專利名稱：全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，特別涉及全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
雖然電互連具有工藝成熟、成本低廉、連接簡單等優(yōu)點，但是隨著處理單元對通信速度的要求日益提高，電互連的帶寬限制，時鐘歪斜，嚴重串話，寄生效應(yīng)，易受電磁場的干擾和易損耗的局限性逐漸顯示出來了。而光互連因為有著極高的空間和時間帶寬積，抗干擾，互連數(shù)大、互連密度高，無觸點互連、等程性、低功耗等優(yōu)點，從而顯示出光明的應(yīng)用前景。
光互連的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的重建和擴展，新型互連器件的研究和應(yīng)用，互連方式的應(yīng)用和擴展，互連密度的提高和擴展，互連速度的提高一直都是光互連網(wǎng)絡(luò)研究的重點和難點。全息術(shù)是一種基于光的干涉和衍射原理的二步成像的技術(shù)。而全息術(shù)中的計算全息圖(CGHComputer Generated Hologram)是根據(jù)光波的數(shù)學描述，由計算機設(shè)計并控制繪圖儀等而制成的全息圖，理論上可實現(xiàn)任意形狀波前，不需要物體的實際存在。所以用全息元件構(gòu)成的光互連結(jié)構(gòu)方便靈活，空間帶寬積大，并易于復制和擴展。本發(fā)明提出的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有組播和路由的功能，目前，尚未見相關(guān)成熟技術(shù)的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有組播和路由的功能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由輸入端口，根據(jù)輸入端口進來的信號判斷它的目的地址并選擇后面相應(yīng)的全息圖的控制器，裝有全息圖的全息元件，輸出端口組成。
其中，每個全息圖有n+1個衍射通道，其中的n個通道設(shè)置為互連的輸出通道，另一個通道設(shè)置為控制通道，通過控制通道的作用可以選擇前述n個通道的關(guān)閉功能，n為自然正整數(shù)。
所述控制器，由8個光開關(guān)組成，每一行8個輸入端口的信號輸入到一個光開關(guān)中，光開關(guān)根據(jù)輸入信號的目的地址輸出到相應(yīng)的全息元件中，每個光開關(guān)有8個輸入端，8個輸出端，可以把任意輸入端的信號路由到任意的全息元件中。
每個全息圖取奇數(shù)的衍射級次構(gòu)成等光強的衍射通道，全息圖采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9級次的衍射光，其中+9級次的衍射光作為控制通道。
或者，每個全息圖取奇數(shù)的衍射級次構(gòu)成等光強的衍射通道，全息圖采用-9，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7級次的衍射光，其中-9級次的衍射光作為控制通道。
本發(fā)明提供的可以帶來如下效果本發(fā)明采用全息圖的一個衍射通道作為控制通道，并且在全息圖前增加了控制元件，從而實現(xiàn)了可以選擇任意全息圖和全息圖的任意衍射通道的目的，實現(xiàn)了任意輸入端口到任意輸出端口的路由功能。而且可以通過控制器路由到所有的全息元件中，選擇所有的衍射通道，所以該互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有任意輸入端口的組播功能。該互連結(jié)構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)易于擴展，且易于重構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)?；ミB網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方便靈活，空間帶寬積大，并易于復制。


圖1由全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)。
圖2由全息元件構(gòu)成的8×8的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖1、圖2中，1a是輸入端，2a是控制器，3a是全息圖，4a是輸出端，9a、9b、9c分別代表一個控制通道。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明的光互連網(wǎng)絡(luò)由mxn個輸入端口，根據(jù)輸入端口進來的信號判斷它的目的地址并選擇后面相應(yīng)的全息圖的控制器，m個全息圖和mxn個輸出端口組成。輸入端口的信號輸入到控制器，本發(fā)明采用光開關(guān)做控制器，光開關(guān)根據(jù)目的地址要求選擇相應(yīng)的全息圖。每個全息圖可以輸出n+1個通道，其中n個輸出信號進入輸出端，另一個通道作為控制通道，可以控制全息圖中的某一個通道的關(guān)閉情況。因為光開關(guān)可以選擇所有的全息圖，每個全息圖也可以傳輸?shù)剿械妮敵鐾ǖ溃詫崿F(xiàn)了某個輸入端的組播功能。同時因為通過選擇某個全息圖和全息圖的某個特定通道，實現(xiàn)了任意輸入端口到任意輸出端口的路由功能。所以本發(fā)明具有任意輸入端的信號到任意輸出端信號的組播和路由功能，并且該互連結(jié)構(gòu)端口數(shù)目能夠任意擴展，且易于重構(gòu)，易于實現(xiàn)大規(guī)?；ミB網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的利用計算全息元件構(gòu)建的光互連網(wǎng)絡(luò)。該互連結(jié)構(gòu)采用的全息圖的一個衍射通道作為控制通道，并且在全息圖前增加了控制元件，從而實現(xiàn)了可以選擇任意全息圖和全息圖的任意通道的目的，實現(xiàn)了任意輸入端口到任意輸出端口的路由功能。該互連結(jié)構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)易于擴展，且易于重構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模互連網(wǎng)絡(luò)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
附圖1為利用全息元件構(gòu)建的光互連網(wǎng)絡(luò)。
附圖中1a為輸入端口，它由m行節(jié)點組成，每行有n個節(jié)點，輸入端的端口數(shù)目為mxn。2a為控制器，根據(jù)輸入端進來的信號判斷它的目的地址，選擇后面相應(yīng)的全息圖，它可以由m個nxm的光開關(guān)構(gòu)成，它具有判斷目的地址并進行相應(yīng)路由操作的功能。3a為全息元件，圖中共有m個全息圖。每個全息圖有n+1個衍射通道，它可以將輸入的光信號等光強的輸出到n+1個輸出通道。其中的n個通道作為互連的輸出通道，另一個通道作為控制通道，通過控制通道的作用可以選擇這n個通道的關(guān)閉功能。4a為輸出通道，由m行節(jié)點組成，每行有n個節(jié)點，共有mxn個輸出端口，從而實現(xiàn)了互連網(wǎng)絡(luò)的組播和路由功能，m、n為自然正整數(shù)。
下面以8×8共64端口的互連網(wǎng)絡(luò)說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)的實施方法和工作原理。
圖2中1a為輸入端口，它為8×8共64個端口的輸入端，可以是光互連中的某個輸入端，也可以是光源陣列，2a為控制器，它由8個光開關(guān)組成，每一行8個輸入端口的信號輸入到一個光開關(guān)中，光開關(guān)根據(jù)輸入信號的地址路由到下面相應(yīng)的全息圖中。每個光開關(guān)有8個輸入端，8個輸出端，可以把任意輸入端的信號路由到任意的全息圖中。圖2中為8個全息圖，每個全息圖有9個衍射通道，其中的8個通道分別對應(yīng)相應(yīng)的輸出端口，另外一個通道為控制通道。全息圖可以采用計算全息的方法獲得，每個全息圖取奇數(shù)的衍射級次構(gòu)成等光強的衍射通道。全息圖采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9級次的衍射光，其中+9級次的衍射光作為控制通道，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7級次的衍射光作為衍射通道。控制通道可以選擇全息圖的哪一路通道，從而實現(xiàn)了信號到任意輸出端口的路由。
同樣的道理，全息圖采用-9，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7級次的衍射光，其中-9級次的衍射光作為控制通道，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7級次的衍射光作為衍射通道。全息圖采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9級次的衍射光，其中-7級次的衍射光作為控制通道，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9級次的衍射光作為衍射通道。
光開關(guān)可以采用OMM公司的8×8MEMS光開關(guān)。這種類型的MEMS光開關(guān)是數(shù)值式光開關(guān)。它的核心是二維微型鏡陣列，即微反射鏡和光纖位于同一平面上，每個微鏡的狀態(tài)在微致動器的作用下只有兩種即1(通)和0(斷)，在接通狀態(tài)下的每面反射鏡都把平行光束從輸入光纖引向輸出光纖。全息圖可以利用計算機來進行制作。主要分為兩步，首先確定全息面上復振幅分布，以及將該分布形成全息圖編碼?，F(xiàn)在可以利用電子束直寫的方法得到。
此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員經(jīng)由本發(fā)明提供的啟示，自然可以做出各種改善設(shè)計，例如如果要減小控制時間，可以多布置幾個控制器，或者通過時延控制解決各端口數(shù)據(jù)同時輸入可能造成的阻塞問題。上述內(nèi)容也在本說明書解釋的權(quán)力要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征是，由輸入端口，根據(jù)輸入端口進來的信號判斷它的目的地址并選擇后面相應(yīng)的全息圖的控制器，裝有全息圖的全息元件，輸出端口組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征是，每個全息圖有n+1個衍射通道，其中的n個通道設(shè)置為互連的輸出通道，另一個通道設(shè)置為控制通道，通過控制通道的作用可以選擇前述n個通道的關(guān)閉功能，n為自然正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征是所述輸入端口設(shè)置有64個通道，所述控制器，由8個光開關(guān)組成，輸入端口每一行8個通道的信號輸入到一個光開關(guān)中，光開關(guān)根據(jù)輸入信號的目的地址輸出到相應(yīng)的全息圖元件中，每個光開關(guān)有8個輸入端，8個輸出端，可以把任意輸入端的信號輸出到任意的全息圖元件中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征是，每個全息圖取奇數(shù)的衍射級次構(gòu)成等光強的衍射通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征是，全息圖采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9級次的衍射光，其中+9級次的衍射光作為控制通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征是，全息圖采用-9，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7級次的衍射光，其中-9級次的衍射光作為控制通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及光通信，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，特別涉及全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為提供一種全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有組播和路由的功能，易于擴展，且易于重構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模互連網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，全息元件構(gòu)成的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由輸入端口，根據(jù)輸入端口進來的信號判斷它的目的地址并選擇后面相應(yīng)的全息圖的控制器，裝有全息圖的全息元件，輸出端口組成。本發(fā)明主要應(yīng)用于構(gòu)建光互連網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04L12/46GK1996797SQ20061012988
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者張紅霞, 張以謨, 井文才, 賈大功, 呂且妮 申請人:天津大學