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JP3744278B2 - Signal processing device - Google Patents

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JP3744278B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の伝送を担う光データバス、及びその光データバスを用いたデータの送受を含む信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の超大規模集積回路(VLSI)の開発により、データ処理システムで使用する回路基板(ドーターボード)の回路機能が大幅に増大してきている。回路機能が増大するにつれて各回路基板に対する信号接続数が増大する為、各回路基板(ドーターボード)間をバス構造で接続するデータバスボード(マザーボード)には多数の接続コネクタと接続線を必要とする並列アーキテクチャが採用されてきている。
【0003】
ここで、接続線の多層化と微細化により並列化を進めることにより並列バスの動作速度の向上が計られてきたが、接続配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅延により、システムの処理速度が並列バスの動作速度によって制限されることもある。また、並列バス接続配線の高密度化による電磁ノイズの問題もシステムの処理速度向上に対しては大きな制約となる。
【0004】
この様な問題を解決し、並列バスの動作速度の向上を計るために、光インターコネクションと呼ばれるシステム内光接続技術を用いることが検討されている。
【0005】
なお、光インターコネクション技術の概要は、『内田禎二、第9回回路実装学術講演大会 15C01、pp.201〜202』や『富室 久他.光インタコネクション技術の現状と動向 、IEEE Tokyo Section Denshi Tokyo No.33 pp.81〜86、1994』に記載されている様に、システムの構成内容により様々な形態が提案されている。
【0006】
従来提案された様々な形態の光インターコネクション技術のうち、特開平2−41042号公報には、高速、高感度の発光/受光デバイスを用いた光データ伝送方式をデータバスに適用した例が開示されている。ここでは、各回路基板の表裏両面に発光/受光デバイスを配置し、システムフレームに組み込まれた隣接する回路基板上の発光/受光デバイス間を空間的に光で結合した各回路基板相互間のループ伝送用の直列光データバスが記載されている。
【0007】
この方式では、ある1枚の回路基板から送られた信号光が隣接する回路基板で光/電気変換され、さらにその回路基板でもう一度、電気/光変換されて、次に隣接する回路基板に信号光を送るというように、各回路基板上で光電気変換を繰り返しながらシステムフレームに組み込まれたすべての回路基板間に伝達される。
【0008】
このため、信号伝達速度は各回路基板上に配置された受光/発光デバイスの光/電気変換・電気/光変換速度に依存すると同時にその制約を受ける。また、各回路基板相互間のデータ伝送には、各回路基板上に配置された受光/発光デバイスによる、自由空間を介在させた光結合を用いているため、隣接する回路基板表裏両面に配置されている発光/受光デバイスの光学的位置合わせが行われ、すべての回路基板が光学的に結合していることが必要となる。さらに、自由空間を介して結合されているため、隣接する光データ伝送路間の干渉(クロストーク)が発生しデータの伝送不良も予想される。また、システムフレーム内の環境、例えば埃などにより信号光が散乱することによりデータの伝送不良が発生することも予想される。さらに、各回路基板が直列に配置されているため、いずれかのボードが取りはずされた場合にはそこで接続が途切れてしまい、それを補うための余分な回路基板が必要となる。すなわち、回路基板を自由に抜き差しすることができず、回路基板の数が固定されてしまうという問題がある。
【0009】
一方、2次元アレイデバイスを利用した回路基板相互間のデータ伝送技術が、特開昭61−196210号公報に開示されている。
【0010】
ここに開示された技術は、平行な2面を有し光源に対置されたプレートを具備し、プレート表面に配置された回折格子、反射素子により構成された光路を介して回路基板間を光学的に結合する方式である。
【0011】
この方式では、1点から発せられた光を固定された1点にしか接続できず電気バスの様に全ての回路ボード間を網羅的に接続することができないという問題がある。また、回折格子、反射素子による集積型の複雑な光学系が必要となり、位置合わせ等も難しいため、光学素子の位置ずれに起因して、隣接する光データ伝送路間の干渉(クロストーク)が発生しデータの伝送不良が予想されるという問題がある。さらに、回路基板間の接続情報はプレート表面に配置された回折格子、反射素子により決定されるため、回路基板を自由に着脱することができず拡張性が低いという問題がある。
【0012】
また、2次元アレイデバイスを利用した回路基板相互間のデータ伝送の他の技術が、特開平4−134415号公報に開示されている。ここに開示された技術は、空気よりも屈折率の高い透明な物質の中に負の曲率を有する複数個のレンズが前記物質の表面に形成されたレンズアレイと、前記光源から出射した光を前記レンズアレイの側面から入射せしめるための光学系と、から構成された光データバスが記載されている。また、負の曲率を有する複数個のレンズに変わって、屈折率の低い領域やホログラムを用いた方式も開示されている。
【0013】
この方式では、側面から入射した光が前記負の曲率を有する複数個のレンズやこれに変わる屈折率の低い領域やホログラムの構成された部分から面上に分配されて出射する作用を用いている。従って、入射位置と複数個のレンズやこれに変わる屈折率の低い領域やホログラムの構成された面上の出射位置との位置関係により出射信号の強度がバラツクことが考えられる。また、側面から入射した光が対向する側面から抜けてしまう割り合いも高いと考えられ、信号伝搬に利用される光の効率が低い。さらに、面上に構成される負の曲率を有する複数個のレンズやこれに変わる屈折率の低い領域やホログラムの位置に回路基板の光入力素子を配置する必要があるため、回路基板を配置するための自由度がなく拡張性が低いという様々な問題がある。
【0014】
これらの問題を解決する手段として、特開平10−123350号公報にはシート状の光データバスが開示されている。この方式は、共通信号路において入射した信号光を拡散して伝搬するものであるため、受発光部を有した複数の回路基板を簡易な取付けで確実に光結合させることができ、精密な光学的位置合わせを必要としない。また、回路基板の数や取付け位置を自由に変えることができ、拡張性に富んだ自由度の高いシステムを構築できる。また、伝送路を用いるため埃などに対する耐環境性を有し、光学的位置合わせを必要としないため温度変化等にも強い、という長所を備えている。
【0015】
上記光データバスにおいては、あらゆる方向に光を拡散させているため、受光素子の無い外部へ放出される光が多くなる。したがって、受光部に到達する光は少なくなり、光強度は非常に弱いものとなってしまい、高速化や低消費電力化には問題があった。
【0016】
上記課題を解決するために、特開平10−62657号公報には光データバスが開示されている。この光データバスでは、シート状の光データバスの任意の辺に設けられた信号光入射部より入射した信号光を、各入射部に対応した光拡散部において拡散し、コア及びクラッドからなる光伝送層を挟んで配置された信号光出射部に伝搬する方式が提案されている。
【0017】
この方式では、信号光入射部と信号光出射部の配置により、各入射部に対応した光拡散部における光の拡散分布を制御することにより、シート状の光伝送路を介して信号光を出射部方向に有効に導光可能とするため、シート状光データバスにおける伝送効率が向上し高速化や低消費電力化が可能となった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、信号光入射部と信号光出射部の配置に応じて光の拡散分布を制御する方式を用いても、以下に示す新たな問題が懸案され、この問題に起因する出力信号の変動が明らかになった。
【0019】
すなわち、図9に示すように、発光素子70から出射した信号光Lは、光データバス本体72の側面に設けられたレンズ74により光拡散部76に収束される。そして、信号光Lは光拡散部76で拡散された後、フルネルレンズ78を透過して、回路基板80上に搭載された集光レンズ82で集光され、受光素子84で受光される。
【0020】
ここで、受光素子84が搭載される各回路基板80は、回路基板80自体の厚みとその回路基板80上に搭載される回路の厚みの分の間隔(例えば、10mm)を置いて、光データバス本体72の光出射面86に対して直交する方向に配置されている。したがって、各回路基板80上に搭載される各受光素子84も必然的にこの間隔(10mm)で配置される。
【0021】
このため、受光素子84の受光面に対して回路基板80の間隔が充分大きくなり、光拡散部76で拡散された信号光Lの一部(図9の矢印)が受光素子84で受光されず無駄になる。
【0022】
この無駄を防止するために、この集光レンズ82を大きくした場合、多ビット化のために光データバス本体72を積層しようとすると、積層のピッチが大きくなってしまうという問題がある。
【0023】
一方、図10(B)の矢印C方向に曲率の無いシリンドリカルレンズ90を用い、光データバス本体72の(A)の矢印D方向に集光作用を持たせると、その焦点距離だけ信号光Lが進めば矢印C方向に拡散してしまい、信号光Lの一部が回路基板80上の受光素子84に入射しない。
【0024】
このため、全体として集光効果が得られない上、光データバス本体72を積層して多ビット化を行うと、受光素子84に入射されない信号光Lが他の受光素子に入射してしまう等、いわゆるクロストークが問題になる。
【0025】
そこで、本発明は、光バス本体から出射した信号光の損失を低減し、光の伝送効率を向上させることができる信号処理装置を提供することを課題とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の信号処理装置は、信号光を伝搬する複数の入射導光路と、入射導光路と光結合し、入射導光路のうちいずれかの入射導光路から出射された信号光を拡散して伝搬する光バス本体と、光バス本体と光結合し、光バス本体から出射された信号光を伝搬する複数の出射導光路と、出射導光路を伝搬した信号光を受光する受光部を備え、信号光が担持する信号に基く信号処理を行う回路基板と、を含んで構成された信号処理装置において、隣接する前記出射導光路の間隔を、隣接する前記出射導光路の長さの差より小さく設定し、出射導光路の端部と光結合する受光部を備えた回路基板が光バス本体の光結合面に対して平行に配置されていることを特徴とする。
【0027】
この構成によれば、複数の入射導光路から出射された信号光は、拡散されて光バス本体内を伝搬し、複数の出射導光路に出射される。この信号光は、出射導光路を伝搬した後、回路基板に備えられた受光部で受光され、この信号光が担持する信号に基く信号処理が行われる。
【0028】
ここで、隣接する出射導光路の長さの差を設けることにより、出射導光路の端部に回路基板を光バス本体の光結合面に対して平行に配置することができる。
【0029】
したがって、回路基板が障害になることがなく、隣接する出射導光路の間隔を小さくして光バス本体と光結合させることができる。
【0030】
このため、光バス本体の光結合面の幅を一定とすると、この光バス本体の光結合面には多くの出射導光路を光結合させることができる。また、逆に、光結合させる出射導光路の数を一定とすると、光バス本体の光結合面の幅方向の寸法を小さく設定することができる。
【0031】
この結果、光バス本体を伝搬した後、受光部で受光されずに無駄となる信号光を低減させることができ、信号光の伝送効率を上げることができる。
【0032】
請求項2に記載の発明は、信号光を伝搬する複数の入射導光路と、前記入射導光路と光結合し、該入射導光路のうちいずれかの入射導光路から出射された信号光を拡散して伝搬する光バス本体と、前記光バス本体と光結合し、該光バス本体から出射された信号光を伝 搬する複数の出射導光路と、前記出射導光路を伝搬した信号光を受光する受光部を備え、該信号光が担持する信号に基く信号処理を行う回路基板と、を含んで構成された信号処理装置において、隣接する前記入射導光路の間隔を、隣接する前記入射導光路の長さの差より小さく設定し、前記入射導光路の端部と光結合する前記発光部を備えた前記回路基板が前記光バス本体の光結合面に対して平行に配置されていることを特徴とする。
【0033】
この構成によれば、複数の入射導光路から出射された信号光は、拡散されて光バス本体内を伝搬し、複数の出射導光路に出射される。この信号光は、出射導光路を伝搬した後、回路基板に備えられた受光部で受光され、この信号光が担持する信号に基く信号処理が行われる。
【0034】
ここで、隣接する入射導光路の長さの差を設けることにより、出射導光路の端部に回路基板を光バス本体の光結合面に対して平行に配置することができる。
【0035】
したがって、回路基板が障害になることがなく、隣接する入射導光路の間隔を小さくして光バス本体と光結合させることができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る信号処理装置を説明する。先ず、図1の信号処理装置の全体構成図を用い、本実施形態の信号処理装置の構成を説明する。
【0037】
信号処理装置10を構成する基体(マザーボード)12の表面略中央には、信号光を伝送させるシート状の光データバス本体(光伝送層)14が固定されている。
【0038】
この光データバス本体14は、図6(A)に示すように、屈折率が比較的高いコア層16とこのコア層16の上下両面にこのコア層16の屈折率よりは小さい屈折率のクラッド層18とからなる透過性媒体20と、遮光層22とを交互に積層した積層体24から形成されており、伝送量が多いマルチビットバスとして機能する。
【0039】
なお、本実施形態では、透過性媒体20一層当たりの厚さが0.5mmのポリメチルメタクリレート(PMMA)が用いられている。
【0040】
また、図2に示すように、光データバス本体14の第1の光透過面26Aには入射導光路28Aと出射導光路30Aとが一組になった導波路32Aが6組光結合されている。なお、入射導光路28Aは光拡散部34Aを介して光データバス本体14と光結合されている。また、光データバス本体14と複数の導波路32Aとで光データバス21が構成されている。
【0041】
この導波路32Aは、上記光データバス本体14と同様に、コア層16とクラッド層18とからなる透過性媒体20と遮光層22とを交互に積層して形成されている。また、光データバス本体14と同様に、透過性媒体20一層当たりの厚さが0.5mmのポリメチルメタクリレート(PMMA)が用いられている。
【0042】
なお、本実施形態では、後述する発光素子38Aの発光エリアが受光素子40Aの受光エリアに比べて小さいので、図4に示すように、入射導光路28Aの幅L1の寸法は0.5mmであり、出射導光路30Aの幅L2の寸法は1.5mmに設定されており、入射導光路28Aの幅は出射導光路30Aの幅に比べて小さく設定されている。
【0043】
また、図2に示すように、本実施形態では、光データバス本体14の第1の光透過面26Aの中央に光結合している2つの導波路32A(出射導光路30A)の長さは25mmであり、最も長く形成されている。また、これらの導波路32Aの図中矢印A方向に隣接して配置され、光データバス本体14の第1の光透過面26Aと光結合している2つの導波路32Aの長さは15mmに形成されている。さらに、これらの導波路32Aの図中矢印A方向に隣接して配置され、すなわち、光データバス本体14の第1の光透過面26Aと光結合している2つの導波路32Aの長さは5mmであり、最も短く形成されている。
【0044】
また、図4に示すように、隣接する出射導光路路30Aは、すべて間隔L3=1.5mmを空けて、3mmピッチ(L2とL3との和)で配置されており、基体12の表面に固定されている。
【0045】
また、図2及び図3に示すように、導波路32Aの光データバス本体14と光結合する端部と反対側の端部には、回路基板36Aが接続されている。
【0046】
具体的には、入射導光路28Aは回路基板36A上の端部に搭載された発光素子38Aと光結合しており、出射導光路30Aも同じく回路基板36A上の発光素子38Aの内側に隣接して搭載された受光素子40Aと光結合されている。
【0047】
各回路基板36Aは、光データバス本体14の第1の光透過面26Aの幅方向(図中矢印A方向)に対して平行となるように基体12上に固定されている。
【0048】
なお、回路基板36Aには、図示しないが、発光素子38Aから出射される信号光に担持させる信号を生成する信号生成回路、受光素子40Aで受光した信号光が担持する信号に基く信号処理を行う信号処理回路が搭載されている。
【0049】
ここで、図2に示すように、出射導光路30Aの長さが光データバス本体14の第1の光透過面26Aの幅方向(矢印A方向)の両側部近傍から中央にかけて、長くなるように設定されているので、全ての回路基板36Aをそれぞれ光データバス本体14の第1の光透過面26Aに対して平行に配置することができる。
【0050】
本実施形態では、隣接する出射導光路30Aの長さの差L4がすべて10mmとなるので、各回路基板36Aは10mmピッチで配置される。
【0051】
このため、図2及び図4に示すように、隣接する出射導光路30Aの間隔L3を各回路基板36Aの間隔L4よりも小さく設定することができ、本実施形態では各出射導光路30A間の間隔L3が1.5mm、すなわち、3mmピッチ(L2とL3の和)に設定されている。
【0052】
一方、上記説明したような入射導光路28A、出射導光路30A及び回路基板36Aは、光データバス本体14の第2の光透過面26Bにも同様の構成で配置され、光データバス本体14と光結合されている。
【0053】
すなわち、光データバス本体14の第2の光透過面26Bには入射導光路28Bと出射導光路30Bとが一組となった導波路32Bが光結合しており、隣接する出射導光路30Bは1.5mm間隔(3mmピッチ)で光結合されている。なお、この場合も同様に、すべての入射導光路28Bと光データバス本体14とは光拡散部34Bを介して光結合されている。
【0054】
また、光データバス本体14と光結合する導波路32Bの端部と反対側の端部には、回路基板36Bが接続されている。具体的には、入射導光路28Bは回路基板36B上の端部に搭載された発光素子38Bと光結合しており、出射導光路30Bも同じく回路基板36B上の発光素子38Bの内側に隣接して搭載された受光素子40Bと光結合されている。
【0055】
この回路基板36Bは、光データバス本体14の第2の光透過面26Bの幅方向(図2中矢印A方向)に対して平行となるように基体12上に固定されている。なお、この回路基板36Bにも、同様に、発光素子38Bから出射される信号光に担持させる信号を生成する信号生成回路、受光素子40Bで受光した信号光が担持する信号に基く信号処理を行う信号処理回路が搭載されている。
【0056】
また、図1に示すように、基体12には、その他3つのVLSIチップ43が搭載されている。
【0057】
なお、本実施形態では、光データバス本体14、入射導光路28A、28B及び出射導光路30A、30Bを積層した形態を示したが、これに限られず、単層の形態でもよい。
【0058】
次に、本実施形態の信号処理装置の作用及び効果について説明する。
【0059】
まず、光データバス本体14の製造方法について説明する。光データバス本体14は、予め用意した型をポリメチルメタクリレートの溶解温度に加熱し、溶融状態にあるポリメチルメタクリレートをこの型に流し込むことにより、製造する。なお、このとき、光データバス本体14と出射導光路30A、30Bとを一体形成してもよい。
【0060】
次に、入射導光路及び出射導光路の製造方法について説明する。なお、以下、入射導光路28A、出射導光路30Aを基準に説明する。
【0061】
入射導光路28A及び出射導光路30Aは、光データバス本体14と高精度で光結合する必要があるため、以下のように製造される。
【0062】
すなわち、図6(A)(B)に示すように、入射導光路28A及び出射導光路30Aからなる導波路32Aは、コア層16の上下両面に非晶質フッ素系材料であるクラッド層18を塗布してなる透過性媒体20と、遮光層22とが交互に積層して形成された積層体24を、その積層方向に切断して形成される。
【0063】
本製造方法の場合、積層体24を切断した一方が光データバス本体14として用いられ、残りの積層体24が入射導光路28A及び出射導光路30Aとなる導波路32Aとして用いられる。このため、光データバス本体14の積層方向の高さと、入射導光路28A及び出射導光路30Aとの積層方向の高さとが等しくなり、入射導光路28Aから光データバス本体14、あるいは光データバス本体14から出射導光路30Aへ伝送する信号光の損失を低減している。また、光データバス本体14、入射導光路28A及び出射導光路30Aを例えば四角柱等の角柱形状に形成し、両者の断面形状を四角形に統一することにより、光結合時の信号光の損失を低減している。
【0064】
本製造方法によれば、光データバス本体14のコア層16と、入射導光路28A及び出射導光路30Aのコア層16との積層方向の位置が一致し、高精度で光結合することができる。
【0065】
上記のように製造された光データバス本体14、入射導光路28A及び出射導光路30Aとが光結合された後、回路基板36Aの信号生成回路で生成された信号を担持した信号光が発光素子38Aから出射される。
【0066】
この信号光Lは、図4に示すように、入射導光路28A内を伝搬し光拡散部34Aにより拡散された後、光データバス本体14の第1の光透過面26Aから光データバス本体14に入射する。そして、光データバス本体14に入射した信号光は、光データバス本体14のコア層16内を全反射を繰り返しながら伝送する。
【0067】
また、光データバス本体14を伝送した信号光は、光データバス本体14の第2の光透過面26Bから出射し、出射導光路30Bに入射する。そして、図5に示すように、出射導光路30B内に入射した信号光は、全反射を繰り返しながら損失なく伝搬し回路基板36B上の受光素子40Bに受光される。
【0068】
その後、回路基板36B上の信号処理回路により、受光した信号光が担持する信号に基づいた信号処理が行われる。
【0069】
なお、上記説明では、信号光は、光データバス本体14の第1の光透過面26Aから光データバス本体14に入射し、光データバス本体14のコア層16を伝送した後、第2の光透過面26Bから出射する形態を示したが、回路基板36B上の発光素子38Bから出射した信号光が、光拡散部34Bにより拡散された後、光データバス本体14の第2の光透過面26Bからこの光データバス本体14内部に入射し、光データバス本体14内部を伝送した後、第1の光透過面26Aから出射させることもできる。この場合でも、信号光は、いずれかの出射導光路30Aを伝搬した後、回路基板36A上の受光素子40Aで受光され、信号処理される。
【0070】
ここで、光データバス本体14と光結合する各出射導光路30Aの長さが、光データバス本体14の光透過面26Aの幅方向(図2中矢印A方向)の両側部側から中央にかけて長くなるように設定されているので、各回路基板36Aを光データバス本体14の光透過面36Aに対して、平行となるように配置することができる。
【0071】
このため、回路基板36Aが障害とならず、隣接する出射導光路30Aの間隔(ピッチ)を、これらの出射導光路30Aと結合した各回路基板36Aの間隔(ピッチ)よりも小さく設定することができる。
【0072】
すなわち、各回路基板36Aの間隔が10mmのときには、従来のように受光素子40Aの間隔が必然的に10mmに設定される場合と違い、隣接する出射導光路30Aの間隔、ひいては隣接する受光素子40Aの間隔を1.5mm(3mmピッチ)とすることができる。
【0073】
ここで、図7を使って、本発明の信号処理装置と従来技術との信号処理装置の伝送効率を比較する。図7は、光データバス本体14の図3中矢印B方向の寸法が1mm、受光素子40Aの直径が0.8mm、光透過面26Aに4つの出射導光路30Aが設定(4ポート)された条件で、受光素子40Aのピッチを3mm、光データバス本体14の幅を従来と比べて1/3にした場合の各出力ポートでの光伝送効率と、受光素子40Aのピッチを10mmとした場合(従来)の各出力ポートでの光伝送効率を示している。
【0074】
図7に示すように、光伝送効率は従来の伝送効率と比べて約3倍となっており、出射導光路30A間のピッチを小さくし、その分、光データバス本体14の光透過面26Aの幅を小さくすることにより、受光素子40Aに受光されず無駄となる信号光を低減でき、光伝送効率を向上させることができる。
【0075】
この結果、光データバス本体14から出射した信号光の損失を低減し、低消費電力の信号処理装置10を得ることができ、また、信号光の伝送効率が極めて高くなるので、従来の光の出力(パワー)でも、より一層の高速化に対応することができる。
【0076】
なお、本実施形態では、各出射導光路30A間のピッチを3mmに設定したが、各回路基板36Aのピッチより小さくしさえればよい。例えば、回路基板36Aが10mmピッチで配置されていた場合、出射導光路30A間のピッチを1mmとすることもできる。
【0077】
ここで、入射導光路28Aの幅L1を小さくすることは発光素子38Aとの結合の関係で制限されるので、出射導光路30Aと、この出射導光路30Aと空間を介して隣接する入射導光路28Aとの間隔を、入射導光路28Aの幅L1よりも小さくすることが好ましい。
【0078】
さらに、各回路基板36Aのピッチも10mmに限られるものでもない。
【0079】
次に、上記実施形態で説明した光データバスの変形例を説明する。
【0080】
なお、以下の説明において、上記実施形態の光データバス本体14と重複する内容は適宜省略する。
【0081】
図8に示すように、本変形例の光データバス50を構成するシート状の光データバス本体14は、コア層16とクラッド層と18からなる透過性媒体20と、遮光層22とが交互に積層されて構成されている。光データバス本体14の第1の光透過面26Aには4本の導波路52Aが光結合されている。
【0082】
この導波路52Aは、入射導光路54A及び出射導光路56Aとが一組となっており、光データバス本体14と同様に、透過性媒体20と遮光層22とが交互に積層されて構成されている。なお、光データバス本体14、入射導光路54A及び出射導光路56Aとは、同一の積層体24から積層方向に切断されて形成されている。
【0083】
この導波路52Aの長さは、光データバス本体14の第1の光透過面26Aの一方の側部から他方の側部にかけて長くなるように設定されている。また、隣接する出射導光路56Aの間隔は、隣接する導波路52A(出射導光路56A)の長さの差よりも小さく設定されている。
【0084】
光データバス本体14の第1の光透過面26Aと光結合する導波路52Aの端部と反対側の端部には、回路基板58Aが接続されている。すなわち、この回路基板58Aの端部に搭載された発光素子60Aと入射導光路54Aとが光結合し、回路基板58A上の発光素子60Aの内側に搭載された受光素子62Aと出射導波路56Aとが光結合している。
【0085】
また、各回路基板58Aは、光データバス本体14の第1の光透過面26Aに対して平行に配置されている。
【0086】
一方、光データバス本体14の第2の光透過面26Bには、同様に、導波路52B及び回路基板58Bが光結合されている。この場合、第1の光透過面26Aに光結合した導波路52Aのうち最も短い導波路52Aと相対向する位置の第2の光透過面26Bには、最も長い導波路52Bが光結合されている。また、第1の光透過面26Aに光結合した導波路52Aのうち次に短い導波路52Aと相対向する位置には次に長い導波路52Bが光結合されている。このように、第1の光透過面26Aと第2の光透過面26Bでは、長さが対称となる導波路52A、52Bが対向してそれぞれ光結合されている。
【0087】
なお、導波路52Bも同様に、入射導光路54B、出射導光路56Bとからなり、入射導光路54Bは回路基板58B上の発光素子60Bと光結合し、出射導光路56Bは受光素子62Bと光結合している。
【0088】
また、この回路基板58Bは第2の光透過面26Bと平行に配置されている。
【0089】
本変形例の光データバス50によれば、第1の光透過面26Aに光結合した導波路52A及び回路基板58Aを180度回転させて、そのまま第2の光透過面26Bに対して光結合させることができる。すなわち、回路基板58Aに対して発光素子60Aと受光素子62Aの位置がすべて同じ構成の回路基板58Bを第2の光透過面26Bに光結合させることができる。
【0090】
【発明の効果】
本発明の信号処理装置によれば、光バス本体から出射した信号光の損失を低減し、光の伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る信号処理装置の全体構成図である。
【図2】信号処理装置を構成する光データバスに回路基板が結合した状態の平面図である。
【図3】図2の側面図である。
【図4】各導波路の位置関係を示す図である。
【図5】出射導光路と受光素子との関係を示す断面図である。
【図6】(A)は透過性媒体を積層した積層体の斜視図であり、(B)は積層体を切断して形成した導波路の斜視図である。
【図7】光伝送効率と出力ノードとの関係を示すグラフである。
【図8】本発明の信号処理装置に搭載された光データバスの変形例の平面図である。
【図9】従来技術である光データバスの平面図である。
【図10】(A)は従来技術である光データバスの部分的な平面図であり、(B)はその縦断面図である。
【符号の説明】
10 信号処理装置
14 光データバス本体(光バス本体)
28A、28B、54A、54B 入射導光路
30A、30B、56A、56B 出射導光路
36A、36B、58A、58B 回路基板
40A、40B、62A、62B 受光素子(受光部)
26A 第1の光透過面(光結合面)
26B 第2の光透過面(光結合面)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an optical data bus responsible for transmission of an optical signal and a signal processing apparatus including data transmission / reception using the optical data bus.
[0002]
[Prior art]
  With the recent development of very large scale integrated circuits (VLSI), the circuit functions of circuit boards (daughter boards) used in data processing systems have increased significantly. As the circuit function increases, the number of signal connections to each circuit board increases, so a data bus board (motherboard) that connects each circuit board (daughter board) with a bus structure requires a large number of connection connectors and connection lines. A parallel architecture has been adopted.
[0003]
  Here, parallel buses have been improved by increasing the number of connection lines and making them parallel, but the operation speed of the parallel bus has been improved. The speed may be limited by the operating speed of the parallel bus. In addition, the problem of electromagnetic noise due to the increase in the density of parallel bus connection wiring is also a major limitation for improving the processing speed of the system.
[0004]
  In order to solve such a problem and to improve the operation speed of the parallel bus, use of an in-system optical connection technique called optical interconnection has been studied.
[0005]
  The outline of the optical interconnection technology is as follows: “Koji Uchida, 9th Circuit Packaging Conference 15C01, pp. 201-202 "and Hisami Tomuro et al. Current Status and Trend of Optical Interconnection Technology, IEEE Tokyo Section Denshi Tokyo No. 33 pp. 81-86, 1994 ", various forms have been proposed depending on the contents of the system configuration.
[0006]
  Among various types of conventionally proposed optical interconnection technologies, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-41042 discloses an example in which an optical data transmission method using a high-speed, high-sensitivity light emitting / receiving device is applied to a data bus. Has been. Here, light emitting / receiving devices are arranged on both front and back surfaces of each circuit board, and light emitting / receiving devices on adjacent circuit boards incorporated in the system frame are spatially coupled by light between the circuit boards. A serial optical data bus for transmission is described.
[0007]
  In this method, the signal light sent from one circuit board is optically / electrically converted by the adjacent circuit board, and is further converted electrical / optically by that circuit board, and the signal is then sent to the adjacent circuit board. The light is transmitted between all circuit boards incorporated in the system frame while repeating photoelectric conversion on each circuit board.
[0008]
  For this reason, the signal transmission speed depends on the optical / electrical conversion / electrical / optical conversion speed of the light receiving / light emitting device arranged on each circuit board, and at the same time, is restricted. In addition, data transmission between circuit boards uses optical coupling with free space by light receiving / light emitting devices arranged on each circuit board, so it is arranged on both sides of adjacent circuit boards. Optical alignment of the light emitting / receiving devices that are being performed is required and all circuit boards must be optically coupled. Furthermore, since they are coupled through free space, interference (crosstalk) between adjacent optical data transmission paths occurs, and data transmission failure is also expected. It is also expected that data transmission failure will occur due to scattering of signal light by the environment within the system frame, such as dust. Furthermore, since the circuit boards are arranged in series, if any of the boards is removed, the connection is interrupted there, and an extra circuit board is required to make up for it. That is, there is a problem that the circuit boards cannot be freely inserted and removed, and the number of circuit boards is fixed.
[0009]
  On the other hand, a data transmission technique between circuit boards using a two-dimensional array device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-196210.
[0010]
  The technique disclosed herein includes a plate having two parallel surfaces and is opposed to a light source, and optically connects between circuit boards via a diffraction grating disposed on the plate surface and an optical path formed by a reflective element. It is a method to join to.
[0011]
  In this system, there is a problem that light emitted from one point can be connected to only one fixed point, and all circuit boards cannot be exhaustively connected like an electric bus. In addition, an integrated complex optical system using a diffraction grating and a reflecting element is required, and positioning is difficult, so that interference (crosstalk) between adjacent optical data transmission paths is caused by the positional deviation of the optical element. There is a problem that data transmission failure is expected. Furthermore, since the connection information between the circuit boards is determined by the diffraction grating and the reflecting element arranged on the plate surface, there is a problem that the circuit boards cannot be freely attached and detached and the expandability is low.
[0012]
  Another technique for data transmission between circuit boards using a two-dimensional array device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-134415. The technology disclosed herein includes a lens array in which a plurality of lenses having a negative curvature are formed on a surface of a transparent material having a higher refractive index than air, and light emitted from the light source. An optical data bus comprising an optical system for allowing incidence from the side surface of the lens array is described. A system using a region having a low refractive index or a hologram instead of a plurality of lenses having negative curvature is also disclosed.
[0013]
  In this system, the light incident from the side surface is distributed on the surface and emitted from the plurality of lenses having the negative curvature, the low-refractive-index region or the portion where the hologram is formed. . Therefore, it is conceivable that the intensity of the outgoing signal varies depending on the positional relationship between the incident position and a plurality of lenses, an area having a low refractive index that changes to this, and the outgoing position on the surface on which the hologram is formed. Further, it is considered that the rate at which light incident from the side faces escapes from the opposite side faces is high, and the efficiency of light used for signal propagation is low. Furthermore, since it is necessary to arrange the optical input element of the circuit board at a position of a plurality of lenses having a negative curvature formed on the surface, a low refractive index area or a hologram that changes to the lens, the circuit board is arranged. There are various problems such as low flexibility and low expandability.
[0014]
  As means for solving these problems, JP-A-10-123350 discloses a sheet-like optical data bus. Since this method diffuses and propagates the signal light incident on the common signal path, a plurality of circuit boards having light receiving and emitting portions can be reliably optically coupled by simple attachment, and precise optical Does not require manual alignment. In addition, the number of circuit boards and mounting positions can be freely changed, so that a highly flexible system with high expandability can be constructed. In addition, since the transmission path is used, it has the advantages of being resistant to dust and the like, and is resistant to temperature changes because it does not require optical alignment.
[0015]
  In the optical data bus, since light is diffused in all directions, more light is emitted to the outside without the light receiving element. Therefore, the amount of light reaching the light receiving portion is reduced and the light intensity is very weak, which causes problems in speeding up and lowering power consumption.
[0016]
  In order to solve the above problems, an optical data bus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-62657. In this optical data bus, signal light incident from a signal light incident portion provided on an arbitrary side of a sheet-shaped optical data bus is diffused in a light diffusion portion corresponding to each incident portion, and light composed of a core and a clad. A method of propagating to a signal light emitting unit arranged with a transmission layer interposed therebetween has been proposed.
[0017]
  In this system, signal light is emitted through a sheet-like optical transmission line by controlling the diffusion distribution of light in the light diffusion part corresponding to each incident part by arranging the signal light incident part and the signal light emitting part. Since the light can be effectively guided in the direction of the section, the transmission efficiency in the sheet-like optical data bus is improved, and the speed and power consumption can be reduced.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
  However, even if a method of controlling the light diffusion distribution according to the arrangement of the signal light incident part and the signal light emission part is used, the following new problem is raised and the fluctuation of the output signal due to this problem is obvious. Became.
[0019]
  That is, as shown in FIG. 9, the signal light L emitted from the light emitting element 70 is converged on the light diffusion portion 76 by the lens 74 provided on the side surface of the optical data bus main body 72. Then, the signal light L is diffused by the light diffusing unit 76, passes through the Fullel lens 78, is collected by the condenser lens 82 mounted on the circuit board 80, and is received by the light receiving element 84.
[0020]
  Here, each circuit board 80 on which the light receiving element 84 is mounted has optical data with an interval (for example, 10 mm) between the thickness of the circuit board 80 itself and the thickness of the circuit mounted on the circuit board 80. The bus main body 72 is disposed in a direction orthogonal to the light exit surface 86. Therefore, the light receiving elements 84 mounted on the circuit boards 80 are also necessarily arranged at this interval (10 mm).
[0021]
  For this reason, the distance of the circuit board 80 is sufficiently large with respect to the light receiving surface of the light receiving element 84, and a part of the signal light L (arrow in FIG. 9) diffused by the light diffusion portion 76 is not received by the light receiving element 84. It becomes useless.
[0022]
  In order to prevent this waste, when this condensing lens 82 is enlarged, there is a problem that if the optical data bus main body 72 is laminated to increase the number of bits, the lamination pitch becomes large.
[0023]
  On the other hand, if a cylindrical lens 90 having no curvature in the direction of arrow C in FIG. 10B is used and a light condensing action is provided in the direction of arrow D in FIG. If it advances, it will spread | diffuse in the direction of arrow C, and a part of signal light L will not inject into the light receiving element 84 on the circuit board 80. FIG.
[0024]
  For this reason, the light collecting effect cannot be obtained as a whole, and when the optical data bus main body 72 is stacked to increase the number of bits, the signal light L that is not incident on the light receiving element 84 is incident on another light receiving element. So-called crosstalk becomes a problem.
[0025]
  Therefore, an object of the present invention is to provide a signal processing device that can reduce loss of signal light emitted from an optical bus main body and improve light transmission efficiency.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  The signal processing device according to claim 1 is optically coupled to a plurality of incident light guides that propagate signal light and the incident light guide, and diffuses signal light emitted from any of the incident light guides. An optical bus main body that propagates in the optical bus main body, a plurality of output light guides that are optically coupled to the optical bus main body and propagate the signal light emitted from the optical bus main body, and a light receiving unit that receives the signal light propagated through the output light guide And a circuit board that performs signal processing based on a signal carried by the signal light, and includes a gap between adjacent output light guide paths and a difference in length between the adjacent output light guide paths. A circuit board having a light receiving portion that is set smaller and is optically coupled to an end portion of the outgoing light guide is arranged in parallel to the optical coupling surface of the optical bus body.
[0027]
  According to this configuration, the signal light emitted from the plurality of incident light guides is diffused, propagates in the optical bus body, and is emitted to the plurality of output light guides. This signal light is propagated through the outgoing light guide, and then received by a light receiving portion provided on the circuit board, and signal processing based on a signal carried by the signal light is performed.
[0028]
  Here, by providing a difference in the length of the adjacent outgoing light guides, the circuit board can be arranged in parallel to the optical coupling surface of the optical bus body at the end of the outgoing light guide.
[0029]
  Therefore, the circuit board does not become an obstacle, and it is possible to optically couple with the optical bus body by reducing the interval between the adjacent outgoing light guide paths.
[0030]
  For this reason, if the width of the optical coupling surface of the optical bus body is constant, many outgoing light guides can be optically coupled to the optical coupling surface of the optical bus body. Conversely, if the number of the outgoing light guide paths to be optically coupled is constant, the dimension in the width direction of the optical coupling surface of the optical bus body can be set small.
[0031]
  As a result, after propagating through the optical bus body, signal light that is not received by the light receiving unit and is wasted can be reduced, and transmission efficiency of signal light can be increased.
[0032]
  According to a second aspect of the present invention, a plurality of incident light guides that propagate signal light are optically coupled to the incident light guide, and the signal light emitted from any one of the incident light guides is diffused. The optical bus main body propagating in this manner and the optical bus main body are optically coupled to transmit the signal light emitted from the optical bus main body. A signal comprising: a plurality of outgoing light guides to be carried; and a circuit board that includes a light receiving unit that receives the signal light propagated through the outgoing light guides and performs signal processing based on a signal carried by the signal light. In the processing apparatus, the circuit board including the light emitting unit that sets an interval between the adjacent incident light guides to be smaller than a difference in length between the adjacent incident light guides and optically couples with an end of the incident light guide Are arranged in parallel to the optical coupling surface of the optical bus body.
[0033]
  According to this configuration, the signal light emitted from the plurality of incident light guides is diffused, propagates in the optical bus body, and is emitted to the plurality of output light guides. This signal light is propagated through the outgoing light guide, and then received by a light receiving portion provided on the circuit board, and signal processing based on a signal carried by the signal light is performed.
[0034]
  Here, by providing a difference in length between the adjacent incident light guides, the circuit board can be arranged in parallel to the optical coupling surface of the optical bus body at the end of the output light guide.
[0035]
  Therefore, the circuit board does not become an obstacle, and the interval between the adjacent incident light guides can be reduced and optically coupled to the optical bus body.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, a signal processing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of the signal processing apparatus of the present embodiment will be described using the overall configuration diagram of the signal processing apparatus of FIG.
[0037]
  A sheet-like optical data bus main body (optical transmission layer) 14 for transmitting signal light is fixed at substantially the center of the surface of the substrate (motherboard) 12 constituting the signal processing device 10.
[0038]
  As shown in FIG. 6A, the optical data bus main body 14 includes a core layer 16 having a relatively high refractive index and clads having a refractive index smaller than that of the core layer 16 on both upper and lower surfaces of the core layer 16. It is formed of a laminate 24 in which transparent media 20 composed of layers 18 and light shielding layers 22 are alternately laminated, and functions as a multi-bit bus with a large transmission amount.
[0039]
  In the present embodiment, polymethyl methacrylate (PMMA) having a thickness of 20 mm per 20 permeable medium is used.
[0040]
  In addition, as shown in FIG. 2, six sets of waveguides 32A in which an incident light guide path 28A and an output light guide path 30A are paired are optically coupled to the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14. Yes. The incident light guide path 28A is optically coupled to the optical data bus main body 14 via the light diffusion portion 34A. The optical data bus main body 14 and the plurality of waveguides 32A constitute an optical data bus 21.
[0041]
  Similar to the optical data bus main body 14, the waveguide 32 </ b> A is formed by alternately laminating the transmissive medium 20 including the core layer 16 and the clad layer 18 and the light shielding layer 22. Further, similarly to the optical data bus main body 14, polymethyl methacrylate (PMMA) having a thickness of 0.5 mm per layer of the transmissive medium 20 is used.
[0042]
  In the present embodiment, since the light emitting area of a light emitting element 38A described later is smaller than the light receiving area of the light receiving element 40A, the dimension of the width L1 of the incident light guide path 28A is 0.5 mm as shown in FIG. The width L2 of the output light guide 30A is set to 1.5 mm, and the width of the incident light guide 28A is set smaller than the width of the output light guide 30A.
[0043]
  As shown in FIG. 2, in this embodiment, the lengths of the two waveguides 32A (outgoing light guides 30A) optically coupled to the center of the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14 are as follows. It is 25 mm and is formed the longest. Further, the lengths of the two waveguides 32A arranged adjacent to each other in the direction of the arrow A in the drawing of these waveguides 32A and optically coupled to the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14 are 15 mm. Is formed. Furthermore, these waveguides 32A are arranged adjacent to each other in the direction of the arrow A in the drawing, that is, the lengths of the two waveguides 32A that are optically coupled to the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14 are as follows. 5 mm, which is the shortest.
[0044]
  Further, as shown in FIG. 4, the adjacent outgoing light guide paths 30A are all arranged at a pitch of 3 mm (the sum of L2 and L3) with an interval L3 = 1.5 mm, and are arranged on the surface of the base 12. It is fixed.
[0045]
  As shown in FIGS. 2 and 3, a circuit board 36A is connected to the end of the waveguide 32A opposite to the end that is optically coupled to the optical data bus main body 14.
[0046]
  Specifically, the incident light guide path 28A is optically coupled to the light emitting element 38A mounted at the end on the circuit board 36A, and the output light guide path 30A is also adjacent to the inside of the light emitting element 38A on the circuit board 36A. Are optically coupled to the light receiving element 40A.
[0047]
  Each circuit board 36A is fixed on the base 12 so as to be parallel to the width direction (the direction of arrow A in the figure) of the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14.
[0048]
  Although not shown, the circuit board 36A performs a signal generation circuit that generates a signal to be carried by the signal light emitted from the light emitting element 38A, and a signal processing based on the signal carried by the signal light received by the light receiving element 40A. A signal processing circuit is installed.
[0049]
  Here, as shown in FIG. 2, the length of the outgoing light guide 30 </ b> A is increased from the vicinity of both sides in the width direction (arrow A direction) of the first light transmission surface 26 </ b> A of the optical data bus body 14 to the center. Therefore, all the circuit boards 36A can be arranged in parallel to the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14, respectively.
[0050]
  In the present embodiment, since the length differences L4 between the adjacent outgoing light guide paths 30A are all 10 mm, the circuit boards 36A are arranged at a pitch of 10 mm.
[0051]
  For this reason, as shown in FIGS. 2 and 4, the interval L3 between the adjacent output light guides 30A can be set smaller than the interval L4 between the circuit boards 36A, and in this embodiment, between the output light guides 30A. The interval L3 is set to 1.5 mm, that is, 3 mm pitch (the sum of L2 and L3).
[0052]
  On the other hand, the incident light guide path 28A, the output light guide path 30A, and the circuit board 36A as described above are also arranged in the same configuration on the second light transmission surface 26B of the optical data bus body 14, and the optical data bus body 14 and It is optically coupled.
[0053]
  That is, the second light transmission surface 26B of the optical data bus main body 14 is optically coupled with the waveguide 32B in which the incident light guide path 28B and the output light guide path 30B are paired. The optical coupling is performed at intervals of 1.5 mm (3 mm pitch). In this case as well, all the incident light guide paths 28B and the optical data bus main body 14 are optically coupled via the light diffusion portion 34B.
[0054]
  A circuit board 36B is connected to the end opposite to the end of the waveguide 32B that is optically coupled to the optical data bus main body 14. Specifically, the incident light guide path 28B is optically coupled to the light emitting element 38B mounted at the end on the circuit board 36B, and the output light guide path 30B is also adjacent to the inside of the light emitting element 38B on the circuit board 36B. Are optically coupled to the light receiving element 40B mounted thereon.
[0055]
  The circuit board 36B is fixed on the base 12 so as to be parallel to the width direction (the direction of arrow A in FIG. 2) of the second light transmission surface 26B of the optical data bus main body 14. Similarly, the circuit board 36B performs signal processing based on the signal carried by the signal light received by the light receiving element 40B and the signal generation circuit that generates the signal carried by the signal light emitted from the light emitting element 38B. A signal processing circuit is installed.
[0056]
  Further, as shown in FIG. 1, three other VLSI chips 43 are mounted on the base 12.
[0057]
  In this embodiment, the optical data bus main body 14, the incident light guides 28A and 28B, and the output light guides 30A and 30B are stacked. However, the present invention is not limited to this, and a single layer may be used.
[0058]
  Next, the operation and effect of the signal processing apparatus of this embodiment will be described.
[0059]
  First, a method for manufacturing the optical data bus main body 14 will be described. The optical data bus main body 14 is manufactured by heating a mold prepared in advance to the melting temperature of polymethyl methacrylate and pouring the molten polymethyl methacrylate into the mold. At this time, the optical data bus main body 14 and the output light guide paths 30A and 30B may be integrally formed.
[0060]
  Next, a method for manufacturing the incident light guide and the output light guide will be described. Hereinafter, description will be made with reference to the incident light guide path 28A and the output light guide path 30A.
[0061]
  Since the incident light guide path 28A and the output light guide path 30A need to be optically coupled with the optical data bus main body 14 with high accuracy, they are manufactured as follows.
[0062]
  That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the waveguide 32A composed of the incident light guide path 28A and the output light guide path 30A, the cladding layer 18 made of an amorphous fluorine-based material is provided on both upper and lower surfaces of the core layer 16. The laminated body 24 formed by alternately laminating the transmissive medium 20 and the light shielding layer 22 are formed by cutting in the laminating direction.
[0063]
  In the case of this manufacturing method, one of the laminated bodies 24 cut is used as the optical data bus main body 14, and the remaining laminated body 24 is used as the waveguide 32A that becomes the incident light guide path 28A and the output light guide path 30A. For this reason, the height in the stacking direction of the optical data bus main body 14 is equal to the height in the stacking direction of the incident light guide path 28A and the outgoing light guide path 30A, and the optical data bus main body 14 or the optical data bus from the incident light guide path 28A. Loss of signal light transmitted from the main body 14 to the outgoing light guide path 30A is reduced. Further, by forming the optical data bus main body 14, the incident light guide path 28A and the output light guide path 30A into a prismatic shape such as a quadrangular prism, and unifying the cross-sectional shape of both of them into a quadrangular shape, the loss of signal light at the time of optical coupling is reduced. Reduced.
[0064]
  According to this manufacturing method, the positions of the core layer 16 of the optical data bus main body 14 and the core layers 16 of the incident light guide path 28A and the output light guide path 30A coincide with each other and can be optically coupled with high accuracy. .
[0065]
  After the optical data bus main body 14, the incident light guide path 28A, and the output light guide path 30A manufactured as described above are optically coupled, the signal light carrying the signal generated by the signal generation circuit of the circuit board 36A is a light emitting element. It is emitted from 38A.
[0066]
  As shown in FIG. 4, the signal light L propagates in the incident light guide path 28 </ b> A and is diffused by the light diffusion portion 34 </ b> A, and then from the first light transmission surface 26 </ b> A of the optical data bus body 14. Is incident on. Then, the signal light incident on the optical data bus main body 14 is transmitted through the core layer 16 of the optical data bus main body 14 while repeating total reflection.
[0067]
  Further, the signal light transmitted through the optical data bus main body 14 exits from the second light transmission surface 26B of the optical data bus main body 14 and enters the output light guide path 30B. As shown in FIG. 5, the signal light that has entered the outgoing light guide 30B propagates without loss while repeating total reflection, and is received by the light receiving element 40B on the circuit board 36B.
[0068]
  Thereafter, the signal processing circuit on the circuit board 36B performs signal processing based on the signal carried by the received signal light.
[0069]
  In the above description, the signal light is incident on the optical data bus main body 14 from the first light transmitting surface 26A of the optical data bus main body 14 and transmitted through the core layer 16 of the optical data bus main body 14, and then the second light is transmitted. Although the mode of emitting from the light transmitting surface 26B is shown, the signal light emitted from the light emitting element 38B on the circuit board 36B is diffused by the light diffusing unit 34B, and then the second light transmitting surface of the optical data bus main body 14 is used. It is also possible to enter the optical data bus main body 14 from 26B, transmit the optical data bus main body 14 and then emit the light from the first light transmitting surface 26A. Even in this case, the signal light propagates through one of the outgoing light guides 30A, and then is received by the light receiving element 40A on the circuit board 36A and is subjected to signal processing.
[0070]
  Here, the length of each output light guide path 30A that is optically coupled to the optical data bus main body 14 is from the side to the center in the width direction (direction of arrow A in FIG. 2) of the light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14. Since the length is set to be long, each circuit board 36 </ b> A can be arranged so as to be parallel to the light transmission surface 36 </ b> A of the optical data bus main body 14.
[0071]
  For this reason, the circuit board 36A does not become an obstacle, and the interval (pitch) between the adjacent output light guides 30A can be set smaller than the interval (pitch) between the circuit boards 36A coupled to these output light guides 30A. it can.
[0072]
  That is, when the interval between the circuit boards 36A is 10 mm, unlike the conventional case where the interval between the light receiving elements 40A is inevitably set to 10 mm, the interval between the adjacent outgoing light guides 30A, and hence the adjacent light receiving elements 40A. Can be set to 1.5 mm (3 mm pitch).
[0073]
  Here, the transmission efficiency of the signal processing device of the present invention and the signal processing device of the prior art will be compared using FIG. 7 shows that the optical data bus main body 14 has a dimension in the direction of arrow B in FIG. 3 of 1 mm, the diameter of the light receiving element 40A is 0.8 mm, and four outgoing light guide paths 30A are set on the light transmitting surface 26A (four ports). Under the conditions, the light transmission efficiency at each output port when the pitch of the light receiving elements 40A is 3 mm, and the width of the optical data bus main body 14 is 1/3 of the conventional one, and the pitch of the light receiving elements 40A is 10 mm. The optical transmission efficiency at each output port (conventional) is shown.
[0074]
  As shown in FIG. 7, the light transmission efficiency is about three times that of the conventional transmission efficiency, and the pitch between the outgoing light guide paths 30A is reduced, and the light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14 is correspondingly reduced. By reducing the width, the signal light that is not received by the light receiving element 40A and is wasted can be reduced, and the optical transmission efficiency can be improved.
[0075]
  As a result, the loss of the signal light emitted from the optical data bus main body 14 can be reduced, and the signal processing device 10 with low power consumption can be obtained, and the transmission efficiency of the signal light is extremely high. Even with the output (power), it is possible to cope with higher speed.
[0076]
  In the present embodiment, the pitch between the output light guides 30A is set to 3 mm, but it may be smaller than the pitch of each circuit board 36A. For example, when the circuit boards 36A are arranged at a pitch of 10 mm, the pitch between the outgoing light guide paths 30A can be set to 1 mm.
[0077]
  Here, since the reduction of the width L1 of the incident light guide path 28A is limited by the coupling relationship with the light emitting element 38A, the output light guide path 30A and the incident light guide path adjacent to the output light guide path 30A through a space are provided. It is preferable that the distance from 28A be smaller than the width L1 of the incident light guide path 28A.
[0078]
  Furthermore, the pitch of each circuit board 36A is not limited to 10 mm.
[0079]
  Next, a modification of the optical data bus described in the above embodiment will be described.
[0080]
  In addition, in the following description, the content which overlaps with the optical data bus main body 14 of the said embodiment is abbreviate | omitted suitably.
[0081]
  As shown in FIG. 8, the sheet-like optical data bus main body 14 constituting the optical data bus 50 of this modification has a transparent medium 20 composed of a core layer 16, a cladding layer 18, and a light shielding layer 22 alternately. It is laminated and configured. Four waveguides 52A are optically coupled to the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14.
[0082]
  The waveguide 52A is composed of an incident light guide path 54A and an output light guide path 56A. Like the optical data bus main body 14, the transmissive medium 20 and the light shielding layer 22 are alternately stacked. ing. The optical data bus main body 14, the incident light guide path 54A, and the output light guide path 56A are formed by cutting from the same stacked body 24 in the stacking direction.
[0083]
  The length of the waveguide 52A is set so as to increase from one side of the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14 to the other side. The interval between adjacent outgoing light guide paths 56A is set smaller than the difference in length between adjacent waveguides 52A (outgoing light guide paths 56A).
[0084]
  A circuit board 58A is connected to the end of the optical data bus main body 14 opposite to the end of the waveguide 52A that is optically coupled to the first light transmission surface 26A. That is, the light emitting element 60A mounted on the end of the circuit board 58A and the incident light guide path 54A are optically coupled, and the light receiving element 62A and the output waveguide 56A mounted on the inner side of the light emitting element 60A on the circuit board 58A. Are optically coupled.
[0085]
  Each circuit board 58A is arranged in parallel to the first light transmission surface 26A of the optical data bus main body 14.
[0086]
  On the other hand, the waveguide 52B and the circuit board 58B are similarly optically coupled to the second light transmission surface 26B of the optical data bus main body 14. In this case, the longest waveguide 52B is optically coupled to the second light transmission surface 26B at the position opposite to the shortest waveguide 52A among the waveguides 52A optically coupled to the first light transmission surface 26A. Yes. The next longest waveguide 52B is optically coupled to a position opposite to the next shortest waveguide 52A among the waveguides 52A optically coupled to the first light transmission surface 26A. As described above, the first light transmission surface 26A and the second light transmission surface 26B are optically coupled with the waveguides 52A and 52B having symmetrical lengths facing each other.
[0087]
  Similarly, the waveguide 52B includes an incident light guide path 54B and an output light guide path 56B. The incident light guide path 54B is optically coupled to the light emitting element 60B on the circuit board 58B, and the output light guide path 56B is coupled to the light receiving element 62B and the light. Are connected.
[0088]
  The circuit board 58B is arranged in parallel with the second light transmission surface 26B.
[0089]
  According to the optical data bus 50 of this modification, the waveguide 52A optically coupled to the first light transmission surface 26A and the circuit board 58A are rotated by 180 degrees, and optically coupled to the second light transmission surface 26B as it is. Can be made. That is, the circuit board 58B having the same configuration of the light emitting element 60A and the light receiving element 62A with respect to the circuit board 58A can be optically coupled to the second light transmission surface 26B.
[0090]
【The invention's effect】
  According to the signal processing device of the present invention, it is possible to reduce the loss of the signal light emitted from the optical bus main body and improve the light transmission efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a state in which a circuit board is coupled to an optical data bus constituting the signal processing apparatus.
FIG. 3 is a side view of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship of each waveguide.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a relationship between an outgoing light guide path and a light receiving element.
6A is a perspective view of a laminate in which a transmissive medium is laminated, and FIG. 6B is a perspective view of a waveguide formed by cutting the laminate.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between optical transmission efficiency and output node.
FIG. 8 is a plan view of a modification of the optical data bus mounted on the signal processing apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of a conventional optical data bus.
FIG. 10A is a partial plan view of a conventional optical data bus, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view thereof.
[Explanation of symbols]
    10 Signal processing device
    14 Optical data bus body (optical bus body)
    28A, 28B, 54A, 54B Incident light guide
    30A, 30B, 56A, 56B Outgoing light guide
    36A, 36B, 58A, 58B circuit board
    40A, 40B, 62A, 62B Light receiving element (light receiving part)
    26A First light transmission surface (optical coupling surface)
    26B Second light transmission surface (optical coupling surface)

Claims (2)

信号光を伝搬する複数の入射導光路と、前記入射導光路と光結合し、該入射導光路のうちいずれかの入射導光路から出射された信号光を拡散して伝搬する光バス本体と、前記光バス本体と光結合し、該光バス本体から出射された信号光を伝搬する複数の出射導光路と、前記出射導光路を伝搬した信号光を受光する受光部を備え、該信号光が担持する信号に基く信号処理を行う回路基板と、
を含んで構成された信号処理装置において、
隣接する前記出射導光路の間隔を、隣接する前記出射導光路の長さの差より小さく設定し、
前記出射導光路の端部と光結合する前記受光部を備えた前記回路基板が前記光バス本体の光結合面に対して平行に配置されていることを特徴とする信号処理装置。
A plurality of incident light guides that propagate signal light; and an optical bus body that optically couples with the incident light guide and diffuses and propagates signal light emitted from any of the incident light guides; A plurality of output light guides that are optically coupled to the optical bus body and propagate signal light emitted from the optical bus body; and a light receiving unit that receives the signal light propagated through the output light guide path; A circuit board that performs signal processing based on the signal carried;
In a signal processing device configured to include:
An interval between adjacent outgoing light guides is set smaller than a difference in length between adjacent outgoing light guides,
The signal processing apparatus, wherein the circuit board having the light receiving portion optically coupled to an end portion of the output light guide is disposed in parallel to the optical coupling surface of the optical bus body.
信号光を伝搬する複数の入射導光路と、前記入射導光路と光結合し、該入射導光路のうちいずれかの入射導光路から出射された信号光を拡散して伝搬する光バス本体と、前記光バス本体と光結合し、該光バス本体から出射された信号光を伝搬する複数の出射導光路と、前記出射導光路を伝搬した信号光を受光する受光部を備え、該信号光が担持する信号に基く信号処理を行う回路基板と、A plurality of incident light guides that propagate signal light; and an optical bus body that optically couples with the incident light guide and diffuses and propagates signal light emitted from any of the incident light guides; A plurality of output light guides that are optically coupled to the optical bus body and propagate signal light emitted from the optical bus body; and a light receiving unit that receives the signal light propagated through the output light guide path; A circuit board that performs signal processing based on the signal carried;
を含んで構成された信号処理装置において、In a signal processing device configured to include:
隣接する前記入射導光路の間隔を、隣接する前記入射導光路の長さの差より小さく設定し、An interval between adjacent incident light guides is set smaller than a difference in length between adjacent incident light guides,
前記入射導光路の端部と光結合する前記発光部を備えた前記回路基板が前記光バス本体の光結合面に対して平行に配置されていることを特徴とする信号処理装置。The signal processing apparatus, wherein the circuit board including the light emitting unit optically coupled to an end of the incident light guide is disposed in parallel to the optical coupling surface of the optical bus body.
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