멀티드랍 백플레인은 수동 백플레인(passive backplane)이고,

   광학 송수신기는 버팅 커넥션(butting connection)에 의해 상기 복수의 광학 그레이팅에 접속되는 전자 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   각각의 상기 버팅 커넥션은,

   상기 보드 탭 포인트 중의 어느 하나에서 상기 멀티드랍 백플레인에 접합된 암 플랜지 구조물(female flange structure)과,

   상기 암 플랜지에 삽입된 플러그 가능 유닛 -상기 플러그 가능 유닛은 기반 구조물(backing structure)에 결합된 송수신기 칩(transceiver chip)을 포함하며, 상기 송수신기 칩이 상기 광학 그레이팅 구조물 중의 하나에 버팅 결합(butt-coupled)되어 있는 것에 의해, 실패한(failing) 상기 플러그 가능 유닛은 언플러그되어 교체될 수 있음-

   을 포함하는 전자 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 버팅 커넥션은, 상기 송수신기 칩과 접속된 상기 암 플랜지 구조물 내에 금속 핑거(metallic fingers)를 더 포함하며, 칩 전력은 상기 금속 핑거에 의해서 상기 송수신기 칩에 제공되는 전자 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 버팅 커넥션은 광학 점퍼의 한쪽 단인 전자 시스템.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 광학 송수신기는 상기 복수의 광학 그레이팅 중 대응되는 하나에서 상기 백플레인에 솔더링(soldered)되는 전자 시스템.
8. 제 2 항에 있어서

   상기 복수의 광학 그레이팅의 각각은,

   상기 광학 도파관 재료에 일치되는 광학 지수(optical index)를 갖는 재료의 어느 한쪽 단에 테이퍼된(tapered) 일치형 지수 층(matched index layer)과,

   상기 어느 한쪽의 단부에 있는 낮은 지수의 재료(low index material)와,

   하나의 표면으로부터 다른 표면으로 광학 에너지의 일부분을 통과하는 상기 일치된 지수 층 내의 그레이팅과,

   상기 하나의 표면으로부터 상기 다른 표면으로, 상기 그레이팅로부터 멀어지는 반대 방향으로 통과하는 입사 레이저를 각을 이루고(angled) 조사하는 상기 일치된 지수 층 내의 한 쌍의 미러(mirrors)

   를 포함하는 전자 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 그레이팅은 상기 한 쌍의 미러 사이에 위치되는 전자 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 광학 그레이팅에 있는 각각의 상기 광학 송수신기는,

    광 다이오드(photodiode)와,

    상기 광 다이오드의 반대편(opposite sides)에 위치하는 한 쌍의 레이저 다이오드(laser diodes)

    를 포함하는 전자 시스템.
11. 삭제
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 광학 그레이팅에 있는 각각의 상기 광학 송수신기는,

    한 쌍의 광 다이오드(photodiode)와,

    상기 한 쌍의 광 다이오드의 반대편(opposite sides)에 위치하는 한 쌍의 레이저 다이오드(laser diodes)

    를 포함하는 전자 시스템.
13. 제 8 항에 있어서,

    상기 각각의 광학 송수신기는,

    광학 에너지를 수신하고, 수신된 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광 다이 오드와,

    전기 에너지를 증폭하는 증폭기(amplifier)와,

    증폭된 상기 전기 에너지에 의해서 구동되는 적어도 하나의 레이저 다이오드

    를 포함하는 전자 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 복수의 광학 송수신기 중의 하나는 상기 그레이팅 구조물에 위치되는 전자 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 그레이팅 구조물에 위치되는 상기 복수의 광학 송수신기 중의 하나는 배면 대 배면(back to back)으로 실장되고, 서로 전기적으로 통신하는 전자 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 그레이팅 구조물에 최근접하게 위치되는 상기 배면 대 배면으로 실장된 송수신기에 있어서 각각의 상기 광학 송수신기 내의 상기 적어도 하나의 레이저 다 이오드는 상기 광 다이오드의 반대편에 위치되는 한 쌍의 레이저 다이오드를 더 포함하는 전자 시스템.
17. 제 14 항에 있어서,

    상기 복수의 광학 송수신기 중의 다른 하나는 상기 탭 포인트에 인접한 광학 소켓(optical sockets) 내에 위치되는 전자 시스템.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 그레이팅 구조물에 최근접하게 위치된 각각의 상기 광학 송수신기 내의 상기 적어도 하나의 레이저 다이오드는 상기 광 다이오드의 반대편에 위치되는 한 쌍의 레이저 다이오드를 더 포함하는 전자 시스템.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 광학 소켓은 각각의 상기 광학 송수신기의 각 측면에 있는 테이퍼형 플랜지(tapered flange)를 포함하고, 상기 테이퍼형 플렌지는 광학 플러그(optical plug)를 수신하기 위해서 각각 상기 백플레인에 실장되는 전자 시스템.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 광학 소켓 내의 전기적 커넥터(electrical connectors)는 상기 백플레인으로부터 하나 이상의 상기 테이퍼형 플렌지를 각각 따라서 연장되는 전자 시스템.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 각각의 광학 송수신기는 각각 상기 전기적 커넥터로부터 전력을 수신하는 전자 시스템.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 멀티드랍 백플레인은 수동 백플레인으로서, 상기 각각의 광학 송수신기는 버팅 커넥션을 가지고 상기 복수의 광학 그레이팅에 개별적으로 접속되는 전자 시스템.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 복수의 회로 보드의 하나 하나는, 상기 전기적 커넥터를 통해서 대응되 는 개별 광학 송수신기에 접속되는 전자 시스템.
24. 제 13 항에 있어서,

    복수의 상기 광학 점퍼는, 접속된 회로 보드 및 상기 멀티드랍 백플레인 사이에서 복수의 병렬 광학 신호를 접속하는 전자 시스템.
25. 삭제
26. 제 24 항에 있어서,

    상기 복수의 광학 신호는 복수 바이트의 폭을 갖고, 상기 복수의 광학 신호는 복4수의 제어 신호(control signals)를 더 포함하는 전자 시스템.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 개별적인 광학 송수신기는 기반 구조물에 결합되고, 상기 개별적인 광학 송수신기 및 결합된 상기 기반 구조물은 상기 광학 플러그에 의해서 형성되는 것에 의해서, 실패된 상기 광학 플러그를 언플러그(unplugged)하여 교체하는 전자 시스템.
28. 제 27 항에 있어서,

    상기 버팅 구조물은 광학 점퍼의 한쪽 단인 전자 시스템.
29. 보드에서 보드로의 신호 배선 및 공유 가능 광학 버스를 갖는 멀티드랍 백플레인에 있어서,

    보드 실장 표면 내의 복수의 광학 도파관-각각의 상기 도파관은 상기 공유가능 광학 버스 내의 광학 배선 채널임-과,

    상기 보드 실장 표면에 접합되어, 상기 광학 도파관 중의 대응되는 하나에 광학적으로 접속되고 상기 보드 실장 표면 상에서 보드 탭 포인트를 식별하는 복수의 광학 그레이팅 구조물

    을 포함하는 멀티드랍 백플레인.
30. 제 29 항에 있어서,

    각각의 상기 복수의 광학 그레이팅은

    광학 도파관 재료와 일치되는 광학 지수를 갖는 재료의 어느 한쪽 단에 테이퍼된 일치형 지수 층(matched index layer)과,

    상기 어느 한쪽의 단부에 있는 낮은 지수의 재료와,

    하나의 표면으로부터 다른 표면으로 광학 에너지의 일부분을 통과시키는 상기 일치된 지수 층 내의 그레이팅과,

    상기 하나의 표면으로부터 상기 다른 표면으로 상기 그레이팅로부터 멀어지는 반대 방향으로 통과시켜 입사 레이저를 조사하는, 각을 이루는 상기 일치된 지수 층 내의 한 쌍의 미러(mirrors)

    를 포함하는 멀티드랍 백플레인.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 그레이팅은 상기 한 쌍의 미러 사이에 위치되는 멀티드랍 백플레인.
32. 삭제
33. 제 30 항에 있어서,

    상기 멀티드랍 백플레인은 수동 백플레인이고,

    상기 복수의 광학 그레이팅은 버팅 커넥션에 의해서 광학 송수신기와 접속 가능한 멀티드랍 백플레인.
34. 제 33 항에 있어서,

    각각의 상기 버팅 커넥션은,

    상기 보드 탭 포인트 중의 어느 하나에서 상기 보드 실장 표면에 접합된 암 플랜지 구조물과,

    상기 암 플랜지에 삽입된 플러그 가능 유닛- 상기 플러그 가능 유닛은 기반 구조물에 결합된 송수신기 칩을 포함하며, 상기 송수신기 칩은 상기 광학 그레이팅 구조물 중의 하나에 버팅 결합되어 있는 것에 의해, 실패한 상기 플러그 가능 유닛은 언플러그되어 교체될 수 있음 -을

    포함하는 멀티드랍 백플레인.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 버팅 커넥션은, 상기 송수신기 칩과 접속된 상기 암 플랜지 구조물 내 에 금속 핑거를 더 포함하며, 칩 전력은 상기 금속 핑거에 의해서 상기 송수신기 칩에 제공되는 멀티드랍 백플레인.
36. 제 35 항에 있어서,

    하나 이상의 광학 소켓 내에 있는 상기 전기적 커넥터의 하나 하나는 회로 보드 에지 커넥터에 접속되는 멀티드랍 백플레인.
37. 제 30 항에 있어서,

    상기 보드 실장 표면에 솔더링되고 상기 복수의 광학 그레이팅 중의 하나에 위치되는 광학 송수신기를 더 포함하는 멀티드랍 백플레인.
38. 제 37 항에 있어서,

    각각의 상기 광학 송수신기는,

    광 다이오드와,

    상기 광 다이오드의 입력부에 접속된 증폭기와,

    증폭기 출력부에 접속되는 적어도 하나의 레이저 다이오드

    를 포함하는 멀티드랍 백플레인.
39. 제 38 항에 있어서,

    상기 광학 송수신기는 제 2 광학 송수신기와 배면 대 배면으로 실장되고 서로 입력부에서 출력부로 접속되는 멀티드랍 백플레인.
40. 제 39 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 레이저 다이오드는, 상기 그레이팅 구조물에서 각각의 상기 광학 송수신기 내의 한 쌍의 레이저 다이오드 중의 하나이며, 상기 한 쌍의 레이저 다이오드는 상기 광 다이오드의 반대편에 위치되는 멀티드랍 백플레인.
41. 제 40 항에 있어서,

    상기 복수의 광학 송수신기의 다른 하나는 상기 탭 포인트에 인접한 광학 소켓 내에 위치되는 멀티드랍 백플레인.
42. 제 41 항에 있어서,

    상기 광학 소켓은 개별적인 상기 광학 송수신기의 각 측면에 테이퍼형 플랜지를 포함하며, 각각의 상기 테이퍼형 플렌지는 광학 플러그를 수신하기 위해 상기 백플레인에 수직으로 실장되는 멀티드랍 백플레인.
43. 제 42 항에 있어서,

    상기 광학 소켓 내의 전기적 커넥터는 상기 보드 실장 표면으로부터 하나 이상의 상기 테이퍼형 플랜지의 각각을 따라서 연장되는 멀티드랍 백플레인.
44. 제 43 항에 있어서,

    상기 전기적 커넥터의 하나 하나는 전력 커넥터인 멀티드랍 백플레인.
45. 제 44 항에 있어서,

    하나 이상의 광학 소켓 내의 상기 전기적 커넥터의 각각은 회로 보드 에지 커넥터에 접속되는 멀티드랍 백플레인.
46. 제 45 항에 있어서,

    복수의 상기 탭 포인트는 복수의 병렬 도파관에 광학적으로 접속된 복수의 광학 그레이팅을 포함하는 멀티드랍 백플레인.
47. 삭제
48. 어느 한쪽 단에서 테이퍼형 광학 그레이팅 구조물에 있어서,

    선택된 광학 지수를 갖는 광 투과성 재료층과,

    선택된 광학 지수 이하의 광학 지수를 갖는 상기 어느 하나의 단의 재료와,

    하나의 표면으로부터 다른 표면으로 광학 에너지의 일부분을 통과시키는 상기 층 내의 그레이팅과,

    상기 하나의 표면으로부터 상기 다른 표면으로 상기 다른 보드를 따라서 또한 상기 그레이팅로부터 멀어지는 반대 방향으로 통과하는 입사 광학 에너지를 각도를 가지고 조사하는 상기 층 내의 한 쌍의 미러

    를 포함하는 광학 그레이팅 구조물.
49. 제 48 항에 있어서,

    상기 그레이팅은 상기 한 쌍의 미러 사이에 위치되는 광학 그레이팅 구조물.
50. 삭제
51. 제 48 항에 있어서,

    상기 광학 그레이팅 구조물은 멀티드랍 백플레인에 접착가능한 송수신기 그레이팅인 광학 그레이팅 구조물.
52. 삭제
53. 삭제
54. 삭제
55. 삭제
56. 삭제
57. 삭제
58. 삭제
59. 삭제
60. 삭제
61. 삭제
62. 삭제
63. 삭제
64. 삭제
65. 삭제
66. 삭제
67. 삭제

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