(57)【要約】【課題】チップ間あるいはボード間における多数の構成要素間のインターコネクションを、簡単な制御で確実に行うことができ、また大規模化にも対応可能なスケラービリティを与えるようにする。【解決手段】光インターコネクション装置１において、入力チャンネル２ａを有する入力部２と、出力チャンネル３ａを有する出力部３と、チャンネル同士を接続する光ファイバ１３ａを有する光ファイバアレイモジュール１と、を備え、光ファイバアレイモジュール１は、入力チャンネル２ａの少なくともｎ倍（ｎは２以上の整数）の光ファイバを有してｎ組に分けられ、光ファイバ１３ａの入力端に対する出力端の配置態様を組毎に異ならせて入出力間にｎ個のトポロジを持たせ、所望のトポロジの一組を選択し、入力光が、入力部２の各チャンネル２ａからその選択した一組の光ファイバ１３ａを通過後、出力部３の各チャンネル３ａに出力する、ことを特徴としている。【選択図】  図２
2004294568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力チャンネルを有する入力部と、
上記入力チャンネルと同数の出力チャンネルを有する出力部と、
上記入力部と出力部のチャンネル同士を接続する光ファイバを有する光ファイバアレイモジュールと、を備え、
上記光ファイバアレイモジュールは、入力チャンネルの少なくともｎ倍（ｎは２以上の整数）の光ファイバを有してｎ組に分けられ、光ファイバの入力端に対する出力端の配置態様を組毎に異ならせて入出力間にｎ個のトポロジを持たせるとともに、その各組に入力部と出力部とをそれぞれ接続可能とし、
上記光ファイバアレイモジュールから所望のトポロジを持つ一組を選択し、その選択した一組に入力部と出力部とを接続し、入力部の各チャンネルからの入力光が、その選択した一組の光ファイバを通過後、出力部の各チャンネルに出力する、
ことを特徴とする光インターコネクション装置。
【請求項２】
上記光ファイバアレイモジュールを複数直列に接続して構成した、請求項１に記載の光インターコネクション装置。
【請求項３】
上記入力部と出力部とは、光ファイバアレイモジュールに対してスライドさせることで、各組に接続される、請求項１または２に記載の光インターコネクション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力チャンネルと出力チャンネルとを光ファイバで接続する光インターコネクション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロプロセッサやデジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）の性能は、集積回路技術の進歩に伴って著しく向上したのに比べ、オフチップの通信性能は電気配線の物理限界や実装の限界、あるいはバス構造をはじめとしたアーキテクチャ上の問題によって、相対的に進歩が遅れている。一方で、コンピュータシステムやルータ等のネットワークシステムでは、ネットワークのトラフィックの増大や大規模データの解析等によって益々大量のデータを処理する必要に迫られ、必然的にＶＬＳＩチップを初めとした機能要素間のインターコネクションに対して厳しい要求が突きつけられている。こうした、チップ間、あるいは複数のチップが装填されたボード間等における短距離の信号伝送の問題を解決すべく、光インターコネクションの実現が強く期待されている。近年では、光半導体技術や微少光学技術の進歩によって、チップ間光インターコネクションの実験システムも示されるようになってきた。
【０００３】
ところで、この従来の短距離光インターコネクション技術の対象は、固定の少数の素子間を、それに最適化されたアドホックな光学システムによって接続した実験例に留まっており、光技術の可能性を示唆してはいるが、現実のコンピュータシステムやネットワークシステムで要請されている、多数の機能要素間の信号伝送に応用するには困難が多い。すなわち、従来のほとんどの光インターコネクションの研究は、特定の２つの要素間の配線を光化することを主要な目的としており、システム内の多数の機能要素間を、適宜再構成とする一定の汎用性を与えながら、しかも、相互の通信時間（レイテンシ）を低く結合することに対しては、解決方法が示されていない。
【０００４】
他方、トランスパレントな信号の結合方式として、光通信分野において光クロスコネクトが盛んに提案されてきた。光クロスコネクトでは、入力される光信号は電気信号に変換されることなく、特定の出力チャンネルへ経由させる。特に、２次元アレイ状のミラーアレイを用いて、任意の入出力関係を実現するマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を用いた光クロスコネクトが注目されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のマイクロミラーを用いたＭＥＭＳでは、個々のミラーの位置を、きわめて高い精度で、個別に制御する必要があり、また、入出力間に構成されたある光の伝搬路を、ミラーの制御によって別の接続へと切り替える際に、他のチャンネルに影響が出ないように注意深く制御を行う必要もある。そのため結果として大規模な制御システムが不可欠である。また、特に短距離の光インターコネクションの用途においては、入出力間において特定のインターコネクショントポロジが準備されれば十分なこともあり、任意の結合関係を可能とする光クロスコネクトの機能はその意味で過剰とも指摘できる。
【０００６】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、チップ間あるいはボード間における多数の構成要素間のインターコネクションを、簡単な制御で、しかも他のチャンネルに影響を与えることなく確実に行うことができ、また大規模化にも対応可能なスケーラビリティを有する光インターコネクション装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光インターコネクション装置であって、複数の入力チャンネルを有する入力部と、上記入力チャンネルと同数の出力チャンネルを有する出力部と、上記入力部と出力部のチャンネル同士を接続する光ファイバを有する光ファイバアレイモジュールと、を備え、上記光ファイバアレイモジュールは、入力チャンネルの少なくともｎ倍（ｎは２以上の整数）の光ファイバを有してｎ組に分けられ、光ファイバの入力端に対する出力端の配置態様を組毎に異ならせて入出力間にｎ個のトポロジを持たせるとともに、その各組に入力部と出力部とをそれぞれ接続可能とし、上記光ファイバアレイモジュールから所望のトポロジを持つ一組を選択し、その選択した一組に入力部と出力部とを接続し、入力部の各チャンネルからの入力光が、その選択した一組の光ファイバを通過後、出力部の各チャンネルに出力する、ことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記光ファイバアレイモジュールを複数直列に接続して構成した、ことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、上記した請求項１または２に記載の発明の構成に加えて、上記入力部と出力部とは、光ファイバアレイモジュールに対してスライドさせることで、各組に接続される、ことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１はこの発明に係る光ファイバアレイモジュールの一例を概念的に示す図である。この発明に係る光ファイバアレイモジュール１は、複数のファイバ入力口１１ａが配列されているモジュール入力部１１と、複数のファイバ出力口１２ａが配列されているモジュール出力部１２と、そのファイバ入力口１１ａとファイバ出力口１２ａとの間の光ファイバ１３ａの集合体である光ファイバアレイ１３とから構成されている。なお、図１では光ファイバ１３ａは図面上段のもののみ図示されている。
【００１２】
上記のモジュール入力部１１のファイバ入力口１１ａは、斜線で示す組（Ａ組）と白抜きで示す組（Ｂ組）との２組に分けられている。なお、図１では図面上段のもののみ、その組分けが図示されているが、この組み分けはモジュール入力部１１の全体に行われる。
【００１３】
また、モジュール出力部１２のファイバ出力口１２ａについても、上記のモジュール入力部１１と同様に、斜線で示す組（Ａ組）と白抜きで示す組（Ｂ組）との２組に分けられている。なお、図１では図面上段のもののみ、その組分けが図示されているが、この組み分けはモジュール出力部１２の全体に行われる。
【００１４】
そして、図１に示すように、Ａ組を構成する光ファイバ１３ａは、直線的に配されているのに対し、Ｂ組を構成する光ファイバ１３ａは、交差して配されている。すなわち、Ａ組とＢ組とでは、光ファイバ１３ａのファイバ入力口１１ａに対するファイバ出力口１２ａの配置態様が異なっている。
【００１５】
より具体的に説明すると、図面上段のＡ組のファイバ入力口１１ａのうち、最も奥側のものは、出口側でもそのまま最も奥側の位置のファイバ出力口１２ａとなり、入口側で２番目のものは、出口側でも２番目に位置するというようになるのに対し、図面上段のＢ組のファイバ入力口１１ａのうち、最も奥側のものは、出口側では手前から２番目の位置のファイバ出力口１２ａとなり、入口側で２番目のものは、出口側では最も手前に位置するというようになる。
【００１６】
このように、この図１の例では、光ファイバアレイ１３をＡ，Ｂの２つに組分けし、光ファイバ１３ａの入力端に対する出力端の配置態様を、Ａ組とＢ組とで異ならせており、このためモジュール入力部１１において、Ａ組を選択したときとＢ組を選択したときとでは、モジュール出力部１２での出力配置が異なるようになっている。すなわち、光ファイバアレイ１３の入出力間に２つの接続形態（トポロジ）を持たせている。
【００１７】
図２はこの発明の光インターコネクション装置の一例を概念的に示す図である。この発明の光インターコネクション装置１００は、上記図１の光ファイバアレイモジュール１を用いて構成されている。すなわち、複数の入力チャンネル２ａを有する入力部２と、入力チャンネル２ａと同数の出力チャンネル３ａを有する出力部３とを備え、この入力部２と出力部３との間に上記の光ファイバアレイモジュール１を介在している。そして、入力部２と出力部３とはそれぞれ、光ファイバアレイモジュール１の各組（ここではＡ組とＢ組）の何れにも選択的に接続可能となっている。また、光ファイバアレイモジュール１を構成する光ファイバ１３ａの総数は、入力部２のチャンネル数の少なくとも２倍である。
【００１８】
上記構成の光インターコネクション装置１００において、光ファイバアレイモジュール１から所望のトポロジを持つ一組を選択し、その選択した一組に入力部２と出力部３とを接続すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａから対応する光ファイバアレイモジュール１の一組のファイバ入力口１１ａに入り、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａを通過後、出力部３の各出力チャンネル３ａに出力される。
【００１９】
例えば、図２（ａ）に示すように、光ファイバアレイモジュール１からＡ組を選択し、その選択したＡ組に入力部２と出力部３とを接続すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａからＡ組のファイバ入力口１１ａに入り、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａを通過後、出力部３の各出力チャンネル３ａに出力される。
【００２０】
また、図２（ｂ）に示すように、光ファイバアレイモジュール１からＢ組を選択し、その選択したＢ組に入力部２と出力部３とを接続すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａからＢ組のファイバ入力口１１ａに入り、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａを通過後、出力部３の各出力チャンネル３ａに出力される。
【００２１】
そして、入力部２において、Ａ組を選択したときとＢ組を選択したときとで、出力部３での出力配置が異なるようになるので、この発明の光インターコネクション装置１００をチップ間あるいはボード間における多数の構成要素間に用いた場合、所望のトポロジを選択することで、その構成要素の入力端子、出力端子の多様な配置に適宜に簡単に対応することができ、パーフェクトシャッフル接続やバタフライ接続のようなグローバルな接続関係を容易に実現できる。また、入力部２と出力部３を、選択したトポロジに例えばスライド等により接続させればよいので、ミラーアレイを用いて行う従来のマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）に比べて、インターコネクションを簡単な制御で、かつ他のチャンネルに影響を与えることなく確実に行うことができる。
【００２２】
また、入力チャンネルと出力チャンネルの間には、光電変換プロセスが介在しておらず、光の伝搬時間のみが信号伝送のレイテンシとなる。これにより、チップ間あるいはボード間における多数の構成要素間のインターコネクションを、高速かつ低レイテンシに実現することができる。
【００２３】
図３はこの発明の光インターコネクション装置の他の構成例を概略的に示す図である。この構成例での光インターコネクション装置１１０は、上記図１の光ファイバアレイモジュール１を複数用いて構成されており、ここでは入力部２と出力部３との間に上記の光ファイバアレイモジュール１を４個直列に介在させている。
【００２４】
図４は光ファイバアレイモジュールを２個用いた場合の入出力関係を説明するための図である。図において、光インターコネクション装置１２０は、入力部２と出力部３との間に、図１の光ファイバアレイモジュール１を２個直列に介在させて構成されている。また、入力部２は、前段の光ファイバアレイモジュール１Ａに対してスライドさせることで各組の何れにも選択的に接続可能となっており、出力部３は、後段の光ファイバアレイモジュール１Ｂに対してスライドさせることでその各組の何れにも選択的に接続可能となっている。
【００２５】
上記構成の光インターコネクション装置１２０において、前段の光ファイバアレイモジュール１Ａから所望のトポロジを持つ一組を選択しその選択した組に入力部２を接続し、かつ後段の光ファイバアレイモジュール１Ｂから所望のトポロジを持つ一組を選択しその選択した組に出力部３を接続すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａから、対応する前段の光ファイバアレイモジュール１Ａの一組に入って通過し、続いて後段の光ファイバアレイモジュール１Ｂの一組に入って通過し、出力部３の各出力チャンネル３ａから出力される。
【００２６】
例えば、図４（ａ）に示すように、前段の光ファイバアレイモジュール１ＡからＡ組を選択し、かつ後段の光ファイバアレイモジュール１ＢからＡ組を選択すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＡのＡ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＢのＡ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→出力部３の各出力チャンネル３ａの順で通過し、出力される。
【００２７】
また、図４（ｂ）に示すように、前段の光ファイバアレイモジュール１ＡからＡ組を選択し、かつ後段の光ファイバアレイモジュール１ＢからＢ組を選択すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＡのＡ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＢのＢ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→出力部３の各出力チャンネル３ａの順で通過し、出力される。
【００２８】
また、図４（ｃ）に示すように、前段の光ファイバアレイモジュール１ＡからＢ組を選択し、かつ後段の光ファイバアレイモジュール１ＢからＡ組を選択すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＡのＢ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＢのＡ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→出力部３の各出力チャンネル３ａの順で通過し、出力される。
【００２９】
さらに、図４（ｄ）に示すように、前段の光ファイバアレイモジュール１ＡからＢ組を選択し、かつ後段の光ファイバアレイモジュール１ＢからＢ組を選択すると、入力光は、入力部２の各入力チャンネル２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＡのＢ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→光ファイバアレイモジュール１ＢのＢ組のファイバ入力口１１ａ、光ファイバ１３ａ、ファイバ出力口１２ａ→出力部３の各出力チャンネル３ａの順で通過し、出力される。
【００３０】
このように、光ファイバアレイモジュール１を複数直列に設けることで、入力から出力までのトポロジをより多様化させることができ、構成要素の入力端子、出力端子の配置がより一層多様化した場合でも、その配置に適宜に柔軟に、かつ簡単に対応することができる。
【００３１】
また、入力部２、出力部３をスライドさせるだけで所望のトポロジを選択可能としたので、インターコネクションを簡単に確実に行うことができる。さらに、チャンネル数が増加した場合にもトポロジの選択はスライド動作のみで実現できることから、スケーラブルな方式となっている。
【００３２】
なお、上記の説明では、光ファイバアレイモジュール１の光ファイバアレイ１３を２つに組分けするようにしたが、２組だけでなく、３組以上に組み分けするように構成してもよい。その場合、光ファイバアレイを形成する光ファイバの総数を、入力チャンネルの数の、３組の場合は３倍、４組の場合は４倍というように、少なくとも整数倍設けるようにする。このように、組み分けを増加させることで、入力から出力までのトポロジを一層多様化させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光インターコネクション装置では、光ファイバアレイモジュールを複数に組み分けし、入力から出力までのトポロジを複数設けるようにしたので、チップ間あるいはボード間における多数の構成要素間にこの光インターコネクション装置を用いた場合、所望のトポロジを選択することで、その構成要素の入力端子、出力端子の多様な配置に適宜に簡単に対応することができ、パーフェクトシャッフル接続やバタフライ接続のようなグローバルな接続関係を容易に実現できる。また、入力部と出力部を、選択したトポロジに例えばスライド等により接続させればよいので、ミラーアレイを用いて行う従来のマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）に比べて、インターコネクションを簡単な制御で、かつ他のチャンネルに影響を与えることなく確実に行うことができる。さらに、スライドによる接続の場合は、チャネル数が増加した場合でも、接続を簡単に行うことができ、スケーラビリティを有して大規模化にも柔軟に対応することができる。
【００３４】
また、入力チャンネルと出力チャンネルの間には、光電変換プロセスが介在しておらず、光の伝搬時間のみが信号伝送のレイテンシとなる。これにより、チップ間あるいはボード間における多数の構成要素間のインターコネクションを、高速かつ低レイテンシに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光ファイバアレイモジュールの一例を概念的に示す図である。
【図２】この発明の光インターコネクション装置の一例を概念的に示す図である。
【図３】この発明の光インターコネクション装置の他の構成例を概略的に示す図である。
【図４】光ファイバアレイモジュールを２個用いた場合の入出力関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ          光ファイバアレイモジュール
２        入力部
２ａ      入力チャンネル
３        出力部
３ａ      出力チャンネル
１１        モジュール入力部
１１ａ      ファイバ入力口
１２        モジュール出力部
１２ａ      ファイバ出力口
１３        光ファイバアレイ
１３ａ      光ファイバ
１００，１１０，１２０        光インターコネクション装置
【図１】
2004294568.tif 000003
【図２】
2004294568.tif 000004
【図３】
2004294568.tif 000005
【図４】
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