專利名稱：提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之間的通信的光學(xué)互連系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之間的通信的光學(xué)互連。例如，所述 光學(xué)互連提供存儲(chǔ)器控制器與存儲(chǔ)器設(shè)備之間的光學(xué)通信。
背景技術(shù)：
電通信架構(gòu)努力平衡如下對(duì)立在解決更低功耗、更小波形因數(shù)、以及更低電磁發(fā) 射的同時(shí)提高所要求的電子系統(tǒng)的性能。所期望的是在降低計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的功耗的同時(shí)解 決可縮放性的更佳的解決方案。存儲(chǔ)器系統(tǒng)是其中期望這樣的更佳解決方案的典型計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的例子。一些當(dāng)前的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)使用寬并行總線來(lái)與大容量存儲(chǔ)器通信。隨著存儲(chǔ) 器密度和存儲(chǔ)器總線速度的增加，總線寬度和速度也必須增加。該并行總線架構(gòu)已經(jīng)達(dá)到 其不再能夠隨著當(dāng)前和未來(lái)多核微處理器的需求而縮放的點(diǎn)。在使用雙列直插式存儲(chǔ)器模塊(DIMM)技術(shù)(其中每個(gè)DIMM中的一系列動(dòng)態(tài)隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器(DRAM)集成電路安裝在印刷電路板(PCB)上)的大容量存儲(chǔ)器的典型例子中， 將高速并行總線縮放到更寬寬度和速度的電問(wèn)題限制了每通道的最大DIMM數(shù)量。例如，可 以運(yùn)行在高達(dá)400-800MHz的有效時(shí)鐘頻率的DDR3通道僅能支持單個(gè)DIMM。一種可替代的技術(shù)(即全緩沖DMM(FBDIMM))通過(guò)用每個(gè)FBDMM模塊內(nèi)的存 儲(chǔ)器控制器與中間存儲(chǔ)器緩沖器之間的窄串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路代替寬并行總線來(lái)解決該縮放 性問(wèn)題。稱為先進(jìn)存儲(chǔ)器緩沖器(AMB)的該中間存儲(chǔ)器緩沖器與存儲(chǔ)器控制器通信，并 且還復(fù)制數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)FBDI匪中的相鄰AMB。AMB還負(fù)責(zé)將串行化的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成與DRAM通信所需的并行數(shù)據(jù)。串行接口被分成兩個(gè)單向總線一個(gè)總線是南向 (southbound)的，用于命令、地址以及寫(xiě)入數(shù)據(jù)；并且一個(gè)總線是北向(northbound)的，用 于讀取數(shù)據(jù)。然而，菊花鏈方式或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置是有問(wèn)題的，因?yàn)樘S(hop)引入等待時(shí)間。 復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)南向和北向信號(hào)二者的需要增加了等待時(shí)間，從而最終導(dǎo)致瓶頸。AMB還由于需 要在AMB之間發(fā)送高速電信號(hào)以及對(duì)來(lái)自DIMM的數(shù)據(jù)進(jìn)行串行化和反串行化而消耗大量 功率。多播或廣播架構(gòu)將是更加令人期望的。這些例子所示出的是隨著電系統(tǒng)中的通信速度的增加，信號(hào)完整性問(wèn)題已經(jīng)將 電通信存儲(chǔ)器互連限制為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連。所期望的是一種提供高速互連的低功率系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)維持信號(hào)完整性并且還可以支持多個(gè)接收機(jī)(扇出)連接到一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的較低 等待時(shí)間拓?fù)?、或者多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(扇入)連接到一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)的系統(tǒng)。這樣的品質(zhì)在 其它類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中也是期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之間的通信的光學(xué)互連系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施 例。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)互連系統(tǒng)包括光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑和多個(gè)光學(xué)抽頭，每個(gè)光學(xué)抽頭 將相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件光學(xué)耦合到光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑。每個(gè)光學(xué)抽頭根據(jù)反射率與透射率之間的相應(yīng)功率比關(guān)系把從光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑或者其相應(yīng)計(jì)算機(jī)部件接收的信號(hào)的功 率分成具有第一功率的光學(xué)信號(hào)和具有第二功率的光學(xué)信號(hào)。光學(xué)抽頭的所述比關(guān)系一起 提供預(yù)先確定的通信可靠性，所述通信可靠性由經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之間的光學(xué)互連系統(tǒng) 的信號(hào)的度量確定。在一個(gè)例子中，每個(gè)抽頭根據(jù)其功率比關(guān)系從接收自光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑的廣播信 號(hào)中移除大致相同的功率，以產(chǎn)生具有第一功率的光學(xué)信號(hào)，所述具有第一功率的光學(xué)信 號(hào)被發(fā)送給其相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)。每個(gè)抽頭讓廣播信號(hào)的剩余部分作為具有第二功率的光學(xué) 信號(hào)在光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑上穿過(guò)，其中第二功率由該抽頭的功率比關(guān)系來(lái)確定。每個(gè)抽頭 處的比關(guān)系使得目的地計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件的光學(xué)接收機(jī)接收信號(hào)中的相同量的功率而與該 信號(hào)是由發(fā)送機(jī)部件的哪個(gè)光源生成的無(wú)關(guān)。除了或替代那些所提到的或從上面的描述變得顯而易見(jiàn)的方面，本發(fā)明的某些實(shí) 施例還具有其它方面。通過(guò)在參考附圖的情況下閱讀下面的詳細(xì)描述，這些方面對(duì)于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之間提供光學(xué)通信的光學(xué)互 連系統(tǒng)的框圖視圖；圖IB是具有通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)互連系統(tǒng)通信地相耦合的部件的說(shuō)明 性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖視圖；圖2是圖1的系統(tǒng)的一部分的等距視圖；圖3是該系統(tǒng)沿著圖2的線3-3的截面圖；圖4是第一存儲(chǔ)器設(shè)備之一和第一光學(xué)抽頭的更詳細(xì)的截面圖；圖5是圖3中所示的光學(xué)互連系統(tǒng)的示例性功率分配的說(shuō)明性視圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中的用于使用光學(xué)互連系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之間通信的 方法的流程圖；圖7A是與運(yùn)送進(jìn)入和外出光學(xué)信號(hào)的光路相交的單個(gè)光學(xué)抽頭的例子的視圖， 其中該例子示出了對(duì)外出光學(xué)信號(hào)的分割，所述實(shí)施例可以被用在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例中；以及圖7B是與運(yùn)送進(jìn)入和外出光學(xué)信號(hào)的光路相交的單個(gè)光學(xué)抽頭的例子的視圖， 其中該例子示出了對(duì)進(jìn)入光學(xué)信號(hào)的分割，所述實(shí)施例可以被用在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例中。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例被足夠詳細(xì)地描述，以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠做出和使用本發(fā) 明。應(yīng)當(dāng)理解，基于本公開(kāi)，其它的實(shí)施例將是顯而易見(jiàn)的，并且在不偏離本發(fā)明的范圍的 情況下可以做出系統(tǒng)、過(guò)程、或者機(jī)械改變。在下面的描述中，給出大量的特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而顯而易 見(jiàn)的是，可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。示出了該系統(tǒng)的實(shí)施例的繪圖是 半圖解性的而不是根據(jù)比例繪制的，并且具體來(lái)說(shuō)，一些尺寸是為了清楚的呈現(xiàn)并且在附
5圖中被大大夸張地示出。另外，在公開(kāi)和描述共有某些特征的多個(gè)實(shí)施例的情況下，為了清楚和容易地圖 解說(shuō)明、描述、以及理解所述實(shí)施例，彼此相似和相同的特征通常將用相同的參考標(biāo)記來(lái)描 述。所述實(shí)施例為了描述方便而被編號(hào)為第一實(shí)施例、第二實(shí)施例等等，并且并不旨在對(duì)于 本發(fā)明具有任何其它重要性或者提供對(duì)本發(fā)明的限制。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之間提供光學(xué)通信的光學(xué)互 連系統(tǒng)100的框圖視圖。光學(xué)互連系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑112以及多 個(gè)光學(xué)抽頭Iie1至116N，其中每個(gè)光學(xué)抽頭用于將相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件光學(xué)耦合到光學(xué) 數(shù)據(jù)通信路徑。如所示的那樣，可以對(duì)由部件從光學(xué)抽頭接收的信號(hào)執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且可 以對(duì)來(lái)自計(jì)算機(jī)部件的信號(hào)執(zhí)行電光轉(zhuǎn)換以由抽頭光學(xué)耦合到數(shù)據(jù)路徑上。在本說(shuō)明書(shū) 中，光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑常常被稱為光學(xué)互連。光學(xué)通信路徑可以以各種方式來(lái)實(shí)施。可以 使用的光學(xué)波導(dǎo)的例子包括聚合物、玻璃、或者包括空心金屬波導(dǎo)的光導(dǎo)管。相對(duì)于使用聚合物或介電材料形成的傳統(tǒng)光學(xué)波導(dǎo)而言的重大改善是使用被配 置為引導(dǎo)相干光的大芯徑空心波導(dǎo)。大芯徑空心波導(dǎo)可以具有如下直徑(或者寬度和/ 或高度)大約為所述波導(dǎo)被配置為引導(dǎo)的相干光的波長(zhǎng)的50至150倍或者更多倍。大 芯徑空心波導(dǎo)可以具有被配置為引導(dǎo)光學(xué)信號(hào)的方形、矩形、圓形、橢圓形、或者其它某種 形狀的截面形狀。此外，由于所述波導(dǎo)是空心的，因此光基本上以光在空氣或真空中的速 度傳播。(參見(jiàn)發(fā)明人為Michael Renne Ty Tan以及Shih-Yuan Wang的于2007年8月 1日提交的名稱為“System And Methodfor Routing Optical Signals”的美國(guó)專利申請(qǐng) No. 11/832559以獲得更多信息，并且該申請(qǐng)11/832,559通過(guò)引用并入本申請(qǐng))?？梢越Y(jié)合實(shí)施所述光學(xué)互連的空心金屬波導(dǎo)將薄膜分束器用作光學(xué)抽頭。薄膜分 束器的薄度使射束走離(walk-off)最小化，使得入射射束在其穿過(guò)薄膜分束器時(shí)保持基 本上處于軸上(on-axis)，從而提供射束穿過(guò)隨后的空心金屬波導(dǎo)的空心部分的良好引導(dǎo)。 在厚的板式分束器(plate beam splitter)中，射束在沿材料厚度入射時(shí)被從其路徑轉(zhuǎn)移 開(kāi)，使得更多的穿過(guò)信號(hào)碰上金屬壁而不是空心部分，并且由于金屬涂層的有限反射率而 遭受高損耗。每個(gè)抽頭根據(jù)其功率比關(guān)系從接收自光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑的廣播信號(hào)中轉(zhuǎn)移大致 相同量的功率。所轉(zhuǎn)移的光學(xué)信號(hào)被發(fā)送給其相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)部件，并且每個(gè)抽頭讓廣播 或多播信號(hào)的具有由該抽頭的相應(yīng)功率比關(guān)系確定的功率的剩余部分在光學(xué)數(shù)據(jù)通信路 徑上穿過(guò)。每個(gè)抽頭處的比關(guān)系也可以使得目的地計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件的光學(xué)接收機(jī)接收信號(hào) 中的相同量的功率而與該信號(hào)是由耦合到互連112的哪個(gè)其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件發(fā)送的無(wú) 關(guān)。例如，由目的地光學(xué)接收機(jī)接收的功率與通過(guò)光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑發(fā)送它的光源的光程無(wú)關(guān)。在被設(shè)計(jì)為保持功耗的系統(tǒng)中，光學(xué)抽頭優(yōu)選地為無(wú)源光學(xué)分束器?，F(xiàn)在參考圖1B，其中示出具有通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)互連系統(tǒng)通信地相 耦合的部件、存儲(chǔ)器系統(tǒng)或子系統(tǒng)的說(shuō)明性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101的框圖視圖。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101 包括存儲(chǔ)器控制器102，所述存儲(chǔ)器控制器102連接到第一存儲(chǔ)器設(shè)備106的第一存儲(chǔ)體 (bank) 104和第二存儲(chǔ)器設(shè)備110的第二存儲(chǔ)體108。存儲(chǔ)器控制器102可以被包括在具有其它功能的集成電路(比如處理器)中，或者可以與其它集成電路(未示出)對(duì)接，或者 是它們的組合。存儲(chǔ)器控制器102還可以執(zhí)行電光(E/0)轉(zhuǎn)換和光電(0/E)轉(zhuǎn)換。出于說(shuō)明的目的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101被示出為具有存儲(chǔ)器控制器102和第一存儲(chǔ)器 設(shè)備106，不過(guò)能夠理解，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以具有不同功能的其它設(shè)備、比如其它處理單 元或接口設(shè)備。同樣出于說(shuō)明的目的，存儲(chǔ)器控制器102、第一存儲(chǔ)器設(shè)備106、或其組合可 以包括芯片內(nèi)光學(xué)互連。作為不同的例子，第一存儲(chǔ)器設(shè)備106可以彼此不同，并且并不是 所有第一存儲(chǔ)器設(shè)備106都必須執(zhí)行基本上相同類型的功能或者都可以以基本上相同的 技術(shù)來(lái)實(shí)施。第一存儲(chǔ)體104包括第一光學(xué)互連112、比如光學(xué)波導(dǎo)，以用于從存儲(chǔ)器控制器 102到第一存儲(chǔ)器設(shè)備106和通過(guò)第一存儲(chǔ)器設(shè)備106回到存儲(chǔ)器控制器102的通信。出 于說(shuō)明目的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101被示出為具有第一光學(xué)互連112，所述第一光學(xué)互連112將存 儲(chǔ)器控制器102與第一存儲(chǔ)器設(shè)備106相連接。在該實(shí)施例中，用在相反方向上提供通信 路徑的單向光學(xué)互連(例如，進(jìn)入和外出、南向和北向等等)形成第一光學(xué)互連112。在一 個(gè)例子中，可以為每個(gè)方向使用不同的光學(xué)波導(dǎo)。存儲(chǔ)器控制器102或第一存儲(chǔ)器設(shè)備106 之一通過(guò)如下方式與第一存儲(chǔ)器設(shè)備106中的同其物理上不相鄰的另一個(gè)第一存儲(chǔ)器設(shè) 備通信處于中間的第一存儲(chǔ)器設(shè)備106讓所接收的信息沿第一光學(xué)互連112中的相應(yīng)光 流通過(guò)。作為不同的例子，第一光學(xué)互連112還可以通過(guò)單個(gè)雙向光路提供存儲(chǔ)器控制器 102與第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之間的雙向通信。在一個(gè)例子中，這可以通過(guò)使用不同波長(zhǎng)來(lái)進(jìn) 行，其中至少一個(gè)波長(zhǎng)被用于廣播并且至少另一波長(zhǎng)被用于接收。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101中，光學(xué)互連系統(tǒng)100中的每個(gè)光學(xué)抽頭116的反射率與透射 率之間的比關(guān)系被設(shè)置為使得存儲(chǔ)器控制器102和第一存儲(chǔ)器設(shè)備106可以實(shí)現(xiàn)預(yù)先確定 的通信可靠性并且使功耗最小化。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的例子中，小于10_12的誤碼率(BER)足以 作為預(yù)先確定的通信可靠性的可接受的度量。光學(xué)接收機(jī)靈敏度可以用于確定給定誤碼率 所需的最小平均光學(xué)功率。已經(jīng)證實(shí)了光學(xué)接收機(jī)靈敏度在lOGb/s下大約為-17dBm(20 微瓦)，而對(duì)于BER < 10_15而言-15dBm(32微瓦)則更為典型。經(jīng)過(guò)第一光學(xué)互連112的光速或近光速傳輸給可靠地執(zhí)行上述故障感測(cè)造成挑 戰(zhàn)。例如，可能需要存儲(chǔ)器控制器102考慮第一光學(xué)互連112的物理長(zhǎng)度、光的速度、以及區(qū) 分在第一光學(xué)互連112的同一通道上從第一存儲(chǔ)器設(shè)備106的每個(gè)返回的數(shù)據(jù)所需的精確 度來(lái)辨別第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之間的增量(delta)飛行時(shí)間的大致150-160皮秒的增量。 然而，這些增量通常小于每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸出不確定度(輸出時(shí)鐘(clockto out))、或者在 一些情況下為每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸出不確定度的一半。為了減輕上述的輸出不確定度與增量之間的差異，可以在第一光學(xué)互連112的每 個(gè)通道上使用訓(xùn)練模式，其中對(duì)于每次傳送而言發(fā)送機(jī)是已知的，這允許對(duì)所接收的數(shù)據(jù) 的定時(shí)進(jìn)行調(diào)整。然后，所述定時(shí)可以在存儲(chǔ)器控制器102內(nèi)使用定時(shí)調(diào)整技術(shù)而被調(diào)整。 利用所建立的定時(shí)關(guān)系，可以在第一光學(xué)互連112上發(fā)起正常的數(shù)據(jù)傳送。定時(shí)調(diào)整可以 將第一光學(xué)互連112的最大工作頻率增加到超過(guò)第一存儲(chǔ)器設(shè)備106的正常工作頻率，從 而潛在地允許對(duì)第一存儲(chǔ)器設(shè)備106超頻(over-clocking)。每個(gè)光學(xué)抽頭116的反射率與透射率之間的比關(guān)系被確定為使得對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備106的功率分配以及存儲(chǔ)器控制器102接收預(yù)先確定的功率。該預(yù)先確定的功率可以 是基本上相同量的功率，從而保證預(yù)先確定的通信可靠性。通常，使用目標(biāo)系統(tǒng)的射線追蹤 建模來(lái)確定光學(xué)抽頭比，以滿足該系統(tǒng)的通信可靠性度量并且使功耗最小化。除了所述比 之外，激光功率、光學(xué)接收機(jī)靈敏度、源與接收機(jī)之間的光程、光路的損耗特性是射線追蹤 建模中要計(jì)及的其它考慮因素的例子。在一個(gè)例子中，調(diào)整各個(gè)考慮因素的迭代算法被用 于對(duì)光學(xué)互連系統(tǒng)100進(jìn)行建模直到達(dá)到所期望的通信可靠性度量為止。然后，將在目標(biāo) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(例如101)的制造和/或裝配期間針對(duì)光學(xué)抽頭設(shè)置所述比。在一些情況中， 可以在系統(tǒng)的操作期間進(jìn)行影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的特定元件間的功率利用或分配的光學(xué)元 件的某種調(diào)整。例如，第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之一的插入或移除可以引起光學(xué)互連計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)101調(diào)整第一存儲(chǔ)器設(shè)備106與存儲(chǔ)器控制器102之間的通信，以建立預(yù)先確定的通信 可靠性與功耗之間的平衡。出于說(shuō)明目的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101被示出為具有第一光學(xué)互連112，不過(guò)能夠理解， 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以具有其它互連、比如光學(xué)互連和電互連。同樣出于說(shuō)明目的，計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)101被示出為具有存儲(chǔ)器控制器102和第一存儲(chǔ)器設(shè)備106，不過(guò)能夠理解，計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 101可以具有可能連接或未連接到第一光學(xué)互連112的其它部件(未示出)或部分(未示 出)。類似地，第二存儲(chǔ)體108包括第二光學(xué)互連114、比如光學(xué)波導(dǎo)，以用于從存儲(chǔ)器 控制器102到第二存儲(chǔ)器設(shè)備110和通過(guò)第二存儲(chǔ)器設(shè)備110回到存儲(chǔ)器控制器102的通 信。光學(xué)抽頭118將存儲(chǔ)器設(shè)備110光學(xué)耦合到第二光學(xué)互連114。針對(duì)第一存儲(chǔ)體104和 第一光學(xué)互連112描述的功能、屬性、以及特征適用于第二存儲(chǔ)體108和第二光學(xué)互連114。 同樣出于說(shuō)明目的，第二存儲(chǔ)體108描繪了與第一存儲(chǔ)體104中的第一存儲(chǔ)器設(shè)備106相 同數(shù)目的第二存儲(chǔ)器設(shè)備110，不過(guò)能夠理解，第一存儲(chǔ)體104和第二存儲(chǔ)體108可以具有 任意數(shù)目的存儲(chǔ)器設(shè)備并且可以數(shù)目不同。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以以多種方式使用第一存儲(chǔ)體104和第二存儲(chǔ)體108。例如，第 一存儲(chǔ)體104和第二存儲(chǔ)體108可以提供累積的存儲(chǔ)器容量，提供帶式(striped)存儲(chǔ)器 以用于增加的性能，或者提供冗余和故障切換的存儲(chǔ)器以用于容錯(cuò)的存儲(chǔ)器架構(gòu)。第一存儲(chǔ)器設(shè)備106和第二存儲(chǔ)器設(shè)備110與用于對(duì)去往和來(lái)自其相應(yīng)光學(xué)抽頭 116、118的信號(hào)執(zhí)行光電(0/E)轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換的設(shè)備相連接或包括用于對(duì)去往和來(lái)自其 相應(yīng)光學(xué)抽頭116、118的信號(hào)執(zhí)行光電(0/E)轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換的設(shè)備，其中所述光學(xué)抽頭 116、118將光學(xué)信號(hào)以預(yù)先確定的光學(xué)功率分別耦合到第一光學(xué)互連112和第二光學(xué)互連 114?，F(xiàn)在參考圖2，其中示出光學(xué)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101的一部分的等距視圖。所述等 距視圖描繪了安裝在載體202(比如印刷電路板)之上的存儲(chǔ)器控制器102。存儲(chǔ)器控制器 102通過(guò)第一光學(xué)互連112與第一存儲(chǔ)體104的第一存儲(chǔ)器設(shè)備106相連接。出于說(shuō)明目 的，所述等距視圖描繪了第一存儲(chǔ)體104，不過(guò)能夠理解，所述等距視圖可以描繪第二存儲(chǔ) 體 108。如圖1中所提到的那樣，第一光學(xué)互連112提供從存儲(chǔ)器控制器102到第一存儲(chǔ) 器設(shè)備106和通過(guò)第一存儲(chǔ)器設(shè)備106回到存儲(chǔ)器控制器102的通信。第一光學(xué)互連112 利用進(jìn)入光學(xué)互連204 (比如北向光學(xué)互連)和外出光學(xué)互連206 (比如南向光學(xué)互連)提供通信?！斑M(jìn)入”和“外出”術(shù)語(yǔ)是相對(duì)于存儲(chǔ)器控制器102而言的。進(jìn)入光學(xué)互連204將 諸如命令、數(shù)據(jù)、或者狀態(tài)的信息運(yùn)送到存儲(chǔ)器控制器102中。外出光學(xué)互連206從存儲(chǔ)器 控制器102中運(yùn)送諸如命令、數(shù)據(jù)、或者狀態(tài)的信息。 出于說(shuō)明目的，光學(xué)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101被描述為具有利用進(jìn)入光學(xué)互連204 和外出光學(xué)互連206提供通信的第一光學(xué)互連112，不過(guò)能夠理解，第一光學(xué)互連112可以 在不將進(jìn)入光學(xué)互連204和外出光學(xué)互連206專用于每個(gè)方向上的通信的情況下提供通例如，第一光學(xué)互連112可以使用用于“進(jìn)入”和“外出”光學(xué)通信二者的同一光 學(xué)波導(dǎo)路徑在第一存儲(chǔ)器設(shè)備106與存儲(chǔ)器控制器102之間提供通信。這利用預(yù)先確定的 光學(xué)波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中所述預(yù)先確定的波長(zhǎng)之中的一個(gè)或多個(gè)被用于“進(jìn)入”通信，并且所 述預(yù)先確定的波長(zhǎng)之中的另外的一個(gè)或多個(gè)被用于“外出”通信。作為例子，存儲(chǔ)器控制器102包括電互連(未示出)，使得存儲(chǔ)器控制器102執(zhí)行 光電(0/E)和電光(E/0)轉(zhuǎn)換。存儲(chǔ)器控制器102包括控制器光電探測(cè)器208、比如光電 二極管，其優(yōu)選地通過(guò)某一微光學(xué)器件與進(jìn)入光學(xué)互連204相連接；以及控制器光源210、 比如激光器，其優(yōu)選地通過(guò)某一微光學(xué)器件連接到外出光學(xué)互連206。出于說(shuō)明目的，存儲(chǔ) 器控制器102被描述為在其與第一光學(xué)互連112的接口處執(zhí)行0/E和E/0轉(zhuǎn)換，不過(guò)能夠 理解，存儲(chǔ)器控制器102可以在不執(zhí)行0/E和E/0轉(zhuǎn)換的情況下提供與第一光學(xué)互連112 的光學(xué)連接。第一存儲(chǔ)器設(shè)備106是插入卡，其連接到載體202以建立與進(jìn)入光學(xué)互連204和 外出光學(xué)互連206的連接。第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之中的每個(gè)都包括存儲(chǔ)器設(shè)備212，其中存儲(chǔ)器設(shè)備212耦 合到存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214 (比如光電二極管)、以及存儲(chǔ)器光源216 (比如激光二極管)。 存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214和存儲(chǔ)器光源216由虛線示出，這表示在該例子中，存儲(chǔ)器光電探測(cè) 器214和存儲(chǔ)器光源216未被包括在第一存儲(chǔ)器設(shè)備106中，而是連接到第一存儲(chǔ)器設(shè)備 106。在其它實(shí)施方式例子中，它們可以被包括在存儲(chǔ)器設(shè)備中。存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214與外出光學(xué)互連206相連接。存儲(chǔ)器光源216與進(jìn)入光學(xué) 互連204相連接。出于說(shuō)明目的，第一存儲(chǔ)器設(shè)備106被描述為執(zhí)行進(jìn)出存儲(chǔ)器設(shè)備212 的0/E和E/0轉(zhuǎn)換，不過(guò)能夠理解，第一存儲(chǔ)器設(shè)備106可以不執(zhí)行這樣的轉(zhuǎn)換。例如，存 儲(chǔ)器設(shè)備212可以提供光學(xué)接口以與第一光學(xué)互連112相連接。在一個(gè)例子中，第一存儲(chǔ)器設(shè)備106通過(guò)存儲(chǔ)器設(shè)備212與存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214 之間以及存儲(chǔ)器設(shè)備212與存儲(chǔ)器光源216之間的電接口而附接。在這種情況下，存儲(chǔ)器 光電探測(cè)器214和存儲(chǔ)器光源216可以連同第一光學(xué)互連112 —起被安裝到載體202上。存儲(chǔ)器設(shè)備212可以包括多種存儲(chǔ)器技術(shù)。例如，存儲(chǔ)器設(shè)備212可以包括易失性 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、比如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。 作為另一例子，存儲(chǔ)器設(shè)備212可以包括非易失性存儲(chǔ)器、比如非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (NVRAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)。存儲(chǔ)器控制器102通過(guò)外出光學(xué)互連206將諸如命令、數(shù)據(jù)或者狀態(tài)的信息廣播 或多播給第一存儲(chǔ)器設(shè)備106。外出光學(xué)互連206將廣播的信息運(yùn)送到第一存儲(chǔ)器設(shè)備106 以及通過(guò)第一存儲(chǔ)器設(shè)備106將廣播的信息運(yùn)送給連接在外出光學(xué)互連206的末端處的最
9后一個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備106。第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之中的每個(gè)都可以通過(guò)進(jìn)入光學(xué)互連204經(jīng) 過(guò)進(jìn)行傳輸?shù)牡谝淮鎯?chǔ)器設(shè)備106與存儲(chǔ)器控制器102之間的第一存儲(chǔ)器設(shè)備106傳輸信 肩、ο作為為了實(shí)現(xiàn)預(yù)先確定的通信可靠性以及使功耗最小化而進(jìn)行的調(diào)整的另一例 子，可以調(diào)整第一存儲(chǔ)器設(shè)備106的穿過(guò)(pass-through)特征，這將在后面予以更詳細(xì)的 描述。在另一例子中，可以通過(guò)將功率分配給第一存儲(chǔ)器設(shè)備106并且針對(duì)與所述第一存 儲(chǔ)器設(shè)備106的外出光學(xué)互連206的光學(xué)特性來(lái)實(shí)施或調(diào)整存儲(chǔ)器光源216。在又一例子 中，優(yōu)選地針對(duì)到存儲(chǔ)器控制器102的通信來(lái)實(shí)施或調(diào)整存儲(chǔ)器光源216。在另一例子中， 可以針對(duì)每個(gè)第一存儲(chǔ)器設(shè)備106內(nèi)的短程電通信來(lái)實(shí)施或調(diào)整存儲(chǔ)器設(shè)備212，從而進(jìn) 一步減小光學(xué)互連的存儲(chǔ)器系統(tǒng)101的功耗?，F(xiàn)在參考圖3，其中示出光學(xué)互連的存儲(chǔ)器系統(tǒng)101沿著圖2的線3-3的截面圖。 該截面圖描繪了安裝在載體202之上的存儲(chǔ)器控制器102。第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之中的每 個(gè)都被插入到連接器302中。連接器302被安裝在載體202之上。外出光學(xué)互連206通過(guò)第一光學(xué)抽頭304、第二光學(xué)抽頭306、第三光學(xué)抽頭308、 以及第四光學(xué)抽頭310將存儲(chǔ)器控制器102與第一存儲(chǔ)器設(shè)備106相連接，其中所述光學(xué) 抽頭之一處于連接器302之下。在該實(shí)施例中，第一光學(xué)抽頭304是外出光學(xué)互連206從 存儲(chǔ)器控制器102首先經(jīng)過(guò)的光學(xué)抽頭，并且第四光學(xué)抽頭310是最后一個(gè)。光學(xué)抽頭鏈被調(diào)整或者可以被調(diào)整為使得由第一光學(xué)抽頭304至第四光學(xué)抽頭 310將來(lái)自存儲(chǔ)器控制器102的光能分配給第一存儲(chǔ)器設(shè)備106，這將在后面予以更詳細(xì)的 描述。出于說(shuō)明目的，所述光學(xué)抽頭之一被描述為處于連接器302之下，然而能夠理解，所 述光學(xué)抽頭可以被包括在連接器302中。系統(tǒng)100的光學(xué)抽頭的數(shù)目部分取決于接收機(jī)靈 敏度和來(lái)自存儲(chǔ)器控制器102的輸入光學(xué)功率。例如，可以在輸入功率為ImW和接收機(jī)靈 敏度為_(kāi)13dBm的情況下實(shí)現(xiàn)8個(gè)光學(xué)抽頭。圖2的存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214和存儲(chǔ)器光源216優(yōu)選地連同其微光學(xué)器件與連接 器302包括在一起。作為例子，圖2的存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214和存儲(chǔ)器光源216可以被安 裝在載體202之上而不是連接器302上。光學(xué)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101可以被實(shí)施為載體202被安裝在另一載體(未示 出)、比如印刷電路板之上。圖2的具有第一存儲(chǔ)器設(shè)備106、存儲(chǔ)器控制器102、光學(xué)抽頭 116、以及第一光學(xué)互連112的載體202可以被提供為子系統(tǒng)、子卡(daughter card)、或者 夾層卡(mezzaninecard)并且通過(guò)預(yù)先確定的比如電接口或光學(xué)接口的接口(未示出)與 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其余部分(例如處理器和總線)對(duì)接?，F(xiàn)在參考圖4，其中示出第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之一和第一光學(xué)抽頭304的更詳細(xì)的 截面圖400。更詳細(xì)的截面圖400描繪了來(lái)自圖2的存儲(chǔ)器控制器102的第一輸入光402 的路徑中的第一光學(xué)抽頭304。成角度404 (比如45°角)的第一光學(xué)抽頭304分割第一輸入光402 (被表示為變 量Ptl)。具有反射率R1和透射率T1的第一光學(xué)抽頭304將第一輸入光402的一部分反射到 被插在連接器302中的第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之一。被反射的部分是第一反射光406 (被表 示為變量P, = P0^R1)。第一輸入光402的穿過(guò)第一光學(xué)抽頭304的部分被透射到圖3的第 二光學(xué)抽頭306并通過(guò) 3的第四光學(xué)抽頭310。能夠理解，光學(xué)抽頭的數(shù)目可以由接收機(jī)靈敏度和第一輸入光402的功率或&來(lái)限制。透射的部分是第一透射光408 (被表示為變量Pt = PfTi)。第一光學(xué)抽頭304提 供遵循如下關(guān)系的光學(xué)特性= 損耗。所述“損耗”可以包括來(lái)自第一光學(xué)抽頭 304以及來(lái)自外出光學(xué)互連206中的光路的光學(xué)損耗。理想地，所述損耗應(yīng)當(dāng)被保持得盡可 能小使得隊(duì)+1\ 1。通過(guò)設(shè)置或調(diào)整PQ、Pr, Pt、或其組合來(lái)調(diào)整或可以調(diào)整光學(xué)互連系統(tǒng)100。例如， 如果具有第一光學(xué)抽頭304的連接器302未被插裝元件(populate)，則第一光學(xué)抽頭304 可以被調(diào)整為使P,份額最小化或?yàn)榱恪＿@將允許存儲(chǔ)器控制器102減小第一輸入光402的 能量，由此減小圖3的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)101的功耗。另外，從第一光學(xué)抽頭304至第四光學(xué)抽頭310的光學(xué)抽頭可以單獨(dú)地和集體地 被設(shè)計(jì)或調(diào)整為使得在給每個(gè)第一存儲(chǔ)器設(shè)備106提供相同量的接收功率從而導(dǎo)致預(yù)先 確定的通信可靠性或BER的同時(shí)最小化或減小光學(xué)存儲(chǔ)器系統(tǒng)101的功耗。這可以通過(guò) 如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)利用圖2的第一光學(xué)互連112以及利用光學(xué)抽頭之間的光學(xué)特性的分級(jí) (graded)或比關(guān)系(將在圖5中予以更多的描述)來(lái)設(shè)計(jì)光學(xué)抽頭的光學(xué)特性。而且，最小功耗由0/E電子器件(比如存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214)的靈敏度來(lái)確定。 例如，對(duì)于來(lái)自第一輸入光402的給定光學(xué)功率以及存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214中的給定接收 機(jī)靈敏度而言，可以確定或計(jì)算光學(xué)扇出的數(shù)目。當(dāng)連接器302未被插裝元件時(shí)，可以通過(guò) 不激活或者不給0/E電子器件(比如存儲(chǔ)器光電探測(cè)器214)供電來(lái)進(jìn)一步減小光學(xué)互連 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)101的功耗。第一光學(xué)抽頭304以及其它的光學(xué)抽頭可以以多種方式來(lái)調(diào)整。例如，光學(xué)互連 的存儲(chǔ)器系統(tǒng)100可以被配置為使在第一光學(xué)抽頭304的位置處的連接器302去掉插裝元 件(cbpopulate)。在這種情況下，第一光學(xué)抽頭304也可以被去掉插裝元件。在另一例子 中，第一光學(xué)抽頭304的角度404可以被調(diào)整為減小反射功率P,或使反射功率P,為零。這 還可以包括將角度404調(diào)整為使得第一光學(xué)抽頭304不處于第一輸入光402的路徑中。在又一例子中，可以通過(guò)將第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之一機(jī)械插入到連接器302中來(lái) 影響第一光學(xué)抽頭304以及其它光學(xué)抽頭的角度404。所述插入將調(diào)整第一光學(xué)抽頭304 的角度404以便處于第一輸入光402的路徑中。未插裝元件的連接器302提供角度404以 將第一光學(xué)抽頭304從第一輸入光402的路徑中移除或者使P,最小化。對(duì)第一光學(xué)抽頭 304的角度404的調(diào)整向存儲(chǔ)器控制器102通知具有第一光學(xué)抽頭304的位置是否被插裝 元件。該通知可以允許存儲(chǔ)器控制器102調(diào)整第一輸入光402的能量。角度404可以以多種方式來(lái)調(diào)整。例如，連接器302可以包括調(diào)整設(shè)備410、比如 鎖臂，所述調(diào)整設(shè)備410可以用于將第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之一連接和保持在連接器302中。 調(diào)整設(shè)備410的位置或設(shè)置可以設(shè)置第一光學(xué)抽頭304的角度404并且向存儲(chǔ)器控制器 102提供合適通知。調(diào)整設(shè)備410優(yōu)選地不處于光路中。在經(jīng)過(guò)修改的例子中，調(diào)整設(shè)備 410可以不改變角度404，而是改為從光路中移除(比如滑出)第一光學(xué)抽頭304。到存儲(chǔ)器控制器102的通知的例子可以包括處于插入位置的調(diào)整設(shè)備410向存 儲(chǔ)器控制器102的輸入設(shè)置參考電壓(比如地)。處于未插裝位置的調(diào)整設(shè)備410可以設(shè)置 與處于插入位置的調(diào)整設(shè)備不同的參考電壓，或者讓存儲(chǔ)器控制器102的參考輸入浮置。調(diào)整設(shè)備410可以以其它方式來(lái)實(shí)施。例如，調(diào)整設(shè)備410可以包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或者反射率電控的光學(xué)抽頭。作為例子，調(diào)整設(shè)備410還可以包括可以與軟件或固 件協(xié)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電結(jié)構(gòu)、或其組合。圖3的第一光學(xué)抽頭304以及第二光學(xué)抽頭306、第三光學(xué)抽頭308、和第四光學(xué) 抽頭310可以以多種方式來(lái)實(shí)施。例如，可以利用具有合適光學(xué)涂層的薄膜分束器來(lái)實(shí)施 第一光學(xué)抽頭304以及其它光學(xué)抽頭，以便獲得預(yù)定量的反射率、透射率、以及已知的光學(xué) 損耗。優(yōu)選地，所使用的分束器光學(xué)涂層應(yīng)當(dāng)是非偏振的，以便最小化反射率/透射率之間 與光的輸入偏振有關(guān)的任何差異。薄膜分束器最小化或消除重影(ghosting)或射束走離 問(wèn)題。作為另一例子，可以利用具有各種尺寸和幾何配置(比如三角形、或棱形)的光學(xué)散 射體或分光器來(lái)實(shí)施第一光學(xué)抽頭304以及其它光學(xué)抽頭。作為另一例子，可以利用反射 和透射所期望的光的亞波長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施第一光學(xué)抽頭304。反射和透射的量可以近似 地通過(guò)金屬化區(qū)域與未金屬化區(qū)域的“填充因數(shù)”來(lái)估計(jì)。第一輸入光402的反射部分被傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器光電探測(cè)器214。存儲(chǔ)器光電探測(cè)器 214將光學(xué)反射光轉(zhuǎn)換成用于存儲(chǔ)器設(shè)備212的電信號(hào)。如前面所述的那樣，第一光學(xué)互連112可以使用用于“進(jìn)入”和“外出”光學(xué)通信 二者的同一光學(xué)波導(dǎo)路徑來(lái)提供通信。這利用預(yù)先確定的光學(xué)波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中所述預(yù)先 確定的波長(zhǎng)之中的一個(gè)或多個(gè)被用于“進(jìn)入”通信，并且所述預(yù)先確定的波長(zhǎng)之中的另外的 一個(gè)或多個(gè)被用于“外出”通信。在第一存儲(chǔ)器設(shè)備106內(nèi)，比如二向色濾光器的波長(zhǎng)選擇 元件(未示出)可以分離和識(shí)別通信方向。光學(xué)抽頭處于波長(zhǎng)選擇元件之前?，F(xiàn)在參考圖5，其中示出如圖3中所實(shí)現(xiàn)的光學(xué)互連系統(tǒng)100的示例性功率分配的 說(shuō)明性視圖。該說(shuō)明性視圖描繪了針對(duì)第一光學(xué)抽頭304至第四光學(xué)抽頭310的比率關(guān)系 的示例性功率分配。所述功率值可能由于多種原因而不同。例如，所述功率值可能由于光 學(xué)扇出的數(shù)目、數(shù)據(jù)速率、光路距離、光學(xué)抽頭的光學(xué)特性、或其組合而不同。該例子中的功 率值是經(jīng)過(guò)舍入的，因此所述功率值是近似值。附加地，當(dāng)宣稱抽頭移除與另一抽頭相同量 的功率、例如100微瓦(yW)時(shí)，能夠理解，可以存在處于由鏈路預(yù)算確定的可接受的公差 等級(jí)之內(nèi)的與100 ( u W)的微小變化。該說(shuō)明性視圖描繪了 圖3的存儲(chǔ)器控制器102將1毫瓦(mW)的光能作為第一輸 入光402輸出到外出光學(xué)互連206之一中并到達(dá)第一光學(xué)抽頭304。第一光學(xué)抽頭304分割 第一輸入光402，從而根據(jù)它的0. 1反射率比0.9透射率的比值功率分割關(guān)系將100 (yW) 反射到第一反射光406中并且將900 iiW透射到第一透射光408中。第一透射光408表示 來(lái)自存儲(chǔ)器控制器102的以100 yW的功率損耗穿過(guò)的廣播信號(hào)。繼續(xù)該例子，第二光學(xué)抽頭306輸入來(lái)自第一光學(xué)抽頭304的第一透射光408中 的900iiW。第二光學(xué)抽頭306分割第一透射光408，從而根據(jù)它的0. 111反射率比0.889 透射率的比值功率分割關(guān)系將100微瓦(yW)反射到第二反射光502中并且將800 yW透 射到第二透射光504中。第二透射光504表示來(lái)自存儲(chǔ)器控制器102的以200 y W的功率 損耗穿過(guò)的廣播信號(hào)。第三光學(xué)抽頭308輸入來(lái)自第二光學(xué)抽頭306的第二透射光504中的800 y W。第 三光學(xué)抽頭308分割第二透射光504，從而根據(jù)它的0. 125反射率比0. 875透射率的比值功 率分割關(guān)系將100 u W反射到第三反射光506中并且將700 u W透射到第三透射光508中。 第三透射光508表示來(lái)自存儲(chǔ)器控制器102的以300 yW的功率損耗穿過(guò)的廣播信號(hào)。
第四光學(xué)抽頭310輸入來(lái)自第三光學(xué)抽頭308的第三透射光508中的700 iiW。第 四光學(xué)抽頭310分割第三透射光508，從而根據(jù)它的0. 143反射率比0. 857透射率的比值功 率分割關(guān)系將100 iiW反射到第四反射光510中并且將600 iiW透射到第四透射光512中。 第四透射光510表示來(lái)自存儲(chǔ)器控制器102的以400y W的功率損耗穿過(guò)的廣播信號(hào)。在 該例子中，100 yW被說(shuō)明性地用作維持可靠的通信鏈路所需的最小功率。在該例子中，對(duì)于 廣播或多播信號(hào)，信號(hào)傳播方向上的光學(xué)抽頭的比關(guān)系從第一光學(xué)抽頭到最后的光學(xué)抽頭 在反射率方面增加并且在透射率方面減小。來(lái)自第四光學(xué)抽頭310的第四透射光512中的600 iiW意味著更多的光學(xué)抽頭和 更多的存儲(chǔ)器設(shè)備可以被包括在外出光學(xué)互連206的路徑中。另一方面，來(lái)自第四光學(xué)抽 頭310的第四透射光512中的600 u W允許減小第一輸入光402的能量，使得穿過(guò)第四光學(xué) 抽頭310的第四透射光512為零或幾乎為零，其中第四反射光510近似地處于100 u W。在實(shí)現(xiàn)最小功耗并且滿足通信可靠性度量的例子中，光學(xué)互連系統(tǒng)100可以被調(diào) 整為使得在從第一光學(xué)抽頭304至第四光學(xué)抽頭310的每個(gè)光學(xué)抽頭處的反射部分和透射 部分在將足夠的功率透射到光學(xué)抽頭鏈的其余部分的同時(shí)提供每個(gè)反射部分處所需的能 量。例如，如果第四光學(xué)抽頭310是外出光學(xué)互連206中的最后的光學(xué)抽頭，則光學(xué)互 連系統(tǒng)100被調(diào)整或設(shè)計(jì)為使得第四透射光512近似為零。另外，對(duì)于該例子而言，圖2的 控制器光源210可以被調(diào)整為輸出比所示的lmW更低的功率，以進(jìn)一步減小功耗。對(duì)于返回路徑圖示而言，圖3的第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之一通過(guò)進(jìn)入光學(xué)互連204 之一將諸如命令、數(shù)據(jù)、或者狀態(tài)的信息傳輸給存儲(chǔ)器控制器102。第一存儲(chǔ)器設(shè)備106之 中的每個(gè)都被配置為在傳輸時(shí)將lmW的光能傳輸給其相應(yīng)的光學(xué)抽頭。在該例子中，返回 路徑描繪了為傳輸存儲(chǔ)器設(shè)備106生成的信號(hào)所經(jīng)過(guò)的每個(gè)光學(xué)抽頭的反射和透射信號(hào)。 第四光學(xué)抽頭310從其相應(yīng)存儲(chǔ)器設(shè)備106接收運(yùn)送從電形式轉(zhuǎn)換而來(lái)的數(shù)據(jù)的lmW光信 號(hào)513。根據(jù)該光學(xué)抽頭310的0. 143/0. 857的反射率/透射率比以及光源信號(hào)的入射方 向，所接收的lmW光源信號(hào)被分割，從而產(chǎn)生接收反射率功率部分(0. 143或143PW)的光 學(xué)信號(hào)532，根據(jù)所述分割所述光學(xué)信號(hào)532被轉(zhuǎn)移或反射到進(jìn)入光學(xué)互連204之一，并且 接收透射率功率部分(0. 857或857PW)的信號(hào)515被丟棄。相反地，替代丟棄該功率，該功 率也可以被用于將返回?cái)?shù)據(jù)廣播給另一光學(xué)互連總線。在光學(xué)抽頭308處，在光學(xué)互連上 接收的143 u W的反射信號(hào)根據(jù)其功率比關(guān)系分割該信號(hào)，使得143 y W的0. 875、或125 u ff 的透射信號(hào)518在光學(xué)互連路徑204上穿過(guò)，而143 y W的0. 125、或17. 9 y W的反射信號(hào) 516被導(dǎo)引到不同的路徑并且在該情況下被丟棄。類似地，光學(xué)抽頭306在光學(xué)互連上接收 來(lái)自抽頭308的具有功率125y W的透射信號(hào)518，并且根據(jù)其功率比關(guān)系0. 111/0. 889分 割信號(hào)518，使得具有125 y W的0. 889、或111 y W的透射信號(hào)524在光學(xué)互連路徑204上 穿過(guò)，而具有125PW的0. 111、或13.9 yW的反射信號(hào)522被導(dǎo)引到不同的路徑并且在該情 況下被丟棄。再者，光學(xué)抽頭304通過(guò)光學(xué)互連接收來(lái)自光學(xué)抽頭306的111 y W的透射信 號(hào)524，并且根據(jù)其比關(guān)系0. 1/0. 9分割該信號(hào)，使得111 y W的0. 9、或100 y W的透射信號(hào) 530在光學(xué)互連上穿過(guò)而到達(dá)存儲(chǔ)器控制器102的光學(xué)接收機(jī)，而111 y W的0. 1、或11 y W 的另一反射信號(hào)528被導(dǎo)引到不同的路徑并且被丟棄。在返回路徑中，光學(xué)抽頭對(duì)于從所 述設(shè)備之一生成的到特定目標(biāo)設(shè)備(比如存儲(chǔ)器控制器設(shè)備)的信號(hào)提供反射率降低且透射率增加的比率關(guān)系。在該例子中，如果第三光學(xué)抽頭308已經(jīng)耦合到在返回路徑上將信號(hào)發(fā)送給存儲(chǔ) 器控制器102 (例如讀取數(shù)據(jù)被發(fā)送)的部件，則第三光學(xué)抽頭308從其發(fā)送機(jī)部件的光源 接收l(shuí)mW的光信號(hào)。對(duì)于該輸入光路而言，反射光信號(hào)將是125 u W并且將在返回光路上被 發(fā)送，而875 y W的透射信號(hào)將被丟棄。光學(xué)抽頭306和304將以與其在上面的例子中處理 125 u W的透射光信號(hào)518相同的方式處理反射的125 y W信號(hào)。在該例子中，如果第二光學(xué)抽頭306已經(jīng)耦合到在返回路徑上將信號(hào)發(fā)送給存儲(chǔ) 器控制器102 (例如讀取數(shù)據(jù)被發(fā)送)的部件，則第二光學(xué)抽頭306從其發(fā)送機(jī)部件的光源 接收l(shuí)mW的光信號(hào)。對(duì)于該輸入光路而言，反射光信號(hào)將是111 P W并且將在返回光路上被 發(fā)送，而889 y W的透射信號(hào)將被丟棄。光學(xué)抽頭304將以與其在上面的例子中處理111 P W 的透射光信號(hào)524相同的方式處理反射的111 P W信號(hào)。在該例子中，如果第一光學(xué)抽頭304已經(jīng)耦合到在返回路徑上將信號(hào)發(fā)送給存儲(chǔ) 器控制器102 (例如讀取數(shù)據(jù)被發(fā)送)的部件，則第一光學(xué)抽頭304從其發(fā)送機(jī)部件的光源 接收l(shuí)mW的光信號(hào)。對(duì)于該輸入光路而言，反射光信號(hào)將是100 u W并且將在返回光路上被 發(fā)送給存儲(chǔ)器控制器102，而900 y W的透射信號(hào)將被丟棄。如所示的那樣，每個(gè)光學(xué)抽頭的反射率和透射率的值在無(wú)論是用于廣播第一輸入 光402還是用于回到存儲(chǔ)器控制器102的返回路徑的情況下都是等同的。圖3的第一光學(xué)互連112被描述為光學(xué)抽頭具有從第一光學(xué)抽頭304到第四光 學(xué)抽頭310反射率增加且透射率降低的比率關(guān)系，從而從每個(gè)光學(xué)抽頭輸出預(yù)先確定的反 射輸出。在該例子中，來(lái)自每個(gè)光學(xué)抽頭的反射輸出在外出方向上都基本上相同并且與進(jìn) 入方向上的最后的輸出相同?，F(xiàn)在參考圖6，其中示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光學(xué)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件之 間的通信的方法600的流程圖。該方法可以與上面所討論的系統(tǒng)實(shí)施例之中的一個(gè)或多個(gè) 一起使用。方法600包括第一抽頭(例如310)根據(jù)第一抽頭的功率比關(guān)系從接收自光學(xué) 數(shù)據(jù)通信路徑的信號(hào)中移除與第二抽頭(例如308)相同量的功率602，所述信號(hào)在該路徑 上沿一個(gè)方向傳播?？商娲?，所述抽頭可以移除相同的最小量的功率，但是可以存在進(jìn)一 步的變化，其中一些設(shè)備接收更多的總功率。第一抽頭讓廣播信號(hào)的剩余部分作為具有第 二功率的光學(xué)信號(hào)在光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑上穿過(guò)，其中第二功率也由第一抽頭的功率比關(guān)系 來(lái)確定604。如圖3的例子中所示，功率比關(guān)系不同。隨著信號(hào)無(wú)源地穿過(guò)光路上的抽頭， 所述信號(hào)損耗越來(lái)越多的功率，因此在每個(gè)抽頭處接收的功率不同。因此，為了獲得每個(gè)部 件的光學(xué)接收機(jī)或光電探測(cè)器的最小功率需求，每個(gè)抽頭處的功率比從其接收自發(fā)送機(jī)廣 播或多播設(shè)備的信號(hào)中抽取不同百分比的功率。該方法進(jìn)一步包括第一抽頭根據(jù)第一抽 頭的相同比關(guān)系從接收自光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑的沿相反方向傳播的穿過(guò)信號(hào)中移除與第二 抽頭不同量的功率606。每個(gè)抽頭處的比關(guān)系使得目的地計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件的光學(xué)接收機(jī)接 收信號(hào)中的相同量的功率而與該信號(hào)是由發(fā)送機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件的哪個(gè)光源生成的無(wú)關(guān)。圖7A是與運(yùn)送進(jìn)入和外出光學(xué)信號(hào)的光路相交的單個(gè)光學(xué)抽頭的例子的視圖， 其中該例子示出了對(duì)外出光學(xué)信號(hào)的分割，所述實(shí)施例可以被用在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例中。光學(xué)分束器702以某個(gè)角度被插入到光學(xué)互連704中。這可以利用光導(dǎo)管(諸如 例如空心金屬波導(dǎo))來(lái)實(shí)施。這些光導(dǎo)管是空心導(dǎo)管，其中在所述導(dǎo)管的內(nèi)部具有以低損
14耗導(dǎo)引光的金屬涂層，并且所述光學(xué)抽頭可以通過(guò)切割出槽而被插入到所述光導(dǎo)管中。該 例子中的光學(xué)互連704運(yùn)送外出光學(xué)信號(hào)706。例如，這樣的布置適于與光學(xué)互連的存儲(chǔ)器 系統(tǒng)一起使用。在該圖中，光學(xué)分束器以大約45度的角度被插入。分束器702可以是薄膜 分束器，并且光學(xué)互連704可以被實(shí)施為空心金屬波導(dǎo)。在外出路徑中，反射光710被發(fā)送 給光學(xué)耦合的存儲(chǔ)器設(shè)備(參見(jiàn)圖2和圖3)的光學(xué)接收機(jī)，并且具有與透射率值成比例的 功率的光穿過(guò)以被下一光學(xué)抽頭接收。圖7B是與運(yùn)送進(jìn)入和外出光學(xué)信號(hào)的光路相交的單個(gè)光學(xué)抽頭的例子的視圖， 其中該例子示出了對(duì)進(jìn)入光學(xué)信號(hào)的分割，所述實(shí)施例可以被用在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例中。在返回路徑中，輸入光709(例如來(lái)自圖5B中所討論的存儲(chǔ)器設(shè)備的光源)被分 割成具有與透射率值成比例的功率的光712和具有與反射率值成比例的功率的光714，光 714穿過(guò)到達(dá)返回路徑上的下一光學(xué)抽頭。光712通過(guò)在襯底716中被吸收而被丟棄。類 似地，在光學(xué)互連上所接收的進(jìn)入光學(xué)信號(hào)711被光學(xué)抽頭702分割，使得具有與透射率值 成比例的功率的光(例如714)穿過(guò)并且具有與反射率值成比例的功率的光(例如712)被 丟棄。通過(guò)這種方式，相同的光學(xué)抽頭被用在返回路徑上。在圖3的例子中，使用該配置，相 同的光學(xué)抽頭被用于進(jìn)入和外出方向，從而分別與北向和南向的波導(dǎo)相交或者分別與進(jìn)入 和外出波導(dǎo)相交。離存儲(chǔ)器控制器102最近的第一存儲(chǔ)器設(shè)備106使用第一光學(xué)抽頭304 來(lái)分接北向和南向路徑的光。本發(fā)明的另一方面提供具有光學(xué)抽頭的光學(xué)互連，所述光學(xué)抽頭具有在廣播或多 播信號(hào)的傳播方向上從第一光學(xué)抽頭到最后的光學(xué)抽頭的反射率增加且透射率降低的分 級(jí)或比率關(guān)系，從而從每個(gè)光學(xué)抽頭輸出預(yù)先確定的反射輸出。在該例子中，來(lái)自每個(gè)光學(xué) 抽頭的反射輸出在外出方向上基本上相同并且與進(jìn)入方向上的最后的輸出相同。附加地， 光學(xué)抽頭在返回路徑中對(duì)于從所述設(shè)備之一生成的到特定目標(biāo)設(shè)備(比如存儲(chǔ)器控制器 設(shè)備)的信號(hào)提供反射率降低且透射率增加的比率關(guān)系。該比率關(guān)系考慮到(allow for) 來(lái)自第一輸入光的給定光學(xué)功率以及給定的接收機(jī)靈敏度。可以確定或計(jì)算光學(xué)扇出的數(shù) 目，從而保證預(yù)先確定的通信可靠性?？商娲?，可以針對(duì)預(yù)先確定的光學(xué)功率減小來(lái)自第 一輸入光的光學(xué)功率，以使功耗最小化。本發(fā)明的實(shí)施例尤其可以用于解決存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的問(wèn)題。例如，在使用并行存儲(chǔ) 器總線的具有一系列DRAM的大容量存儲(chǔ)器DIMM技術(shù)的上面所討論的典型例子中，光學(xué)互 連的高速增強(qiáng)了可縮放性，從而克服了電縮放問(wèn)題，使得數(shù)據(jù)可以以快得多的速度被傳送， 并且在電系統(tǒng)上可以顯著增加DIMM的最大數(shù)目。在使用利用窄串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路代替寬并 行總線的FBDMM技術(shù)的例子中，存儲(chǔ)器控制器仍然可以電子地串行化被調(diào)制到將被發(fā)送 給存儲(chǔ)器設(shè)備(例如106)的光學(xué)信號(hào)上的數(shù)據(jù)，并且可以仲裁哪個(gè)設(shè)備獲得對(duì)返回路徑的 控制；然而，光學(xué)互連系統(tǒng)提供可以通過(guò)其廣播或多播信號(hào)的光學(xué)總線。因此，該例子中的 每個(gè)中間存儲(chǔ)器緩沖器都可以對(duì)預(yù)期送往或發(fā)送自其相關(guān)聯(lián)的DRAM的數(shù)據(jù)執(zhí)行串并轉(zhuǎn)換 以及并串轉(zhuǎn)換，但是存儲(chǔ)器緩沖器不需要為相鄰緩沖器復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。相鄰存儲(chǔ)器設(shè)備 也接收廣播信號(hào)。因此，避免了具有其伴隨的等待時(shí)間的跳躍。盡管已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)前面的描述，許多替 代方案、修改、以及變型對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。因此，旨在涵蓋所有 這樣的落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)的替代方案、修改、以及變型。至此在本文所闡述或者在附圖中所示的所有內(nèi)容都應(yīng)以說(shuō)明性且非限制性的意義被解釋。
權(quán)利要求
一種用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)之間的通信的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)，包括光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)；多個(gè)光學(xué)抽頭(116)，每個(gè)光學(xué)抽頭(116)將相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)光學(xué)耦合到該光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)；以及每個(gè)光學(xué)抽頭(116)根據(jù)反射率與透射率之間的相應(yīng)功率比關(guān)系把所接收的信號(hào)的功率分割成具有第一功率的光學(xué)信號(hào)(532)和具有第二功率的光學(xué)信號(hào)(532)，其中所述光學(xué)抽頭(116)的比關(guān)系一起提供經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)之間的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)的信號(hào)的預(yù)先確定的通信可靠性度量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)，其中存在至少兩個(gè)與不同部件(106) 相關(guān)聯(lián)的光學(xué)抽頭(116)，所述光學(xué)抽頭根據(jù)反射率與透射率之間的不同功率比關(guān)系分割 功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)，其中所述預(yù)先確定的通信可靠性度量 是最小誤碼率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)，其中使用一個(gè)或多個(gè)空心金屬波導(dǎo) (112)來(lái)實(shí)施光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)，其中光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)包括相 對(duì)于通過(guò)光學(xué)數(shù)據(jù)路徑(112)通信的計(jì)算機(jī)部件(106)中的至少一個(gè)所定義的進(jìn)入光路 (204)和外出光路(206)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)，其中每個(gè)抽頭(116)根據(jù)其功率比關(guān) 系從接收自光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)的廣播信號(hào)中移除大致相同量的功率，以產(chǎn)生具有第 一功率的光學(xué)信號(hào)，所述具有第一功率的光學(xué)信號(hào)被發(fā)送給其相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)部件；以及每個(gè)抽頭讓廣播信號(hào)的剩余部分作為具有第二功率的光學(xué)信號(hào)在光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑 (112)上穿過(guò)，其中第二功率由所述抽頭的功率比關(guān)系來(lái)確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)，其中每個(gè)光學(xué)抽頭(116)都是無(wú)源光 學(xué)抽頭(116)。
8.—種在用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)之間的通信的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)中使用的在光 學(xué)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)之間通信的方法，所述系統(tǒng)(100)包括光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑 (112)以及多個(gè)光學(xué)抽頭(116)，每個(gè)光學(xué)抽頭(116)將相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)光學(xué) 耦合到該光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)，該方法包括第一抽頭根據(jù)第一抽頭(304)的功率比關(guān)系從接收自該光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)的沿 一個(gè)方向傳播的信號(hào)中移除與第二抽頭(306)相同量的功率，以產(chǎn)生具有第一功率的光學(xué) 信號(hào)，其中所述具有第一功率的光學(xué)信號(hào)被發(fā)送給其相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)部件(106)，并且所述 第一抽頭(304)的功率比關(guān)系與第二抽頭(306)的比關(guān)系不同；所述第一抽頭(304)讓廣播信號(hào)的剩余部分作為具有第二功率的光學(xué)信號(hào)在該光學(xué) 數(shù)據(jù)通信路徑(112)上穿過(guò)，其中第二功率由第一抽頭(304)的功率比關(guān)系來(lái)確定；以及所述第一抽頭(304)根據(jù)第一抽頭(304)的相同比關(guān)系從接收自光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑 (112)的沿相反方向傳播的穿過(guò)信號(hào)中移除不同量的功率，其中每個(gè)抽頭(116)處的比關(guān) 系使得目的地計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)的光學(xué)接收機(jī)接收信號(hào)中的相同量的功率而與所述 信號(hào)是由發(fā)送機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)的哪個(gè)光源(210)生成的無(wú)關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法(100)，其中所述比關(guān)系基于光學(xué)抽頭(116)間的預(yù)先 定義的功率分配。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法(100)，其中接收自光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)并且沿該一個(gè)方向傳播的信號(hào)是廣播或多播信號(hào)。
全文摘要
描述了一種用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)之間的通信的光學(xué)互連系統(tǒng)(100)。該系統(tǒng)包括光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)和多個(gè)光學(xué)抽頭(116)，每個(gè)光學(xué)抽頭(116)都將相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)光學(xué)耦合到光學(xué)數(shù)據(jù)通信路徑(112)。每個(gè)光學(xué)抽頭(116)從接收自數(shù)據(jù)通信路徑(112)或接收自從其相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)部件(102)生成數(shù)據(jù)信號(hào)的光源(210)的光學(xué)信號(hào)中分割功率，從而產(chǎn)生另一光學(xué)信號(hào)。每個(gè)光學(xué)抽頭(116)都根據(jù)反射率與透射率之間的相應(yīng)功率比關(guān)系分割光。光學(xué)抽頭(116)的比關(guān)系一起提供經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)部件(106)之間的光學(xué)互連系統(tǒng)(112)的信號(hào)的預(yù)先確定的通信可靠性度量。
文檔編號(hào)G02B6/36GK101952756SQ200880120896
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者M·R·T·譚, N·P·焦皮, S·王, T·莫里斯 申請(qǐng)人:惠普開(kāi)發(fā)有限公司