DE69233488T2

DE69233488T2 - Optische Koppelmatrix für Wellenlängen- Multiplexsignale

Info

Publication number: DE69233488T2
Application number: DE69233488T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Kawasaki-shi Tanaka; Kiyohide Kawasaki-shi Wakao; Hiroyuki Kawasaki-shi Nobuhara; Nobuhiro Kawasaki-shi Fujimoto; Hiroyuki Kawasaki-shi Rokugawa; Satoshi Kawasaki-shi Kuroyanagi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2012-01-11
Also published as: CA2284243A1; CA2284243C; EP0923264A3; EP0494831A3; EP0494831A2; EP0918447B1; DE69233488D1; EP0918447A2; US5715075A; EP0918446A2; CA2059074A1; EP0923264A2; EP0918447A3; DE69233276T2; EP0923264B1; CA2059074C; DE69233276D1; EP0918446A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Verarbeitungssysteme und konkreter auf eine wellenlängensynchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtung, die ein optisches Signal mit einer Wellenlänge erzeugt, die auf eine stabilisierte Wellenlänge eines optischen Referenzstrahls synchronisiert ist, und verschiedene optische Informationsverarbeitungssysteme, die solch eine optische Verarbeitungsvorrichtung nutzen.
Mit dem umfangreichen Einsatz eines optischen Telekommunikationsnetzes werden Untersuchungen über optisches Senden und Empfangen in optischen Vermittlungssystemen und optischen Teilnehmersystemen angestellt. Unter anderem gibt es den Vorschlag, eine Vielzahl von optischen Signalen mit verschiedenen Wellenlängen auf einem gemeinsamen Lichtleiter oder optischen Wellenleiter in einem Wellenlängen-Multiplexmodus zu senden. Bei einer derartigen Wellenlängen-Multiplexsendung optischer Signale ist es notwendig, die optischen Signale mit einem ausreichenden Wellenlängenintervall zu überlagern, so daß eine Empfangsseite das empfangene optische Signal in individuelle optische Signalkomponenten zuverlässig demultiplexieren kann. Es versteht sich von selbst, daß in solchen Wellenlängen-Multiplexsystemen die Änderung oder Fluktuation der Oszillationswellenlänge, die in den optischen Signalen auftritt, eine verheerende Wirkung auf die Operation der Systeme auf der Empfangsseite hervorruft.
1 zeigt das Blockdiagramm eines herkömmlichen optischen Verarbeitungssystems, das einen Wellenlängenkonverter 1a nutzt.
Bezugnehmend auf 1 wird der Wellenlängenkonverter 1a mit einem optischen Eingangssignal mit einer Wellenlänge λ₀ beliefert, und er liefert ein optisches Ausgangssignal mit einer Wellenlänge λ₁. Der Wellenlängenkonverter konvertiert dabei die Wellenlänge des optischen Eingangssignals in eine zweite Wellenlänge, und das optische Signal mit der Wellenlänge λ₁ wird aus dem konvertierten optischen Signal als Antwort auf einen extern gelieferten optischen Referenzstrahl mit der Wellenlänge λ₁ geteilt.
Konkreter wird das optische Ausgangssignal des Wellenlängenkonverters 1a einem optischen Teiler 2a zugeführt, der den einfallenden optischen Strahl in einen dem optischen Ausgangssignal entsprechenden ersten Ausgangsstrahl und einen zweiten Ausgangsstrahl teilt, und der zweite Ausgangsstrahl wird einem Wellenlängenkomparator 3a zugeführt. Dem Wellenlängenkomparator 3a wird ferner der optische Referenzstrahl zugeführt, und er erzeugt eine elektrische Ausgabe, die die Differenz zwischen der Wellenlänge des optischen Ausgangssignals des Konverters 1a und der Wellenlänge λ₁ des optischen Referenzstrahls angibt.
Das elektrische Ausgangssignal des Komparators 3a wird einem Controller 4a zugeführt, der seinerseits ein Steuersignal zum Steuern der Operation des Wellenlängenkonverters 1a erzeugt. Gemäß diesem System kann die Wellenlänge λ₀ des ankommenden optischen Signals in die Wellenlänge λ₁ konvertiert werden, indem der Konverter 1a so gesteuert wird, daß die Ausgabe des Wellenlängenkomparators 3a Null wird. Der Wellenlängenkonverter 1a kann gebildet werden, indem eine DFB-Laserdiode genutzt wird, die die Oszillationswellenlänge durch Steuern des Vorspannungsstroms oder der Temperatur ändern kann.
2 zeigt ein anderes herkömmliches System zur Wellenlängenkonvertierung, worin ein optisches Eingangssignal mit einer Wellenlänge λ₀ einem photoelektrischen Konverter 1b zugeführt wird, der als Antwort auf das ankommende optische Signal eine elektrische Ausgabe erzeugt. Das elektrische Ausgangssignal wird einer Taktextraktionsschaltung 2b zugeführt, worin ein Taktsignal aus den Informationen extrahiert wird, die dem optischen Eingangssignal aufmoduliert sind. Die Taktextraktionsschaltung unterscheidet ferner den logischen Pegel des binären Informationssignals, das dem optischen Eingangsstrahl mit einer durch die Takte gegebenen Zeitsteuerung aufmoduliert ist, und steuert einen optischen Modulator 3b an. Dem optischen Modulator 3b wird dabei ein optischer Referenzstrahl mit der Wellenlänge λ₁ zugeführt, und er moduliert denselben gemäß der elektrischen Ausgabe der Taktextraktionsschaltung 2b. Als Resultat wird ein optisches Ausgangssignal mit der Wellenlänge λ₁ erhalten.
In jedem dieser herkömmlichen optischen Verarbeitungssysteme bestand ein Problem insofern, als der normale Betrieb des Systems nicht erreicht wird, wenn eine Fluktuation in der Wellenlänge des optischen Eingangsstrahls auftritt. Es sei erwähnt, daß es in den Telekommunikationssystemen keine Garantie dafür gibt, daß die Sendeseite die stabilisierte optische Quelle bezüglich der Oszillationswellenlänge nutzt. Ferner kann eine derartige Fluktuation der Wellenlänge des optischen Signals als Folge der Streuung optischer Impulse hervorgerufen werden, die in Lichtleitern auftreten. Das optische Sendesystem muß somit nicht nur die Fluktuation der Wellenlänge der optischen Quelle auf der Sendeseite eliminieren, sondern muß sich auch an die Wellenlängenfluktuation anpassen können und diese auf der Empfangsseite oder an irgendwelchen Zwischenstellen zwischen der Sende- und der Empfangsseite eliminieren können.
Nach Stand der Technik ist, wie in dem Bericht mit dem Titel A photonic wavelength-division switching system using tunable LDF by Suzuki et al, World Prosperity through communications, Boston, 11.–14. Juni 1989, Bd. 2, Seiten 722–727 offenbart ist, eine optische Verarbeitungsvorrichtung mit einer Referenzlichtquelle synchronisiert und dafür ausgelegt, die Wellenlänge eines optischen Eingangssignals in eine zweite Wellenlänge zu konvertieren.
Nach einem anderen Stand der Technik werden, wie in der japanischen Patentanmeldung JP 01181294 offenbart ist, bei einem optischen Matrixschalter Zeiten des optischen Sendens verwendet, um eine Wellenlänge in eine vorbestimmte Wellenlänge zu konvertieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen und brauchbaren optischen Matrixschalter vorzusehen, der wellenlängen-synchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtungen umfaßt und bei dem die obigen Probleme eliminiert sind.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines optischen Matrixschalters, der zum Umschalten eines wellenlängen-multiplexierten optischen Strahls dient, der eine Anzahl von optischen Signalen verschiedener Wellenlängen trägt, und optische Verarbeitungsvorrichtungen umfaßt, denen jeweils ein optischer Referenzstrahl mit einer Referenzwellenlänge (λ₁–λ_n) zugeführt wird und die dafür ausgelegt sind, ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge, die für die genannte Vorrichtung passend ist, von einem wellenlängen-multiplexierten optischen Eingangssignal zu selektieren und die genannte Wellenlänge des selektierten optischen Signals in eine zweite Wellenlänge zu konvertieren, die durch die Referenzwellenlänge spezifiziert ist, mit einer Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen, denen jeweils das wellenlängen-multiplexierte optische Eingangssignal zugeführt wird und die dasselbe senden, wobei das wellenlängen-multiplexierte optische Eingangssignal eine Vielzahl von optischen Eingangssignalen mit jeweiligen Wellenlängen (λ₁'–λ_n') enthält, die sich voneinander unterscheiden;
einer Vielzahl von zweiten optischen Sendeleitungen, denen jeweils ein wellenlängen-multiplexiertes optisches Ausgangssignal zugeführt wird und die dasselbe senden, wobei das wellenlängen-multiplexierte optische Ausgangssignal eine Vielzahl von optischen Ausgangssignalen mit jeweiligen Wellenlängen (λ₁–λ_n) enthält, die sich voneinander unterscheiden, von welchen zweiten optischen Sendeleitungen jede die Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen an jeweiligen Knoten eines ersten Typs kreuzt;
einer ersten Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen, die in Entsprechung zu jedem Knoten vorgesehen sind, wobei jede von den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe ferner die zweite Wellenlänge auf der zweiten optischen Sendeleitung ausgibt, die mit dem Knoten des ersten Typs verbunden ist, welchen optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe, die auf einer der ersten optischen Sendeleitungen gemeinsam vorgesehen sind, ein einzelner optischer Strahl zugeführt wird; und einem Generator eines optischen Referenzstrahls zum Erzeugen des optischen Referenzstrahls (λ₁–λ_n) und Zuführen desselben zu den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe, so daß die optischen Ausgangssignale, die auf jeder von den zweiten optischen Sendeleitungen ausgegeben werden, Wellenlängen (λ₁–λ_n) haben, die sich voneinander unterscheiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das wellenlängen-multiplexierte optische Ausgangssignal von jeder von der Vielzahl von zweiten optischen Sendeleitungen ein wellenlängen-multiplexiertes optisches Zwischensignal und umfaßt sie ferner eine Vielzahl von dritten optischen Sendeleitungen, denen jeweils ein wellenlängen-multiplexiertes optisches Ausgangssignal zugeführt wird und die dasselbe senden, welches wellenlängen-multiplexierte optische Ausgangsignal eine Vielzahl von optischen Ausgangssignalen mit jeweiligen Wellenlängen (λ₁–λ_n) enthält, die sich voneinander unterscheiden, wobei jede von den dritten optischen Sendeleitungen die Vielzahl von zweiten optischen Sendeleitungen an jeweiligen Knoten eines zweiten Typs kreuzt;
eine Vielzahl der optischen Verarbeitungsvorrichtungen der zweiten Gruppe, die in Entsprechung zu jedem Knoten des zweiten Typs vorgesehen sind, wobei jeder von den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der zweiten Gruppe ein optischer Referenzstrahl mit einer Referenzwellenlänge (λ₁–λ_n) zugeführt wird und jede ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge, die für die genannte Vorrichtung passend ist, von dem wellenlängen-multiplexierten optischen Zwischensignal selektiert, zum Konvertieren der genannten Wellenlänge des selektierten optischen Signals in eine dritte Wellenlänge, die durch die Referenzwellenlänge spezifiziert ist, von welchen optischen Verarbeitungsvorrichtungen der zweiten Gruppe jede ferner dieselbe auf der dritten optischen Sendeleitung ausgibt, die mit dem Knoten des zweiten Typs verbunden ist, und so, daß der optische Referenzstrahl, der durch den Generator des optischen Refe renzstrahls erzeugt wird, der Vielzahl von optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten und zweiten Gruppen unabhängig zugeführt wird, so daß die optischen Signale in dem wellenlängen-multiplexierten optischen Zwischensignal die Wellenlängen haben, die sich voneinander unterscheiden, und daß die optischen Signale in dem wellenlängen-multiplexierten optischen Ausgangssignal die Wellenlängen haben, die sich voneinander unterscheiden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der optische Schalter dadurch gekennzeichnet, daß:
jede von den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe ein erstes optisches Filter umfaßt, das einen Referenzwellenlängenstrahl, der ihm von dem Generator des optischen Referenzstrahls zugeführt wird, herausfiltert, ein zweites optisches Filter, das ein optisches Eingangssignal, das ihm durch eine von der Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen zugeführt wird, von der Vielzahl von optischen Eingangssignalen herausfiltert, einen optischen Modulator, der den Referenzwellenlängenstrahl gemäß dem optischen Eingangssignal moduliert, das durch das zweite optische Filter herausgefiltert wurde, welcher optische Modulator ein optisches Ausgangssignal über eine zweite optische Sendeleitung sendet, die mit der optischen Verarbeitungsvorrichtung der ersten Gruppe verbunden ist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines optischen Informationssendesystems mit dem obigen optischen Matrixschalter, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es ferner umfaßt: ein elektro-optisches Konvertierungsmittel, dem eine Vielzahl von elektrischen Signalen zugeführt wird, zum Konvertieren derselben in optische Signale, die jeweilige Wellenlängen haben, die sich voneinander unterscheiden;
ein optisches Multiplexmittel, dem die Vielzahl von optischen Signalen zugeführt wird, zum Vereinigen derselben, um ein optisches wellenlängen-multiplexiertes Signal zu bilden, in dem optische Eingangssignale enthalten sind, die den optischen Signalen des elektro-optischen Konvertierungsmittels mit jeweiligen Wellenlängen entsprechen, die sich voneinander unterscheiden, welches wellenlängen-multiplexierte optische Signal jeder von der Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen zugeführt wird;
ein optisches Verteilungsmittel, das mit jeder von der Vielzahl von dritten optischen Sendeleitungen verbunden ist, zum Empfangen des optischen wellenlängen-multiplexierten Ausgangssignals von ihnen und Verteilen desselben an eine Vielzahl von Ausgangsports;
eine Vielzahl von Filtervorrichtungen, die jeweils mit dem Ausgangsport des optischen Verteilungsmittels verbunden sind, zum Trennen eines optischen Signals, das eine vorbestimmte Wellenlänge hat, von dem optischen wellenlängenmultiplexierten Signal, das an dem Ausgangsport ausgegeben wird, welche vorbestimmte Wellenlänge für jede Filtervorrichtung bestimmt ist, und eine Vielzahl von Photodetektionsvorrichtungen, die in Entsprechung zu der Vielzahl von Filtervorrichtungen vorgesehen sind, zum Detektieren des optischen Signals, das durch die Filtervorrichtung selektiert wurde, und Erzeugen eines elektrischen Signals als Antwort auf die Detektion.
Andere Ziele und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer herkömmlichen Wellenlängenkonvertierungsschaltung zeigt, die in einem optischen Sendesystem genutzt wird;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine andere herkömmliche Wellenlängenkonvertierungsschaltung zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der wellenlängen-synchronisierten optischen Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines variablen Filters zeigt, das in der optischen Verarbeitungsvorrichtung von 3 genutzt wird;
5 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel des variablen Filters von 4 zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das noch einen anderen Aufbau des variablen Filters von 4 zeigt;
7 ist ein Diagramm, das die Struktur einer optischen Halbleitervorrichtung zeigt, die in dem variablen Filter von 6 verwendet wird;
8 ist ein Diagramm, das die Operationscharakteristiken der Vorrichtung von 7 zeigt;
9 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion der wellenlängen-synchronisierten optischen Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion der wellenlängen-synchronisierten optischen Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion der wellenlängen-synchronisierten optischen Verarbeitungsvor richtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion der wellenlängen-synchronisierten optischen Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion eines optischen Matrixschalters gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die wellenlängen-synchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtung verwendet wird;
14 ist ein Blockdiagramm, das den wesentlichen Teil des optischen Matrixschalters von 13 zeigt;
15 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion eines optischen Matrixschalters gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion des optischen Schaltsystems gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die wellenlängensynchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtung verwendet wird;
17 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion des optischen Sendesystems gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
18 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion des optischen Sendesystems gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die wellenlängensynchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtung verwendet wird.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
3 zeigt den allgemeinen Aufbau der wellenlängen-synchronisierten optischen Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die optische Verarbeitungsvorrichtung von 3 ist ein optischer Demultiplexer, der eine optische Signalkomponente aus einem optischen Wellenlängen-Multiplexsignal, das einem optischen Eingangsstrahl aufmoduliert ist, als Antwort auf einen optischen Referenzstrahl selektiv wiederherstellt, der die Wellenlänge des wiederherzustellenden optischen Signals spezifiziert.
Unter Bezugnahme auf 3 enthält die optische Verarbeitungsvorrichtung eine optische Verarbeitungseinheit 11 und eine Steuereinheit 12, wobei die optische Verarbeitungseinheit 11 im wesentlichen aus einem Bandpaßfilter 13 für variable Wellenlängen, einem Photodetektor 14 und einer optischen Modulationseinheit 15 gebildet ist. Dem Bandpaßfilter 13 der optischen Verarbeitungseinheit 11 wird ein einfallender optischer Strahl zugeführt, und durch die Steuereinheit 12 wird es so gesteuert, daß nur das optische Signal, das eine bestimmte, durch die Steuereinheit 12 spezifizierte Wellenlänge hat, durch das Filter 13 durchgelassen wird.
Der optische Ausgangsstrahl des Filters 13 wird dem Photodetektor 14 zugeführt, welcher Photodetektor 14 den optischen Strahl in ein elektrisches Signal konvertiert. Das elektrische Ausgangssignal des Photodetektors 14 wird der optischen Modulationseinheit 15 zugeführt, und die optische Modulationseinheit 15 moduliert den optischen Referenzstrahl als Antwort auf die elektrische Ausgabe des Photodetektors 14. Wie später ausführlicher beschrieben wird, kann das Filter 13 aus einem DFB-Laserverstärker gebildet sein, und es ändert die Wellenlänge des hindurchtretenden optischen Strahls als Antwort auf einen Vorspannungsstrom, der unter der Schwelle einer Laseroszillation gesteuert wird. Die optische Modulationseinheit 15 kann eine Vorrichtung basierend auf dem Franz-Keldysh-Effekt oder eine Laserdiode sein, deren Verstärkung als Antwort auf die Ausgabe des Photodetektors 14 geändert werden kann.
Bei Betrieb wird ein optischer Eingangsstrahl, der optische Signale mit jeweiligen Wellenlängen λ₁' – λ_n' im Wellenlängen-Multiplexmodus trägt, dem Filter 13 zugeführt, das seinerseits durch die Steuereinheit 12 gesteuert wird, um das optische Signal mit der Wellenlänge λ_i' selektiv durchzulassen. Unterdessen wird die Wellenlänge des Referenzstrahls gut stabilisiert, indem eine stabilisierte optische Quelle wie z. B. eine Laserdiode verwendet wird, deren Betriebstemperatur und Vorspannungsstrom bezüglich einer etwaigen Schwankung kompensiert werden. Dadurch wird das optische Ausgangssignal von der optischen Modulationseinheit 15 mit der Wellenlänge λ_i entsprechend dem obenerwähnten ursprünglichen optischen Signal mit der Wellenlänge λ_i' erhalten. Die Schaltung 11 kann als integrierte Schaltung gebildet sein, die die Steuereinheit 12 enthält.
4 zeigt den Aufbau des Filters 13, das im System von 3 verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf 4 enthält das Filter 13 eine Anzahl von Filterelementen 13₁ – 13₄ , die jeweilig die optischen Strahlen mit den Wellenlängen λ_a – λ_d durchlassen, sowie eine Anzahl von Filterelementen 13₅ – 13₈ , die jeweilig die optischen Strahlen mit den Wellenlängen λ₁' – λ₄' durchlassen, wobei der wellenlängen-multiplexierte optische Eingangsstrahl jedem der zueinander parallelen Filterele mente 13₅ – 13₈ zugeführt wird. Ferner wird der optische Referenzstrahl parallel dazu jedem der Filterelemente 13₁ – 13₄ zugeführt.
Die optischen Ausgangsstrahlen der Filterelemente 13₅ – 13₈ werden entsprechenden Controllern 13₉ – 13₁₂ mit variablem Transmissionsgrad zugeführt, die jeweils einen Transmissionsgrad aufweisen, der als Antwort auf die Ausgabe des entsprechenden Filterelements gesteuert wird. Wenn der optische Referenzstrahl mit der Wellenlänge λ_a gegeben ist, wird somit der Transmissionsgrad des Controllers 13₉ selektiv erhöht, und das optische Signal, das die Wellenlänge λ₁' hat und durch das Filterelement 13₅ durchgelassen wurde, wird als ein optischer Ausgangsstrahl des Filters 13 selektiv ausgegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform können beliebige der mehrschichtigen dielektrischen Filme, optischen Wellenleiter oder der Raumfilter, bei denen das Beugungsgitter zum Einsatz kommt, für das Filterelement 13₅ – 13₉ verwendet werden. Die Wellenlängen λ_a, λ_b, λ_c und λ_d können koinzidierend mit den Wellenlängen λ₁', λ₂', λ₃' und λ₄' vorzugsweise so festgelegt werden, daß λ_a = λ₁', λ_b = λ₂', λ_c = λ₃' und λ_d = λ₄' gelten. Natürlich ist dies nicht die wesentliche Forderung für den Betrieb der Vorrichtung.
5 zeigt ein Beispiel der Controller 13₉ – 13₁₂ mit variablem Transmissionsgrad, wobei das optische Eingangssignal vom Filter 13₅ – 13₉ einem Laserverstärker 13₂₃ zur Verstärkung durch die stimulierte Emission zugeführt wird, die darin als Antwort auf den Durchgang der Wellenfront des optischen Eingangsstrahls hervorgerufen wird. Der Betrieb des Laserverstärkers 13₂₃ wird durch eine elektronische Steuerschaltung 13₂₂ gesteuert, die ihrerseits als Antwort auf ein elektrisches Signal gesteuert wird, das von einem Photodetektor 13₂₁ erzeugt wird, dem der optische Referenzstrahl zugeführt wird.
Konkreter erzeugt die elektronische Schaltung 13₂₂ ein Vorspannungssignal für den Laserverstärker 13₂₃ , wenn ein auf den Photodetektor 13₂₁ einfallender optischer Referenzstrahl vorhanden ist. Als Antwort auf dieses Vorspannungssignal verstärkt der Laserverstärker 13₂₃ das einfallende optische Eingangssignal; während dann, wenn kein Vorspannungssignal vorhanden ist, der Laserverstärker 13₂₂ das optische Eingangssignal absorbiert. Für die Controller mit variablem Transmissionsgrad kann zusätzlich zum obigen Laserverstärker eine Vorrichtung gemäß dem Franz-Keldysh-Effekt oder ein optischer MQW-Modulator verwendet werden, der den Stark-Effekt mit Quanten-Confinement (engl. quantum confinement Stark effect) nutzt.
6 zeigt eine andere Ausführungsform des Filters 13 für variable Wellenlängen, worin ein optischer Schalter 13₃₁ vorgesehen ist, der einen ersten Eingangsport A zum Empfangen des optischen Referenzstrahls und einen zweiten Eingangsport B zum Empfangen des optischen Eingangsstrahls hat, wobei einer der optischen Strahlen am Eingangsport A und am Eingangsport B selektiv einer Filtervorrichtung 13₃₂ zugeführt wird, deren Wellenlänge durch einen Controller 13₃₄ gesteuert wird. Der optische Strahl, der durch die Filtervorrichtung 13₃₂ durchgegangen ist, wird einem zweiten optischen Schalter 13₃₃ zugeführt, der einen mit einem (nichtdargestellten) Ausgangswellenleiter verbundenen ersten Ausgangsport C und einen mit dem Controller 13₃₄ verbundenen zweiten Ausgangsport D hat.
Bei Betrieb wird der erste optische Schalter 13₃₁ zuerst so eingestellt, daß der Eingangsport B ausgewählt ist.
Ferner wird der zweite optische Schalter 13₃₃ so eingestellt, daß der Ausgangsport D ausgewählt ist. In diesem Zustand wird der dem Eingangsport B zugeführte optische Referenzstrahl nach Durchlaufen der Filtervorrichtung 13₃₂ und des Schalters 13₃₃ zum Controller 13₃₄ übertragen. Dadurch stellt der Controller 13₃₄ den Zustand der Filtervorrichtung 13₃₂ so ein, daß der Transmissionsgrad des optischen Strahls maximal wird. Nachdem ein solches Training der Filtervorrichtung 13₃₂ vollendet ist, wird der Zustand der optischen Schalter 13₃₁ und 13₃₃ so umgeschaltet, daß der optische Eingangsstrahl am Port A nach Durchlaufen der Filtervorrichtung 13₃₂ am Port C ausgegeben wird. Dadurch erscheint nur das optische Signal, das die mit der Wellenlänge der Filtervorrichtung 13₃₂ koinzidierende Wellenlänge hat, allein am Ausgangsport C. Mit anderen Worten, das System 13 wirkt als Filter für variable Wellenlängen, das das optische Signal mit einer mit der Wellenlänge des optischen Referenzstrahls koinzidierenden Wellenlänge selektiv durchläßt.
7 zeigt den Aufbau der Filtervorrichtung 13₃₂ . Unter Bezugnahme auf 7 ist die Filtervorrichtung 13₃₂ aus einer DFB-Laserdiode gebildet, die eine aktive Schicht 13₄₁ und ein Beugungsgitter 13₄₂ hat. Bei Betrieb wird die Vorrichtung unter der Schwelle einer Laseroszillation vorgespannt. Dadurch bewirkt der einfallende optische Strahl bei seinem Durchgang eine stimulierte Emission in der aktiven Schicht 13₄₁ .
8 zeigt die Bandpaßcharakteristiken des Laserverstärkers von 7 für verschiedene Vorspannungen. Wie in 8 erkennbar ist, verschiebt sich die Spitze des Transmissionsgrades als Antwort auf die Vorspannung. Unter Ausnutzung dieses Effekts kann das Durchlaßband oder die Durch laßwellenlänge in der Filtervorrichtung mit Hilfe des Controllers 13₃₄ eingestellt werden.
Gemäß dem Aufbau von 6 können die stabilen Betriebscharakteristiken für das Filter 13 insgesamt beibehalten werden, selbst wenn eine Änderung in den Betriebscharakteristiken des Laserverstärkers selbst auftritt. Dies ist offensichtlich auf die Rückkopplungssteuerung des Laserverstärkers 13₃₂ zurückzuführen, wie oben beschrieben. Für die optischen Schalter 13₃₁ und 13₃₃ können der Richtungskoppler und der sättigbare optischen Absorptionsschalter verwendet werden, der den Transmissionsgrad als Antwort auf die Injektion von Trägern ändert.
9 zeigt eine wellenlängen-synchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 9 enthält die Vorrichtung eine optische Verarbeitungseinheit 11a und eine Steuereinheit 12a, wobei die optische Verarbeitungseinheit 11a, ähnlich wie die optische Verarbeitungseinheit 11 der ersten Ausführungsform, den Photodetektor 14 zum Detektieren des optischen Eingangsstrahls verwendet, der die Wellenlänge λ_i' hat. Dieser optische Eingangsstrahl kann die Fluktuation in der Wellenlänge λ_i' haben.
Das elektrische Ausgangssignal des Photodetektors 14 wird dem optischen Modulator 15 zugeführt, dem seinerseits der optische Referenzstrahl mit der Wellenlänge λ_i zugeführt wird. Dadurch moduliert der optische Modulator 15 den optischen Referenzstrahl mit dem elektrischen Ausgangssignal des Photodetektors 14, und ein optischer Ausgangsstrahl, der das optische Signal mit der Originalwellenlänge λ_i' trägt, wird mit einer stabilisierten Wellenlänge von λ_i erhalten. Ferner wird eine Steuereinheit 12a zum Steuern der Operation des optischen Modulators 15 verwendet.
10 zeigt eine wellenlängen-synchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 10 ist die optische Verarbeitungsvorrichtung aus einer optischen Verarbeitungseinheit 11b und einer Steuereinheit 12b gebildet, wobei eine Laserdiode 16 vorgesehen ist, die durch einen Controller 12b gesteuert wird. Dabei wird der Laserdiode der optische Referenzstrahl mit der stabilisierten Wellenlänge λ_i und ferner der optische Eingangsstrahl mit der Wellenlänge λ_i' zum Produzieren eines optischen Ausgangsstrahls, der die Informationen auf sich trägt, die dem optischen Eingangsstrahl aufmoduliert wurden, mit der Wellenlänge λ_i injiziert. Dadurch wirkt die Laserdiode als Wellenlängenkonverter. Das optische Signal mit der Wellenlänge λ_i', das eine Fluktuation enthält, wird dadurch wieder in das optische Signal mit der Wellenlänge λ_i konvertiert, das frei von Fluktuationen ist.
11 zeigt eine vierte Ausführungsform der optischen Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 11 hat die optische Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine Konstruktion, die jener von 3 ähnlich ist, außer daß ein Wellenlängenkonverter 17 nach der optischen Verarbeitungseinheit 11 zum Konvertieren der Wellenlänge des optischen Ausgangsstrahls von der Wellenlänge λ_i in eine andere Wellenlänge λ_k vorgesehen ist. Unter Verwendung der optischen Verarbeitungseinheit 11a oder 11b, die unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben wurde, für den Wellen längenkonverter 17 kann der optische Ausgangsstrahl mit der stabilisierten Wellenlänge λ_k erhalten werden.
12 zeigt die optische Verarbeitungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung hat die optische Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur, die jener von 10 ähnlich ist, außer daß ein Filter für variable Wellenlängen 18 zum Filtern des optischen Eingangsstrahls vorgesehen ist. Das Filter für variable Wellenlängen 18 wird durch den Controller 12b gesteuert, wie in 12 gezeigt, und läßt selektiv eines der optischen Signale durch, die auf dem optischen Eingangsstrahl mit den Wellenlängen λ₁' – λ_n' multiplexiert sind. Auch in diesem Fall wird irgendeines der gewünschten optischen Signale, die auf dem optischen Eingangsstrahl mit dem Wellenlängen-Multiplexmodus multiplexiert sind, in die gewünschte, stabilisierte Wellenlänge λ_i konvertiert.
13 zeigt einen optischen Matrixschalter gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Anzahl von optischen Sendeleitungen 33 auf der Eingangsseite und eine Anzahl von optischen Sendeleitungen 34 auf der Ausgangsseite vorgesehen sind. Auf jeder Sendeleitung 33 der Eingangsseite werden wellenlängen-multiplexierte optische Signale mit Wellenlängen λ₁' – λ_n' zugeführt, während auf jeder Sendeleitung 34 der Ausgangsseite wellenlängen-multiplexierte optische Signal mit Wellenlängen λ₁ – λ_n getragen werden.
An jedem Schnittpunkt der Sendeleitung 33 und der Sendeleitung 34 ist eine wellenlängen-synchronisierte optische Verarbeitungsvorrichtung 31 vorgesehen, die die Konstruktion von irgendeiner der vorhergehenden Ausführungsformen von 3 – 12 hat, und jedem optischen Verarbeitungssystem 31 wird der optische Referenzstrahl, der durch einen Generator des optischen Referenzstrahls 32 produziert wird, mit den stabilisierten Wellenlängen λ₁ – λ_n zugeführt. Dadurch bewirkt die optische Verarbeitungsvorrichtung 31 eine Übertragung des optischen Eingangssignals mit der selektierten Wellenlänge von der Sendeleitung 33 der Eingangsseite zu der optischen Sendeleitung 34 der Ausgangsseite, wobei das so übertragene optische Signal eine stabilisierte Wellenlänge hat, die durch die Wellenlänge des optischen Referenzstrahls spezifiziert ist.
Es sei erwähnt, daß jede optische Sendeleitung 34 auf sich eine Anzahl von wellenlängen-multiplexierten optischen Signalen trägt, die durch eine Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 31 produziert werden, die gemeinsam mit einer einzelnen optischen Sendeleitung 33 verbunden sind. Im besonderen wird der Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 31, die gemeinsam auf einer optischen Sendeleitung 33 vorgesehen sind, ein einzelner optischer Referenzstrahl gemeinsam zugeführt, und die Wellenlänge des optischen Referenzstrahls wird in jeder optischen Sendeleitung 33 verändert. Dadurch werden optische Signale mit verschiedenen Wellenlängen auf jeder optischen Sendeleitung 34 der Ausgangsseite ausgegeben. Durch Verändern der Kombination der Wellenlängen der optischen Referenzstrahlen auf den Leitungen 34 kann ferner ein beliebiges optisches Signal auf einer beliebigen optischen Sendeleitung 33 auf einer beliebigen optischen Sendeleitung 34 mit einer beliebigen gewünschten Wellenlänge ausgegeben werden.
14 zeigt die Details des optischen Matrixschalters von 13.
Unter Bezugnahme auf 14 ist ein optischer Teiler 35 auf der optischen Sendeleitung in Entsprechung zu jeder der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 31 zum Abgreifen der wellenlängen-multiplexierten optischen Signale auf der Sendeleitung 33 vorgesehen, und die so abgegriffenen optischen Signale werden der optischen Verarbeitungsvorrichtung 31 zugeführt. Die optische Verarbeitungsvorrichtung 31 selektiert eines der optischen Signale auf der Leitung 33 und gibt das selektierte optische Signal mit der Wellenlänge des optischen Referenzstrahls aus. Der optische Ausgangsstrahl der optischen Verarbeitungsvorrichtung 31 wird seinerseits einem Optokoppler 36 zugeführt, der auf der optischen Sendeleitung 34 in Entsprechung zu jeder optischen Verarbeitungsvorrichtung 31 vorgesehen ist. Der Optokoppler 36 stellt eine optische Kopplung zwischen einer optischen Faser oder einem Wellenleiter, der die optische Ausgabe des Systems 31 trägt, und der optischen Faser oder dem Wellenleiter her, der die optische Sendeleitung 34 bildet, und der optische Strahl, der von der optischen Verarbeitungsvorrichtung 31 ausgegeben wird, wird mit den optischen Signalen auf der Leitung 34 vereinigt oder mit ihnen wellenlängen-multiplexiert. Es sei erwähnt, daß solch ein optischer Matrixschalter in Form einer optischen integrierten Schaltung konstruiert sein kann, indem der optische Teiler 35 und der Optokoppler 36 zusammen mit der optischen Verarbeitungsvorrichtung 31 und dem Generator des optischen Referenzstrahls 32 auf einem gemeinsamen Substrat gebildet werden.
15 zeigt einen optischen Matrixschalter gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 15 sind zwei optische Matrixschalter 38 und 39, die jeweils die Konstruktion von 14 haben, seriell verbunden, wobei die Matrixschalter 38 und die Matrixschalter 39 durch dazwischenliegende optische Sendeleitungen 37₁ – 37_n verbunden sind. Diese optischen Sendeleitungen wirken als optische Sendeleitungen auf der Ausgangsseite für den optischen Matrixschalter 38, während sie gleichzeitig als optische Sendeleitungen der Eingangsseite für den optischen Matrixschalter 39 wirken. Ferner wird der Generator des optischen Referenzstrahls 32 sowohl für den optischen Matrixschalter 38 als auch für den optischen Matrixschalter 39 gemeinsam verwendet, wobei der Generator des optischen Referenzstrahls 32 die optischen Referenzstrahlen der optischen Matrix 38 und der optischen Matrix 39 unabhängig zuführt.
Bei dem typischen Operationsbeispiel wird der optische Referenzstrahl mit der Wellenlänge λ₁ einer Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 31 zugeführt, die an den Schnittpunkten angeordnet sind, die zwischen der Leitung 33₁ und den Leitungen 37₁ – 37_n gebildet sind, während der optische Referenzstrahl mit der Wellenlänge λ₂ einer anderen Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 31 zugeführt wird, die an den Schnittpunkten angeordnet sind, die zwischen der Leitung 33₂ und den Leitungen 37₁ – 37_n gebildet sind. Ähnlich wird die Wellenlänge des optischen Referenzstrahls, der einer Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 31 zugeführt wird, die auf einer gemeinsamen optischen Sendeleitung der Eingangsseite vorgesehen sind, bezüglich der Wellenlänge des optischen Referenzstrahls verändert, der der anderen Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 31 zugeführt wird, die gemeinsam auf einer anderen optischen Sendeleitung der Eingangsseite vorgesehen sind. Dadurch wird das Überlappen der Wellenlänge der optischen Signale, die auf einer optischen Sendeleitung der Ausgangsseite, wie etwa auf der Leitung 37₁ , gemeinsam ausgegeben werden, sicher eliminiert.
Die optischen Signale, die somit auf den Leitungen 37₁ – 37_n ausgegeben werden, werden dann durch den zweiten optischen Matrixschalter 39 umgeschaltet, wobei das optische Umschalten ähnlich wie jenes erreicht wird, das unter Bezugnahme auf den optischen Matrixschalter 38 beschrieben wurde. Dadurch werden optische Ausgangssignale mit jeweiligen Wellenlängen, die durch die Wellenlänge der optischen Referenzstrahlen bestimmt sind, die dem optischen Matrixschalter 39 zugeführt werden, auf den optischen Ausgangssendeleitungen 34₁ – 34_n erhalten. Die Wellenlänge dieser optischen Ausgangssignale wird natürlich unter Verwendung der stabilisierten optischen Quelle für den Generator des optischen Referenzstrahls 32 stabilisiert.
16 zeigt eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die vorliegende Ausführungsform einen Wellenlängenkonverter bildet, zum Konvertieren der Wellenlänge der optischen Signale, die dem optischen Eingangsstrahl mit dem Wellenlängen-Multiplexmodus aufmoduliert sind, und Ausgeben der so konvertierten optischen Signale im Wellenlängen-Multiplexmodus.
Unter Bezugnahme auf 16 ist eine Anzahl von optischen Verarbeitungsvorrichtungen 41₁ – 41_n vorgesehen, die jeweils die Konstruktion von irgendeiner der wellenlängen-synchronisierten optischen Verarbeitungsvorrichtungen haben, die zuvor beschrieben wurden, wobei jeder der optischen Verarbeitungsvorrichtungen 41₁ – 41_n die optischen Wellenlängen-Multiplexsignale von dem optischen Verteilungsteil 44 zugeführt werden, dem seinerseits ein optischer Eingangsstrahl zugeführt wird, der die Wellenlängen-Multiplexsignale trägt und dieselben auf die optischen Verarbeitungsvorrich tungen 41₁ – 41_n verteilt. Ferner werden die optischen Verarbeitungsvorrichtungen 41₁ – 41_n durch eine Steuereinheit 43 gesteuert, die ein optisches Signal von den optischen wellenlängen-multiplexierten Signalen selektiert. Wenn die optische Verarbeitungseinheit 11 für die optischen Verarbeitungsvorrichtungen 41₁ – 41_n verwendet wird, steuert die Steuereinheit 43 ein Filter für variable Wellenlängen, das dem Filter 13 von 3 ähnlich ist. Dadurch wirkt die Steuereinheit 43 als Steuereinheit 12.
Ferner ist ein Generator eines optischen Referenzstrahls 42 vorgesehen, der den optischen Referenzstrahl mit den Wellenlängen λ₁, λ₂, ..., λ_n produziert und denselben den jeweiligen optischen Verarbeitungsvorrichtungen zuführt. Als Antwort auf die so zugeführten optischen Referenzstrahlen produzieren die optischen Verarbeitungsvorrichtungen 41₁ – 41_n optische Ausgangsstrahlen, die mit jeweiligen Wellenlängen der optischen Referenzstrahlen koinzidieren. Die so produzierten optischen Ausgangsstrahlen werden in einer optischen Syntheseeinheit 45 addiert, die den optischen Ausgangsstrahl produziert, dem die optischen Signale im Wellenlängen-Multiplexmodus aufmoduliert werden.
Es sei erwähnt, daß in dem System der vorliegenden Ausführungsform das optische Signal mit der Wellenlänge λ_i in das optische Signal mit der stabilisierten Wellenlänge λ_j konvertiert werden kann. Zum Beispiel kann das optische Signal mit der Wellenlänge λ₁ in das optische Signal mit der Wellenlänge λ_n konvertiert werden und kann das optische Signal mit der Wellenlänge λ₂ in das optische Signal mit der Wellenlänge λ₁ konvertiert werden.
17 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion eines optischen Informationssendesystems zeigt, bei dem ein optischer Matrixschalter 61 verwendet wird, der die Konstruktion von 13 oder 15 hat.
Unter Bezugnahme auf 17 ist eine Anzahl von optischen Sendeanschlüssen 62₁ – 62_m vorgesehen, die mit den optischen Sendeleitungen der Eingangsseite des optischen Matrixschalters 61 verbunden sind. Ferner ist eine Anzahl von optischen Empfangsanschlüssen 63₁ – 63_m mit den optischen Sendeleitungen der Ausgangsseite des Matrixschalters 61 verbunden.
Jeder optische Sendeanschluß, wie beispielsweise der Anschluß 62₁ , enthält einen optischen Sender 64 zum Produzieren einer Anzahl von optischen Signalen mit jeweiligen Wellenlängen λ₁ – λ_n und eine optische Syntheseeinheit 65, der die optischen Signale zum Produzieren eines wellenlängen-multiplexierten optischen Strahls aus den optischen Signalen zugeführt werden. Andererseits enthält jeder optische Empfangsanschluß, wie beispielsweise der Anschluß 63₁ , eine optische Verteilungseinheit 66, der die wellenlängenmultiplexierten optischen Signale von dem optischen Matrixschalter 61 zugeführt werden, und ein Filter für variable Wellenlängen 67 zum Selektieren eines optischen Signals mit einer spezifischen Wellenlänge. Ferner ist ein Photodetektor 68 in Verbindung mit dem Filter 67 zum Detektieren des optischen Signals vorgesehen, das das Filter 67 durchlaufen hat.
Durch Steuern des optischen Matrixschalters 61 gemäß Steuerinformationen, wie etwa den Adreßinformationen, werden der Weg und die Wellenlänge der optischen Signale in dem Matrixschalter 61 umgeschaltet. Genauer gesagt, eine riesige Anzahl von Kanälen (Anzahl von Wellenlängen-Multiplexsignalen × Anzahl von Sendeleitungen) kann unter Verwendung des Systems von 17 gleichzeitig umgeschaltet werden.
18 zeigt eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 18 ist das System der vorliegenden Ausführungsform auch ein optisches Sendesystem, bei dem eine Anzahl von Sendeanschlüssen 73₁ – 73_m vorgesehen ist, denen jeweils elektrische Signale zugeführt werden und die optische Signale in Entsprechung zu den elektrischen Signalen mit jeweiligen Wellenlängen produzieren.
Die optischen Ausgangssignale der Anschlüsse 73₁ – 73_m werden einem Selektor eines optischen Weges 71 zugeführt, der eine Anzahl von optischen Synthese- und Verteilungseinheiten 75 sowie 76 enthält, die in Entsprechung zu den Sendeanschlüssen 73₁ – 73_m und zu den Empfangsanschlüssen 74₁ – 74_m vorgesehen sind. Die optischen Ausgangssignale von jedem Sendeanschluß werden gemischt, um ein optisches wellenlängen-multiplexiertes Signal zu bilden. Ferner werden diese optischen wellenlängen-multiplexierten Signale durch optische Verarbeitungsvorrichtungen selektiert und weiter an eine Anzahl von optischen Synthese- und Verteilungseinheiten 76 verteilt, die in Entsprechung zu den optischen Empfangsanschlüssen 74₁ – 74_m vorgesehen sind. In 18 sind die optischen Verarbeitungsvorrichtungen der Klarheit der Zeichnung halber nicht gezeigt. Dabei wird jede beliebige Kombination der optischen Signale, die durch die optischen Sendeanschlüsse 73₁ – 73_m produziert werden, am Ausgang von jeder optischen Synthese- und Verteilungseinheit 76 in Form der optischen wellenlängen-multiplexierten Signale erhalten.
Die so erhaltene optische Ausgabe wird dann selektiv durch ein Filter 77 geführt und durch einen Photodetektor 78 delektiert. Auch in diesem Fall kann eine große Anzahl von Verbindungen, deren Anzahl durch das Produkt aus der Anzahl von Wellenlängen-Multiplexsignalen und der Anzahl von opti schen Sendeleitungen oder Kanälen gegeben ist, gleichzeitig umgeschaltet werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die bislang beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedene Veränderungen und Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Optischer Matrixschalter, der zum Umschalten eines wellenlängen-multiplexierten optischen Strahls dient, der eine Anzahl von optischen Signalen verschiedener Wellenlängen trägt, und optische Verarbeitungsvorrichtungen umfaßt, denen jeweils ein optischer Referenzstrahl mit einer Referenzwellenlänge (λ₁–λ_n) zugeführt wird und die dafür ausgelegt sind, ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge, die für die genannte Vorrichtung passend ist, von einem wellenlängen-multiplexierten optischen Eingangssignal zu selektieren und die genannte Wellenlänge des selektierten optischen Signals in eine zweite Wellenlänge zu konvertieren, die durch die Referenzwellenlänge spezifiziert ist, mit: einer Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen (33; 33₁ –33_n ), denen jeweils das wellenlängen-multiplexierte optische Eingangssignal zugeführt wird und die dasselbe senden, wobei das wellenlängen-multiplexierte optische Eingangssignal eine Vielzahl von optischen Eingangssignalen mit jeweiligen Wellenlängen (λ₁'–λ_n') enthält, die sich voneinander unterscheiden; einer Vielzahl von zweiten optischen Sendeleitungen (34; 37₁ –37_n ), denen jeweils ein wellenlängen-multiplexiertes optisches Ausgangssignal zugeführt wird und die dasselbe senden, wobei das wellenlängen-multiplexierte optische Ausgangssignal eine Vielzahl von optischen Ausgangssignalen mit jeweiligen Wellenlängen (λ₁–λ_n) enthält, die sich voneinander unterscheiden, von welchen zweiten optischen Sendeleitungen jede die Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen an jeweiligen Knoten eines ersten Typs kreuzt; einer ersten Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen (31), die in Entsprechung zu jedem Knoten vorgesehen sind, wobei jede von den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe ferner die zweite Wellenlänge auf der zweiten optischen Sendeleitung ausgibt, die mit dem Knoten des ersten Typs verbunden ist, welchen optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe, die auf einer der ersten optischen Sendeleitungen (33) gemeinsam vorgesehen sind, ein einzelner optischer Strahl zugeführt wird; und einem Generator eines optischen Referenzstrahls (32) zum Erzeugen des optischen Referenzstrahls (λ₁–λ_n) und Zuführen desselben zu den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe, so daß die optischen Ausgangssignale, die auf jeder von den zweiten optischen Sendeleitungen ausgegeben werden, Wellenlängen (λ₁–λ_n) haben, die sich voneinander unterscheiden.
Optischer Matrixschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: das wellenlängen-multiplexierte optische Ausgangssignal von jeder von der Vielzahl von zweiten optischen Sendeleitungen (37₁ –37_n ) ein wellenlängen-multiplexiertes optisches Zwischensignal ist, die optische Matrix ferner umfaßt: eine Vielzahl von dritten optischen Sendeleitungen (34₁ –34_n ), denen jeweils ein wellenlängen-multiplexiertes optisches Ausgangssignal zugeführt wird und die dasselbe senden, welches wellenlängen-multiplexierte optische Ausgangsignal eine Vielzahl von optischen Ausgangssignalen mit jeweiligen Wellenlängen (λ₁–λ_n) enthält, die sich voneinander unterscheiden, wobei jede von den dritten optischen Sendeleitungen die Vielzahl von zweiten optischen Sendeleitungen an jeweiligen Knoten eines zweiten Typs kreuzt; eine zweite Gruppe der optischen Verarbeitungsvorrichtungen (31), die in Entsprechung zu jedem Knoten des zweiten Typs vorgesehen sind, wobei jeder von den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der zweiten Gruppe ein optischer Referenzstrahl mit einer Referenzwellenlänge (λ₁–λ_n) zugeführt wird und jede dafür ausgelegt ist, ein optisches Signal mit einer vorbestimmten Wellenlänge, die für die genannte Vorrichtung passend ist, von dem wellenlängenmultiplexierten optischen Zwischensignal zu selektieren und die genannten Wellenlänge des selektierten optischen Signals in eine dritte Wellenlänge zu konvertieren, die durch die Referenzwellenlänge spezifiziert ist, von welchen optischen Verarbeitungsvorrichtungen der zweiten Gruppe jede ferner die dritte Wellenlänge auf der dritten optischen Sendeleitung ausgibt, die mit dem Knoten des zweiten Typs verbunden ist; und ein Mittel, das so angeordnet ist, daß der optische Referenzstrahl, der durch den Generator des optischen Referenzstrahls (32) erzeugt wird, der Vielzahl von optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten und zweiten Gruppen unabhängig zugeführt wird, so daß die optischen Signale in dem wellenlängen-multiplexierten optischen Zwischensignal die Wellenlängen haben, die sich voneinander unterscheiden, und daß die optischen Signale in dem wellenlängen-multiplexierten optischen Ausgangssignal die Wellenlängen haben, die sich voneinander unterscheiden.
Optischer Matrixschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das: jede von den optischen Verarbeitungsvorrichtungen der ersten Gruppe ein erstes optisches Filter (13₁ –13₄ ) umfaßt, das einen Referenzwellenlängenstrahl, der ihm von dem Generator des optischen Referenzstrahls zugeführt wird, herausfiltert, ein zweites optisches Filter (13₅ –13₈ ), das ein optisches Eingangssignal, das ihm durch eine von der Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen zugeführt wird, von der Vielzahl von optischen Eingangssignalen herausfiltert, einen optischen Modulator (13₉ –13₁₂ ), der den Referenzwellenlängenstrahl gemäß dem optischen Eingangssignal moduliert, das durch das zweite optische Filter herausgefiltert wurde, welcher optische Modulator ein optisches Ausgangssignal über eine zweite optische Sendeleitung sendet, die mit der optischen Verarbeitungsvorrichtung der ersten Gruppe verbunden ist.
Optisches Informationssendesystem mit einem optischen Matrixschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner umfaßt: ein elektro-optisches Konvertierungsmittel (64), dem eine Vielzahl von elektrischen Signalen zugeführt wird, zum Konvertieren derselben in optische Signale, die jeweilige Wellenlängen haben, die sich voneinander unterscheiden; ein optisches Multiplexmittel (65), dem die Vielzahl von optischen Signalen zugeführt wird, zum Vereinigen derselben, um ein optisches wellenlängen-multiplexiertes Signal zu bilden, in dem optische Eingangssignale enthalten sind, die den optischen Signalen des elektro-optischen Konvertierungsmittels mit jeweiligen Wellenlängen entsprechen, die sich voneinander unterscheiden, welches wellenlängen-multiplexierte optische Signal jeder von der Vielzahl von ersten optischen Sendeleitungen (33₁ –33_n ) zugeführt wird; ein optisches Verteilungsmittel (66), das mit jeder von der Vielzahl von dritten optischen Sendeleitungen (34₁ –34_n ) verbunden ist, zum Empfangen des optischen wellenlängenmultiplexierten Ausgangssignals von ihnen und Verteilen desselben an eine Vielzahl von Ausgangsports; eine Vielzahl von Filtervorrichtungen (67), die jeweils mit dem Ausgangsport des optischen Verteilungsmittels verbunden sind, zum Trennen eines optischen Signals, das eine vorbestimmte Wellenlänge hat, von dem optischen wellenlängen-multiplexierten Signal, das an dem Ausgangsport ausgegeben wird, welche vorbestimmte Wellenlänge für jede Filtervorrichtung bestimmt ist; und eine Vielzahl von Photodetektionsvorrichtungen (68), die in Entsprechung zu der Vielzahl von Filtervorrichtungen vorgesehen sind, zum Detektieren des optischen Signals, das durch die Filtervorrichtung selektiert wurde, und Erzeugen eines elektrischen Signals als Antwort auf die Detektion.