KR20110083690A

KR20110083690A - 광자 소자를 광학적으로 결합하는 장치 및 컴퓨팅 유닛을 광학적으로 결합하는 접속부

Info

Publication number: KR20110083690A
Application number: KR1020117012115A
Authority: KR
Inventors: 폴 케슬러 로젠버그; 마이클 렌 티 탄; 후에이 페이 쿠오; 로버트 지 왐슬레이; 에릭 피터슨
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2011-07-20
Also published as: CN102203649A; WO2010050981A1; JP2012507857A; EP2350718A1; US9784953B2; EP2350718A4; JP5502880B2; US20110268392A1

Abstract

2개의 광자 소자(16a-16b)를 광학적으로 결합하는 장치는 인터포저(interposer)(22)를 포함할 수 있고, 각각의 광자 소자는 인터포저 내의 광학 경로의 축방향으로 정렬된다. 또한 광자 소자의 상대적인 경사 및 회전을 감소시키도록 구성된 광학 경로 및 기계적 가이드 어셈블리(28)를 따라 광자 신호를 조사하도록 구성된 광학 어셈블리(32)를 포함한다. 다른 이러한 장치는 2개의 커넥터를 포함할 수 있고, 각각의 커넥터는 광학 어셈블리가 위치되어 있는 광학 경로 소자(36)와, 광학 경로 소자를 따라 정렬되어 있는 광자 소자를 포함한다. 기계적 가이드 어셈블리는 광자 소자의 상대적 경사 및 회전을 감소시키는 위치에 광학 경로 소자를 고정한다. 2개의 컴퓨팅 유닛을 광학적으로 결합하는 접속부는 컴퓨팅 유닛들 사이에 위치되어 인터포저를 그 위에 탑재한 구획부(31)를 포함할 수 있다.

Description

광자 소자를 광학적으로 결합하는 장치 및 컴퓨팅 유닛을 광학적으로 결합하는 접속부{DEVICE FOR OPTICALLY COUPLING PHOTONIC ELEMENTS}

본 발명은 광자 소자(photonic elements)를 광학적으로 결합하는 장치에 관한 것이다.

컴퓨팅 유닛들 사이의 광학 통신은 증가된 속도 및 대역폭을 포함하여 전기 신호(electrical signaling) 전송에 관한 다수의 이점을 제공한다. 이러한 접속은 때때로 광섬유 또는 다른 도파관의 사용을 포함한다. 전형적으로, 컴퓨터 랙(computer rack) 내의 인접한 인쇄 회로 기판(printed circuit board : PCB) 또는 블레이드(blade) 사이의 통신은, 블레이드의 길이 방향을 따라서, 커넥터를 통해 후면(backplane)으로, 다른 커넥터를 통해 스위치로, 또한 유사한 경로를 되돌아 통과하여 제 2 블레이드 상의 목적지로 흐른다. 이 프로세스는 금속 트레이스(metal traces) 및 커넥터 핀을 구동하기에는 비교적 느리고 상당한 전력을 필요로 할 수 있다. 신호 무결성 및 전력 사용은 광학 통신의 사용을 통해 향상된다.

보다 효과적인 통신을 형성하기 위해서 요구되는 정확도를 감소하고, 광학 채널을 접속하는 데 사용되는 부품 및 프로세스의 복잡도를 감소할 필요성이 존재한다.

광섬유 또는 도파관의 쌍 사이에 보다 효과적인 통신을 형성하기 위해서는, 비교적 정확한 동축(co-axial) 정렬 내에 광을 전송하는 광학 채널을 채용하는 것이 유리하다. 예를 들면, 단일 모드 광섬유는 대략 1마이크론의 정렬 정확도로 광학 전력의 손실을 최소화한다. 다중 모드 섬유는 수 마이크론 내의 정렬 정확도로 광학 전력의 손실을 최소화한다. 짝을 이루는(mating) 어셈블리 사이에 이 수준의 정렬 정확도를 달성하는 것은 어려울 수 있다. 그러므로 요구되는 정확도를 감소시키고, 광학 채널을 접속하는 데 사용되는 부품 및 프로세스의 복잡도를 줄이는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따르면, 요구되는 정확도를 감소하고, 광학 채널을 접속하는 데 사용되는 부품 및 프로세스의 복잡도를 감소시키는 광자 소자를 광학적으로 결합하는 장치를 제공한다.

도 1은 광자 소자의 송신 어레이 및 광자 소자의 수신 어레이 사이의 회전 오정렬(rotational misalignment) Φ를 도시하는 도면.
도 2는 2개의 광자 소자 사이의 회전 오정렬 각도와 소자들 사이에서 전송되는 신호의 무결성 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 3은 상호 경사 오정렬(tilt misalignment) θ을 나타내는 2개의 광자 어셈블리를 도시하는 단면도.
도 4는 2개의 광자 소자 사이의 경사 오정렬 각도와 소자들 사이에서 전송되는 신호의 무결성 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 5는 시프트 오정렬(shift misalignment)(Δx, Δy)을 나타내는 2개의 광자 어셈블리를 도시하는 단면도.
도 6은 2개의 광자 소자 사이의 시프트 오정렬 각도와 소자들 사이에서 전송되는 신호의 무결성 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 7(a)는 본 발명의 일실시예에 따라서 2개의 광자 소자 사이에 개재(interposed)된 광학 경로를 포함하는 광학 접속부의 분리된 부품을 도시하는 단면도.
도 7(b)는 도 7(a)에 도시된 광학 접속부를 조립된 상태에서 도시하는 단면도.
도 8(a)는 본 발명의 일실시예에 따라서 2개의 분리된 광학 경로 소자가 2개의 광자 소자를 결합하도록 구성되어 있는 광학 접속부의 분리된 부품을 도시하는 단면도.
도 8(b)는 도 8(a)에 도시된 광학 접속부를 조립된 상태에서 도시하는 단면도.
도 9(a)는 구획부를 더 포함하는 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시된 광학 접속부의 분리된 부품을 도시하는 단면도.
도 9(b)는 도 9(a)에 도시된 광학 접속부를 조립된 상태에서 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라서 그 사이에 개재된 광학 경로를 통한 접속을 위해 위치된 2개의 별도로 격납된(enclosed) 블레이드를 도시하는 사시도.

다음으로 설명된 예시적인 실시예를 참조하며, 본 명세서에서는 그 실시예를 설명하기 위해 특정 용어를 사용할 것이다. 그럼에도 본 발명의 범주에 대한 어떠한 제한도 의도되지 않았음을 이해할 것이다. 본 발명의 내용을 숙지하는 당업자에 의해 이루어질 수 있는 본 명세서에 설명된 본 발명의 특징에 대한 변경 및 추가적인 수정과 본 명세서에 설명된 본 발명의 원리에 대한 추가적인 적용은 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주될 것이다. 서로 다른 도면 내에서의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

광학-전기(optical-electrical : OE) 또는 전기-광학(electro-optical : EO) 상호접속부는 PCB와, PCB 상의 회로를 함께 접속하기 위해 이용된다. OE 상호접속부를 수동으로 부착하는 것은 시간 소모적이고, 부피가 크고 값비싼 전기 또는 광학 케이블을 필요로 할 수 있다. 또한 이것은 정렬될 광학 소자가 광섬유를 수동으로 부착할 수 없도록 위치되어 있는 경우에 해당할 수 있다. 이것은 서버 타입 컴퓨터 내에서 블레이드 어셈블리들 사이의 간격이 매우 좁아서 손이나 얇은 도구의 삽입이 불가능한 경우에 해당한다.

컴퓨터 제조업자는 네트워크 시스템 내에서 광학 데이터 전송의 이점을 유지하고 이러한 접속의 높은 정확도의 필요성에 수반되는 문제점에 대처하면서, 컴퓨터 랙(computer rack) 내에 인쇄 회로 기판(즉, 블레이드) 등과 같은 컴퓨팅 유닛을 접속하는 방법을 필요로 한다. 이에 따라 데이터 신호 강도 및 충실도(fidelity)를 유지하도록 광자 소자가 정렬된 PCB를 광학적으로 접속하는 장치 및 시스템이 제공될 수 있다.

광자 소자를 광학적으로 결합하는 장치는 이 소자들 사이에 위치된 인터포저(interposer)를 포함할 수 있다. 설명을 위하여, 본 명세서의 설명은 전형적으로 서버 블레이드 등과 같은 PCB 사이의 신호와 연관되는 광자 소자를 참조할 것이다. 그러나 설명된 장치의 적용은 또한 광자 신호를 송신 또는 수신하는 다른 타입의 컴퓨팅 유닛 또는 다른 장치를 접속하는 것과도 연관된다.

서버 블레이드는 일반적으로 시트형 금속 격납부(sheet metal enclosure) 내에 보관된다. 이 격납부는 전형적으로 전방 및 후방의 단부가 개방되어 있는바, 후방은 전기 커넥터가 관통할 수 있게 하고, 전방에는 디스크 드라이브 등과 같은 주변 장치가 부착될 수 있도록 하기 위한 것이다. 격납부는 전형적으로 다른 4개의 면이 폐쇄되어 있다. 광학 데이터 신호는 블레이드 격납부의 외부 및 PCB 내부 사이에서 도파관에 의해 전달될 수 있다. 도파관은 하나 이상의 공동형(hollow) 코어 금속 도파관, 광섬유 또는 하나 이상의 광학 코어를 포함하는 폴리머(polymer) 도파관일 수 있다. 일례에서는, 예를 들면 우측에 있는 블레이드 위의 수신기 광학 어셈블리(receiver optical assembly : ROSA)로 송신하는 좌측 블레이드 상의 송신기 광학 서브어셈블리(transmitter optical subassembly : TOSA)를 포함하는 2개의 OE 부품이 존재할 수 있다. 블레이드 격납부를 관통하는 단말 블록으로 다수의 병렬 광학 신호를 전달하는 섬유 리본(fiber ribbon)이 TOSA에 접속되어 있다. ROSA에 접속된 유사한 섬유 리본은 ROSA 블레이드 격납부를 관통하는 단말 블록 내에서 종결된다. TOSA로부터 ROSA로 광학 신호를 전송하기 위해서는, 단말 블록 유닛을 그 각각의 광학 섬유가 동축적으로 정렬되도록 정확히 정렬하는 것이 유리하다. 그 하나의 방법은 2개의 단말 블록을 개방된 공간을 거쳐 서로에 대해 반대 방향이 되도록 단순히 위치시키는 것이다. 그러나 이러한 구성에서는 하나 이상의 공간 축 주위에 단말 블록의 상대적 정렬에 있어서 약간의 차이가 종종 존재할 것임이 명확하다.

2개의 블레이드의 광자 소자 사이의 오정렬은 전송 중에 신호의 상당한 손실을 초래할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "광자 소자"는 광 기반의 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 소자를 지칭하고, 단일 소자이거나 이러한 소자의 어레이일 수 있다. 광자 소자는 광학 송신기(예를 들면 레이저) 또는 수신기(예를 들면 광다이오드)이거나, 이러한 소자의 외부 액세스 포인트(예를 들면 도파관의 단말부)일 수 있다.

도 1은 4x4 송신 어레이(10)(실선으로 도시되어 있음) 및 대응하는 수신 어레이(12)(점선)를 도시한다. 이 예에서, 수신 어레이는 송신 어레이에 대해 각도 Φ만큼 회전되어 있다. 이 회전 각도는 Φ에 따라 급격하게 증가하는 신호 손실을 초래한다. 이 관계는 회전 각도가 변경할 때 이러한 어레이 내에 있는 2개의 검출기 채널의 출력을 나타내는 도 2의 그래프에 도시되어 있다. 그러므로 이러한 접속은 회전 오정렬에 대해 상당히 내성이 없는 편이라는 것을 확인할 수 있다. Φ에서의 공차(tolerance)는 검출기 어레이의 최대 선형 치수(도 1에 도시되어 있음), 즉 활성 구역 직경 D 및 어레이 길이 L에 선형으로 비례한다. 이와 같이, 주어진 적용 분야에서 수용 불가능한 신호 손실을 초래할 시프트(shift)의 정도는 연관된 광자 소자의 치수에 의존할 것이다. 설명된 경우에서, 회전에 기인한 신호 손실을 1dB 미만으로 유지하기 위해서는 Φ가 대략 1°미만이 되어야 한다.

신호 전송은 또한 매칭된 광자 소자들이 서로에 대해 경사를 갖고 있을 때에도 영향을 받는다. 도 3에 도시된 예에서, 각각 수평 방향에서 각도 θ만큼 경사를 갖는 광자 소자(16a-16b)에 대해 2개의 광자 어셈블리(14a-14b)는 서로 반대 방향으로 위치된다. 검출기 어셈블리(14b)는 활성 구역 직경을 갖는 광자 소자를 포함한다. 그러한 소자는 또한 각각의 어셈블리가 또한 초점 길이 f를 갖도록 렌즈(18)를 구비한다. 이 경우의 공차는 활성 구역 직경 및 f에 선형 비례한다. D=50㎛를 갖는 검출기에 있어서 |Δx₁-Δx₂| 및 |Δy₁-Δy₂| 및 f*|θ₁-θ₂|의 벡터 합은 대략 0.5D 또는 대략 20㎛ 미만이다.

도 4의 그래프는 Δx₁-Δx₂ 및 Δy₁-Δy₂가 각각 0에 가까워질 때 검출기(활성 직경 D=50㎛)의 4x4 어레이 내에서 |θ₁-θ₂| 사이의 관계를 나타낸다. 이 그래프로부터 그러한 접속은 회전 오정렬에서보다 경사 오정렬에 더욱 더 내성이 없다는 것을 확인할 수 있다. 예를 들면, 이 특정한 검출기 어레이에 있어서, 신호 손실을 대략 1dB 미만으로 유지하기 위해서 |θ₁-θ₂|는 대략 0.15° 또는 그 미만이 되어야 한다.

본 명세서에서 설명된 특정한 공차는 순수하게 예시를 위한 것이고, 적어도 부분적으로 대상이 되는 어레이의 특정한 구조에서 발생한 것임을 유의해야 한다. 임의의 주어진 어레이에 대한 공차는 어레이 설계, 송신기와 수신기 사이의 간격, 사용된 송신/검출 소자의 유형, 사용된 신호의 유형 및 장치가 적용될 작업으로부터 발생되는 다른 조건을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는 다수의 다른 인자에 좌우될 수 있다.

횡형(lateral) 시프트 오정렬은 2개의 광자 소자 사이의 신호 전송에 있어서 또 다른 인자이다. 그러나 텔레센트릭(telecentric) 시스템 내의 광학 전력 손실은 경사 및 회전보다 이러한 종류의 오정렬에 대해 덜 민감하다고 여겨져 왔다. 도 5의 도면은 2개의 축(x, y)을 따라서 상대적 시프트 오정렬(Δx, Δy)을 나타내는 2개의 광자 어셈블리(14a, 14b)를 표시한다. 검출기(D=50㎛)의 4x4 어레이에 대한 횡형 시프트의 효과는 도 6의 그래프에 도시되어 있다. 이러한 어레이 내에서 신호 손실을 <1dB로 유지하기 위해, Δx 및 Δy의 벡터합은 <2mm가 될 수 있다.

오정렬, 특히 경사 및 회전에 대한 낮은 공차가 주어진 경우, 매칭된 광자 소자의 상대적 위치는 광학 접속에 있어서 중요한 문제이다. 매우 작은 직경의 검출기는 오정렬에 대해 더욱 민감한 경향이 있기 때문에 그 경우에 있어서 특히 더 그러하다. 이와 같이, 위치에 대한 추가적인 제한없이 컴퓨터 랙 또는 샤시(chassis) 내에 블레이드 또는 광자 서브어셈블리를 주의깊게 배치함으로써 얻을 수 있는 정렬에 의존하는 것으로는 통상적으로 충분하지 않을 것이다. 따라서, 신호 손실을 감소하기 위해서 광자 소자를 정렬하고 광학 전송을 조절할 수 있는 블레이드 사이에 인터포저(interposer) 등과 같은 메커니즘을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 광자 어셈블리 사이의 이러한 인터포저 메커니즘은 병진(translation), 경사, 및 회전이 공차 내에 있는 소자의 상대적 위치를 생성할 수 있다. 추가하여, 인터포저는 송신기 및/또는 수신기 둘레에, 광학 구성요소와 광학 구성요소가 부착되는 블레이드 어셈블리를 보호하는 격납부로서 기능할 수 있다.

도 7(a)은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 인터포저 메커니즘의 일례를 제공할 수 있다. 이 실시예에서, 광학 접속부(20)는 제 1 광자 소자(16a), 제 2 광자 소자(16b) 및 그 사이에 위치된 인터포저(22)를 포함한다. 광자 소자는 하나 이상의 레이저 또는 다른 광자 에미터(emitters)를 송신 소자로서 포함하고, 하나 이상의 대응하는 광검출 다이오드를 수신 소자로서 포함할 수 있다. 특정한 측면에서, 각각의 광자 소자는 서로 맞물린(interdigitated) 송신 및 수신 소자의 어레이를 포함하여 양방향 데이터 흐름을 제공할 수 있다. 다른 측면에서, 송신 소자는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting lasers)을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 소자는 케이블(26)에 의해 컴퓨팅 유닛에 접속된 단말 블록(24) 내에 각각 위치된다. "단말 블록"은 커넥터 또는 커넥터 하우징(housing) 등과 같이, 광자 소자를 수용하고, 광학 접속부의 일부분으로서 광자 소자를 배치하는 데 포함되는 구조물을 지칭한다.

인터포저(22)는 광자 소자 커넥터가 결합될 수 있는 공통 구조물 및 송신 소자로부터 수신 소자로 광자 신호를 전달하는 경로로서 기능할 수 있다. 따라서, 인터포저는 신호가 통과할 수 있는 광학 경로를 포함한다. 추가하여, 인터포저는 다른 광원으로부터의 광 등과 같은 간섭으로부터 광자 신호를 보호하는 기능을 할 수 있다. 특정한 측면에서, 인터포저는 그 길이의 상당한 부분에서 공동을 가지고, 그 비어있는 공간의 적어도 일부분에 경로가 존재한다. 인터포저는 또한 광학 경로로 먼지 또는 부스러기가 진입하는 것을 방지할 수 있다. 광학 접속부를 형성하기 위해서, 광자 소자는 인터포저의 각 단부에 접속되어 광자 소자가 인터포저의 길이 방향을 따라서 서로에 대해 반대 방향으로 위치되게 한다.

광자 소자 및 인터포저의 접속은 각 부품을 함께 고정하도록 구성된 기계적 가이드 어셈블리(mechanical guide assembly)(28a-28b)에 의해 촉진될 수 있다. 일실시예에서, 이러한 가이드 어셈블리는 결합될 구성 요소에(예를 들면 광자 소자를 수납하는 커넥터 및 인터포저의 단부에) 위치되는 형상부(28a, 28b)의 상호 접속을 포함한다. 특정한 예에서, 기계적 가이드 어셈블리는 한 부품의 면 위에 있는 구형 구조, 막대, 핀(pin), 뾰족한 구조(taper) 또는 기준점(datum) 등과 같은 돌출부(protuberance)(28a) 및 다른 부품의 면 위에 있는 소켓, 함몰부(depression) 또는 구멍 등과 같은 대응하는 오목부(receptacle)(28b)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 이러한 소자는 부품들이 서로에 대해 특정한 배향 및 정렬을 이루고 있을 때 상호 접속되도록 구성된다. 그 결과로 부품들이 서로에 대해 특정한 배향으로 강제되어 부품들 사이의 안정한 결합이 가능해진다. 결합 안정성은 부품들을 서로 붙어있게 하는 힘을 제공하는 결합력 메커니즘을 포함하는 것에 의해 증가될 수 있다. 일실시예에서, 하나의 부품 또는 양쪽 부품에 자석(30)이 존재할 때 이러한 힘이 제공된다. 다른 가능한 결합력 메커니즘은 경사 램프(angled ramps) 및 디텐트(detents) 등과 같이 짝을 이룬(mated) 커넥터에서 일반적으로 사용되는 형상부(feature)뿐만 아니라 스프링, 클립 및 래치(latches)를 포함한다. 특정한 실시예에서, 적어도 하나의 부품은 스프링 등과 같은 플렉서블 메커니즘 상에 탑재된다. 가능한 스프링 타입은 코일 스프링(coiled springs), 판 스프링(leaf springs) 및 에어 스프링(air springs)을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 플렉서블 탑재 메커니즘은 또한 부품에 자유 이동을 제공함으로써 정렬을 증진할 수 있다. 플렉서블 메커니즘은 모든 이동 축에서 융통성이 있고, 그 부품으로 하여금 X, Y 및 Z축을 따라서 이동할 수 있게 하고 이 축들 주위로 회전할 수 있게 한다.

도 7(a)의 장치로 예를 들었던 실시예에서, 광자 소자는 부품들 사이에 특정 상호 배향이 되도록 강제하는 기계적 가이드 어셈블리를 가지고 인터포저의 각각의 단에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 부품은 광자 소자의 상대적 경사 및 회전이 감소될 수 있도록 결합된다. 이것은 2개의 블레이드의 보다 신뢰성 있고 반복 가능한 고 무결성 광학 접속을 가능하게 하고, 여기에서 상기 접속은 그 각각의 커넥터가 인터포저와 인터록(interlock)되도록 블레이드를 삽입하는 것에 의해 이루어진다.

본 명세서에 설명된 장치는 예를 들면 2개의 인접한 블레이드가 서버의 샤시에 설치되는 대형 컴퓨팅 시스템 내의 컴퓨팅 유닛들 사이의 안정된 광학 접속을 제공할 수 있다. 본 발명은 금속 블레이드 격납부 등과 같이 블레이드와 연관된 구조적 형상부 및 구획부 등과 같은 샤시의 형상부를 수용할 수 있다. 특정한 측면에서, 인터포저는 인접한 블레이드 사이에 위치되는 구획부(31) 상에 탑재될 수 있다. 이러한 구성에서, 인터포저는 구획부를 관통하고, 하나의 블레이드로부터 다른 블레이드로 광자 신호가 이동하는 경로를 제공한다. 다른 구성에서, 인터포저는 하나의 블레이드의 광학 커넥터에 영구적으로 부착될 수 있다. 이 경우에 각각의 접속된 블레이드의 쌍은 인터포저가 부착된 하나의 블레이드와 인터포저가 누락된 블레이드로 이루어진다.

도 7(b)는 완전한 접속을 형성하도록 결합된 부품을 도시한다. 인터포저는 또한 송신 소자로부터 인터포저에 의해 제공된 경로를 따라서 수신 소자로 광자 신호를 전송하는 하나 이상의 광학 어셈블리(32)를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 광학 장치는 텔레센트릭 광학 장치를 포함한다. 상술된 바와 같이, 텔레센트릭 광학 장치는 횡형 시프트 오정렬에 대한 감소된 민감도를 제공할 수 있다. 그러므로 이러한 광학 어셈블리를 포함하는 것은 추가적인 정렬 메커니즘을 효과적으로 제공하는 추가 기능을 제공한다. 이것은 신호 전력의 손실을 감소하도록 광학 전송을 조절하는 기계적 가이드 어셈블리의 효과와 결합될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 각각의 단말 블록은 커넥터가 결합될 때 인터포저를 형성하는 구조물을 포함한다. 이 실시예에 따른 광학 접속부(34)는 도 8(a) 및 도 8(b)에 각각 분리된 상태 및 결합된 도면으로 도시되어 있다. 접속부는 분리된 격납부(35) 내에 각각 수용된 2개의 블레이드를 결합한다. 이 실시예에서, 각각의 단말 블록(24)은 다른 단말 블록 상의 매칭 확장부(matching extension)와 결합될 때 단말 블록들 사이에 광학 경로를 형성하는 공동 확장부(hollow extension)를 포함하는 광학 경로 소자(36)를 포함한다. 이 실시예는 또한 상술된 것과 같은 기계적 가이드 어셈블리(28a-28b)를 포함한다. 하나의 특정한 실시예에서, 기계적 가이드 어셈블리는 다른 커넥터 상의 형상부와 매칭되고 상호 접속된 각 커넥터 상의 형상부를 포함한다. 일 측면에서, 이러한 형상부는 각각의 커넥터의 광학 경로 소자의 단부 면에 존재한다. 자석(30) 등과 같이 결합력을 제공하는 메커니즘도 포함될 수 있다. 단말 블록이 서로 붙어있거나 서로 충분히 가깝게 위치될 때, 기계적 가이드 형상부는 상호 접속하여, 광자 소자를 고정된 특정 상호 배향으로 한다. 이러한 상호 접속은 또한 광자 소자들 사이의 광학 경로를 형성한다. 이 실시예는 또한 경로를 통해 광자 신호를 조사하는 하나 이상의 광학 어셈블리(32)를 포함할 수 있다. 이 경우에, 광학 어셈블리는 하나 또는 양쪽 커넥터의 광학 경로 소자 내에 위치된다. 하나 이상의 광학 어셈블리가 있는 경우에, 어셈블리는 커넥터가 결합될 때 하나의 유닛으로 기능할 수 있다. 특정한 실시예에서, 광학 어셈블리는 텔레센트릭 광학 장치를 포함한다.

상술된 바와 같이, 블레이드 사이의 구획부는 실질적으로 인터포저를 수용할 수 있다. 구획부는 또한 본 발명의 광학 접속부에 다른 방식으로 포함될 수 있다. 특정 실시예에서, 단말 블록의 부착 및 적절한 배향은 구획부와의 인터페이스에 의해 이루어질 수 있다. 이 구성은 도 9(a)에 도시되고, 도 9(b)에는 조립된 접속부로 도시되어 있다. 이 실시예에서, 구획부(31)는 광학 경로 소자(36)의 형상부에 대응하는 기계적 가이드 형상부(28a, 28b)를 포함한다.

각각의 블레이드를 위한 단말 블록은 블레이드의 격납부(35)와 인터페이스되어(interfaced) 단말 블록이 짝을 이루는 커넥터 또는 인터포저와 접촉하도록 허용할 수 있다. 일실시예에서, 단말 블록은 격납부의 외부에 탑재될 수 있다. 다른 실시예에서, 단말 블록은 격납부의 벽에 적절한 크기 및 형상의 개구(opening) 내에 매립될 수 있다. 어느 한쪽 구성에서의 특정 측면에서도, 단말 블록은 각각 3개의 축을 따라서 어느 정도 자유롭게 이동할 수 있는 방식으로 탑재될 수 있다. 이러한 방식으로, 블레이드의 설치 및 접속 동안에, 단말 블록은 다른 부품에 대해 정렬하기 위해 필요한 만큼 시프트하여 그 기계적 가이드 형상부가 잘 맞물려서 상호 접속되게 할 수 있다. 이것은 판 스프링 등과 같은 플렉서블 지지대(flexible support) 상에 단말 블록을 탑재하는 것, 또는 가스켓(gasket) 등과 같은 플렉서블 하우징(flexible housing) 내에 단말 블록을 고정하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 플렉서블 탑재부(flexible mount)는 또한 상술된 바와 같은 결합력을 공급하는 기능을 제공할 수 있다.

국부적인 고 대역폭 데이터 파이프는 2개의 인접한 컴퓨터 블레이드 사이에서 그것이 필요한 바로 그곳에 형성될 수 있다. 접속부가 후면을 통해 라우팅(routing)되지 않고 접속이 이루어질 수 있다. 이러한 2개의 인접한 컴퓨팅 유닛의 접속은 도 10에 도시되어 있는데, 여기에서 제 1 블레이드(38) 및 제 2 블레이드(40)는 별도의 격납부(35) 내에 각각 수용된다. 각각의 블레이드는 광-전기(opto-electric) 송신기(42) 또는 수신기(44)를 포함하는데, 여기에는 단말 블록(24) 내에 위치된 광자 소자(16)가 섬유 케이블(26)을 통해 접속된다. 도시된 실시예에서, 인터포저(22)는 제 1 블레이드의 단말 블록에 가압 장착(press-fit)되거나 영구적으로 부착된다. 인터포저가 제 2 블레이드의 단말 블록과 인터페이스로 연결될 수 있게 하는 위치에서 인터포저는 격납부의 면을 통과하여 돌출된다. 기계적 가이드 형상부(28a)는 인터포저 상의 대응하는 형상부(이 도면은 사시도이므로 보이지 않음)와 상호 접속하는 것에 의해 적절히 정렬된 접속부를 제공한다. 이 구성은 광섬유와 동축을 이루는 방향을 따라서 플러그-인(plug-in)되는 표준 광학 커넥터를 사용하는 것이 그다지 바람직하지 않은, 2개의 블레이드 사이에 광학 링크를 형성하는 어려움을 극복한다. 도 10에 도시된 실시예는 측대측(side-to-side) 배향으로 블레이드 사이의 접속부를 도시한다. 그러나 본 발명에 따른 접속부는 상부-대-하부(top-to-bottom) 또는 전방-대-후방(front-to-back) 구성에서도 블레이드를 접속하는 데 사용될 수 있다.

어느 정도 요약하고 반복하자면, 2개의 광자 소자로 하여금 2개의 컴퓨팅 유닛 사이에 높은 무결성의 광학 상호 접속부를 제공하도록 정렬되게 하는 접속부를 제공한다. 접속부는 광자 소자들 사이에 특정한 정렬을 생성하는 인터포저 및 기계적 형상부를 포함할 수 있다. 접속부는 또한 소정 타입의 오정렬에 덜 민감한 광학 접속부를 형성하기 위해 텔레센트릭 렌즈 구성 등과 같은 광학 소자를 포함할 수 있다. 이 커넥터는 서버 내의 인접한 PCB를 접속하는 데 특히 유용할 수 있다.

상술된 예시는 하나 이상의 특정한 적용예에서 본 발명의 원리를 설명하였으나, 당업자라면 창작 능력을 발휘하지 않고 본 발명의 원리 및 개념을 벗어나지 않으면서 그 구현에 대한 형태, 사용 및 세부 사항의 여러 수정이 이루어질 수 있다는 것이 명확할 것이다. 따라서, 이하에 제시된 청구항에 의한 것을 제외하고는, 본 발명을 제한하도록 의도한 것이 아니다.

Claims

광자 소자(photonic elements)(16a-16b)를 광학적으로 결합하는 장치로서,
2개의 단을 갖는 인터포저(interposer)(22)-상기 인터포저는 상기 인터포저 내에 배치된 광학 경로를 포함함-와,
상기 광학 경로의 단에 인접하게 위치되고 상기 광학 경로와 축 방향으로 정렬된 제 1 광자 소자(16a)와,
상기 광학 경로의 다른 단에 인접하게 위치되고 상기 광학 경로와 축 방향으로 정렬된 제 2 광자 소자(16b)와,
상기 광학 경로를 따라서 광자 신호를 조사(direct)하도록 구성된 광학 어셈블리(optical assembly)(32)와,
상기 광학 경로의 각각의 단에 위치되고, 상기 제 2 광자 소자에 대한 상기 제 1 광자 소자의 경사 및 회전을 감소시키도록 구성되는 적어도 하나의 기계적 가이드 어셈블리(mechanical guide assembly)(28)를 포함하는
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 어셈블리는 텔레센트릭 광학 장치(telecentric optics)를 포함하는
광학 결합형 광자 소자용 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기계적 가이드 어셈블리는 복수의 돌출부(28a) 및 대응하는 소켓(28b)을 포함하는
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기계적 가이드 어셈블리는 결합력 메커니즘(joining force mechanism)을 포함하는
장치.
광자 소자를 광학적으로 결합하는 장치로서,
제 1 단말 블록(24)과, 상기 제 1 단말 블록으로부터 연장되는 공동 슬리브(hollow sleeve)를 포함하는 제 1 광학 경로 소자(36)와, 상기 제 1 단말 블록과 상기 제 1 광학 경로 소자 사이에 위치되고 상기 제 1 광학 경로 소자에 대해 축 방향으로 정렬된 제 1 광자 소자(16a)와, 상기 제 1 광학 경로 소자 내에 위치된 제 1 광학 어셈블리(32)를 포함하는 제 1 커넥터와,
제 2 광자 소자(16b)를 포함한 제 2 단말 블록(24)과, 상기 제 2 단말 블록으로부터 연장되는 공동 슬리브를 포함하는 제 2 광학 경로 소자(36)와, 상기 제 2 단말 블록과 상기 제 2 광학 경로 소자 사이에 위치되고 상기 제 2 광학 경로 소자에 대해 축 방향으로 정렬된 제 2 광자 소자(16a)와, 상기 제 2 광학 경로 소자 내에 위치된 제 2 광학 어셈블리(32)를 포함하고, 상기 제 1 커넥터에 대향하여 위치된 제 2 커넥터와,
상기 제 2 광자 소자에 대한 상기 제 1 광자 소자의 경사 및 회전을 감소시키기 위해 상기 제 2 광학 경로 소자에 대해 상대적인 위치에 상기 제 1 광학 경로 소자를 고정하도록 구성되는 기계적 가이드 어셈블리(28)를 포함하는
장치.
제 5 항에 있어서,
상기 광학 어셈블리 중 적어도 하나는 텔레센트릭 광학 장치를 포함하는
장치.
제 5 항에 있어서,
상기 기계적 가이드 어셈블리는 상기 제 1 광학 경로 소자 상의 복수의 돌출부(28a) 및 상기 제 2 광학 경로 소자 상의 대응하는 소켓(28b)을 포함하는
장치.
제 5 항에 있어서,
상기 기계적 가이드 어셈블리는 결합력 메커니즘을 포함하는
장치.
제 5 항에 있어서,
상기 기계적 가이드 어셈블리는 상기 제 1 커넥터와 제 2 커넥터 사이에 위치된 구획부(partition)(31) 상에 부분적으로 위치되는
장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터는 결합되지 않을 때 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한
장치.
컴퓨팅 유닛(computing units)을 광학적으로 결합하는 접속부(connection)로서,
제 1 컴퓨팅 유닛에 결합된 제 1 광자 소자(16a)와,
제 2 컴퓨팅 유닛에 결합되고 상기 제 1 광자 소자에 대향하여 위치된 제 2 광자 소자(16b)와,
상기 제 1 컴퓨팅 유닛 및 상기 제 2 컴퓨팅 유닛 사이에 위치된 구획부(31)와,
상기 구획부 상에 탑재되고 상기 제 1 광자 소자와 상기 제 2 광자 소자 사이에 위치된 광학 경로-상기 광학 경로는 상기 구획부를 관통함-를 포함하는 인터포저(22)와,
상기 제 1 광자 소자로부터 상기 광학 경로를 통해 상기 제 2 광자 소자로 신호를 조사하도록 구성된 광학 어셈블리(32)와,
상기 제 1 광자 소자 및 상기 제 2 광자 소자를 상기 인터포저로 접속하고, 상기 제 2 광자 소자에 대한 상기 제 1 광자 소자의 경사 및 회전을 감소시키도록 구성된 기계적 가이드 어셈블리(28)를 포함하는
접속부.
제 11 항에 있어서,
상기 기계적 가이드 어셈블리는 복수의 돌출부(28a) 및 대응하는 소켓(28b)을 포함하는
접속부.
제 11 항에 있어서,
상기 기계적 가이드 어셈블리는 결합력 메커니즘을 포함하는
접속부.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 컴퓨팅 유닛 및 상기 제 2 컴퓨팅 유닛은 실질적으로 격납부(enclosure)(35) 내부에 각각 위치되는
접속부.
제 14 항에 있어서,
각각의 컴퓨팅 유닛에 결합된 광자 소자는 상기 컴퓨팅 유닛이 위치되는 상기 격납부의 벽에 있는 개구부 내에 이동 가능하게 탑재되는
접속부.