DE112008003853T5

DE112008003853T5 - Optische Maschine für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation

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Publication number: DE112008003853T5
Application number: DE112008003853T
Authority: DE
Inventors: Marco Palo Alto Fiorentino; Qianfan Palo Alto Xu; Sagi Varghese Palo Alto Mathai; Raymond G. Redmond Beausoleil
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2011-04-07
Also published as: US8737845B2; KR101448574B1; KR20110005733A; US20110129231A1; JP2011520152A; WO2009136925A1; CN102016672B; CN102016672A

Abstract

Eine optische Maschine (100, 300) zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung (210, 306) und einer zweiten Rechenvorrichtung (220, 308), die folgende Merkmale umfasst:
einen modulierten Ringlaser (120, 320) auf einem Substrat und gekoppelt mit einer ersten Rechenvorrichtung (210, 306), wobei der modulierte Ringlaser konfiguriert ist zum Erzeugen eines optischen Signals, das parallel zu der Ebene des Substrats verläuft;
einen Wellenleiter (130, 330), der in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats gebildet ist, wobei der Wellenleiter konfiguriert ist zum Führen des optischen Signals von dem modulierten Ringlaser zu einer definierten Region (108, 318);
einen Wellenleiterkoppler (140, 340) an der definierten Region (108, 318), der konfiguriert ist zum Koppeln des optischen Signals in eine optische Faser (154, 354); und
eine optische Faser (154, 354) an der definierten Region (108, 318), und konfiguriert, um das optische Signal zu empfangen und zu der zweiten Rechenvorrichtung...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Computerleistungsfähigkeit wird zunehmend begrenzt durch die Fähigkeit von Computerprozessoren, schnell und effizient auf chipexternen Speicher zuzugreifen oder mit anderen Peripheriegeräten zu kommunizieren. Die Begrenzung liegt teilweise an inhärenten physikalischen Begrenzungen bei der Anzahl von elektrischen Pins, die in einen Verbinder mit definierter Größe und Oberflächenbereich passen können, was wiederum die maximale elektrische Bandbreite bestimmt. Eine Sättigung bei der Dichte von elektrischen Pins führt zu einem „Pinbelegungsengpass” für einen Prozessor oder Chip, was die Situation beschreibt, wenn die elektrische Bandbreite eines Chipgehäuses zu einem leistungsfähigkeitsbegrenzenden Faktor wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung einer Sendebasiseinheit gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Darstellung einer Empfangsbasiseinheit gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Darstellung einer optischen Maschine gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Darstellung einer optischen Maschine gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Darstellung einer optischen Maschine und einer optischen Mehrkernfaser gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6a ist eine Darstellung einer optischen Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen optischen Maschinen, die auf einem ersten Chip und einem zweiten Chip gebildet sind, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6b ist eine Darstellung einer optischen Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen Chips einer optischen Maschine, die mit einer ersten und einer zweiten Rechenvorrichtung verbunden sind, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Darstellung einer optischen Maschine gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Darstellung einer optischen Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen Chips einer optischen Maschine, die mit einer ersten und einer zweiten Rechenvorrichtung verbunden sind, gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren beschreibt zum Senden von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung und einer zweiten Rechenvorrichtung, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren beschreibt zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung und einer zweiten Rechenvorrichtung, gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele
Die folgende detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil derselben bilden und in denen beispielhafte Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Obwohl diese beispielhaften Ausführungsbeispiele darstellend ausreichend detailliert beschrieben sind, um es Fachleuten auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung zu praktizieren, sollte klar sein, dass andere Ausführungsbeispiele realisiert werden können und dass verschiedene Änderungen an der Erfindung durchgeführt werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher soll die folgende detailliertere Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung den Schutzbereich der Erfindung, wie beansprucht, nicht begrenzen, sondern ist lediglich zu Darstellungszwecken präsentiert; um die Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung zu beschreiben und es einem Fachmann auf diesem Gebiet ausreichend zu ermöglichen, die Erfindung zu praktizieren. Folglich ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die angehängten Ansprüche definiert.
Die folgende detaillierte Beschreibung und beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind am besten verständlich durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei die Elemente und Merkmale der Erfindung durch Bezugszeichen bezeichnet sind.
In 1–12 sind verschiedene beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt für eine optische Maschine für eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen zwei Rechenvorrichtungen, wie z. B. zwei Computerchips. Die optische Maschine kann verwendet werden, um die zunehmenden Engpässe bei der Computerleistungsfähigkeit zu überwinden, die sich aus der Unfähigkeit ergeben, schnell auf chipexternen Speicher zuzugreifen oder mit anderen Peripheriegeräten zu kommunizieren. Die Begrenzung liegt teilweise an inhärenten physikalischen Begrenzungen bei der Anzahl von elektrischen Pins (Anschlussstiften), die in einen Verbinder mit definierter Größe und Oberflächenbereich passen können, was wiederum die maximale Bandbreite für die Kommunikation bestimmt. Somit kann es eine beispielhafte Anwendung für die vorliegende Erfindung sein, Intra-Chip- oder optische Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einem Mikroprozessor und einem getrennten Speicherchip oder Gerät aufzubauen.
Die optische Maschine ist eine Kombination von Komponenten, die stark verbesserte Leistungsfähigkeit bei reduzierten Herstellungskosten liefert. Wie es nachfolgend näher beschrieben wird, kann die optische Maschine ein oder mehrere hybride abklingende Mikroringlaser umfassen, die optische Signale in Resonatoren und Wellenleitern erzeugen, die in einer Ebene parallel zu einer Ebene des Chips oder Substrats der optischen Maschine gebildet sind. Die Wellenleiter können verwendet werden, um die optischen Signale zu einer definierten Position oder Region zu tragen (d. h. in die Mitte des Chips oder an den Chiprand) zum Einkoppeln in optische Mehrkernfasern für die Beförderung zu einer zweiten Rechenvorrichtung. Falls die definierte Region zu der Mitte des Chips hin ist, können die optischen Signale nichtplanar zu der Ebene des Substrats gebogen sein mit Gitterkopplungsanschlussflächen und in die optischen Kerne einer optischen Mehrkernfaser eingekoppelt werden, die nichtplanar zu der Ebene des Substrats ausgerichtet ist. Wo die definierte Region am Rand des Chips ist, können die optischen Signale mit Wellenleiterverjüngungen konzentriert werden und in die Kerne eines optischen Mehrkernfaserbands eingekoppelt werden, das mit den Wellenleitern ausgerichtet ist und parallel zu der Ebene des Substrats ausgerichtet ist.
Photonische Detektoren können enthalten sein, um optische Signale zu empfangen, die von der zweiten Rechenvorrichtung rundgesendet werden. Da ein photonischer Optiksignaldetektor oder Photodetektor im Allgemeinen weniger komplex ist als ein Optiksignalgenerator (d. h. Laser, LED usw.), können die Phasendetektoren an der definierten Region angeordnet sein, um die Eingangssignale direkt zu empfangen, die durch die optische Mehrkernfaser verlaufen, oder wie die Mikroringlaser können dieselben über die Oberfläche des Chips verteilt sein und gleichartig gekoppelt sein mit der optischen Mehrkernfaser mit Gitterkopplungsanschlussflächen oder verjüngten Wellenleitern.
Die optische Maschine der vorliegenden Erfindung kann dazu beitragen, den „Pinbelegungsengpass” aufzulösen, dem Computerdesigner derzeit gegenüberstehen, der sich aus der ungefähren Obergrenze von einigen Tausend elektrischen Pins pro Chip ergibt. Einige dieser elektrischen Pins werden für CPU-Speicherverkehr oder andere sekundäre Kommunikation verwendet, die sich für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen eignen. Durch Bereitstellen direkter optischer Verbindungen zwischen zwei Rechenvorrichtungen und Verlagern der CPU-Speicher- oder Sekundär-Kommunikation in getrennte optische Mehrkanal-Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, kann eine beträchtliche Anzahl von Eingabe/Ausgabe-Pins neu zugewiesen werden zu anderen Verwendungszwecken in dem elektrischen Bus, was zu einem wesentlichen Anstieg verfügbarer Bandbreite für andere interne Computeroperationen führt.
Die vorliegende Erfindung schafft weitere Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik, die sowohl traditionelle verdrahtete Verbinder als auch aktuellere Entwicklungen in der Optikfaserkommunikationstechnologie umfassen können. Ein Vorteil sind geringere Herstellungskosten, da jede Komponente der optischen Maschine, einschließlich Mikroringlaser, Photodetektoren, Wellenleiter und optische Kuppler unter Verwendung von kosteneffektiven Serienherstellungsprozessen hergestellt werden kann, wie z. B. VLSI-Herstellungstechniken (VLSI = very large scale integration = Höchstintegration). Ein anderer Vorteil ist die stark erhöhte Bandbreite, die bereitgestellt wird durch die Verwendung von Mikroringlasern, die durch die angehängte Rechenvorrichtung bei Frequenzen bis zu 1 GHz und mehr direkt moduliert werden können. Eine verwandte Verbesserung ist die relativ geringe Leistungsaufnahme der Mikroringlaser im Vergleich zu herkömmlichen Licht emittierenden Systemen unter Verwendung von Vertikalresonatoroberflächenemissionslasern (VCSEL; VCSEL = vertical cavity surface-emitting laser) und Licht emittierenden Dioden (LED).
Ein spezieller Vorteil der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik ist die Fähigkeit zum Verteilen der Mikroringlaser und/oder Photodetektoren über die Oberfläche des Chips der optischen Maschine, und das Führen der optischen Signale über Wellenleiter zu und von einer definierten Region, wo eine große Anzahl von optischen Signalen konzentriert werden kann und in eine geringe Grundfläche organisiert werden kann, die konfigurierbar ist zum Einkoppeln in eine einzelne optische Mehrkernfaser, wie z. B. eine photonische Kristallfaser oder ein optisches Faserband. Diese Fähigkeit ist mit VCSELs nicht verfügbar, bei denen die Ausrichtung und relativ große Größe der VCSELs die Anzahl optischer Signale stark begrenzt, die in die Standfläche einer optischen Mehrkernfaser passen können. Da VCSELs nicht direkt in Silizium integriert werden können, können ferner optische Maschinen basierend auf VCSEL-Technologie nicht direkt mit siliziumbasierten Photodetektoren kombiniert werden. Mit herkömmlichen optischen Systemen kann daher ein getrennter Chip mit Detektoren erforderlich sein, um ein ankommendes Signal aufzunehmen und die Duplexkommunikationsverbindung zu vervollständigen. Im Gegensatz dazu kann jede Komponente der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von III-V-Gruppe-Halbleitermaterialien hergestellt werden, was es ermöglicht, dass die Sende-Mikroringlaser, die Empfangs-Photodetektoren und deren zugeordnete Komponenten in den gleichen Chip integriert werden.
Die vorliegende Erfindung bietet zusätzliche Vorteile, die für Computerdesigner und Ingenieure attraktiv sein können. Beispielsweise kann der gesamte Punkt-zu-Punkt-Verkehr zwischen den zwei Rechenvorrichtungen durch eine optische Mehrkernfaser gehandhabt werden, wie z. B. eine photonische Kristallfaser oder ein optisches Faserband, die mit den optischen Kopplern aktiv oder passiv ausgerichtet werden kann, und die unter Verwendung von bewährten haftfähigen Materialien und Verfahren an der definierten Region auf der optischen Maschine befestigt werden kann. Darüber hinaus liefert die vorliegende Erfindung die Zweckmäßigkeit und Flexibilität des direkten Integrierens der optischen Maschine in die Rechenvorrichtung oder das Herstellen der Maschine auf einem getrennten Chip für die nachfolgende Waferbefestigung an der Rechenvorrichtung.
Jeder der oben erwähnten Vorteile und Verbesserungen ist offensichtlich hinsichtlich der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Diese Vorteile sollen nicht auf irgendeine Weise begrenzend sein. In der Tat wird ein Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, dass beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung andere Vorteile als diejenigen, die speziell hierin erwähnt sind, realisiert werden können.
In 1 ist eine Sendebasiseinheit 10 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, die verwendet werden kann, um ein optisches Signal zu erzeugen, das durch eine erste Rechenvorrichtung (nicht gezeigt) moduliert wird, und um das optische Signal in eine optische Mehrkernfaser einzukoppeln für die Beförderung zu einer zweiten Rechenvorrichtung. Die Sendebasiseinheit kann einen Mikroringlaser 20, einen optischen Wellenleiter 30 und einen nichtplanaren optischen Koppler 40 umfassen, die zusammen wirken können, um ein einzelnes moduliertes optisches Signal oder einen solchen Lichtstrahl 12 (z. B. Infrarotstrahl) zu erzeugen, zu befördern und zu koppeln, von der ersten Rechenvorrichtung zu der zweiten Rechenvorrichtung. Eine Mehrzahl von Sendebasiseinheiten 10 kann über der Oberfläche der optischen Maschine verteilt sein, um einen optischen Mehrkanalweg mit einer großen Bandbreite zu erzeugen und eine schnelle Serienkommunikation zwischen den beiden Rechenvorrichtungen zu ermöglichen.
Jede der Komponenten in der Sendebasiseinheit kann unter Verwendung von bekannten Serienherstellungstechniken (beispielsweise VLSI) auf einer oder mehreren darunterliegenden Basisschichten 4 hergestellt werden, die auf einem siliziumbasierten Chipsubstrat 2 gebildet sind. Obwohl die Sendebasiseinheitkomponenten in 1 so dargestellt sind, dass sie in einer einzigen Schicht 6 der optischen Maschine gebildet sind, die die Basisschicht(en) 4 und das Substrat 2 überlagert, ist es für einen Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass die verschiedenen Basiseinheitkomponenten, insbesondere der Mikroringlaser 20, aus verschiedenen Teilschichten aufgebaut sein können, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Beispielsweise kann der Hybridmikroringlaser hergestellt werden aus sieben oder mehr unterschiedlichen Schichten, die verwendet werden, um die untere Umhüllung, den Mikroringresonator und Wellenleiter, InP-Ladungsinjektionsschichten, Elektroden usw. zu erzeugen.
Es ist ferner klar, dass die Komponenten der Sendebasiseinheit eingebettet sein können in der Schicht 6 der optischen Maschine, wie es dargestellt ist, oder gebildet sein können, um sich über die oberste der Schichten zu erstrecken und umgeben sein können von leerem Raum oder einer transparenten Schutzbeschichtung. Elektrische Verbindungen zwischen der optischen Maschine und ihrer antreibenden Rechenvorrichtung können in der/den darunterliegenden Basisschicht(en) 4 vorgesehen sein.
Der Mikroringlaser 20, der den optischen Strahl 12 erzeugt, kann ein elektrisch gepumpter Hybrid-III-V-Siliziumlaser mit geringer Leistung sein, der durch die angehängte Rechenvorrichtung bei Geschwindigkeiten von bis zu 1 GHz oder mehr direkt moduliert wird. Direkte Modulation eliminiert den Bedarf an Elektroopto-Modulatoren, die sich bei früheren optischen Systemen finden. Mit einem Durchmesser eines Ringresonators 22, der so klein ist wie 5 μm, kann der Mikroringlaser mehrere Größenordnungen kleiner sein als bestehende abklingende Resonanzbahnlaser. Diese kompakte Größe und Reduzierung bei zusätzlichen Elementen ermöglicht es, dass eine große Anzahl von Laser auf einen einzelnen Chip integriert wird, der weniger Platz belegt als herkömmliche Verfahren, während gleichzeitig verbesserte Platzierung und Organisation bereitgestellt wird.
Ein weiterer Aspekt der Flexibilität der vorliegenden Erfindung ist die Konfigurierbarkeit des Hybridmikroringlasers sowohl für Ein- als auch Mehrmodenbetrieb. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die optische Maschine der vorliegenden Erfindung konfiguriert sein für Einmodenbetrieb, der zentriert ist um die Wellenlängen von 1.310 nm oder 1.550 nm.
Der Betrieb und die Funktionalität des Mikroringlasers 20, einschließlich seiner Konfigurierbarkeit für sowohl Ein- als auch Mehrmodenbetrieb, ist genauer beschrieben in der gemeinschaftlich verwendeten und mitanhängigen PCT-Patentanmeldung Nr. PCT/US081/62791, eingereicht am 6. Mai 2008 mit dem Titel „System and Method For Micro-ring Laser”, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel emittiert der modulierte Mikroringlaser 20 einen modulierten optischen Strahl oder ein optisches Ausgangssignal 12 in einen optischen Siliziumwellenleiter 30. Der Wellenleiter 30 beginnt als ein integraler Bestandteil des Hybridmikroringlasers und trägt das optische Signal 12 zu einem nichtplanaren oder sendenden optischen Wellenleiterkoppler 40. Da mehrere Sendebasiseinheiten 10 auf einem einzigen Chip gebildet sein können, ist der Abstand zwischen dem Mikroringlaser und dem Wellenleiterkoppler relativ kurz, in der Größenordnung von 100 μm oder weniger, was dazu beiträgt, den Verlust oder die Dämpfung des optischen Signals zu minimieren, während dasselbe durch den festen Siliziumwellenleiter verläuft. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Wellenleiter 30 einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt haben mit Abmessungen von etwa 0,5 μm × 0,5 μm.
Der nichtplanare sendende optische Koppler 40 wird verwendet, um das optische Signal nichtplanar zu der Ebene des darunterliegenden Substrats 2 zu biegen. Unterschiedliche Typen von optischen Kopplungsvorrichtungen, wie z. B. versilberte Spiegel, Strahlteiler, optische Gitteranschlussflächen usw., können verwendet werden, um den optischen Strahl nichtplanar zu biegen. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das optische Signal im Wesentlichen senkrecht oder 90 Grad zu der Ebene des Substrats gebogen werden, aber es sollte klar sein, dass das Umlenken des optischen Strahls in Winkeln von etwa 30 Grad oder mehr zum Einkoppeln in eine optische Mehrkernfaser ebenfalls so gesehen werden kann, dass es in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fällt.
Eine kostengünstige aber äußerst effektive Vorrichtung zum Koppeln des optischen Ausgangssignals 12 nichtplanar zu der Ebene des Substrats kann ein Gitteranschlussflächenkoppler 42 sein. Der Gitteranschlussflächenkoppler kann allgemein einen erweiterten Abschnitt oder eine Anschlussfläche 44 des optischen Wellenleiters 30 umfassen, das aus dem gleichen oder einem anderen Material hergestellt sein kann und das integral oder getrennt von dem Wellenleiter gebildet sein kann. Die Anschlussfläche 44 kann eine Breite haben, die sehr viel höher ist als ihre Dicke. Ein Gittermuster von Schlitzen 46 kann in der oberen Oberfläche der Kopplungsgitteranschlussfläche geätzt oder anderweitig gebildet sein und sich nach unten in den Körper des Gitterkopplers hinein erstrecken. Der Gitterkuppler kann auf dem Prinzip der Lichtbeugung arbeiten, wobei ein optisches Signal, das einen Schlitz kontaktiert, während dasselbe durch den Anschlussflächenmaterial verläuft, in mehrere Komponenten geteilt wird, einschließlich einer gesendeten Komponente, einer reflektierten Komponente und einer nichtplanaren Komponente. Durch Verwenden mehrerer Schlitze, die genau dimensioniert sind und beabstandet sind entlang der oberen Oberfläche der Gitteranschlussfläche, kann ein wesentlicher Teil des optischen Strahls umgeleitet werden in ein gesendetes optisches Signal 14, das nichtplanar zu der Ebene des Wellenleiters verläuft.
Die Effizienz des Gitterkopplers beim Biegen des optischen Signals nichtplanar zu der Ebene des Substrats 2 kann optimiert werden durch Steuerung der Abmessungen und Beabstandung der Gitterschlitze relativ zu der Wellenlänge des optischen Strahls. Somit kann der Gitterkoppler abgestimmt oder optimiert werden für die Mittelwellenlänge von Laserlicht, das durch den Mikroringlaser emittiert wird, wie der Wellenleiter, der die beiden Vorrichtungen miteinander verbindet. Das Abstimmen der gesamten Sendebasiseinheit auf die Wellenlänge von Licht, das durch den Mikroringlaser erzeugt wird, wie z. B. auf die oben beschriebene 1.310 nm oder 1.550 nm Wellenlänge, kann gleichzeitig die Ausgabe der Basiseinheit maximieren, während der Verlust des optischen Signals minimiert wird, das sich durch jede Komponente bewegt, was zu einer optischen Maschine mit reduzierten Leistungsanforderungen führt.
In 2 ist eine Empfangsbasiseinheit 60 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Empfangsbasiseinheit ist ähnlich organisiert wie die Sendebasiseinheit, mit einem empfangenden nichtplanaren optischen Koppler 70 und einem Wellenleiter 80, der zu einer optischen Vorrichtung führt. Aber im Fall der Empfangseinheit verläuft das empfangene optische Signal 18 jedoch in der entgegengesetzten Richtung (d. h. von dem nichtplanaren optischen Koppler zu der optischen Vorrichtung), und die optische Vorrichtung ist ein photonischer Optiksignaldetektor oder Photodetektor 90 und kein Mikroringlaser.
Der empfangende optische Koppler 70 kann verwendet werden, um einen ankommenden optischen Strahl oder ein optisches Eingangssignal 16, das nichtplanar zu der Ebene des Substrats 2 verläuft, in ein empfangenes optisches Signal 18 zu biegen, das sich durch den Wellenleiter 80 und parallel zu der Ebene des Substrats 2 bewegt. Der empfangende optische Koppler 70 kann im Wesentlichen identisch sein mit dem sendenden optischen Koppler und kann ferner die verschiedenen Typen optischer Kopplungsvorrichtungen umfassen, einschließlich versilberte Spiegel, Strahlteiler, optische Gitteranschlussflächen usw.
Bei dem in 2 dargestellten beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der empfangende optische Koppler 70 ein Gitteranschlussflächenkoppler 72 sein, der im Wesentlichen identisch ist mit dem Gitteranschlussflächenkoppler, der in der Sendebasiseinheit verwendet wird. Die Gründe dafür können zweifach sein. Einer ist, weil Gitterkoppler gleichermaßen effizient sind beim Biegen von Licht, das in beiden Richtungen verläuft. Der andere ist, wie es hierin nachfolgend näher beschrieben wird, dass identische optische Maschinen, die auf eine spezifische Lichtwellenlänge optimiert sind, häufig paarweise verwendet werden können, wobei der empfangende Teil einer Maschine abgestimmt ist, um den optischen Strahl, der durch den sendenden Abschnitt des anderen erzeugt wird, zu empfangen und zu befördern. Folglich kann der Gitterkoppler 72 auf einer Empfangsbasiseinheit 60 konfiguriert sein, um ein optischen Eingangssignal 16 zu empfangen, das ursprünglich von einer Sendebasiseinheit erzeugt und gesendet wurde, die auf die gleiche Lichtwellenlänge optimiert ist, in diesem Fall können beide Gitterkoppler im Wesentlichen identisch sein.
Sobald das optische Eingangssignal 16 erfasst wurde und durch den Gitterkoppler 72 in die Empfangsbasiseinheit eingekoppelt wurde, kann das empfangene optische Signal 18 entlang dem Wellenleiter 80 zu dem Photodetektor 90 befördert werden. Der Photodetektor kann unterschiedliche Typen optischer Erfassungsvorrichtungen umfassen, wie z. B. eine Schicht aus Germanium oder III-V-Material, eine p-i-n- oder Schottky-Diode, einen Phototransistor usw. Bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Photodetektor jedoch aus den gleichen III-V-Gruppe-Halbleitermaterialien hergestellt sein wie der Mikroringlaser, um die Herstellung der optischen Maschine zu erleichtern. Und bei noch einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel können der Photodetektor und der Mikroringlaser auf im Wesentlichen den gleichen optischen abklingenden Prinzipien arbeiten, wobei die Hauptdifferenz darin liegt, dass die Photodetektoren umgekehrt vorgespannt sind im Vergleich zu den Mikroringlasern, um Photonen zu sammeln anstatt zu erzeugen.
In 3 ist ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel 100 der optischen Maschine dargestellt, die eine Mehrzahl von sowohl Sende- 110 als auch Empfangs- 160 Basiseinheiten auf einem einzelnen Chip 106 kombiniert, um einen vollen Duplexbetrieb zwischen optischen Vorrichtungen zu ermöglichen. Wie es in 3 gezeigt ist, können eine Mehrzahl von fünf Sendebasiseinheiten 110, die jeweils ferner einen getrennten Mikroringlaser 120, einen Wellenleiter 130 und einen Sendegitterkoppler 140 umfassen, auf dem Chip organisiert sein, so dass die Mikroringlaser zu der Peripherie hin verteilt sind und die Gitterkoppler innerhalb einer zentralen Position oder definierten Region 108 konzentriert sind. Gleichartig dazu können eine Mehrzahl von fünf Empfangsbasiseinheiten 160, die jeweils ferner einen Empfangsgitterkoppler 170, einen Wellenleiter 180 und einen Photodetektor 190 umfassen, gleichartig dazu auf dem Chip organisiert sein, so dass die Photodetektoren zu der Peripherie hin verteilt sind und die Empfangsgitterkoppler 170 innerhalb der gleichen zentralisierten definierten Region 108 benachbart zu den Sende-Gitterkopplern 140 versammelt sind.
3 stellt die Vorteile dar, die durch Sende- 110 und Empfangs- 160 Basiseinheiten bereitgestellt werden, die in einer Ebene parallel zu der Ebene des Chips oder Substrats 106 arbeiten. Diese „horizontale” Ausrichtung entfernt die Begrenzung des Stands der Technik der Platzierung der Laser selbst an der definierten Region 108 und ermöglicht es, dass eine große Anzahl von Mikroringlasern 120 und Photodetektoren 190 über die Oberfläche des Substrats 106 der optischen Maschine verteilt werden kann, während relativ schmale Wellenleiter 130, 180 verwendet werden, um die optischen Signale effizient zu den Gitterkopplern 140, 170 zu leiten oder zu richten, die an der definierten Position konzentriert sind. 3 stellt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel mit zehn Gitterkopplern dar, die an der definierten Position gebildet sind, aber es ist klar, dass die kleine Grundfläche der Gitterkoppler 140, 170 und die schmale Breite der Siliziumwellenleiter 130, 180 es ermöglichen kann, dass die definierte Region für zumindest 30 oder mehr optische Kanäle konfiguriert ist.
In 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel 102 der optischen Maschine gezeigt, bei der die Photodetektoren selbst in der definierten Region angeordnet sein können, um die Eingangssignale, die durch die optische Mehrkernfaser verlaufen, direkt zu empfangen. Photodetektoren sind im Allgemeinen weniger komplex als Optiksignalgeneratoren (d. h. Laser, LED usw.) und können konfiguriert sein, um ein optisches Signal entweder parallel zu oder nichtplanar zu der Ebene des Substrats 106 zu empfangen. Die Empfangsbasiseinheiten bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen können ersetzt werden durch nur die Photodetektoren 190 selbst, die in der definierten Region 108 angeordnet sein können, allgemein in den gleichen Positionen wie die Empfangsgitterkoppler. Dieses Ausführungsbeispiel kann die Herstellung des Chips der optischen Maschine vereinfachen und Kosten reduzieren und kann es ermöglichen, dass ein größerer Teil des Oberflächenbereichs des Chips der Platzierung von Sendebasiseinheiten gewidmet wird.
Die Positionierung der Sendegitterkoppler 140 und der Photodetektoren 190 in der zentralen Position oder definierten Region 108, wie es in 4 gezeigt ist, ist lediglich darstellend und nicht auf die gezeigte Seite-an-Seite-Konfiguration begrenzt. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, dass die Sendebasiseinheiten 110 und Photodetektoren 190 neu positioniert und untereinander gemischt werden können innerhalb der definierten Region 108 und über der Oberfläche des Chips 106 der optischen Maschine in einer Vielzahl von Konfigurationen, um Komponentenverteilung, Sichtlinien zu der optischen Mehrkernfaser und elektrische Wege, die in der/den darunterliegenden Basisschicht(en) gebildet sind, zu optimieren.
5 ist eine Darstellung einer optischen Maschine 100 und einer optischen Ein- oder Mehrmoden-Mehrkernfaser 150, wie z. B. einer photonischen Kristallfaser, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die optische Mehrkernfaser kann eine äußere Schicht oder Lage 152 umfassen, die eine Mehrzahl von optischen Kernen 154 umgibt, die durch die Länge der optischen Mehrkernfaser verlaufen. Die Kerne können ein im Wesentlichen transparentes Material umfassen, das aus einem Feststoff, einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Hohlraum gebildet ist, das es dem optischen Signal ermöglicht, durch den Kern zu verlaufen. Darüber hinaus können die Kerne 154 einen einheitlichen Querschnitt und eine einheitliche Beabstandung voneinander entlang der Länge der Faser 150 aufweisen. Es ist ferner klar, dass die optischen Kerne der optischen Mehrkernfaser kompatibel sein können mit den optischen Signalen, die durch die Mikroringlaser erzeugt werden, und somit konfigurierbar sein können für Ein- oder Mehrmodenoperation.
Die optische Mehrkernfaser 150 kann ein nahes Ende 156 aufweisen zum Koppeln mit der Mittelposition oder definierten Region 108 des Chips 106 der optischen Maschine, und ein entferntes Ende 158 zum Koppeln mit einer definierten Region einer optischen Maschine, die einer zweiten Rechenvorrichtung (nicht gezeigt) zugeordnet ist. Das nahe Ende 156 kann mit der definierten Region 108 des Chips 106 der optischen Maschine gekoppelt sein, so dass die optischen Kerne 154 mit den nichtplanaren optischen Kopplern 140, 170 ausgerichtet sind, die in der definierten Region angeordnet sind. Das nahe Ende 156 der Faser 150 kann auch an der oberen Oberfläche des Chips 106 der optischen Maschine befestigt sein, mit einem geeigneten Haftmittel, einem Befestigungsverfahren oder einer Befestigungsstruktur.
Die Ausrichtung der optischen Kerne 154 mit den nichtplanaren optischen Kopplern 140, 170 kann erreicht werden durch passive oder Selbstausrichtungsverfahren sowie aktive Verfahren, die die Stärke von einem oder mehreren optischen Signalen überwachen, die durch die optische Mehrkernfaser 150 verlaufen, wie z. B. eine photonische Kristallfaser, während die Faser mit dem Chip gekoppelt ist. Nähere Einzelheiten über die verschiedenen Aspekte und Verfahren zum Ausrichten und Koppeln der optischen Mehrkernfaser mit der optischen Maschine sind genau beschrieben in der gemeinschaftlich verwendeten und mitanhängigen U.S. Provisional-Patentanmeldung Nr. 61/020372, eingereicht am 10. Januar 2008 mit dem Titel „Method for Connecting Multicore Fibers to Optical Devices”, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
In 6a ist eine optische Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung 200 zwischen optischen Maschinen dargestellt, direkt integriert in eine erste und zweite Rechenvorrichtung, wie z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit 210 und einen getrennten Speicherchip 220. Bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel können die optischen Maschinen 240 während der Herstellung direkt in die Schaltungsanordnung der Rechenvorrichtungen 210, 220 integriert werden und dann mit einer optischen Mehrkernfaser 250 verbunden werden, die mit den definierten Regionen von beiden optischen Maschinen gekoppelt und ausgerichtet ist.
6b stellt ferner einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dar, bei dem getrennte Chips 260 der optischen Maschine waferbefestigt wurden an den beiden benachbarten Rechenvorrichtungen 210, 220 und dann mit der optischen Mehrkernfaser 250 verbunden wurden, um die optische Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung 202 zu erzeugen. Das Bilden der optischen Maschinen auf getrennten Chips 260, die später mit den Rechenvorrichtungen verbunden werden, kann für eine bessere Kontrolle über die Herstellungsprozesse, die beim Herstellen des Chips verwendet werden, und für Wirtschaftlichkeit durch Massenproduktion zum Reduzieren von Herstellungskosten sorgen. Getrennte Chips 260 der optischen Maschine können auch die Erzeugung eines Kommunikationsprotokolls ermöglichen, das im Wesentlichen unabhängig ist von der Rechenvorrichtung, auf der die optische Maschine befestigt ist.
7 und 8 stellen zusammen ein weiteres beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer optischen Punkt-zu-Punkt-Verbindung 302 dar, die zwischen Chips 300 der optischen Maschine erzeugt wird, die an einer ersten 306 und einer zweiten 308 Rechenvorrichtung waferbefestigt sein können. Bei diesem Ausführungsbeispiel können sowohl die Sendebasiseinheiten 310 als auch die Empfangsbasiseinheiten 360, die in dem Chip 300 der optischen Maschine gebildet sind, zu einem Rand 314 des Chips ausgerichtet sein, anstatt zu der Mitte des Chips, wie es bei vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben ist. In den Sendebasiseinheiten 310 kann ein optisches Ausgangssignal in Mikroringlasern 320 erzeugt werden und befördert werden in Ausgangswellenleitern 330 zu einer definierten Region 318, die um den Rand 314 des Chips oder Substrats organisiert ist, zum Einkoppeln in ein optisches Faserband 350, das mit den Wellenleitern 330 ausgerichtet sein kann und parallel zu der Ebene des Substrats ausgerichtet sein kann. Vor dem Erreichen des Rands kann das optische Signal jedoch in Wellenleiterverjüngungen 340 geleitet werden, die die Mode des optischen Signals in die Grundmode der einzelnen optischen Fasern 354 umwandeln, die das optische Faserband bilden.
Das optische Faserband 350 kann das Ausgangssignal zu dem Empfangsabschnitt eines ähnlichen Chips 300 der optischen Maschine tragen, der auf einer anderen Rechenvorrichtung 308 befestigt ist (siehe 8). Und in einer reziproken Duplexweise können die Mikroringlaser auf dem zweiten Chip der optischen Maschine ein Eingangssignal zurücksenden durch das optische Faserband 350 zu dem Chip der optischen Maschine, der auf der ersten Rechenvorrichtung 306 befestigt ist, zum Empfang durch Wellenleiterverjüngungen 370 (siehe 7) in Eingangswellenleiter 380, die das optische Eingangssignal zu einem empfangenden Photodetektor 390 tragen können.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 400 beschreibt zum Senden von Punkt-zu-Punkt-Kommunikationen zwischen einer ersten Rechenvorrichtung und einer zweiten Rechenvorrichtung, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel. Das Verfahren umfasst die Schritte des Modulierens 410 eines Ringlasers, der auf einem Substrat der ersten Rechenvorrichtung gebildet ist, um ein optisches Signal zu erzeugen, das parallel zu der Ebene des Substrats verläuft, und des Führens 420 des optischen Signals in einem optischen Wellenleiter, der ebenfalls in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats gebildet ist, von dem Ringlaser zu einem Sende-Wellenleiterkoppler. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte des Biegens 430 des optischen Signals in dem Sende-Wellenleiterkoppler von einem parallelen Verlauf zu der Ebene des Substrats zu einem nichtplanaren Verlauf zu der Ebene des Substrats, und des Koppelns 440 des optischen Signals in eine optische Mehrkernfaser, wobei die optische Mehrkernfaser konfiguriert ist, um das optische Signal zu der zweiten Rechenvorrichtung zu senden.
In 10 ist ein Flussdiagramm noch eines weiteren Verfahrens 450 dargestellt zum Liefern von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung und einer zweiten Rechenvorrichtung. Das Verfahren umfasst die Schritte des Modulierens 460 eines Ringlasers, der auf einem Substrat der ersten Rechenvorrichtung gebildet ist, um ein optisches Signal zu erzeugen, das parallel zu der Ebene des Substrats verläuft, des Führens 470 des optischen Signals in einem optischen Wellenleiter, der ebenfalls in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats gebildet ist, von dem Ringlaser zu einer Wellenleiterverjüngung, die benachbart zu einem Rand des Substrats angeordnet ist, und des Koppelns 480 des optischen Signals durch die Wellenleiterverjüngung in ein optisches Faserband, wobei das optische Faserband konfiguriert ist, um das optische Signal zu der zweiten Rechenvorrichtung zu senden.
Die vorhergehende detaillierte Beschreibung beschreibt die Erfindung mit Bezugnahme auf spezifische beispielhafte Ausführungsbeispiele. Es ist jedoch klar, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen beschrieben ist, abzuweichen. Die detaillierte Beschreibung und beiliegende Zeichnungen sind lediglich darstellend zu sehen und nicht begrenzend, und alle solche Modifikationen oder Änderungen, falls es irgendwelche gibt, fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie er hierin beschrieben ist.
Genauer gesagt, obwohl darstellende beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung hierin beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele mit Modifikationen, Auslassungen, Kombinationen (z. B. von Aspekten über verschiedene Ausführungsbeispiele), Anpassungen und/oder Änderungen, wie sie für Fachleute auf diesem Gebiet basierend auf der vorhergehenden detaillierten Beschreibung klar wären. Die Begrenzungen in den Ansprüchen sind breit zu interpretieren basierend auf der Sprache, die in den Ansprüchen verwendet wird, und nicht auf Beispiele begrenzt, die in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung oder während der Verfolgung der Anmeldung beschrieben werden, wobei diese Beispiele als nicht ausschließend zu sehen sind. In der vorliegenden Offenbarung ist beispielsweise der Begriff „vorzugsweise” nicht ausschließend, wo er bedeutet „vorzugsweise, aber nicht begrenzt auf”. Alle Schritte, die in jedem Verfahrens- oder Prozessanspruch erwähnt sind, können in jeder Reihenfolge ausgeführt werden und sind nicht auf die in den Ansprüchen präsentierte Reihenfolge begrenzt.
Zusammenfassung
Eine optische Maschine (100) zum Bereitstellen einer optischen Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen einer ersten Rechenvorrichtung (210) und einer zweiten Rechenvorrichtung (220). Die optische Maschine (100) umfasst einen modulierten hybriden Mikroringlaser (120), der auf einem Substrat (106) gebildet ist und konfiguriert ist, um ein optisches Signal zu erzeugen, das parallel zu der Ebene des Substrats verläuft. Die optische Maschine umfasst ferner einen Wellenleiter (130), der ebenfalls in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats gebildet ist, der konfiguriert ist, um das optische Signal von dem modulierten Ringlaser zu einer definierten Region (108) zu führen, einen Wellenleiterkoppler (140) an der definierten Region, der konfiguriert ist zum Einkoppeln des optischen Signals in eine optische Mehrkernfaser (150), und eine optische Mehrkernfaser an der definierten Region, die konfiguriert ist, um das optische Signal zu empfangen und zu der zweiten Rechenvorrichtung zu befördern.

Claims

Eine optische Maschine (100, 300) zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung (210, 306) und einer zweiten Rechenvorrichtung (220, 308), die folgende Merkmale umfasst: einen modulierten Ringlaser (120, 320) auf einem Substrat und gekoppelt mit einer ersten Rechenvorrichtung (210, 306), wobei der modulierte Ringlaser konfiguriert ist zum Erzeugen eines optischen Signals, das parallel zu der Ebene des Substrats verläuft; einen Wellenleiter (130, 330), der in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats gebildet ist, wobei der Wellenleiter konfiguriert ist zum Führen des optischen Signals von dem modulierten Ringlaser zu einer definierten Region (108, 318); einen Wellenleiterkoppler (140, 340) an der definierten Region (108, 318), der konfiguriert ist zum Koppeln des optischen Signals in eine optische Faser (154, 354); und eine optische Faser (154, 354) an der definierten Region (108, 318), und konfiguriert, um das optische Signal zu empfangen und zu der zweiten Rechenvorrichtung (220, 308) zu befördern.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 1, bei der der Wellenleiterkoppler ein Gitteranschlussflächenkoppler ist, der konfiguriert ist, um das optische Signal nichtplanar zu der Ebene des Substrats zu koppeln.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 2, bei der die optische Faser ein Lichtkern einer photonischen Kristallfaser ist, die nichtplanar zu der Ebene des Substrats ausgerichtet ist.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 1, bei der der Wellenleiterkoppler eine Wellenleiterverjüngung ist, die konfiguriert ist, um das optische Signal parallel zu der Ebene des Substrats zu koppeln.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 4, bei der die optische Faser ein Glied eines optischen Faserbands ist, das parallel zu der Ebene des Substrats ausgerichtet ist.
Eine optische Maschine (100) zum Senden von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung (210) und einer zweiten Rechenvorrichtung (220), die folgende Merkmale umfasst: einen modulierten Ringlaser (120) auf einem ersten Substrat (106) und gekoppelt mit einer ersten Rechenvorrichtung (210), wobei der modulierte Ringlaser konfiguriert ist zum Erzeugen eines optischen Signals (12), das parallel zu der Ebene des ersten Substrats verläuft; einen Ausgangswellenleiter (130), der in einer Ebene parallel zu der Ebene des ersten Substrats (106) gebildet ist, wobei der Ausgangswellenleiter konfiguriert ist zum Führen des optischen Signals (12) von dem modulierten Ringlaser zu einer ersten Mittelposition (108); einen Sende-Wellenleiterkoppler (140) an der ersten Mittelposition, konfiguriert um das optische Signal (12) nichtplanar zu der Ebene des ersten Substrats (106) zu biegen; und eine optische Mehrkernfaser (150) an der Mittelposition (108) und konfiguriert, um das optische Signal (14) zu empfangen und zu der zweiten Rechenvorrichtung (210) zu befördern.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 6, bei der der Sende-Wellenleiterkoppler konfiguriert ist, um das optische Signal nichtplanar zu dem ersten Substrat in einem Winkel von mehr als 30 Grad zu biegen.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 6, bei der der Sende-Wellenleiterkoppler eine Gitterkopplungsanschlussfläche ist.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 6, bei der die optische Mehrkernfaser physisch gekoppelt ist mit dem ersten Substrat an der ersten Mittelposition.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 6, die ferner einen optischen Detektor auf einem zweiten Substrat umfasst und mit der zweiten Rechenvorrichtung gekoppelt ist, wobei der optische Detektor konfiguriert ist zum Empfangen des optischen Signals von der optischen Mehrkernfaser an einer zweiten Mittelposition.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 10, bei der der optische Detektor an der zweiten Mittelposition angeordnet ist.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 10, die ferner folgende Merkmale umfasst: einen Empfangswellenleiterkoppler an der zweiten Mittelposition zum Koppeln des optischen Signals von der optischen Mehrkernfaser in eine Ebene parallel zu der Ebene des zweiten Substrats; und einen Eingangswellenleiter, der in der Ebene des zweiten Substrats gebildet ist zum Führen des optischen Signals von dem Empfangswellenleiterkoppler zu dem optischen Detektor.
Die optische Maschine gemäß Anspruch 12, bei der der Empfangswellenleiterkoppler eine Gitterkopplungsanschlussfläche ist.
Ein Verfahren zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung (210) mit einer zweiten Rechenvorrichtung (220), das folgende Schritte umfasst: Modulieren eines Ringlasers (130), der auf einem Substrat (240, 260) gebildet ist, der mit der ersten Rechenvorrichtung (210) gekoppelt ist, um ein optisches Signal (12) zu erzeugen, das parallel zu der Ebene des Substrats verläuft; Führen des optischen Signals (12) in einem optischen Wellenleiter (130), der in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats gebildet ist, von dem Ringlaser zu einem Wellenleiterkoppler (140); Biegen des optischen Signals (12) in dem Wellenleiterkoppler (140) von einem parallelen Verlauf zu der Ebene des Substrats (106) zu einem nichtplanaren Verlauf zu der Ebene des Substrats; und Koppeln des optischen Signals (14) in eine optische Mehrkernfaser (150), wobei die optische Mehrkernfaser konfiguriert ist, um das optische Signal (14) zu der zweiten Rechenvorrichtung (220) zu senden.
Ein Verfahren zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen einer ersten Rechenvorrichtung (306) mit einer zweiten Rechenvorrichtung (308), das folgende Schritte umfasst: Modulieren eines Ringlasers (320), der auf einem Substrat (300) gebildet ist, das mit der ersten Rechenvorrichtung (306) gekoppelt ist, um ein optisches Signal zu erzeugen, das parallel zu der Ebene des Substrats verläuft; Führen des optischen Signals in einem optischen Wellenleiter (330), der in einer Ebene parallel zu der Ebene des Substrats (300) gebildet ist, von dem Ringlaser (320) zu einer Wellenleiterverjüngung (340), die benachbart zu einem Rand des Substrats angeordnet ist; und Koppeln des optischen Signals durch die Wellenleiterverjüngung (340) in ein optisches Faserband (350), wobei das optische Faserband konfiguriert ist, um das optische Signal zu der zweiten Rechenvorrichtung (308) zu senden.