[发明专利]自由空间光学互连

说明书

背景技术

高数据率信号传输是许多系统所关心的。当前服务器系统例如通常使用一组用户选择的部件，其需要以高数据率彼此通信。例如在使用刀片的服务器系统中，刀片(例如服务器刀片和储存器刀片)被安装在共同外壳中并且共享诸如冷却风扇、电源和外壳管理之类的系统部件。为了使刀片一起工作并提供期望的数据储存、处理和通信，服务器系统需要为刀片之间的通信提供高数据率通信信道。

使用电信号传输的数据信道一般要求高频电信号以提供高数据传输率，并且针对通过诸如铜线之类的导体传输的电信号，高频振荡可能呈现出阻抗和噪声问题。使用光学信号传输的数据信道可以避免许多这些问题，但是引导的光学信号传输可能要求复杂的波导和/或应对松动的光缆或条带。光缆或条带可能在诸如服务器之类的系统中引入空间和可靠性问题。自由空间光学信号传输避免了与电信号相关联的阻抗和噪声问题并且避免了对波导或光缆的需要。然而，在诸如服务器之类的系统中使用自由空间光学数据信道通常要求精确对准光学发射器和光学接收器的能力以及在可能经历机械振动和热变化的环境中维持对准的能力。当需要多个数据光学信道时，建立和维持自由空间光学数据信道的对准的挑战可能成倍增加。因而，期望经济且高效地建立和维持多个自由空间光学信道的系统和方法。

发明内容

依据本发明的方面，一种光学系统可以对准并提供多个自由空间光学信号以进行数据通信。系统的一个实施例包括第一子系统中的第一阵列和第二子系统中的第二阵列。第一阵列包含分别产生传输通过第一透镜、自由空间、以及第二透镜到达第二子系统中的第二阵列的光学信号的发射器。第二阵列包含分别对应于光学信号的接收器，并且第一透镜和第二透镜一起构成在第二阵列上形成第一阵列的图像的远心(telecentric)透镜。第一和第二安装系统分别把第一和第二透镜附连到第一和第二子系统，并且安装系统中的至少一个动态地移动所附连的透镜或另一个光学元件以把第一阵列的图像维持在第二阵列上的对准位置中。

附图说明

图1示出依据本发明实施例的将对准容忍的(alignment-tolerant)自由空间数据信道用于系统平面或刀片间的通信的服务器系统。

图2示出采用多个平行光学通信信道与共享准直和对准系统的系统。

图3A和3B示出倾斜光学板如何移位光束。

图4A、4B、4C和4D示出由形成远心透镜的透镜的移动或未对准产生的图像的移动。

图5是依据本发明实施例的接收器阵列的平面图。

图6是依据本发明实施例的使用多信道光学通信的服务器系统的截面图。

在不同图中使用相同的附图标记指示类似或等同的部件。

具体实施方式

依据本发明的方面，具有邻近发射器阵列的第一组元件和邻近接收器阵列的第二组元件的远心光学系统可以将多个自由空间光学通信信道维持对准以用于高数据率通信，即使在经受振动和热变化的多板系统中也是如此。所有光学信号平行通过聚焦光学元件，以便光学系统在接收器阵列上形成发射器阵列的图像。光学系统的远心度避免图像失真并且提供容差，该容差对于发射器阵列和接收器阵列之间的一定范围的间隔将发射器的图像保持在检测器的光敏区域上。尽管在其中维持通信信道的环境中有振动和热变化，动态对准控制系统可以根据需要垂直于光轴移动光学元件以移位发射器阵列的图像从而保持通信信道对准。

图1示出依据本发明实施例的采用通信信道的服务器系统100。系统100包括安装在共享底板120上的一组刀片110。诸如电源变压器和冷却风扇之类的附加部件130也可以连接到底板120，并且整个组件将典型地被包含在共享外壳(未示出)中。可以通过共享外壳提供用于到服务器系统100的外部连接的用户接口和插槽。

系统100中的一些或所有刀片110可以基本相同或者具有不同的设计以执行不同的功能。例如，一些刀片110可以是服务器刀片或储存器刀片。每个刀片110包括一个或多个实施刀片110的特定功能的子系统112。子系统112可以以印刷电路板上的部件的方式安装在每个刀片110的任一侧或两侧，或者刀片110可以包括外壳，其中子系统112在刀片110的内部。这种子系统112的典型示例包括硬盘驱动器或者其他包含诸如微处理器、存储器插槽和集成电路存储器之类的常规计算机部件的数据储存器与处理器子系统。刀片120的子系统112和一般特征可以具有对使用刀片架构(诸如可从惠普公司商业获得的服务器系统的c类架构)的服务器系统已知的常规类型。