[发明专利]基于双层布局的可扩展光片上网络结构及其通信方法

摘要

本发明公开了一种基于双层布局的可扩展光片上网络结构及其通信方法，主要解决现有光片上网络中网络结构交叉损耗大、通信时延开销较大的问题。该结构包括光路由器、光波导和知识产权IP核，每个六端口光路由器分别连接两个知识产权IP核和四根光波导，光波导根据所连路由器端口位置分别刻蚀在上下两层硅衬底上。其通信方法是：在可扩展光片上网络中建立坐标系；确定信号的传输路径；配置传输路径上的光路由器端口；发送光信号；接收并处理光信号。本发明有效优化了光片上网络结构布局，提高了光片上网络的扩展性能和通信效率。

主权项

1.一种基于双层布局的可扩展光片上网络结构，包括上下两层硅衬底以及刻蚀在上下两层硅衬底上的2N²个六端口光路由器、4N²根光波导、通过六端口光路由器和光波导连接的4N²个知识产权IP核，其中N是大于等于3的正整数，其特征在于：所述的2N²个六端口光路由器，由两种互呈镜面对称的错层六端口光路由器交替排布组成，每个六端口光路由器中的两个本地端口分别连接两个知识产权IP核，其余四个互连端口与其他六端口光路由器通过波导相连，实现网络中光信号的接收和转发；所述的4N²根光波导，在上下两层硅衬底上交错刻蚀，每根光波导连接两个六端口光路由器，实现网络中光信号的传输；所述的4N²个知识产权IP核，实现网络中光信号的处理；所述的两种互呈镜面对称的错层六端口光路由器交替排布方式如下：所述的两种互呈镜面对称的错层六端口光路由器有2N²个，包括N²个正向排列的光路由器和N²个反向排列的光路由器；每个光路由器外围均匀设置的六个端口；正向排列的光路由器的六个端口以上、下层交错式均匀设置，反向排列的光路由器的六个端口以下、上层交错式均匀设置，与正向排列的光路由器的六个端口依次对应错层分布，两种排列方式的光路由器的端口分布互呈镜面对称；所述的2N²个六端口光路由器中的2N个光路由器分布在水平对称轴上，其余的光路由器分别以N‑1行、N‑1列等间隔分布在由竖直对称轴和水平对称轴划分的四个象限内；水平对称轴上的2N个光路由器均匀分布在竖直对称轴两侧；每个象限放置个光路由器，距离水平对称轴最远的一行为第一行，在第i行中，其中i是满足1≤i≤(N‑1)的正整数，从靠近竖直对称轴处起，设置m个光路由器，光路由器个数m满足m＝i，同一列中的光路由器相同，各列间的光路由器以正向排列的光路由器和反向排列的光路由器交替设置，各个象限中的光路由器分别关于水平对称轴和竖直对称轴呈轴对称排布；所述的4N²根光波导在上下两层硅衬底上交错刻蚀是指：沿竖直对称轴方向分布的2N²‑2根光波导中包括2N²‑2N根光波导和2N‑2根光波导两种；2N²‑2N根光波导中的每一根光波导分别与其相邻的光路由器相连，每一根光波导均刻蚀于上层硅衬底上；2N‑2根光波导中的每一根光波导分别与每列首尾处光路由器相连，2N‑2根光波导从靠近竖直对称轴起向外依次在上、下层硅衬底上交替刻蚀；沿水平对称轴方向分布的4(N‑1)+2(N‑1)²光波导中包括(2N‑3)+2(N‑1)²根光波导和2N‑1根光波导两种，其中(2N‑3)+2(N‑1)²根光波导中又包括2N‑3根光波导和2(N‑1)²根光波导两种；(2N‑3)+2(N‑1)²根光波导中的每一根光波导，分别与其相邻的、除各象限中第一行以外的光路由器相连，2N‑3根光波导均与其相邻的光路由器相连且连线与竖直对称轴相交，2N‑3根光波导中的每一根光波导刻蚀于上层硅衬底上；2(N‑1)²根光波导从靠近竖直对称轴起向外依次在下、上层硅衬底上交替刻蚀；2N‑1根光波导中的每一根光波导分别与每行首尾处光路由器相连，每一根光波导均刻蚀于下层硅衬底上；位于水平对称轴上首尾处的两个光路由器，分别通过两根光波导与相邻象限中第一行的光路由器相连，四根光波导形成外围环路，外围环路中的每根光波导均刻蚀于上层硅衬底上。