JP2014500977A - スターカプラを用いて実施される光相互接続ファブリック - Google Patents

Abstract

本開示は、コンピュータシステムにわたって光信号を配信するための拡張性のある光相互接続ファブリックを対象とする。一態様では、光相互接続ファブリックが、スターカプラ５０４、８０２及び複数の出力光ファイバ５０８、８１２を備える。各出力光ファイバは、第１の端がスターカプラに接続され、第２の端が複数のノードのうちの１つのノードに接続されている。このファブリックは、第１の端がスターカプラ５０４、８０２に接続され、第２の端が複数のノードのうちの１つのノードに接続されている入力光ファイバ５０５、８０４〜８０６も備える。スターカプラは、入力光ファイバを介して少なくとも１つの光信号を受信し、各光信号をほぼ同じ光パワーを有する複数の光信号に分離し、各光信号を出力光ファイバのうちの１つに出力する。
【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、コンピュータバスに関し、特に光バスに関する。

ブレードシステム等の一般的な高性能ラックマウントコンピュータシステムは、電子相互接続ファブリックによって電子通信する複数のプロセッサ基板及びメモリ基板を備える。理想的な相互接続ファブリックは、増加の一途をたどるように見える計算需要を満たすのに十分なメモリ及び処理速度を提供するために、プロセッサ及びメモリが独立して拡張することを可能にする。しかしながら、電子相互接続ファブリックは、拡張による複数の不利な点を有する。電子相互接続ファブリックは、セットアップするのに大きな労働力を要する可能性があり、電子信号を従来の電子相互接続によって送信することは、大量の電力を消費する。加えて、電子相互接続の帯域幅を拡張することはますます困難になってきており、電子相互接続ファブリックによって電子信号を送信するのに必要な相対的な時間の量が、より小さくより高速なプロセッサによって提供される高速性能の利点を完全に利用するのに長くなり過ぎてきている。

大規模なコンピュータシステムの製造業者、設計者、及びユーザは、相互接続ファブリックの改良を探求し続けている。

一例示のスターカプラの等角投影図である。 一例示のスターカプラの側面図である。 動作中の一例示のスターカプラの側面図である。 一例示のスターカプラの側面図である。 一例示のスターカプラの側面図である。 ほぼ等しいパワーを有する光を透過する部分ミラーを有する一例示の１：６ビームスプリッタを示す図である。 １：Ｎビームスプリッタの一例を示す図である。 各ノードが別々の光相互接続ファブリックに接続されている一例示のＮノードシステムを示す図である。 一例示のブレードシステムの等角投影図である。 図６Ａに示す例示のシステムのバックプレーンを示す図である。 一例示のスターカプラの等角投影図である。 ３つのノードが光相互接続ファブリックに接続されている一例示のＮノードシステムを示す図である。 Ｎ個のノードが光相互接続ファブリックに接続されている一例示のＮノードシステムを示す図である。 一例示のブレードシステムのバックプレーンを示す図である。 一例示のブレードシステムのバックプレーンを示す図である。

（詳細な説明）
本開示は、コンピュータシステム用の拡張性のある光相互接続ファブリックを対象としている。これらの光相互接続ファブリックは、コンピュータシステムのプロセッサ及びメモリが独立して拡張することを可能にして、そのコンピュータシステムを、変化する計算需要を満たすように再構成することができるようにする。特に、これらの光相互接続ファブリックは、多数のプロセッサを少ない待ち時間で相互接続することを可能にし、大きな待ち時間を加えることなく電力消費及びサイズの点で効率的にメモリを拡張することができる。光相互接続ファブリックは、スターカプラ及び複数の光ファイバを用いて実施され、それにより、従来の電子相互接続ファブリックよりも相対的に少ない数の光信号ホップカウント、低い電力消費をもたらし、相対的に高いデータレートに対応することができる。

図１Ａ及び図１Ｂは、一例示のスターカプラ１００のそれぞれ等角投影図及び側面図を示している。スターカプラ１００は、１：６ビームスプリッタ１０２、単一の入力コネクタ１０４及び６つの出力コネクタ１０６〜１１１を備える。入力コネクタ１０４はマルチモード光ファイバ１１４に接続され、６つの出力コネクタ１０６〜１１１はそれぞれマルチモード光ファイバ１１６〜１２１に接続されている。スプリッタ１０２は、第１の表面１２６及び対向する第２の表面１２８を有するプリズム１２４を備える。第１の表面１２６は、第２の表面１２８に対してほぼ平行に向いている。また、スプリッタ１０２は、第１の表面１２６に配置された反射器１３０と、反射器１３０に対向して第２の表面１２８に配置された、ＰＭ_１〜ＰＭ_５によって表記される５つの部分ミラーと、反射器１３０に対向して第２の表面１２８に配置された反射防止面１３２と、を備える。反射器１３０は、入力コネクタ１０４に対向し覆われていない部分１２６を残して、第１の表面１２６の一部分を覆っている。コネクタ１０４から出力された光のビームは、この対向する部分を通ってプリズム１２４に入ることができる。出力コネクタ１０６〜１１０は、ＰＭ_１〜ＰＭ_５と位置合わせされ、出力コネクタ１１１は、反射防止面１３２に位置合わせされる。図１Ａ及び図１Ｂはデカルト座標系を備え、スプリッタ１０２及びコネクタ１０４、１０６〜１１１はｘｙ平面内に配置され、スプリッタ１０２はｚ軸の回りに角度θだけ入力コネクタ１０４に向けて傾けられている。

反射器１３０は単一の平面ミラーとすることもできるし、また、反射器１３０は曲面ミラーのアレイとすることもできることに留意されたい。各曲面ミラーは、反射光を部分ミラーのうちの１つに向けて再平行化する（re-collimate）。

入力コネクタ１０４及び出力コネクタ１０６〜１１１は、それぞれがフェルール及びレンズを備える雌コネクタとすることができる。例えば、図１Ｂに示すように、コネクタ１１１は、フェルール１３８内に取り付けられたレンズ１３６を備える。光ファイバ１１４及び１１６〜１２１は、コネクタ１０４及び１０６〜１１１内に挿入される雄コネクタを備えることができる。例えば、図１Ａは、ファイバ１２１の終端部を示し、この終端部は、フェルール１３８から取り外された雄コネクタ１４０を備える。

図２Ａは、動作中のスターカプラ１００の側面図を示している。光は、光ファイバ１１４を介してスターカプラ１００に入る。この光は、非常に多くの波長分割多重化（「ＷＤＭ」）電磁放射チャネルからなることができる。「チャネル」は、電磁スペクトルの可視部分及び／又は非可視部分における或る周波数の電磁放射又は特定の周波数を中心とする狭帯域の周波数とすることができる。代替的に、この光は、非常に多くのＷＤＭ光信号からなることができる。各「光信号」は、特定のチャネルの振幅若しくは位相、又は、振幅及び位相の組み合わせで、データを符号化する。入力コネクタ１０４は、光を平行化して、法線２０２に対する入射角θ_ｉでプリズム１２４に入る入力ビーム２０１にする。プリズム１２４は、クラウンガラス（すなわち、屈折率ｎ≒１．５２）又は別の好適な屈折率材料から構成することができる。ビーム２０１は、プリズム１２４に入ると、法線２０２に対する屈折角θ_ｒでＰＭ_１に向けて屈折される。ＰＭ_１は、ビーム２０１を内部反射ビーム２０３及び透過出力ビーム２０４に分離する。反射ビーム２０３は、ビーム２０１の光パワーの第１の部分を含み、透過ビーム２０４は、ビーム２０１の光パワーの第２の部分を含む。図２Ａに示すように、プリズム１２４の厚さＬ、入射角θ_ｉ、及び部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５間の規則的な間隔は、部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５と反射器１３０との間をジグザグパターンで往復反射する内部ジグザグビーム２０６を形成するように選択される。ビーム２０６が部分ミラーに当たるごとに、ビーム２０６の第１の部分は、反射器１３０に向けて反射され、第２の部分は、対応する出力コネクタに透過する。その結果として、ビーム２０６は、反射器１３０と部分ミラーとの間で往復反射するにつれて減衰する。レンズ１３２は、ビーム２０６内の光パワーの残りの部分を出力コネクタ１１１に単に誘導するだけである。

図２Ａに示すように、ジグザグビーム２０６は、当該ビーム２０６が部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５間で往復反射されているとき、平行化された状態を維持する。部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５を出力コネクタに向けて通過する透過出力ビームは、比較的平行化された状態を維持しているが、ほぼ円形の断面を維持している。例えば、図２Ａは、線Ｉ−Ｉに沿った透過ビーム２０４の円形断面を含む。出力コネクタ１０６〜１１１はそれぞれ、対応する部分ミラーから透過ビームを受信し、それらのビームを、接続された光ファイバ内に集束する。

他の例示のスターカプラでは、ビームスプリッタに入力された光が図２Ａを参照して上述した方法で屈折されないようにプリズムを構成することができる。図２Ｂは、一例示のスターカプラ２１０の側面図を示している。スターカプラ２１０は、スターカプラ１００と同様である。スターカプラ１００と同じように、スターカプラ２１０は、プリズム２１４を有する１：６ビームスプリッタ２１２を備え、このプリズムは、反射器２２０及び部分ミラーがそれぞれ配置されている２つの対向するほぼ平行な第１の表面２１６及び第２の表面２１８を有する。しかしながら、スターカプラ１００のプリズム１２４と異なり、プリズム２１４は、第１の表面２１６に隣接するとともに第２の表面２１８に対向する第３の表面２２２を備える。図２Ｂの例では、第３の表面２２２は、当該第３の表面２２２にほぼ垂直に入射する光のビーム２２４がプリズム２１４に入り、ＰＭ_１に達する際に屈折されないように角度付けられている。

図２Ｃは、一例示のスターカプラ２３０の側面図を示している。スターカプラ２３０は、スターカプラ１００と同様である。スターカプラ１００と同じように、スターカプラ２３０は、プリズム２３４を有する１：６ビームスプリッタ２３２を備え、このプリズムは、反射器２４０及び部分ミラーがそれぞれ配置されている２つの対向するほぼ平行な第１の表面２３６及び第２の表面２３８を有する。しかしながら、スターカプラ１００のプリズム１２４と異なり、プリズム２３４は、第１の表面２３６に隣接するとともに第２の表面２３８に対向して位置する凸レンズ２４２を備える。凸レンズ２４２は、コネクタ１０４から出力された広がるビーム２４４を平行化して、ＰＭ_１に当たる平行ビーム２４６にする。

他の例では、スプリッタ１０２及び２１２の双方に対して、レンズ２４２を平凸レンズ等の別個の光学素子として実施することができる。この光学素子は、広がるビーム２４４を集束して、平行ビーム２４６のような、スプリッタ１０２のプリズム１２４又はスプリッタ２１２のプリズム２１４に入る平行ビームにするように調整することができる。

部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５は、サブ波長格子、ポルカドット（polka dot）反射器、誘電体ミラー、又は部分的銀被覆ミラーとすることができる。部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５は、プリズムに個別に取り付けられる異なる基材に配置することもできるし、反射防止面とともに単一の基材上に実装することもできる。或るスターカプラの例では、部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５は、ほぼ同じ光パワーを有するビームを透過する。図３は、透過出力ビーム３０１〜３０６の光パワーが入力ビーム３０８の光パワーのほぼ１／６になるように構成された部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５を有する一例示の１：６ビームスプリッタ３００を示している。例えば、入力ビーム３０８の光パワーがＰによって表されるものと仮定する。部分ミラーがほぼ同じ光パワーＰ／６を有する光を透過するために、ＰＭ_１は、約５／６（すなわち、５Ｐ／６）の反射率と約１／６（すなわち、Ｐ／６）の透過率とを有するように構成されている。ＰＭ_２は、約４／５（すなわち、４／５×５Ｐ／６）の反射率と約１／５（すなわち、１／５×５Ｐ／６）の透過率とを有するように構成されている。ＰＭ_３は、約３／４（すなわち、３／４×４Ｐ／６）の反射率と約１／４（すなわち、１／４×４Ｐ／６）の透過率とを有するように構成されている。ＰＭ_４は、約２／３（すなわち、２／３×３Ｐ／６）の反射率と約１／３（すなわち、１／３×３Ｐ／６）の透過率とを有するように構成されている。ＰＭ_５は、約１／２（すなわち、１／２×２Ｐ／６）の反射率と約１／２（すなわち、１／２×２Ｐ／６）の透過率とを有する５０：５０ビームスプリッタとして動作するように構成されている。

スターカプラは、単一のビームを６つの別々のビームに分離することに限定されるものではない。他の例では、スターカプラは、ビームを僅か２つのビームに分離するように構成することもできるし、ビームを３つ、４つ、５つ、又は７つ以上もの多くのビームに分離するように構成することもできる。ビームの最大数は、入力ビームの光パワー、全体的なシステム損失、及び透過ビームを検出するのに用いられる受信機の最小感度によって決定することができる。

一般に、ビームスプリッタプリズムの表面に沿って分散された部分ミラーは、光パワーＰのビームがプリズムに入ると、各透過ビームが約Ｐ／Ｎの光パワーでスプリッタを出るように構成することができる。ここで、Ｎは透過ビームの数である。図４は、一例示の１：Ｎビームスプリッタ４００を示している。スプリッタ４００は、第１の表面４０４及び第２の表面４０６を有するプリズム４０２を備える。これらの第１の表面及び第２の表面は、互いに対してほぼ平行に向いている。スプリッタ４００は、第１の表面４０４に配置された反射器４０８を備え、第２の表面４０６に配置された部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_Ｎ−１及び反射防止面４１０を備える。これらの部分ミラーは、方向矢印４１１〜４１８によって表される各透過出力ビームがＰ／Ｎのほぼ同じ光パワーを有するように構成されている。ここで、Ｐは、入力ビーム４２０の光パワーである。一般に、ＰＭ_ｍによって表記される部分ミラーは、下記の式によって与えられる透過率を有し、

下記の式によって与えられる反射率を有する。

式中、ｍは１〜Ｎの範囲の整数である。したがって、部分ミラーＰＭ_ｍは、光パワーＰを有する光のビームを受信し、光パワーＰＲ_ｍを有する光のビームを反射器４０８に反射し、光パワーＰＴ_ｍを有する光のビームを透過する。ここで、Ｐ＝ＰＲ_ｍ＋ＰＴ_ｍ＋Ｌ_ｍであり、Ｌ_ｍは、吸収、散乱、又は位置合わせ不良に起因した光パワー損失を表す。

代替的なビームスプリッタの実施態様では、プリズム及び反射器は、部分ミラーの数に対応する曲面と、反射防止面とを有するように構成することができることに留意されたい。これらの曲面及び曲面反射器は、部分ミラー及び反射防止面に反射された各光のビームを内部で再平行化する。

スターカプラのビームスプリッタ及びコネクタは、スプリッタ及びコネクタの位置を固定する筐体（図示せず）内に取り付けられ、各コネクタとスプリッタとの間に一定の離隔距離を維持し、スプリッタの向きを固定する。この筐体によって、スプリッタ及び既に挿入されている他のファイバの位置を乱すことなくファイバの選択的な取り外し及び挿入を行うことが可能になる。例えば、スターカプラ１００に光学的に接続されて、出力コネクタ１０６〜１１１を通って出力される６つの光信号又は未変調チャネルのうちの１つを受信することができるデバイスの数は１〜６の範囲である。換言すれば、スターカプラ１００によって、光学的に接続されて光信号又はチャネルを受信するデバイスの数を、デバイスの光ファイバを単に接続又は接続解除するだけで選択的に増大又は縮小することが可能になる。

１：Ｎスターカプラは、ノードからなるシステム内のノードが光信号を他のノードにブロードキャストすることを可能にする光相互接続ファブリックに実装することができる。ノードは、プロセッサ、メモリ、メモリコントローラ、電気／光エンジン、光／電気エンジン、マルチコア処理ユニットのクラスタ、回路基板、外部ネットワーク接続、又は他の任意のデータ処理デバイス、記憶デバイス、若しくは送信デバイスの任意の組み合わせとすることができる。

図５は、各ノードが光相互接続ファブリックに接続されている一例示のＮノードシステムを示している。これらのノードには、１〜Ｎのラベルが付けられている。便宜上、図５は、３つのＮ光相互接続ファブリック５０１〜５０３しか示していない。光相互接続ファブリック５０１は、１：Ｎスターカプラ５０４と、第１の端がスターカプラ５０４に接続され、第２の端がノード１における電気／光（「ＥＯ」）変換器５０６に接続されている単一のマルチモード入力光ファイバ５０５と、Ｎ個のマルチモード出力光ファイバ５０８とを備える。これらのマルチモード出力光ファイバのそれぞれは、第１の端がスターカプラ５０４に接続され、第２の端がＯＥ変換器５１０等の、Ｎ個のノードのうちの１つにおける光／電気（「ＯＥ」）変換器に接続されている。ファイバ５０５は、ノード１から光信号を送信するのに用いられ、図１に示す１：６スターカプラ１００の入力コネクタ１０４のようなスターカプラ５０４の入力コネクタ（図示せず）に接続され、Ｎ個の光ファイバ５０８のそれぞれは、１：６スターカプラ１００の出力コネクタ１０６〜１１１のようなスターカプラ５０４の出力コネクタ（図示せず）に接続されている。ファイバ５０８は、スターカプラ５０４から出力された光信号を受信する。ファブリック５０１は、以下のように、ノード１が光信号をノード１〜Ｎにブロードキャストすることを可能にする。ノード１は、データを電子信号の形式で生成する。このデータは、ＥＯ変換器５０６において光パワーＰを有する光信号に変換される。この光信号は、ファイバ５０５に入力され、スターカプラ５０４に送信される。スターカプラ５０４は、光信号をＮ個の別々の光信号に分離するスプリッタ４００のような１：Ｎビームスプリッタを備える。光信号のそれぞれは、同じデータを符号化しており、図４を参照して上述したように、同じ光パワーＰ／Ｎで１：Ｎビームスプリッタを出る。Ｎ個の光信号のそれぞれは、図３を参照して上述したように、出力コネクタを介して光ファイバ５０８のうちの１つに入り、Ｎ個のノードのうちの１つに送信される。ノードでは、ＯＥ変換器が、光信号を、そのノードにおいて処理することができる電子信号に変換する。

光相互接続ファブリック５０２は、当該ファブリック５０２がノード２を１：Ｎスターカプラ５１２に接続するマルチモード光ファイバ５１０を備えることを除いて、ファブリック５０１と同様である。ファブリック５０２は、ノード１が光信号をファブリック５０１によってノード１〜Ｎにブロードキャストするのと同じ方法で、ノード２が光信号をノード１〜Ｎにブロードキャストすることを可能にする。光相互接続ファブリック５０３も、当該ファブリック５０３がノードＮを１：Ｎスターカプラ５１６に接続するマルチモード光ファイバ５１４を備えることを除いて、ファブリック５０１と同様である。ファブリック５０３は、ノード１が光信号をファブリック５０１によってノード１〜Ｎにブロードキャストするのと同じ方法で、ノードＮが光信号をノード１〜Ｎにブロードキャストすることを可能にする。

上述した光相互接続ファブリックの例及び後述する光相互接続ファブリックの例は、ノードによって生成された光信号をその発信源のノードに誘導して戻していることに留意されたい。これは、２つの主な理由によって行われる。すなわち、１）誘導して戻すことによって、スターカプラが正常に動作していることが保証される。２）光信号を、それらが発信されたノードに方向転換して戻すことによって、そのノードは、当該光信号に対して、光信号完全性テスト等の診断テストを実行することができる。

Ｎ個の光相互接続ファブリックは、ブレードシステムのバックプレーンに実装することができ、これによって、ブレードシステム内の各ブレードは、光信号をシステム内の他のブレードにブロードキャストすることが可能になる。ブレードシステムは、サーバブレード又はブレードとして知られている複数のモジュール電子回路基板を収容するサーバシャーシである。複数のブレードを保持することができるサーバシャーシ又はブレード筐体は、電力、冷却、ネットワーク化、様々な相互接続、及びブレード管理、等のサービスを提供する。各ブレードは、少なくとも１つのプロセッサ、メモリ、統合ネットワークコントローラ、及び他の入出力ポートで構成されることができ、各ブレードは、ローカルドライブを有するように構成することもでき、ネットワークアタッチト・ストレージ、ファイバチャネル、又はｉＳＣＳＩストレージエリアネットワークによって容易にされるストレージプールに接続することができる。

図６Ａは、ブレード筐体又はシャーシ６０８内に取り付けられた６つのブレード６０１〜６０６からなる一例示のブレードシステム６００の等角投影図を示している。各ブレードは、ブレード間の入出力光接続性を提供するバックプレーン６１０に接続されている。図６Ｂは、この例示のシステム６００のバックプレーンを示している。図６Ｂの例では、バックプレーン６１０は、破線の筐体６１１〜６１６によって識別される６つの別々の光相互接続ファブリックを備える。方向矢印が光ファイバを表すのに用いられ、その方向の光信号が光ファイバを移動する（traverse）。各光相互接続ファブリックは、１：６スターカプラを備える。例えば、光相互接続ファブリック６１１は、ブレード６０１が光信号をブレード６０１〜６０６にブロードキャストすることを可能にする。ブレード６０１によって生成された電子信号は、ＥＯ変換器６１８において、ファイバ６２０をスターカプラ６２２まで移動する光信号に変換される。スターカプラ６２２は、上述したスターカプラ１００、２１０、及び２３０と同じ方法で動作するように構成することができる。光信号は、平行化され、６つの別々の光信号に分離される。ほぼ同じ光パワーを有する６つの光信号は、同じデータを符号化しており、各光信号は、６つの別々のマルチモードファイバ６２４〜６２９のうちの１つに入る。これらの光信号はそれぞれ、対応するＯＥ変換器において電子信号に変換される。例えば、ＯＥ変換器６３０は、ファイバ６２９において送信された光信号を、ブレード６０６によって処理することができる電子信号に変換する。マルチバスファブリック６１２〜６１６はそれぞれ同じ方法で動作して、ブレード６０２〜６０６によってそれぞれ生成された光信号をブロードキャストする。

スターカプラは、単一の入力において光を受信してその光をＮ個の出力に分離することに限定されるものではない。スターカプラは、Ｍ個の別々の入力において光を受信して、各入力において受信した光をＮ個の出力に分離するように構成することができ、Ｍ：Ｍ×Ｎスターカプラと呼ばれる。図７は、一例示のスターカプラ７００の等角投影図を示している。スターカプラ７００は、４つの入力コネクタ７０１〜７０４（すなわち、Ｍ＝４）の１次元アレイと、出力コネクタ７０６等の２４個の出力コネクタ（すなわち、Ｎ＝６）の２次元アレイとを備える。４つの入力コネクタ７０１〜７０４は、４つの別々のコネクタとすることもできるし、リボンファイバコネクタとすることもできる。スターカプラ７００は、４：４×６ビームスプリッタ７０８も備える。スプリッタ７０８は、対向するほぼ平行な第１の表面７１２及び第２の表面７１４を有するプリズム７１０を備える。図７の例に示すように、反射器７１６が、覆われていない部分７１８を残して、第１の表面７１２の一部分に配置されている。また、スプリッタ７０８は、ｚ方向に延在する５つの部分ミラー７２１〜７２５と、第２の表面７１４に配置された反射防止被覆ストリップ７２６とを備える。図７の例では、部分ミラーは、図２を参照して上述した部分ミラーＰＭ_１〜ＰＭ_５と同じ方法で光を反射及び透過するように構成されている。部分ミラーは、プリズム７１０に個別に取り付けられる異なる基材に配置することもできるし、部分ミラーは、反射防止面とともに単一の基材上に実装することもできる。

反射器７１６は、単一の平面ミラーとすることもできるし、また、反射器７１６は、曲面ミラーのアレイとすることもできることに留意されたい。各曲面ミラーは、反射光を部分ミラーのうちの１つに向けて再平行化する。

入力コネクタと、部分ミラー及び反射防止面の列と、出力コネクタの列とが、図１〜図３を参照して上述したスターカプラが光のビームを分離するのと同じ方法で、光のビームを分離する。例えば、図７に示すように、入力コネクタ７０１は、光のビーム７２０を、プリズム７１０の覆われてない部分７１８を通ってスプリッタ７０８内に誘導する。このビームは、図３を参照して上述したように、部分ミラーの列と反射器７１６との間で往復反射する。光のビームは、ほぼ同じ光パワーで列内の部分ミラー及び反射防止面から出力される。図７に示すように、入力コネクタ７０１〜７０４は、光の入力ビームをプリズム７１０に平行に誘導し、部分ミラー及び反射防止面は、出力コネクタと位置合わせされており、そのため、部分ミラーから出力されたビームはほぼ平行であり、各ビームは対応する出力コネクタ内に誘導される。光の入力ビーム及び出力ビームは、同じ方向に送信される。入力コネクタ及び出力コネクタは、図１を参照して上述したように、それぞれがフェルール及びレンズを備える雌コネクタとすることができる。光ファイバは、スターカプラの雌コネクタ内に挿入される雄コネクタも備えることができる。

Ｍ：Ｍ×Ｎスターカプラは、ノードからなるシステム内のノードが光信号を他のノードにブロードキャストすることを可能にする光相互接続ファブリックに実装することができる。図８は、３つのノードが光相互接続ファブリック８００に接続されている一例示のＮノードシステムを示している。ファブリック８００は、３：３×Ｎスターカプラ８０２及び３つのマルチモード入力光ファイバ８０４〜８０６を備える。これらのマルチモード入力光ファイバのそれぞれは、第１の端がスターカプラ８０２に接続され、第２の端が３つのＥＯ変換器８０８〜８１０のうちの１つに接続されている。ファブリック８００は、Ｎ個のマルチモード出力光ファイバ８１２も備える。これらのマルチモード出力光ファイバのそれぞれは、第１の端がスターカプラ８０２に接続され、第２の端が、ＯＥ変換器８１４等の、Ｎ個のノードのうちの１つにおけるＯＥ変換器に接続されている。ファイバ８０４〜８０６は、スターカプラ８０２の入力コネクタ（図示せず）に接続され、Ｎ個の光ファイバ８１２のそれぞれは、スターカプラ８０２の出力コネクタ（図示せず）に接続されている。ファブリック８００は、図５を参照して上述したように、ノード１〜３のそれぞれが光信号をノード１〜Ｎにブロードキャストすることを可能にする。

図９は、Ｎ個のノードが光相互接続ファブリック９００に接続されている一例示のＮノードシステムを示している。ファブリック９００は、Ｎ：Ｎ×Ｎスターカプラ９０２及びＮ個のマルチモード入力光ファイバ９０４を備える。これらのマルチモード入力光ファイバのそれぞれは、第１の端がスターカプラ９０２に接続され、第２の端が、ＥＯ変換器９０６等の、Ｎ個のＥＯ変換器のうちの１つに接続されている。ファブリック９００は、Ｎ個のマルチモード出力光ファイバ９０８も備える。これらのマルチモード出力光ファイバのそれぞれは、第１の端がスターカプラ９０２に接続され、第２の端が、ＯＥ変換器９１０等の、Ｎ個のノードのうちの１つにおけるＯＥ変換器に接続されている。ファブリック９００は、図５を参照して上述したように、Ｎ個のノードのそれぞれが光信号をノード１〜Ｎにブロードキャストすることを可能にする。

Ｍ：Ｍ×Ｎスターカプラは、ブレードシステムのバックプレーンに実装することができる。図１０は、例示のブレードシステム６００の一例示のバックプレーン１０００を示している。バックプレーン１０００は、２つの別々の光相互接続ファブリック１００２及び１００４を備える。光相互接続ファブリック１００２は４：４×６スターカプラ１００６を備え、光相互接続ファブリック１００４は２：２×６スターカプラ１００８を備える。光相互接続ファブリック１００２は、ブレード６０１〜６０４が光信号をブレード６０１〜６０６にブロードキャストすることを可能にし、光相互接続ファブリック１００４は、ブレード６０５及び６０６が光信号をブレード６０１〜６０６にブロードキャストすることを可能にする。ブレードが光信号をブロードキャストするのに用いる数組の光ファイバを表すのに、種々のラインパターンが用いられている。例えば、実線の方向矢印１０１０は、ブレード６０１が光信号をブレード６０１〜６０６にブロードキャストするのに用いる光ファイバを表し、破線の方向矢印１０１２は、ブレード６０６が光信号をブレード６０１〜６０６にブロードキャストするのに用いる光ファイバを表している。各ブレードは、光信号を、図６を参照して上述した方法でブロードキャストする。

図１１は、上記例示のブレードシステム６００の一例示のバックプレーン１１００を示している。バックプレーン１１００は、単一の光相互接続ファブリック１１０２を備える。光相互接続ファブリック１１０２は、ブレード６０１〜６０６が光信号を当該ブレード６０１〜６０６にブロードキャストすることを可能にする６：６×６スターカプラ１１０４を備える。各ブレードは、図６を参照して上述した方法で、光信号を対応する一組の光ファイバによってブロードキャストする。

本開示を十分に理解してもらうために、説明の便宜上、これまでの説明は特有の用語を使用した。しかしながら、本明細書に記載されたシステム及び方法を実践するために、具体的な細部が不要であることは当業者には明らかであろう。具体的な実施形態のこれまでの説明は、例示し、説明するために提示されている。それらの実施形態は、本開示を網羅することも、本開示を開示されるのと全く同じ形に限定することも意図していない。上記の教示に鑑みて、明らかに、数多くの変更及び変形が可能である。それらの実施形態は、本開示の原理及びその実用的な応用例を最もわかりやすく説明し、それにより、意図した特定の用途に相応しいように種々の変更を加えながら、当業者が本開示及び種々の実施形態を最大限に利用できるようにするために、図示及び説明されている。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定されることが意図されている。

Claims (15)

1. スターカプラ（１０２、７０８）と、
   光の入力ビームを前記スターカプラ内に誘導する入力コネクタ（１０４、７０１〜７０４）と、
   複数の出力コネクタ（１０６〜１１１、７０６）と、
   を備え、
   前記スターカプラは、前記入力ビームを、同じ光パワーで該スターカプラを出る複数の平行な出力ビームに分離し、各出力ビームは、前記出力コネクタのうちの１つに入る、光カプラ。
2. 前記スターカプラは、
   第１の表面（１２６、７１２）と、該第１の表面に対向して位置する第２の表面（１２８、７１４）とを有するプリズム（１２４、７１０）と、
   前記第１の表面の一部分に配置された反射器（１３０、７１６）と、
   前記第２の表面に配置された複数の部分ミラーと、
   前記第２の表面に配置された反射防止面（１３２）と、
   を更に備え、
   各入力ビームは、前記第１の表面を通って前記スターカプラに入り、前記反射器と前記部分ミラーとの間で往復反射してジグザグビームを形成し、各出力ビームが、前記部分ミラーのうちの１つ又は前記反射防止面を通って透過する、前記ジグザグビームの一部分であるようになっている、請求項１に記載のカプラ。
3. 前記第１の表面は平面であり、前記反射器は平面ミラーである、請求項２に記載のカプラ。
4. 前記第１の表面は、複数の曲面部を備え、前記反射器は、前記部分ミラー及び前記反射防止面に反射される光のビームを再平行化するように湾曲している、請求項２に記載のカプラ。
5. 前記入力コネクタは、光ファイバを受け入れるフェルール（１０４）内に取り付けられたレンズ（１３６）を更に備え、光が、前記光ファイバを通って前記入力コネクタに入り、前記レンズによって平行化されて入力ビームになるようになっている、請求項１に記載のカプラ。
6. 各出力コネクタは、光ファイバを受け入れるフェルール（１３８）内に取り付けられたレンズ（１３６）を更に備え、出力ビームが、前記レンズを通って前記出力コネクタに入り、前記光ファイバ内に集束されるようになっている、請求項１に記載のカプラ。
7. スターカプラ（５０４、８０２）と、
   複数の出力光ファイバ（５０８、８１２）であって、各出力光ファイバは、第１の端が前記スターカプラに接続され、第２の端が複数のノードのうちの１つのノードに接続されている、複数の出力光ファイバと、
   第１の端が前記スターカプラ（５０４、８０２）に接続され、第２の端が前記複数のノードのうちの１つのノードに接続されている入力光ファイバ（５０５、８０４〜８０６）と、
   を備え、
   前記スターカプラは、前記入力光ファイバを介して少なくとも１つの光信号を受信し、各光信号を、同じ光パワーを有する複数の光信号に分離し、各光信号を前記出力光ファイバのうちの１つに出力する、光相互接続ファブリック。
8. 前記第２の端が前記ノードに接続されている前記出力光ファイバは、該第２の端が、前記ノードによって作動される光／電気変換器（５１０、８１４）に接続されている出力光ファイバを更に含む、請求項７に記載のファブリック。
9. 前記第２の端が前記ノードに接続されている前記少なくとも１つの入力光ファイバは、該第２の端が、前記ノードによって作動される電気／光変換器（５０６、８０８〜８１０）に接続されている入力光ファイバを更に含む、請求項７に記載のファブリック。
10. 前記光信号は、前記スターカプラに入力する際に平行である、請求項７に記載のファブリック。
11. 前記複数の光信号は、光信号が前記スターカプラに入るのと同じ方向で該スターカプラから出力される、請求項７に記載のファブリック。
12. 前記スターカプラは、
    スターカプラ（１０２、７０８）と、
    入力コネクタ（１０４、７０１〜７０４）であって、各入力コネクタは、前記入力光ファイバの前記第１の端に接続されて、前記入力光ファイバによって搬送された前記光信号を前記スターカプラ内に誘導する、入力コネクタと、
    複数の出力コネクタ（１０６〜１１１、７０６）であって、各出力コネクタは、前記出力光ファイバの前記第１の端に接続されている、複数の出力コネクタと、
    を更に備え、
    前記スターカプラは、前記光信号を、同じ光パワーを有する前記複数の光信号に分離し、各光信号は、前記出力コネクタのうちの１つに入る、請求項７に記載のファブリック。
13. 前記スターカプラは、
    第１の表面（１２６、７１２）と、該第１の表面に対向して位置する第２の表面（１２８、７１４）とを有するプリズム（１２４、７１０）と、
    前記第１の表面の一部分に配置された反射器（１３０、７１６）と、
    前記第２の表面に配置された複数の部分ミラーと、
    前記第２の表面に配置された反射防止面（１３２）と、
    を更に備え、
    各光信号は、前記第１の表面を通って前記スターカプラに入り、前記反射器と前記部分ミラーとの間で往復反射してジグザグビームを形成し、前記スターカプラから出力される各光信号が、前記部分ミラーのうちの１つ又は前記反射防止面を通って透過する、前記ジグザグビームの一部分であるようになっている、請求項１２に記載のファブリック。
14. 前記入力コネクタは、前記少なくとも１つの入力光ファイバのうちの１つを受け入れるフェルール（１３８）内に取り付けられたレンズ（１３６）を更に備え、光信号が、前記光ファイバを通って前記入力コネクタに入り、前記レンズによって平行化されるようになっている、請求項１２に記載のファブリック。
15. 各出力コネクタは、前記複数の出力光ファイバのうちの１つを受け入れるフェルール（１３８）内に取り付けられたレンズ（１３６）を更に備え、光信号が、前記レンズを通って前記出力コネクタに入り、前記光ファイバのコア内に集束されるようになっている、請求項１２に記載のファブリック。
    

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