專利名稱：光互連的制作方法
光互連
背景技術(shù)：
光束或光信號常常用于在電子裝置之間傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)，包括在長距 離上以及相鄰電路板之間。光束可以根據(jù)需要被調(diào)制以攜帶數(shù)據(jù)。光信 號也可以被用于其它目的，包括位置或動作傳感、測量等。
因此，光技術(shù)在現(xiàn)代電子技術(shù)中扮演了重要的角色，并且很多電子
裝置使用光元件。這些光元件的實例包括諸如發(fā)光二極管和激光器的 光源、波導(dǎo)、光纖、透鏡和其它光學(xué)元件、光檢測器和其它光傳感器、 光敏半導(dǎo)體器件，等等。
使用光元件的系統(tǒng)常常依賴于諸如一束光的光能量的精確操縱來 完成要求的任務(wù)。在將光用于高速、低能量的電路板間通信的系統(tǒng)中尤 其如此。光信號的操縱可以包括有選擇地將信息編碼到光信號的光束 中，以及將該光信號的光束引到檢測該編碼光束的傳感器中。


附圖示出了文中所述原理的不同實施例，并且是說明書的一部分。 所示實施例只是作為實例，并不限制權(quán)利要求的范圍。 圖1是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的框圖。 圖2是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的框圖。 圖3A是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的例圖。 圖3B是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的例圖。 圖3C是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的例圖。 圖3D是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的例圖。 圖4是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的例圖。 圖5是根據(jù)文中所述原理的示范性光互連的例圖。 圖6是根據(jù)文中所述原理的使用示范性光互連的示范性光通信系統(tǒng) 的例圖。
圖7是示出根據(jù)文中所述原理的示范性光通信方法的流程圖。
在所有的附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示類似但不一定相同的元件。
具體實施例方式
如上所述，光束可用于多種目的，包括數(shù)據(jù)的傳輸。在一些這樣的 系統(tǒng)中，光束被引導(dǎo)或重定向到可以由指定部件來檢測或接收該光束的 光路中。然而，當(dāng)光束被用來在物理上分離的電子部件之間，比如在分 離的電路板間傳輸數(shù)據(jù)時，部件之間的正確對準是^f艮關(guān)鍵的。另外，希 望在多個通道上以光的方式通信，以增加帶寬和/或可靠性，而不占用板 上太大的空間。此外，還希望最小化這些系統(tǒng)中的光學(xué)阻抗、干擾和/ 或失真。
提供電路板部件之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?一種光學(xué)解決方案包括使用波 導(dǎo)來發(fā)送承載數(shù)據(jù)的光信號。例如，塑料波導(dǎo)可以被用來向板的邊緣發(fā) 送承載數(shù)據(jù)的光信號。然后，光信號被引到電路板機架的背板中的光波 導(dǎo)中，并且隨后被引到另一板上的另一波導(dǎo)中。除了波導(dǎo)制造成本和與 波導(dǎo)接頭處的光損耗相關(guān)的問題以外，該解決方案通常在部件之間具有 比自由空間光數(shù)據(jù)傳輸更長的物理數(shù)據(jù)路徑。
然而，雖然自由空間光數(shù)據(jù)傳輸解決方案與波導(dǎo)和電導(dǎo)體解決方案 相比提供了顯著的優(yōu)點，它們常常伴隨有上述的對準問題。另外，當(dāng)設(shè) 計了多個光通道時，光部件可能占用大量的電路板面積。因此，要求提 供一種用于電路板之間的部件間數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖杂煽臻g光互連系統(tǒng)，其可 以克服對準偏差問題，并且使得能夠在占用最小量的板空間的同時實現(xiàn) 多通道通信。
為了實現(xiàn)這些和其它目的，本說明書公開了與一種光互連相關(guān)的系
統(tǒng)和方法，該光互連具有多個光源；第一透鏡，其被配置為準直來自 該多個光源的光束；第二透鏡，其被配置為再聚焦光束；以及多個光接 收器，其被配置為接收來自第二透鏡的再聚焦的光束。
如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語"光能量"指的是 具有通常在10納米和500樣i米之間的波長的輻射能量。如此定義的光 能量包括但不限于紫外光、可見光和紅外光。在文中可以將一束光能量 稱為"光束"。
如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語"光源"指的是由 其產(chǎn)生光能量的器件。如此定義的光源的實例包括但不限于發(fā)光二極 管、激光器、燈泡和電燈。
如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語"光互連"在廣義。光互連可以引導(dǎo)或 重定向光束，使得光束入射到或到達被配置為接收光束的光元件上。因 此，對于合適的光互連，光路徑在適合特定應(yīng)用時可以被配置成任何長 度或形狀。
如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語"準直"指的是一 種過程，通過該過程將多條分散的光線重定向到關(guān)于彼此基本平行的方
另外，來自分離光源的光束也可以關(guān)于彼此被準直。
如在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語"再聚焦"指的是 一種過程，通過該過程，沿基本平行的方向傳播的多個光束被操縱以基 本會聚于一點。
在以下描述中，為了說明的目的，闡述了大量具體細節(jié)以便于透徹 理解本系統(tǒng)和方法。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本
系統(tǒng)和方法可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施。說明書中對"一個
實施例"、"一個實例"等的提及表示與該實施例或?qū)嵗嚓P(guān)地描述 的特定特征、結(jié)構(gòu)或特點包括在至少這個實施例中，但不一定在其它實 施例中。說明書中不同位置處的短語"在一個實施例中"或類似短語的 不同出現(xiàn)不一定都指的是相同的實施例。
現(xiàn)在將參考示范性光互連以及使用該示范性光互連的示范性系統(tǒng) 和方法討論文中7>開的原理。
示范性光互連
現(xiàn)在參照圖1,示出了示范性光互連(100)的框圖。示范性光互連 (100)包括數(shù)據(jù)源(105)、光源陣列(110)、第一透鏡(115)、第 二透鏡(120)、光接收器陣列(125)以及信號處理模塊(130)，該 信號處理模塊(130)將數(shù)據(jù)提供給要求的數(shù)據(jù)接收方(135),比如將 使用來自數(shù)據(jù)源(105)的數(shù)據(jù)的電子部件。沿圖1中的箭頭示出了從 數(shù)據(jù)源(105)經(jīng)過互連(100)的部件到數(shù)據(jù)接收方(135)的數(shù)據(jù)流。 在一些實施例中，數(shù)據(jù)源(105)可以是第一電路板上的一個或多 個集成電路，其提供用于向數(shù)據(jù)接收方傳輸?shù)臄?shù)字或模擬數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源 (105)與光源陣列(IIO)聯(lián)系，并向光源(110)提供用于光傳輸?shù)?數(shù)據(jù)。在一些實施例中，數(shù)據(jù)源(105)可以包括多個分離的部件，這些部件全部都提供用于由光源陣列(110)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。此外，多個光
源可以與數(shù)據(jù)源(105)中的這些數(shù)據(jù)提供部件中的每一個相關(guān)聯(lián)，例
如，以便通過冗余光源來增加傳輸可靠性和/或通過并行通道來增加數(shù)據(jù) 傳輸速率。
光源陣列(110)可以包括調(diào)制器部件，其被配置為有選擇地接通 和斷開或者以其他方式操縱由光源陣列(110)產(chǎn)生的光束，從而將來 自數(shù)據(jù)源(105)的數(shù)據(jù)編碼到用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓馐小１绢I(lǐng)域技術(shù)人 員可以理解的是，存在多種可能的光調(diào)制方案，并且它們可以用于將來 自數(shù)據(jù)源(105)的數(shù)據(jù)編碼到由光源陣列(110)產(chǎn)生的光束中。
在一些實施例中，光源陣列(110)中的光源可以包括垂直腔面發(fā) 射激光器("VCSEL")。在另外的實施例中，光源可以包括其它類型 的半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管、電燈、白熾燈等。
光源陣列(110)被配置為將編碼光束從其組成光源中的每一個引 到第一透鏡(115)上的分散的點上。第一透鏡(115)被配置為準直來 自光源陣列(110)的光束，并將準直光束引向第二透鏡(120)。在兩 個透鏡之間，來自各個光源的準直光束將很可能彼此重疊，但是以稍有 不同的角度傳播 第一和第二透鏡(115、 120)可以包括為凸面、凹面 或非球面的曲面，并且可以被優(yōu)化以從高度分散的光源角度將光束準 直。第一和第二透鏡(115、 120)的最高曲率表面可以彼此相對。
第二透鏡(120)被配置為再聚焦從第一透鏡(115)接收的光束， 將光源陣列的像形成到光接收器陣列(125)上。
陣列(125)中的光接收器被配置為接收再聚焦的調(diào)制光束。光接 收器還可以被配置為輸出表示光束的一個或多個方面的電信號。例如， 光接收器可以產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，其承載了已編碼到或調(diào)制到接收光束中的 數(shù)據(jù)。以這種方式，從數(shù)據(jù)源(105)的部件傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以被數(shù)據(jù)接 收方(135 )接收和使用。
在一些實施例中，陣列(125)中的光接收器包括一個或多個光電 二極管。在另外的實施例中，光接收器可以包括但不限于一個或多個波 導(dǎo)、光纖材料、光纜、光傳感器、透鏡、半導(dǎo)體器件以及它們的組合。
在被送到數(shù)據(jù)接收方(135)之前，由光接收器陣列(125)接收的 信號可以被信號處理模塊(130)分析，該信號處理模塊(130)使調(diào)制 光束與預(yù)定的數(shù)據(jù)接收方(135)相配。如將要與本說明書的其它附圖相關(guān)地進行更詳細說明的，通過本領(lǐng)域公知的多種不同方法中的任何一
種，都可以分辨出從光源陣列(110)經(jīng)過透鏡(115、 120)傳輸?shù)焦?接收器陣列(125)的光束的預(yù)定數(shù)據(jù)接收方(135)。
現(xiàn)在參照圖2，示出了示例說明另一示范性光互連(200 )的框圖。 雖然示范性光互連(200)采用了與圖1中所述部件類似的部件，本實 施例的示范性光互連(200)被配置為用于通過第一和第二透鏡(225、 230 )的數(shù)據(jù)雙向傳輸和接收。指向右方的箭頭表明從第 一數(shù)據(jù)源(205 ) 通過光互連(200)的部件到第一組數(shù)據(jù)接收方(255 )的數(shù)據(jù)流，并且 指向左方的箭頭表明從第二數(shù)據(jù)源(250 )通過光互連(200)的部件到 第二組數(shù)據(jù)接收方(260)的數(shù)據(jù)流。
示范性光互連(200)也包括第一和第二光源陣列(分別為210、240)、 第一和第二光接收器陣列(分別為235、 220),以及第一和第二信號處 理模塊(分別為245、 215)。第一和第二數(shù)據(jù)源(分別為205、 250 ) 被配置為向第一和第二光源陣列(分別為210、 240 )提供數(shù)據(jù)。
第一透鏡(225 )被配置為準直表示來自第一數(shù)據(jù)源(205 )的數(shù)據(jù) 的來自第一光源陣列(210)的光束，并且第二透鏡(230 )被配置為準 直表示來自第二數(shù)據(jù)源(250 )的數(shù)據(jù)的來自第二光源陣列(240 )的光 束。由第一透鏡(225 )準直的光束被引向第二透鏡(230 ),并且由第 二透鏡(230 )準直的光束被類似地引向第一透鏡(225 )。
第一透鏡(225 )被進一步配置為再聚焦從第二透鏡(230 )接收的 光束，將第二光源陣列(240)的像形成到第二光接收器陣列(220)上， 在第二光接收器陣列(220)中，該光束隨后被第二信號處理模塊(215) 處理，并且編碼到該光束上的數(shù)據(jù)被送至第二組數(shù)據(jù)接收方(260)。
第二透鏡被進一步配置為再聚焦從第一透鏡(225 )接收的光束， 將第一光源陣列(210)的像形成到第一光接收器陣列(235 )上，在第 一光接收器陣列(235 )中，該光束隨后被第一信號處理模塊(245 )處 理，并且編碼到該光束上的數(shù)據(jù)被送至第一組數(shù)據(jù)接收方(255 )。
現(xiàn)在參照圖3A-3D，示出了示范性光互連(300 )。示范性光互連 (300 )包括，與本說明書的原理一致的第一透鏡(325 )和第二透鏡 (335 )。第一透鏡(325 )和第二透鏡(335 )具有相對的明顯凸出的 表面，并且基本對準或在光學(xué)上耦合。透鏡(325、 335 )中的每一個被 殼體托架(310、 315、 340、 345 )保持在適當(dāng)位置。在距離第一和第二透鏡(325、 335 )中的每一個焦距長度的位置布 置有第一和第二光接口組件(305、 355 )。在一些實施例中，第一光接 口組件(305 )包括光源陣列，并且第二光接口組件(355 )包括光接收 器陣列。在另外的實施例中，第一和第二光接口組件(305、 355 )各自 包括與關(guān)于圖2討論的原理 一 致的光源陣列以及光接收器陣列。
多個明顯分散的光束(320)在第一光接口組件(305 )和第一透鏡 (325 )之間傳播，并且包括從第一光接口組件(305 )中的光源發(fā)出的 光束。從第一光接口組件(305 )中的每個光源發(fā)出的分散光線可以一 起相當(dāng)大地或完全地占據(jù)第一透鏡(325 )的孔徑。
第一透鏡(325 )和第二透鏡(335 )之間的多個基本準直的光束(330 ) 包括來自第一光接口組件(305 )中光源的光束，其被第一透鏡(325 ) 準直并被引向第二透鏡(335 )。
第二透鏡(335 )被配置為再聚焦從第一透鏡(325 )接收的光束， 并將它們引向第二光接口 ( 355 )中的光接收器。第二透鏡(335 )和第 二光接口 ( 355 )之間的多個分散的光束(350 )被第二透鏡(335 )再 聚焦并被引向第二光接口 ( 355 )。
第二透鏡(335 )和第二光接口 ( 355 )之間的多個分散光束(350 ) 還可以包括在第二光接口 ( 355 )中的光源處產(chǎn)生的光束，其被引向第 二透鏡(335 )并被第二透鏡(335 )準直。此外，在第一和第二透鏡(325、 335 )之間傳播的多個準直光束(330 )可以包括被第二透鏡(335 )準 直并被引向第一透鏡(325 )的光束。
第一透鏡(325 )還可以被配置為再聚焦從第二透鏡(335 )接收的 光束。因此，在第一光接口 ( 305 )和第一透鏡(325 )之間傳播的多個 分散光束(320 )還可以包括被第一透鏡(325 )再聚焦并被引向第一光 接口 ( 305 )中相應(yīng)的光接收器的光束。
在本實施例中，第一和第二光接口 ( 305、 355 )中的一個上的每個 光源包括第一和第二光接口 ( 305、 355 )中的另一個上相應(yīng)的光接收器。 因此，為了從該光互連(300 )實現(xiàn)正確功能，必須在可接受的容許度 的程度之內(nèi)對準第一和第二透鏡(325、 335 ),使得來自光接口 ( 305、 355 )中光源的光束在被第一和第二透鏡(325、 335 )準直和再聚焦之 后被引向合適的相應(yīng)的光接收器。
在一些實施例中，將第一光接口 ( 305 )移置于距離第一透鏡(325 )定義的焦距處，該焦距等于第二光接口 ( 355 )到第二透鏡(335 )的位 移?？梢栽谧杂煽臻g中以基本為上述定義的焦距的兩倍的距離分開第一 和笫二透鏡(325、 335 ),使得光源所產(chǎn)生的光線的角度屬性在目的地 像平面處被復(fù)制。光互連(300)被配置為容許第一和第二透鏡(325、 335 )之間的定位誤差。影響光互連(300 )所容許的定位誤差的程度的 一些因素包括分開光接口 ( 305、 355 )中的各個部件的尺寸、透鏡(325、 335 )的大小和數(shù)值孔徑，以及光源所發(fā)出的光束的直徑。
在自由空間中將第一和第二透鏡(325、 335 )分開基本為所定義焦 距兩倍的距離具有若干可能的優(yōu)點。例如，在該距離處，從第一光接口 (305 )發(fā)出的各光束的位置和角度將在第二光接口 ( 355 )處以反轉(zhuǎn)的 形式被復(fù)制。因此，可以避免由小聚焦誤差和第二透鏡(335 )之后的 過陡的光線角度導(dǎo)致的像偏移。
此外，通過準直來自大光源陣列的光而形成的光束不能長距離地保 持準直，但是在小于兩倍焦距的距離上將保持準直。因此，當(dāng)?shù)谝还饨?口 ( 305 )具有大小可觀的光源陣列時，第一和第二透鏡(325、 335 ) 之間的大約兩倍焦距的距離是理想的。
然而，在一些情'況下，可能出現(xiàn)將第一和第二透鏡(325、 335 )分 開大于兩倍焦距的距離，而不導(dǎo)致對總體系統(tǒng)健康的損害。例如，如果 第一光接口 ( 305 )上的光源陣列和第二光接口 ( 355 )上的光接收器陣 列相對小，則從第一光接口 ( 305 )發(fā)出的光束可以在較長的距離上保 持準直。此外，在一些這樣的實施例中，透鏡(325、 335 )的焦距可能 非常小來抵消角度對準偏差顧慮，并且光互連(300 )的正確工作可能 需要比雙倍焦距更大的間距。
在一個非限制性實施例中，第一和第二光接口 ( 305、 355 )總共分 開5厘米。第一光接口 ( 305 )包括被移置于距離第一透鏡(325 ) 1.25 厘米焦距處的多個光源，并且第二光接口 ( 355 )包括被移置于距離第 二透鏡(335 ) 1.25厘米焦距處的多個光接收器。第一和第二透鏡(325, 335 )被2.5厘米的自由空間分開。光接口 ( 305、 355 )中的光源和光接 收器以0.1毫米的間距分開。在該示范性實施例中，光互連(300 )可以 容許第一和第二透鏡(325、 355 )之間的對準中高達1毫米的定位誤差 和O.Ol弧度的角度誤差，而不對第一和第二光接口 ( 305、 355 )的部件 之間的通信有不利影響。圖3B示出了另一示范性實施例，其中，通過透鏡(分別為325、 355 ) 之一對來自光接口 (分別為305、 355 )之一的每個光源的分散光進行關(guān) 于其自身的準直。然而，每個光接口 (分別為305、 355 )的像被透鏡系 統(tǒng)(325、 355 )反轉(zhuǎn)，使得每個光接口 (分別為305、 355 )的鏡像通過 透鏡系統(tǒng)(305、 355 )呈現(xiàn)到相對的光接口上。因此，來自每個光源的 分散光只關(guān)于其自身被準直，而不是像在圖3A的實施例中那樣關(guān)于來 自所有其它光源的光被準直。在圖3B中示出了交叉的各準直光光束 (330-1 )。
圖3C示出了第一和第二透鏡(325、 335 )之間有對準偏差的狀態(tài) 下的示范性光互連(300)。在光互連(300)被用來在機架中的兩塊電 路板之間傳輸數(shù)據(jù)的實施例中，可能由于多種原因而發(fā)生對準偏差。本 說明書的光互連(300 )對于對準偏差具有一定的容許度。當(dāng)?shù)谝缓偷?二透鏡(325、 335 )未對準時，通過將來自第一透鏡(325 )的準直光 束以一角度再聚焦到第二光接口 ( 355 )上，該角度隨著光束入射到第 二透鏡(335 )上的角度不同而變化，進行再聚焦的第二透鏡(335 )的 幾何形狀和曲率可以補償該對準誤差。對于從第二透鏡(355 )向第一 透鏡(325 )傳播的光束，第一透鏡(325 )也有相同的作用。
在圖3D中，為了看得清楚，在沒有光束并且使第一和第二光接口 (305、 355 )向外傾斜的情況下示出光互連(300 )。第一光接口 ( 305 ) 包括多個光源(360 )，并且第二光接口 ( 355 )包括多個光接收器(365 )。
現(xiàn)在參照圖4,示出了另一示范性光互連(400 )。光互連(400) 包括第一和第二光接口 (405、 455 )、第一和第二相對的凸透鏡(425、 435 ),以及用于第一和第二透鏡(425、 435 )的殼體托架(410、 415、 440、 445)。
第一光接口 ( 405 )包括多個分散光源(460 ),它們被配置為向第 一透鏡(425 )發(fā)射多個進行了數(shù)據(jù)編碼的分散光束，第一透鏡(425 ) 被配置為準直這些光束并向第二透鏡(435 )投射經(jīng)過準直的光束，第 二透鏡(435 )被配置為再聚焦這些光束。所得的多個分散光束從第二 透鏡(435 )傳到第二光接口 ( 455 )中的多個光接收器(465 )上。
在本實施例中，第二光接口 ( 455 )具有比第一光接口 ( 405 )中存 在的光源(460)的數(shù)目更多的光接收器(465 )。該具有冗余光接收器 (465 )的系統(tǒng)允許第一和第二透鏡(425、 435 )之間的角度和位置對準偏差的更大靈活度。由于再聚焦的光束可以從第二透鏡(435 )投射 到更大的表面面積，第二光接口 ( 455 )上的光接收器(465 )在未達到 最佳透鏡對準的情況下，接收到再聚焦光束的概率要高很多。對在第二 光接口 ( 455 )中的特定光接收器(465 )處接收的光束使用信號處理， 可以識別產(chǎn)生所接收光束的光源(460)，并且隨后可以將編碼數(shù)據(jù)送 至其預(yù)定的目的地。
當(dāng)準直光束被再聚焦到第二光接口 ( 455 )的光檢測器上時，可能 發(fā)生位置偏移和/或角度偏移。為了避免丟失包含在光束中的任何數(shù)據(jù)通 道，第二光接口 ( 455 )必須具有各個邊都比第一光接口 (405 )上的光 源陣列大出大于最大可能像偏移的量的光接收器陣列。
利用已知的像處理技術(shù)可以檢測被檢測到的光束的偏移和旋轉(zhuǎn)。一 開始，通過從第一光接口 ( 405 )上的信號光源發(fā)送測試信號并找出第 二光接口 ( 455 )的光接收器陣列上的最大強度位置，可以確定位置偏 移。通過計算形心可以更精確地確定該偏移。如果第一光接口 ( 405 ) 中的第二光源隨后被激活，則還可以估算旋轉(zhuǎn)誤差。該程序可以在比使 用光互連(400 )的系統(tǒng)中的機械振動快很多的時間尺度上執(zhí)行，機械 振動是對透鏡對準偏差起主要作用的因素之一，并且以較低的占空比來 執(zhí)行，使得不會明顯降低通信速率。
為了連續(xù)跟蹤光束偏移，可以使用另外的算法和技術(shù)。美國專利第 6195475號中描述了一種這樣的示范性算法，通過引用將該美國專利的 完整內(nèi)容結(jié)合在本文中。熟悉本領(lǐng)域的人可以理解的是，很多其它像處 理方法和算法可以:故用來計算光束偏移、對準偏差，等等。
一旦知道了光束偏移，該信息必須在通信過程中被使用來將第二光 接口 ( 455 )中各單個光接收器所指示的值轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。通常，希望使 在第二光接口 ( 455 )中各單個光接收器處檢測的信號強度最大化，同 時避免來自預(yù)定用于第二光接口 ( 455 )中相鄰的光接收器的光束的串 擾。在一些實施例中，第一光接口 ( 405 )中相鄰的光源之間可以有足 夠的空間，使得兩個光源不會被第二光接口 ( 455 )中同一光接收器檢 測到。
在第二光接口 ( 455 )中的各單個光接收器包括多個檢測器部件的 實施例中，可以僅識別出與給定光源對應(yīng)的最亮的檢測器部件，并且將 其作為數(shù)據(jù)源進行解調(diào)?？梢杂秒娮泳€路將各光接收器的輸出送至合適的數(shù)據(jù)通道。
在又一個實施例中，時分或波分方案可以被用來避免第一和第二光
現(xiàn)在參照圖5,示出了另一示范性光互連(500)。和上述實施例一 樣，光互連(500)包括第一和第二光接口 ( 505、 555 )、第一和第二 相對的凸透鏡(525、 535 ),以及用于第一和第二透鏡(525、 535 )的 殼體托架(510、 515、 540、 545)。
與本說明書的原理一致，第一光接口 ( 505 )包括多個分散光源 (560),它們被配置為向第一透鏡(525 )發(fā)射多個編碼了數(shù)據(jù)的分散 光束，第一透鏡(525 )被配置為準直這些光束并向第二透鏡(535 )投 射經(jīng)過準直的光束，第二透鏡(535 )被配置為再聚焦這些光束。所得 的多個分散光束從第二透鏡(535 )傳到第二光接口 ( 555 )中的多個光 接收器(565 )上。
為了避免由微小的透鏡對準偏差導(dǎo)致的誤差或不利的通信情況，本 實施例的第二光接口 ( 555 )包括比第一光接口 ( 505 )更大的表面面積， 以及具有比來自第一光接口 ( 505 )上各光源的光束的寬度更小的表面 面積的多個光接收器(565 )。以這種方式，可以由第二光接口 ( 555 ) 中的多個冗余光接收器(565 )來檢測從第二透鏡(535 )向第二光接口 (555 )傳輸?shù)脑倬劢构馐?。可以與從第二光接口 ( 555 )中的光接收器 (565 )的讀取相結(jié)合地使用信號處理算法，來確定所接收光束的光源，
示范性系統(tǒng)
現(xiàn)在參照圖6，示出了示范性系統(tǒng)(600 )。示范性系統(tǒng)(600)包 括第一電路板(605 )和第二電路板(610)，并且使用根據(jù)本說明書的 原理的示范性光互連(645 )。示范性光互連(645 )被用來在第一和第 二電路板(605、610)的部件之間傳輸編碼到光束上的數(shù)據(jù)。電路板(605、 610)可以被裝在#幾架中，在該才/L架中可以有選4奪地連接、拆下和/或更 換多個電路板。
由于非常希望在機架中快速、容易地更換電路板，光互連(645 ) 被配置為容許電路板(605、 610)的小定位誤差。光互連(645 )包括 第一和第二光接口 ( 620、 635 )、第一和第二相對的凸透鏡(625、 640),以及殼體(615、 630 ),殼體(615、 630 )將第一和第二透鏡(625、 640)固定在相對于第一和第二光接口 (分別為620、 635 )基本固定的位置。
與本說明書中先前所討論的原理一致，第一透鏡(625 )被配置為 準直由第一光接口 ( 620 )中的光源產(chǎn)生的分散的編碼光束。第一透鏡 (625 )被進一步配置為再聚焦從第二透鏡(640)引到第一透鏡(625 ) 上的光束，并將所得的分散光束送至第一光接口 ( 620)中的光接收器。
同樣地，第二透鏡(640)被配置為準直由第二光接口 ( 635 )中的 光源產(chǎn)生的分散的編碼光束。第二透鏡(640 )被進一步配置為再聚焦 從第一透鏡(625 )引到第二透鏡(640)上的光束，并將所得的分散光 束送至第二光接口 ( 635 )中的光接收器。如上所述，經(jīng)過準直的光可 以在透鏡(625、 640)之間直線地傳輸，或者可以在透鏡(625、 640 ) 之間反轉(zhuǎn)，使得鏡像被呈現(xiàn)到相對的光接口 (分別為620、 635 )上
光接口 ( 620、 635 )中的光接收器可以具有硬件和/或軟件，以向在 兩塊電路板(605、 610)之間傳輸和接收的光束編碼、調(diào)制數(shù)據(jù)，以及 從這些光束上解碼和/或解調(diào)制數(shù)據(jù)。另外，光接口 ( 620、 635 )可以包 括信號處理硬件和/或軟件，以使檢測到的光束與相應(yīng)的電路板上的光接 口中的光源相配，這與文中所述原理一致。另外，根據(jù)本說明書先前所 述的原理可以增加透鏡對準偏差容許度。
示范性方法
現(xiàn)在參照圖7,示出了示例說明示范性光通信方法(700)的流程圖。 示范性方法(700)包括在第一電路板上提供多個光源(步驟705 ); 在第一透鏡中準直來自光源的多個編碼光束(步驟710);在第二電路 板上的第二透鏡中再聚焦編碼光束(步驟715);以及在第二電路板上 的多個光接收器中接收再聚焦的光束(步驟725 )。
相配(步驟730 )。接收的光束隨后被解調(diào)制以取回編碼數(shù)據(jù)(步驟735 ), 并且該數(shù)據(jù)被提供給其預(yù)定接收方(步驟740)。
方法(700)可以進一步包括步驟基本對準第一透鏡和第二透鏡； 以及確定光接收器所檢測到的光束是由多個光源中的哪 一 個產(chǎn)生的。
權(quán)利要求
1.一種光互連(100、200、300、400、500、645)，包括多個光源(110、360、460、560)，第一透鏡(115、225、325、425、525、625)，其被配置為準直來自所述多個光源(110、360、460、560)的光束(320、350)；第二透鏡(120、230、335、435、535、640)，其被配置為再聚焦所述光束(320、350)；以及多個光接收器(125、365、465、565)，其被配置為接收來自所述第二透鏡(120、230、335、435、535、640)的所述再聚焦光束(320、350)。
2. 如權(quán)利要求1所述的光互連(100、 2Q0、 300、 400、 500、 645 ), 其中所述第一透鏡(115、 225、 325 、 425 、 525 、 625 )關(guān)于每個所述光 束(320、 35 0 )自身對其進行準直，并且關(guān)于所述光接收器(125、 365 、 465 、 565 )反轉(zhuǎn)所述光源(110、 360、 460、 560 )的像。
3. 如權(quán)利要求1所述的光互連(100、 200、 300、 400、 500、 645 ), 其中所述多個光接收器(125、 365 、 465、 565 )包括與所述多個光源(110、 360、 460、 560 )中的每一個對應(yīng)的至少一個光接收器(125、 365 、 465、 565 )。
4. 如權(quán)利要求1所述的光互連(100、 200、 300、 400、 500、 645 )， 其中用數(shù)據(jù)對所述光束(320、 35 0 )進行編碼。
5. 如權(quán)利要求1所述的光互連(100、 200、 300、 400、 500、 645 ), 其中所述第二透鏡(120、 230、 335 、 435 、 5 35 、 640 )被進一步配置為 準直來自第二多個光源UIO、 360、 460、 560 )的光束(320、 35 0 )。
6. 如權(quán)利要求1所述的光互連(100、 200、 300、 400、 500、 645 )， 其中所述第一透鏡(115、 225 、 325 、 425、 525 、 625 )和所述第二透鏡(120、 230、 335 、 435 、 5 35 、 640 )包括明顯的凸、凹或非球形的表面。
7. —種板間通信系統(tǒng)，包括第一電路板(605 ),包括多個光源(UO、 360、 460、 560 )和第 一透鏡(115、 225、 325、 425、 525、 625 ),其中所述第 一透鏡(115 、 225、 325、 425、 525 、 625 ) -波配置為準直來自所述多個光源(110、 360、 460、 560 )的光束(320、 350 );第二電路板(610),包括多個光接收器(125、 365 、 465、 565 )和第二透鏡(120、 230、 335、 435、 5 35 、 640 ),其中所述第二透鏡(120、 230、 335、 435、 535、 640 ):故配置為再聚焦所述光束(320、 350 ), 并且將所述光束(320、 350 )引向所述光接收器(125、 365 、 465、 565 )。
8. 如權(quán)利要求7所述的板間通信系統(tǒng)，其中所述第一透鏡(115、 225、 325、 425、 525、 625 )關(guān)于每個所述光束(320、 350 )自身對其 進行準直，并且關(guān)于所迷光接收器(125、 365、 465、 565 )反轉(zhuǎn)所述光 源(110、 360、 460、 560 )的像。
9. 如權(quán)利要求7所述的板間通信系統(tǒng)，其中所述第一電路板(605 ) 包括數(shù)據(jù)調(diào)制器部件，其被配置為將數(shù)據(jù)編碼到所述光束(320、 350 ) 上。
10.如權(quán)利要求7所述的板間通信系統(tǒng)，其中所述第二電路板(610) 包括解調(diào)制器部件，其被配置為從所述光束(320、 350 )中取回編碼數(shù)據(jù)。
11. 如權(quán)利要求7所述的板間通信系統(tǒng)，其中所述第二電路板(610) 包括信號處理模塊，其被配置為確定檢測到的光束(320、 35 0 )是由所 述多個光源(110、 360、 460、 560 )中的哪一個產(chǎn)生的。
12. —種光通信方法，所述方法包括在第一透鏡(115、 22 5 、 325、 425、 525 、 625 )中準直多個光束(32 0、 350 );在第二透鏡(120、 230、 335 、 435 、 5 35 、 640 )中再聚焦所述多個 光束(320、 350 );以及在多個光接收器(125、 365 、 465、 565 )中接收來自所述第二透鏡 (120、 230、 335 、 435 、 5 35 、 640 )的所述再聚焦的多個光束(320、 350 )。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括將數(shù)據(jù)編碼到所述光 束(32Q、 35G )上。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一透鏡(115、 225、 325 、 425、 525 、 625 )關(guān)于每個所述光束(320、 350 )自身對其進行準 直，并且關(guān)于所述光接收器(125、 365、 465 、 565 )反轉(zhuǎn)產(chǎn)生所述光束(320、 350 )的光源(110、 360、 460、 560 )的像。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括確定所述光束(320、 350 )是由多個光源(110、 360、 460、 560 )中的哪一個產(chǎn)生的。
全文摘要
一種光互連(100、200、300、400、500、645)，包括多個光源(110、360、460、560)；第一透鏡(115、225、325、425、525、625)，其被配置為準直來自該多個光源(110、360、460、560)的光束(320、350)；第二透鏡(120、230、335、435、535、640)，其被配置為再聚焦光束(320、350)；以及多個光接收器(125、365、465、565)，其被配置為接收來自第二透鏡(120、230、335、435、535、640)的再聚焦光束(320、350)。
文檔編號G02B6/32GK101688952SQ200880021050
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者C·桑托里, D·斯圖爾特, D·法塔爾, N·奎托里亞諾, R·S·威廉斯, R·比克內(nèi)爾, S·-Y·王, W·吳 申請人:惠普開發(fā)有限公司