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JPH0774878B2 - Optical switch array - Google Patents
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JPH0774878B2 - Optical switch array - Google Patents

Optical switch array

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JPH0774878B2
JPH0774878B2 JP20603987A JP20603987A JPH0774878B2 JP H0774878 B2 JPH0774878 B2 JP H0774878B2 JP 20603987 A JP20603987 A JP 20603987A JP 20603987 A JP20603987 A JP 20603987A JP H0774878 B2 JPH0774878 B2 JP H0774878B2
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light
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signal
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光を媒介として通信網や計算機等の信号線の接
続を行う際に好適な光スイッチアレーに関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical switch array suitable for connecting signal lines such as a communication network and a computer through light.

(従来の技術) 従来よりスイッチアレーは通信及び計算機の分野では必
須の装置であり、特にクロスバースイッチは特性的には
非常に有用なものである。
(Prior Art) Conventionally, a switch array has been an essential device in the fields of communication and computers, and in particular, a crossbar switch is very useful in terms of characteristics.

しかしながら、前記クロスバースイッチアレーは接続端
子が多くなると製造が難しく、現在の半導体技術を駆使
しても大規模なスイッチアレーを作るのは容易ではな
い。
However, the crossbar switch array is difficult to manufacture when the number of connection terminals is large, and it is not easy to make a large-scale switch array even by making full use of the current semiconductor technology.

この為、前記クロスバースイッチにおいては少数の端子
を接続するものに多く用いられている。
Therefore, the crossbar switch is often used for connecting a small number of terminals.

一方、最近光技術を導入して比較的大規模なクロスバー
スイッチの作製が試みられており、例えばIEEE SPECTRU
M,1986,8月号及びIEEE COMPUTER,1987,6月号(P50)A.A
Sawchuck他等にその詳細が開示されている。
On the other hand, recently, it has been attempted to fabricate a relatively large-scale crossbar switch by introducing optical technology, for example, IEEE SPECTRU.
M, 1986, August issue and IEEE COMPUTER, 1987, June issue (P50) AA
The details are disclosed in Sawchuck et al.

第7図は従来の光クロスバースイッチを示す概略模式図
である。同図において7-1,7-2,7-3,7-4は各々光源、72
は光源7-1等からの射出光束、73はシャッターアレー、7
4はシャッターアレー73からの透過光束、75-1、75-2、7
5-3、75-4は各々光検出器である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a conventional optical crossbar switch. In the figure, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4 are light sources, 72
Is the luminous flux emitted from the light source 7-1 etc., 73 is the shutter array, 7
4 is the transmitted light flux from the shutter array 73, 75-1, 75-2, 7
5-3 and 75-4 are photodetectors, respectively.

本構成例はシャッター数が4×4の光クロスバースイッ
チを示したものである。各ターミナルからの信号は光源
7-1,7-2,7-3,7-4に送られる。光源7-1,7-2,7-3,7-4から
の射出光束72は垂直方向に拡げられシャッターアレー73
に入射する。
This configuration example shows an optical crossbar switch having 4 × 4 shutters. The signal from each terminal is the light source
It is sent to 7-1, 7-2, 7-3, 7-4. The luminous flux 72 emitted from the light sources 7-1, 7-2, 7-3, 7-4 is expanded in the vertical direction, and the shutter array 73
Incident on.

同図においてはシャッターアレー73の斜線で示した部分
が光透過部となっており、該透過部からの透過光束74は
水平方向に集められ、光検出器75-1,75-2,75-3,75-4に
入射する。該光検出器75-1,75-2,75-3,75-4からの信号
は各ターミナルに送られる。
In the figure, the shaded portion of the shutter array 73 is the light transmitting portion, and the transmitted light flux 74 from the transmitting portion is collected in the horizontal direction, and the photodetectors 75-1, 75-2, 75- It is incident on 3,75-4. The signals from the photodetectors 75-1, 75-2, 75-3, 75-4 are sent to each terminal.

このとき、どのターミナル同志を接続するかはシャッタ
ーアレー73のどのシャッターを透過状態にするかで決定
される。
At this time, which terminals are connected to each other is determined by which shutter of the shutter array 73 is set to the transparent state.

次に光源7-1の接続を例として説明する。光源7-1に接続
されているターミナルの信号は光源7-1から射出される
光束に変調され、シャッターアレー73の1列目に垂直方
向に拡げられて入射する。同図に示すように例えば3行
1列目のシャッターが透過部となっているときは入射光
束は該シャッターのみを通過し、水平方向に集められて
光検出器75-3によって検出される。
Next, the connection of the light source 7-1 will be described as an example. A signal from a terminal connected to the light source 7-1 is modulated into a light beam emitted from the light source 7-1 and is spread and incident on the first row of the shutter array 73 in the vertical direction. As shown in the figure, for example, when the shutter in the 3rd row and 1st column is a transmissive portion, the incident light flux passes through the shutter only, is collected in the horizontal direction, and is detected by the photodetector 75-3.

従って、光源7-1のターミナルは光検出器75-3のターミ
ナルと接続されることになる。他のターミナル同志の接
続に関しても同様である。
Therefore, the terminal of the light source 7-1 is connected to the terminal of the photodetector 75-3. The same applies to connections between other terminals.

しかしながら、前記従来例においては接続するターミナ
ル数が多くなるとシャッターアレー73のシャッター数も
増大することになり、作製するのが困難となってくる。
However, in the above-mentioned conventional example, when the number of terminals to be connected increases, the number of shutters of the shutter array 73 also increases, which makes it difficult to manufacture.

一方、電気的なスイッチアレーにおいてスイッチ数を低
減させるための方法として、クロスバースイッチ以外の
ものが、例えば「並列計算機構成論」(富田眞治著、昭
晃堂、1986)等で多数提案されている。
On the other hand, as a method for reducing the number of switches in an electrical switch array, many other methods than the crossbar switch have been proposed, for example, in "Parallel Computer Architecture" (Shinji Tomita, Shokoido, 1986). There is.

第8図はこのようなスイッチアレーを示す3ステージcl
os網の一例のブロック図である。同図において101,102,
…,108は入力ターミナルで一般にその数をN個とす
る。111,112,113,114、はP×mのクロスバースイッチ
であり、一般にその数はr個(但しr=N/P)ある。1
21,122,123はr×rのクロスバースイッチであり、一般
にその数はm個ある。131,132,133,134はm×Pのクロ
スバースイッチであり一般にr個ある。141,142,143,
…,148は出力ターミナルでその数はN個ある。
Figure 8 shows a 3-stage cl showing such a switch array.
It is a block diagram of an example of an os network. In the figure, 10 1 , 10 2 ,
…, 10 8 are input terminals, and the number is generally N. Reference numerals 11 1 , 11 2 , 11 3 and 11 4 are P × m crossbar switches, and the number thereof is generally r (where r = N / P). 1
2 1 , 12 2 and 12 3 are r × r crossbar switches, and the number thereof is generally m. Reference numerals 13 1 , 13 2 , 13 3 and 13 4 are m × P crossbar switches, which are generally r in number. 14 1 , 14 2 , 14 3 ,
…, 14 8 are output terminals, the number of which is N.

3ステージclos網はm≧2P−1のときクロスバースイッ
チと同様の非閉塞網になることが知られている。第8図
はN=8,P=2,r=4,m=3の場合を示しており、m≧2P
−1の条件を満たしている。
It is known that a three-stage clos network becomes a non-blocking network similar to a crossbar switch when m ≧ 2P-1. FIG. 8 shows the case of N = 8, P = 2, r = 4, m = 3, and m ≧ 2P
The condition of -1 is satisfied.

第8図においては入力ターミナル101,102,…,108に対
して(0,1,2,3,…,7)の番号を割り当てたとき出力ター
ミナル141,142,…,148に(2,5,4,0,7,1,3,6)というよ
うに入力ターミナル101,102,…,108が接続されている
様子を示している。
Input terminals 10 1, 10 2 in FIG. 8, ..., with respect to 108 (0, 1, 2, 3, ..., 7) output terminal 14 when the allocated number of 1, 14 2, ..., 14 8 , the input terminals 10 1 , 10 2 , ..., 10 8 are connected as (2,5,4,0,7,1,3,6).

番号0を割り当てた入力ターミナル101からの信号はP
×mのクロスバースイッチ111に入りスイッチングされ
て出力する。各クロスバースイッチの入出力側に記した
数字は番号(0,1,2,…,7)の信号が順次スイッチングさ
れる様子を表わしている。番号0の信号は次にr×rの
クロスバースイッチ121に入力され、出力後m×Pのク
ロスバースイッチ132に入り最終的に出力ターミナル144
へ出力される。
The signal from the input terminal 10 1 assigned the number 0 is P
The xm crossbar switch 11 1 enters and is switched to output. The numbers on the input and output sides of each crossbar switch indicate how the signals of the numbers (0, 1, 2, ..., 7) are sequentially switched. The signal of number 0 is next input to the r × r crossbar switch 12 1 and, after output, enters the m × P crossbar switch 13 2 and finally the output terminal 14 4
Is output to.

入力ターミナル102,103,…,108からの信号についても
各々P×mのクロスバースイッチ111,112,113,114、r
×rのクロスバースイッチ121,122,123、m×Pのクロ
スバースイッチ131,132,133,134のスイッチングにより
出力ターミナル141,142,…,148から番号(,2,5,4,0,7,
1,3,6)で示すように所望の出力が得られるようにする
ことができる。
The signals from the input terminals 10 2 , 10 3 , ..., 10 8 are also P × m crossbar switches 11 1 , 11 2 , 11 3 , 11 4 , r.
Numbering from output terminals 14 1 , 14 2 , ..., 14 8 by switching crossbar switches 12 1 , 12 2 , 12 3 of × r and crossbar switches 13 1 , 13 2 , 13 3 , 13 4 of m × P (, 2,5,4,0,7,
The desired output can be obtained as shown in (1,3,6).

3ステージclos網で必要なスイッチ数はm=2P−1のと
き約▲4√▼N3/2-4N個となることが知られており、
クロスバースイッチのN2個に比べてその数が減ってい
る。この効果はNが大きくなるとより著しくなってく
る。
It is known that the number of switches required in a 3-stage clos network is about ▲ 4√ ▼ N 3/2 -4N when m = 2P-1,
The number is smaller than N 2 crossbar switches. This effect becomes more remarkable as N increases.

第8図ではスイッチ数は96個であり、8入力8出力のク
ロスバースイッチのスイッチ数64個に比べて多いが、こ
れは入出力数Nが小さい為である。
In FIG. 8, the number of switches is 96, which is larger than the number of switches of the 8-input / 8-output crossbar switch, which is 64. This is because the input / output number N is small.

例えばN=1000の場合であるとクロスバースイッチでは
106個のスイッチが必要となるが、3ステージclos網の
場合は、約1.7×105個で済む。
For example, if N = 1000, the crossbar switch
Although 10 6 switches are required, in the case of a 3-stage clos network, it is about 1.7 × 10 5 .

しかしながら、複数ステージのスイッチアレーにおいて
はスイッチ数はクロスバースイッチに比べて減少するが
依然として多くのスイッチを必要とし、その製作は容易
でなく、又各ステージの信号の遅延時間が蓄積し、転送
遅延が大きくなる等の欠点があった。
However, the number of switches in a multi-stage switch array is smaller than that in a crossbar switch, but still requires a large number of switches, which is not easy to fabricate, and the delay time of the signal of each stage accumulates and the transfer delay increases. There was a defect such as a large size.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は接続する信号線の数が多い場合でも、複数のシ
ャッターアレーを多段に重ねることによりシャッターア
レーのシャッター数があまり増大することなく、製造が
容易でしかもスイッチング動作における転送遅延の全ん
どない高速動作が可能の簡易な構成の光スイッチアレー
の提供を目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) Even when the number of signal lines to be connected is large, the present invention does not increase the number of shutters in the shutter array by stacking a plurality of shutter arrays in multiple stages, and is easy to manufacture. Moreover, it is an object of the present invention to provide an optical switch array with a simple structure capable of high-speed operation with almost no transfer delay in switching operation.

(問題点を解決するための手段) 共に複数の信号線を有する第1信号線群と第2の信号線
群とを光を利用して接続する光スイッチアレーであっ
て、前記第1の信号線群の各信号線から入力される信号
に応じてそれぞれ変調された光束を発する第1の方向に
配列された複数の発光手段と、前記第1の方向および第
1の方向に垂直な第2の方向に複数のシャッターが配列
されたシャッター手段と、前記各発光手段から発した光
束を第2の方向に拡げて前記シャッター手段に入射させ
る第1の光学手段と、前記シャッター手段を透過又は反
射した光束を受光し、前記第2の信号線群の各信号線に
それぞれ信号を出力する複数の受光手段とから成る光ス
イッチアレーにおいて、 前記シャッター手段が少なくとも、第1及び第2の方向
に所定のパターンで複数のシャッターが配列されて成
り、前記発光手段から発した光束が入射する第1のシャ
ッターアレーと、第1及び第2の方向に第1のシャッタ
ーアレーとは異なるパターンで複数のシャッターが配列
されて成る第2のシャッターアレーと、前記第1のシャ
ッターアレーを透過又は反射した光束を前記第1の方向
に拡げて前記第2のシャッターアレーに入射させる第2
の光学手段とから成ることである。
(Means for Solving Problems) An optical switch array for connecting, using light, a first signal line group and a second signal line group, each of which has a plurality of signal lines, wherein the first signal A plurality of light emitting means arranged in a first direction for emitting light beams respectively modulated according to signals input from the signal lines of the line group; and a second direction perpendicular to the first direction and the first direction. Shutter means in which a plurality of shutters are arranged in the direction, first optical means for spreading the luminous flux emitted from each of the light emitting means in the second direction to enter the shutter means, and transmitting or reflecting the shutter means. In the optical switch array comprising a plurality of light receiving means for receiving the generated light flux and outputting a signal to each signal line of the second signal line group, the shutter means is at least predetermined in the first and second directions. Putter A plurality of shutters are arranged, and a plurality of shutters are arranged in a pattern different from the first shutter array on which the light flux emitted from the light emitting means is incident and the first shutter array in the first and second directions. A second shutter array, and a second shutter array that spreads a light beam transmitted or reflected by the first shutter array in the first direction and makes the light beam incident on the second shutter array.
Optical means.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例の概略模式図である。第2図
は第1図をY方向から見たときの概略図、第3図は第1
図をX方向から見たときの概略図である。
(Example) FIG. 1 is a schematic diagram of an example of the present invention. 2 is a schematic view of FIG. 1 seen from the Y direction, and FIG.
It is a schematic diagram when a figure is seen from the X direction.

図中100は第1信号線群で複数の信号線1001,1002,…を
有している。101は発光手段であり各信号線1001,1002
…と連絡しX方向に配列した複数の光源211,212,…を
有している。102は第1アナモルフイック光学系であ
り、第1シリンドリカルレンズ22と第1球面レンズ23を
有している。24は第1シャッターアレーで第1アナモル
フイック光学系102を介して発光手段101と一方向に関し
て共役関係にある。103は第2アナモルフイック光学系
であり第2球面レンズ25と第2シリンドリカルレンズ26
を有している。27は第2シャッターアレーで第2アナモ
ルフイック光学系103を介して一方向に関して共役関係
にある。104は第3アナモルフイック光学系であり第3
シリンドリカルレンズ28と第3球面レンズ29を有してい
る。30は第3シャッターアレーであり第3アナモルフイ
ック光学系104を介して一方向に関して共役関係にあ
る。105は第4アナモルフイック光学系であり第4球面
レンズ31と第4シリンドリカルレンズ32を有している。
106は検出手段であり、Y方向に複数の光検出器331,3
32,…を有している。107は第2の信号線群であり、各
光検出器331,332,…と連絡している複数の信号線1071,
1072,…を有している。
In the figure, 100 is a first signal line group having a plurality of signal lines 100 1 , 100 2 , ... 101 is a light emitting means for each signal line 100 1 , 100 2 ,
, And has a plurality of light sources 21 1 , 21 2 , ... Arranged in the X direction. A first anamorphic optical system 102 has a first cylindrical lens 22 and a first spherical lens 23. Reference numeral 24 denotes a first shutter array, which is in a conjugate relationship with the light emitting means 101 via the first anamorphic optical system 102 in one direction. A second anamorphic optical system 103 includes a second spherical lens 25 and a second cylindrical lens 26.
have. A second shutter array 27 has a conjugate relationship with respect to one direction via the second anamorphic optical system 103. 104 is a third anamorphic optical system,
It has a cylindrical lens 28 and a third spherical lens 29. Reference numeral 30 denotes a third shutter array, which has a conjugate relationship with respect to one direction via the third anamorphic optical system 104. A fourth anamorphic optical system 105 has a fourth spherical lens 31 and a fourth cylindrical lens 32.
Reference numeral 106 denotes a detection means, which is a plurality of photodetectors 33 1 , 3 in the Y direction.
It has 3 2 , ... 107 is a second signal line group, and includes a plurality of signal lines 107 1 , which communicate with the respective photodetectors 33 1 , 33 2 , ...
107 2 , ...

尚、検出手段106は第4アナモルフイック光学系105を介
して一方向に関して共役関係にある。
The detecting means 106 has a conjugate relationship in one direction via the fourth anamorphic optical system 105.

本実施例においては各光源211,212,…は各々入力ター
ミナルの信号線1001,1002,…からの入力データに応じ
て発光する。第1アナモルフイック光学系102は第1シ
ャッターアレー24面上のX方向に、各光源211,212,…
の像を形成し、Y方向には単に各光源211,212,…から
の光束を拡大している。第2アナモルフイック光学系10
3は第2シャッターアレー27面上のY方向に第1シャッ
ターアレー24の像を形成し、X方向には第1シャッター
アレー24を通過した光束を拡げている。以下同様に第3
アナモルフイック光学系104は第3シャッターアレー30
面上のX方向に第2シャッターアレー27の像を形成し、
Y方向に第2シャッターアレー27を通過した光束を拡げ
ている。そして第4アナモルフイック光学系105は検出
手段106面上のY方向に第3シャッターアレー30の像を
形成し、X方向には第3シャッターアレー30を通過した
光束を拡げている。
In this embodiment, each of the light sources 21 1 , 21 2 , ... Emits light according to the input data from the signal lines 100 1 , 100 2 ,. The first anamorphic optical system 102 is arranged so that the light sources 21 1 , 21 2 , ...
Image is formed, and the light fluxes from the respective light sources 21 1 , 21 2 , ... Are simply expanded in the Y direction. Second anamorphic optical system 10
3 forms an image of the first shutter array 24 in the Y direction on the surface of the second shutter array 27, and spreads the light flux passing through the first shutter array 24 in the X direction. Similarly below
Anamorphic optical system 104 is the third shutter array 30
Form an image of the second shutter array 27 in the X direction on the surface,
The light flux that has passed through the second shutter array 27 is expanded in the Y direction. The fourth anamorphic optical system 105 forms an image of the third shutter array 30 on the surface of the detecting means 106 in the Y direction, and spreads the light flux passing through the third shutter array 30 in the X direction.

各光検出器331,332,…は入射光束を受光し、各々接続
されている第2信号線群107の出力ターミナルの各信号
線1071,1072,…に信号を出力している。
Each of the photodetectors 33 1 , 33 2 , ... Receives an incident light beam and outputs a signal to each of the signal lines 107 1 , 107 2 , ... Of the output terminals of the second signal line group 107 connected thereto. .

次に第1図の実施例の光スイッチアレーの動作について
各図を用いて説明する。第1図に示す実施例は第8図に
示した3ステージclos網のスイッチアレーと同じ入出力
の接続関係となる場合を示している。即ち、第8図の入
力ターミナル101,102,…が第1図の光源211,212,…に
対応し、第8図の出力ターミナル141,142,…が第1図
の光検出器331,332,…に各々対応している。
Next, the operation of the optical switch array of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the drawings. The embodiment shown in FIG. 1 shows a case where the same input / output connection relationship as the switch array of the three-stage clos network shown in FIG. 8 is obtained. That is, the input terminals 10 1 , 10 2 , ... Of FIG. 8 correspond to the light sources 21 1 , 21 2 , ... Of FIG. 1 , and the output terminals 14 1 , 14 2 , ... Of FIG. It corresponds to each of the photodetectors 33 1 , 33 2 , ...

第4図,第5図,第6図は各々第1シャッターアレー2
4、第2シャッターアレー27そして第3シャッターアレ
ー30の発光手段100側から見たときの概略図である。図
中、斜線の小矩形の領域42,44,46はシャッターの開いた
状態の光の通過領域、斜線の無い小矩形の領域41,43,45
はシャッターの閉じた状態の光の不通過領域である。
Figures 4, 5 and 6 show the first shutter array 2 respectively.
4 is a schematic view of the second shutter array 27 and the third shutter array 30 as viewed from the light emitting means 100 side. FIG. In the figure, the shaded small rectangular areas 42, 44 and 46 are light passing areas with the shutter open, and the shaded small rectangular areas 41, 43 and 45 are
Is an area where light does not pass when the shutter is closed.

本実施例における第1,第2,第3シャッターアレー24,27,
30は例えば液晶、PLZT、LiNbO3等の電気光学材料を用い
た空間光変調器、Bi置換YIG等の磁気光学材料を用いた
空間光変調器、エレクトロクロミー等の透過率を制御す
る型のディスプレイ等が使用できる。
In the present embodiment, the first, second and third shutter arrays 24, 27,
Reference numeral 30 is, for example, a liquid crystal, a spatial light modulator using an electro-optical material such as PLZT, LiNbO 3 , a spatial light modulator using a magneto-optical material such as Bi-substituted YIG, or a type that controls the transmittance of an electrochromy. A display etc. can be used.

又、シャッターアレー24,27,30はその反射光を利用する
ようにすれば反射率を変化させる反射型の空間光変調器
も用いることができる。
Further, the shutter arrays 24, 27, 30 can also use a reflective spatial light modulator that changes the reflectance by utilizing the reflected light.

第1図において、光源211から発光された光束は第1ア
ナモルフイック光学系102により第1シャッターアレー2
4の最も右側の列を照明する。第1シャッターアレー24
は第4図に示すように右側の列ではシャッター42のみが
通過状態なので光束はシャッター42からのみ通過し、第
2アナモルフイック光学系103に入射する。このときの
動作は第8図において番号0を割り当てられた入力ター
ミナル101からの信号がP×mのクロスバースイッチ111
でスイッチングされたことに相当する。
In FIG. 1, the luminous flux emitted from the light source 21 1 is transmitted by the first anamorphic optical system 102 to the first shutter array 2
Illuminate the rightmost column of 4. First shutter array 24
As shown in FIG. 4, since only the shutter 42 is in the passing state in the right column, the light flux passes only from the shutter 42 and enters the second anamorphic optical system 103. The operation at this time is the crossbar switch 11 1 whose signal from the input terminal 10 1 assigned the number 0 in FIG. 8 is P × m.
It is equivalent to being switched by.

第1シャッターアレー24のシャッター42を通過した光束
は第2アナモルフイック光学系103により第2シャッタ
ーアレー27の最も下の行を照明する。第2シャッターア
レー27は第5図に示すように最も下の行ではシャッター
44のみが通過状態なので光束はシャッター44からのみ通
過し、第3アナモルフイック光学系104に入射する。こ
のときの動作は第8図においてr×rのクロスバースイ
ッチ121で番号0の信号がスイッチングされたことに相
当する。
The light flux that has passed through the shutters 42 of the first shutter array 24 illuminates the bottom row of the second shutter array 27 by the second anamorphic optical system 103. The second shutter array 27 has shutters on the bottom row as shown in FIG.
Since only 44 passes, the light flux passes only from the shutter 44 and enters the third anamorphic optical system 104. The operation at this time corresponds to the switching of the signal of number 0 by the r × r crossbar switch 12 1 in FIG.

第2シャッターアレー27のシャッター44を通過した光束
は第3アナモルフイック光学系104により第3シャッタ
ーアレー30の左から第4列目を照明する。第3シャッタ
ーアレー30は第6図に示すように左から4列目のシャッ
ター46が通過状態なので光束はシャッター46からのみ通
過して第4アナモルフイック光学系105に入射する。こ
のときの動作は第8図においてm×Pのクロスバースイ
ッチ132で番号0の信号がスイッチングされたことに相
当する。
The light flux passing through the shutter 44 of the second shutter array 27 illuminates the fourth row from the left of the third shutter array 30 by the third anamorphic optical system 104. As shown in FIG. 6, in the third shutter array 30, since the shutter 46 in the fourth row from the left is in the passing state, the light flux passes only from the shutter 46 and enters the fourth anamorphic optical system 105. The operation at this time corresponds to the switching of the signal of number 0 by the m × P crossbar switch 13 2 in FIG.

第3シャッターアレー30のシャッター46を通過した光束
は第4アナモルフイック光学系105によりX方向に細長
い光束となって、光検出手段106の上から5行目の光検
出器334に入射する。このとき光検出器334は入射光束を
検知し、これに対応する信号を出力ターミナルの信号線
1074に送る。即ち、第8図において番号0の付いた信号
が出力ターミナル144で得られることに対応している。
Light beam having passed through the shutter 46 of the third shutter array 30 becomes elongated light beam in the X direction by the fourth Anamorufuikku optical system 105 is incident on the photodetector 33 4 on the line 5 of the light detecting means 106 . In this case the optical detector 33 4 detects the incident light beam, the signal lines of the signal output terminal corresponding thereto
Send to 107 4 . That corresponds to a signal marked with a number 0 in Figure 8 is obtained at the output terminal 14 4.

第1図に示す他の光源212,213,…等から発光した光束
についても同様に各光路をたどれば第8図の3ステージ
clos網と同様なスイッチングが行なわれていることがわ
かる。
The light beams emitted from the other light sources 21 2 , 21 3 , ... Shown in FIG.
It can be seen that the same switching as in the clos network is performed.

尚、本実施例において接続パターンを変えるときは第1,
第2,第3シャッターアレー24,27,30の各スイッチの光通
過状態を変えれば良い。
When changing the connection pattern in this embodiment,
The light passing states of the switches of the second and third shutter arrays 24, 27, 30 may be changed.

第1図に示す実施例において必要なシャッター数は96個
であり、これに対して第7図に示す光クロスバースイッ
チの8入力8出力の場合はシャッター数は64個である。
これは前述した電気系のスイッチアレーのスイッチ数と
全く同じである。従って入出力数Nが大きいときは光ク
ロスバースイッチのシャッター数に比べて3ステージcl
os網を光接続で実現した場合のシャッター数は大幅に減
る。
The number of shutters required in the embodiment shown in FIG. 1 is 96, whereas the number of shutters is 64 when the optical crossbar switch shown in FIG. 7 has 8 inputs and 8 outputs.
This is exactly the same as the number of switches in the electrical switch array described above. Therefore, when the number of inputs / outputs N is large, the number of shutters in the optical crossbar switch is three
If the os network is realized by optical connection, the number of shutters will be greatly reduced.

又、光スイッチアレーを光が伝搬する時間は非常に短
く、信号の伝搬時間は光源211,212,…の電気/光変換
時間と光検出器331,332,…の光/電気変換時間により
決まる。半導体レーザーやPiNフォトダイオードは数100
MHzで動作するものが得られるので転送遅延は非常に小
さくなる。又、これはステージ段数が多くなっても転送
遅延には全んど影響しない。
Further, the light propagation time through the optical switch array is very short, and the signal propagation time is the light / electric conversion time of the light sources 21 1 , 21 2 , ... And the light / electricity of the photodetectors 33 1 , 33 2 ,. Determined by conversion time. Several hundred semiconductor lasers and PiN photodiodes
The transfer delay is very small because the one operating at MHz can be obtained. Further, this does not affect the transfer delay at all even if the number of stages is increased.

尚、本実施例においてアナモルフイック光学系の代わり
にファイバー光学系を用いても良い。例えば光源211
らの光束をファイバー束に入射させ、該ファイバー束の
出射端を第1シャッターアレー24の最も右端を照射する
ように構成する。同様に光源212からの光束をファイバ
ー束に入射させ、その出射端を第1シャッターアレー24
の右から2列目を照射するように構成する。他の光源21
3,214,…についても同様である。
A fiber optical system may be used in place of the anamorphic optical system in this embodiment. For example the light beam from the light source 21 1 is incident on the fiber bundle, arranged to irradiate the rightmost first shutter array 24 emitting end of the fiber bundle. Similarly the light beam from the light source 21 2 is incident on the fiber bundle, the exit end first shutter array 24
It is configured to irradiate the second column from the right side of. Other light sources 21
The same applies to 3 , 21, 4 .

次に第1シャッターアレー24と第2シャッターアレー27
とを第1シャッターアレー24の第1行目のシャッターか
らの光束が第2シャッターアレー27の一番下の行を照射
するようにファイバー光学系により接続する。このとき
第1シャッターアレー24の第1行目のどのシャッターを
通過した光束でも第2シャッターアレー27の一番下の行
の全体に渡って照射が行なわれるようにする必要があ
る。
Next, the first shutter array 24 and the second shutter array 27
Are connected by a fiber optical system so that the light flux from the first row shutter of the first shutter array 24 irradiates the bottom row of the second shutter array 27. At this time, it is necessary to irradiate the entire bottom row of the second shutter array 27 with the light flux that has passed through any shutter in the first row of the first shutter array 24.

同様に第1シャッターアレー24の第2行目が第2シャッ
ターアレー27の下から2行目を照射するようにファイバ
ー光学系により接続する。第1シャッターアレー24の第
3行目以降についても同様である。
Similarly, the second row of the first shutter array 24 is connected by a fiber optical system so as to illuminate the second row from the bottom of the second shutter array 27. The same applies to the third and subsequent rows of the first shutter array 24.

第2シャッターアレー27と第3シャッターアレー30との
接続についても、本質的には前述と全く同様である。例
えば第2シャッターアレー27の最も右側の列が第3シャ
ッターアレー30の最も上の行を照射するようにファイバ
ー光学系を接続している。
The connection between the second shutter array 27 and the third shutter array 30 is essentially the same as described above. For example, the fiber optics are connected so that the rightmost column of the second shutter array 27 illuminates the top row of the third shutter array 30.

第3シャッターアレー30と光検出手段106との接続は第
3シャッターアレー30の第1行目からの光束が全て光検
出器331に向かい、第2行目からの光束が全て光検出器3
32に向かい、以下同様に各行目からの光束が全て所定の
光検出器に向かうようにファイバー光学系を構成して行
っている。
The third shutter array 30 and connection between the optical detection means 106 toward the light flux all the photodetector 33 1 from the first row of the third shutter array 30, the light beam is all the photodetector 3 from the second row
3 2 across, have gone to constitute the fiber optics as well as the light beam from each row th towards all predetermined photodetector below.

以上のようにすればファイバー光学系により光スイッチ
ーアレーを実現することができる。尚、ファイバー光学
系を用いた説明においては第1図に示すアナモルフイッ
ク光学系を用いた実施例に対応させて説明した為、例え
ば光源211と第1シャッターアレー24の最も右の列を接
続した場合を示した。これはレンズ系の結像では倒立像
となる為、接続すべき相手側が正面に位置しなかった為
であり、各シャッターの並び方を変えれば正面に位置す
るようにすることができる。
With the above arrangement, an optical switch array can be realized by the fiber optical system. Incidentally, since the description with reference to fiber optics as described in association with the embodiment using the Anamorufuikku optical system shown in FIG. 1, for example, the light source 21 1 and the rightmost column of the first shutter array 24 The case of connection is shown. This is because the image formed by the lens system is an inverted image, and therefore the other party to be connected was not positioned in front, and can be positioned in front by changing the arrangement of the shutters.

尚、以上の各実施例を用いれば3ステージclos網だけで
はなく、5ステージ若しくは7ステージclos網や、m=
P=rとしたときMemphis網、及ぶBenes網等の再構成型
非閉塞網、更にはオメガ網等の閉塞網等の多段ステージ
の光スイッチアレーを容易に実現することができる。
In addition, if each of the above embodiments is used, not only a 3-stage clos network but also a 5-stage or a 7-stage clos network, m =
When P = r, a multistage optical switch array such as a reconfigurable non-blocking network such as a Memphis network and a Benes network, and a blocking network such as an omega network can be easily realized.

又、以上の各実施例においてはシャッターアレーを通過
する光束の代わりにシャッターアレーを反射する光束を
用いるようにしても本発明をそのまま適用することがで
きる。
Further, in each of the above-described embodiments, the present invention can be applied as it is even if a light flux that reflects the shutter array is used instead of the light flux that passes through the shutter array.

以上の説明においては、光スイッチアレーの入力側にお
いては信号線はLED等の光源に接続したが、信号で変調
された光束を発生させれば良いので、一様な強度分布を
持つ光束のある部分を透過率の変えることのできる光変
調器、シャッター等で変調するようにしても本発明の目
的を達成することができる。
In the above description, the signal line on the input side of the optical switch array is connected to a light source such as an LED, but since it is sufficient to generate a light beam modulated by a signal, there is a light beam with a uniform intensity distribution. The object of the present invention can be achieved even if the portion is modulated by an optical modulator, a shutter, or the like whose transmittance can be changed.

また、LED等の光源は信号の発生する回路のそばに置
き、そこより光ファイバーで光束を導き光スイッチアレ
ーへ入力させても良い。又、光スイッチアレーの出力は
光検知器で光電変換された電気信号としたが後段で他の
ところへ光で伝送する場合、あるいは光処理を行う場合
などはもちろん光源変換を行わず光信号のまま伝えるよ
うにしても良い。
Further, a light source such as an LED may be placed near a circuit where a signal is generated, and a light beam may be guided from there through an optical fiber to be input to the optical switch array. Also, the output of the optical switch array is an electrical signal photoelectrically converted by the photodetector, but of course when the optical signal is transmitted to another place in the subsequent stage, or when optical processing is performed, the light source is not converted and the optical signal is converted. You may leave it as it is.

(発明の効果) 本発明によれば複数のシャッターアレーを多段ステージ
となるように構成することにより、クロスバースイッチ
を構成する場合に比べて必要なシャッター数を大幅に減
少させることができる光スイッチアレーを達成すること
ができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, by configuring a plurality of shutter arrays so as to form a multi-stage stage, an optical switch capable of significantly reducing the number of shutters required as compared with a case where a crossbar switch is configured. An array can be achieved.

又、電気系による多段ステージのスイッチアレーに比べ
て光束を空間的に伝搬させて接続しているので装置全体
の小型化が容易で、しかも段数が増加しても伝搬におけ
る遅延時間が全んどない高速の光スイッチアレーを達成
することができる。
Further, since the light beams are spatially propagated and connected as compared with the switch array of the multistage stage by the electric system, it is easy to downsize the entire apparatus, and even if the number of stages is increased, the delay time in the propagation is almost entirely reduced. Not fast optical switch arrays can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の概略模式図、第2図,第3
図は各々第1図のX方向とY方向から見たときの概略
図、第4図,第5図,第6図は各々第1図の一要素の説
明図、第7図は従来の光クロスバースイッチの説明図、
第8図は従来の3ステージclos網のブロック図である。 図中、100は第1信号線群、1001,1002,…は各信号線、
101は発光手段、211,212,…は光源、102,103,104,105
は順に第1,第2,第3,第4アナモルフイック光学系、24,2
7,30は順に第1,第2,第3シャッターアレー、106は光検
出手段、331,332,…は光検出器、107は第2信号線群、
1071,1072,…は各信号線、22,26,28,32は順に第1,第2,
第3,第4シリンドリカルレンズ、23,25,29,31は順に第
1,第2,第3,第4球面レンズである。
FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2, and FIG.
Each of the figures is a schematic view when viewed from the X direction and the Y direction of FIG. 1, FIGS. 4, 5, and 6 are each an explanatory view of one element of FIG. 1, and FIG. Illustration of crossbar switch,
FIG. 8 is a block diagram of a conventional 3-stage clos network. In the figure, 100 is the first signal line group, 100 1 , 100 2 , ... Are the respective signal lines,
101 is a light emitting means, 21 1 , 21 2 , ... Is a light source, 102, 103, 104, 105
Are the 1st, 2nd, 3rd, 4th anamorphic optical system, 24, 2
7,30 in turn first, second, third shutter array, a light detecting means 106, 33 1, 33 2, ... photodetector, 107 second signal line group,
107 1 , 107 2 , ... Are signal lines, 22, 26, 28, 32 are the first, second, and
The 3rd and 4th cylindrical lenses, 23, 25, 29 and 31 are in order
They are the 1st, 2nd, 3rd and 4th spherical lenses.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】共に複数の信号線を有する第1信号線群と
第2の信号線群とを光を利用して接続する光スイッチア
レーであって、前記第1の信号線群の各信号線から入力
される信号に応じてそれぞれ変調された光束を発する第
1の方向に配列された複数の発光手段と、前記第1の方
向および第1の方向に垂直な第2の方向に複数のシャッ
ターが配列されたシャッター手段と、前記各発光手段か
ら発した光束を第2の方向に拡げて前記シャッター手段
に入射させる第1の光学手段と、前記シャッター手段を
透過又は反射した光束を受光し、前記第2の信号線群の
各信号線にそれぞれ信号を出力する複数の受光手段とか
ら成る光スイッチアレーにおいて、 前記シャッター手段が少なくとも、第1及び第2の方向
に所定のパターンで複数のシャッターが配列されて成
り、前記発光手段から発した光束が入射する第1のシャ
ッターアレーと、第1及び第2の方向に第1のシャッタ
ーアレーとは異なるパターンで複数のシャッターが配列
されて成る第2のシャッターアレーと、前記第1のシャ
ッターアレーを透過又は反射した光束を前記第1の方向
に拡げて前記第2のシャッターアレーに入射させる第2
の光学手段とから成ることを特徴とする光スイッチアレ
ー。
1. An optical switch array for connecting a first signal line group and a second signal line group, each having a plurality of signal lines, using light, wherein each signal of the first signal line group. A plurality of light emitting means arranged in a first direction for emitting light beams respectively modulated according to a signal inputted from a line, and a plurality of light emitting means in the second direction perpendicular to the first direction and the first direction. A shutter means in which shutters are arranged, a first optical means that spreads the light flux emitted from each of the light emitting means in a second direction to enter the shutter means, and receives a light flux transmitted or reflected by the shutter means. An optical switch array comprising a plurality of light receiving means for outputting signals to the respective signal lines of the second signal line group, wherein the shutter means comprises at least a plurality of predetermined patterns in the first and second directions. shutter A first shutter array on which the luminous flux emitted from the light emitting means is incident, and a plurality of shutters arranged in a pattern different from that of the first shutter array in the first and second directions. A second shutter array, and a second shutter array that spreads a light beam transmitted or reflected by the first shutter array in the first direction and makes the light beam incident on the second shutter array.
An optical switch array comprising:
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