[发明专利]一种基于全互连光网络的EOPCB和多播方法

说明书

本发明公开了一种基于全互连光网络的EOPCB和多播方法，所述EOPCB包括：数据芯片、VCSEL/PIN光发射/接收阵列、MT耦合接口、位相计算全息光栅、光开关、并行光纤阵列、并行光波导阵列；在输入端对各数据芯片的电信号进行重新排列；VCSEL/PIN光发射/接收阵列用于并行光信号的收发；位相计算全息光栅用作光分束器，经过并行光波导阵列的并行光信号输入到所述位相计算全息光栅分束后同时复制；光开关用于选择交换的光信号输出，按光互连交换的需求，输出的光信号进行重组。本发明可实现芯片间的单播和多播，整个光路结构简单，仅需单片位相计算全息光栅就可对所有多节点并行光信号实现同时多路分束多播功能，消除了光通道间串扰，抗干扰能力强，具有灵活性和可扩展性。

技术领域

本发明属于信息光电子、光通信、计算机互连网络领域，更具体的，涉及一种基于全互连光网络的EOPCB和多播方法。

背景技术

随着计算机和通讯技术等信息科技技术的飞速发展，各种高性能计算机和超高交换系统对其内部各元素之间或与其外部其他系统之间的通信都提出了高密度、高带宽和低损耗的要求。传统的基于铜线的电互连由于存在带宽受限、时钟歪斜、串扰严重、能耗过高等缺陷，已经无法满足持续增长的芯片互连带宽和互连密度的需求。光互连充分利用“光”的优势，用光波作为信息载体来实现计算单元之间的信息交换，具有极高的时空带宽积、高密度、抗干扰能力强、低延时和低能耗等优点。

近年来，印刷电路板PCB上芯片之间的光互连技术发展迅速。用光波导代替铜线制作光电印制电路板(EOPCB，Electro-optical printed circuit board)。目前大多数基于EOPCB的光互连解决方案直接用光接收器(VCSEL/PIN)替换芯片，用光波导替换铜线。芯片网络的拓扑结构通常采用总线型、环型、星型、MESH型等结构，上述网络结构的EOPCB要么不具备多播功能，要么采用多个光分束器来分别实现每路光信号的分束功能，所用光电器件多，结构复杂。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术具有多播功能的EOPCB结构复杂的技术问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于全互连光网络的EOPCB，所述EOPCB包括：N个数据芯片、n个1×N VCSEL光发射阵列器件、MT耦合接口、1个1×N位相计算全息光栅、n×N个N×1光开关、N个1×n PIN光接收阵列器件、并行光纤阵列、并行光波导阵列；

所述数据芯片用于发送和接收电信号，第i个数据芯片发送的电信号为I_i1,I_i2,...,I_in,i＝1,2,…,N；在输入端对各数据芯片的电信号进行重新排列为n组电信号，第j组电信号为I_1j,I_2j,...,I_Nj，j＝1,2,…,n；

所述VCSEL光发射阵列器件和所述PIN光接收阵列器件为多路并行光发射和接收列阵器件，所述VCSEL光发射阵列器件用于实现重新排列后的电信号的电/光转换，所述PIN光接收阵列器件用于实现重新组合后的光信号的光/电转换；

所述MT耦合接口位于所述VCSEL光发射阵列器件与所述位相计算全息光栅之间、所述位相计算全息光栅与所述光开关之间，用于实现光纤阵列与光波导阵列之间的光耦合；

所述位相计算全息光栅用作光分束器，经过并行光波导阵列的并行光信号输入到所述位相计算全息光栅分束后同时复制为N份；

每个光开关中用于选择1路光信号输出，按光互连交换的需求，输出的光信号进行重新组合。

可选地，光波导阵列为聚合物光波导阵列。