JP2003057698A

JP2003057698A - 光パケットバッファ

Info

Publication number: JP2003057698A
Application number: JP2001250556A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sakamoto; 尊坂本; Yoshihisa Sakai; 義久界; Kazuto Noguchi; 一人野口; Akira Okada; 顕岡田; Setsu Moriwaki; 摂森脇; Shigeto Matsuoka; 茂登松岡; Senta Suzuki; 扇太鈴木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】同一光周波数の周回を回避して発振による不
安定性を除去し、小型化を図り、任意の長さの光パケッ
トにも対応し得る光パケットバッファを提供する。【解決手段】入力光信号の光周波数を可変光周波数変
換回路１０１で所望の光周波数に変換して遅延ループ光
導波路１０２に入力し、第一の光周波数変換機能素子５
０３で光信号の光周波数を第一の参照光周波数を中心に
折り返す変換を行ない、第一の光バンドパスフィルタ５
０４で光周波数変換された光信号のみを通過させ、この
第一の光バンドパスフィルタを通過した光信号の光周波
数を第二の光周波数変換機能素子５０８で第二の参照光
周波数を中心に折り返す変換を行ない、第二の光バンド
パスフィルタで光周波数変換された光信号のみを通過さ
せ、特定光周波数抽出回路１０５で遅延ループ光導波路
を伝搬する光信号のうち所定の光周波数の光信号を抽出
して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光交換、
光情報処理などの光伝送システム、光ＬＡＮなどに適用
される光パケット伝送のバッファリングを行なう光パケ
ットバッファに関する。

【０００２】

【従来の技術】光周波数多重を利用した光伝送システム
（ＷＤＭシステム）が進歩するに従って、光パケット伝
送の高度化が期待されている。ここで問題となるのは光
パケットのバッファリングである。ＡＴＭパケットある
いはＩＰパケットの伝送では、複数のパケットが同時に
同じ宛先にルーティングされて衝突を起こす場合、ある
いはルーティング先が輻輳を起こしている場合などにパ
ケットを一時的に保存し、衝突、輻輳が解消された後に
送信する、いわゆるバッファリングを行なう。

【０００３】光パケットを電気信号に変換せずに光のま
ま所望の時間だけ蓄積する光パケットバッファとして、
ファイバ遅延線を用いた光パケットバッファがある。す
なわち、ファイバ中の伝送時間をメモリとして使用し、
ファイバ長によりメモリ時間が決まるものである。

【０００４】図１１は、従来の巡回型光パケットバッフ
ァの構成を示す図である。同図において、２００１は空
間スイッチ、２００２は光増幅器、２００３は光ファイ
バからなる巡回型光遅延線、２００４は光入力部、２０
０５は光出力部である。空間スイッチ２００１は図示し
ないパケット制御回路からの制御信号によって光入力部
２００４からの光パケットを光増幅器２００２を含む巡
回型光遅延線２００３の方に入力したり、または光出力
部２００５の方に出力したり、更には光増幅器２００２
を介した巡回型光遅延線２００３からの光パケットを巡
回型光遅延線２００３の方に戻したり、または光出力部
２００５の方に出力するように切り替え制御するように
なっている。

【０００５】また、図１１に示す巡回型光パケットバッ
ファにおいて、巡回型光遅延線２００３の長さは、１つ
の光パケットの長さに予め設定されている。この巡回型
光遅延線２００３の長さは、例えば光パケットが１０Ｇ
ｂｐｓ，５００Ｂｙｔｅの場合には約８０ｍになる。

【０００６】図１１の巡回型光パケットバッファでは、
パケット制御回路からの制御信号により空間スイッチ２
００１を切り替えて、光入力部２００４から入力された
光パケットを空間スイッチ２００１を介して巡回型光遅
延線２００３に入力し、所定の遅延時間（メモリ時間）
だけ、巡回型光遅延線２００３を周回させてから、空間
スイッチ２００１を介して光出力部２００５から出力す
る。例えば、巡回型光遅延線２００３をＮ回周回させる
と、光パケットはＮパケット分遅延させられることにな
る。なお、光増幅器２００２はこのような周回によって
生じる光パケットの光強度損失を補償するために設けら
れているものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のファイ
バ遅延線を用いた光パケットバッファでは、最低でも１
つのパケット分の長さの光ファイバが必要となり、光フ
ァイバなどの光部品の数や量が多くなり、小型化が困難
であるという問題がある。

【０００８】また、光増幅器の入出力部が巡回型光遅延
線からなるループで繋がっているため、光増幅器が発振
を起こしやすく、極めて不安定な系になりやすいという
問題がある。

【０００９】更に、扱う光パケットは、すべて同じ長さ
である必要があり、例えばＩＰパケットのような非等長
パケットには対応できないという問題がある。

【００１０】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、光周波数変換機能素子を用い
て同一光周波数の周回を回避して発振による不安定性を
除去し、小型化および集積化を図り、非等長パケットを
含む任意の長さのパケットにも対応し得る光パケットバ
ッファを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、光信号が入力される入力
用光導波路と、この入力用光導波路の途中に設けられ、
前記光信号の光周波数を所望の光周波数に変換する可変
光周波数変換回路と、前記光信号が伝搬する遅延ループ
光導波路と、前記可変光周波数変換回路で所望の光周波
数に変換された前記光信号を前記遅延ループ光導波路に
入力して伝搬させるべく可変光周波数変換回路の出力側
の入力用光導波路を遅延ループ光導波路に接続する光カ
プラと、前記遅延ループ光導波路の途中に設けられ、該
遅延ループ光導波路を伝搬して入力される光信号の光周
波数を第一の参照光周波数を中心に折り返す変換を行な
う第一の光周波数変換機能素子と、該第一の光周波数変
換機能素子に接続され、該第一の光周波数変換機能素子
から出力される光信号のうち該第一の光周波数変換機能
素子によって光周波数変換された光信号のみを通過させ
る第一の光バンドパスフィルタと、該第一の光バンドパ
スフィルタに接続され、該第一の光バンドパスフィルタ
を通過した光信号の光周波数を前記第一の参照光周波数
とは異なる第二の参照光周波数を中心に折り返す変換を
行なう第二の光周波数変換機能素子と、該第二の光周波
数変換機能素子に接続され、該第二の光周波数変換機能
素子から出力される光信号のうち該第二の光周波数変換
機能素子によって光周波数変換された光信号のみを通過
させる第二の光バンドパスフィルタと、前記遅延ループ
光導波路の途中に設けられ、該遅延ループ光導波路を伝
搬する光信号のうち所定の光周波数の光信号を抽出して
出力する特定光周波数抽出回路とを有することを要旨と
する。

【００１２】請求項１記載の本発明にあっては、入力光
信号の光周波数を所望の光周波数に変換して遅延ループ
光導波路に入力し、第一の光周波数変換機能素子で光信
号の光周波数を第一の参照光周波数を中心に折り返す変
換を行ない、第一の光バンドパスフィルタで第一の光周
波数変換機能素子から出力される光信号のうち該第一の
光周波数変換機能素子によって光周波数変換された光信
号のみを通過させ、この第一の光バンドパスフィルタを
通過した光信号の光周波数を第二の光周波数変換機能素
子で第二の参照光周波数を中心に折り返す変換を行な
い、第二の光バンドパスフィルタで第二の光周波数変換
機能素子から出力される光信号のうち該第二の光周波数
変換機能素子によって光周波数変換された光信号のみを
通過させ、特定光周波数抽出回路で遅延ループ光導波路
を伝搬する光信号のうち所定の光周波数の光信号を抽出
して出力するため、１つの光パケットが空間的に重なっ
ても光周波数が必ずずれて混ざることがないとともに、
また遅延ループ光導波路の長さを１つの光パケットの長
さよりも短くすることができ、小型化が可能であり、等
長パケットだけでなく、非等長パケットも扱うことがで
きる。

【００１３】また、請求項２記載の本発明は、光信号が
入力される入力用光導波路と、この入力用光導波路の途
中に設けられ、前記光信号の光周波数を所望の光周波数
に変換する可変光周波数変換回路と、前記光信号が伝搬
する遅延ループ光導波路と、前記可変光周波数変換回路
で所望の光周波数に変換された前記光信号を前記遅延ル
ープ光導波路に入力して伝搬させるべく可変光周波数変
換回路の出力側の入力用光導波路を遅延ループ光導波路
に接続する光カプラと、前記遅延ループ光導波路の途中
に設けられ、該遅延ループ光導波路を伝搬する光信号を
低光周波数の光信号と高光周波数の光信号に分波する光
分波器と、該光分波器で分波された一方の光信号の光周
波数を第一の参照光周波数を中心に折り返す変換を行な
う第一の光周波数変換機能素子と、該第一の光周波数変
換機能素子に接続され、該第一の光周波数変換機能素子
から出力される光信号のうち該第一の光周波数変換機能
素子によって光周波数変換された光信号のみを通過させ
る第一の光バンドパスフィルタと、前記光分波器で分波
された他方の光信号の光周波数を前記第一の参照光周波
数とは異なる第二の参照光周波数を中心に折り返す変換
を行なう第二の光周波数変換機能素子と、該第二の光周
波数変換機能素子に接続され、該第二の光周波数変換機
能素子から出力される光信号のうち該第二の光周波数変
換機能素子によって光周波数変換された光信号のみを通
過させる第二の光バンドパスフィルタと、前記第一およ
び第二の光バンドパスフィルタの出力に接続され、該第
一および第二の光バンドパスフィルタをそれぞれ通過し
た光信号を合波する光合波器と、前記遅延ループ光導波
路の途中に設けられ、該遅延ループ光導波路を伝搬する
光信号のうち所定の光周波数の光信号を抽出して出力す
る特定光周波数抽出回路とを有することを要旨とする。

【００１４】請求項２記載の本発明にあっては、入力光
信号の光周波数を所望の光周波数に変換して遅延ループ
光導波路に入力し、遅延ループ光導波路を伝搬する光信
号を光分波器で低光周波数と高光周波数の光信号に分波
し、この分波された一方の光信号の光周波数を第一の光
周波数変換機能素子で第一の参照光周波数を中心に折り
返す変換を行ない、第一の光バンドパスフィルタで第一
の光周波数変換機能素子から出力される光信号のうち第
一の光周波数変換機能素子によって光周波数変換された
光信号のみを通過させ、前記分波された他方の光信号の
光周波数を第二の光周波数変換機能素子で第二の参照光
周波数を中心に折り返す変換を行ない、第二の光バンド
パスフィルタで第二の光周波数変換機能素子から出力さ
れる光信号のうち第二の光周波数変換機能素子によって
光周波数変換された光信号のみを通過させ、第一および
第二の光バンドパスフィルタからの光信号を合波し、遅
延ループ光導波路を伝搬する光信号のうち所定の光周波
数の光信号を抽出して出力するため、１つの光パケット
が空間的に重なっても光周波数が必ずずれて混ざること
がないとともに、また遅延ループ光導波路の長さを１つ
の光パケットの長さよりも短くすることができ、小型化
が可能であり、等長パケットだけでなく、非等長パケッ
トも扱うことができる。

【００１５】更に、請求項３記載の本発明は、請求項１
または２記載の発明において、前記特定光周波数抽出回
路が、前記所定の光周波数の光信号として複数の異なる
所定の光周波数の光信号を抽出する複数の特定光周波数
抽出回路部を有することを要旨とする。

【００１６】請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３
のいずれか１つに記載の発明において、前記特定光周波
数抽出回路が、マッハツェンダー干渉系および回折格子
を有し、該回折格子は格子の周期に応じた光周波数の光
信号を前記所定の光周波数の光信号として反射すること
を要旨とする。

【００１７】また、請求項５記載の本発明は、請求項１
乃至３のいずれか１つに記載の発明において、前記特定
光周波数抽出回路が、光サーキュレータおよび回折格子
を有し、該回折格子は格子の周期に応じた光周波数の光
信号を前記所定の光周波数の光信号として反射すること
を要旨とする。

【００１８】更に、請求項６記載の本発明は、請求項１
乃至３のいずれか１つに記載の発明において、前記特定
光周波数抽出回路が、入力光信号の光周波数によって該
光信号を出力する出力ポートが変化する複数の出力ポー
トを備え、該複数の出力ポートのうち前記所定の光周波
数に対応する光周波数用の所定の出力ポートから前記所
定の光周波数の光信号を出力する光分波器と、該光分波
器の前記所定の出力ポート以外の他の出力ポートに入力
が接続され、出力が前記遅延ループ光導波路に接続され
ていて、前記他の出力ポートからの光信号を合波して前
記遅延ループ光導波路に入力する光合波器とを有するこ
とを要旨とする。

【００１９】請求項７記載の本発明は、請求項１乃至６
のいずれか１つに記載の発明において、前記遅延ループ
光導波路を伝搬する光信号を増幅するように該遅延ルー
プ光導波路に挿入された光増幅器を有することを要旨と
する。

【００２０】請求項７記載の本発明にあっては、遅延ル
ープ光導波路を伝搬する光信号は光増幅器で増幅される
ため、遅延ループ光導波路の周回伝搬での光信号強度の
減衰を補償することができるとともに、また光増幅器を
用いても、光周波数変換機能素子により光周波数のシフ
トにより、光増幅器の発振は抑圧され、動作が安定す
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光パケットバッファの構成を示す図である。同図に
示す光パケットバッファでは、光パケットが入力される
入力用光導波路１０７の途中には可変光周波数変換回路
１０１が設けられ、この可変光周波数変換回路１０１で
入力光パケットの光周波数を所望のバッファ時間に対応
する所望の光周波数に変換するようになっている。ま
た、可変光周波数変換回路１０１の出力は更に入力用光
導波路１０７を介して光カプラ１０６に接続され、該光
カプラ１０６を介して遅延ループ光導波路１０２に接続
され、これにより可変光周波数変換回路１０１において
光周波数変換された光パケットは、光カプラ１０６を介
して遅延ループ光導波路１０２に入力されるようになっ
ている。

【００２２】遅延ループ光導波路１０２には、遅延ルー
プ光導波路１０２を伝搬する光パケットの光周波数を第
一の参照光周波数を中心に折り返す変換を行なう第一の
光周波数変換機能素子５０３、この第一の光周波数変換
機能素子５０３に接続され、該第一の光周波数変換機能
素子５０３から出力される光信号のうち該第一の光周波
数変換機能素子５０３によって光周波数変換された光信
号のみを通過させる第一の光バンドパスフィルタ５０
４、この第一の光バンドパスフィルタ５０４に接続さ
れ、該第一の光バンドパスフィルタ５０４を通過した光
信号の光周波数を前記第一の参照光周波数とは異なる第
二の参照光周波数を中心に折り返す変換を行なう第二の
光周波数変換機能素子５０８、この第二の光周波数変換
機能素子５０８に接続され、該第二の光周波数変換機能
素子５０８から出力される光信号のうち該第二の光周波
数変換機能素子５０８によって光周波数変換された光信
号のみを通過させる第二の光バンドパスフィルタ５０
９、および該第二の光バンドパスフィルタ５０９に接続
され、遅延ループ光導波路１０２を伝搬する光信号のう
ち所定の光周波数である特定の光周波数の光信号を抽出
して出力する特定光周波数抽出回路１０５が順次接続さ
れている。

【００２３】なお、特定光周波数抽出回路１０５は、遅
延ループ光導波路１０２から光パケットが入力される入
力部１０５ａ、遅延ループ光導波路１０２を透過した光
パケットを遅延ループ光導波路１０２に出力する透過出
力部１０５ｂ、および特定の光周波数の光パケットのみ
を遅延ループ光導波路１０２から取り出して出力する特
定光周波数出力部１０５ｃを有し、入力部１０５ａから
入力された光パケットは、その光周波数がある特定の光
周波数の時のみ、特定光周波数出力部１０５ｃから出力
用光導波路１０４に出力され、それ以外の光周波数の光
パケットは透過出力部１０５ｂから遅延ループ光導波路
１０２に出力するようになっている。

【００２４】更に詳しくは、順に追って説明すると、入
力用光導波路１０７から入力された光パケットは、パケ
ット制御回路からの制御信号により、可変光周波数変換
回路１０１において所望のバッファ時間に対応する光周
波数へと光周波数変換される。この光パケットは、光カ
プラ１０６を通って遅延ループ光導波路１０２に入る。
この遅延ループ光導波路１０２において、第一の光周波
数変換機能素子５０３は、入力された光パケットの光周
波数を第一の参照光周波数を中心に折り返した光周波数
の光パケットを生成する。すなわち、第一の参照光周波
数の２倍と、第一の光周波数変換機能素子５０３に入力
された光パケットの光周波数との差に等しい光周波数の
光パケットを生成する。第一の参照光周波数をｆ_ref1と
書くことにする。

【００２５】図２（ａ），（ｂ）に、光周波数変換動作
を示す。第一の光周波数変換機能素子５０３に入力され
る光パケットの最高光周波数をｆ₁ 、最低光周波数をｆ
_2n-1とし、入力光パケットの光周波数をｆ₁，ｆ₃，
ｆ₅，…，ｆ_2n-1（ｆ₁＞ｆ₃＞ｆ₅＞…＞ｆ_2n-1）とす
る。ここでは、ｆ_ref1＞ｆ_2k-1の場合を例として示す。
第一の光周波数変換機能素子５０３では、参照光周波数
ｆ_ref1の２倍と、入力光パケット光周波数ｆ₁，ｆ₃，ｆ
₅，…，ｆ_2n-1との差に等しい光周波数の光パケットを
生成する。すなわち、光周波数変換後の光周波数をｆ₁
→ｆ₂，ｆ₃→ｆ₄，ｆ₅→ｆ₆，…，ｆ_2n-1→ｆ_2nとする
と、ｆ_2k＝２ｆ_ref1−ｆ_2k-1（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす
自然数）となる。すなわち、光周波数ｆ_2k-1，ｆ_2kは、
第一の参照光周波数ｆ_ref1に関して対称である。

【００２６】第一の光周波数変換機能素子５０３から出
力された入力光パケット（光周波数ｆ₁，ｆ₃，ｆ₅，
…，ｆ_2n-1）と光周波数変換後光パケット（光周波数ｆ
₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ_2n）は、第一の光バンドパスフィ
ルタ５０４に入力される。図２（ｃ）に第一の光バンド
パスフィルタ５０４の光周波数透過帯域を示す。第一の
光バンドパスフィルタ５０４は、光周波数ｆ_rise1以
上、ｆ_fall1以下の光周波数の光のみ透過する。ここ
で、ｆ_ref1＜ｆ_rise1＜ｆ₂，ｆ_2n＜ｆ_fall1＜２ｆ_ref1
を満たすものとする。すなわち、入力光パケット（光周
波数ｆ₁，ｆ₃，ｆ₅，…，ｆ_2n-1）は遮断され、光周波
数変換後光パケット（光周波数ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ
_2n）のみが第二の光周波数変換機能素子５０８へ入力さ
れる。

【００２７】第二の光周波数変換機能素子５０８は、入
力された光パケットの光周波数を第二の参照光周波数を
中心に折り返した光周波数の光パケットを生成する。第
二の参照光周波数をｆ_ref2と書くことにする。図２
（ｄ）に、光周波数変換動作を示す。ここでは、ｆ_ref1
＞ｆ_ref2の場合を例として示す。入力光パケットの光周
波数はｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ_2nである。第二の光周波
数変換機能素子５０８では、参照光周波数ｆ_ref2の２倍
と、入力光パケット光周波数ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ_2n
との差に等しい光周波数の光パケットを生成する。光周
波数変換により光周波数が、ｆ₂→ｆ₃，ｆ₄→ｆ₅，ｆ₆
→ｆ₇，…，ｆ_2n→ｆ_2n+1となるようにｆ_ref2を選択す
ることにする。この時、ｆ_2k+1＝２ｆ_ref2−ｆ_2k（ｋは
１≦ｋ≦ｎを満たす自然数）となる。すなわち、光周波
数ｆ_2k，ｆ_2k+1は、第二の参照光周波数ｆ_ref2に関して
対称である。

【００２８】第二の光周波数変換機能素子５０８から出
力された入力光パケット（光周波数ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，
…，ｆ_2n）と光周波数変換後光パケット（光周波数
ｆ₃，ｆ₅，ｆ₇，…，ｆ_2n+1）は、第二の光バンドパス
フィルタ５０９に入力される。図２（ｅ）に第二の光バ
ンドパスフィルタ５０９の光周波数透過帯域を示す。第
二の光バンドパスフィルタ５０９は、光周波数ｆ_rise2
以上、ｆ_fall2以下の光周波数の光のみ透過する。ここ
で、ｆ_rise2＜ｆ_2n+1，ｆ₃＜ｆ_fall2＜ｆ_ref2を満たす
ものとする。すなわち、入力光パケット（光周波数
ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ_2n）は遮断され、光周波数変換
後光パケット（光周波数ｆ₃，ｆ₅，ｆ₇，…，ｆ_2n+1）
のみが第二の光バンドパスフィルタ５０９より出力さ
れ、特定光周波数抽出回路１０５に入力される。すなわ
ち、第一の光周波数変換機能素子５０３に入力される光
パケットの光周波数と、第二の光バンドパスフィルタ５
０９から出力された光パケットの光周波数を比較する
と、光周波数が２ｆ_ref2−２ｆ_ref1だけシフトしている
ことになる。

【００２９】以上、ｆ_ref1＞ｆ_2k-1かつｆ_ref1＞ｆ_ref2
の場合を用いて説明したが、その他の場合も同様に、第
一の光周波数変換機能素子５０３に入力される光パケッ
トの光周波数と、第二の光バンドパスフィルタ５０９か
ら出力された光パケットの光周波数とを比較すると、光
周波数が２ｆ_ref2−２ｆ_ref1だけシフトする。

【００３０】特定光周波数抽出回路１０５にその入力部
１０５ａから入力された光パケットは、その光周波数が
特定光周波数に一致した時は、特定光周波数出力部１０
５ｃへ進み、出力用光導波路１０４から取り出され、一
致しない時は、透過出力部１０５ｂへと進み、再び光周
波数変換機能素子１０３へ導入される。これを繰り返
し、最終的に光パケットの光周波数が特定光周波数と一
致した時、特定光周波数出力部１０５ｃへ進み、出力用
光導波路１０４から取り出される。すなわち、可変光周
波数変換回路１０１の光周波数を制御することにより、
光パケットを所望の時間蓄積することができる。

【００３１】なお、図１では、特定光周波数抽出回路１
０５を第二の光バンドパスフィルタ５０９と光カプラ１
０６の間に配置したが、遅延ループ光導波路１０２上で
あればどこでもよい。例えば、光カプラ１０６と第一の
光周波数変換機能素子５０３の間や、第一の光バンドパ
スフィルタ５０４と第二の光周波数変換機能素子５０８
の間に配置してもよい。

【００３２】次に、具体的な数値を交えて、動作原理を
より詳細に説明する。

【００３３】特定光周波数抽出回路１０５の特定光周波
数を１９２．１５ＴＨｚ、可変光周波数変換回路１０１
の最大光周波数を１９５．９ＴＨｚ、光周波数シフト量
２ｆ _ref2−２ｆ_ref1を２５Ｇｈｚの減少とする。この場
合、光パケットは、最大で、（１９５．９−１９２．１
５）／０．０２５＝１５０回、遅延ループ光導波路１０
２内を周回することになる。その様子を示したものが図
３である。光パケットのビット列は、周回を重ねるとと
もに光周波数が低くなるため、光パケットのビット列
は、回転しながら光周波数の低い方に進んでゆく。そし
て、特定光周波数抽出回路１０５の特定光周波数と光周
波数が等しくなったビットから順に、特定光周波数出力
部１０５ｃへ取り出される。この方法によれば、１つの
パケットの前後が空間的に重なっても、それらの光周波
数が異なっているため、混ざり合うことがなく、遅延ル
ープ光導波路の長さを、１つの光パケットの長さより短
くすることも可能となるため、バッファの大きさを小型
化することが可能となる。また、遅延ループ光導波路１
０２の長さを１つの光パケットの整数倍に設定する必要
がないため、非等長パケットにも対応可能である。

【００３４】また、本実施形態によれば、時間的に後か
ら遅延ループ光導波路１０２に入る光パケットの光周波
数を先に入った光パケットの光周波数よりも特定光周波
数に近い光周波数にすることにより、時間的に後から遅
延ループ光導波路１０２に入ってきた光パケットが先に
遅延ループ光導波路を抜けることも可能である。言い換
えれば、光パケットバッファ内における光パケットの追
い越しも可能である。

【００３５】なお、図３を用いた説明においては、特定
光周波数を可変光周波数変換回路１０１の送出する光パ
ケットの光周波数よりも低く設定した場合を示したが、
逆に特定光周波数が可変光周波数変換回路１０１の送出
する光パケットの光周波数よりも高くてもよい。その場
合、光周波数シフト量２ｆ_ref2−２ｆ_ref1が正になるよ
うにしておく。

【００３６】第一の光周波数変換機能素子５０３および
第二の光周波数変換機能素子５０８の光周波数変換動作
原理として、差周波発生と、第２高調波発生並びに差周
波発生と、四光波混合の３種類を考える。

【００３７】まず、光周波数変換動作として、差周波発
生について説明する。図４は、第一の光周波数変換機能
素子５０３の光周波数変換動作原理として、差周波発生
を考えたものである。５０１は第一のポンプ光源、５０
２は第一の光結合器、５３０は第一の光周波数変換素子
である。差周波発生の場合、第一のポンプ光源５０１の
光周波数を２ｆ_ref1に設定する。入力光パケットの光周
波数をｆ_2k-1と書くと、第一の光周波数変換素子５３０
において差周波を発生し、光周波数２ｆ_ref1−ｆ_2k-1の
光パケットが生成される。よって、先程述べた、入力光
パケットの光周波数を第一の参照光周波数を中心に折り
返し変換をすることが可能である。また、第一の光バン
ドパスフィルタ５０４により、ポンプ光（光周波数２ｆ
_ref1）は遮断されるため、後段に影響を与えることはな
い。第二の光周波数変換機能素子５０８についても同様
の説明ができるため、説明は省略する。

【００３８】次に、光周波数変換動作として、第２高調
波発生並びに差周波発生について説明する。図４におい
て、第一のポンプ光源５０１の光周波数をｆ_ref1に設定
する。入力光パケットの光周波数をｆ_2k-1と書くと、第
一の光周波数変換素子５３０において、まず第一のポン
プ光源５０１からのポンプ光の第２高調波（光周波数２
ｆ_ref1）が発生する。続いて、その第２高調波と入力光
パケットの差周波が発生する。すなわち、光周波数２ｆ
_ref1−ｆ_2k-1の光パケットが生成される。よって、先程
述べた、入力光パケットの光周波数を第一の参照光周波
数を中心に折り返し変換をすることが可能である。ま
た、第一の光バンドパスフィルタ５０４により、ポンプ
光（光周波数ｆ_ref1）とポンプ光の第２高調波（光周波
数２ｆ_re _f1）は遮断されるため、後段に影響を与えるこ
とはない。第二の光周波数変換機能素子５０８について
も同様の説明ができるため、説明は省略する。

【００３９】上述した差周波発生および第２高調波発生
並びに差周波発生において、光周波数変換素子５３０
は、第２高調波並びに差周波を発生する２次の非線形性
を持つ媒体であれば何でもよい。例えばＬｉＮｂＯ₃，
ＫＴｉＯＰＯ₄，ＢａＢ₂Ｏ₄，２−adamantylamino−５
−nitropyridine，ＡｌＧａＡｓなどが用いられる。ま
た、光周波数変換効率を上げるために、伝搬軸に沿って
媒体の非線形光学係数の符号を周期的に反転させた構造
を設ける疑似位相整合（Quasi Phase Matching：ＱＰ
Ｍ）法を用いてもよい。更に、光周波数変換効率を上げ
るために、用いる光デバイスは偏波保持型が望ましい。

【００４０】最後に、光周波数変換動作として、四光波
混合について説明する。図４において、第一のポンプ光
源５０１の光周波数をｆ_ref1に設定する。入力光パケッ
トの光周波数をｆ_2k-1と書くと、第一の光周波数変換素
子５３０において、四光波混合２ｆ_ref1−ｆ_2k-1の光パ
ケットが生成される。よって、先程述べた、入力光パケ
ットの光周波数を第一の参照光周波数を中心に折り返し
変換をすることが可能である。

【００４１】また、第一の光バンドパスフィルタ５０４
により、ポンプ光（光周波数ｆ_ref1）は遮断されるた
め、後段に影響を与えることはない。第二の光周波数変
換機能素子５０８についても同様の説明ができるため、
説明は省略する。第一の光周波数変換素子５３０は、四
光波混合を発生する３次の非線形性を持つ媒体であれば
何でもよい。例えば高非線形ファイバなどが用いられ
る。また、光周波数変換効率を上げるために、用いる光
デバイスは偏波保持型が望ましい。

【００４２】次に、図５を参照して、本発明の第２の実
施形態に係る光パケットバッファについて説明する。な
お、図５において、前述した第１の実施形態と同一部分
についての説明は省略し、同一部分には同一符号を付
す。

【００４３】図５の光パケットバッファにおいて、１２
０３は第一の光周波数変換機能素子、１２０４は第一の
光バンドパスフィルタ、１２０８は第二の光周波数変換
機能素子、１２０９は第二の光バンドパスフィルタ、１
２１１は光分波器、１２１２は光合波器である。

【００４４】第一の光周波数変換機能素子１２０３は、
入力される光パケットの光周波数を第一の参照光周波数
（ｆ_ref1）を中心に折り返した光周波数の光パケットを
生成する。第二の光周波数変換機能素子１２０８は、入
力される光パケットの光周波数を第二の参照光周波数
（ｆ_ref2）を中心に折り返した光周波数の光パケットを
生成する。

【００４５】また、第一の光バンドパスフィルタ１２０
４は、第一の光周波数変換機能素子１２０３から出力さ
れる光信号のうち該第一の光周波数変換機能素子１２０
３によって光周波数変換された光信号のみを通過させ
る。第二の光バンドパスフィルタ１２０９は、第二の光
周波数変換機能素子１２０８から出力される光信号のう
ち該第二の光周波数変換機能素子１２０８によって光周
波数変換された光信号のみを通過させる。

【００４６】光分波器１２１１は出力部として低光周波
光出力部１２１１ａと高光周波光出力部１２１１ｂを持
ち、光周波数がｆ_ref1とｆ_ref2よりも低い光周波数の光
を低光周波光出力部１２１１ａに出力し、高い光周波数
の光を高光周波光出力部１２１１ｂに出力する。

【００４７】光合波器１２１２は、高光周波光入力部１
２１２ａ、低光周波光入力部１２１２ｂ、合波出力部１
２１２ｃを持ち、光周波数がｆ_ref1とｆ_ref2よりも高い
光周波数の光を高光周波光入力部１２１２ａに入力する
と、合波出力部１２１２ｃから出力される。一方、光周
波数がｆ_ref1とｆ_ref2よりも低い光周波数の光を低光周
波光入力部１２１２ｂに入力すると、合波出力部１２１
２ｃから出力される。

【００４８】遅延ループ光導波路１０２を伝搬する光パ
ケットが光分波器１２１１に入力される。光分波器１２
１１に入力される光パケットの最高光周波数をｆ₁、最
低光周波数をｆ_2n-1とし、入力光パケットの光周波数を
ｆ₁，ｆ₃，ｆ₅，…，ｆ_2n-1（ｆ₁＞ｆ₃＞ｆ₅＞…＞ｆ
_2n-1）とする。ここでは、ｆ_ref1＞ｆ_2k-1の場合を例と
して説明する。その場合、入力光パケットは、低光周波
光出力部１２１１ａから出力され、第一の光周波数変換
機能素子１２０３に入力される。第一の光周波数変換機
能素子１２０３の光周波数変換動作を図２（ａ），
（ｂ）に示す。

【００４９】第一の光周波数変換機能素子１２０３で
は、参照光周波数ｆ_ref1の２倍と、入力光パケット光周
波数ｆ₁，ｆ₃，ｆ₅，…，ｆ_2n-1との差に等しい光周波
数の光パケットを生成する。すなわち、光周波数変換後
の光周波数をｆ₁→ｆ₂，ｆ₃→ｆ₄，ｆ₅→ｆ₆，…，ｆ
_2n-1→ｆ_2nとすると、ｆ_2k＝２ｆ_ref1−ｆ_2k-1（ｋは１
≦ｋ≦ｎを満たす自然数）となる。すなわち、光周波数
ｆ_2k-1，ｆ_2kは、第一の参照光周波数ｆ_ref1に関して対
称である。

【００５０】第一の光周波数変換機能素子１２０３から
出力された入力光パケット（光周波数ｆ₁，ｆ₃，ｆ₅，
…，ｆ_2n-1）と光周波数変換後光パケット（光周波数ｆ
₂，ｆ ₄，ｆ₆，…，ｆ_2n）は、第一の光バンドパスフィ
ルタ１２０４に入力される。図２（ｃ）に第一の光バン
ドパスフィルタ１２０４の光周波数透過帯域を示す。第
一の光バンドパスフィルタ１２０４は、光周波数ｆ
_rise1以上、ｆ_fall1以下の光周波数の光のみ透過する。
ここで、ｆ_ref1＜ｆ_rise1＜ｆ₂，ｆ_2n＜ｆ_fall1＜２ｆ
_ref1を満たすものとする。すなわち、入力光パケット
（光周波数ｆ₁，ｆ₃，ｆ ₅，…，ｆ_2n-1）は遮断され、
光周波数変換後光パケット（光周波数ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，
…，ｆ_2n）のみが光合波器１２１２の高光周波光入力部
１２１２ａに入力され、合波出力部１２１２ｃから出力
される。

【００５１】光合波器１２１２の合波出力部１２１２ｃ
から出力された光パケットは、遅延ループ光導波路１０
２を伝搬し、特定光周波数抽出回路１０５の特定光周波
数に光周波数が一致しなければ、再び光分波器１２１１
に入力される。この時、光パケットの光周波数は、ｆ
_ref1とｆ_ref2より大きいので、光分波器１２１１の高光
周波光出力部１２１１ｂより出力される。その後、第二
の光周波数変換機能素子１２０８に入力される。

【００５２】第二の光周波数変換機能素子１２０８の光
周波数変換動作を図２（ｄ）に示す。ここでは、ｆ_ref1
＞ｆ_ref2の場合を例として示す。入力光パケットの光周
波数はｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ_2nである。第二の光周波
数変換機能素子１２０８では、参照光周波数ｆ_ref2の２
倍と、入力光パケット光周波数ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ
_2nとの差に等しい光周波数の光パケットを生成する。光
周波数変換により光周波数が、ｆ₂→ｆ₃，ｆ₄→ｆ₅，ｆ
₆→ｆ₇，…，ｆ_2n→ｆ_2n+1となるようにｆ_ref ₂を選択す
ることにする。この時、ｆ_2k+1＝ｆ_ref2−ｆ_2k（ｋは１
≦ｋ≦ｎを満たす自然数）となる。すなわち、光周波数
ｆ_2k，ｆ_2k+1は、光周波数ｆ_ref2に関して対称である。

【００５３】第二の光周波数変換機能素子１２０８から
出力された入力光パケット（光周波数ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，
…，ｆ_2n）と光周波数変換後光パケット（光周波数
ｆ₃，ｆ₅，ｆ₇，…，ｆ_2n+1）は、第二の光バンドパス
フィルタ１２０９に入力される。図２（ｅ）に第二の光
バンドパスフィルタ１２０９の光周波数透過帯域を示
す。第二の光バンドパスフィルタ１２０９は、光周波数
ｆ_rise2以上、ｆ_fall2以下の光周波数の光のみを透過す
る。ここで、ｆ_rise2＜ｆ_2n+1，ｆ₃＜ｆ_fall2＜ｆ_ref ₂
を満たすものとする。すなわち、入力光パケット（光周
波数ｆ₂，ｆ₄，ｆ₆，…，ｆ_2n）は遮断され、光周波数
変換後光パケット（光周波数ｆ₃，ｆ₅，ｆ₇，…，ｆ
_2n+1）のみが第二の光バンドパスフィルタ１２０９より
出力され、光合波器１２１２の低光周波光入力部１２１
２ｂに入力され、光合波器１２１２の合波出力部１２１
２ｃから出力される。

【００５４】すなわち、遅延ループ光導波路を２周する
ことにより、光パケットの光周波数が２ｆ_ref2−２ｆ
_ref1だけシフトしていることになり、これは第１の実施
形態と同じ動作に帰着する。

【００５５】以上、ｆ_ref1＞ｆ_2k-1かつｆ_ref1＞ｆ_ref2
の場合を用いて説明したが、その他の場合も同様に、遅
延ループ光導波路を２周することにより光パケットの光
周波数が２ｆ_ref2−２ｆ_ref1だけシフトすることも第１
の実施形態と同様である。第一の光周波数変換機能素子
１２０３および第二の光周波数変換機能素子１２０８の
光周波数変換動作原理として、差周波発生と、第２高調
波発生並びに差周波発生と、四光波混合の３種類が考え
られるが、第１の実施形態と同じであるため、ここでは
説明を省略する。なお、図５では、特定光周波数抽出回
路１０５を光合波器１２１２と光カプラ１０６の間に配
置したが、遅延ループ光導波路１０２上であればどこで
もよい。例えば、第一の光バンドパスフィルタ１２０４
や第二の光バンドパスフィルタ１２０９の後段に配置し
てもよい。

【００５６】次に、図６を参照して、本発明の第３の実
施形態に係る光パケットバッファについて説明する。な
お、図６において、前述した第１、第２の実施形態と同
一部分についての説明は省略し、同一部分には同一符号
を付す。

【００５７】図６に示す第３の実施形態の光パケットバ
ッファは、第２の実施形態の遅延ループ光導波路１０２
において、特定光周波数抽出回路１０５とは別に、特定
光周波数の異なる第二の特定光周波数抽出回路１１０５
を有する点が第２の実施形態と異なるものであり、その
他の構成および作用は同じである。そして、例えば、特
定光周波数抽出回路１０５により抽出される光周波数を
ｆ_ref1，ｆ_ref2より高く設定し、第二の特定光周波数抽
出回路１１０５により抽出される光周波数をｆ _ref1，ｆ
_ref2より低く設定する。

【００５８】なお、図６では、特定光周波数抽出回路１
０５と第二の特定光周波数抽出回路１１０５を光合波器
１２１２と光カプラ１０６の間に配置したが、遅延ルー
プ光導波路１０２上であればどこでもよい。例えば、特
定光周波数抽出回路１０５を第一の光バンドパスフィル
タ１２０４と光合波器１２１２の間に配置し、第二の特
定光周波数抽出回路１１０５を第二の光バンドパスフィ
ルタ１２０９と光合波器１２１２の間に配置してもよ
い。

【００５９】次に、図７を参照して、上記各実施形態に
使用されている特定光周波数抽出回路１０５の一例につ
いて詳細に説明する。同図に示す特定光周波数抽出回路
１０５は、回折格子２０１とマッハツェンダー干渉系２
０２を使用するものである。

【００６０】同図に示す特定光周波数抽出回路１０５で
は、回折格子２０１の反射光周波数を特定光周波数に設
定し、かつマッハツェンダー干渉系２０２の干渉条件を
適切に設定することにより、入力部１０５ａから入った
非特定光周波数の光パケットは透過出力部１０５ｂから
取り出され、特定光周波数の光パケットは回折格子２０
１において反射することにより特定光周波数出力部１０
５ｃから取り出される。

【００６１】次に、図８を参照して、上記各実施形態に
使用されている特定光周波数抽出回路１０５の他の例に
ついて詳細に説明する。同図に示す特定光周波数抽出回
路１０５は、回折格子３０１とサーキュレータ３０２を
使用するものである。

【００６２】同図に示す特定光周波数抽出回路１０５で
は、回折格子３０１の反射光周波数を特定光周波数に設
定することにより、入力部１０５ａから入った非特定光
周波数の光パケットは透過出力部１０５ｂから取り出さ
れ、特定光周波数の光パケットは回折格子３０１におい
て反射することにより特定光周波数出力部１０５ｃから
取り出される。

【００６３】図７、図８に示す回折格子２０１，３０１
として、ファイバグレーティングがある。一般にゲルマ
ニウムを添加したファイバコアに紫外線を照射すると、
屈折率が増大する。この現象を利用して、屈折率に周期
的変動を形成すると、そのブラッグ光周波数に一致する
光周波数のみを反射し、残りの光周波数を透過するよう
なファイバグレーティングを形成することができる。

【００６４】なお、回折格子２０１，３０１は、誘電体
多層膜でもよい。誘電体多層膜による特定光周波数の反
射の原理は、厚さが特定光周波数の４分の１である低屈
折率媒体（ＳｉＯ₂など）と高屈折率媒体（ＴｉＯ₂な
ど）の層を交互に重ねると、特定光周波数に対して高い
反射率を持つ現象を利用するものである。

【００６５】次に、図９を参照して、上記各実施形態に
使用されている特定光周波数抽出回路１０５の別の例に
ついて詳細に説明する。同図に示す特定光周波数抽出回
路１０５は、光信号の光周波数によって出力ポートが変
わる光分波器４０１と光合波器４０２を使用するもので
ある。光分波器４０１は、その入力部１０５ａからの入
力光信号の光周波数によって該光信号を出力する出力ポ
ートが変化する複数の出力ポートを備え、該複数の出力
ポートのうち前記特定の光周波数に対応する特定光周波
数用出力ポート４０１ａから特定の光周波数の光信号を
取り出し、特定周波数出力部１０５ｃから出力するよう
になっている。また、光合波器４０２は、光分波器４０
１の特定光周波数用出力ポート４０１ａ以外の他の出力
ポートに入力が接続され、出力が透過出力部１０５ｂを
介して遅延ループ光導波路１０２に接続されていて、他
の出力ポートからの光信号を合波して透過出力部１０５
ｂから遅延ループ光導波路１０２に入力するようになっ
ている。

【００６６】このように構成される特定光周波数抽出回
路１０５では、入力部１０５ａから入った非特定光周波
数の光パケットは、光分波器４０１の特定光周波数用出
力ポート４０１ａ以外のポートより出力されるため、光
合波器４０２を通過した後、透過出力部１０５ｂから取
り出される。一方、特定光周波数の光パケットは、光分
波器４０１の特定光周波数用出力ポート４０１ａより出
力されるため、特定光周波数出力部１０５ｃから取り出
される。なお、光周波数によって出力ポートが変わる光
分波器４０１として、アレイ導波路回折格子を用いるこ
とができる。

【００６７】次に、図１０を参照して、本発明の第４の
実施形態に係る光パケットバッファについて説明する。
同図に示す光パケットバッファは、図５に示した第２の
実施形態の光パケットバッファに対して第一および第二
の光周波数変換機能素子１２０３，１２０８の出力に第
一および第二の光増幅器１２０５，１２１０をそれぞれ
接続した点で異なるものであり、その他の構成および作
用は同じである。

【００６８】第一および第二の光増幅器１２０５，１２
１０は、遅延ループ光導波路１０２を周回する光パケッ
トの光強度損失を補償しようとするものである。なお、
遅延ループ光導波路１０２内に第一および第二の光増幅
器１２０５，１２１０を挿入しても、光パケットは周回
毎に光周波数が異なるので、従来のように発振すること
はなく、安定に動作することができる。

【００６９】なお、第一および第二の光増幅器１２０
５，１２１０は第一および第二の光周波数変換機能素子
１２０３，１２０８の出力に設ける必要はなく、その前
側や第一および第二の光バンドパスフィルタ１２０４，
１２０９の後に設けてもよい。また、本実施形態では、
光分波器１２１１で分岐されて回路上に設けられている
ため、第一および第二の光増幅器１２０５，１２１０の
２つの光増幅器を設けているが、光分波器１２１１で分
岐されない遅延ループ光導波路１０２上であれば、１個
の光増幅器でもよいし、また複数の光増幅器であっても
よいことは勿論であり、更にその位置は任意である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力光信号の光周波数を所望の光周波数に変換して遅延
ループ光導波路に入力し、第一、第二の光周波数変換機
能素子で遅延ループ光導波路内を伝搬する光信号の光周
波数を第一、第二の参照光周波数を中心に折り返す変換
を行ない、第一、第二の光バンドパスフィルタで光周波
数変換された光信号のみを通過させ、特定光周波数抽出
回路で所定の光周波数の光信号を抽出して出力するの
で、１つの光パケットが空間的に重なっても光周波数が
必ずずれて混ざることがないとともに、また遅延ループ
光導波路の長さを１つの光パケットの長さよりも短くす
ることができ、小型化が可能であり、等長パケットだけ
でなく、非等長パケットも扱うことができる。

【００７１】また、本発明によれば、入力光信号の光周
波数を所望の光周波数に変換して遅延ループ光導波路に
入力し、光分波器で分波したそれぞれの光信号の光周波
数を第一、第二の光周波数変換機能素子で第一、第二の
参照光周波数を中心に折り返す変換を行ない、第一、第
二の光バンドパスフィルタで光周波数変換された光信号
のみを通過させてから合波し、特定光周波数抽出回路で
所定の光周波数の光信号を抽出して出力するので、１つ
の光パケットが空間的に重なっても光周波数が必ずずれ
て混ざることがないとともに、また遅延ループ光導波路
の長さを１つの光パケットの長さよりも短くすることが
でき、小型化が可能であり、等長パケットだけでなく、
非等長パケットも扱うことができる。

【００７２】更に、本発明によれば、遅延ループ光導波
路を伝搬する光信号は光増幅器で増幅されるので、遅延
ループ光導波路の周回伝搬での光信号強度の減衰を補償
することができるとともに、また光増幅器を用いても、
光周波数変換機能素子により光周波数のシフトにより、
光増幅器の発振は抑圧され、動作が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光パケットバッ
ファの構成を示す図である。

【図２】図１に示す実施形態の光パケットバッファの作
用を説明するための図である。

【図３】図１に示す実施形態の光パケットバッファの動
作原理を説明するための図である。

【図４】図１の光パケットバッファに使用されている第
一の光周波数変換機能素子の構成および光周波数変換動
作を説明するための図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る光パケットバッ
ファの構成を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係る光パケットバッ
ファの構成を示す図である。

【図７】各実施形態に使用されている特定光周波数抽出
回路の詳細な構成の一例を示す図である。

【図８】各実施形態に使用されている特定光周波数抽出
回路の詳細な構成の他の例を示す図である。

【図９】各実施形態に使用されている特定光周波数抽出
回路の詳細な構成の別の例を示す図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態に係る光パケットバ
ッファの構成を示す図である。

【図１１】従来の光パケットバッファの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１可変光周波数変換回路１０２遅延ループ光導波路１０４出力用光導波路１０５特定光周波数抽出回路１０６光カプラ１０７入力用光導波路２０１，３０１回折格子２０２マッハツェンダー干渉系３０２サーキュレータ４０１光分波器４０２光合波器５０３，１２０３第一の光周波数変換機能素子５０４，１２０４第一の光バンドパスフィルタ５０８，１２０８第二の光周波数変換機能素子５０９，１２０９第二の光バンドパスフィルタ１１０５第二の特定光周波数抽出回路１２０５第一の光増幅器１２１０第二の光増幅器１２１１光分波器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年８月２２日（２００１．８．２
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野口一人東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者岡田顕東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者森脇摂東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者松岡茂登東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者鈴木扇太東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB12 BA01 EA30 GA05 HA20 HA31 5K002 AA07 BA02 CA13 DA05 DA09 DA31 DA91 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号が入力される入力用光導波路と、この入力用光導波路の途中に設けられ、前記光信号の光
周波数を所望の光周波数に変換する可変光周波数変換回
路と、前記光信号が伝搬する遅延ループ光導波路と、前記可変光周波数変換回路で所望の光周波数に変換され
た前記光信号を前記遅延ループ光導波路に入力して伝搬
させるべく可変光周波数変換回路の出力側の入力用光導
波路を遅延ループ光導波路に接続する光カプラと、前記遅延ループ光導波路の途中に設けられ、該遅延ルー
プ光導波路を伝搬して入力される光信号の光周波数を第
一の参照光周波数を中心に折り返す変換を行なう第一の
光周波数変換機能素子と、該第一の光周波数変換機能素子に接続され、該第一の光
周波数変換機能素子から出力される光信号のうち該第一
の光周波数変換機能素子によって光周波数変換された光
信号のみを通過させる第一の光バンドパスフィルタと、該第一の光バンドパスフィルタに接続され、該第一の光
バンドパスフィルタを通過した光信号の光周波数を前記
第一の参照光周波数とは異なる第二の参照光周波数を中
心に折り返す変換を行なう第二の光周波数変換機能素子
と、該第二の光周波数変換機能素子に接続され、該第二の光
周波数変換機能素子から出力される光信号のうち該第二
の光周波数変換機能素子によって光周波数変換された光
信号のみを通過させる第二の光バンドパスフィルタと、前記遅延ループ光導波路の途中に設けられ、該遅延ルー
プ光導波路を伝搬する光信号のうち所定の光周波数の光
信号を抽出して出力する特定光周波数抽出回路とを有す
ることを特徴とする光パケットバッファ。
【請求項２】光信号が入力される入力用光導波路と、この入力用光導波路の途中に設けられ、前記光信号の光
周波数を所望の光周波数に変換する可変光周波数変換回
路と、前記光信号が伝搬する遅延ループ光導波路と、前記可変光周波数変換回路で所望の光周波数に変換され
た前記光信号を前記遅延ループ光導波路に入力して伝搬
させるべく可変光周波数変換回路の出力側の入力用光導
波路を遅延ループ光導波路に接続する光カプラと、前記遅延ループ光導波路の途中に設けられ、該遅延ルー
プ光導波路を伝搬する光信号を低光周波数の光信号と高
光周波数の光信号に分波する光分波器と、該光分波器で分波された一方の光信号の光周波数を第一
の参照光周波数を中心に折り返す変換を行なう第一の光
周波数変換機能素子と、該第一の光周波数変換機能素子に接続され、該第一の光
周波数変換機能素子から出力される光信号のうち該第一
の光周波数変換機能素子によって光周波数変換された光
信号のみを通過させる第一の光バンドパスフィルタと、前記光分波器で分波された他方の光信号の光周波数を前
記第一の参照光周波数とは異なる第二の参照光周波数を
中心に折り返す変換を行なう第二の光周波数変換機能素
子と、該第二の光周波数変換機能素子に接続され、該第二の光
周波数変換機能素子から出力される光信号のうち該第二
の光周波数変換機能素子によって光周波数変換された光
信号のみを通過させる第二の光バンドパスフィルタと、前記第一および第二の光バンドパスフィルタの出力に接
続され、該第一および第二の光バンドパスフィルタをそ
れぞれ通過した光信号を合波する光合波器と、前記遅延
ループ光導波路の途中に設けられ、該遅延ループ光導波
路を伝搬する光信号のうち所定の光周波数の光信号を抽
出して出力する特定光周波数抽出回路とを有することを
特徴とする光パケットバッファ。
【請求項３】前記特定光周波数抽出回路は、前記所定
の光周波数の光信号として複数の異なる所定の光周波数
の光信号を抽出する複数の特定光周波数抽出回路部を有
することを特徴とする請求項１または２記載の光パケッ
トバッファ。
【請求項４】前記特定光周波数抽出回路は、マッハツ
ェンダー干渉系および回折格子を有し、該回折格子は格
子の周期に応じた光周波数の光信号を前記所定の光周波
数の光信号として反射することを特徴とする請求項１乃
至３のいずれか１つに記載の光パケットバッファ。
【請求項５】前記特定光周波数抽出回路は、光サーキ
ュレータおよび回折格子を有し、該回折格子は格子の周
期に応じた光周波数の光信号を前記所定の光周波数の光
信号として反射することを特徴とする請求項１乃至３の
いずれか１つに記載の光パケットバッファ。
【請求項６】前記特定光周波数抽出回路は、入力光信
号の光周波数によって該光信号を出力する出力ポートが
変化する複数の出力ポートを備え、該複数の出力ポート
のうち前記所定の光周波数に対応する光周波数用の所定
の出力ポートから前記所定の光周波数の光信号を出力す
る光分波器と、該光分波器の前記所定の出力ポート以外
の他の出力ポートに入力が接続され、出力が前記遅延ル
ープ光導波路に接続されていて、前記他の出力ポートか
らの光信号を合波して前記遅延ループ光導波路に入力す
る光合波器とを有することを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１つに記載の光パケットバッファ。
【請求項７】前記遅延ループ光導波路を伝搬する光信
号を増幅するように該遅延ループ光導波路に挿入された
光増幅器を有することを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれか１つに記載の光パケットバッファ。