64×64全交叉互连函数的光学实现

光互连全交叉网络在巨型计算机和光子交换网络系统等领域具有十分重要的潜在应用。本文在自行设计研制成功棱镜光栅和６５×６５大列阵Ｄａｍｍａｎｎ光栅的基础上，运用自由空间光学互连技术实现了６４×６４全交叉网络的互连函数。采用互连矩阵对输出图样进行了计算，结果与实验吻合。     

光学全混洗网络互连函数的矩阵描述及其应用

采用自由空间光学互连技术实现的全混洗网络是数字光计算系统的基本互连网络,本文针对全混洗互连函数现有描述方法的不足,引入了描述全混洗互连函数的互连矩阵,并给出了全混洗网络互连矩阵的具体形式,为模拟或验证全混洗网络实验结果提供了理论依据。     

基于光互连全交叉网络的快速傅里叶变换并行计算

本文提出了利用全交叉互连函数实现快速傅里叶变换(FFT)的并行算法。采用现有的电子处理单元通过自由空间光互连全交叉网络构成光电混合型单指令流多数据流(SIMD)计算机系统将是实现这一并行算法的有效体系结构。     

光互连Omega网络与全交叉网络拓扑等价的多样性

本文对互连网络拓朴等价的分析方法作了简单评述,并采用互连网络拓朴等价的图分析法分析了自由空间光学互连Omega网络与全交叉网络的拓朴等价及其多样性,拓展了Omega网络在通信交换、数字光计算以及并行多处理机系统的潜在应用。     

榕树网络的互连矩阵与模拟研究

本文导出了榕树网络的互连矩阵，并进行了模拟计算，结果与实验吻合。从而为理论上研究榕树网络的互连函数提供了一种有效的分析方法。     

全混洗交换Omega互连网络的光学实现

本文提出了一种由左、右全混洗和空间光开关列阵组成的等效Omega网络;成功地设计了一种实现全混洗互连的低损耗,等程的光学组合棱镜.由两块光学组合棱镜和空间光开关列阵组合成的光学系统实现了全混洗交换光学互连网络,该光学互连网络已在实验中得到了证实.     

未来计算系统中的光互连

论述了光互连网络对巨型计算机和智能计算机发展的重要作用，指出了光互连网络是解决目前电子计算机中通信“瓶颈”的关键，讨论了采用光互连的物理依据，强调了光互连网络的高效，快速和大容量特性。最后分析了我们正在研究的光学交叉开关互连网络的几个关键参数和初步实验结果。     

实现交叉光互连的全息元件的研究

光学互连与电互连相比,具有并行处理、传输速度快、信息容量大、空间频带宽、串音小和能量损耗低等优点,因此在光计算和信息处理领域中成为越来越吸引人的课题[1~4].在光信息处理中,光互连在实行多种函数及变换过程中具有重要的地位[5].在数字光计算中,光互连可实行多种算法和构造,其中自由空间规则光互连如全混洗(perfect shuffle)光互连、交叉(crossover)光互连及蝶(butterfly)光互连已得到广泛研究和应用[6~8].     

基于软光刻的片间光学互连线路

设计并试制了由软光刻法转印,可敷设在印刷电路板上用于芯片间互连的光学互连线路。提出了一种新颖的端口耦合结构,并发现在耦合适配段长度与接收窗口的长度比值为12∶1时耦合效率最佳,且该耦合结构有效降低了对安装精度的要求;分析了该光学互连线路在交叉布线时的基本准则,获得对于不同横截面矩形波导结构在交叉布线时呈现的串扰与交叉角度的相关性,并发现在强束缚下交叉角度大于54°的交叉结构都能达到低串扰(小于-30 dB)。采用软光刻技术制作了上述高聚物波导光学互连线路元件,实验测量结果与设计数据符合较好。与传统的光刻或激光直写技术相比,软光刻转印具有制作简单,易于实现高聚物三维结构的大批量高精度复制。     

大规模并行处理器阵列中的光纤互连网络

详细介绍了具有６４×６４Ｉ／Ｏ通道的光纤互连网络的设计原理、结构、制作技术和实验结果。此网络应用在两个并行处理器阵列之间，具有可重构功能，实验结果验证了光纤互连的优越性和可行性。     

并行多处理机系统中的光纤互连网络的设计与实现

在并行多处理机系统中应用光纤互连网络完成处理单元之间的数据交换,可以极大地提高系统中数据通信的速率、带宽、抗干扰性和准确可靠性.本文详细阐述了并行多处理机系统的体系结构、实现方法、性能分析和实验结果.     

光互连网络中四功能交换开关研究

由节点开关单元按照一定的连接规则所构成的光互连网络,在全光通信和光信息处理中具有重要的应用。基于节点开关一般实现光信号的直通和交换功能的特点,利用成熟的偏振光控制技术,通过位相型空间光调制器对信号光偏振态的控制,完成信号的路由和开关动作,从而设计出具有直通、交换、上播和下播功能的节点交换开关。与传统设计思想相比,该方法不仅能够充分利用信号光的能量,有效的减少光能量的损耗,而且还具有与偏振无关等特点。该四功能交换开关,对于优化和拓展光互连网络的结构和功能具有一定的意义。     

光互连中二元计算全息算法的研究

二元计算全息(BCGH)是光学信息处理中一个重要元件,其在动态光互连中被广泛使用.为了更好地在光互连中应用BCGH,本文设计改进了二元计算全息的选代算法,比较了几种内能函数下的迭代算法所设计的BCGH,对其象质的不同指标进行了分析.结果表明,用迭代搜索算法是光互连应用中设计BCGH的一种较理想算法.     

二维光学神经网络自由空间互连结构设计

本文分析了以透镜阵列元件建立空间互连通道的光学神经网络中神经元数的理论极限.为了提高网络中的神经元数,我们提出了一种并行结构设计,该结构克服了小透镜成象中的离轴象散的影响,提高了系统的光能利用效率,同时降低了系统中的对位精度误差,提高了互连运算精度.     

Demonstration of the centralized optical backplane architecture in a three-board microprocessor-to-memory interconnect system

A prototype of a novel interconnection architecture called the centralized optical backplane (COB) was experimentally demonstrated in a three-board microprocessor-to-memory interconnect system. COB keeps the advantages of bus architecture while at the same time providing uniform optical signal fan-outs. In the prototype, the required connectivity for the microprocessor-to-memory interconnect was achieved by using a COB. The optoelectronic interface modules were optimized to support high-speed processing elements at data rates up to 1.25 Gbps. This demonstration illustrates the conceptual design of the COB and its feasibility in real systems.     

用多级衍射全息光栅实现2-D自由空间光学互连网络

用Mach-Zehnder干涉仪分两步记录制作了具有多级衍射的全息光栅.利用其多级衍射效应,实现了一点到多点的光学互连.再将两个1-D光栅正交密接实现2-D自由空间光学互连网络.结果表明该方法是可行的,且结构简单、操作容易.     

A module design of rearrangeable nonblocking double omega optical network using binary optics elements

Omega network plays an important role in all optical communication and optical interconnection networks. In this paper, a novel technology, which binary optics element (micro-blazed grating array) can realize perfect shuffle transform including inverse perfect shuffle and left perfect shuffle, is proposed. Moreover, by a cascade of inverse perfect shuffle and left perfect shuffle, a multistage rearrangeable nonblocking omega network can be constructed. Simultaneously, the bipartition graph algorithm (BGA) is adopted to ascertain the state of node switch in each node stage (straight or crossover connection). At last, a module of the rearrangeable nonblocking omega network which is integrated with polarizing beam-splitter, half-wave plate, micro-blazed grating array, is presented. It can accomplish the functions of 8-channel signal beams’ sorting and switching without routing conflict and blocking, and has advantages of being compact in structure, easy to integrate, efficient in performance etc. Finally, both the theoretical analysis and the experimental result show that this module proposed here may be helpful in free-space optical interconnection network and optical information processing.     

A simple method for calculating coupling efficiency in optical interconnection system involving various misalignment parameters

A simple method is presented to approximate the coupling efficiency in optical interconnection systems, which are affected by alignment parameters of various optical elements. The method considers geometric effects of alignment parameters, not considering the material-dependent losses which are insensitive to the misalignment parameters. To indicate the independent contribution of a given alignment parameter, we define a partial coupling efficiency (PCE) that reflects the effect of only one parameter on a local coupling efficiency at an optical element. The total coupling efficiency (TCE) in the whole system is approximated by multiplications of the PCEs calculated for each parameter and normalization factors. For an interconnection scheme using a 45°-ended waveguide, we demonstrate by considering many misalignment parameters simultaneously that our approximation is well matched to the results of the simulated TCE.