МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ СИГНАЛОВ ДЛЯ СМАРТЛИНКОВ
MULTICHANNEL SIGNAL DIVIDER FOR SMART-LINKS

Изобретение относится к соединению устройств ввода-вывода или устройств центрального процессора или передаче информации или других сигналов между этими устройствами.
Проблема соединений является одной из сложнейших проблем электроники 21-го века. Она держит в тисках жестких ограничений две ее крупнейшие области. На макроуровне она ограничивает развитие суперкомпьютеров, а на микроуровне сдерживает развитие сверхсложных микросхем (СБИС, УБИС, ПЛИС и т.п.).
Решение проблемы «тираний» возможно с помощью технологии интеллектуальных многоконтактных соединений (ИМКС), по патенту РФ №2270493. Для осуществления многоконтактного соединения объединяют в специальные матрицы передатчики (лазеры, светодиоды) прибора - источника информации, приемники (фотодиоды) прибора - потребителя информации и концы пучка оптических проводников сигнала - оптошины. При формировании матриц не соблюдают строгий порядок пространственного расположения их элементов и формируют их хаотически или «как получится». Матрицы передатчиков и приемников соединяют с соответствующими матрицами пучка оптических волокон оптошины, не обязательно точно соблюдая их одинаковое взаимное расположение и добиваясь лишь совпадения областей расположения элементов матриц. Такая конструкция соединений не требует высокой точности изготовления и монтажа, что существенно снижает их стоимость и расширяет возможности массового применения. После соединения и при повреждении соединения, производят распознавание и запоминание образовавшихся каналов связи. Затем с помощью коммутаторов каналов подключают каждый распознанный и идентифицированный канал связи к вводам и выводам соединяемых приборов в соответствии с заданной таблицей или программой соединений. Распознавание каналов проводят последовательно или параллельно. При повреждении соединения осуществляется самодиагностика и регенерация соединения.
Известно применение ИМКС для соединения микросхем по патенту РФ №2350054 «Микросхема с оптоволоконными многоконтактными соединениями», в котором «над матрицами оптических передатчиков и оптических приемников сигналов расположены многоконтактные оптоволоконные разъемы, в которых закреплены концы оптоволоконных шин так, чтобы один конец оптоволоконной шины был вставлен в многоконтактный оптоволоконный разъем, расположенный над матрицей оптических передатчиков своей или другой микросхемы, а другой конец вставлен в многоконтактный оптоволоконный разъем, расположенный над матрицей оптических приемников своей или другой микросхемы».
В настоящее время соединения, реализующие принцип ИМКС, принято называть смартлинками [1].
Изобретения по патентам РФ №2270493, №2350054 приняты за прототип заявляемого решения.
Недостатком прототипов является невозможность использования оптошин для двунаправленного обмена информацией и создания двунаправленного ИМКС-интерфейса - смартлинка.
Из уровня техники известно использование делителей светового сигнала в виде призм или полупрозрачных зеркал. Экспериментальным путем установлено, что для передачи информации на двухмерные матрицы такие делители малоэффективны, так как дают большое расхождение пучков света, что резко снижает эффективность смартлинков за счет возрастания процента перекрестных помех. При использовании призм или зеркал в качестве делителей сигнала большое количество приемников-фотодиодов одновременно засвечивается сразу несколькими источниками - лазерами или светодиодами. Такие приемники управляющий процессор сразу отключает как неработоспособные, поэтому количество работающих каналов неприемлемо уменьшается.
Чтобы решить эту задачу предлагается многоканальный делитель сигналов для смартлинков.
Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения двунаправленной передачи информации по одной оптической шине и повышение эффективности использования ресурсов смартлинков.
Технический результат, получаемый от изобретения, заключается в создании двунаправленного смартлинка, который можно использовать при создании сверхвысокопроизводительных оптических многоканальных соединений нового поколения.
Предложенное изобретение характеризуется следующими отличиями.
1. Корпус делителя содержит пакет пластин с линейками световодов.
2. На каждой пластине с одной стороны расположена линейка световодов оптических приемников, а с другой стороны линейка световодов оптических передатчиков.
3. Линейки световодов идут вдоль пластин.
4. Линейки световодов оптических приемников начинаются от места соединения с оптошиной, плавно изгибаются и заканчиваются у матрицы оптических приемников.
5. Линейки световодов оптических передатчиков начинаются от места соединения с оптошиной, плавно изгибаются и заканчиваются у матрицы оптических передатчиков.
На фигурах 1-6 цифрами обозначены:
1 - подложка,
2 - матрица оптических передатчиков (лазеров или светодиодов),
3 - матрица оптических приемников (фотодиодов),
4 - электрические контакты,
5 - корпус делителя,
6 - оптошина (световодный жгут),
7 - пластина с линейками световодов,
8 - линейка световодов приемников,
9 - линейка световодов передатчиков,
10 - области засветки оптошины входящим сигналом.
На фиг.1 показан многоканальный делитель сигналов для смартлинков в разрезе, вид сбоку.
На фиг.2 показан вид сверху.
На фиг.3 показан разрез пластины со световодами.
На фиг.4 и 5 показан вид пластин со световодами с разных сторон.
На фиг.6 показан вид пакета пластин со световодами по разрезу А-А.
На фиг.7 показаны области засветки оптошины входящим сигналом и характер распределения входных световых пучков оптошины между световодами.
Многоканальный делитель сигналов для смартлинков состоит из подложки 1, на которой расположены матрицы оптических передатчиков 2 и оптических приемников 3. Своими электрическими контактами 4 матрицы соединены с остальными электрическими элементами устройства, обмен информацией с которым они обеспечивают. Сверху над подложкой 1 установлен корпус делителя 4, к которому присоединена оптошина 6 в виде жгута световодов или иного устройства.
Корпус делителя 5 содержит набор пластин с линейками световодов 7, сложенными вплотную друг к другу, так что они образуют монолитный пакет (фиг.6), с торцевой стороны которого соединяется оптошина 6. На каждой пластине с линейками световодов 7 с одной стороны расположена линейка световодов оптических приемников 8, а с другой стороны линейка световодов оптических передатчиков 9. Линейки световодов 8 и 9 идут вдоль пластины таким образом, что линейки световодов оптических приемников 8 начинаются от места соединения с оптошиной 6, плавно изгибаются и заканчиваются у матрицы оптических приемников 3, а линейки световодов оптических передатчиков 9 начинаются от места соединения с оптошиной 6, плавно изгибаются и заканчиваются у матрицы оптических передатчиков 2.
Устройство работает следующим образом. В оптошине 6 лучи света от оптических передатчиков (лазеров, светодиодов) распространяются по пучкам оптоволоконных световодов. Если размеры световодов в линейках световодов 8 и 9 будут меньше размеров засвеченных пучков, то поступающий свет из них будет делиться на несколько частей, половина из которых попадает на световоды линейки оптических приемников 8 и будет доставлена к фотодиодам фотоприемной матрицы 3, обеспечивая прием информации из оптошины, как показано на фиг.1.
Так как другая половина пучков световодов оптошины 6 будет соединена с линейками световодов оптических передатчиков 9, то импульсы света из матрицы оптических передатчиков 2 будут попадать на эту половину площади оптошины 6, обеспечивая передачу информации в оптошину, как это видно на фиг.7.
Таким образом, предложенная конструкция делителя обеспечивает прием информации из оптошины и одновременную передачу в нее информации.
Применение предложенного изобретения позволяет:
- обеспечить одновременный прием и передачу информации в оптошину, обеспечивая ее двунаправленную работу;
- повысить эффективность использования ресурсов смартлинков за счет снижения процента перекрестных помех.
Литература
1. Никитин В.С, Семенов Э.И., Ломанов А.В., Гусаров А. Смартлинки - умные соединения. Журнал «Фотоника» №1/13, 2009 г.