(57)【要約】特に、光通信リンクを有する相互接続用のデジタルの並列の電子文字およびデジタルの直列の光文字との変換が提供される。【選択図】図２ａ
2009511982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字を、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字に変換する送信構造であって、当該構造が、
各ビットが「０」ビットあるいは「１」ビットのいずれかで特徴付けられた前記Ｎ個の並列の電子ビットのデジタルの並列の電子文字の送信源であって、さらに、前記デジタルの並列の電子文字に同期するトリガを提供する送信源と、
前記トリガを受信したときに第１のレーザパルスを供給するレーザパルス源と、
前記第１のレーザを受信し、それぞれが前記第１のレーザパルスのエネルギの１／ＮであるＮ個の並列の第２のレーザパルスに前記第１のレーザを分割するレーザパルスディバイダと、
Ｎ個の高速の光シャッタのベクトルであって、それぞれがＮ個の並列の第２のレーザパルスのうちの一つとの光通信し、Ｎ個の電子ビットのうちの一つとの信号通信し、電子ビット「１」の第２のレーザパルスの通過を可能にし、電子ビット「０」の前記デジタルの並列の電子文字の通過を阻止でき、これにより、Ｎ個の並列の光子ビットに相当するデジタルの並列の光文字を生成するＮ個の高速の光シャッタのベクトルと、
Ｎ個の方向性結合器のベクトルであって、前記高速の光シャッタと前記方向性結合器が一対一対応となるように送信用主要導波管に沿って所定の送信用結合位置に配置され、前記Ｎ個の高速な光シャッタに配列され、前記送信用主要導波管に沿って前記送信用結合位置の間の光学距離を送信することにより、前記Ｎ個の並列の光子ビットの各パルス間の直列の光文字の時間遅延を生じさせ、デジタルの直列の光文字に相当するＮ個の光子ビットの直列のストリングを生成するＮ個の方向性結合器のベクトルと、を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項２】
請求項１に記載の送信構造において、前記Ｎ個の並列の第２のレーザパルスぞれぞれが、前記第１のレーザパルスのタイムプロフィールとほぼ同じタイムプロフィールを有することを特徴とする送信構造。
【請求項３】
請求項１に記載の送信構造がさらに、ヘッダ信号を生成するヘッダ構成を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項４】
請求項３に記載の送信構造がさらに、前記デジタルの直列の光文字と前記ヘッダ信号との間のヘッダの時間遅延を生じさせる時間遅延構成を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項５】
請求項３に記載の送信構造において、前記ヘッダ信号を利用して、受信端で電気作動式結合器用の電子トリガ信号を生成することを特徴とする送信構造。
【請求項６】
請求項３に記載の送信構造において、前記ヘッダ信号が、レシーバのアドレスを特定する部分と、受信端で電気作動式結合器用の電子トリガ信号を生成する部分とを有することを特徴とする送信構造。
【請求項７】
請求項３に記載の送信構造において、ビームスプリッタが、前記第１のレーザパルスを２つのパルス、すなわち、前記ヘッダ信号としての前記第１のレーザパルスのエネルギーの約２％乃至約５％のパルスと、前記デジタルの直列の光文字を形成する前記第１のレーザパルスのエネルギーの約９５％乃至約９８％のパルスとに分割することを特徴とする送信構造。
【請求項８】
請求項３に記載の送信構造において、前記レーザパルスディバイダが、Ｎビットのデジタルの直列の光文字と１ビットのヘッダ信号を形成すべく、前記第１のレーザパルスをＮ＋１個の並列の前記第２のレーザパルスに分割することを特徴とする送信構造。
【請求項９】
請求項３に記載の送信構造において、前記レーザパルスディバイダが、Ｎビットのデジタルの直列の光文字とｍ個の光パルスを有する１ビットのヘッダ信号を形成すべく、前記第１のレーザパルスをＮ＋ｍ個の並列の前記第２のレーザパルスに分割することを特徴とする送信構造。
【請求項１０】
請求項９に記載の送信構造において、ｍ個の光パルスのヘッダ信号が変調されることを特徴とする送信構造。
【請求項１１】
請求項１に記載の送信構造において、前記高速の光シャッタが、電気光学変調器として構成されることを特徴とする送信構造。
【請求項１２】
請求項１に記載の送信構造において、前記高速の光シャッタが、電界吸収型光変調器として構成されることを特徴とする送信構造。
【請求項１３】
請求項１に記載の送信構造において、前記デジタルの並列の電子文字の最上位ビットが、前記デジタルの直列の光文字の先頭の光子ビットであることを特徴とする送信構造。
【請求項１４】
請求項１に記載の送信構造において、前記デジタルの並列の電子文字の最上位ビットが、前記デジタルの直列の光文字の後続の光子ビットであることを特徴とする送信構造。
【請求項１５】
請求項１に記載の送信構造において、前記デジタルの並列の電子文字の送信源が、デジタルの電子処理ユニット（ＥＰＵ）であることを特徴とする送信構造。
【請求項１６】
請求項１５に記載の送信構造において、前記ＥＰＵは、集積回路、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されたデジタルの電子ネットワークノードであることを特徴とする送信構造。
【請求項１７】
請求項１に記載の送信構造であって、チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されるデジタルの電子ネットワークノードの入力ユニットであるレシーバと通信するように構成されていることを特徴とする送信構造。
【請求項１８】
請求項１７に記載の送信構造において、前記通信が、基板内、基板間、ラック内、ランク間、キャビネット内、およびキャビネット間で構成された群から選択されることを特徴とする送信構造。
【請求項１９】
請求項１に記載の送信構造において、前記Ｎ個の高速の光シャッタが、ほぼ同時に作動することを特徴とする送信構造。
【請求項２０】
請求項１に記載の送信構造において、前記Ｎ個の並列の光子ビットが、前記送信用主要導波管にほぼ同時に結合されることを特徴とする送信構造。
【請求項２１】
請求項１に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管に沿って隣接する送信用結合位置の間の送信用光学距離が、ほぼ同じであることを特徴とする送信構造。
【請求項２２】
請求項２１に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管に沿って隣接する送信用結合位置の間のほぼ同一の送信用光学距離が、以下の等式、
ｄ（送信）＝τ  ×  Ｖ（ｔ）／Ｎで定まり、
ｄ（送信）は、隣接する送信用結合位置の間の経路長とほぼ同じであり、
τは、連続した文字間のタイムセグメントであり、
Ｎは、デジタルの並列の電子文字のビット数であり、
Ｖ（ｔ）は、送信用主要導波管内の光子ビットの伝搬速度であることを特徴とする送信構造。
【請求項２３】
請求項１に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管が、単一モードの導波管であることを特徴とする送信構造。
【請求項２４】
請求項１に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管が、動作波長に実質的に反応しないことを特徴とする送信構造。
【請求項２５】
請求項１に記載の送信構造において、前記レーザパルスディバイダが、マルチモードの干渉計であることを特徴とする送信構造。
【請求項２６】
請求項１に記載の送信構造がさらに、ルーティング光スイッチを介して前記送信用主要導波管に結合された複数の通信用導波管を具えており、前記デジタルの並列の電子文字用の送信源がさらに、前記デジタルの直列の光文字を前記通信用導波管のうちの特定の一の通信用導波管に送る前記ルーティング光スイッチに「導波管選択」信号を供給することを特徴とする送信構造。
【請求項２７】
請求項２６に記載の送信構造において、前記ルーティング光スイッチが、デジタル光スイッチ（ＤＯＳ）の１×Ｌの配列であることを特徴とする送信構造。
【請求項２８】
請求項２６に記載の送信構造において、前記通信用導波管が、光ファイバであることを特徴とする送信構造。
【請求項２９】
請求項２６に記載の送信構造において、前記通信用導波管が、サブストレート上に配置されることを特徴とする送信構造。
【請求項３０】
請求項１に記載の送信構造において、前記レーザパルス供給源がさらに、
レーザビームを供給するレーザと、
トリガを受信したときに前記第１のレーザパルスを生成するトリガ用の高速の光シャッタとを具えることを特徴とする送信構造とを具えることを特徴とする送信構造。
【請求項３１】
請求項３０に記載の送信構造において、前記レーザが、要求に応じて異なる波長のレーザ光線を供給すべく、複数の異なる波長でレーザ光線を供給するように構成されていることを特徴とする送信構造。
【請求項３２】
請求項３１に記載の送信構造において、要求に応じて前記異なる波長のレーザ光線を供給するレーザが、レーザパワーグリッド（laser power grid）を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項３３】
請求項３１に記載の送信構造において、要求に応じて前記異なる波長のレーザ光線を供給するレーザが、調節可能なレーザを具えることを特徴とする送信構造。
【請求項３４】
複数の送信構造であって、それぞれが請求項３４により構成され、異なる波長で動作し、前記複数の送信構造それぞれの送信用主要導波管が、前記複数の送信構造により生成されるデジタルの直列の光文字の波長分割多重方式（ＷＤＭ）用の一般的な通信用導波管と光通信することを特徴とする複数の送信構造。
【請求項３５】
請求項３４に記載の複数の送信構造がさらに、複数の通信用導波管を具え、当該複数の通信用導波管それぞれが、前記複数の送信構造それぞれの送信用主要導波管を前記複数の通信用導波管と結合すべく、ルーティング光スイッチと関連し、さらに、前記複数の送信構造それぞれの送信源が、前記通信用導波管のうちの特定の一の通信用導波管に前記デジタルの直列の光文字を送るべく、「導波管選択」信号を当該信号に関連するルーティング光スイッチに供給することを特徴とする複数の送信構造。
【請求項３６】
請求項３５に記載の送信構造において、前記複数の送信構造それぞれのルーティング光スイッチが、デジタル光スイッチ（ＤＯＳ）の１×Ｌの配列であることを特徴とする送信構造。
【請求項３７】
請求項１に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管が、ＫＬＴＮベースのアルファ導波管、シリコンベースのフォトニック導波管、およびＩｎＰ／ＧａＡｓベースの導波管で構成された群から選択される導波管であることを特徴とする送信構造。
【請求項３８】
Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字を、Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字に変換する受信構造であって、当該受信構造が、
Ｎ個の光電子レシーバのベクトルと、
光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一対応となるように、当該Ｎ個の電気作動式結合器のベクトルは、Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成され、受信用主要導波管に沿って所定の受信用結合位置に配置され、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用光学距離の間隔を有し、Ｎ個の光電子レシーバのベクトルと整列されたＮ個の電気作動式結合器のベクトルを具え、前記Ｎ個の電気作動式結合器のベクトルが、受信用主要導波管の入力に関して、遠位の電気作動式結合器を決定し、前記電気作動式結合器それぞれが、
前記受信用主要導波管に沿った入力と、
前記受信用主要導波管に沿って進む第１の出力と、
前記受信用主要導波管から、対応する前記光電子レシーバのうちの一つに光パルスを送る第２の出力とを具え、
したがって、前記Ｎ個の電気作動式結合器のＮ個のベクトルが同期し、且つ前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングが、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで前記受信用主要導波管に沿って通過できるように構成されており、前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させ、総ての光子ビットを前記光電子レシーバに送り、これにより、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列の光子ビットに変換し、
さらに、前記Ｎ個の光子ビットが、前記Ｎ個の光電子レシーバのベクトルによりＮ個の並列の電子ビットに変換され、前記デジタルの並列の電子文字を形成することを特徴とする受信構造。
【請求項３９】
請求項３８に記載の受信構造において、前記電気作動式結合器が、ほぼ同時に作動することを特徴とする受信構造。
【請求項４０】
請求項３８に記載の受信構造において、前記デジタルの並列の電子文字が、レシーバに送られることを特徴とする受信構造。
【請求項４１】
請求項４０に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管に沿って隣接する受信用結合位置の間の受信用光学距離が、ほぼ同じであることを特徴とする受信構造。
【請求項４２】
請求項４１に記載の受信構造において、前記受信用光学距離がさらに、送信構造の送信用主要導波管に沿って隣接する送信用結合位置の間の送信用光学距離と等しいことを特徴とする受信構造。
【請求項４３】
請求項４１に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管に沿って隣接する受信用結合位置の間のほぼ同一の受信用光学距離が、以下の等式、
ｄ（受信）＝τ  ×  Ｖ（ｒ）／Ｎで定まり、
ｄ（受信）は、隣接する受信用結合位置の間の受信用経路長とほぼ同じであり、
τは、連続した文字間のタイムセグメントであり、
Ｎは、デジタルの並列の電子文字のビット数であり、
Ｖ（ｔ）は、前記受信用主要導波管内の光子ビットの伝搬速度であることを特徴とする受信構造。
【請求項４４】
請求項４０に記載の受信構造において、前記レシーバが、チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されたデジタルの電子ネットワークノードであることを特徴とする受信構造。
【請求項４５】
請求項４４に記載の受信構造であって、チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されるデジタルの電子ネットワークノードの入力ユニットである送信源と通信するように構成されていることを特徴とする受信構造。
【請求項４６】
請求項４５に記載の受信構造において、前記通信が、基板内、基板間、ラック内、ランク間、キャビネット内、およびキャビネット間で構成された群から選択されることを特徴とする受信構造。
【請求項４７】
請求項４０に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、波長分割多重方式（ＷＤＭ）を用いて複数の波長を伝える少なくとも一つの通信用導波管と光通信することを特徴とする受信構造。
【請求項４８】
請求項４７に記載の受信構造がさらに、波長アドレスを具えており、ドロップＷＤＭフィルタが、前記レシーバに関連する波長アドレスの所定の波長のデジタルの直列の光文字を前記受信用主要導波管に入れることを特徴とする受信構造。
【請求項４９】
請求項４０に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、波長分割多重方式（ＷＤＭ）を用いて各通信用導波管内で複数の波長を伝える複数の通信用導波管と光通信することを特徴とする受信構造。
【請求項５０】
請求項４９に記載の受信構造がさらに、波長アドレスを具えており、ドロップＷＤＭフィルタが、前記レシーバに関連する波長アドレスの所定の波長のデジタルの直列の光文字を前記受信用主要導波管に入れることを特徴とする受信構造。
【請求項５１】
請求項３８に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、単一モードの導波管であることを特徴とする受信構造。
【請求項５２】
請求項３８に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、動作波長に実質的に反応しないことを特徴とする受信構造。
【請求項５３】
請求項３８に記載の受信構造において、デジタルの直列の光文字の先頭の光子ビットが、前記デジタルの並列の電子文字の最上位ビットであることを特徴とする受信構造。
【請求項５４】
請求項３８に記載の受信構造において、ヘッダ信号が、Ｎ個の電気作動式結合器のベクタを作動させる電子トリガ信号に前記ヘッダ信号を変換する専用の光電子レシーバにより、光子ビットの直列のストリングより先に受信されることを特徴とする受信構造。
【請求項５５】
請求項５４に記載の受信構造において、前記ヘッダ信号が、前記ヘッダ信号と前記デジタルの直列の光文字の間のヘッダとの間の時間遅延を有し、前記ヘッダの時間遅延が、前記直列の光文字の時間遅延よりも大きいことを特徴とする受信構造。
【請求項５６】
請求項３８に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、ＫＬＴＮベースのアルファ導波管、シリコンベースのフォトニック導波管、およびＩｎＰ／ＧａＡｓベースの導波管で構成された群から選択される導波管であることを特徴とする受信構造。
【請求項５７】
通信構造であって、
Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字を、Ｎ個の光ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字に変換する送信構造であって、当該送信構造が、
各ビットが「０」ビットあるいは「１」ビットのいずれかで特徴付けられる前記Ｎ個の並列の電子ビットのデジタルの並列の電子文字用の送信源であって、さらに前記デジタルの並列の電子文字と同期するトリガを提供する送信源と、
前記トリガを受信したときに第１のレーザパルスを供給するレーザパルス源と、
前記第１のレーザを受信し、それぞれが前記第１のレーザパルスのエネルギの１／ＮであるＮ個の並列の第２のレーザパルスに前記第１のレーザを分割するレーザパルスディバイダと、
Ｎ個の高速の光シャッタのベクタであって、それぞれが、「１」ビットの前記第２のレーザパルスの通過を可能にし、「０」ビットの前記デジタルの並列の電子文字の通過を阻止すべく、前記Ｎ個の並列の第２のレーザパルスのうちの一つと光通信し、ビットの一つと信号通信し、これにより、Ｎ個の並列の光子ビットに相当するデジタルの並列の光文字を生成するＮ個の高速の光シャッタのベクタと、
Ｎ個の方向性結合器のベクトルであって、前記高速の光シャッタと前記方向性結合器が一対一対応となるように、送信用主要導波管に沿って所定の送信用結合位置に配置され、Ｎ個の高速の光シャッタのベクトルに整列され、前記送信用主要導波管に沿った前記送信用結合位置の間の送信用光学距離が、前記Ｎ個の並列の光子ビットの個々のパルスの間の遅延を生じさせ、これにより、デジタルの直列の光文字に相当するＮ個の光子ビットの直列のストリングを生成するＮ個の方向性結合器のベクトルと、を具える送信構造と、
Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字を、Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字に変換する受信構造であって、当該受信構造が、
Ｎ個の光電子レシーバのベクトルと、
Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成され、受信用主要導波管に沿って所定の受信用結合位置に配置され、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用光学距離の間隔を有し、光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一対応となるように、Ｎ個の光電子レシーバのベクトルと整列されるＮ個の電気作動式結合器のベクトルであって、受信用主要導波管の入力に関して、遠位の電気作動式結合器を決定するＮ個の電気作動式結合器のベクトルであって、前記電気作動式結合器それぞれが、
前記受信用主要導波管に沿った入力と、
前記受信用主要導波管に沿って進む第１の出力と、
前記受信用主要導波管から、対応する前記光電子レシーバのうちの一つに光パルスを送る第２の出力とを具え、
したがって、前記Ｎ個の電気作動式結合器のＮ個のベクトルが同期し、且つ前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングが、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで前記受信用主要導波管に沿って通過できるように構成されており、前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させ、総ての光子ビットを前記光電子レシーバに送り、これにより、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列の光子ビットに変換し、さらに、前記Ｎ個の並列の光子ビットが、前記Ｎ個の光電子レシーバのベクトルによりＮ個の並列の電子ビットに変換され、レシーバに送られる前記デジタルの並列の電子文字を形成する受信構造と、を具えることを特徴とする通信構造。
【請求項５８】
Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字を、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字に変換する方法であって、
第１のレーザパルスを供給するステップと、
前記第１のレーザパルスを、それぞれが前記第１のレーザパルスのエネルギーの１／ＮであるＮ個の並列の第２のレーザパルスに分割するステップと、
前記Ｎ個の並列の電子ビットに相当する前記デジタルの並列の電子文字にしたがって、前記Ｎ個の並列の第２のレーザパルスを変調して、Ｎ個の並列の光子ビットを生成するステップと、
送信用主要導波管に沿って所定の送信用光学距離で配置される送信用結合位置で、前記Ｎ個の並列の光子ビットを送信用主要導波管に結合するステップとを具え、前記送信用結合位置間の前記送信用光学距離が、前記Ｎ個の光子ビットの個別のパルス間の遅延を生じさせ、前記デジタルの直列の光文字に相当する前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングを生成することを特徴とする方法。
【請求項５９】
Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字を、Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字に変換する方法であって、
Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成されるＮ個の電気作動式結合器のベクトルを、受信用主要導波管に沿って所定の受信用結合位置に、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用光学距離の間隔を有するように位置決めし、受信用主要導波管の入力に関して、遠位の電気作動式結合器を決定するステップと、
光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一対応となるように、Ｎ個の光電子レシーバのベクトルをＮ個の電気作動式結合器のベクトルと整列させるステップと、
他のパルスがそれぞれ、前記Ｎ個の電気作動式結合器のうちの一つの入力チャネルに存在するように、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングを、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで前記受信用主要導波管に沿って通過させるステップと、
前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させて、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列の光子ビットに変換するステップと、
前記光電子レシーバにおいて、前記Ｎ個の並列の光子ビットをＮ個の並列の電子ビットに変換して、前記デジタルの並列の電子文字を形成するステップとを具えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルの並列の電子文字およびデジタルの直列の光文字の変換の改良された構造および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
相互接続ネットワークの構成は、基礎のマイクロ電子部品の量および速度を常に増加させなければならないため継続的な課題である。相互ネットワーク内で光通信リンクを使用することは容量を増加させるが、電子システムおよび光システムの間の変換に対応することは、費用が高い、エネルギー消費が多い、リンクするのに待ち時間が発生し、通信レートを低下させるなどいくつかの問題がある。
【０００３】
図１ａに示すように、デジタル電子システム１の基本的な構成要素は、デジタルプロセッサ、メモリチップ、並びにコントローラ、Ｉ／Ｏおよび多重チップ、デジタルアナログコンバータ等を含む様々な補助回路などのシリコンベースの集積回路２あるいはチップ２である。また、これらには特定の応用例のための特定用途の多数の集積回路が含まれる。これらは、プリント回路基板４（ＰＣＢ４）に設けられ、電気導管（electrical conduit）の多くの層により相互接続され、相互接続ネットワーク３を形成する。複雑なシステムでは、いくつかの基板４がラック５に設置され、さらにラックがキャビネット７に設置される。ラック５の基板４とキャビネット７との間の相互接続ネットワークは、バックプレート６手段により実現され、これのコアは非常に複雑なＰＣＢである。
【０００４】
チップ２内の相互接続ネットワーク３の概略長さ（order of mabnitude length）は、約１ｍｍである。これは、チップ２の間では約１ｃｍであり、基板４内では約１０ｃｍであり、キャビネット７内では約１ｍであり、キャビネットの間では約１０メートルであり、システム１の間では約１００メートルである。
【０００５】
図１ｂでは、電子的な相互接続ネットワーク３がデータバス８として示されている。初期のバスは、デジタルの電子文字の同期した並列の電子ビットを転送するように構成された実際に並列コネクタ９の配列であった。しかしながら、「バス」の語は、並列の電気バスと同一の論理的な機能を提供する任意の物理的な配列に用いられている。
【０００６】
デジタルプロセッサは、クロック周期やこれの逆数、プログラムの単一のステップを実行する時間を規定する動作周波数により特徴付けられる。さらに、デジタルプロセッサは、特定の文字サイズ、すなわちクロック周期と同期する所定の数の並列の電子ビットのデジタル電子文字により特徴付けられる。
【０００７】
プロセッサとシステム１の別の構成要素との間の最も高いデータ転送レートは、プロセッサの各クロック周期が、転送されるデジタル電子文字を生成するときに判明する。バスの並列の導管に沿った所望の転送レートは、プロセッサの動作周波数と同一である。低いレートは、いくつかのクロック周期を必要とするいくつかのステップがデータ転送の前に実行されたときに発生する。例えば、プロセッサにもよるが、乗算が３ステップを必要とする場合、クロック周期は３である。それにも拘わらず、構造は、最も高いデータ転送レートに合うように設計すべきである。
【０００８】
さらに、例えば、並列の導管に沿った１Ｇｈｚ以上の命令の非常に高いデータ転送レートに関する問題があり、
１．導管、製品に沿った許容可能な信号対雑音比の場合、距離×データレートは、比較的低く維持されなければならず、この結果、非常に高いレートのデータ転送は、短い距離に限定され、
２．隣接する並列の導管は、電磁干渉によるこれらの間のクロストークを生じさせ、これは、大規模な並列の相互接続ネットワークに特に問題であり、データ転送レートの増加を助長し、
３．大規模な並列の電子相互接続ネットワークは高い発熱が伴い、これが、データ転送レートの増加を助長し、
４．高いデータ転送レートは通常、複雑なＰＣＢなＰＣＢが伴い、ＰＣＢの複雑さが増すにつれ、製造工程の生産性が減少し、製造に費用がかかる。
【０００９】
多層の複雑な並列の電気導管として実現される相互接続ネットワークは、技術的進歩を示す主要なボトルネックになっている。
【００１０】
解決手段は、光通信リンクであり、これは、遠距離通信に効果的であることが判明しており、相互接続ネットワークと同様に効果的である。遠距離通信では、ガラスファイバの中を伝搬する光パルスが、長距離における大量のデジタルデータの高速な転送にとって最も効果的な手段であることが証明されている。
【００１１】
電子データが、デジタルの並列の電子文字（degital parallel-electronic word）の形式で表わされる一方、光データは、ここではデジタルの直列の光文字(ditital serial-optic word)として称される光子ビット（photonic bit）の直列のストリングとして体系化されている。したがって、電子文字および光文字の間の変換は、２つの処理、
１．複雑な多重化あるいは逆多重化による並列および直列信号間の変換と、
２．高速の電子装置および光電子変調器（optoelectronic modulator）を利用した、信号の電子的な表現と光学的な表現との変換を必要とする。
【００１２】
これらの処理は図１ｃに示されており、この図は、送信用電子処理要素１２（ＥＰＵ１２）と受信用電子処理要素２２との間の光ファイバ通信リンク１７を利用した既知の標準的な相互接続ネットワーク１０を示している。本分野において「ポイント・ツー・ポイント方式のエレクトロニック・ツー・オプティカル・ツー・エレクトロニック（ＥＯＥ）リンク」と呼ばれている標準的な相互接続ネットワーク１０は、以下のように動作する。
１．送信端１１では、送信用電子処理要素１２により生成されるデジタルの並列の電子文字１３が、マルチプレクサ１４により電子パルスの直列のストリングに多重化される。
２．次に、この電子パルスの直列のストリング１５は、標準的な、例えばエミッター結合論理（ＥＣＬ）あるいは既知の別の標準器（standard）を用いて、光子ビット２０の直列のストリングに変換される。この変換は光送信機手段１６により実現され、これのコアは、定電力のレーザ光源１６Ａと、電気光学変調器（electrooptical modulator）１６Ｂおよび電気吸収型光変調器などの高速の光シャッタ１６Ｂである。
３．光子ビットの直列のストリング２０は、光ファイバ１７を介して受信端２１に送信ｓれる。
４．受信端２１では、光電子レシーバ２６が、再びＥＣＬなどの標準器や別の既知の標準器を用いて、光ファイバ１７内を伝搬する光学的なアナログ信号を電子的なデジタル信号に変換する。この変換は、以下の２つの装置を利用する２つのステップの処理である。
ａ．第１の装置は、光検出器であり、
ｉ．光学的なアナログ信号を電子的なアナログ信号に変換し、
ｉｉ．電子的なアナログ信号で表わされるデジタル信号のクロック周波数および位相を回復する。
ｂ．第２の装置は、本質的に「コンパレータ」であり、これは、既定の閾値レベルよりも低い電子的なアナログ信号を０のビットに変換し、既定の閾値レベルよりも高い電子的なアナログ信号を１のビット変換するために、標準器によって定まる既定の閾値レベルを有し、電子的なデジタル信号を形成する。
このように、光電子レシーバ２６は、光子ビット直列のストリング２０を、対応する電子信号の直列のストリング２５に変換する。
５．逆多重化回路２４が、受信用電子処理要素２２の入力ポートで、電子信号の直列のストリング２５を、本質的にデジタルの並列の電子文字１３である並列ビットの電子ベクトル（electronic vector）２３に変換する。
【００１３】
並列の導管のバスに沿って転送される並列の信号１３から、単一の導管に沿って転送される直列の信号１５への変換は、チャネル毎のビットの数により必要とされるデータ転送レートを増加させるため、分かっている最も高いデータ転送レートは、
［１］Ｂ＝Ｎ×ｆ（ビット／秒）であり、
ここで、
Ｎは、デジタル電子文字１３のビットの数であり、
ｆは、動作周波数である。
【００１４】
例えば、動作周波数が１ＧＨｚ、文字サイズが６４ビットで構成されたプロセッサの場合、プロセッサの最も高いデータ転送レートは、バスの並列の導管それぞれに沿った１ＧＨｚと比較して６４Ｇビット／秒である。しかしながら、単一のファイバ１７は、このレートを対応でき、さらに、将来的な拡張に十分に対応できる。一般に、伝送回線は製品のＢ・Ｌにより特徴付けられ、Ｂはビット転送レートであり、Ｌは伝送回線の長さである。例えば、偏光保持光ファイバ、分散シフト光ファイバ、単一モード光ファイバが、λ＝１５５０ｎｍ、チャネル毎にＢ・Ｌ＞２・１０１２（ビット／秒）・ｋｍ（波長）で動作する場合、原則的には、このようなファイバを利用して、２０キロメートル以上の距離を１００Ｇビット／秒で転送できる。これは、電子回路の６４Ｇビット／秒のビット転送レートよりも十分に大きい。さらに、多数の異なる波長の並列のチャネルを具える単一の光ファイバで波長分割多重方式を利用した場合、約１Ｔビット／秒の転送レートが実現できる。このように、ＷＤＭを利用すると、電子システムのビット転送レートの折り重なるような増加は、単一のファイバのアート光通信リンクの状態により対応できる。
【００１５】
しかしながら、図１ｃに示す処理は、各ノードの出力で電子から光へデータを変換し、各ノードの入力で光から電子へデータを変換する必要があるため、大規模の並列ネットワークの通信の効率性に大きな制約を課す。また、これは、高価で高速の電子回路、具体的には、非常に高速の光シャッタを必要とする。さらに、これは、多くのエネルギーを消費し、リンクするのに多くの待ち時間が発生する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
特に、光通信リンクを利用するチップ、基板、キャビネット等の間の相互接続ネットワークのために、デジタルの並列の電子文字とデジタルの直列の光文字とを変換する構造および方法が提供される。並列の電子文字から直列の光文字に変換する方法は、第１のレーザパルスを供給するステップと、当該第１のレーザパルスを、それぞれが前記第１のレーザパルスとほぼ同じタイムプロフィールを有する並列の第２のレーザパルスに分割するステップと、デジタルの並列の電子文字に従って前記並列の第２のレーザパルスを変調し、並列の光子ビットを生成するステップと、光子ビット間の時間遅延を生成する送信用の結合位置の間の所定の送信用光距離に導波管に沿って整列された送信用結合位置で、前記並列の光子ビットを導波管に結合するステップとを具え、これにより、デジタルの直列の光文字に相当する光子ビットの直列のストリングを生成する。この逆の処理は、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用の光学距離を隔てた受信用主要導波管に沿った所定の受信用結合位置で、Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成されるＮ個の電気作動式結合器のベクトルを位置決めし、受信用主要導波管に関する遠位の電気作動式結合器を決めるステップと、光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一で対応するように、Ｎ個の光電子レシーバのベクトルをＮ個の電気作動式結合器のベクトルと整列させるステップと、他のパルスがそれぞれ、前記Ｎ個の電気作動式結合器のうちの一つの入力チャネルに存在するように、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングが前記受信用主要導波管を沿って通過できるようにするステップと、前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させて、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列な光子ビットに変換するステップと、前記光電子レシーバにおいて、前記Ｎ個の並列な光子ビットをＮ個の並列な電子ビットに変換して、前記デジタルの並列な電子文字を形成するステップとを具える。
【００１７】
特に明記しない限り、ここで使用される総ての技術用語および特定の用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解するような意味と同一の意味を有する。ここに説明する方法および材料と同一あるいは同等の方法および材料が、本発明の実施例あるいは試験で用いられているが、好適な方法および材料が、以下に記載されている。係争においては、定義を含む特許の明細書は抑制するだろう。さらに、材料、方法および例は、単に説明であり、制限を意図するものではない。
【００１８】
本発明は、添付図面を参照して、例示によりここに説明されている。ここで詳細な図面について参照されているが、図示されている詳細は、例示であり、本発明の好適な実施例の具体的に説明するためのものであり、本発明の原理および概念的な態様の説明を最も有用に且つ容易に理解できる形で提供されていることを強調しておく。この点において、本発明の基本的な理解に必要とされるよりも詳細な本発明の構造の詳細は示しておらず、図面による説明より、本発明のいくつかの態様が実際にどのように実施されるかが当業者にとって明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、特に、光通信リンクを利用するチップ、基板、キャビネット等の間の相互接続ネットワーク用の、デジタルの並列の電子文字とデジタルの直列の光文字とを変換する構造および方法に関する。並列の電子文字から直列の光文字に変換する方法は、第１のレーザパルスを供給するステップと、当該第１のレーザパルスを、それぞれが前記第１のレーザパルスとほぼ同じタイムプロフィールを有する並列の第２のレーザパルスに分割するステップと、デジタルの並列の電子文字に従って前記並列の第２のレーザパルスを変調して、並列の光子ビットを生成するステップと、光子ビット間の時間遅延を生成する送信用の結合位置の間の所定の送信用光距離に導波管に沿って整列された送信用結合位置で、前記並列の光子ビットを導波管に結合するステップとを具え、これにより、デジタルの直列の光文字に相当する光子ビットの直列のストリングを生成する。この逆の処理は、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用の光学距離を隔てた受信用主要導波管に沿った所定の受信用結合位置で、Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成されるＮ個の電気作動式結合器のベクトルを位置決めし、受信用主要導波管に関する遠位の電気作動式結合器を決めるステップと、光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一で対応するように、Ｎ個の光電子レシーバのベクトルをＮ個の電気作動式結合器のベクトルと整列させるステップと、他のパルスがそれぞれ、前記Ｎ個の電気作動式結合器のうちの一つの入力チャネルに存在するように、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングが前記受信用主要導波管を沿って通過できるようにするステップと、前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させて、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列な光子ビットに変換するステップと、前記光電子レシーバにおいて、前記Ｎ個の並列な光子ビットをＮ個の並列な電子ビットに変換して、前記デジタルの並列な電子文字を形成するステップとを具える。
【００２０】
本発明の様々な実施例の原理および動作は、図面および付随する説明を参照することにより、より理解できるであろう。
【００２１】
本発明の少なくとも一つ実施例を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に説明され、あるいは図面に示されている詳細な構造および構成要素の配置への応用例に限定されるものではないことを理解すべきである。本発明は、他の実施例が可能であり、あるいは様々な方法で実施あるいは実行できる。また、ここで用いられる語句および用語は説明の目的であり、限定と解釈すべきではない。
【００２２】
ここで図面を参照すると、図２ａ乃至２ｅは、本発明の実施例によるデジタルの並列の電子文字３３をデジタルの直列の光文字５０に変換する送信構造３０を概略的に示している。
【００２３】
図２ａに示すように、送信構造３０は、Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字３３を送信する、送信源１２と電気導管２７とを具えている。各電子ビットは、「１」あるいは「０」のいずれかを示す。また、送信源１２は、デジタルの並列の電子文字３３それぞれに同期するトリガ３５を生成する。
【００２４】
送信源１２は、例えば、集積回路（チップ）、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、あるいはキャビネットなどのここではデジタル電子ネットワークノードとして称されるデジタル電子処理ユニット（ＥＰＵ）でもよい。
【００２５】
送信用構造３０はさらに、トリガ３５を受信したときに導波管４３内を伝搬する第１のレーザパルス３６を供給するレーザパルス源３４と、導波管４３からレーザパルス３６を受信し、これを、それぞれが第１のレーザパルスの１／Ｎのエネルギーを有し、第１のレーザパルスとほぼ同じタイムプロフィールを有するＮ個の並列な第２のレーザパルス４０に分割するレーザパルスディバイダ３８とを具えている。
【００２６】
レーザパルス源３４は、レーザ光線を供給するレーザ３４Ａと、例えば、トリガ３５を受信したときに第１のレーザパルス３６を生成する電子光学変調器３４Ｂあるいは電界吸収型光変調器３４Ｂとして構成されるトリガ用の高速の光シャッタ３４Ｂとを具えている。
【００２７】
代替的に、レーザパルス源３４は、波長分割多重方式（ＷＤＭ）および波長アドレスのために、図７ａ乃至８ｃを参照して以下に説明する複数の波長のレーザパルスを供給するレーザ出力グリッドでもよい。代替的に、レーザパルス源３４は、調整可能なレーザでもよい。
【００２８】
レーザパルスディバイダ３８は、例えば、Soldano等の"Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging:Principles and Applications", J. of Lightwave Technology 13(4):615-627(APR 1995)が教示するマルチモードの干渉計でもよい。
【００２９】
さらに、送信構造３０は、例えば、電子光学変調器４２あるいは電界吸収型光変調器４２として構成されるＮ個の高速の光シャッタのベクトル（vector）を具えてもよく、それぞれが、Ｎ個の並列の第２のレーザパルス４０と光通信し、デジタルの並列の電子文字３３のビットのうちの一つと信号通信する。高速の光シャッタ４２は、「１」ビットのデジタルの並列の電子文字を阻止し、「０」ビットのデジタルの並列の電子文字を通過させるべく、第２のレーザパルス４０が導波管２９のベクトルに通過するのを許可し、これにより、Ｎ個の並列の光子ビットに相当するデジタルの並列の光文字４５を生成する。
【００３０】
さらに、送信構造３０は、高速の光シャッタ４２と方向性結合器４４が一対一対応となるように、送信用主要導波管に沿った所定の送信用結合位置に配置され、Ｎ個の高速の光シャッタ４２のベクトルと整列するＮ個の方向性結合器４４のベクトルを具え、送信用主要導波管に沿った送信用結合位置の間の光学距離ｄ（送信）が、Ｎ個の並列の光子ビット４５の個々のパルスの間の遅延を生成し、これにより、デジタルの直列の光文字５０に相当するＮ個の光子ビットの直列のストリングを生成し、次に、これらは、送信するために通信用導波管５２に結合してもよい。
【００３１】
デジタルの直列の光文字５０の連続的なパルス間の時間遅延は、ここでは直列の光文字の時間遅延として定義されている。
【００３２】
送信用主要導波管４８に沿った隣接する送信用結合位置４６の間の光学距離は、ほぼ同じであり、以下の等式により定まる。
［２］ｄ（送信）＝τ  ×  Ｖ（ｔ）／Ｎ
ここで、ｄ（送信）は、パルスが伝搬する隣接した送信用結合位置の間の経路長とほぼ同じであり、
τは、連続した文字間のタイムセグメントであり、
Ｎは、デジタルの並列な電子文字のビット数であり、
Ｖ（ｔ）は、送信用主要導波管内の光子ビットの伝搬速度である。
【００３３】
図２ｂ，２ｃあるいは２ｄに示すように、構造１９Ａ，１９Ｂあるいは１９Ｃのひとつにより、デジタルの並列な電子文字３３の電子パルスが、高速の光シャッタ４２をほぼ同時に作動させるべく、送信用電子処理要素１２と高速の光シャッタ４２との間の電気導管２７を同じ距離伝搬するのが好適である。
【００３４】
送信用電子処理エレメント１２と高速の光シャッタ４２との間が距離が同じである既知の別の電気導管２７の構造を利用してもよいことは明らかであろう。
【００３５】
別の実施例によると、デジタルの並列の電子文字３３の電子パルスは、電気導管２７の様々な距離を伝搬して、異なる時間に高速の光シャッタ４２を作動させてもよい。電気導管２７の距離が増加する状態が図２ａに示されている。これは、デジタルの並列の光文字４５生成する光子パルスが、方向性結合器４４で送信用主要導波管４８にほぼ同時に結合するために、デジタルの並列の光文字４５生成する光子パルスが伝搬する距離を減少させることにより補正してもよい。
【００３６】
さらに別の実施例では、図６ａ乃至６ｄに付随して以下に説明するように、補正が受信端で行われる。
【００３７】
送信用主要導波管４８は、単一モードの導波管であることが好適である。
【００３８】
送信用主要導波管４８は、実質的に動作波長に反応しないことが好適である。
【００３９】
いくつかの実施例では、デジタルの並列の電子文字３３の最上位ビットは、デジタルの直列の光文字５０の先頭の光子ビットである。
【００４０】
他の実施例では、デジタルの並列の電子文字３３の最上位ビットは、デジタルの直列の光文字５０の後続の光子ビットである。
【００４１】
さらに図面を参照すると、図２ｅは、本発明の別の実施例による送信構造３０の概略図であり、複数の通信用導波管５２が使用されている。
【００４２】
したがって、複数の通信用導波管５２は、ルーティング光スイッチ５４を介して送信用主要導波管４８に結合される。送信源１２は、デジタルの直列の光文字５０を通信用導波管５２のうちの特定の予め選択された通信用導波管に送るべく、電子的な導波管選択信号２１０をルーティング光スイッチに供給するのが好適である。
【００４３】
ルーティング光スイッチ５４は、例えば、"Digital optical switch", Appl. Phys. Lett.51(16), 1987でSilberberg等が教示する１×Ｌ配列のデジタル光スイッチなどのデジタル光スイッチ（ＤＯＳ）でもよい。
【００４４】
さらに図面を参照すると、図２ｆは、本発明の実施例によるデジタルの並列の電子文字３３をデジタルの直列の光文字５０に変換する方法６０のフローチャートである。この方法６０は、
ボックス６２：第１のレーザパルス３６を供給するステップと、
ボックス６４：第１のレーザパルス３６を、それぞれが第１のレーザパルス３６の１／Ｎのエネルギーを有し、第１のレーザパルス３６とほぼ同じタイムプロフィールを有するＮ個の並列な第２のレーザパルス４０に分割するステップと、
ボックス６６：Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字３３にしたがって、Ｎ個の並列の第２のレーザパルス４０を変調して、Ｎ個の並列の光子ビット４５を生成するステップと、
ボックス６８：送信用主要導波管４８に沿った所定の位置にｄ（送信）の間隔で配置される送信用結合位置４６で、Ｎ個の並列の光子ビット４５を送信用主要導波管４８に結合するステップとを具え、送信用結合位置４６間の経路長ｄ（送信）が、Ｎ個の光子ビットの個別のパルス間の時間遅延を発生させ、デジタルの直列の光文字５０に相当するＮ個の光子ビットの直列のストリングを生成する。
【００４５】
さらに図面を参照すると、図３ａおよび３ｂは、本発明のいくつかの実施例によるデジタルの直列の光文字５０をデジタルの並列の電子文字３３に変換する受信構造８０を概略的に示している。
【００４６】
図３ａに示すように、受信構造８０は、受信用主要導波管の入力位置８２Ａを既定する受信用主要導波管８２を具えている。受信用主要導波管８２は、これを介して通信用導波管５２の少なくとも一つと通信し、デジタルの直列の光文字５０が、受信構造８０に到達する。
【００４７】
さらに、受信構造８０は、例えば、受信用主要導波管８２に沿った所定の結合位置に配置される１×２の光スイッチ８４として形成されるＮ個の電気作動式結合器８４のベクトルを具えている。
【００４８】
図３ｂに示すように、電気作動式結合器８４あるいは１×２の光スイッチ８４それぞれは、受信用主要導波管８２に沿った入力８２Ｘと、受信用主要導波管８２に沿って進む第１の出力８２Ｙと、電気作動式結合器８４が動作するときに作動され、光電子レシーバ８８に繋がる第２の出力８２Ｚとを具えている。
【００４９】
図３ａに戻ると、構造８０は、１対１対応となるように、受信用結合位置８６でＮ個の電気作動式結合器８４と整列するＮ個の光電子レシーバ８８のベクトルを具えており、電気作動式結合器８４それぞれの第２の出力８２Ｚは、光電子レシーバ８８のうちの一つに送られる。
【００５０】
Ｎ個の電気作動式結合器８４のベクトルは同期し、デジタルの直列の光文字５０をデジタルの並列の光文字４５に変換するように構成されている。電気作動式結合器８４の受信用結合位置８６は、互いがほぼ同じ経路長ｄ（受信）の間隔を置いていることが好ましく、これは、以下の等式により定まる。
［３］ｄ（受信）＝τ  ×  Ｖ（ｒ）／Ｎ
ここで、ｄ（受信）は、パルスが伝搬する隣接した受信用結合位置８６の間の経路長とほぼ同じであり、
τは、連続した文字間のタイムセグメントであり、
Ｎは、デジタルの並列な電子文字のビット数であり、
Ｖ（ｒ）は、受信用主要導波管８２内の光子ビットの伝搬速度である。
【００５１】
通常、光学距離は、
［４］ｎ×Ｌで定義され、
ここでは、
ｎは、導波管８２の屈折率であり、
Ｌは、導波管の長さである。
【００５２】
所定のデジタルの直列の光文字５０の場合、隣接する送信用および受信用結合位置間の光学距離は、ほぼ同じであることが分かるであろう。
［５］ｎ（送信用導波管）・ｄ（送信）＝
＝ｎ（受信用導波管）・ｄ（受信）
【００５３】
しかしながら、伝搬の物理的な長さｄ（送信）およびｄ（受信）は、それぞれが異なる屈折率で形成されるため異なっていてもよい。
【００５４】
Ｎ個の光電子レシーバ８８のベクトルは同期し、デジタルの並列の光文字４５をＮ個の並列の電子ビットのデジタルの並列の電子文字３３に変換するように構成されている。
【００５５】
デジタルの並列の電子文字３３は、受信用電子処理ユニット２２−別のデジタル電子処理ユニット（ＥＰＵ）あるいはデジタルの電子ネットワークノード、例えば、集積回路、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラックあるいはキャビネットに電子的に送信してもよい。
【００５６】
Ｎ個の電気作動式結合器８４が、オフ位置を保持し、好適には最上位ビットに相当する先頭の光子ビットが、受信用主要導波管入力８２Ａに関して遠位の光スイッチ８４Ａに達するまで、Ｎ個の光子ビット５０の直列のストリングが、受信用主要導波管８２に沿って伝搬できるのが好ましい。
【００５７】
図５ａ乃至５ｆに関連して以下に説明される電子的なトリガ信号８３により、Ｎ個の電気作動式結合器８４は、連続したパルス５０の総てのパルスが電子的に作動する各結合器８４に同時に到達するのとほぼ同時に作動する。この方法では、光子ビットの直列のストリングとして形成されるデジタルの直列の光文字５０は、デジタルの並列の光文字４５のＮ個の並列の光子ビットに変換される。
【００５８】
さらに図面を参照すると、図３ｃは、本発明の別の実施例による受信構造８０の概略図であり、複数の通信ファイバ５２が、受信用主要導波管８２と受動通信するのに使用され、受信用主要導波管８２が、例えば、波長アドレスを利用することにより、デジタルの直列の光文字５０を受信する。
【００５９】
ＷＤＭと、可能であれば波長アドレスが、複数の通信ファイバ５２で利用されるのが好適である。
【００６０】
このように、受信端２１のチャネルドロップＷＤＭフィルタ８７は、レシーバに関連する波長アドレスである所定のアドレスのでデジタルの直列の光文字を受信用主要導波管８２に入れる。
【００６１】
受信用主要導波管８２は、単一モードの導波管であることが好適である。
【００６２】
受信用主要導波管８２は、動作波長に実質的に反応しないことが好適である。
【００６３】
さらに図面を参照すると、図３ｄは、本発明の別の実施例によるデジタルの直列の光文字５０をデジタルの並列の電子文字３３に変換する方法のフローチャートである。この方法１０１は、
ボックス１０２：Ｎ個の１×２の光スイッチ８４として形成されるＮ個の電気作動式結合器のベクトルを、受信用主要導波管８２に沿った所定の受信用結合位置８６に、Ｎ個の光子ビット５０の直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する光学距離ｄ（受信）の間隔を有するように位置決めし、受信用主要導波管の入力８２Ａに対して、遠位の電気作動式結合器８４Ａを決定するステップと、
ボックス１０４：光電子レシーバ８８と電気作動式結合器８４が一対一対応となるように、Ｎ個の光電子レシーバ８８のベクトルをＮ個の電気作動式結合器８４のベクトルと整列させるステップと、
ボックス１０５：他のパルスがそれぞれ、Ｎ個の電気作動式結合器８４のうちの一つの入力チャネルに存在するように、Ｎ個の光子ビットの直列のストリング５０を、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器８４Ａに達するまで前記受信用主要導波管８２に沿って通過させるステップと、
ボックス１０６：Ｎ個の電気作動式結合器８４をほぼ同時に作動させて、Ｎ個の光子ビットの直列のストリング５０を、デジタルの並列の光文字４５のＮ個の並列の光子ビットに変換するステップと、
ボックス１０８：光電子レシーバ８８において、Ｎ個の並列の光子ビット４５をＮ個の並列の電子ビットに変換して、デジタルの並列の電子文字３３を形成するステップとを具える。
【００６４】
さらに図面を参照すると、図４ａ乃至４ｅは、本発明の実施例による、少なくとも一つの光子ビット３７として形成されたヘッダ信号３７に関連する送信構造３０を概略的に示している。
【００６５】
図４ａ乃至４ｄの実施例の目的は、デジタルの直列の光文字５０として形成された光信号と、これ以降ΔＴ（ヘッダおよび文字）あるいはヘッダ時間遅延と称すヘッダの光パルス間の所定の時間遅延を有するヘッダ光パルス３７とを生成することである。
【００６６】
図４ｅの実施例の目的は、デジタルの直列の光文字５０として形成される光信号と、実施的に直列の光文字の時間遅延であるヘッダの光パルス間の所定の時間遅延を有するヘッダの光パルス３７とを生成することであり、追加の遅延は受信端に設けてもよく、あるいは構造は、追加の時間遅延が無くても動作するようにしてもよい。
【００６７】
図４ａに示すように、レーザパルス源３４により、第１のレーザパルス３６は、第１のレーザパルス３６を２つのパルス、即ち、第１のパルス３６のエネルギーの約２乃至５％であるヘッダ光パルス３７と、第１のパルス３６のエネルギーの約９８乃至９５％のパルス３９に分割するビームスプリッタ３１に送られる。このヘッダ光パルス３７は、導波管４１を介して、近接する方向性結合器４４Ａよりも光学距離ｄ（ヘッダ）分だけ通信用導波管５２に近い送信用主要導波管４８の結合位置４８Ａに送られる。ヘッダ光パルス３７の目的は、デジタルの直列の光文字５０が到着したときに電気作動式結合器８４が利用できるように警告を送る「ディスパッチ」として、デジタルの直列の光文字５０より先に伝搬することである。
【００６８】
パルス３９は、デジタルの直列の光文字５０を形成するのに利用され、導波管４１よりも所定の光学距離ΔＬ分長い遅延区間４３Ａを通って進み、実質的に直列の光文字の遅延時間よりも長いヘッダ信号３７とデジタルの直列の光文字５０との間の時間遅延を生じさせる。
【００６９】
遅延区間４３Ａは、パルス３９を、それぞれがレーザパルス３９の１／Ｎのエネルギーを有し、レーザパルス３９と同様のタイムプロフィールを有するＮ個の並列の第２のレーザパルス４０に分割するレーザパルスディバイダ３８に繋がっている。
【００７０】
ヘッダの光パルス３７とデジタルの直列の光文字５０との間の総ての時間遅延ΔＴ（ヘッダおよび文字）は、ヘッダの光パルス３７が結合位置４８Ａに到達する時間ｔ（１）と、導波管区間ｄ（ヘッダ）を光が伝搬する時間よりも短い、デジタルの並列の光子ビット４５がＮ個の方向性結合器４４のベクトルに達する時間ｔ（２）との違いにより定まる。送信用主要導波管４８内の光伝搬は、所定のΔＴ（ヘッダおよび文字）分の間隔を有するデジタルの直列の光文字５０とヘッダの光パルス３７により形成される。
【００７１】
図４ｂに示す別の実施例によると、導波管４３は、遅延区間４３Ａを具えておらず、送信用導波管４８は、直列の光文字の時間遅延よりも実質的に長い時間遅延のために、ｄ（送信）よりも実質的に長い距離ｄ（ヘッダ）のような所定の光学距離の遅延区間４９を具えている。さらに、送信用主要導波管４８内の光伝搬は、所定のΔＴ（ヘッダおよび文字）の間隔が空いているデジタルの直列の光文字５０とヘッダの光文字３７で形成される。
【００７２】
図４ｃに示すさらに別の実施例によると、第１のレーザパルス３６が、レーザパルスディバイダ３８に直接進み、これがＮ＋１個の第２のパルス４０に分割され、ここではＮはデジタルの文字のビットの数であり、デジタルの文字のビットに対応するＮ個の光子ビットと、ヘッダの光ビット３７として利用される１の追加のパルスを生成する。さらに、送信用主要導波管４８は、距離ｄ（ヘッダ）のような所定の光学距離の遅延区間４９を具えており、送信用主要導波管４８内の光伝搬は、所定のΔＴ（ヘッダおよび文字）の間隔が空いているデジタルの直列の光文字５０とヘッダの光パルス３７で形成される。
【００７３】
図４ｄに示すさらに別の実施例によると、第１のレーザパルス３６が、レーザパルスディバイダ３８に進み、これがＮ＋ｍ個の第２のパルス４０に分割され、ここではＮはデジタルの文字のビットの数であり、ｍはヘッダ信号３７の光子ビットの数である。さらに、ヘッダ信号３７用のｍ個の光子ビットは、例えば、送信用電子処理要素１２により発行される信号９５により、対応する高速の光シャッタ４２により変調してもよい。ヘッダ信号３７用の変調されたｍ個の光子ビットは、送信用主要導波管４８に沿った光学距離ｄに関連する時間遅延の間隔が空いてもよい。
【００７４】
ヘッダ信号３７をデジタルの直列の光ヘッダ３７として生成する理由は、例えば、
１．温度および湿度などの周囲の条件の変化は、遅延区間の４９の光学距離の変化させ、デジタルの直列の光文字５０とヘッダ信号３７との間の実際の時間遅延を変化させる。デジタルの直列の光ヘッダ３７は、１あるいはいくつかの光学距離ｄにより遅延区間を増加させてもよい。例えば、ｍ＝４の場合、
１，０，０，０として形成されたデジタルの直列の光ヘッダ３７は、遅延区間を追加的に増加させず、
０，１，０，０として形成されたデジタルの直列の光ヘッダ３７は、遅延区間４９にｄを追加的に増加させ、
０，０，０，１として形成されたデジタルの直列の光ヘッダ３７は、遅延区間４９に３ｄを追加的に増加させ、
【００７５】
このように、送信用電子処理要素１２は、例えば、周囲の条件に基づいて遅延区間４９の光学距離を制御する。したがって、 送信用主要導波管４８内の光伝搬は、変化可能な時間遅延ΔＴ（ヘッダおよび文字）の間隔を有するデジタルの直列の光文字５０と単一のヘッダの光パルス３７として形成され、この変化は、送信用電子処理要素１２により制御される。
２．デジタルの直列の光文字のヘッダ３７の一部は、１以上のレシーバが同一の波長アドレスを有する場合に、レシーバのアドレスを特定し、あるいは波長アドレスを増加させるのに利用してもよい。
【００７６】
デジタルの直列の光ヘッダ３７の一部は、同様に他の情報を運んでもよいことは理解できるであろう。
【００７７】
図４ｅに示すさらに別の実施例によると、デジタルの直列の光文字５０およびヘッダの光パルス３７は、直列の光文字とほぼ同じ時間遅延を用いて生成され、これにより、ｄ（ヘッダ）＝ｄ（送信）となる。必要に応じて、追加的な時間遅延は、受信端の電子的なトリガ信号８３あるいはデジタルの直列の光文字５０のいずれか、あるいは双方に設けてもよい。
【００７８】
他の遅延スキームの利用可能であることは理解できるであろう。
【００７９】
さらに図面を参照すると、図５ａ乃至５ｆは、本発明の実施例による、ヘッダの光パルス３７とΔＴ（ヘッダおよび文字）に関連する受信構造８０を概略的に示している。
【００８０】
図５ａに示すように、ヘッダの光パルス３７は、受信用主要導波管８２内を、受信用主要導波管の入力８２Ａから、Ｎ個の電気作動式結合器８４のベクトルおよび遠位の電気作動式結合器８４Ａを介して、専用の光電子レシーバ８５へ伝搬し、ここで、電子的なトリガ信号８３に変換され、電気導管９９内を移動し、デジタルの直列の光文字５０の各光子ビットが、電気作動式結合器８４の反対にあるときにＮ個の電気作動式結合器８４をほぼ同時に作動させる（図３ａおよび３ｃを参照）。
【００８１】
所定の時間遅延ΔＴ（ヘッダおよび文字）は、デジタルの直列の光文字５０の光子ビットそれぞれが、送信および受信構造に基づく電気作動式結合器８４の反対側にあるときに電子的なトリガ信号８３が電気作動式結合器８４をほぼ同時に作動させるために算出される。
【００８２】
図５ｂに示すように、電気導管９９は、木６９のように構成され、専用の光電子レシーバ８５と各電気作動式結合器８４との距離を等しくし、これにより、電子的なトリガ信号８３が、電気作動式結合器８４をほぼ同時に作動させる。同様に、図２ｂ乃至２ｄの１９Ａ乃至１９Ｃなどの他の構造および既知の他の構造を利用してもよい。
【００８３】
代替的に、トリガは同時でなくてもよく、図６ａ乃至６ｄに関連して以下に説明するいずれの構造を利用して、この効果を補填してもよい。
【００８４】
図５ｃおよび５ｄに示す別の実施例によると、例えば、１×２の光スイッチ８９として形成される電気作動式結合器８９は、受信用主要導波管８２に沿って受信用主要導波管の入力８２Ａと近位の電気作動式結合器８４Ｂとの間に配置される。
【００８５】
電気作動式結合器８９は、受信用主要導波管８２に沿った入力８２Ｘと、受信用主要導波管８２に沿った第１の出力８２Ｙと、導波管９１に繋がる第２の出力８２Ｚとを具えている。通常、導波管９１に繋がる第２の出力８２Ｚが開き（open）、ヘッダの光パルス３８が到着すると導波管９１に進み、パルスディバイダ９３に進み、ここで２つのパルス３７Ａおよび３７Ｂに分割される。
【００８６】
第１のパルス３７Ａが、専用の光電子レシーバ８５Ａに進み、ここで、第１のパルスが、
結合器８９に所定の時間ΔＴ（８９）閉じるように命令をする電子的なトリガ信号８３Ａに変換され、ヘッダの光パルス３７に続くデジタルの直列の光文字５０が、受信用主要導波管８２に沿って進む。所定の時間ΔＹ（８９）は、デジタルの直列の光文字５０の大きさ、図４ａ乃至４ｄに示す到着時における所定の時間遅延、データ転送レート、および既知の他の関連のあるパラメータに基づいて算出される。
【００８７】
第２のパルス３７Ｂは、専用の光電子レシーバ８５Ｂに進み、ここで、デジタルの直列の光文字５０それぞれが各電気作動式結合器８４の反対にあるときに、Ｎ個の電気作動式結合器８４のベクトルをほぼ同時に開くように命令する電子的なトリガ信号８３に変換される。
【００８８】
さらに、所定の時間遅延ΔＴ（ヘッダおよび文字）は、デジタルの直列の光文字５０の光子ビットそれぞれが、送信および受信構造に基づく電気作動式結合器８４の反対側にあるときに電子的なトリガ信号８３が電気作動式結合器８４をほぼ同時に作動させるために算出される。所定の時間遅延ΔＹ（ヘッダおよび文字）は、ヘッダの光パルス３７が受信用主要構造導波管８２に沿って伝搬しないため、図５ａの時間遅延よりも短いことは理解できるであろう。
【００８９】
図５ｅに示すさらに別の実施例では、デジタルの直列の光文字５０およびヘッダの光パルス３７が、例えば、図４ｅに関連して説明するこれらの間の追加的な時間遅延無しに受信端に到着する。むしろ、遅延は構成要素８３Ｃにより電子的に生じる。
【００９０】
したがって、結合器８９は、ヘッダの光パルス３７を光電子レシーバに送るべく、図５ｃおよび５ｄに示すように受信用主要導波管８２に沿って配置され、ここで、電子的なトリガ信号８３に変換される。
【００９１】
電子的なトリガ信号８３は、結合器８９が、図５ｃに関連して説明するように、到達した光を所定の時間ΔＴ（８９）受信用主要導波管８２に沿って送るようにする。
【００９２】
さらに、電子的なトリガ信号８３は、構成要素８３Ｃにより生ずる遅延の後、Ｎ個の電気作動式結合器８４を始動させ、これにより、デジタルの直列の光文字５０の光子ビットが、各電気作動式結合器８４の反対にあるときに、Ｎ個の電気作動式結合器８４がほぼ同時に開く。
【００９３】
図５ｆに示すさらに別の実施例では、デジタルの直列の光文字５０およびヘッダの光パルス３７は、ｄ（ヘッダ）＝ｄ（送信）になるように、送信端で構成される。けれども、受信端では、ｄ（ヘッダ）＜＜ｄ（受信）であり、ヘッダの光パルス３７は、デジタルの直列の光文字５０の先頭の光パルスが到着したときに遠位の電気作動式結合器８４Ａを作動させるべく、直列の光文字の時間遅延よりも専用の光電子レシーバ８５の電子的な反応時間分短い時間であって、電子的なトリガ信号８３が遠位の電気作動式結合器８４Ａに達する時間に、遠位の電気作動式結合器８４Ａを超えて専用の光電子レシーバ８５に伝搬する。
【００９４】
さらに図面を参照すると、図６ａ乃至６ｄは、本発明の実施例による送信および受信構造を概略的に示しており、高速の光シャッタ４２は同時に作動せず、あるいは電気作動式結合器８４は同時に作動せず、あるいは方向性結合器４４における結合は、同時ではない。
【００９５】
図６ａおよび６ｄは、送信端の２つの構成を示している。
【００９６】
図６ａでは、送信用電子処理ユニット１２は、第１のサイド５５にあり、通信用導波管５２は、第２のサイド５７から延在している。光の移動方向は矢印５３により示されており、矢印５１により示される電子の移動方向と同じである。
【００９７】
第１のサイド５５では、高速の光シャッタ４２Ａは、高速の光シャッタ４２Ｂが第２の光子ビットを形成する直前であって、高速の光シャッタ４２Ｂが第１の光子ビットを形成する直前に、並列の電子文字３３の各電子ビットと通信する。第１の光子ビットは、第２の光子ビットが形成される前に、送信用主要導波管４８に沿って伝搬し始める。
【００９８】
隣接する高速の光シャッタの間の電子的な経路長に関連する時間をｔ（ｄ−電子）とすると、第２の光子ビットが生成される前の送信用導波管４８に沿った第１の光子ビットの光伝搬は、ｔ（ｄ−電子）の期間発生し、一方、最後の光子ビットが生成される前の第１の光子ビットの光伝搬は、（Ｎ−１）×ｔ（ｄ−電子）の期間発生する。例えば、６４ビットのデジタルの文字の場合、この期間は、６３×ｔ（ｄ−電子）である。
【００９９】
この結果、図６ａの構成の場合、隣接するデジタルの直列の光文字５０の光子ビット間の実際の時間遅延は、ｔ（ｄ−電子）のステップにより徐々に短くなる。
【０１００】
一方、図６ｂに示す構成の場合、送信用電子処理ユニット１２は、第１のサイド５５にあり、通信用導波管５２は、同じサイド５５から延在している。光の移動方向は、矢印５９で示されており、矢印５１で示される電子の移動と反対である。
【０１０１】
この結果、図６ｂの構成の場合、隣接するデジタルの直列の光文字５０の光子ビット間の実際の時間遅延は、ｔ（ｄ−電子）のステップにより徐々に長くなる。
【０１０２】
図６ｃは図６ｂと同様であるが、ヘッダ信号３７−デジタルの直列の光文字５０の先頭の光子ビットよりも、ｄ（ヘッダ）＝ｄ（送信）に関連する時間分早いヘッダの光パルス３７を具えている。図６ｃも同様に、隣接するデジタルの直列の光文字５０の光子ビット間の実際の時間遅延が、ｔ（ｄ−電子）のステップにより徐々に長くなる。
【０１０３】
受信端の状況が図６ｄに示されており、ここでは、電子的なトリガ信号８３が、第１のサイド６１から第２のサイド６３にデジタルの直列の光文字５０の伝搬方向と反対に伝搬する。
【０１０４】
直列の光文字５０が、連続する光子ビット間のほぼ同じ時間遅延を有し、隣接する電気作動式結合器８４間の光学距離がほぼ等しい場合、デジタルの直列の光文字５０の光子ビットが、各電気作動式結合器８４にほぼ同時に到着する。さらに、図６ｄの構成（図５ｂの構成と異なる）によると、第１のサイド６１の電気作動式結合器８４Ａを時間内に作動させるように構成された電子的なトリガ信号８３は、図６ｄの構成が等しい電子的な経路長を提供しないため、第２のサイド６３の電気作動式結合器８４Ａを同時に作動させることができず、電子的なトリガ信号８３が電気作動式結合器８４Ｚに未だ到着しない。
【０１０５】
この構成（図６ｄ）の解決手段は、連続した光子ビット間の徐々に長くなる時間遅延を有するデジタルの直列の光文字５０を提供することであり、これにより、各パルスは、電子的なトリガ信号８３が到着すると同時に各電気作動式結合器８４Ａに到着する。
【０１０６】
これは、図６ｃの構成も提供する。
【０１０７】
図６ｃの送信構造および図６ｄの受信構造において、電子的な経路長ｄ−電子が、送信および受信構造３０および８０それぞれで一致する場合、デジタルの直列の光文字５０は、電気作動式結合器８４に同時に到着しない。むしろ、各電気作動式結合器８４に到着する連続した光子ビット間の時間遅延ｔ（ｄ−電子）が存在し、この時間遅延は、電子的なトリガ信号８３（図６ｄ）が各電気作動式結合器８４に到着するのに必要な時間遅延ｔ（ｄ−電子）とほぼ一致する。このように、連続した光子ビットそれぞれは、電子的なトリガ信号８３が作動させると同時に、各電気作動式結合器８４に到着する。
【０１０８】
換言すると、電気作動式結合器８４Ａが最初に作動し、電気作動式結合器８４Ｂが、時間遅延ｔ（ｄ−電子）の後であって、デジタルの直列の光文字５０の第２の光子ビットが到着するのと同時に作動する。
【０１０９】
しかしながら、デジタルの並列の光文字４５のＮ個の光子ビットが、同時でなく連続して生成される問題があり、実際には、デジタルの並列の光文字４５が、正確な並列ではない。光子ビットの生成における連続した遅延を補正すべく、導波管４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ．．．．４５Ｚなどのデジタルの並列の光文字４５の導波管は、ｄ（４５Ａ）＞ｄ（４５Ｂ）＞ｄ（４５Ｃ）＞，．．＞ｄ（４５Ｘ）＞ｄ（４５Ｙ）＞ｄ（４５Ｚ）のように、長さが徐々に短くなるように設計された光学距離ｄ（４５Ａ），ｄ（４５Ｂ），ｄ（４５Ｃ），．．．ｄ（４５Ｚ）を有してもよい。
【０１１０】
このように、最初に生成された光子ビットは、最も長い光学距離ｄ（４５Ａ）を伝搬し、最後に生成された光子ビットは、最も短い光学距離ｄ（４５Ｚ）を伝搬し、総ての光子ビットが、各光電子レシーバ８８に同時に到達する。
【０１１１】
デジタルの並列の電子文字３３の並列の電子ビットのバスは、ほぼ同じ長さの導管３３Ａで形成され、デジタルの並列の電子文字３３の並列の電子ビットが、受信用電子処理要素２２にほぼ同時に到着することは理解できるであろう。
【０１１２】
図６ｃおよび６ｄの代替的なアプローチは、電子的な影響を補正すべく、構成に応じて徐々に遠ざかりあるいは徐々に近くされる結合位置を有する送信用主要導波管４８および受信用導波管８２を提供することであり、この結果、デジタルの直列の光文字５０の光子ビット間の時間遅延がほぼ等しくなる。このような場合、送信および受信構造との間の特別の調整は必要ない。
【０１１３】
図６ａ乃至６ｄに示す影響は、方向性結合器４４で同時に結合する図２ｂ乃至２ｄの構造１９Ａ乃至１９Ｃのいずれか一つあるいは既知の別の構造を利用することにより、また、電気作動式結合器８４を同時に作動させる図５ｂの構造６９、図２ｂ乃至２ｄの構造１９Ａ乃至１９Ｃあるいは既知の別の構造を利用することにより防ぐことができる。
【０１１４】
さらに図面を参照すると、図７ａおよび７ｂは、送信および受信構造３０および８０を具えている通信構造９０の概略図である。
【０１１５】
通信用導波管５２は、波長分割多重方式（ＷＤＭ）を利用することが好適である。さらに、通信用導波管５２は、波長アドレスを利用してもよい。
【０１１６】
図７ａに関連して説明するように、受信端２１のチャネルドロップＷＤＭフィルタ８７は、波長アドレスがレシーバに関連する所定の波長のデジタルの直列の光文字を受信用主要導波管８２に入れる。
【０１１７】
図７ａの通信構造９０は、送信および受信に関連する単一の処理要素を示している。
【０１１８】
代替的に、図７ｂの通信構造９０は、送信および受信用処理要素１２および２２などの異なる送信および受信用処理要素を示している。
【０１１９】
送信および受信用処理要素１２および２２の双方は、それぞが、例えば、チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラックあるいはキャビネットであるデジタル電子ネットワークノードと称するデジタル電子処理ユニット（ＥＰＵ）であることが好適である。
【０１２０】
ここで説明する構造は、ＥＰＵの動作レートと同期するレートで動作することは理解できるであろう。
【０１２１】
通信は、送信側のチップ、ＰＣＢ、ラックあるいはキャビネットのいずれか一つと、受信側のチップ、ＰＣＢ、ラックあるいはキャビネットのいずれか一つとの間でもよい。通信は、単一の基板の基板内（イントラボード）、あるいは複数の基板の間の基板間（インターボード）でもよい。通信は、単一のキャビネットのキャビネット内（イントラキャビネット）、あるいは複数のキャビネットの間のキャビネット間（インターキャビネット）でもよい。
【０１２２】
本発明の好適な実施例では、レーザ出力グリッド１００が、レーザ分配グリッド１３０により異なる波長のレーザ光線を生成すべく利用される。このレーザ出力グリッド１００は、レーザ光線をトリガ用の高速の光シャッタ３４Ｂに供給するために、レーザ出力供給源３４Ａと同じ方法で動作し、トリガ３５に基づいてレーザパルス３６を供給する。しかしながら、図２ａおよび２ｅの状態と異なり、処理要素９２（図７ａ）あるいは１２（図７ｂ）は、波長アドレスを利用して、例えば、受信アドレスに基づいて波長を特定するレーザ出力グリッド１００に電子的な要求９４を送信する。
【０１２３】
電子的な要求９４は、異なる波長のレーザ光線を供給すべく、図８ａ乃至８ｃに関連して以下に説明するレーザ出力グリッド１００のレーザ分配グリッド１３０に沿った光スイッチ配列１２０により受信される。光スイッチの配列１２０の特定の光スイッチ、例えば、光スイッチ１４２は、処理要素９２（図７ａ）あるいは１２（図７ｂ）に関連する。
【０１２４】
レーザ出力グリッド１００は一般に、ＷＯ２００４／０７０９７８に説明されており、この開示は、参照によりここに組み込まれている。これは、ＷＤＭ多重化を利用し、波長アドレスを有するデータネットワークで動作する異なる波長の複数のレーザ光線を供給するシステムを示している。レーザ出力グリッドは、レーザ出力供給ステーションを具えており、これは、複数の連続動作レーザ供給源と、異なる波長の光伝搬をデータネットワークを介して分配し、これをレーザ出力と共に供給すべく、光ファイバあるいは複数の光ファイバとして形成されたレーザ分配グリッドと、必要に応じて、局所的にレーザ出力を作動させるべく、レーザ分配グリッドに結合された光スイッチのネットワークとで構成される。レーザ出力グリッドは、既知のデータネットワーク内の調節可能なレーザシステムに取って代わり、これは、調節可能なレーザシステムよりも非常に高速で安価であり、周囲のデータネットワーク内の廃熱が少ない。レーザ出力グリッドは、複雑なマルチノード通信およびコンピュータネットワーク内の並列の高速の光通信を具え、波長アドレスにより、バースト切り替えおよびパケット切り替えを実現できる。これは特に、電気通信およびデータ通信分野双方の広範な応用例における遠位位置間と同様に、チップ間、基板間、およびキャビネット間の応用例のルーティングパラダイムのように、費用効率がよい。
【０１２５】
さらに図面を参照すると、図８ａ乃至８ｃは、本発明により、複数の波長のレーザ出力を、処理要素９２（図７ａ）あるいは１２（図７ｂ）に供給するレーザ出力グリッド１００の概略図である。
【０１２６】
レーザ出力グリッド１００は、レーザ出力供給ステーション１１０を具えており、これは、複数Ｍの連続動作（ｃｗ）レーザ供給源，１１２，１１４，１１５および１１８を具えており、それぞれが、異なる波長λ２，λ４，λ５，λ６およびλ８の光伝搬を生成する。
【０１２７】
レーザ供給源１１２，１１４，１１５，１１６および１１８は、固定波長のレーザ供給源であることが好適である。代替的に、これらは調節可能なレーザでもよい。
【０１２８】
さらに、レーザ出力グリッド１００は、レーザ出力供給ステーション１１０から延在する例えば、複数の光ファイバ１３２，１３４，１３５，１３６および１３８のレーザ分配グリッド１３０を具えているが、単一の光ファイバを利用してもよい。単一の光ファイバあるいは複数の光ファイバは、単一モードあるいはマルチモードファイバでもよい。
【０１２９】
さらに、レーザ出力グリッド１００は、必要に応じて、局所的に所望のレーザ出力を割り当てるレーザ分配グリッド１３０に結合された光スイッチネットワーク１４０を具えている。
【０１３０】
光スイッチネットワーク１４０は、それぞれが一つのＥＰＵを使用する複数Ｎの光スイッチ配列１４２，１４４，１４５および１４６を具えている。したがって、光スイッチ配列の数は、データネットワーク内のＥＰＵの数と同じでなければならない。
【０１３１】
さらに、図８ｂおよび８ｃに示すように、光スイッチ配列１４２などの各光スイッチ配列は、複数Ｍの光スイッチ１２２，１２４，１２５，１２６および１２８を具えてもよく、Ｍは、レーザ出力グリッド１００により分配される光伝搬の数である。光スイッチは、レーザ分配グリッド１３０に結合される。
【０１３２】
いくつかの構成は、光スイッチ１２２，１２４，１２５，１２６および１２８を具えるレーザ分配グリッド１３０を光スイッチ配列１２０に結合するために使用してもよい。
【０１３３】
図８ｃ乃至８ｃは、ある構成を示しており、この構成では、レーザ分配グリッド１３０が、光ファイバ１３２，１３４，１３５，１３６および１３８を具えており、それぞれが単一の光伝搬を送信し、単一の光スイッチに結合され、このスイッチは、光ファイバにより運ばれる光伝搬を偏向させるように構成されている。このように、光ファイバ１３２，１３４，１３５，１３６および１３８は、波長λ２，λ４，λ５，λ６およびλ８の各光伝搬を入力信号に応じて偏向させるべく、光スイッチ１２２，１２４，１２５，１２６および１２８にそれぞれ結合されている。
【０１３４】
図８ａ乃至８ｃに示すように、電気スイッチ１６２，１６４，１６５，１６６および１６８は、光スイッチ１２２，１２４，１２５，１２６および１２８それぞれを個別に制御する。特定の瞬間に、配列１２０は、光スイッチ１２５に対する入力信号に反応し、図８ｃに示すように波長λ５の光伝搬を偏向させる。別の瞬間に、配列１２０は、光スイッチ１２８に対する入力信号に反応し、波長λ８の光伝搬を偏向させる。
【０１３５】
この方法では、所定の波長のレーザ光線が、図７ａあるいは７ｂのトリガ用の高速の光シャッタ３４Ｂに供給される。
【０１３６】
調節可能なレーザは、異なる波長のレーザ光線を構造３０，８０および９０に供給すべく、レーザ出力グリッド１００の代わりに使用してもよいことは理解できるであろう。
【０１３７】
本発明の実施例による電界吸収型光変調器は、例えば、Devaux, F.等による"Electroabsorption modulators for high-bit-rate optical communications: a comparison of strained InGaAs/InAlAs and InGaAsP/InGaAsP MQW," TOPICAL REVIEW, Semicond. Sci. Technol. 10 (1995) 887-901"に示す電界吸収型光変調器でもよい。
【０１３８】
本発明の実施例による電子光学変調器は、例えば、Handbook of Optics, Michael Bass Editor in Chief., Vol. 4: Fiber Optics and Nonlinear Optics, Chapter 12: Optical Time Division Multiplexed Communication Netwroks, pp. 32-33: Electrooptic modulators. McGraw Hill-2001 ISBN 0-07-136456-0に示す電子光学変調器でもよい。
【０１３９】
本発明の実施例による光電子レシーバは、例えば、Fiber-Optic Communication Systems, Third Edition, Govind E. Agrawal, Chapter 4: Optical Receivers, a John Wiley & Sons, Inc., Publication (2002), ISBN 0-471-22114-7に示す光電子レシーバでもよい。
【０１４０】
本発明の実施例による方向性結合器は、例えば、Norio Kashimaが教示する"Passive optical components for optical fiber transmission," Ch. 10: Optical Coupler and Branch Section 10.1 Directional coupler (pp. 225-244), 1995 Artech house inc.に示す方向性結合器でもよい。
【０１４１】
本発明の実施例による実行可能なＯＲＴＡの製作技術は以下に説明する。
【０１４２】
ｉ．ＫＬＴＮベースのアルファ導波管
ＫＬＴＮベースのアルファ導波管は、約３００ｎｍの大きさであり、屈折率がサブストレートＫＬＴＮよりも約５％乃至１０％小さい不定形の構造を生成する高速のイオンを埋め込むことにより、ＫＬＴＮクリスタル内の３次元構造を形成することに関連する。［A. Gumennik, A J. Agranat, I. Shachar and M. Hass, "Thermal stability of a slab waveguide implemented by α particles implantation in KXTN". Appl. Phys. Lett. 87 (25): Art. No. 251917 (DEC 19 2005)］サブストレートＫＬＴＮクリスタルは、シリコンあるいはシリカサブストレート上の有機金属化学気相成長法（Metalo Organic Chemical Vapor Deposition）により成長できる。［M. Sasaura, K. Fujiura, K. Enbutsu, T. Imai, S. Yagi, T. Kurihara, M. Abe, S. Toyoda, and E. Kubota, US Patent Application 0072550 (2003)］ＫＬＴＮベースのＯＲＴＡ装置の優れた切り替え性能は、この技術を、レーザ出力偽リッドを組み込むような最も有望なＯＲＴＡの複雑な実施の候補とする。
【０１４３】
ｉｉ．シリコンフォトニック（Silicon photonics）
シリコンフォトニックは、シリコンベースのＶＬＳＩ技術による電子装置の製造に関連し、最近では非常に注目されている。いくつかのアプローチが、例えば、ＩＮＴＥＬにより開発中である。［A. S. Liu, R. Jones, L. Liao等. "A high-speed silicon optical modulator based on a metal-oxide- semiconductor capacitor", NATURE 427 (6975): 615-618 FEB 12 2004］
【０１４４】
通常、シリコンベースの光子装置の性能エンベロープ（perfoemance envelope）は、他の技術により製造された従来の古い装置である。しかしながら、高度なＶＬＳＩ製造方法は、チップ対チップの応用例で利用するＯＲＴＡに不可欠である。
【０１４５】
ｉｉｉ．ＩｎＰ／ＧａＡｓベース装置
ＩｎＰ／ＧａＡｓベース装置は、光通信システム用の光電子装置を製造する主要な技術を具えている。［L. A. Coldren, and S. W. Corzine, "Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits", John Wiley and Sons (1995)］これは、ＩｎＰ／ＧａＡｓベース装置を、基本のＯＲＴＡ装置を製造する適切な候補にする。
【０１４６】
これらの３つの技術のうちの一つあるいは総てに基づくＯＲＴＡ装置は、本発明に適用可能である。
【０１４７】
本明細書で使用するように、「実質的に」の語は、＋−１５％を意味する。
【０１４８】
本明細書で使用するように、「約」および「通常」の語は、＋−３０％を意味する。
【０１４９】
個別の刊行物、特許あるいは特許出願が、参照により具体的および個別にここに組み込まれているかのように、同程度に、本明細書で言及された総ての刊行物、特許および特許出願は、参照によりその全体をここに組み込まれている。さらに、本出願における参照用の引用あるいは特定は、このような参照が本発明の従来技術として利用可能であることを認めるものではない。
【０１５０】
明確にするために別々の実施例の文脈に記載された本発明の特定の特徴は、単一の実施例における組み合わせにより提供してもよい。反対に、簡潔にするために一の実施例の文脈に記載された本発明の様々な特徴は、個別にあるいは好適なサブコンビネーションにより提供してもよい。
【０１５１】
本発明は、本発明の特定の実施例に関連して説明されているが、多くの代替、修正および変更は、当業者にとって明らかであろう。したがって、添付した請求項の意図および広範な範囲に含まれるこのような総ての代替、修正および変更を包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１ａ】図１ａは、既知の電子システムの概略図である。
【図１ｂ】図１ｂは、既知の電子システムの概略図である。
【図１ｃ】図１ｃは、既知の光ファイバにより電子的なデジタル処理要素にリンクする構造の概略図である。
【図２ａ】図２ａは、本発明の実施例による送信構造を示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明の実施例による送信構造を示す図である。
【図２ｃ】図２ｃは、本発明の実施例による送信構造を示す図である。
【図２ｄ】図２ｄは、本発明の実施例による送信構造を示す図である。
【図２ｅ】図２ｅは、本発明の実施例による送信構造を示す図である。
【図２ｆ】図２ｆは、本発明の実施例による送信処理のフローチャートである。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施例による受信構造を示す図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の実施例による受信構造を示す図である。
【図３ｃ】図３ｃは、本発明の実施例による受信構造を示す図である。
【図３ｄ】図３ｄは、本発明の実施例による受信処理のフローチャートである。
【図４ａ】図４ａは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する送信構造を示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する送信構造を示す図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する送信構造を示す図である。
【図４ｄ】図４ｄは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する送信構造を示す図である。
【図４ｅ】図４ｅは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する送信構造を示す図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する受信構造を示す図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する受信構造を示す図である。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する受信構造を示す図である。
【図５ｄ】図５ｄは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する受信構造を示す図である。
【図５ｅ】図５ｅは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する受信構造を示す図である。
【図５ｆ】図５ｆは、本発明の実施例によるヘッダ信号に関連する受信構造を示す図である。
【図６ａ】図６ａはさらに、本発明の実施例による送信および受信構造を示している。
【図６ｂ】図６ｂはさらに、本発明の実施例による送信および受信構造を示している。
【図６ｃ】図６ｃはさらに、本発明の実施例による送信および受信構造を示している。
【図６ｄ】図６ｄはさらに、本発明の実施例による送信および受信構造を示している。
【図７ａ】図７ａは、本発明の実施例による通信構造全体の図である。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の実施例による通信構造全体の図である。
【図８ａ】図８ａは、異なる波長のレーザ光線を通信構造に供給するレーザ出力グリッドの図である。
【図８ｂ】図８ｂは、異なる波長のレーザ光線を通信構造に供給するレーザ出力グリッドの図である。
【図８ｃ】図８ｃは、異なる波長のレーザ光線を通信構造に供給するレーザ出力グリッドの図である。
【図１ａ】
2009511982.tif 000003
【図１ｂ】
2009511982.tif 000004
【図１ｃ】
2009511982.tif 000005
【図２ａ】
2009511982.tif 000006
【図２ｂ】
2009511982.tif 000007
【図２ｃ】
2009511982.tif 000008
【図２ｄ】
2009511982.tif 000009
【図２ｅ】
2009511982.tif 000010
【図２ｆ】
2009511982.tif 000011
【図３ａ】
2009511982.tif 000012
【図３ｂ】
2009511982.tif 000013
【図３ｃ】
2009511982.tif 000014
【図３ｄ】
2009511982.tif 000015
【図４ａ】
2009511982.tif 000016
【図４ｂ】
2009511982.tif 000017
【図４ｃ】
2009511982.tif 000018
【図４ｄ】
2009511982.tif 000019
【図４ｅ】
2009511982.tif 000020
【図５ａ】
2009511982.tif 000021
【図５ｂ】
2009511982.tif 000022
【図５ｃ】
2009511982.tif 000023
【図５ｄ】
2009511982.tif 000024
【図５ｅ】
2009511982.tif 000025
【図５ｆ】
2009511982.tif 000026
【図６ａ】
2009511982.tif 000027
【図６ｂ】
2009511982.tif 000028
【図６ｃ】
2009511982.tif 000029
【図６ｄ】
2009511982.tif 000030
【図７ａ】
2009511982.tif 000031
【図７ｂ】
2009511982.tif 000032
【図８ａ】
2009511982.tif 000033
【図８ｂ】
2009511982.tif 000034
【図８ｃ】
2009511982.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月18日(2007.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字を、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字に変換する送信構造であって、当該構造が、
Ｎ個の高速の光シャッタのベクトルであって、それぞれがＮ個の並列の第２のレーザパルスのうちの一つとの光通信と、Ｎ個の電子ビットのうちの一つとの信号通信で使用されるように構成されており、電子ビット「１」の第２のレーザパルスの通過を可能にし、電子ビット「０」の前記デジタルの並列の電子文字の通過を阻止でき、これにより、Ｎ個の並列の光子ビットに相当するデジタルの並列の光文字を生成するＮ個の高速の光シャッタのベクトルと、
Ｎ個の方向性結合器のベクトルであって、前記高速の光シャッタと前記方向性結合器が一対一対応となるように送信用主要導波管に沿った所定の送信用結合位置に配置され、前記Ｎ個の高速な光シャッタに配列され、前記送信用主要導波管に沿った前記送信用結合位置の間の光学距離を送信することにより、前記Ｎ個の並列の光子ビットの各パルス間の直列の光文字の時間遅延を生じさせ、デジタルの直列の光文字に相当するＮ個の光子ビットの直列のストリングを生成するＮ個の方向性結合器のベクトルと、を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項２】
請求項１に記載の送信構造であって、第１のレーザパルスを受信し、これをＮ個の並列の第２のレーザパルスに分割するレーザパルスディバイダを具えることを特徴とする送信構造。
【請求項３】
請求項２に記載の送信構造であって、トリガを受信したときに前記第１のレーザパルスを提供するレーザパルス供給源を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項４】
請求項３に記載の送信構造であって、各ビットが「０」ビットあるいは「１」ビットのいずれかで特徴付けられた前記Ｎ個の並列の電子ビットのデジタルの並列の電子文字の送信源を具えており、前記送信源がさらに、前記デジタルの並列の電子文字に同期するトリガを提供することを特徴とする送信構造。
【請求項５】
請求項４に記載の送信構造において、前記Ｎ個の並列の第２のレーザパルスぞれぞれが、前記第１のレーザパルスのタイムプロフィールとほぼ同じタイムプロフィールを有することを特徴とする送信装置。
【請求項６】
請求項４に記載の送信構造がさらに、ヘッダ信号を生成するヘッダ構成を具えることを特徴とする送信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の送信構造がさらに、前記デジタルの直列の光文字と前記ヘッダ信号との間のヘッダの時間遅延を生じさせる時間遅延構成を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項８】
請求項６に記載の送信構造において、前記ヘッダ信号を利用して、受信端で電気作動式結合器用の電子トリガ信号を生成することを特徴とする送信構造。
【請求項９】
請求項６に記載の送信構造において、前記ヘッダ信号が、レシーバのアドレスを特定する部分と、受信端で電気作動式結合器用の電子トリガ信号を生成する部分とを有することを特徴とする送信構造。
【請求項１０】
請求項６に記載の送信構造において、ビームスプリッタが、前記第１のレーザパルスを２つのパルス、すなわち、前記ヘッダ信号としての前記第１のレーザパルスのエネルギーの約２％乃至約５％のパルスと、前記デジタルの直列の光文字を形成する前記第１のレーザパルスのエネルギーの約９５％乃至約９８％のパルスとに分割することを特徴とする送信構造。
【請求項１１】
請求項６に記載の送信構造において、前記レーザパルスディバイダが、Ｎビットのデジタルの直列の光文字と１ビットのヘッダ信号を形成すべく、前記第１のレーザパルスをＮ＋１個の並列の前記第２のレーザパルスに分割することを特徴とする送信構造。
【請求項１２】
請求項６に記載の送信構造において、前記レーザパルスディバイダが、Ｎビットのデジタルの直列の光文字とｍ個の光パルスを有する１ビットのヘッダ信号を形成すべく、前記第１のレーザパルスをＮ＋ｍ個の並列の前記第２のレーザパルスに分割することを特徴とする送信構造。
【請求項１３】
請求項１２に記載の送信構造において、ｍ個の光パルスのヘッダ信号が変調されることを特徴とする送信構造。
【請求項１４】
請求項４に記載の送信構造において、前記高速の光シャッタが、電気光学変調器として構成されることを特徴とする送信構造。
【請求項１５】
請求項４に記載の送信構造において、前記高速の光シャッタが、電界吸収型光変調器として構成されることを特徴とする送信構造。
【請求項１６】
請求項４に記載の送信構造において、前記デジタルの並列の電子文字の最上位ビットが、前記デジタルの直列の光文字の先頭の光子ビットであることを特徴とする送信構造。
【請求項１７】
請求項４に記載の送信構造において、前記デジタルの並列の電子文字の最上位ビットが、前記デジタルの直列の光文字の後続の光子ビットであることを特徴とする送信構造。
【請求項１８】
請求項４に記載の送信構造において、前記デジタルの並列の電子文字の送信源が、デジタルの電子処理ユニット（ＥＰＵ）であることを特徴とする送信構造。
【請求項１９】
請求項１８に記載の送信構造において、前記ＥＰＵは、集積回路、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されたデジタルの電子ネットワークノードであることを特徴とする送信構造。
【請求項２０】
請求項４に記載の送信構造であって、チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されるデジタルの電子ネットワークノードの入力ユニットであるレシーバと通信するように構成されていることを特徴とする送信構造。
【請求項２１】
請求項２０に記載の送信構造において、前記通信が、基板内、基板間、ラック内、ランク間、キャビネット内、およびキャビネット間で構成された群から選択されることを特徴とする送信構造。
【請求項２２】
請求項４に記載の送信構造において、前記Ｎ個の高速の光シャッタが、ほぼ同時に作動することを特徴とする送信構造。
【請求項２３】
請求項４に記載の送信構造において、前記Ｎ個の並列の光子ビットが、前記送信用主要導波管にほぼ同時に結合されることを特徴とする送信構造。
【請求項２４】
請求項４に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管に沿って隣接する送信用結合位置の間の送信用光学距離が、ほぼ同じであることを特徴とする送信構造。
【請求項２５】
請求項２４に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管に沿って隣接する送信用結合位置の間のほぼ同一の送信用光学距離が、以下の等式、
ｄ（送信）＝τ  ×  Ｖ（ｔ）／Ｎで定まり、
ｄ（送信）は、隣接する送信用結合位置の間の経路長とほぼ同じであり、
τは、連続した文字間のタイムセグメントであり、
Ｎは、デジタルの並列の電子文字のビット数であり、
Ｖ（ｔ）は、送信用主要導波管内の光子ビットの伝搬速度であることを特徴とする送信構造。
【請求項２６】
請求項４に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管が、単一モードの導波管であることを特徴とする送信構造。
【請求項２７】
請求項４に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管が、動作波長に実質的に反応しないことを特徴とする送信構造。
【請求項２８】
請求項４に記載の送信構造において、前記レーザパルスディバイダが、マルチモードの干渉計であることを特徴とする送信構造。
【請求項２９】
請求項４に記載の送信構造がさらに、ルーティング光スイッチを介して前記送信用主要導波管に結合された複数の通信用導波管を具えており、前記デジタルの並列の電子文字用の送信源がさらに、前記デジタルの直列の光文字を前記通信用導波管のうちの特定の一の通信用導波管に送る前記ルーティング光スイッチに「導波管選択」信号を供給することを特徴とする送信構造。
【請求項３０】
請求項２９に記載の送信構造において、前記ルーティング光スイッチが、デジタル光スイッチ（ＤＯＳ）の１×Ｌの配列であることを特徴とする送信構造。
【請求項３１】
請求項２９に記載の送信構造において、前記通信用導波管が、光ファイバであることを特徴とする送信構造。
【請求項３２】
請求項２９に記載の送信構造において、前記通信用導波管が、サブストレート上に配置されることを特徴とする送信構造。
【請求項３３】
請求項４に記載の送信構造において、前記レーザパルス供給源がさらに、
レーザビームを供給するレーザと、
トリガを受信したときに前記第１のレーザパルスを生成するトリガ用の高速の光シャッタとを具えることを特徴とする送信構造とを具えることを特徴とする送信構造。
【請求項３４】
請求項３３に記載の送信構造において、前記レーザが、要求に応じて異なる波長のレーザ光線を供給すべく、複数の異なる波長でレーザ光線を供給するように構成されていることを特徴とする送信構造。
【請求項３５】
請求項３４に記載の送信構造において、要求に応じて前記異なる波長のレーザ光線を供給するレーザが、レーザパワーグリッド（laser power grid）を具えることを特徴とする送信構造。
【請求項３６】
請求項３４に記載の送信構造において、要求に応じて前記異なる波長のレーザ光線を供給するレーザが、調節可能なレーザを具えることを特徴とする送信構造。
【請求項３７】
複数の送信構造であって、それぞれが請求項３４により構成され、異なる波長で動作し、前記複数の送信構造それぞれの送信用主要導波管が、前記複数の送信構造により生成されるデジタルの直列の光文字の波長分割多重方式（ＷＤＭ）用の一般的な通信用導波管と光通信することを特徴とする複数の送信構造。
【請求項３８】
請求項３７に記載の複数の送信構造がさらに、複数の通信用導波管を具え、当該複数の通信用導波管それぞれが、前記複数の送信構造それぞれの送信用主要導波管を前記複数の通信用導波管と結合すべく、ルーティング光スイッチと関連し、さらに、前記複数の送信構造それぞれの送信源が、前記通信用導波管のうちの特定の一の通信用導波管に前記デジタルの直列の光文字を送るべく、「導波管選択」信号を当該信号に関連するルーティング光スイッチに供給することを特徴とする複数の送信構造。
【請求項３９】
請求項３８に記載の送信構造において、前記複数の送信構造それぞれのルーティング光スイッチが、デジタル光スイッチ（ＤＯＳ）の１×Ｌの配列であることを特徴とする送信構造。
【請求項４０】
請求項４に記載の送信構造において、前記送信用主要導波管が、ＫＬＴＮベースのアルファ導波管、シリコンベースのフォトニック導波管、およびＩｎＰ／ＧａＡｓベースの導波管で構成された群から選択される導波管であることを特徴とする送信構造。
【請求項４１】
Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字を、Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字に変換する受信構造であって、当該受信構造が、
光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一対応となるようにＮ個の光電子レシーバのベクトルと整列するＮ個の電気作動式結合器のベクトルを具え、当該Ｎ個の電気作動式結合器のベクトルは、Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成され、受信用主要導波管に沿った所定の受信用結合位置に配置され、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用光学距離の間隔を有し、前記Ｎ個の電気作動式結合器のベクトルが、受信用主要導波管の入力に関して、遠位の電気作動式結合器を決定し、前記電気作動式結合器それぞれが、
前記受信用主要導波管に沿った入力と、
前記受信用主要導波管に沿って進む第１の出力と、
前記受信用主要導波管から、対応する前記光電子レシーバのうちの一つに光パルスを送る第２の出力とを具え、
したがって、前記Ｎ個の電気作動式結合器のＮ個のベクトルが同期し、且つ前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングが、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで前記受信用主要導波管に沿って通過できるように構成されており、前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させ、総ての光子ビットを前記光電子レシーバに送り、これにより、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列の光子ビットに変換し、前記Ｎ個の光電子レシーバのベクトルにより前記Ｎ個の光子ビットをＮ個の並列の電子ビットに変換することで前記デジタルの並列の電子文字を形成できることを特徴とする受信構造。
【請求項４２】
請求項４１に記載の受信構造において、前記電気作動式結合器が、ほぼ同時に作動することを特徴とする受信構造。
【請求項４３】
請求項４１に記載の受信構造において、前記デジタルの並列の電子文字が、レシーバに送られることを特徴とする受信構造。
【請求項４４】
請求項４３に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管に沿って隣接する受信用結合位置の間の受信用光学距離が、ほぼ同じであることを特徴とする受信構造。
【請求項４５】
請求項４４に記載の受信構造において、前記受信用光学距離がさらに、送信構造の送信用主要導波管に沿って隣接する送信用結合位置の間の送信用光学距離と等しいことを特徴とする受信構造。
【請求項４６】
請求項４４に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管に沿って隣接する受信用結合位置の間のほぼ同一の受信用光学距離が、以下の等式、
ｄ（受信）＝τ  ×  Ｖ（ｒ）／Ｎで定まり、
ｄ（受信）は、隣接する受信用結合位置の間の受信用経路長とほぼ同じであり、
τは、連続した文字間のタイムセグメントであり、
Ｎは、デジタルの並列の電子文字のビット数であり、
Ｖ（ｔ）は、前記受信用主要導波管内の光子ビットの伝搬速度であることを特徴とする受信構造。
【請求項４７】
請求項４３に記載の受信構造において、前記レシーバが、チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されたデジタルの電子ネットワークノードであることを特徴とする受信構造。
【請求項４８】
請求項４７に記載の受信構造であって、チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ラック、およびキャビネットで構成された群から選択されるデジタルの電子ネットワークノードの入力ユニットである送信源と通信するように構成されていることを特徴とする受信構造。
【請求項４９】
請求項４８に記載の受信構造において、前記通信が、基板内、基板間、ラック内、ランク間、キャビネット内、およびキャビネット間で構成された群から選択されることを特徴とする受信構造。
【請求項５０】
請求項４３に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、波長分割多重方式（ＷＤＭ）を用いて複数の波長を伝える少なくとも一つの通信用導波管と光通信することを特徴とする受信構造。
【請求項５１】
請求項５０に記載の受信構造がさらに、波長アドレスを具えており、ドロップＷＤＭフィルタが、前記レシーバに関連する波長アドレスの所定の波長のデジタルの直列の光文字を前記受信用主要導波管に入れることを特徴とする受信構造。
【請求項５２】
請求項４３に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、波長分割多重方式（ＷＤＭ）を用いて各通信用導波管内で複数の波長を伝える複数の通信用導波管と光通信することを特徴とする受信構造。
【請求項５３】
請求項５２に記載の受信構造がさらに、波長アドレスを具えており、ドロップＷＤＭフィルタが、前記レシーバに関連する波長アドレスの所定の波長のデジタルの直列の光文字を前記受信用主要導波管に入れることを特徴とする受信構造。
【請求項５４】
請求項４１に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、単一モードの導波管であることを特徴とする受信構造。
【請求項５５】
請求項４１に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、動作波長に実質的に反応しないことを特徴とする受信構造。
【請求項５６】
請求項４１に記載の受信構造において、デジタルの直列の光文字の先頭の光子ビットが、前記デジタルの並列の電子文字の最上位ビットであることを特徴とする受信構造。
【請求項５７】
請求項４１に記載の受信構造において、ヘッダ信号が、Ｎ個の電気作動式結合器のベクタを作動させる電子トリガ信号に前記ヘッダ信号を変換する専用の光電子レシーバにより、光子ビットの直列のストリングより先に受信されることを特徴とする受信構造。
【請求項５８】
請求項５７に記載の受信構造において、前記ヘッダ信号が、前記ヘッダ信号と前記デジタルの直列の光文字の間のヘッダとの間の時間遅延を有し、前記ヘッダの時間遅延が、前記直列の光文字の時間遅延よりも大きいことを特徴とする受信構造。
【請求項５９】
請求項４１に記載の受信構造において、前記受信用主要導波管が、ＫＬＴＮベースのアルファ導波管、シリコンベースのフォトニック導波管、およびＩｎＰ／ＧａＡｓベースの導波管で構成された群から選択される導波管であることを特徴とする受信構造。
【請求項６０】
通信構造であって、
Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字を、Ｎ個の光ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字に変換する送信構造であって、当該送信構造が、
各ビットが「０」ビットあるいは「１」ビットのいずれかで特徴付けられる前記Ｎ個の並列の電子ビットのデジタルの並列の電子文字用の送信源であって、さらに前記デジタルの並列の電子文字と同期するトリガを提供する送信源と、
前記トリガを受信したときに第１のレーザパルスを供給するレーザパルス源と、
前記第１のレーザを受信し、それぞれが前記第１のレーザパルスのエネルギの１／ＮであるＮ個の並列の第２のレーザパルスに前記第１のレーザを分割するレーザパルスディバイダと、
Ｎ個の高速の光シャッタのベクタであって、それぞれが、「１」ビットの前記第２のレーザパルスの通過を可能にし、「０」ビットの前記デジタルの並列の電子文字の通過を阻止すべく、前記Ｎ個の並列の第２のレーザパルスのうちの一つと光通信し、ビットの一つと信号通信し、これにより、Ｎ個の並列の光子ビットに相当するデジタルの並列の光文字を生成するＮ個の高速の光シャッタのベクタと、
Ｎ個の方向性結合器のベクトルであって、前記高速の光シャッタと前記方向性結合器が一対一対応となるように、送信用主要導波管に沿った所定の送信用結合位置に配置され、Ｎ個の高速の光シャッタのベクトルに整列され、前記送信用主要導波管に沿った前記送信用結合位置の間の送信用光学距離が、前記Ｎ個の並列の光子ビットの個々のパルスの間の遅延を生じさせ、これにより、デジタルの直列の光文字に相当するＮ個の光子ビットの直列のストリングを生成するＮ個の方向性結合器のベクトルと、を具える送信構造と、
Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字を、Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字に変換する受信構造であって、当該受信構造が、
Ｎ個の光電子レシーバのベクトルと、
Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成され、受信用主要導波管に沿った所定の受信用結合位置に配置され、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用光学距離の間隔を有し、光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一対応となるように、Ｎ個の光電子レシーバのベクトルと整列されるＮ個の電気作動式結合器のベクトルであって、受信用主要導波管の入力に関して、遠位の電気作動式結合器を決定するＮ個の電気作動式結合器のベクトルであって、前記電気作動式結合器それぞれが、
前記受信用主要導波管に沿った入力と、
前記受信用主要導波管に沿って進む第１の出力と、
前記受信用主要導波管から、対応する前記光電子レシーバのうちの一つに光パルスを送る第２の出力とを具え、
したがって、前記Ｎ個の電気作動式結合器のＮ個のベクトルが同期し、且つ前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングが、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで前記受信用主要導波管に沿って通過できるように構成されており、前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させ、総ての光子ビットを前記光電子レシーバに送り、これにより、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列の光子ビットに変換し、さらに、前記Ｎ個の並列の光子ビットが、前記Ｎ個の光電子レシーバのベクトルによりＮ個の並列の電子ビットに変換され、レシーバに送られる前記デジタルの並列の電子文字を形成する受信構造と、を具えることを特徴とする通信構造。
【請求項６１】
Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字を、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字に変換する方法であって、
第１のレーザパルスを供給するステップと、
前記第１のレーザパルスを、それぞれが前記第１のレーザパルスのエネルギーの１／ＮであるＮ個の並列の第２のレーザパルスに分割するステップと、
前記Ｎ個の並列の電子ビットに相当する前記デジタルの並列の電子文字にしたがって、前記Ｎ個の並列の第２のレーザパルスを変調して、Ｎ個の並列の光子ビットを生成するステップと、
送信用主要導波管に沿った所定の送信用光学距離で配置される送信用結合位置で、前記Ｎ個の並列の光子ビットを送信用主要導波管に結合するステップとを具え、前記送信用結合位置間の前記送信用光学距離が、前記Ｎ個の光子ビットの個別のパルス間の遅延を生じさせ、前記デジタルの直列の光文字に相当する前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングを生成することを特徴とする方法。
【請求項６２】
Ｎ個の光子ビットの直列のストリングに相当するデジタルの直列の光文字を、Ｎ個の並列の電子ビットに相当するデジタルの並列の電子文字に変換する方法であって、
Ｎ個の１×２の光スイッチとして形成されるＮ個の電気作動式結合器のベクトルを、受信用主要導波管に沿った所定の受信用結合位置に、Ｎ個の光子ビットの直列のストリングの光子ビット間の時間遅延に対応する受信用光学距離の間隔を有するように位置決めし、受信用主要導波管の入力に関して、遠位の電気作動式結合器を決定するステップと、
光電子レシーバと電気作動式結合器が一対一対応となるように、Ｎ個の光電子レシーバのベクトルをＮ個の電気作動式結合器のベクトルと整列させるステップと、
他のパルスがそれぞれ、前記Ｎ個の電気作動式結合器のうちの一つの入力チャネルに存在するように、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングを、先頭の光子ビットが前記遠位の電気作動式結合器に達するまで前記受信用主要導波管に沿って通過させるステップと、
前記Ｎ個の電気作動式結合器を作動させて、前記Ｎ個の光子ビットの直列のストリングをＮ個の並列の光子ビットに変換するステップと、
前記光電子レシーバにおいて、前記Ｎ個の並列の光子ビットをＮ個の並列の電子ビットに変換して、前記デジタルの並列の電子文字を形成するステップとを具えることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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