专利名称：全息元件构成的光互连网络结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信，互联网络，特别涉及全息元件构成的光互连网络结构。
背景技术：
虽然电互连具有工艺成熟、成本低廉、连接简单等优点，但是随着处理单元对通信速度的要求日益提高，电互连的带宽限制，时钟歪斜，严重串话，寄生效应，易受电磁场的干扰和易损耗的局限性逐渐显示出来了。而光互连因为有着极高的空间和时间带宽积，抗干扰，互连数大、互连密度高，无触点互连、等程性、低功耗等优点，从而显示出光明的应用前景。
光互连的网络拓扑结构的重建和扩展，新型互连器件的研究和应用，互连方式的应用和扩展，互连密度的提高和扩展，互连速度的提高一直都是光互连网络研究的重点和难点。全息术是一种基于光的干涉和衍射原理的二步成像的技术。而全息术中的计算全息图(CGHComputer Generated Hologram)是根据光波的数学描述，由计算机设计并控制绘图仪等而制成的全息图，理论上可实现任意形状波前，不需要物体的实际存在。所以用全息元件构成的光互连结构方便灵活，空间带宽积大，并易于复制和扩展。本发明提出的光互连网络结构具有组播和路由的功能，目前，尚未见相关成熟技术的文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种全息元件构成的光互连网络结构，具有组播和路由的功能。
本发明采用的技术方案是，全息元件构成的光互连网络结构，由输入端口，根据输入端口进来的信号判断它的目的地址并选择后面相应的全息图的控制器，装有全息图的全息元件，输出端口组成。
其中，每个全息图有n+1个衍射通道，其中的n个通道设置为互连的输出通道，另一个通道设置为控制通道，通过控制通道的作用可以选择前述n个通道的关闭功能，n为自然正整数。
所述控制器，由8个光开关组成，每一行8个输入端口的信号输入到一个光开关中，光开关根据输入信号的目的地址输出到相应的全息元件中，每个光开关有8个输入端，8个输出端，可以把任意输入端的信号路由到任意的全息元件中。
每个全息图取奇数的衍射级次构成等光强的衍射通道，全息图采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9级次的衍射光，其中+9级次的衍射光作为控制通道。
或者，每个全息图取奇数的衍射级次构成等光强的衍射通道，全息图采用-9，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7级次的衍射光，其中-9级次的衍射光作为控制通道。
本发明提供的可以带来如下效果本发明采用全息图的一个衍射通道作为控制通道，并且在全息图前增加了控制元件，从而实现了可以选择任意全息图和全息图的任意衍射通道的目的，实现了任意输入端口到任意输出端口的路由功能。而且可以通过控制器路由到所有的全息元件中，选择所有的衍射通道，所以该互连网络结构具有任意输入端口的组播功能。该互连结构的拓扑结构易于扩展，且易于重构，能够实现大规模互连网络。本发明的全息元件构成的光互连网络结构方便灵活，空间带宽积大，并易于复制。
图1由全息元件构成的光互连网络。
图2由全息元件构成的8×8的光互连网络结构。
图1、图2中，1a是输入端，2a是控制器，3a是全息图，4a是输出端，9a、9b、9c分别代表一个控制通道。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
本发明的光互连网络由mxn个输入端口，根据输入端口进来的信号判断它的目的地址并选择后面相应的全息图的控制器，m个全息图和mxn个输出端口组成。输入端口的信号输入到控制器，本发明采用光开关做控制器，光开关根据目的地址要求选择相应的全息图。每个全息图可以输出n+1个通道，其中n个输出信号进入输出端，另一个通道作为控制通道，可以控制全息图中的某一个通道的关闭情况。因为光开关可以选择所有的全息图，每个全息图也可以传输到所有的输出通道，所以实现了某个输入端的组播功能。同时因为通过选择某个全息图和全息图的某个特定通道，实现了任意输入端口到任意输出端口的路由功能。所以本发明具有任意输入端的信号到任意输出端信号的组播和路由功能，并且该互连结构端口数目能够任意扩展，且易于重构，易于实现大规模互连网络。
本发明的目的在于提供一种新型的利用计算全息元件构建的光互连网络。该互连结构采用的全息图的一个衍射通道作为控制通道，并且在全息图前增加了控制元件，从而实现了可以选择任意全息图和全息图的任意通道的目的，实现了任意输入端口到任意输出端口的路由功能。该互连结构的拓扑结构易于扩展，且易于重构，能够实现大规模互连网络。
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为利用全息元件构建的光互连网络。
附图中1a为输入端口，它由m行节点组成，每行有n个节点，输入端的端口数目为mxn。2a为控制器，根据输入端进来的信号判断它的目的地址，选择后面相应的全息图，它可以由m个nxm的光开关构成，它具有判断目的地址并进行相应路由操作的功能。3a为全息元件，图中共有m个全息图。每个全息图有n+1个衍射通道，它可以将输入的光信号等光强的输出到n+1个输出通道。其中的n个通道作为互连的输出通道，另一个通道作为控制通道，通过控制通道的作用可以选择这n个通道的关闭功能。4a为输出通道，由m行节点组成，每行有n个节点，共有mxn个输出端口，从而实现了互连网络的组播和路由功能，m、n为自然正整数。
下面以8×8共64端口的互连网络说明本发明结构的实施方法和工作原理。
图2中1a为输入端口，它为8×8共64个端口的输入端，可以是光互连中的某个输入端，也可以是光源阵列，2a为控制器，它由8个光开关组成，每一行8个输入端口的信号输入到一个光开关中，光开关根据输入信号的地址路由到下面相应的全息图中。每个光开关有8个输入端，8个输出端，可以把任意输入端的信号路由到任意的全息图中。图2中为8个全息图，每个全息图有9个衍射通道，其中的8个通道分别对应相应的输出端口，另外一个通道为控制通道。全息图可以采用计算全息的方法获得，每个全息图取奇数的衍射级次构成等光强的衍射通道。全息图采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9级次的衍射光，其中+9级次的衍射光作为控制通道，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7级次的衍射光作为衍射通道。控制通道可以选择全息图的哪一路通道，从而实现了信号到任意输出端口的路由。
同样的道理，全息图采用-9，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7级次的衍射光，其中-9级次的衍射光作为控制通道，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7级次的衍射光作为衍射通道。全息图采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9级次的衍射光，其中-7级次的衍射光作为控制通道，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9级次的衍射光作为衍射通道。
光开关可以采用OMM公司的8×8MEMS光开关。这种类型的MEMS光开关是数值式光开关。它的核心是二维微型镜阵列，即微反射镜和光纤位于同一平面上，每个微镜的状态在微致动器的作用下只有两种即1(通)和0(断)，在接通状态下的每面反射镜都把平行光束从输入光纤引向输出光纤。全息图可以利用计算机来进行制作。主要分为两步，首先确定全息面上复振幅分布，以及将该分布形成全息图编码。现在可以利用电子束直写的方法得到。
此外，本领域的技术人员经由本发明提供的启示，自然可以做出各种改善设计，例如如果要减小控制时间，可以多布置几个控制器，或者通过时延控制解决各端口数据同时输入可能造成的阻塞问题。上述内容也在本说明书解释的权力要求范围之内。
权利要求
1.一种全息元件构成的光互连网络结构，其特征是，由输入端口，根据输入端口进来的信号判断它的目的地址并选择后面相应的全息图的控制器，装有全息图的全息元件，输出端口组成。
2.根据权利要求1所述的一种全息元件构成的光互连网络结构，其特征是，每个全息图有n+1个衍射通道，其中的n个通道设置为互连的输出通道，另一个通道设置为控制通道，通过控制通道的作用可以选择前述n个通道的关闭功能，n为自然正整数。
3.根据权利要求1所述的一种全息元件构成的光互连网络结构，其特征是所述输入端口设置有64个通道，所述控制器，由8个光开关组成，输入端口每一行8个通道的信号输入到一个光开关中，光开关根据输入信号的目的地址输出到相应的全息图元件中，每个光开关有8个输入端，8个输出端，可以把任意输入端的信号输出到任意的全息图元件中。
4.根据权利要求1或2所述的一种全息元件构成的光互连网络结构，其特征是，每个全息图取奇数的衍射级次构成等光强的衍射通道。
5.根据权利要求4所述的一种全息元件构成的光互连网络结构，其特征是，全息图采用-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7，+9级次的衍射光，其中+9级次的衍射光作为控制通道。
6.根据权利要求4所述的一种全息元件构成的光互连网络结构，其特征是，全息图采用-9，-7，-5，-3，-1，+1，+3，+5，+7级次的衍射光，其中-9级次的衍射光作为控制通道。
全文摘要
本发明涉及光通信，互联网络，特别涉及全息元件构成的光互连网络结构。为提供一种全息元件构成的光互连网络结构，具有组播和路由的功能，易于扩展，且易于重构，能够实现大规模互连网络，本发明采用的技术方案是，全息元件构成的光互连网络结构，由输入端口，根据输入端口进来的信号判断它的目的地址并选择后面相应的全息图的控制器，装有全息图的全息元件，输出端口组成。本发明主要应用于构建光互连网络。
文档编号H04L12/46GK1996797SQ20061012988
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月5日 优先权日2006年12月5日
发明者张红霞, 张以谟, 井文才, 贾大功, 吕且妮 申请人:天津大学