JP2558820B2 - 自己ルーチング光スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光スイッチ、とくに交換網などを構成する交
換機に適用される自己ルーチング光スイッチに関する。

（従来の技術） 従来、交換機のネットワークなどに使用される回線設
定スイッチには、たとえば入力端子と出力端子をそれぞ
れ２本づつ有する２×２スイッチなどがある。この２×
２スイッチに入力される入力信号は、データである情報
信号と目的アドレスを示すヘッダとにより構成されてい
る。ヘッダは、情報信号の前に付加されており、これに
よりスイッチング動作が制御される。すなわち、２×２
スイッチは、このヘッダの特定１ビットが「０」なら一
方の出力端子に、「１」なら他方の出力端子に入力した
情報信号を出力する。また、このスイッチの一方の入力
端子に入力が発生せず、他方の入力端子に目的アドレス
を示す特定の１ビットが発生した場合にも、前述のよう
に特定１ビットが「０」なら一方の出力端子に、「１」
なら他方の出力端子に出力する。

２×２スイッチを縦に４個、横に３個並べることによ
り、８×８スイッチを構成することができる。８×８ス
イッチの第１段目の２×２スイッチは、３ビットのヘッ
ダを用い、そのMSB（Most Significant Bit）によりス
イッチング動作を行ない、第２段目の２×２スイッチは
次のビット、第３団目の２×２スイッチはLSB（Least S
ignificant Bit）によりスイッチング動作が行なわれ
る。また、２×２スイッチを多段接続することにより、
たとえばハブ端局の空間スイッチなどに適用することが
できる。

このような２×２スイッチを２×２光スイッチとした
従来技術として、たとえば荻野長生らによる「格子形セ
ルフルーチングネットワークへの光スイッチの適用」電
子情報通信学会編、光スイッチング時限研究会、OSW−8
8−１〜８、第33頁〜第38頁に記載されるものがある。
この光スイッチは、双安定性方向性結合器形光スイッチ
であり、２つの出力端子のうちいずれか一方をスイッチ
電圧に帰還させることにより双安定性を実現したもので
ある。

その結合器形光スイッチは、帰還回路として受光素子
が配設され、この受光素子が感光するかどうかにより自
律的にスイッチング制御を行なう自己ルーチング光スイ
ッチである。すなわち、このスイッチに入力される入力
信号光のバイアス光にスイッチ制御用のアドレス信号パ
ルスを重ね、この信号パルスの波長の変化により受光素
子の感光が行なわれ、アドレス信号パルスの波長の変化
に応じた出力端子に入力信号光が出力される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこのような従来技術では、帰還回路の受
光素子が感光するか否かによりスイッチング制御を行な
っているため、スイッチ制御用のアドレス信号パルスの
読み取りから光路の切替までの処理が高速に行なえな
い。したがって、従来技術による光スイッチをたとえば
交換網のようにスイッチが多段接続される用途に適用し
た場合、スイッチング動作における処理遅延時間が無視
できなくなるという問題点があった。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、スイッ
チング動作が高速な自己ルーチング光スイッチを提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の課題を解決するために、出力先情報を
示すアドレス部を有する信号光を入力し、アドレス部の
出力先情報に従ってスイッチング動作を行なう自己ルー
チング光スイッチは、前記信号光を入力し、該信号光を
第１の出力および第２の出力に出力する入力信号分岐手
段と、前記信号光のフレームに同期して第１のバイアス
を発生するとともにアドレス部の所定の位置の出力先情
報に同期して第２のバイアスを発生する駆動手段と、駆
動手段より第１のバイアスおよび第２のバイアスを、入
力信号分岐手段の第２の出力より前記信号光をそれぞれ
入力し、アドレス部の所定の位置の出力先情報に応じて
制御出力を出力するスイッチ駆動手段と、入力信号分岐
手段の第１の出力より前記信号光を入力し、該信号光を
スイッチ駆動手段より入力した制御出力に従い第３の出
力および第４の出力のいずれかに出力する分配スイッチ
手段とを有する。

（作 用） 本発明によれば、入力信号分岐手段に信号光が入力す
ると、この信号光は、第１の出力を介し分配スイッチ手
段に、第２の出力を介しスイッチ駆動手段に出力され
る。スイッチ駆動手段に信号光が入力されると、この信
号光に応動して駆動手段は、第１バイアスを信号光のフ
レーム全体に、第２のバイアスを信号光のアドレス部の
所定の位置の出力先情報に、それぞれ同期をとり出力す
る。第２のバイアスがかけられたアドレス部の出力先情
報により、スイッチ駆動手段はスイッチング制御を行な
う制御出力を分配スイッチ手段に出力する。分配スイッ
チ手段はこの制御出力に従って制御を行ない、入力した
信号光は第３の出力および第４の出力のいずれかに出力
される。

（実施例） 次に添付図面を参照して本発明による自己ルーチング
光スイッチの実施例を詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明における自己ルーチング
光スイッチの実施例のブロック図が示されている。入力
信号光分岐回路10は光結合素子であるカプラ11を有し、
このカプラ11が入力端子100に接続されている。カプラ1
1は、入力端子100を介して入力したアドレス部と情報部
とを有する入力信号光を、出力200を介して分配スイッ
チ回路14に、出力202を介してスイッチ駆動回路12にそ
れぞれ出力する分岐回路である。

カプラ11は入力信号光をそのまま分配スイッチ回路14
に出力する。またカプラ11は、入力信号光をそのままス
イッチ駆動回路12に出力せず、この信号光の所定のアド
レス部の所定のビットが後述するバイアス電流（または
バイアス光）のもとでスイッチオンの発光信号となり、
かつそれ以外のアドレス部のビットが発光信号にならな
いように信号光を調節する。

駆動回路24は出力240を介しスイッチ駆動回路12の双
安定レーザダイオード20に接続されている。本実施例の
駆動回路24は、レーザダイオード20を電流制御により発
光状態または非発光状態とする電流制御回路であり、ダ
イオード20が入力する入力信号光に対し、フレーム同期
をとりながら周期的にバイアス電流を出力する。

スイッチ駆動回路12は双安定レーザダイオード20およ
び減衰器22により構成されている。レーザダイオード20
は、入力した信号光のバイアス電流がスイッチオンのレ
ベルに達したとき発光信号となり、信号光が消滅しても
一定のバイアス電流が供給されている限り、発光状態が
継続するレーザダイオードである。第２図には双安定レ
ーザダイオード20の動作特性が示されている。本実施例
では同図に示すバイアス電流値Ｂでダイオード20がスイ
ッチオンとなり、また電流値Ｃでスイッチオフとなる。
このため、駆動回路24は入力信号光に対して電流値Ｃよ
りやや高めの電流値のバイアス電流を入力信号光のフ
レームに同期して出力する。

駆動回路24はまた、電流値Ａのバイアス電流を入力信
号光のアドレス部の所定のビットに同期するようレーザ
ダイオード20に出力する。電流値Ａにバイアスされてい
る双安定レーザダイオード20は入力した信号光のアドレ
ス部の所定のビットに「１」の状態を示すパルス光があ
ると、動作点からに遷移し、スイッチオンの状態に
なる。入力した信号光のアドレス部のビット以降にて、
バイアス電流値が電流値Ｃとなっても双安定レーザダイ
オード20は、その動作点が後続する光パルスの有無によ
り動作点との間を移動するのみで、スイッチオンの
状態を保持する。一方、このアドレス部の所定のビット
がパルス光の無い「０」の状態を示す場合には、入力信
号光が電流値Ａのバイアス電流でバイアスされていても
発光状態にはならない。なお、本実施例では、駆動回路
24はレーザダイオード20にバイアス電流を供給して、そ
の双安定動作を行なわせる電流制御回路を例に挙げて説
明したが、本発明はこれに限定されず、たとえばレーザ
ダイオード20のバイアス入力を後述する分岐スイッチ回
路14の波長変換素子40として適用されるレーザダイオー
ドと同様に光制御入力にすることにより、駆動回路24か
らレーザダイオード20にバイアス光を供給して、その双
安定動作を制御する光制御回路を適用してもよい。この
場合、駆動回路24からのバイアス光は、第２図に示すよ
うに上記バイアス電流と同様に信号光のフレームに同期
する強さのバイアス光と、アドレス部に同期する強さ
のバイアス光とを含む。第１図に戻って、レーザダイ
オード20はその出力光を減衰器22に出力する。

減衰器22は、ダイオード20からの出力光をレベル調整
し、これを出力222を介し分配スイッチ回路14の波長変
換素子40に出力する。すなわち減衰器22は、ダイオード
20が発光状態になったとき波長変換素子40を駆動するバ
イアス光となるようその出力光のレベル調整を行ない、
またダイオード20が発光していないときにはその出力光
が変換素子40を駆動するバイアス光とならないように調
整する。

波長変換素子40はたとえば波長変換特性を有する双安
定レーザダイオードなどである。変換素子40は、入力22
2よりバイアス光を受けると、カプラ11より送られてき
た入力信号光と異なる波長で発光するレーザダイオード
である。このため、変換素子40が発光状態になると、こ
こに入力された入力信号光は波長の異なる信号光として
分波器42に出力される。また、素子40は入力222よりバ
イアス光を入力しない場合には発光状態とならないた
め、ここに入力した入力信号光はそのままの波長で出力
241を介し分波器42に出力される。

分波器42は、送られてきた入力信号光の波長により、
２つの出力先のいずれかに信号光を出力するスイッチン
グ制御を行なう。すなわち分波器42は、変換素子40によ
り波長変換された入力信号光を出力242に出力し、波長
変換されていない入力信号光を出力244に出力する。

なお、本実施例では分配スイッチ回路14は、波長変換
素子40と分波器42とにより構成されるとしたが、本発明
はこれに限定されず、たとえば透過および反射機能を有
するキャリア注入型反射素子により構成してもよい。こ
の場合には、入力222からのバイアス光によりキャリア
注入型反射素子の透過および反射のいずれかの機能が選
択されることにより、ここに入力した入力信号光がスイ
ッチング制御され、出力242または出力244のいずれかに
出力される。

第３図には第１図に示した光スイッチ１（11A〜1nx）
により１×ｎスイッチ50を構成したスイッチ構成図が示
されている。また、第４図には入力信号光にバイアスが
かけられたときの状態が示されている。第１図、第３図
および第４図を用いて本実施例におけるスイッチング動
作を説明する。なお、ここでは理解を容易にするため
に、１×ｎスイッチに入力される入力信号光100のアド
レス部の各ビットI,II,III,・・・,nをそれぞれ順に10
1,……,1とする。また本実施例では、アドレス部のビッ
トにパルス光がある場合に「１」がたっているものと
し、パルス光が無い場合にはそのビットを「０」とす
る。

入力信号光100が１×ｎスイッチの第１段目のスイッ
チ11Aに入力されると、信号光100はカプラ11によりその
波長がレベル調整され、双安定レーザダイオード20に出
力される。スイッチ11Aの駆動回路24は、第４図の
（ａ）に示すように、入力信号光100のアドレス部の先
頭ビットであるアドレスビットＩのみに周期的に電流値
Ａのバイアスが、それ以外には電流値Ｃよりやや高めの
バイアスが入力信号光100のフレームにかかるようにフ
レーム同期をとる。信号光100のアドレスＩには「１」
を示すパルス光があるため、この信号光100がレーザダ
イオード20に入力されると電流値Ａのバイアスによりス
イッチオンの発光状態になる。レーザダイオード20が一
端発光状態になると、バイアス電流が電流値Ｃ以下にな
るまて、すなわち信号100の１フレーム間発光状態を継
続する。

ダイオード20が発光状態となり、この出力光が出力20
0を介し減衰器22に入力されると、減衰器22は入力した
出力光をバイアス光になるようにレベル調整して波長変
換素子40に送る。波長変換素子40は、入力222よりバイ
アス光を入力すると発光状態になる。このため、カプラ
11より入力信号光100が波長変換素子40に入力される
と、信号光100は波長の異なる信号光に変換され、出力2
41を介し分波器42に送られる。波長変換された入力信号
光100が分波器42に入力されると、分波器42はこの信号
光100の波長により出力242を介し信号光100を第２段の
光スイッチ12Aに出力する。

信号光100がスイッチ12Aに入力されると、その駆動回
路24は、第４図の（ｂ）に示すように、信号光100のア
ドレスビットIIにのみ電流値Ａのバイアスの同期をかか
る。信号光100のアドレスビットIIはパルス光が無い
「０」であるため、レーザダイオード20は発光状態にな
らない。したがって波長変換素子40にはバイアス光が出
力されず、入力200を介して素子40に入力された信号光1
00は波長変換されずそのまま分波器42に送られる。分波
器42は、信号光100が波長変換されていないため、この
信号光100を出力244を介し第３段目のスイッチ13Bに出
力する。以下同様にアドレスビットｎまでパルス光の有
無に従い、スイッチ50は自律的にスイッチング動作を行
なっていく。

第５図には第３図に示した１×ｎ多段スイッチ50を縦
にｍ個多段接続したｍ×ｎ多段スイッチの構成例が示さ
れている。このようにそれぞれの１×ｎ多段スイッチ50
の出力が同じ光路となる場合でも、各１×ｎ多段スイッ
チ50の最終段のスイッチ１の波長変換素子40を調整する
ことにより、ｍ×ｎ多段スイッチの構成が可能である。

このように本実施例によれば、双安定レーザダイオー
ド20にバイアス電流またはバイアス光を周期的かつ入力
信号光と同期を取ってかけることで、入力信号光のアド
レス信号に応じた制御入力を分岐スイッチ回路14に供給
することができる。これにより、分岐スイッチ回路14は
アドレス信号に従って入力信号光を自立的にスイッチン
グ動作することができる。このためスイッチングン動作
を高速に、しかも波長依存性に関係なく行なうことがで
きる。

（発明の効果） このように本発明によれば、自己ルーチング光スイッ
チの高速化が図れるとともに、波長変換手段により入力
信号光の波長に対しての制限を大幅に緩和することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自己ルーチング光スイッチの実施
例を示すブロック図、 第２図は、第１図のスイッチに適用された双安定レーザ
ダイオードの光双安定特性を示した特性図、 第３図は、第１図のスイッチの一構成例を示した１×ｎ
スイッチのスイッチ構成図、 第４図は、入力した信号光に対するバイアスのかけ方を
示した動作説明図、 第５図は、第１図のスイッチの一構成例を示したｍ×ｎ
スイッチのスイッチ構成図である。 主要部分の符号の説明 １……自己ルーチング光スイッチ 10……入力信号光分岐回路 11……カプラ 12……スイッチ駆動回路 14……分配スイッチ回路 20……双安定レーザダイオード 22……減衰器 24……駆動回路 40……波長変換素子 42……分波器

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力先情報を示すアドレス部を有するフレ
   ーム毎に形成された信号光を入力し、該信号光のアドレ
   ス部の所定の位置の出力先情報に従ってスイッチング動
   作を行なう自己ルーチング光スイッチにおいて、該光ス
   イッチは、 前記信号光のアドレス部の複数の位置にそれぞれ該信号
   光の出力先を示す出力先情報が配置された信号光を入力
   し、該信号光を第１の出力および第２の出力にそれぞれ
   出力する入力信号分岐手段と、 該入力信号分岐手段の第２の出力から前記信号光を入力
   し、該信号光における前記アドレス部の所定の位置の出
   力先情報のオン／オフに応じて前記信号光の出力先を制
   御する制御出力を出力するスイッチ駆動手段と、 前記入力信号分岐手段の第１の出力から前記信号光を入
   力し、該信号光を前記制御出力に応じて第３の出力およ
   び第４の出力のいずれかに出力する分配スイッチ手段
   と、 前記スイッチ駆動手段に入力される信号光のフレームに
   同期して該スイッチ駆動手段を安定領域にバイアスする
   第１のバイアスを出力し、さらに前記アドレス部の複数
   の出力先情報のうち、該光スイッチに対応する位置の出
   力先情報に応じて前記分配スイッチ手段に入力する信号
   光の出力先を決定する第２のバイアスを出力する駆動手
   段とを含み、 前記スイッチ駆動手段は、前記第１のバイアスが供給さ
   れると、前記分配スイッチ手段を出力先を保持させると
   ともに、前記第２のバイアスが供給されると前記対応す
   る位置の出力先情報のオン／オフに応じた出力先に前記
   分配スイッチ手段を制御する制御出力を生成し、前記ス
   イッチ駆動手段はさらに、前記第１のバイアスが供給さ
   れた状態にて前記第２のバイアスが供給されると、前記
   出力先情報のオン／オフに従って発光または非発光状態
   となって、前記第１のバイアスが解除されるまで前記発
   光または非発光状態を継続する発光手段を含み、 前記分配スイッチ手段は、前記発光手段の発光または非
   発光状態を前記制御出力として入力し、該制御出力に応
   じて前記信号光をそれぞれのフレーム毎に第３の出力お
   よび第４の出力のいずれかに出力することを特徴とする
   自己ルーチング光スイッチ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の光スイッチにおいて、前
   記第１のバイアスおよび第２のバイアスは電流または光
   であり、前記スイッチ駆動手段は、前記駆動手段より供
   給される第１のバイアス電流または第１のバイアス光を
   受けて前記出力先を保持し、第２のバイアス電流または
   第２のバイアス光を受けて前記出力先を決定する制御出
   力を生成することを特徴とする自己ルーチング光スイッ
   チ。
3. 【請求項３】請求項２に記載の光スイッチにおいて、前
   記発光手段は、前記第２のバイアス電流または第２のバ
   イアス光により、前記アドレス部の所定位置に同期して
   発光状態または非発光状態のいずれかに遷移する双安定
   レーザダイオードを含むことを特徴とする自己ルーチン
   グ光スイッチ。
4. 【請求項４】請求項１に記載の光スイッチにおいて、前
   記分配スイッチ手段は、前記スイッチ駆動手段から発光
   される光に応じて前記入力信号光を波長変換する波長変
   換素子と、波長変換された信号光を第３の出力または第
   ４の出力に分波する分波器とを含むことを特徴とする自
   己ルーチング光スイッチ。
5. 【請求項５】請求項４に記載の光スイッチにおいて、前
   記波長変換素子は、前記発光手段からの光制御により発
   光状態または非発光状態のいずれかに遷移して、発光状
   態にて入力信号光を波長変換し、非発光状態にて入力信
   号光をその波長のまま通過させる波長変換機能を含む双
   安定レーザダイオードにより形成されていることを特徴
   とする自己ルーチング光スイッチ。