自由空间光学互连制造技术

诸如服务器（１００）的系统动态地对准多个自由空间光学通信信号。一个系统实施例包括第一子系统（１１０）中的第一阵列（１１４）和第二子系统（１１０）中的第二阵列（１１６）。第一阵列（１１４）包含产生通过第一透镜（２２０）、自由空间、以及第二透镜（２７０）传输到第二阵列（１１６）的光学信号的发射器。第二阵列（１１６）包含接收器，并且第一和第二透镜（２２０、２７０）构成在第二阵列（１１６）上形成第一阵列（１１４）的图像的远心透镜。安装系统（２３０、２８０）分别把第一和第二透镜（２２０、２７０）附连到第一和第二子系统（１１０），并且安装系统（２３０、２８０）中的至少一个动态地移动所附连的透镜（２２０、２７０）或另一个光学元件（２１０、２６０）以维持图像对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自由空间光学互连
技术介绍
高数据率信号传输是许多系统所关心的。当前服务器系统例如通常使用一组用户 选择的部件，其需要以高数据率彼此通信。例如在使用刀片的服务器系统中，刀片(例如服 务器刀片和储存器刀片)被安装在共同外壳中并且共享诸如冷却风扇、电源和外壳管理之 类的系统部件。为了使刀片一起工作并提供期望的数据储存、处理和通信，服务器系统需要 为刀片之间的通信提供高数据率通信信道。使用电信号传输的数据信道一般要求高频电信号以提供高数据传输率，并且针对 通过诸如铜线之类的导体传输的电信号，高频振荡可能呈现出阻抗和噪声问题。使用光学 信号传输的数据信道可以避免许多这些问题，但是引导的光学信号传输可能要求复杂的波 导和/或应对松动的光缆或条带。光缆或条带可能在诸如服务器之类的系统中引入空间和 可靠性问题。自由空间光学信号传输避免了与电信号相关联的阻抗和噪声问题并且避免了 对波导或光缆的需要。然而，在诸如服务器之类的系统中使用自由空间光学数据信道通常 要求精确对准光学发射器和光学接收器的能力以及在可能经历机械振动和热变化的环境 中维持对准的能力。当需要多个数据光学信道时，建立和维持自由空间光学数据信道的对 准的挑战可能成倍增加。因而，期望经济且高效地建立和维持多个自由空间光学信道的系 统和方法。
技术实现思路
依据本专利技术的方面，一种光学系统可以对准并提供多个自由空间光学信号以进行 数据通信。系统的一个实施例包括第一子系统中的第一阵列和第二子系统中的第二阵列。 第一阵列包含分别产生传输通过第一透镜、自由空间、以及第二透镜到达第二子系统中的 第二阵列的光学信号的发射器。第二阵列包含分别对应于光学信号的接收器，并且第一透 镜和第二透镜一起构成在第二阵列上形成第一阵列的图像的远心(telecentric)透镜。第 一和第二安装系统分别把第一和第二透镜附连到第一和第二子系统，并且安装系统中的至 少一个动态地移动所附连的透镜或另一个光学元件以把第一阵列的图像维持在第二阵列 上的对准位置中。附图说明图1示出依据本专利技术实施例的将对准容忍的(alignment-tolerant)自由空间数 据信道用于系统平面或刀片间的通信的服务器系统。图2示出采用多个平行光学通信信道与共享准直和对准系统的系统。图3A和3B示出倾斜光学板如何移位光束。图4A、4B、4C和4D示出由形成远心透镜的透镜的移动或未对准产生的图像的移动。图5是依据本专利技术实施例的接收器阵列的平面图。图6是依据本专利技术实施例的使用多信道光学通信的服务器系统的截面图。在不同图中使用相同的附图标记指示类似或等同的部件。 具体实施例方式依据本专利技术的方面，具有邻近发射器阵列的第一组元件和邻近接收器阵列的第二 组元件的远心光学系统可以将多个自由空间光学通信信道维持对准以用于高数据率通信， 即使在经受振动和热变化的多板系统中也是如此。所有光学信号平行通过聚焦光学元件， 以便光学系统在接收器阵列上形成发射器阵列的图像。光学系统的远心度避免图像失真并 且提供容差，该容差对于发射器阵列和接收器阵列之间的一定范围的间隔将发射器的图像 保持在检测器的光敏区域上。尽管在其中维持通信信道的环境中有振动和热变化，动态对 准控制系统可以根据需要垂直于光轴移动光学元件以移位发射器阵列的图像从而保持通 信信道对准。图1示出依据本专利技术实施例的采用通信信道的服务器系统100。系统100包括安 装在共享底板120上的一组刀片110。诸如电源变压器和冷却风扇之类的附加部件130也 可以连接到底板120，并且整个组件将典型地被包含在共享外壳(未示出)中。可以通过共 享外壳提供用于到服务器系统100的外部连接的用户接口和插槽。系统100中的一些或所有刀片110可以基本相同或者具有不同的设计以执行不同 的功能。例如，一些刀片110可以是服务器刀片或储存器刀片。每个刀片110包括一个或 多个实施刀片110的特定功能的子系统112。子系统112可以以印刷电路板上的部件的方 式安装在每个刀片110的任一侧或两侧，或者刀片110可以包括外壳，其中子系统112在刀 片110的内部。这种子系统112的典型示例包括硬盘驱动器或者其他包含诸如微处理器、 存储器插槽和集成电路存储器之类的常规计算机部件的数据储存器与处理器子系统。刀片 120的子系统112和一般特征可以具有对使用刀片架构(诸如可从惠普公司商业获得的服 务器系统的c类架构)的服务器系统已知的常规类型。每个刀片110另外包括光学发射器114的一个或多个阵列以及光学接收器116的 一个或多个阵列。当这些刀片Iio正确地安装在底板120上时，每个发射器阵列114定位 于刀片110上以与邻近刀片110上的对应接收器阵列116标称对准。在服务器系统100的 典型配置中，在对应的发射器阵列114和接收器阵列116之间可能存在大约5cm的自由空 间，并且由于刀片110的机械安装件中的变化，每个接收器阵列116可能经受相对于相关的 发射器阵列114的量级为大约500到1000 μ m的平移未对准以及高达大约1. 5°的角度未 对准。另外，收发器114和116的对准由于制造容差、温度变化和/或机械振动(例如来自 冷却风扇或硬盘驱动器的操作)而可能经受量级为40到50 μ m和高达2°的变化。每个发射器阵列114包括诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)或发光二极管 (LED)之类的光源或发射体的阵列，其可以集成到集成电路管芯中或集成在集成电路管芯 上。阵列114中的每个光源发射光束118，该光束118可以被独立地调制以编码数据从而以 例如大约lOGb/s的高数据率进行传输。每个接收器阵列116通常包括例如光电二极管的检测器的阵列，其中每个光电 二极管具有根据在光电二极管处接收的信号的数据率所选择的大小的光敏感区域。对于 10Gb/s或更大的数据率，光敏感区域的宽度通常需要小于大约40 μ m宽。光学系统115邻近每个发射器阵列114。如下面进一步描述的，系统115中的至少一些光学元件形成被所有光学信号共享的远心透镜的一部分。在一个实施例中，光学系 统115是动态的并且包括安装件(mounting)中的一个或多个光学元件，该安装件能够移动 光学元件以便控制系统可以调节来自发射器阵列114的光束的方向或位置。在可选的实施 例中，光学系统115在操作期间被固定，并且与匹配接收器阵列116相关联的光学系统117 在光学数据信道上的传输期间动态调节以维持发射器_接收器对准。一般而言，光学系统 115和117两者可以是动态的。光学系统117邻近每个接收器阵列116。每个光学系统117包含光学元件，所述 光学元件在与匹配的光学系统115中的光学元件组合时形成远心透镜，优选地既是像侧也 是物侧远心，并且远心透镜在接收器阵列116上形成发射器阵列114的图像。结果，接收器 阵列116中的检测器从发射器阵列114中的发射器接收相应的光学信号118。由一对系统 115和117提供的远心度使得发射器阵列114和接收器阵列116之间的光学通信信道容忍 发射器阵列114和接收器阵列116之间的间隔的变化，即容忍沿远心透镜的光轴的移动。光学系统117可以是动态可调节的并且包含安装件中的一个或多个光学元件，该 安装件能够在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：耦合到第一子系统的第一阵列，其中第一阵列包含发射器，该发射器分别产生通过自由空间传输到第二子系统的光学信号；第一透镜，所述多个光学信号通过所述第一透镜；第一安装系统，其把所述第一透镜附连到所述第一子系统；耦合到第二子系统的第二阵列，其中所述第二阵列包含分别对应于所述光学信号的接收器；第二透镜，所述多个光学信号通过所述第二透镜，其中所述第一透镜和第二透镜一起构成在所述第二阵列上形成所述第一阵列的图像的远心透镜；第二安装系统，其把所述第二透镜附连到所述第二子系统，其中所述第一安装系统和第二安装系统中的至少一个动态地移动所附连的透镜以把所述第一阵列的图像维持在所述第二阵列上的对准位置中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：HP扩，R沃姆斯利，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]