JPH09138712A - 相互接続ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 並列的に動作する多数のプロセッサを使用するスーパー
コンピューターにおいて、プロセッサのグループはクラ
スタに組み込まれている。クラスタの各プロセッサは、
異なるクラスタの特定のプロセッサと連結した特定の検
出器に対して目標を定められた異なるレーザ配列を備え
ている。異なるクラスタのプロセッサと連結した検出器
は、検出器配列として組み込まれる。異なるクラスタの
プロセッサと通信を求めるプロセッサは、通信を意図す
る相手であるところのプロセッサの検出器に目標を定め
るその連結した配列におけるレーザを励起する。種々の
レーザ配列の光パターンは、光トンネルおよび球状レン
ズにより検出器配列上に集光された１つパターンとして
重ねられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は光相互接続装置に関し、特に、光
トンネル装置を用いたその種の装置に関する。

【０００２】信号を自由空間において送信するための光
ビームの利用は、比較的簡易である故に電子工学におい
て重要性が増している。システムの構成要素間の相互接
続を提供する伝導線の回避は、光ビームの利用によって
もたらされ得る重要な利点である。さらに、光ビームに
より信号を送信する際、相互接続の切り換えが容易なこ
とが、電子工学において、特に、伝導性相互接続におけ
る変化が容易に起こらないように空間が限定されている
場合に、送信媒体としての光ビームの価値をより高め
た。

【０００３】しばらくの間利用可能であったにもかかわ
らず、電子工学においてほとんど利用されることのなか
った光学要素が光トンネルである。

【０００４】光トンネルの基本的形状は、ガラスのブロ
ックの中の比較的長い四角形の開口部であり、ガラスの
ブロックはその開口部の壁に高度の反射性をもたせるた
めに銀メッキを施されている。一般に、開口部の長さは
その幅および高さと比較して長い。もし、透明体が開口
部の一端にマウントされて照明され、また、球状のレン
ズが開口部の他端に配置されるならば、透明体の多数の
映像を前記他端の向こうのレンズの焦点面に配置された
スクリーン上に見ることができる。映像の一つは光トン
ネルを介して壁反射なしに送信された映像に相当し、そ
れ以外のすべての映像は光トンネルで１度あるいはそれ
以上の壁反射を被った映像に相当するであろう。この種
の装置は、集積回路装置の製造に含まれるフォトリソグ
ラフィックプロセスに用いられるマスクの製造に利用さ
れてきた。

【０００５】それほど認識されていない光トンネルの特
性は、逆に用いられる際、適性に配置された複数の複写
映像を重複させて１個の映像にする性能である。たとえ
ば、先の例におけるスクリーンが、あるシーンの多数の
映像によって置換され、これらの映像が球状レンズを介
して映射され、光トンネルを通過する場合、多数の映像
が重複した結果であるところの１個の映像をトンネルの
一端の向こうに適正に位置されたスクリーン上に生成す
ることができる。この光トンネルの特性は印刷産業以外
ではほとんど用いられなかった。

【０００６】本発明の特徴は、複数の別個の映像から１
個の映像を構成する性能のために光トンネルを包含する
ことである。

【０００７】本発明は、本発明と同一の譲受人に譲渡さ
れた１９９４年１１月１６日付出願の出願番号第０８／
３４０，６８０号に記載された一般的なパラレル計算シ
ステムに利用される光相互接続ネットワークを特に参照
して説明される。

【０００８】この出願は、パラレルに動作される複数の
ｎプロセッサを含み、プロセッサ間の信号の通過に光ビ
ームを利用するスーパーコンピューターについて記載し
ている。プロセッサはクラスタに分類され、各クラスタ
は別個の回路基板上に形成されている。異なるクラスタ
におけるプロセッサ間の通信は、光ビームによって行わ
れる。

【０００９】この目的のため、別のクラスタのプロセッ
サに情報を送信する必要のある各プロセッサは、ダイオ
ードレーザの二次元配列を含む送信機を有する。異なる
クラスタのプロセッサから情報を受信する必要のある各
プロセッサは光検出器に連結されている。クラスタの各
プロセッサに連結する光検出器は光検出器の二次元配列
に形成される。１つのクラスタのプロセッサがそのクラ
スタに含まれない特定のプロセッサとの通信を求める場
合、通信先として求めるプロセッサと連結した検出器を
選択的に目標とするその配列のレーザダイオードと通信
すべく、信号を送る。実際に、プロセッサが特定のレー
ザを励起すると、レーザによってその検出器が目標とさ
れてきたところのプロセッサにそのレーザ自体が接続す
る。ビームスプリッタおよびレンズからなる比較的複雑
な光システムは、様々な放射レーザビームを目標とされ
た光検出器に向けるために利用される。

【００１０】本発明に従って用いられる光トンネルは、
一つクラスタのレーザからの光ビームを別のクラスタの
光検出器に移送するために必要とされる光学系の簡略化
に役立つ。

【００１１】本発明によれば、送信クラスタの個々のプ
ロセッサに連結されるダイオードレーザ配列はレーザ配
列の二次元配列として組み込まれ、クラスタの個々のプ
ロセッサの光検出器は光検出器の二次元配列として組み
込まれる。球状レンズおよび光トンネルは個々のプロセ
ッサダイオード配列によって放射された光パターンを収
集するために利用され、それらを光トンネルの入力端に
供給する。光トンネルの出力端では、送信クラスタの全
プロセッサのダイオードレーザ配列の光パターンの重ね
合わせを示す光パターンの二次元配列を利用できるだろ
う。その重ね合わせられたパターンは受信クラスタの光
検出器の二次元配列に与えられる。

【００１２】このように、信号を伝達するために用いら
れ得る光通路は、１個あるいはそれ以上のレーザと１個
あるいはそれ以上の検出器との間に設定される。さら
に、異なるレーザをオンすることによって異なる通路が
形成され、効果的な通路の切り換えがなされる。

【００１３】ここで図面を参照して、図１に示された装
置１０は光トンネル１２を有している。これは、図示さ
れるように、四角形断面の空洞構造を形成するために組
み立てられた４枚の同一のガラス製長方形パネルを効果
的に含む。通常、トンネルの長さは少なくともそのトン
ネルの高さあるいは幅より数倍長い。トンネルの内壁
は、使用波長の光を高度に反射すべく、銀メッキされて
いる。トンネルの入力端１２Ａには、複製されるべきパ
ターンを有する透明体１４が備えられている。透明体１
４は、パターンを通過する光源（図示せず）からの光を
照射され、この光はトンネルを介してトンネルの反射壁
により導かれ、トンネルの出力端１２Ｂから出る。各反
射はパターンの付加的な映像を成形する。トンネルの出
力端１２Ｂから離間した球状レンズ１６は、トンネル１
２から出てくる映像を遮りそれらを観測すべきスクリー
ン１８上に集光させるために用いられる。透明体１４に
おけるものと同一のパターンからなる二次元配列１８
Ａ、１８Ｂ、および１８Ｃ等はスクリーン１８上に表示
されることが分るであろう。

【００１４】光の逆方向の特性により、スクリーン１８
上に映写されるパターンの様々な映像の位置に配置され
た多数の映像を、本来は透明体の位置である所のスクリ
ーン上に１個の重複映像に合成するために、装置１０を
逆に作用させることが可能である。

【００１５】この原理は、図２の装置２０に示されるよ
うに、本発明において利用されている。この装置では、
各々が表面発光層の３×３正方形配列を含む９個の半導
電体チップ２２Ａ〜２２Ｉが、図１のスクリーンの位置
に配置された３×３配列のチップとして形成される。９
個のチップの各々はプロセッサのクラスタにおける異な
るプロセッサと連結している。チップの９個のレーザの
各々は、各々が、異なったクラスタに属する９個のプロ
セッサからなるグループの異なるプロセッサと連結した
９個の光検出器２８Ａ〜２８Ｉの配列２８の９個の検出
器の異なる１個を選択的に目標とするように意図されて
いる。第１のクラスタの送信プロセッサが第２のクラス
タの受信プロセッサに送信するために、第１のクラスタ
のプロセッサが、割り当てられたダイオードレーザ配列
の意図された第２のクラスタの受信プロセッサと連結す
る検出器配列の検出器を目標と定めるレーザを励起す
る。

【００１６】送信クラスタの励起されたレーザによって
放射された様々な光ビームは、球状レンズ２４により遮
られかつ集光され、光トンネル２６の入力端に供給さ
れ、そのクラスタのプロセッサに連結された光検出器の
配列２８が配置された位置にある出力端の共通面上に結
像される。光プロセスの逆方向性質により、球状ミラー
２４と光トンネル２６との組み合わせは、各チップの別
々の光パターンを１個のパターンに重ねることができ
る。特に、第１のクラスタの各プロセッサが第２のクラ
スタの異なるプロセッサとの通信を試みる場合、９個の
チップの配列中の各チップは励起された１個のレーザを
有し、励起された９個のレーザは９個の別々のビームパ
ターンを各チップから１個ずつ形成し、これらの９個の
ビームはトンネルの出力端で９個の別々のビームとして
出現し、第２のクラスタの９個のプロセッサと連結した
配列２８の９個の検出器を駆動する。典型的には、各プ
ロセッサがその時点で１個の受信プロセッサのみと通信
しているような場合に、送信チップの１個のレーザのみ
が与えられた時間に発光する。しかしながら、もし必要
ならば、この装置をクラスタの定められたプロセッサが
与えられた時間において２個以上のプロセッサにその出
力を送り出すことができるように変更することもでき
る。このような場合、接続されるべき各プロセッサの検
出器を目標と定めるレーザが同時に励起され、２個の別
々のビームを一つのチップによって発光させ、各々が異
なった検出器を目標と定めるようにする。

【００１７】同様に、各プロセッサは、典型的には、そ
の検出器がある時間に２個以上のレーザから目標と定め
られることのないように、ある時間に唯一のプロセッサ
から信号を受信している。しかしながら、プロセッサが
ある時間に２個以上のプロセッサから信号を受信するこ
とを意図するならば、これは、そのプロセッサと通信す
ることを求めているプロセッサに異なる波長のレーザを
励起させることによって達成される。その後、異なった
レーザからの異なった波長の信号はフィルターによって
受信された後、周波数分割多重送信において一般的な方
法で分類される。

【００１８】レーザ配列の寸法や数量は要望に応じて選
択でき、一配列当たりのチップの数は配列の数と正確に
マッチする必要はないことが明らかであろう。さらに、
あるクラスタのレーザ配列９個すべてが、そのクラスタ
の各プロセッサがそのチップのレーザの異なる配列を割
り当てられた状態に、１個のチップに形成されることも
明らかであろう。また、優れた重ね合わせにとって、結
合されるべき配列が優れた重ね合わせが得られるように
十分相似であることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ある映像の多重複写を生み出すための光トンネ
ルの利用を示す図である。

【図２】本発明に従って、各副映像がダイオードレーザ
配列の異なった配列からの個々の光パターンによって提
供され、１個の映像が光検出器の二次元配列に与えられ
ることにより、複数の副映像を、副映像の重複を表す一
個の映像にマッピングする逆過程を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機グループを受信機グループに光学
   的に結合するための相互接続ネットワークであって、 各配列が異なる送信機グループに連結し、複数の光発光
   手段が光発光手段配列の一配列に組み込まれている複数
   のパターン化された光発光手段配列と、 各光検出手段が受信機グループの異なる受信機に連結
   し、光検出手段配列として組み込まれた複数の光検出手
   段と、 前記光発光手段配列の前記配列と前記光検出手段配列と
   の間の光通路に沿って配置された入力端および出力端を
   有する光トンネルと、 前記光発光手段配列の前記配列と前記光トンネルの前記
   入力端との間に配置され、前記光発光手段配列の前記配
   列から放射された光を収集し、収集された光を前記光ト
   ンネルの前記入力端に向かわせ、放射光配列の配列を前
   記光トンネルの前記出力端で前記光検出手段配列上に一
   つの入射用放射光配列として集光する手段とを有するこ
   とを特徴とする相互接続ネットワーク。
2. 【請求項２】 前記光発光手段配列の前記配列と前記光
   トンネルの前記入力端との間に配置された前記手段が球
   状レンズであることを特徴とする請求項１に記載のネッ
   トワーク。
3. 【請求項３】 各配列が二次元光ビームのパターンを得
   るように配置された複数の光源配列と、 光ビームの二次元パターンを遮るように配置された複数
   の光検出器と、 球状レンズ及び光トンネルとを有し、 各光源配列は、各レーザ配列の光ビームのパターンが、
   光検出器配列上に集光される一つのパターンを形成する
   ように、重ねられるように、レンズ、光トンネル、およ
   び光検出器配列に対して位置付けされていることを特徴
   とする光スイッチ。