(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンピュータを含み、前記複数のコンピュータの各コンピュータが光信号ビームを送る第１の光フアイバ・ケーブルと、光信号ビームを受け取る第２の光フアイバ・ケーブルとを含む光電気コンピュータ・ネットワーク内で光信号をブロードキャストする装置であって、
前記複数のコンピュータのうちの１つのコンピュータの第１の光フアイバ・ケーブルから受け取った光信号ビームを反射する凸面鏡と、
前記反射された光信号ビームを複数の光信号ビームに分割するために使用するレンズと、
分割された複数の前記光信号ビームの各光信号ビームを選択された他の複数の前記コンピユ−タのそれぞれの第２の光フアイバ・ケーブルに個別に向ける複数の変形可能なミラーを有するミラー配列と
を含む装置。
【請求項２】
前記ミラー配列が変形可能なミラー装置である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
複数のコンピュータの各コンピュータが光信号ビームを送る第１の光フアイバ・ケーブル、および光信号ビームを受け取る第２の光フアイバ・ケーブルを含む複数のコンピュータと、
前記複数のコンピュータに結合された光ハブとを含む光電気コンピュータ・ネットワークであって、前記光ハブが、
前記複数のコンピュータのうちの１つのコンピュータの第１の光フアイバ・ケーブルから受け取った光信号ビームを反射する凸面鏡と、
前記反射された光信号ビームを複数の光信号ビームに分割するために使用するレンズと、
分割された複数の前記光信号ビームの各光信号ビームを選択された他の複数の前記コンピュータのそれぞれの第２の光フアイバ・ケーブルに個別に向ける複数の変形可能なミラーを有するミラー配列と
を含む、光電気コンピュータ・ネットワーク。
【請求項４】
前記ミラー配列が変形可能なミラー装置である、請求項３に記載の光電気コンピュータ・ネットワーク。
【請求項５】
複数のコンピュータを含み、前記複数のコンピュータの各コンピュータが光信号ビームを送る第１の光フアイバ・ケーブルと、光信号ビームを受け取る第２の光フアイバ・ケーブルとを含む光電気コンピュータ・ネットワーク内で光信号をブロードキャストする方法であって、
前記複数のコンピュータのうちの１つのコンピュータの第１の光フアイバ・ケーブルから受け取った光信号ビームを凸面鏡で反射するステップと、
前記光信号ビームを複数の光信号ビームに分割するステップと、
複数の変形可能なミラーを有するミラー配列を使用して、分割された複数の前記光信号ビームの各光信号ビームを選択された他の複数の前記コンピュータのそれぞれの第２の光フアイバ・ケーブルに個別に向けるステップとを含む方法。
【請求項６】
前記ミラー配列が変形可能なミラー装置である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記分割ステップが、前記光信号ビームを分割するためにレンズを使用するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には信号伝送のための方法および装置に関し、詳しくは、光信号をブロードキャストする方法および装置に関する。さらに詳しくは、本発明は光電気コンピュータ・ネットワーク内で光信号をブロードキャストする方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電気コンピュータ・ネットワークとは、ネットワーク内でディジタル・データ信号が光経路と電気伝導経路の両方で受け渡しされるコンピュータ・ネットワークである。光電気コンピュータ・ネットワーク内のコンピュータは、全部ではないが大部分が光電気コンピュータである。光電気コンピュータとは、コンピュータ・システム内でディジタル・データ信号が電気伝導バスと光バス（または経路）の両方で伝送されるコンピュータ・システムである。一般には、光電気コンピュータは、光リンク機能を備え、たとえば、光電気交換のための変換器として機能する垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を有する半導体装置を使用することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光電気コンピュータ・ネットワーク内では、光ハブを使用して、ネットワーク内のすべてのコンピュータ間での情報交換を行う。光ハブは、電気ネットワーク・スイッチに類似しており、複数のコンピュータ間での同時通信を可能にする。光経路の速度は電気伝導経路よりもはるかに高速であるため、光ハブが光信号の伝送のために使用可能な光経路資源を効率的に割り振るのは困難であり、特に、光経路機能が、より古い世代のデータ処理システムから使用し続けているレガシー・バスなどの電気伝導経路の機能を超える場合には特に困難である。本開示では、単一の光経路を使用して、ブロードキャスト側によって選択された複数の受信側に光信号をブロードキャストすることができるように、光電気コンピュータ・ネットワーク内で光信号をブロードキャストする装置を提供する。これは、ビデオ・オン・デマンドや教室での講義など、光電気コンピュータ・ネットワークでコンテンツを配信する場合に重要となり得る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
光電気コンピュータ・ネットワークは複数のコンピュータを含む。各コンピュータは、光信号ビームを送るための第１の光ファイバ・ケーブルと、光信号ビームを受け取るための第２の光ファイバ・ケーブルとを含む。本発明の好ましい実施形態によると、光電気コンピュータ・ネットワーク内で光信号をブロードキャストする装置は、レンズとミラー配列とを含む。レンズは、コンピュータのうちの１つのコンピュータの第１の光ファイバ・ケーブルから受け取った光信号ビームを複数の光信号ビームに分割することができる。ミラー配列は、変形可能なミラーの配列で形成され、分割された各光信号ビームを、光電気コンピュータ・ネットワーク内の選択された他のコンピュータのそれぞれの第２の光ファイバ・ケーブルに個別に向けて送る。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図面、特に図１を参照すると、本発明の好ましい一実施形態による光リンクを有する光電気コンピュータ・ネットワークのブロック図が示されている。光電気コンピュータ・ネットワーク１０は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）とすることができる。図のように、光電気コンピュータ・ネットワーク１０はコンピュータ１１〜１９と光ハブ５とを含む。各コンピュータ１１〜１９は、パーソナル・コンピュータ、中型コンピュータ、またはメインフレーム・コンピュータとすることができる。各コンピュータ１１〜１９は、すべてのコンピュータ１１〜１９が光ハブ５を介して互いに相互接続されることができるように光リンク機能を有することが好ましい。コンピュータ１１〜１９のうちの１つと光ハブ５との間の光リンクは、少なくとも２本の光ファイバ・ケーブルを含み、一方の光リンクは光ハブ５に光信号を送信するためのリンクであり、他方は光ハブ５から光信号を受信するためのリンクである。たとえば、光ファイバ・ケーブル１１ｓは、コンピュータ１１から光ハブ５に光信号を伝送し、光ファイバ・ケーブル１１ｒは光ハブ５からコンピュータ１１に光信号を伝送する。コンピュータ１１〜１９間のすべての通信は、光ハブ５によって行われる。本質的には、光ハブ５は光電気コンピュータ・ネットワーク１０内のコンピュータ１１〜１９のためのネットワーク・スイッチとして機能する。
【０００６】
次に図２を参照すると、本発明の好ましい一実施形態による、光ハブ５内のネットワーク・スイッチング機構の図が示されている。ネットワーク・スイッチング機構２０は、ミラー配列７と２つの光ファイバ束８、９とを含む。ミラー配列７は、配列の形に編成された変形可能ミラー２１などの複数の変形可能ミラーを有する変形可能ミラー装置（ＤＭＤ）であることが好ましい。ＤＭＤの詳細は後述する。光ファイバ束８は、一群の光ファイバ・ケーブルを含み、各光ファイバ・ケーブルは図１のコンピュータ１１〜１９のうちの１つに対応し、それぞれのコンピュータからミラー配列７に光信号を送るために使用される。たとえば、光ファイバ・ケーブル１１ｓは、（図１の）コンピュータ１１からミラー配列７に光信号を送る。同様に、光ファイバ束９は、一群の光ファイバ・ケーブルを含み、各光ファイバ・ケーブルは図１のコンピュータ１１〜１９のうちの１つに対応し、ミラー配列７からそれぞれのコンピュータに光信号を伝送するために使用される。たとえば、光ファイバ・ケーブル１１ｒは、ミラー配列７からコンピュータ１１への光信号を受け取る。ミラー配列７内の各ミラー２１は、光ファイバ束８内の光ファイバ・ケーブルから光ファイバ束９内の所望の光ファイバ・ケーブルに光信号を反射するように個別に調整することができる。図２に示すように、光ファイバ束内の異なる光ファイバ・ケーブルによって同時に複数の光信号を伝送することができることが好ましい。したがって、ミラー配列７のミラー２１の角度調整によって、コンピュータ１１〜１９のうちのいずれの２つのコンピュータ間でもポイント・ツー・ポイント通信を確立することができる。
【０００７】
次に図３を参照すると、本発明の好ましい一実施形態による、光ハブ５内のネットワーク・ブロードキャスト機構の図が示されている。図のように、ネットワーク・ブロードキャスト機構３０は、図２に示すミラー配列７と２つの光ファイバ束８、９と共に、凸面鏡３１とレンズ３２を含む。図３では、図を簡単にするために、光ファイバ束８の光ファイバ・ケーブル１１ｓのみが図示されている。（図１の）コンピュータ１１がコンピュータ・ネットワーク１０内の全部のコンピュータまたは選択された複数のコンピュータに特定の情報をブロードキャストしたい場合、コンピュータ１１はまず、光ファイバ・ケーブル１１ｓなどの光ファイバケーブルを介して対応する光信号ビームをミラー配列７内のミラー２１の１つに送る。（図２に示す）光信号を光ファイバ束９に直接反射するのではなく、ミラー配列７内のミラーは光信号ビームを凸面鏡３１に反射し、その後で凸面鏡３１がその光信号ビームをレンズ３２に向ける。レンズ３２は、当業者ならよくわかるように、特定の焦点距離を持つ形状に形成されており、単一の光信号ビームをいくつかの光信号ビームに分割し、それらの光信号ビームをミラー配列７内の様々なミラー２１に向ける。すべての光信号ビームはその後互いに平行になる。次に再び、レンズ３２からのすべての光信号ビームが光ファイバ束９内の対応する光ファイバ・ケーブルに導かれるような角度に、ミラー配列７内の各ミラー２１が独立して調整される。その結果、コンピュータ１１からの情報が、光電気コンピュータ・ネットワーク１０内の選択された他のコンピュータにブロードキャストされる。コンピュータ１１に対応するミラーは、光信号ビームが光ファイバ束９の光ファイバ１１ｒに送られないように調整することもできることに留意されたい。
【０００８】
前述のように、ミラー配列７はＤＭＤであることが好ましい。ＤＭＤは、入射光を電気入力または光入力に対応する空間パターンに変調する変換器である。入射光は、その位相、強度、偏光、または方向を変調することができ、この光変調は、様々な光電気効果または光磁気効果を示す様々な材料と、表面変形によって光を変調する材料によって行うことができる。ＤＭＤは、典型的にはピクセル（またはミラー）の配列の形態をとり、各ピクセルは個別にアドレス可能であり、少なくとも１つの偏向可能反射ビーム（またはフラップ）を含む。ＤＭＤは、ピクセルからの反射光によって動作し、反射光は偏向可能ビームの偏向を変化させることによって変調される。
【０００９】
次に図４から図６を参照すると、本発明の好ましい一実施形態による、ＤＭＤの単一のピクセルが、それぞれ透視図、平面図、及び断面図で示されている。図６は、図４および図５に示す線ｃ−ｃに沿った断面図である。ＤＭＤ内のピクセルは、基本的には、浅いウェルを被うビームである。図のように、ピクセル４０は、シリコン基板４１と、絶縁スペーサ４２と、金属ヒンジ層４３と、金属ビーム層４４と、ビーム４５と、ビーム４５内に形成された複数のプラズマ・エッチ・アクセス・ホール４６とを含む。ヒンジ層４３のうちのビーム層４４によって被われていない部分４７および４８は、ビーム４５を、金属ヒンジ層４３と金属ビーム層４４のうちのスペーサ４２によって支持された部分に取り付けるトーション・ヒンジ（トーション・ロッド）を形成する。スペーサ４２と基板４１の間には電極５１〜５４が配置され、二酸化シリコン層５０によって基板４１から分離されている。
【００１０】
ピクセル４０の寸法の好ましいセットは以下の通りである。ビーム４５は長さ１２．５マイクロメートルの辺を有する正方形であり、スペーサ４２は厚さ４．０マイクロメートル、ヒンジ層４３は厚さ８００Åで、ビーム層４４は厚さ３，６００Å、各ヒンジ４７、４８は長さ４．６マイクロメートル、幅１．８マイクロメートルで、プラズマ・エッチ・アクセス・ホール４６は２．０マイクロメートル平方で、プラズマ・エッチ・アクセス・ギャップ５５（ビーム４５とビーム層４４の他の部分との間の空間）は幅２．０マイクロメートルである。約１０度の最大ビーム偏向角を得るためのピクセル４０の寸法の他のセットは、ビーム４５は、一辺の長さが１９マイクロメートルの正方形、スペーサ４２は厚さ２．３マイクロメートル、ヒンジ層４３は厚さ７５０Å、ビーム層４４は厚さ３，０００Å、各トーション・ヒンジ４７、４８は長さ４．６マイクロメートル、幅１．０マイクロメートルで、プラズマ・エッチ・アクセス・ホール４６は１．５マイクロメートル平方、プラズマ・エッチ・アクセス・ギャップ５５は幅１．０マイクロメートルである。
【００１１】
基板４１は、約１０オーム／ｃｍの抵抗率を有するシリコンである。スペーサ４２は絶縁体である。ヒンジ層４３とビーム層４４は両方とも、Ｔｉが０．２％、Ｓｉが１％のアルミニウムとチタンとシリコンとの合金（Ｔｉ：Ｓｉ：Ａｌ）である。この合金は、スペーサ４２と著しく異ならない熱膨張率を有し、したがって、製造工程中に生じる金属層とスペーサ４２との間の応力が最小限になる。ビームまたはヒンジ内の各層間に応力があるとビームまたはヒンジの反りまたはカーリングが生じ、金属とスペーサ間の応力によってウェルの上の金属の自由部分の湾曲または反りが生じることがあることに留意されたい。
【００１２】
ピクセル４０は、金属層４３、４４と基板４１上の電極５３または５４との間に電圧を印加することによって動作する。ビーム４５と電極は空隙キャパシタの２枚のプレートを形成し、印加電圧によってこの２枚のプレート上に生じる異極の電荷が、ビーム４５を基板４１に引き付ける静電力を作用させる一方、電極５１および５２はビーム４５と同じ電圧に保持される。この引力によりビーム４５はヒンジ４７、４８で歪み、基板４１に向かって偏向する。
【００１３】
次に図７を参照すると、上述の偏向を、電極５３に印加された正電圧のために最小間隙の領域に集中した電荷と共に示す略図が示されている。２０ボルトの範囲の電圧の場合、偏向は２度の範囲である。しかし、ヒンジ４７をより長く、または薄く、または狭く形成したとすれば、偏向は、ヒンジの幅と反比例し、長さの二乗に正比例し、厚さの三乗に反比例して、ヒンジ４７のコンプライアンスが変化するにつれて大きくなる。ビーム４５の厚さによって、プロセス中に生じる表面応力によるビーム４５の著しい反りが防止されるが、ヒンジ４７の厚さによって大きなコンプライアンスが可能になることに留意されたい。図７には、動作中に生じる可能性がある、偏向されたビーム４５からの光信号ビーム５９の反射も示されている。
【００１４】
前述のように、本発明は、光電気コンピュータ・ネットワーク内での光信号のブロードキャストのための装置を提供する。本発明は、光ファイバの第１の束と、光ファイバの第２の束と、２つの光ファイバ束の終端間に挿入された電気的に制御されるＤＭＤとに集束される変調可能な光源を備えることによって、ネットワーク・ブロードキャスト機能を提供する。ＤＭＤを制御することによって、より広い配列をより狭い配列に細分するように、光ファイバ束間の相互接続を制御して光ファイバ束間の信号通信を確立したり切断したりし、それによって光ファイバ束の選択された部分の光相互接続を制御し、光ファイバ束の特定の部分の光相互接続を選択的に除外することができる。
【００１５】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００１６】
（１）複数のコンピュータを含み、前記複数のコンピュータの各コンピュータが光信号ビームを送る第１の光ファイバ・ケーブルと、光信号ビームを受け取る第２の光ファイバ・ケーブルとを含む光電気コンピュータ・ネットワーク内で光信号をブロードキャストする装置であって、
前記複数のコンピュータのうちの１つのコンピュータの第１の光ファイバ・ケーブルから受け取った光信号ビームを反射する凸面鏡と、
前記反射された光信号ビームを複数の光信号ビームに分割するために使用するレンズと、
複数の光信号ビームに分割することができるレンズと、
分割された複数の前記光信号ビームの各光信号ビームを選択された他の複数の前記コンピュータのそれぞれの第２の光ファイバ・ケーブルに個別に向ける複数の変形可能なミラーを有するミラー配列とを含む装置。
（２）前記ミラー配列が変形可能なミラー装置である、上記（１）に記載の装置。
（３）複数のコンピュータの各コンピュータが光信号ビームを送る第１の光ファイバ・ケーブル、および光信号ビームを受け取る第２の光ファイバ・ケーブルを含む複数のコンピュータと、
前記複数のコンピュータに結合された光ハブとを含む光電気コンピュータ・ネットワークであって、前記光ハブが、
前記複数のコンピュータのうちの１つのコンピュータの第１の光ファイバ・ケーブルから受け取った光信号ビームを反射する凸面鏡と、
前記反射された光信号ビームを複数の光信号ビームに分割するために使用するレンズと、
分割された複数の前記光信号ビームの各光信号ビームを選択された他の複数の前記コンピュータのそれぞれの第２の光ファイバ・ケーブルに個別に向ける複数の変形可能なミラーを有するミラー配列とを含む、光電気コンピュータ・ネットワーク。
（４）前記ミラー配列が変形可能なミラー装置である、上記（３）に記載の光電気コンピュータ・ネットワーク。
（５）複数のコンピュータを含み、前記複数のコンピュータの各コンピュータが光信号ビームを送る第１の光ファイバ・ケーブルと、光信号ビームを受け取る第２の光ファイバ・ケーブルとを含む光電気コンピュータ・ネットワーク内で光信号をブロードキャストする方法であって、
前記複数のコンピュータのうちの１つのコンピュータの第１の光ファイバ・ケーブルから受け取った光信号ビームを凸面鏡で反射するステップと、
前記光信号ビームを複数の複数の光信号ビームに分割するステップと、
複数の変形可能なミラーを有するミラー配列を使用して、分割された複数の前記光信号ビームの各光信号ビームを選択された他の複数の前記コンピュータのそれぞれの第２の光ファイバ・ケーブルに個別に向けるステップとを含む方法。
（６）前記ミラー配列が変形可能なミラー装置である、上記（５）に記載の方法。
（７）前記分割ステップが、前記光信号ビームを分割するためにレンズを使用するステップをさらに含む、上記（５）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態による、光リンクを有する光電気コンピュータ・ネットワークを示すブロック図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による、図１の光ハブ内のネットワーク・スイッチング機構を示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による、図１の光ハブ内のネットワーク・ブロードキャスト機構を示す図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態による、変形可能ミラー装置の単一のピクセルを示す透視図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による、変形可能ミラー装置の単一のピクセルを示す平面図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態による、変形可能ミラー装置の単一のピクセルを示す断面図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態による、ビーム偏向を示す略図である。
【符号の説明】
５  光ハブ
７  ミラー配列
８  光ファイバ束
９  光ファイバ束
１０  光電気コンピュータ・ネットワーク
１１  コンピュータ
２０  ネットワーク・スイッチング機構
２１  変形可能ミラー
３０  ネットワーク・ブロードキャスト機構
３１  凸面鏡
３２  レンズ
４０  ピクセル
４１  シリコン基板
４２  絶縁スペーサ
４３  金属ヒンジ層
４４  金属ビーム層
４５  ビーム
４６  プラズマ・エッチ・アクセス・ホール
５０  二酸化シリコン層
５１  電極
５２  電極
５３  電極
５４  電極
【図１】
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【図２】
0003739994.tif 000003
【図３】
0003739994.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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