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公開番号2025118977
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2025084598,2023559822
出願日2025-05-21,2022-03-27
発明の名称光バッファ
出願人ニューフォトニクスリミテッド
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類H04B 10/291 20130101AFI20250805BHJP(電気通信技術)
要約【課題】光パケットをバッファリングするための光バッファにおける損失、分散およびノイズを改善する。
【解決手段】光パケットスイッチにおいて、光バッファ220は、クロック信号を生成するためのクロック発生器221と、光不平衡マッハツェンダ干渉計(MZI)245と、FDL長さを有するファイバ遅延線(FDL)247と、スケジューラと、を備え、クロック発生器と、MZIと、FDLと、が回路内に配置され、光パケットは、光パケット信号を有し、スケジューラは、光パケットを光バッファに挿入し、回路を通る光パケットの循環の数を決定し、MZIは、光パケット信号に基づいてクロック信号を変調して、回路を通る光パケットの各循環後に再整形された光パケットを生成し、FDLは、FDL長さに比例する遅延を光パケットに導入する。
【選択図】図2B
特許請求の範囲【請求項１】
光パケットをバッファリングするための光バッファであって、
クロック信号を生成するためのクロック発生器と、
光不平衡マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）と、
ＦＤＬ長さを有するファイバ遅延線（ＦＤＬ）と、
スケジューラと、を備え、
前記クロック発生器と前記光不平衡マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）と前記ＦＤＬとが回路内に配置され、
前記光パケットは、光パケット信号を有し、
前記スケジューラは、前記光パケットを前記光バッファに挿入し、前記回路を通る前記光パケットの循環の数を決定するように構成され、
前記ＭＺＩは前記光パケット信号に基づいてクロック信号を変調して、前記回路を通る光パケットの各循環後に再整形された光パケットを生成し、
前記ＦＤＬは、前記ＦＤＬ長さに比例する遅延を前記光パケットに導入する、光バッファ。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記回路は、前記ＦＤＬに導入される損失値を補償するための半導体光増幅器（ＳＯＡ）をさらに備える、請求項１に記載の光バッファ。
【請求項３】
前記回路は、前記ＦＤＬに導入される分散を補償するための光分散管理モジュールをさらに備える、請求項１に記載の光バッファ。
【請求項４】
前記クロック発生器は、同調可能レーザと、前記クロック信号に基づいて前記同調可能レーザのレーザ出力を変調するように構成された電気光学変調器とを含む、請求項１に記載の光バッファ。
【請求項５】
前記ＦＤＬを複数のバッファ間で共有するためのＷＤＭマルチプレクサおよびＷＤＭデマルチプレクサをさらに備える、請求項１に記載の光バッファ。
【請求項６】
前記ＦＤＬは、シングルコア光ファイバケーブルまたはマルチコア光ファイバケーブルのうちの１つである、請求項１に記載の光バッファ。
【請求項７】
前記再整形された光パケットは、波長変換された光パケットである、請求項１に記載の光バッファ。
【請求項８】
前記ＭＺＩは、一対のＭＺＩ半導体光増幅器（ＳＯＡ）を含む、請求項１に記載の光バッファ。
【請求項９】
前記ＭＺＩＳＯＡは、量子ドットＳＯＡである、請求項８に記載の光バッファ。
【請求項１０】
前記光バッファは前記一対のＭＺＩＳＯＡを通して前記光パケットを導くための光パケットスプリッタをさらに含み、
前記光パケットスプリッタは、前記一対のＭＺＩＳＯＡの間で信号強度を不均等に分割する、請求項８に記載の光バッファ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は２０２１年３月２８日に出願された米国仮特許出願第６３／１６７，０８２号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,500 文字）【０００２】
（技術分野）
本明細書に開示される様々なシステムの実施形態は一般に、光スイッチに関し、より具体的には、全光メモリバッファを有する光スイッチに関する。
【０００３】
（背景）
データセンタは、光通信を利用し、より具体的には、通信装置間で光信号を経路案内するための光パケットスイッチを利用する。高負荷の期間中、光パケットは、破棄され得るか、または、競合もしくは衝突の結果として失われ得る。パケット損失を防止するために、いくつかの光スイッチはバッファを含み得る。
【０００４】
例えば、図１に示すように、Ｎ×Ｎ光パケットスイッチ１１０は、Ｎ個の入力ポート１１２－１．．．１１２－Ｎと、Ｎ個の出力ポート１１４－１．．．１１４Ｎとを含む。入力データ信号１０２は光データパケットを入力ポート１１２に供給することができ、これらの光データパケットは、出力ポート１１４のうちの１つに経路案内されて、出力データ信号１０４－１．．．１０４－Ｎとして出力され得る。光スイッチ１１０はＮ個の入力ポート１１２およびＮ個の出力ポート１１４を含むが、入力ポート１１２および出力ポート１１４のすべてが他の通信装置に接続されるわけではないことを理解されたい。スイッチ１１０は、典型的にはスイッチ１１０内のデータパケットを指示するためのスケジューラ１１５を含む。スイッチ１１０はまた、入力ポート１１２と出力ポート１１４との間のパケットの波長変換を提供し得る。
【０００５】
パケットは、競合によるパケットの廃棄またはパケット損失を防止するために、パケットのスループットを遅くするために、スケジューラ１１５によってバッファ１１６に向けられ得る。バッファ１１６は、１つまたは複数のファイバ遅延線（ＦＤＬ）１１８－１．．．１１８－Ｎを含み得る。ＦＤＬ１１８は、典型的には１キロメートル以上の長さを有することができる光ファイバケーブルのコイルの形態をとることができる。ＦＤＬ１１８を通るパケットの移動時間は、パケットの所望の遅延／バッファリングを導入する。図示のように、ＦＤＬ１１８－１、１１８－２、および１１８－３は、パケットをさらに遅延させるために、パケットがより長いＦＤＬ１１８を通って方向付けられ得るように、徐々に長くなる。いくつかの実装形態では、パケットがＦＤＬ１１８を通して数回循環され得る。追加または代替として、バッファ１１６は、電気光学（ＥＯ）バッファ１２０を含み得る。ＥＯバッファ１２０は光パケットを電気データパケットに変換し、電気メモリを使用してバッファリングすることができる。バッファ期間が完了すると、電気データパケットは、出力ポート１１４に経路案内するために光パケットに変換される。
【０００６】
これらの既知のバッファシステムは、いくつかの制限を受ける可能性がある。ＦＤＬは、ＦＤＬの複数の循環が使用されるときに増加される分散および信号損失を導入し得る。信号損失を克服するための増幅器の使用は、ノイズの増加をもたらし得る。さらに、ＦＤＬは、ＦＤＬを通って移動するのにかかる時間だけパケットを「保持」することができる固定長を有し、複数の所望のバッファ期間を満たすために複数のＦＤＬまたはＦＤＬを通る複数の循環を必要とする。電気光学バッファは、電力消費を増加させ、遅延を導入し得る。さらに、これらのデバイスは複雑であり、コンポーネントの故障の可能性が高くなる。
【０００７】
したがって、著しい損失、分散、およびノイズを導入することのないバッファ機構を特徴とする光スイッチシステムを提供することが望ましい。
【０００８】
（サマリー）
本明細書で開示される実施形態は、全光パケットバッファリングを用いて高データレート光パケットスイッチを可能にするシステム、装置、および方法に関する。本明細書に開示される全光バッファは、スパインリーフ、トーラス、クロスネットワークなどを含むデータセンタアーキテクチャなどの高性能コンピューティングに使用される光スイッチにおけるバッファリングおよびフロー制御を大幅に改善することができる。本明細書で開示する全光バッファは、パケットスループットおよび経路案内の柔軟性を改善し、遅延時間を低減し、電力消費を低減し得る。
【０００９】
全光パケットスイッチバッファを提供するために、本明細書に記載のシステムは、光論理ＡＮＤゲートとして作用する全光不平衡マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）、ファイバ遅延線、損失補償のためのＳＯＡ、および光分散補償の組合せを使用することができる。以下でさらに説明するように、この構成はバッファを介してバッファされたパケットの複数回の循環を可能にし、各循環におけるパケットの再整形および再生を伴う。したがって、本明細書に開示される全光バッファは、損失および分散の問題を克服しながら、ならびに電気光学バッファの使用を回避しながら、拡張パケットバッファリングを可能にすることによって、パケットの廃棄、パケット損失、および競合を防止するための現在のバッファ解決策の制限を克服し得る。
【００１０】
バッファはまた、追加の波長変換構成要素がスイッチにおいて必要とされなくてもよいように、波長変換を提供することが有益である。さらに、分散管理は、ＦＤＬによって導入される分散を補償するために、バッファ内で光学的に取り扱われてもよい。光学分散管理の使用は、解決策の計算の複雑さを低減することができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明するバッファが、単一のＦＤＬを介して複数のパケットを同時にバッファリングするために統合ＷＤＭを利用することができる。いくつかの実施形態では、全光パケットスイッチが、電力およびサイズ要件をさらに低減するために、共有半導体基板上の集積回路（ＩＣ）を使用して提供され得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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