Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 光互连和光交换(1)
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon May 19 22:01:08 2003) , 转信

发信站: 鼓浪听涛 


    光学互连技术的发展起源于人们对全光数字计算的研究。1985年-1990年期间，

人们对全光学数字处理机系统进行了一段时间的探索研究。由于全光存储器、全光

逻辑集成器件等关键器件的研制还无法满足构造全光计算机的要求，在1990年宣布

第一台全光学处理系统研制成功后，没有继续再朝全光数字计算机方向发展。但是

这一期间的研究工作对光学互连网络系统和有关的微光学平面器件以及光逻辑开关

列阵器件研究的飞速发展起了极大的促进作用。

    人们开始考虑把光传输和电逻辑这二者结构起来，充分发挥各自的优势，于是

提出了体系结构主要采取以网络运算为基础的光互连并行多处理机系统，同时开始

把光互连交换网络看作一种替代电信网中电子交换系统的极有前途的新交换方式。

    由于实用化的光学存储器在近年内估计还难以出现，现在的光互连网络大都属

于空分交换网络，目前发展最快的多级光互连交换系统是自由空间光互连交换网

络。这主要有两个方面的原因: 一是自由空间光互连交换网络除了具有一般的光互

连所共有的优点外,还具有易于实现三维网络、互连数大、互连密度高、无接触互连

等优点; 二是由于实现自由空间光互连交换网络系统所需要的开关节点列阵器件和

二元微光学器件的发展很快，均已接近实用化。

    在硬件结构上它主要由两部分组成: 光学互连级和开关节点列阵器件。用各种

不同的光学方法来实现网络的互连级，就可得到各种不同拓扑结构的自由空间光学

互连网络。人们已实现了多种自由空间光互连网络: 采用棱镜光栅实现互连函数的

Crossover网络，采用分光棱镜的Omega网络，以及用微透镜列阵和偏光棱镜实现的

Omega网络，Banyan网络等等。以上各种光学互连网络虽然实现了各种不同的网络拓

扑结构，但要向实用系统发展时都具有共同的缺点: 这就是网络采用分离光学元件，

不易于作成模块化的结构，难于减小系统体积和保持系统的稳定性。目前能克服上

述缺点，易于制作出模块化结构的光学互连网络，是采用计算机源生位相光栅来实

现光学互连级，美国贝尔实验室在其光交换网络实验系统中使用的，就是通过用一

片1×3位相计算机源生全息光栅（PCGH）来实现互连函数的Banyan互连网络。本研究

室提出了一种采用一片1×2的位相型计算机源生全息光栅来实现互连级的新型自由空

间光学互连Comega网络，也具有较优的性能。

    位相计算全息光栅最早是由H.Dammann和Gorter提出来的，当时是用两片位相计算

全息光栅来实现图像多重复制和等光强分束。此后，位相型计算全息光栅在图像处理、

光纤连接器、激光束合并等方面得到了广泛的应用。



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