JP2002516043A

JP2002516043A - ダークパルスｔｄｍａ光網

Info

Publication number: JP2002516043A
Application number: JP52992097A
Authority: JP
Inventors: スミス、ケビン; ルーセック、ジュリアン・カジミアーズ; ピッチャー、ダニー・ロバート; ウィッドウソン、テランス; ムーディー、デイビッド・グラハム; エリス、アンドリュー・デイビッド
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 2002-05-28
Also published as: NZ331214A; EP0883938A1; NO983894D0; AU732674B2; CA2245716A1; KR19990087351A; AU1888297A; WO1997031436A1; NO983894L

Abstract

(57)【要約】光網には光ファイババスのような光伝送媒体に接続された多数のノードが含まれている。各ノードにはダークパルス（暗いパルス）発生器がある。異なるノードが伝送媒体上に異なる時間スロットでダークパルスを出力して、ダークパルスＯＴＤＭ（光時分割多重）信号を形成する。この網は再入来（再参加，リエントラント）バストポロジィをもつことができる。

Description

【発明の詳細な説明】ダークパルスＴＤＭＡ光網この発明は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）信号を搬送するための光網、とくにこのような網のノードで使用するための受信機に関する。この発明を実施する網は例えば計算機システムを相互接続するためのローカルエリア網（ＬＡＮ）として使用できよう。プロセッサ速度と記憶容量という項目で見て計算機システムの力が大きくなったことが通常のパーソナルコンピュータをしてマルチメディア応用を処理できるようにし、その中には実時間ビデオ及びアニメーション並びにコンピュータグラフィクスを含んでいる。このような応用と関係した広帯域幅データは網に対して重い要求を発して、通常のＬＡＮの性能では対応できないことになる。同期ＴＤＭＡを用いる光網はずっと広い帯域幅を提供する可能性があり、通常のＬＡＮを置換するために高速度ＬＡＮとして使用できるかもしれない。しかし、既存の光網では、信号伝送が光ドメインで行なわれているので、実用上は何がしかの電子回路がチャンネル選択のような機能にとって必要とされてきた。網構成のこのような電子部品は網の性能を限定するボトルネックを構成している。 A High Speed Broadcast and Select TDMA network Using All-Optical Dem ultiplexing”,L P Barry et al,ECOC'95 pp437-440は実験したＯＴＤＭ網について記述している。網ノードの受信機では光クロック信号が検出され、また特定のＴＤＭＡチャンネルを選択するために検出されたクロック信号に電気ドメイン内で可変遅延が加えられた。パルス整形後に、光ドメイン内にローカル光信号源であるＤＦＢレーザを駆動することにより信号が戻されており、後の全光式スイッチング段階で使用する光信号が作られている。 Prucnalらの論文Ultrafast all-optical synchronous mnltiplex access fibr e networks”,IEEE Journal on Selected Areas in Communications,SAC-4,no.9 ,December 1986は別なやり方を提案しており、そこでは異なる遅延、したがって異なるＴＤＭＡチャンネルが光ドメインで選ばれている。光信号は異なる経路間に分けられ、各経路は異なる特性遅延をもち、各経路内の電子光学的ゲートが制御されて、信号は所望の遅延をもつ経路だけを通る。この発明の第１の特徴によると、光網が提供されており、その構成は、ａ）光伝送媒体と；ｂ）該光伝送媒体に接続された複数のノードとを含み、各複数のノードにはそれぞれのダークパルス生成器があり、それが光伝送媒体とインラインで、他のダークパルス生成器とは直列に接続されており、かつ該伝送媒体上で運ばれる光信号内にダークパルスを生成するようにされている。この明細書で、“ダークパルス”は時間的な空隙（ギャップ）もしくは強度が小さくなった放射の領域であって、光放射もしくは光ビームの本質的に連続しているバーストの中にあるものを言う。明るいパルス（ブライトパルス）の代りにダークパルスを用いることの利点は光信号生成が、後の記述で論ずるように、単純になることである。また、パルス整列がクロストークを最小とするためには、ダークパルスＯＴＤＭにとって重要であることは変りないが、成功裡にダークパルスＯＴＤＭ伝送をするのに必要とされる消滅比（extenction ratio）は明るいパルスのＯＴＤＭで必要とされるものよりも一般に小さい。各ノードはさらに可変遅延段を含み、それが電気ドメインで網クロック信号に可変遅延を与えるようにされており、しかもダークパルス生成器の出力に接続されているのが好ましい。本発明者はダークパルス生成とチャンネル選択とを電気ドメインで組合せて使うことがとくに利点であることを見付けた。これがさらにノード構造を簡単にし、しかも例えば４０Gbit/sといった高ビットレートでの有効な動作を可能としている。各ノードはさらに光伝送媒体上で運ばれる網クロック信号を受けるためのクロック受信機を含み、クロック信号を電気ドメインに変換するための光電検出器を含んでいるのが好ましい。電子光学変調器は電子吸収変調器（ＥＡＭ）であるのが好い。本願発明者は、かなりの利点が電気ドメインでのチャンネル選択を組合せることにより得られることを見出しており、選ばれたチャンネルを読出すために高速の非直線性をも電子光学的スイッチを備えるようにして、これを見出した。とくに、光チャンネル選択との関連で一般に生ずるパワー損失なしに、相対的に高いスイッチングレートが得られる。ＥＡＭを用いるととくに好結果が得られることが見付かった。このようなデバイスの高速応答時間は数ピコ秒という短いスイッチング窓を可能とする。そこで受信機全体は４０Ｇビット／秒よりも早いビットレートで動作することができる。受信機は受けたＴＤＭＡデータ流から光ドメイン内でクロック信号を分離するための手段を含むのがよい。この分離のための手段は偏光ビームスプリッタを含み、使用時にはクロック信号がＴＤＭＡデータ流に対して異なる偏光状態としてしるし付けされている。分離のための手段の第１の出力は電子光学変調器の光入力に接続されていて、使用時にはＴＤＭＡデータが変調器の第１の出力から流れて、また分離のための手段の第２の出力は検出器に接続されていて、使用時には光クロック信号が第２の出力から検出器へ流れるのが好い。インパルス生成器が可変遅延段の出力と電子光学変調器の制御入力との間に接続されているのが好い。電子光学変調器は遅延段による出力よりも若干短いパルスをもつ駆動信号を必要とすることになろう。この場合には何らかの形のパルス整形を使用するのがよく、とくに遅延段の出力は電気インパルス生成器に加えられることになる。これは正弦波から短い電気パルスを生成するためのステップ・リカバリィ・ダイオートを用いる装置となろう。可変遅延段は複数の論理ゲートと、各ゲートの第１の入力をクロック信号のための入力経路へ接続する手段と、各ゲートの第２の入力に接続された制御手段と、ゲートの出力を共通に遅延したクロック信号用の出力経路に接続する手段とを含み、ゲートの入力と出力とをそれぞれの入力と出力経路に接続する該手段は異なるゲートを経て異なるそれぞれの長さの経路を用意するようにされており、使用時には該制御手段は制御信号をゲートに加えて経路と、それに合わせてクロック信号用の遅延とを選ぶようになっている。この発明のこの好ましい特徴は論理ゲートのアレイを用いて一体構成に適し、かつ素早い再構成ができる電子チャンネルセレクタを用意する。このチャンネルセレクタはこの発明の第１の特徴による受信機への応用に限定されないで、他の受信機設計やノード内送信機と一緒に使用できる。とくに、受信機内のローカル光源と組合されて、発明の第１の特徴をもつ電子光学変調器のところで使われていた全光式スイッチが使われていた受信機で使用される。入力と出力とを接続する前記手段の少なくとも１つはマイクロストリップ遅延線を含むのが好い。入力と出力とを接続する手段は１対のマイクロストリップ遅延線を含み、かつゲートがこの１対のマイクロストリップ遅延の間に接続されているのが好い。ゲートの入力側にあるマイクロストリップ遅延線上のゲートへの隣りの接続は τ／２に対応する経路長だけ隔てられており、ゲートの出力側のマイクロストリップ遅延線上の隣の接続はτ／２に対応する経路長だけ隔てられていて、使用時にはゲートがτの倍数だけ遅延が変るように制御されるのが好い。ここでτはＴＤＭＡ信号の時間ドメイン内のチャンネル間隔とする。光伝送媒体は光バスが好ましく、もっとよいのは光バストポロジィもつことである。以下に記述する実施態様に詳細を示すように、ダークパルス生成を用いることがバストポロジィを用いる網にとくによく適合することが見付けられた。これはダークパルス生成器が異なるノード内で直列に効率的に接続されてＯＴＤＭ多重が構築されることである。同時に、バストポロジィはスター（星状）網のような他のトポロジィと関係する数多くのタイミング問題を除去する。この発明の第２の特徴によると、光伝送媒体に接続された複数のノードを含む光網を動作する方法が提供されており、その方法の構成は：ａ）複数のノードの１つで、該光伝送媒体上で運ばれる光信号上にデータ流を表わすダークパルスを乗せることと；ｂ）後続のノードで、該段階（ａ）で乗せられたダークパルスを含む光信号を受領して、異なる関連する時間スロット内で該光信号上にダークパルスを乗せて、それにより光時分割多重（ＯＴＤＭ）信号を生じさせることとで成る。この発明はまた、第１又は第２の特徴による受信機が関与する光網にも、またそのような網を用いて形成されるＬＡＮにも及ぶものである。この発明を実施するシステムについてさらに詳細に例としての目的に限って、添付の図面を参照して記述して行く。図１はこの発明の実施例の網の模式図である。図２は図１のノードの１つの構造を示す図である。図３は図１の網で使用するための送信機の模式図である。図４は図１の網で使用するための受信機の模式図である。図５は電気チャンネルセレクタ用の回路図である。図６はローカル光源を備えた電気チャンネルセレクタの使用を示す図である。図７は図６のトポロジィを応用した受信機の詳細図である。図８はパルス源の模式図である。図９は１つのＥＡＭに組込まれるダークパルス生成器を示す。図１０はあるＥＡＭの典型的な動作特性を表わすグラフである。図１１は図９のシステムで作られる光出力信号を表わす。図１３は３つのＥＡＭを取り込んだシステムを示す。図１２は図１３のシステムによって作られた光出力信号を表す。図１４はダークパルス生成器と合体した光ファイバＬＡＮの模式図である。図１５ａと１５ｂとは図１４のＬＡＮで使用される光ファイバ導波路を示す。光網は多数のノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３…が光ファイババス１に接続されて構成されている。この例では、網は構内通信網（ＬＡＮ）であり、多数のパーソナルコンピュータＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３…が光ファイババスを経て相互にまた網サーバ２に接続されている。簡明にするために、３つのノードしか示されていないが、実際には網はもっとたくさんのノードを支持できる。図２に示すように、各ノードは２点でバス１に接続されている送信機ＴＸ２１を含み、また送信機よりも下流点でファイババス１に接続されている受信機２２を含む。送信機２１と受信機２２とは電子的インターフェースＩ／Ｆ２３によってそれぞれのパーソナルコンピュータＰＣに接続されている。この網は同期ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）プロトコルを用いて動作する。クロック流は網の全使用者に配分され、それによって各ノードの同期を確かにしている。クロックパルスは各フレームの開始のしるしとなる。フレームは時間スロットに正確に分けられており、例えば１００Ｇビット／秒ラインレートに対しては１０ピコ秒の期間のスロットとなる。一般に、各ノードは同調可能な送信機と同調可能な受信機とを備え、それによってどんな時間スロットでも送受信ができる。網のグラニュラリティ（粒塊度）、すなわち全体の網帯域幅と個別チャンネルの帯域幅との関係は比較的高い値に選ぶことができ、それによって各使用者は、１００Ｇビット／秒を超えるレートをもっている光ファイバパイプからの比較的遅い速度（例えば１５５Ｍビット／秒）へアクセスすることになる。必要とされる電子部品のコストを最小とするために、この例では各ノードはたかだか２．５Ｇビット／秒の電子系速度としている。クロック源は一般にサーバ２と関係する網制御器３に置かれている。このクロックは光パイプのピークラインレート（１００Ｇビット／秒）に対して低い繰返しレート、たとえば１５５または２５０ＭＨＺでピコ秒継続する規則的な流れを作る。このようなクロック源はモードロックレーザや利得スイッチ付きレーザで外部パルス補償機能を備えたもので用意される。ガイドラインとしては、約２ピコ秒のパルス継続時間が１００Ｇビット／秒ＬＡＮに対して必要とされ、それに対して４０Ｇビット／秒システムでは約５−７ピコ秒で十分である。１００Ｇビット／秒かそれよりも高いところでの動作に適したパルス源は本願出願人の未決欧州特許出願（出願日１９９６年２月１６日、名称Optical Pulse Source"，（出願人ファイル番号Ａ２５１４６））に開示され、請求項に記載されている。この先願の開示をここでは参考に供することとする。このパルス源はリッジ導波路の、利得スイッチ形式の分散帰還半導体レーザダイオードＤＦＢ−ＳＬＤ）であり、その出力は電子吸収変調器によってゲートがかけられている。連続波（ＣＷ）光がＤＦＢ−ＳＬＤの光空洞に注入されている。同期ＲＦドライブがＤＦＢ−ＳＬＤとＥＡＭとに加えられている。このパルス源は模式的に図８に示されている。図３はノードの１つの中の送信機を示す。この送信機では、分配されたクロック流の一部分が分けられ（スプリットオフされ）て、電子光学変調器によって符号化される。たとえばこれは市販されているリチウムナイオベート変調器(Unite d Technologies社、モデルｎｏ．APE MZM-1.5-3-T-1-1-B/C)もしくは電子吸収変調器（ＥＡＭ）でよい。適切なＥＡＭは次の出版物に記載されている：D.G.Mood ie et al,pp.1370-1371 Electron.Letts.,3 August 1995,Vol.31,no.16．次に、送信機内の可変時間遅延（ΔＴ）が正しい時間スロット内に変調されたパルス流を置くようにして前方送りに備える。データとクロック流とは区別可能でなければならず、この例では偏光が使用されて、クロックをフレームの他部と区別している。送信機では、ポラライザＰがデータチャンネルの介入と電子光学変調器（ＥＯＭｏｄ）での変調の可能性を排除している。ポラライザは別個のデバイスである必要はなく、ＥＯ変調器と一体となっていてよい。例えば、上記参照のUnit ed Technologies社のＥＡＭはその動作が本来偏光選択性を備えている。遅延ラインは必要とされる遅延を備えるようにし、データパルスはクロック流に直交する偏光として適切な時間スロット内に挿入される。この偏光回転は簡単な偏光回転子（ＰＲ）、例えば減速度（retardation）板、もしくは偏光保存ファイバを回路実現上使用する場合には光ファイバパイプ内に再挿入をする前に物理的に導波路を回転して得られる回転、によって行なわれる。受信機では、光パイプからの光の一部をタップどりした後で、クロックとデータとが分離される。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）がこの機能を実行するために使われる。クロックとデータパルスとは次に相対的な（プログラマブルな）光遅延を受けるように強制され、可変時間遅延デバイスが使用される。このことはクロックパルスがいずれものデータパスルスロットと時間的重ねられることを意味し、したがっていずれものチャンネルをデマルチプレックスしたり読取ったりするのに使用できることを示している。チャンネルがデマルチプレックスされる後で、それが使用者当りの割当て帯域幅が最高２．５Ｇビット／秒で動作する受信機を用いる電気ドメインに戻るように変換される。図４は受信機の構造の詳細を示し、とくにどのように電気チャンネルセレクタ（ＥＣＳ）が使われて信号が用意され、この信号が適当な増幅と整形の後に電子吸収変調器（ＥＡＭ）を駆動するかを示している。電気チャンネルセレクタ（ＥＣＳ）は図５に示されている。光ＬＡＮクロックは先ず検出器５２を用いて検出され、検出器は例えばＰＩＮホトダイオードとなろう。増幅後に、この信号がフィルタにかけられてきれいな電気的正弦波を生成する。この信号は次に一連の電気的ＡＮＤ論理ゲート（ＬＧ）で線形アレイに並べられたものを含む遅延段５３に入力される。このアレイはNEL NLB6202として市販されている単一の低コストチップとして実現されている。このＡＮＤゲートはマイクロストリップ遅延線へのアクセスを制御する。この遅延線ＬＡＮのチャンネル間隔と等しい遅延で正確に段階がつけられている。４０Ｇビット／Ｓで動作するシステムに対しては、チャンネル遅延ｔは２５ｐｓ（ピコ秒）に等しい。ＡＮＤゲートはデマルチプレクサ５４からの入力を介して制御される。この例では、デマルチプレクサはNL4705 デバイス（ＮＥＬ製）である。デマルチプレクサはノードに接続されたＰＣによって生成された到来シリアル遅延選択ワードをＡＮＤゲートアレイ用の適当なゲート用信号に変換し、それによって適当な遅延を選択する。電気チャンネルセレクタはその出力に段のある正弦波を送出する。これが次に増幅され、適当に整形されて次段に必要とされる適切な駆動信号を生成することになる。次段は例えばＥＡＭであるとかレーザダイオードである。もし、ＥＣＳによるパルス出力は次の部品を駆動するために短絡を必要とするときは、電気インパルス発生器が使用できる。適当な同軸ステップリカバリィダイオードコム発生器はＥＬＩＳＲＡシリーズＭＷ１５９００として市販されている。電子クロック再生がサブピコ秒時間ジッタで行なうことができ、しかもマイクロストリップ線路がピコ秒精度で制御できたとすると、このような電気チャンネルセレクタを１００Gbit/secという高レートで用いることの可能性を秘めている。図４の回路はＥＡＭを使用するが、ＥＣＭが代ってローカル光源と組合せて使用できよう。このような光源と一緒に、ＥＣＳはプログラム可能なチャンネル挿入（図６）か、チャンネルドロッピング（取出し）用受信機（図７）のいずれかで使用できる。チャンネルドロッピングの場合には、ローカルなピコ秒パルスレーザの出力は光ＡＮＤゲート内のデータと組合される。近年のピコ秒パルスレーザの進歩は半導体応用能動媒体を用いて安定にピコ秒継続をする光パルスの生成を可能としている。このようなレーザの一例は利得スイッチしたＤＦＢレーザにチャープ補償を従属させたもので、上記引用の我々の未決出願に記述してあるところである。これは簡単で信頼性のあるピコ秒継続パルス源をＭＨｚから数＋ＧＨｚのフレキシブルな繰返しレートで動作するものを提供する。この例では、このような光源が広帯域増幅の後のＥＣＳの出力によりインパルス発生器を用いて駆動されている。光パルスの結果として得られる流れは光ＡＮＤゲート内で必要とされるチャンネルをデマルチプレックスするために直接使用される。デマルチプレクサとして光ＡＮＤゲートを使用することは出願人の先の国際出願no.PCT/G B 95/00425,１９９５年２月２８日出願に記述されている。光源の波長は光ＡＮＤゲートの設計に依存するが、データ波長と同じでなければならないという限定は一切ない。光ＡＮＤゲートはＳＬＡ−ＮＯＬＭもしくは集積半導体応用デバイスであってよい。これまで記述してきたシステムは情報を運ぶために“明るいパルス（bright p ulse）”と呼ぶことができるものを用いていた。それに代ってダークパルス（暗いパルス）を使用してもよい。ダークパルスを生成するための便利なシステムをこれから述べる。最初は１つのＥＡＭだけと協動するシステムの場合についての記述である。しかし一般には複数のＥＡＭが以下で詳述するように利用されている。図９では、１５５５ｎｍＤＦＢレーザ源１１０がパワーレベル−２ｄＢｍをもつＥＡＭ１２０に接続されている。ＥＡＭは最大消滅比２０ｄＢと平均吸収特性２．５ｄＢ／Ｖを有している。１０ＧＨｚ正弦波ドライブ１４２はパワースプリッタ１４（２つの信号を一緒にするために逆に使われている）を経てデータ源１４４からの１０Ｇｂｉｔ／ｓデータシーケンスと同期してそこへ受動的に加えられている。適当なパワースプリッタはWiltron K204Bで、Anritsu Wiltronから入手できる。正弦波とデータシーケンス信号のレベルは共に２．５Ｖp-p振幅である。この結果の信号はデータ信号によって決まるオフセット電圧をもつ正弦波を含み、その相対的振幅はデータ０に対するサイクルの最大値がデータ１に対する最小レベル以下となるようにしている。この正確な構成は必須ではなく、全体の１０ＧＨｚがデータ１に対して変調器の低吸収領域内に残っていることを確実にすれば十分であることが分ると思う。電気信号はＥＡＭ１２０に加えられ、またＤＣバイアスが調節されて、データ１に対する全体のサイクルが小さな消滅を与え、他方データ０に対するサイクルの溝が大きな消滅を与えることを確実とする。その結果、ダークパルスがデータ０に対して形成され、小さな消滅がデータ１に対して維持される。このシステムで使うのに適したＥＡＭは、例えば“Generation of 6.3 ps optical pulses at a 10 GHz repetition rate using a packaged EAM an d dispersion compensating fibre”,Electronic Letters,Volume 30,pp.1700-1 701に記述されているものであり、この文献を参考として用いることとする。このＥＡＭの吸収特性は図１０に再現してある。図１０ではＥＡＭが正又は小さな負逆バイアスで小さな消滅の動作領域と、大きな逆バイアスで大きな消滅の動作領域を備えており、その間で動作領域が指数関数的に変動していることが分る。これがソリトン状のダークパルスの発生を支えているＥＡＭの指数関数的に変る動作領域である。理論では、生成されたダークパルスは反転したＳＥＣＨ²パルス（すなわち反転ソリトン）に似てするはずであり、次の形をしている：ｐ(t)＝（ピークパワー）×（１−SECH(1.76(t/τ))²）（式１）ここで、τはピークパワーのパルス半値幅を表わす。動作では、ＥＡＭは電気的にバイアスされて、データと正弦波とが共に負でなければ低損失状態に留まるようにされる。すなわち、ＥＡＭは、両方の電気信号成分が負でなければ、光を送出する。したがって、ダークパルスはデータ零に対応して発生されることが図１１に示される通りであり、これが式１の理論式とよく似ている。図１３は３つのＥＡＭを組み入れたこの発明によるシステムである。このシステムでは、３つのＥＡＭ４００，４１０，４２０が光学的にカスケード（従属）されていて、あるいは光学的に結合された整列状態を作るようにされていて、１５５５ｎｍＤＦＢレーザを含んだレーザ光源を備えている。便利なことは、レーザ光が標準遠隔通信光ファイバ１０５を用いて第１のＥＡＭ４００に接続されていることで、光のパワーレベルは−２ｄＢｍである。この例では、光増幅器４０５，４１５，４２５は例えばＥＤＦＡで、各ＥＡＭに続き、ＥＡＭ内で生じた損失を補償している。この増幅器はＥＡＭによって生じた光損失を補償することが必要な場合にだけ関与する。図９に示したシステムに対しては、各ＥＡＭはデータチャンネルスロットＡ，Ｂ，又はＣ内で整列している正弦波成分とデータ成分とを含む電気信号によって駆動される。３つの電気駆動信号が必要であるから、電気的タイミング回路４５０が必要とされ、データ信号が正弦波に正しく整列されており、しかもまた第３の増幅器４２５の下流出力である求められているＯＴＤＭの正しいスロット位置内で整列がされることを確かなものとしている。光源は変調器から分離することができ、光源からの光は例えば上述した光ファイバを経て変調器に接続されている。しかし、別のやり方では、光源とＥＡＭとは共通の半導体基板上に集積装置として組立てられている。便利さの外に、このやり方は各変調器間と、光源と第１の変調器との間の結合損失を低減するという利得を有している。また、もし必要であれば、増幅が集積したＳＬＡ（半導体レーザ増幅器）で１又は複数のＥＡＭ間にあるものによって用意することもできる。当業者は光式、音響光学的、もしくは電子光学的変調器のいずれでも必要とされる透過及び消滅もしくはスイッチング性質を備えてダークパルスを送出するものはこの発明の実施のために適していることが分るであろう。上述の電気的バイアス機構でＥＡＭを駆動するものは２つの理由でとくに利点を備えている。第１に、唯一つの電気信号が各ＥＡＭをバイアスするために必要であることと、第２に、この電気信号は何ら電気的処理を必要としないことである。“Generation of 2.5 Gbit/s soliton data stream with an integrated la ser modulator transmitter”,Electronics Letters,Volume 30,pp.1880-1881に記述されている方法を用いるとすると、電気的処理が必要とされる。ＥＡＭはその低光損失領域で動作しているときでも何がしかの光損失を受ける。ＥＡＭの光損失の量は光源からの光が通って進む光変調器部の長さによって一部判断される。したがって２つの変調器もしくは複数の変調器部分で成る既知の変調器機構であって、先ず電気的正弦波駆動信号を用いて光パルス流を発生し、次に電気的データ信号を用いてパルス流上にデータを変調するものでは、両方の変調器もしくは両方の変調器部分は光挿入損失を生ずる。この点は提案したシステムは１つの変調器（部分）をデータチャンネルに対してもつだけの実施であり、このシステムは本来的に全体で低い挿入損失を生じ、使われる変調器の型式には無関係で、複数の変調器もしくは変調器部分を取込んだ機構より低損失であり、一つのデータチャンネルを生成している。上述のように、光放射は実質的に連続したバーストの形式をとっている。バーストの継続期間は応用に依る。トランク通信網の例では、トラヒックが殆んどの時間に存在することになりそうであり、光源は常にオン状態に留まるであろう。代って、そんなに忙しくないリンクについては、光源はデータの伝送時にだけオンに切換るか、その一部（例えば、パケット交換網に対しては）が必要とされる。従って“実質的に連続”というのはデータ伝送の際に連続であると解するのがよい。代って、第１のＥＡＭに入るＣＷ光は例えば正弦波もしくはパルス流である光クロックに代えることができる。そのときはダークパルス生成に使われたのと同じ一般的なシステム構成と一緒に、各ＥＡＭが光クロックの１つの時間スロットを変調するために使用される。すなわち、各ＥＡＭは光の伝送をするか、伝送を妨げるかのいずれかをするようにされ（クロック信号のピークが明るいパルス部分とされ）その状態は指定したデータチャンネルのデータ符号化要求に依存する。例えば、１００Ｇｂｉｔ／ｓ光クロックパルス流に対しては１０のＥＡＭが従属接続されて１０の１０Ｇｂｉｔ／ｓチャンネルを符号化する。また、この構成に従って動作する１又は複数のＥＡＭはＯＴＤＭシステム内の１又は複数のチャンネルに対するデータ挿入装置として使用することもできる。当業者はここでの記述で開示した理論を応用することにより、データ変調もしくは挿入機能を簡単に実施できるであろう。当業者は上述のレベルシフトした正弦波バイアス信号でダークパルスを発生するためのものが単一の電気的入力のＥＡＭに応用されたときには、明るいパルスを生成するのに適していることも気がつくと思う。この電気的信号はこの場合には、データと正弦波成分との両方が正でなければ、大きな光消滅状態にＥＡＭを維持するために構成されている必要がある。このような構成は適当なバイアス信号を生成するために電気信号処理を必要としないようにし、したがって、簡単で丈夫な解決を与えることになる。このように、この構成はソリトンや通常のＯＴＤＭ信号を生成するために使用できるのである。図１４は前述の再入来バストポロジィを用いる網内に組込まれたダークパルス生成器を示す。前に考察した網とはノード送信機にデータが加えられている時間スロットが電気ドメインで選べることである。各ノード送信機は光ファイバと他のノード送信機のＥＡＭとにインライン接続されたそれぞれのＥＡＭを備えている。これに対して受信機では、ＥＡＭはインラインである必要はなく、パワーの供給を最適化するために光タブにより光ファイバに接続されている。上述のように、我々の未決欧州特許出願no.96301277.8,１９９６年２月２６日出願で、ここで参照に加える内容のものには、網クロックが光ファイババスに沿って分散できるようにしており、そこではバス上の光データからそれを区別するために異なる偏向状態を使用している。しかし、バスは２つの共存する光ファイバ導波路を含むこととし、しかし、バスは２つの共存する光ファイバ導波路を含むこととし、２つの導波路の１つはクロック搬送専用とするのがよく、ここで参照に加えることとする１９９６年６月２６日出願の我々の未決欧州特許出願no.96304694.1に記述されている。図１５ａに示されているように、２つの導波路は単一の光ファイバ１５３内部に双子のコア１５１，１５２が備えられている。代って図１５ｂに示すように、２以上の光ファイバ５１ａ−５１ｄが単一シース５３内部に共存し、例えば、アラミド系強化材５４を含んだ、ブロウン（blown）ファイバケーブル構造が使われる。ダークパルス生成器のＥＡＭによって変調するための光信号は次に導波路の１つに送られ、併せて網クロック信号が別の導波路で送られている。網クロックは短い光パルスである必要はなく、この理由はこの実施例ではデータチャンネルを作るためにクロックが直接変調されていないことによる。比較的広い光パルスもしくはＣＷビームの変調はクロックを生成するために使用できる。網クロックは電気ドメインに変換され、可変遅延が加えられて適切なそれぞれの時間スロット内でＥＡＭ用制御信号を生成するようにしている。この信号は、例えば前述した型式のＰＣデータインターフェースから受領したＲＺデータで変調されている。もし電気データがもともとＮＲＺフォーマットであるときは、細いダークパルスを作るためには、小さなデュティサイクルでのＲＺに変換が必要とされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号９６３０４６９４．１ (32)優先日平成８年６月26日(1996．6．26) (33)優先権主張国ヨーロッパ特許庁（ＥＰ） (31)優先権主張番号９６１３３４５．９ (32)優先日平成８年６月26日(1996．6．26) (33)優先権主張国イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号９６３０７２０７．９ (32)優先日平成８年10月２日(1996．10．2) (33)優先権主張国ヨーロッパ特許庁（ＥＰ） (31)優先権主張番号９６２０５０２．６ (32)優先日平成８年10月２日(1996．10．2) (33)優先権主張国イギリス（ＧＢ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者ピッチャー、ダニー・ロバートイギリス国、アイピー２・９エルビー、サフォーク、イプスウィッチ、エッジワース、オーウェル・ハイツ 12 (72)発明者ウィッドウソン、テランスイギリス国、アイピー８・３エージェイ、イプスウィッチ、スプラフトン、スプラフトン・コート 37 (72)発明者ムーディー、デイビッド・グラハムイギリス国アイピー４・５イージェイ、サフォーク、イプスウィッチ、ヘンスロー・ロード 118 (72)発明者エリス、アンドリュー・デイビッドイギリス国、アイピー８・３アールダブリュ、サフォーク、イプスウィッチ、ボウランド・ドライブ 18

Claims

【特許請求の範囲】１．光網であって、その構成は：ａ）光伝送媒体と；ｂ）該光伝送媒体に接続された複数のノードとを含み、各複数のノードにはそれぞれのダークパルス生成器があって、それが光伝送媒体とインラインで、他のダークパルス生成器とは直列に接続されており、かつ該伝送媒体上で運ばれる光信号内にダークパルスを生成するようにされている光網。２．各ノードは可変遅延段を含み、それが電気ドメインで網クロック信号に可変遅延を与えるようにされており、かつ、その出力でダークパルス生成器に接続されているの請求項１記載の光網。３．各ノードは光伝送媒体上を運ばれる網クロック信号を受けるためのクロック受信機を含み、該クロック受信機はクロック信号を電気ドメインに変換するための光電検出器を含む請求項２記載の光網。４．光伝送媒体が光バスであり、かつ複数のノード送信機が該光バスの上流部分に接続されている請求項１ないし３のいずれか１項記載の光網。５．ノードの構成が：光バスの上流部分に接続されたノード送信機と；光バスの下流部分に接続されたそれぞれのノード受信機とで成る請求項４記載の光網。６．前記ダークパルス生成器の各々は単一の光変調器を含む請求項５記載の光網。７．前記ダークパルス生成器の各々は電子吸収変調器である請求項６記載の光網。８．前記ノードの各々はノード受信機を含み、各ノード受信機は：ｉ）光クロック信号用の入力と、 ii）該クロック信号を電気ドメインに変換するための検出器と、 iii）該クロック信号に電気ドメイン内で選択した遅延を与えるための可変遅延段と、 iv）光ＴＤＭＡデータ流を受領するようにされた光入力と、該可変遅延段の出力に接続された電気制御入力とを含む非線形電子光学的変調器であって、使用時には該電子光学的変調器が可変遅延段の遅延を設定することにより選択されたＴＤＭＡチンネルを出力する変調器とで構成されている請求項１ないし７のいずれか１項記載の光網。９．前記可変遅延段の構成は：複数の論理ゲートと、クロック信号用の入力経路に各ゲートの第１の入力を接続する手段と、各ゲートの第２の入力に接続された制御手段と、該ゲートの出力を共通に遅延されたクロック信号用出力経路に接続する手段を含んでおり、ゲートの入力と出力とをそれぞれの入力と出力経路に接続する該手段が異なるゲートを経て異なるそれぞれの長さの経路を用意するようにされており、使用時には該制御手段がクロック信号用の経路と対応する遅延とを選ぶためにゲートに制御信号を与えるようにされている請求項２ないし８のいずれか１項記載の光網。１０．ノード送信機の上流の光伝送媒体に接続され光放射の実質的に連続したバースの光源を含んでいる請求項１ないし９のいずれか１項記載の光網。１１．前記網は再入来バストポロジィを有している請求項１ないし１０のいずれか１項記載の光網。１２．前記光伝送媒体は複数の共存する導波路を含むものである請求項１ないし１１のいずれか１項記載の光網。１３．複数の計算機システムを相互接続し、かつ請求項１ないし１２のいずれか１項記載の光網を含む網。１４．光伝送媒体に接続された複数のノードを含む光網を動作する方法であって：ａ）複数のノードの１つで、該光伝送媒体上で運ばれる光信号上にデータ流を表わすダークパルスを乗せることと；ｂ）後続のノードで、該段階（ａ）で乗せられたダークパルスを含む光信号を受領して、異なる関連する時間スロット内で該光信号上にダークパルスを乗せて、それにより光時分割多重（ＯＴＤＭ）信号を生じさせることとで成る方法。１５．前記段階（ａ）で複数のノードの１つで受領した前記光信号が光放射の連続するバーストで成る請求項１４記載の方法。１６．前記光信号は光クロック信号を含み、複数のノードの各々は光クロック信号のピークをブロックすることにより前記ダークパルスを乗せるようにされ、光クロック信号上にデータが乗せられている請求項１４記載の方法。１７．網クロック信号に電気ドメイン内で可変遅延を与える段階と、結果として得られた信号を制御入力として電子光学的変調器に与えて、それにより該電子光学的変調器がダークパルスを生成する段階とを含む請求項１４ないし１６記載の方法。