DE102009034163A1

DE102009034163A1 - Parallel light bus system for spatial distribution of optical information signals on optical printed circuit board, has planar light-conducting space for transmitting optical information signals between electronic board layers

Info

Publication number: DE102009034163A1
Application number: DE200910034163
Authority: DE
Inventors: Ulrich Lohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-02-03

Abstract

The system has a planar light-conducting space (1) for transmitting optical information signals between electronic board layers (8). The planar light-conducting space is enclosed with a reflective layer (7). Signal carrier-light sources are designed as a laser source. Parallel channels are encoded by different modulation frequencies, so that a photo-sensitive detector (2) and a downstream band-pass filter (6) are directed. A light beam is guided in a zig-zag path through the light-conducting space.

Description

AA

Einleitung einer PatentanmeldungInitiation of a patent application

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches I.The The invention relates to a device according to the preamble of Claim I.

Anwendungsgebiet:Field of use:

Damit die wachsenden Datenraten und die Menge an Signalen bei der Intra- und Interplatinenkommunikation ohne aufwendiges HF-Elektronikdesign erzielt wird, ist eine flexible optische Signalverteilung auf dem gesamten Board erforderlich.In order to the growing data rates and the amount of signals in intra- and Interplatinenkommunikation without elaborate HF electronics design is achieved, is a flexible optical signal distribution on the entire board required.

Stand der Technik:State of the art:

Es existieren Systeme, die per Lichtwellenleiter zwischen den Leiterplatten realisiert sind und per Laserdioden einzelnen Lichtkanäle realisieren können. Ferner existieren Leiterplatten mit eingebetteten optischen Schichten, allerdings ohne effiziente, bzw. bisher lediglich aufwendig zu platzierende Ein- und Auskoppelelemente.It There are systems that use fiber optic cables between the circuit boards are realized and can realize individual light channels by laser diodes. Further there are printed circuit boards with embedded optical layers, However, without efficient, or previously only expensive to place Input and output elements.

Nachteile des Standes der Technik:Disadvantages of the prior art:

Bei den existierenden Systemen ist die Kanalmenge und die räumliche Platzierung der Lichtwellenleiter und somit die Platzierung der Sender und Empfänger auf der Platine fixiert. Somit ergeben sich Nachteile beim Leiterplattendesign. Die Ein- und Auskopplung der optischen Signale gestaltet sich aufwendig und ineffizient, da das Design vorher feststehen muss.at the existing systems is the channel set and the spatial Placement of the optical fibers and thus the placement of the Sender and receiver fixed on the board. Thus, there are disadvantages in the PCB design. The coupling and decoupling of the optical signals is elaborate and inefficient, because the design has to be fixed in advance.

Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Datenübertragung auf Leiterplatten mit einer höheren Datenrate als bisher möglich zu realisieren und die räumliche Flexibilität der Sende- und Empfangselemente auf einer optischen Platine ohne Designaufwand zu erhöhen, sowie die Anzahl der möglichen Signal-Kanäle durch Kodierung der Kanaladressen zu erweitern.task The invention is an optical data transmission on printed circuit boards with a higher data rate as previously possible to realize and the spatial flexibility the transmitting and receiving elements on an optical board without Increase design effort, as well as the number of possible Signal channels by coding the channel addresses to expand.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs I gelöst.These The object is achieved by the device having the features of the claim I solved.

Lösung der Aufgabe:solution the task:

Mit dem beschriebenen Lichtbussystem werden parallele VCSEL(Laserdioden)-basierte optische Kanäle mittels den beschrieben Ein- und Auskoppelelemente planar in die optische Leiterplatte eingekoppelt und über diffraktive optische Elemente wie nachfolgend beschrieben flexibel in der optischen Zwischenschicht der Leiterplatte umgelenkt. Ferner werden die Laser-Kanäle mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen moduliert, um diese dann, in den Empfangsbauteilen mittels Bandpassfiltern wieder entsprechen den Zieladressen zuzuordnen.With the described light bus system are parallel VCSEL (laser diode) -based optical channels by means of the described input and output elements planar in the optical circuit board coupled and diffractive optical elements as described below flexible in the optical interface layer the circuit board deflected. Furthermore, the laser channels with different Modulation frequencies modulated to this then, in the receiving components match again using bandpass filters correspond to the destination addresses.

Vorteile der Erfindung:Advantages of the invention:

Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen oder elektronischen Lösungen zur Platinensignalführung besteht der große Vorteil, dass mit einer optischen Zwischenschicht in der Leiterplatte gearbeitet werden kann, die nicht vorher bezüglich der Lichtführung designt werden muss, sondern flexibel mittels der beschrieben Anordnung, auf der gesamten Platinenfläche genutzt werden kann. Die optischen Kanäle werden planar in die Platine eingekoppelt und umgelenkt, so dass aufwendige Aufbauten vermieden werden können. Das gleich gilt auch für die Auskopplung auf der Empfängerseite. Mittels Kodierung durch unterschiedliche Modulationsfrequenz der parallelen Laser-Quellen ergeben sich hinsichtlich der Adressierung flexible Möglichkeiten z. B. Kreuzverteilungen etc.in the Unlike traditional optical or electronic solutions for board signal routing is the big one Advantage that with an optical intermediate layer in the circuit board can be worked, which is not previously designed with respect to the lighting must be flexible but by means of the described arrangement, on the entire board surface can be used. The optical channels become planar in the board coupled and deflected, so that complex structures are avoided can. The same applies to the decoupling on the receiver side. By coding by different modulation frequency of parallel laser sources arise in terms of addressing flexible possibilities z. B. cross distributions etc.

BB

Beschreibung der PatentanmeldungDescription of the patent application

Beschreibung des Ausführungsbeispiels:Description of the embodiment:

Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenembodiment The invention are illustrated in drawings and will be described in more detail below. Show it

1: Funktionsskizze eines optischen Kanals des Lichtbussystems mit Sende- und Empfangseinheit, Koppelelemente und Strahlverlauf in der optischen Zwischenschicht der Leiterplatte 1 Functional sketch of an optical channel of the light bus system with transmitting and receiving unit, coupling elements and beam path in the optical intermediate layer of the circuit board

Die Sende- und Empfangselemente sind vorzugshalber in VCSEL-Modulen (Laserdioden) zu realisieren, da hiermit aufgrund der Bauform eine optimale planare Einkopplung in die optische Platine stattfinden kann.The Transmitters and receivers are preferably in VCSEL modules To realize (laser diodes), since hereby due to the design of a optimal planar coupling take place in the optical board can.

Die Ein- und Auskoppelelemente sind als z. B. diffraktive Off-Axis-Linsen-Elemente auszuführen, um die wesentlichen Vorteile wie z. B. Robustheit und geringe Bauteilhöhe zu nutzen und um eine große optische Designfreiheit in Bezug auf das beschrieben Beugungsgitter zur Strahlablenkung und Fokussierung zu ermöglichen.The Input and output elements are as z. B. diffractive off-axis lens elements to execute the main advantages such. B. robustness and low component height to use and a great optical Design freedom with respect to the described diffraction grating for beam deflection and focus.

Das Licht der parallelen VCSEL-Sendeelemente auf der Leiterplatte wird mit Hilfe des diffraktiven Elementes der Einkoppelelemente derart abgelenkt und fokussiert, dass es innerhalb der optischen Zwischenschicht zwischen den PCB-Lagen ohne weitere optische Elemente, lediglich über die Zick-Zack-Pfade der reflektierenden Grenzschichten bis zu den Auskoppelelementen gelangen kann (siehe auch 1).The light of the parallel VCSEL transmitting elements on the circuit board is deflected and focused by means of the diffractive element of the coupling elements so that it is within the optical interface between the PCB layers without further optical elements, only on the Zig-zag paths of the reflective boundary layers can reach the decoupling elements (see also 1 ),

Nach der Auskopplung durch die planaren Auskoppelelemente wird das Laserlicht erneut auf die Empfängerelemente (Photodioden) fokussiert und mittels nachgeschalteten Bandpassfilter entsprechend den Modulationsfrequenzen der Zieladressen der optischen Kanäle zugeordnet.To the decoupling by the planar decoupling is the laser light again on the receiver elements Focused (photodiodes) and downstream bandpass filter according to the modulation frequencies of the destination addresses of the optical channels assigned.

Mittels dieser Anordnung kann ohne aufwendiges Design der optischen Zwischenschicht ein optischer Link durch die optische Platine realisiert werden und dieser flexibel nur mit den Ein- bzw. Auskoppelelementen den Bedürfnissen der späteren Designphasen des elektronischen Platinenlayouts angepasst werden.through This arrangement can without consuming design of the optical intermediate layer an optical link can be realized through the optical board and this flexible only with the input and output elements needs later Design phases of the electronic board layout are adjusted.

Claims

Parallel light bus system for optical printed circuit boards for spatially flexible distribution of a plurality of coded optical information signals through a common light-guiding space ( 4 ), characterized in that all optical signals through a planar light-guiding space ( 4 ) between the two conventional electronic board layers ( 8th ) be transported

Apparatus according to claim 1, characterized in that the optical coupling elements ( 3 ) are designed diffractive or refractive to the common light-guiding space and direct the light beam in a zig-zag path through the light-guiding space ( 5 ),

Apparatus according to claim 1, characterized in that the common light-guiding space ( 4 ) is enclosed with a reflective layer ( 7 ),

Apparatus according to claim 1, characterized in that the signal carrier light sources ( 1 ) are designed as a laser source and are coded via different modulation frequencies, the parallel channels, and so by the photosensitive receiver ( 2 ) and downstream bandpass filters ( 6 ) can be addressed.