JPH05218973A - 多数の高周波接続を形成するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 並列データ処理のため２つの回路装置の間の
多数の高周波接続を形成するための装置であって、光線
５を発生するための各電気‐光変換器３と、光線５を受
ける光‐電気変換器４とが設けられている装置を、製造
許容差に課する要求が少なく、望ましいコストで大量生
産可能であるように構成する。 【構成】 光透過性材料から成る少なくとも１つの板６
が設けられており、そのなかに電気‐光変換器３から発
生された各光線５が入射装置７において板６の一方の平
面１６を介して入射可能であり、またこの光線５が板６
の一方の平面１６とその反対側の他方の平面２６との間
で、光線５に対応付けられている光‐電気変換器４の付
近に位置する出射装置８へ伝播し、またこの出射装置８
において板６の他方の平面２６を介して光‐電気変換器
４への方向に出射可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前文によ
る、並列データ処理のため２つの回路装置の間の多数の
高周波接続を形成するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】並列データ処理のための電子回路、たと
えば選別回路網またはＡＴＭスイッチング回路網では、
場所的に高い密度の多数の複雑な高周波接続が必要とさ
れる。このような高周波接続を電気的接続により形成す
ることは公知である（J.J.Hickey、W.S.Marcus：ＣＭＯ
Ｓ ＶＬＳＩを使用する高速ＡＴＭパケットスイッチの
実現、第１３回国際スイッチングシンポジューム論文
集、第１巻（１９９０）第７５〜８４頁参照）。

【０００３】しかし、電気的にこれらの高周波接続はデ
ータレートの増大と共に実現が困難となり、またはもは
や実現不可能となる。

【０００４】このような高周波接続を形成するための光
接続はこれまでほとんど専ら理論的に研究されている。
光接続の実現可能性は、形成すべき各高周波接続に対し
て、光線を発生するための各１つの電気‐光変換器と、
それに対応付けられており、この光線を当てられる光‐
電気変換器とを設けることにある。電気‐光変換器は電
力を光パワーに変換し、またこれを光線の形態で出力す
る。逆に光‐電気変換器は光線として供給される光パワ
ーを電力に変換する。

【０００５】電子回路は通常の仕方で複数の板の上に実
現されている。たとえば一方の板は光パワーの出力のた
めに設けられている平面の上に多数の電気‐光変換器を
有し、それらの各々は形成すべき高周波接続に対して設
けられている。他方の板は光パワの受信のために設けら
れている平面の上に多数の光‐電気変換器を有し、それ
らの各々は前記一方の板の電気‐光変換器に対応付けら
れている。板は、一方の板の電気‐光変換器を有する平
面が他方の板の光‐電気変換器を有する平面と向かい合
うように配置される。一方の板の各電気‐光変換器に、
この電気‐光変換器から出力される光線が当たる他方の
板の対応付けられている光‐電気変換器が正確に向かい
合うならば理想的であろう。各電気‐光変換器から出力
される光線はこの場合に板の平面に垂直に、また板から
他の板へ最短経路で伝播する。しかし、実際にはこのこ
とは可能でない。なぜならば、電子回路は電気的観点で
設計かつ最適化されなければならないからである。２つ
の電子回路の高周波接続により互いに接続すべきそれぞ
れ２つの点が異なる板の上で互いに向かい合っていなけ
ればならないというハンディキャップは、電気的観点で
の最適化のために必要な自由度を不当に制限するであろ
う。

【０００６】従って、実際には、２つの回路の高周波接
続により互いに接続すべき２つの点は異なる板の上で多
かれ少なかれ側方に互いにずらされている。電気‐光変
換器から出発する光線はこの場合に互いに向かい合う平
面に対して斜めに他方の板の上の対応付けられている光
‐電気変換器への方向に伝播しなければならない。光線
のこのような斜め伝播を有する装置はH.S.Hinton：「光
スイッチング回路網に対するアーキテクチュア考察」、
Journal of Selected Areas in Communications ６（１
９８８）７、第１２０９〜１２２６頁から公知である。
この装置では光線は自由なビーム伝播で伝播する。

【０００７】しかし、自由なビーム伝播を有する光線の
このような斜め伝播は製造許容差に極度に高い要求を課
し、従って工業的大量生産には適していないことが判明
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した種類の装置であって、製造許容差に課する要
求が少なく、望ましいコストで工業的大量生産により製
造可能である装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の特
徴部分にあげられている特徴により解決される。

【００１０】本発明の好ましい有利な実施態様は請求項
２以下にあげられている。

【００１１】

【発明の効果】本発明による装置の特別な利点は、光線
の斜め伝播が避けられ、また非常に高いパワー密度が達
成され得ること、また漏話のない作動と結び付いて非常
に広い帯域幅が可能であることにある。

【００１２】

【実施例】以下、図面に示されている実施例により本発
明を一層詳細に説明する。

【００１３】図１および図２中で参照符号１および２を
付されているのは、図示されていない電子回路装置を有
するそれぞれ１つの板であり、その際に両板１および２
の回路装置は多数の高周波接続により互いに接続されて
いなければならない。これらの高周波接続は光学的に実
現される。

【００１４】そのために板１は、他方の板２に対応付け
られており図１中に部分的に見えるその平面１０の上
に、図１中には見えない、または図示されていない多数
の電気‐光変換器３を有する（図２ｃおよび図３を参
照）。これらの電気‐光変換器はたとえば半導体レーザ
ーの形態であり、回路により条件付けられて平面１０に
わたり分布されている。

【００１５】他方の板２は、図１中には見えない、その
見える平面２０と反対側の、また板１の平面１０のほう
を向いたその平面２１の上に（図２ｃおよび図３を参
照）多数の見えない光‐電気変換器４を有する（図２ｃ
および図３を参照）。これらの光‐電気変換器はたとえ
ば光検出器の形態であり、同じく回路により条件付けら
れて他方の板２のこの平面２１にわたり分布されてい
る。

【００１６】電気‐光変換器３の分布および光‐電気変
換器４の分布は実際に、対をなして互いに対応付けられ
ている電気‐光変換器３および光‐電気変換器４が、例
外を別として、向かい合わないように、または覆われな
いように、互いに異なっている。実際に電気‐光変換器
３およびそれに対応付けられている光‐電気変換器４
は、それらがこれらの平面１０および２１に対して斜め
に伝播する光線５によってのみ互いに接続され得るよう
に、側方に板１および２の平面１０および２１の方向に
多かれ少なかれ離れて位置している。

【００１７】このことを回避するため、板１と２との間
に光透過性材料から成る少なくとも板６が配置されてお
り、そのなかに電気‐光変換器３から発生された各光線
５が入射装置７に（図２および図３参照）一方の板１の
ほうを向いた板６の平面１６を介して入射可能であり、
またこの光線５が板６の一方の平面１６とその反対側の
他方の板２のほうを向いた板６の平面２６との間で、こ
の光線５に対応付けられている光‐電気変換器４の付近
に位置する出射装置８へ伝播し、またこの出射装置８に
おいて板６の平面２６を介して光‐電気変換器４への方
向に出射可能である。

【００１８】言及すべきこととして、１つの平面、たと
えば板６の平面１６を介して入射した光線５は必ずしも
この平面と反対側の板６の平面２６で出射しなくてよ
い。この光線は再び一方の平面１６から出射し得よう。
板１および２はこの場合に同じ平面、たとえば板６の平
面１６と向かい合って、また両平面１６および２６とは
向かい合わずに配置すべきであろう。

【００１９】板６により、各電気‐光変換器３が当該の
板１の上に、それから発生される光線がこの板１の平面
１０に対して垂直に出射し、また他方の板２の平面２１
に垂直に当たるように配置または構成されることが可能
である。

【００２０】しかし、或る電気‐光変換器３では、たと
えば半導体レーザーでは、この光線５は好ましい平行光
線束としてではなく望ましくない発散する光線として発
生され、その直径は源３からの間隔の増大と共に大きく
なる。従って、この発散する光線を、それが板６に当た
る以前に、光学レンズ５１により平行光線束にコリメー
トすることは目的にかなっている。多数のこのような電
気‐光変換器３が設けられているので、板の大きさのた
めに、各変換器３にそれに対応付けられているレンズ５
１が向かい合うように、この板の電気‐光変換器３と等
しい仕方で、板１の平面１０にわたり分布されている相
応に多数の小さいレンズを設けることは目的にかなって
いる。小さい光学レンズ５１のこのような分布は最も簡
単に、板１と板６との間に配置される板状のホログラム
保持体１１の上に構成され得るホログラムにより実現さ
れ得る。

【００２１】同様に、板６から出る光線５を、それが他
方の板２の対応付けられている光‐電気変換器４に当た
る以前に、もう一度コリメートすること、または集束す
る光線に変換することは目的にかなっている。このこと
も、レンズ５１に相応し、また板６と他方のレンズ２と
の間に配置される板状のホログラム保持体１１の上に構
成され得るホログラムにより実現可能である光学レンズ
により行われ得る。またこれらのレンズは、このような
各変換器４にそれに対応付けられているレンズが向かい
合うように、他方の板２の平面２１の上に、この他方の
板２の上の電気‐光変換器４のように、分布すべきであ
る。

【００２２】各板１または２において平面１０または２
０（図２および図３）の上に電気‐光変換器３が、また
他方の平面１５または２１の上に光‐電気変換器４が設
けられるならば、図１による装置は任意に相前後して接
続され得る。その際にそれぞれ２つの隣接する板の間に
これらの板の回路装置を光学的に接続する板６が配置さ
れている。

【００２３】板６は均質に透過性材料から成り、またど
こでも等しい屈折率を有し得る。板６の厚みｄが十分に
大きいならば、入射装置７を通って板６のなかに入射し
た光線５は自由にまたは案内されずに板６のなかを対応
付けられている出射装置８へ伝播する。

【００２４】板６はまた、図２ｃ中に断片的にまた断面
図で示されている、板６の平面のなかにまたはそれと平
行に配置されている層導波路６５を形成し得る。この場
合、板６の光を導く範囲の厚みｄは、当該の入射装置７
を通って入射した光線５がこの光を導く範囲の平面６５
１と６５２との間を導かれているように小さい。実際に
このことはたとえば、板６が十分な安定性をもたらす厚
みを有する保持体から成っており、またこの保持体の上
または中において、入射した光線５が導かれる厚みｄを
有する導波層６５が構成されているようにして実現され
る。

【００２５】面状に板６の全体にわたり分布している層
導波路の代わりに、またはそれに追加して、板６のなか
に、入射装置７から出射装置８へ通ずる、図２ｂ中に断
片的に示されているストリップ状導波路６６が形成され
ていてもよい。ストリップ状導波路と層導波路との相違
は、ストリップ状導波路が層導波路の小さい厚みｄとな
らんで小さい幅ｂをも有することだけである。

【００２６】板６は２つまたはそれ以上の互いに平行な
副板６１、６２、６３から成り、これらの各々は光線５
の入射および出射のための少なくとも１つの入射装置７
および出射装置８を有し、その際に１つの副板、たとえ
ば副板６１のなかに入射された少なくとも１つの光線５
はこの副板６１の出射装置８から他の副板、たとえば副
板６２の入射装置７への方向に出射可能である。たとえ
ば電気‐光変換器３から垂直に板６全体の平面１６へ送
り出された第１の光線５は副板６１および６２を垂直に
貫き、また入射装置７により副板６３のなかに入射し、
そのなかでこの副板６３の出射装置８へ伝播する。この
出射装置８においてこの光線５は板６全体の平面２６を
介してこの平面２６に対して垂直に出射し、またこの電
気‐光変換器３に対応付けられている光‐電気変換器４
に供給される。他の電気‐光変換器３から垂直に板６全
体の平面１６へ送り出された第２の光線５は入射装置７
により副板６１のなかに入射し、そのなかでこの副板６
１の出射装置８へ伝播し、この出射装置８において副板
６１から出射し、また副板６２の入射装置７に供給さ
れ、この入射装置７は出射した光線５を副板６２のなか
に入射させ、そのなかで入射した光線５はこの副板６２
の出射装置８に供給される。副板６２のこの出射装置８
においてその平面に対して垂直に出射した光線５は副板
６３を板６全体の平面２６に対して垂直に貫き、また他
方の電気‐光変換器３に対応付けられている光‐電気変
換器４に供給される。

【００２７】副板６１、６２および６３は有利に、保持
体上の平行な層導波路として構成される（多層配置）。
層導波路の代わりにたとえば内部にそれぞれ入射装置７
から出射装置８へ通ずるストリップ導波路が構成されて
いる薄い層も使用され得る。図３によるこの装置は特に
ストリップ導波路の使用の際に望ましい。なぜならば、
その場合に交叉するストリップ状の導波路が回避され得
るからである。自由に伝播しかつ交叉する光線は影響し
ないが、交叉するストリップ状の導波路はたとえば漏話
の問題を生ずる。入射および出射装置７および８は簡単
な仕方で鏡（図２および図３参照）により実現され得
る。鏡の代わりにプリズム、光学格子またはホログラム
も使用され得る。板の上に入射および出射装置７および
８の種々の実現が行われていてもよい。

【００２８】図３による装置により体積あたりパワー密
度の上昇が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】回路装置を有する２つの板の間に配置された本
発明による装置の実施例の概要斜視図。

【図２】本発明による装置の入射装置および出射装置を
有する板の斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図
（ｃ）。

【図３】本発明による装置の板の図２（ｃ）に相応する
正面図（この板は３つの互いに平行な副板から成ってお
り、それらの各々が入射装置および出射装置を有す
る）。

【符号の説明】

３ 電気‐光変換器 ４ 光‐電気変換器 ５ 光線 ６ 板 ７ 入射装置 ８ 出射装置 １６、２６ 平面 ６１、６２、６３ 副板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並列データ処理のため２つの回路装置の
   間の多数の高周波接続を形成するための装置であって、
   形成すべき各高周波接続に対して、光線（５）を発生す
   るための各１つの電気‐光変換器（３）と、それに対応
   付けられたこの光線（５）を当てられる光‐電気変換器
   （４）とが設けられている装置において、 光透過性材料から成る少なくとも１つの板（６）が設け
   られており、そのなかに電気‐光変換器（３）から発生
   された各光線（５）が入射装置（７）において板（６）
   の一方の平面（１６）を介して入射可能であり、またこ
   の光線（５）が板（６）の一方の平面（１６）とその反
   対側の他方の平面（２６）との間で、この光線（５）に
   対応付けられている光‐電気変換器（４）の付近に位置
   する出射装置（８）へ伝播し、またこの出射装置（８）
   において板（６）の前記他方の平面（２６）を介して光
   ‐電気変換器（４）への方向に出射可能であることを特
   徴とする多数の高周波接続を形成するための装置。
2. 【請求項２】 板（６）が均質な透過性材料から成り、
   またどこでも等しい屈折率を有することを特徴とする請
   求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 板（６）が層導波路を形成することを特
   徴とする請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 板（６）のなかに、入射装置（７）から
   出射装置（８）へ通ずるストリップ状導波路が形成され
   ていることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載
   の装置。
5. 【請求項５】 板（６）が２つまたはそれ以上の互いに
   平行な副板（６１、６２、６３）から成り、これらの各
   々が光線（５）の入射および出射のための少なくとも１
   つの入射および出射装置（７、８）を有し、その際に副
   板（６１）のなかに入射された少なくとも１つの光線
   （５）がこの副板（６１）の出射装置（８）から他の副
   板（６２）の入射装置（７）への方向に出射可能である
   ことを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の装
   置。
6. 【請求項６】 入射装置（７）が鏡、プリズム、光学格
   子またはホログラムを有することを特徴とする請求項１
   ないし５の１つに記載の装置。
7. 【請求項７】 出射装置（８）が鏡、プリズム、光学格
   子またはホログラムを有することを特徴とする請求項１
   ないし６の１つに記載の装置。