專利名稱：全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光通信，互聯(lián)網(wǎng)絡，特別涉及全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構。
背景技術：
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，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用前景。
光互連的網(wǎng)絡拓撲結構的重建和擴展，新型互連器件的研究和應用，互連方式的應用和擴展，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)絡研究的重點和難點。全息術是一種基于光的干涉和衍射原理的二步成像的技術。而全息術中的計算全息圖(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。所以用全息元件構成的光互連結構方便靈活，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)絡結構具有組播和路由的功能，目前，尚未見相關成熟技術的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，具有組播和路由的功能。
本發(fā)明采用的技術方案是，全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，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個通道設置為互連的輸出通道，另一個通道設置為控制通道，通過控制通道的作用可以選擇前述n個通道的關閉功能，n為自然正整數(shù)。
所述控制器，由8個光開關組成，每一行8個輸入端口的信號輸入到一個光開關中，光開關根據(jù)輸入信號的目的地址輸出到相應的全息元件中，每個光開關有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)絡結構具有任意輸入端口的組播功能。該互連結構的拓撲結構易于擴展，且易于重構，能夠實現(xiàn)大規(guī)模互連網(wǎng)絡。本發(fā)明的全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構方便靈活，空間帶寬積大，并易于復制。


圖1由全息元件構成的光互連網(wǎng)絡。
圖2由全息元件構成的8×8的光互連網(wǎng)絡結構。
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)明采用光開關做控制器，光開關根據(jù)目的地址要求選擇相應的全息圖。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閉情況。因為光開關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?，所以實現(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，并且該互連結構端口數(shù)目能夠任意擴展，且易于重構，易于實現(xiàn)大規(guī)?；ミB網(wǎng)絡。
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建的光互連網(wǎng)絡。該互連結構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。該互連結構的拓撲結構易于擴展，且易于重構，能夠實現(xiàn)大規(guī)模互連網(wǎng)絡。
下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
附圖1為利用全息元件構建的光互連網(wǎng)絡。
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，選擇后面相應的全息圖，它可以由m個nxm的光開關構成，它具有判斷目的地址并進行相應路由操作的功能。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)絡說明本發(fā)明結構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個光開關組成，每一行8個輸入端口的信號輸入到一個光開關中，光開關根據(jù)輸入信號的地址路由到下面相應的全息圖中。每個光開關有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個通道分別對應相應的輸出端口，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?？刂仆ǖ揽梢赃x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。
光開關可以采用OMM公司的8×8MEMS光開關。這種類型的MEMS光開關是數(shù)值式光開關。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，本領域的技術人員經(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力要求范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，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)權利要求1所述的一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，其特征是，每個全息圖有n+1個衍射通道，其中的n個通道設置為互連的輸出通道，另一個通道設置為控制通道，通過控制通道的作用可以選擇前述n個通道的關閉功能，n為自然正整數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，其特征是所述輸入端口設置有64個通道，所述控制器，由8個光開關組成，輸入端口每一行8個通道的信號輸入到一個光開關中，光開關根據(jù)輸入信號的目的地址輸出到相應的全息圖元件中，每個光開關有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)權利要求1或2所述的一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，其特征是，每個全息圖取奇數(shù)的衍射級次構成等光強的衍射通道。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，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)權利要求4所述的一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，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，特別涉及全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構。為提供一種全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，具有組播和路由的功能，易于擴展，且易于重構，能夠實現(xiàn)大規(guī)模互連網(wǎng)絡，本發(fā)明采用的技術方案是，全息元件構成的光互連網(wǎng)絡結構，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)明主要應用于構建光互連網(wǎng)絡。
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