JP3000890B2 - 光スイッチ制御装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光伝送路間での信号の交
換技術に関し、特に波長多重信号を扱う光交換に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】波長多重信号が伝送される複数の光伝送
路間での信号のスイッチング回路として、例えば特開平
1-126096号公報には図５に示すような光スイッチが提案
されている。

【０００３】図５に示す光スイッチにおいては、ｍ本の
光伝送路21-1〜21-mの各々にｎ波が波長多重されてい
る。これらの信号を波長変換器41-1〜41-mにより波長変
換を行った後、光分波器33-1〜33-mにより波長毎に分離
し波長毎にまとめた上でｎ個のｍ×ｍ光空間スイッチ回
路43-1〜43-nによりスイッチングし、再び波長の異なる
ｎ本を光合波器34-1〜34-mで１本の光伝送路にまとめ、
波長変換器44-1〜44-mにより波長変換した後、ｍ本の光
伝送路22-1〜22-mに出力する。

【０００４】また、音響光学フィルタ（acoustooptic f
ilter）から離れた位置において光にサブキャリア信号
を重畳した後に光伝送路に出射させ、音響光学フィルタ
制御装置内において、この変調信号と音響光学フィルタ
の制御装置に設けられた発振器出力とのビートをとれ
ば、このビートによって音響光学フィルタを駆動し、フ
ィルタ動作が行えることが、ウェイ（W.I. Way）等によ
る文献（アイトリプルイー・フォトニクス・テクノロジ
ー・レターズ（IEEE Photonics Technology Letter
s）、第４巻、第４号、1992年刊、第402-405頁）に記載
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光空間スイッチ回路
は、通過するすべての信号光を波長によらず切り替えて
しまう。このため、光空間スイッチ回路だけでは波長多
重された信号を波長毎に異なる光伝送路に出力すること
はできない。

【０００６】この欠点を克服するため、前記特開平1-12
6096号公報等では、波長多重された入力信号光を分波器
によって波長毎に分離した後、光空間スイッチ回路によ
ってスイッチングし、再び合波するという構成をとって
いる。

【０００７】しかし、この構成では、ｍ個の１×ｎ分波
器、ｎ個のｍ×ｍ光空間スイッチ回路、ｍ個のｎ×１合
波器が必要となるため装置が大きくなるという問題を有
する。

【０００８】また、ウェイ（W.I. Way）等による文献に
記載された構成は、あるノードに信号を送るか送らない
かの選択しかできず、任意の方路間での信号の切替は出
来ない。

【０００９】従って、本発明の目的は、波長多重された
光を分波することなく、小型かつ必要なコンポーネント
数を削減し、各波長毎に独立に任意の方路間でスイッチ
ングできる光スイッチの制御装置及び方法を提供するこ
とにある。また、本発明の目的は、光に重畳したサブキ
ャリア信号により各波長毎に独立に任意の方路間でスイ
ッチングできるようにした光スイッチ制御装置及び方法
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、音響光学フィルタをスイッチ素子として
含む光スイッチを並列及び／又は縦列形態に接続してな
る光ネットワークにおいて、前記光スイッチの入力前段
の光伝送路に設けた光変調器を用いて前記音響光学フィ
ルタの入力光にサブキャリア信号を重畳し、前記サブキ
ャリア信号により前記音響光学フィルタのスイッチング
を制御することを特徴とする光スイッチの制御方法を提
供する。

【００１１】本発明においては、好ましくは、送信ノー
ドが少なくとも前記光変調器を備え、該光変調器を用い
て音響光学フィルタを含む光スイッチの入力光にサブキ
ャリア信号を重畳し、該サブキャリア信号によって該光
スイッチのスイッチングを制御する。

【００１２】また、本発明においては、好ましくは、前
記音響光学フィルタの駆動高周波数信号を可変させ波長
多重光の波長間隔を自在に設定可能としたことを特徴と
する。

【００１３】そして、本発明は、音響光学フィルタをス
イッチ素子として含む光スイッチを並列及び／又は縦列
形態に接続してなる光ネットワークにおいて、前記光ス
イッチの入力前段の光伝送路に設けた光変調器を用いて
前記音響光学フィルタの入力光にサブキャリア信号を重
畳し、前記サブキャリア信号により前記音響光学フィル
タのスイッチングを制御することを特徴とする光スイッ
チ制御装置を提供する。

【００１４】さらに、本発明は、好ましくは、音響光学
フィルタを含む光スイッチを並列及び／又は縦列形態に
接続してなる光スイッチ制御装置であって、前記光スイ
ッチ制御装置の入力前段に設けられ、複数の光伝送路中
のそれぞれの光にサブキャリア信号を重畳するための複
数の光変調器を備え、前記光スイッチが、前記音響光学
フィルタの入力光伝送路の一方を伝搬する信号光を一部
分岐する第１の光分岐と、他方の入力光伝送路を伝搬す
る信号光を一部分岐する第２の光分岐と、前記第１及び
第２の光分岐により分岐された光を合波する合波器と、
前記合波器の出力光を受信しサブキャリア信号を得る光
・電気変換器と、前記音響光学フィルタについて固有の
発振周波数を出力する発振器と、前記光・電気変換器の
出力信号に前記発振器の出力を乗じ、前記サブキャリア
信号と前記発振器の出力周波数の差周波数を得て前記音
響光学フィルタに入力するための乗算器と、を備えたこ
とを特徴とする光スイッチ制御装置を提供する。

【００１５】本発明は、送信ノードが少なくとも光変調
器を備え、該光変調器を用いて音響光学フィルタを含む
光スイッチの入力光にサブキャリア信号を重畳し、該サ
ブキャリア信号によって該光スイッチのスイッチングを
制御することを特徴とする光ネットワークを提供する。

【００１６】また、本発明は、好ましくは、光源と、光
にサブキャリア信号を重畳するための光変調器と、光受
信器を備えた複数のノードと、前記複数のノードと光伝
送路によって結合された光スイッチと、前記複数のノー
ドと前記光スイッチとを結合する光伝送路と、を含み、
前記光スイッチが、前記音響光学フィルタの入力光伝送
路の一方を伝搬する信号光を一部分岐する第１の光分岐
と、他方の入力光伝送路を伝搬する信号光を一部分岐す
る第２の光分岐と、前記第１及び第２の光分岐により分
岐された光を合波する合波器と、前記合波器の出力光を
受信しサブキャリア信号を得る光・電気変換器と、前記
音響光学フィルタについて固有の発振周波数を出力する
発振器と、前記光・電気変換器の出力信号に前記発振器
の出力を乗じ、前記サブキャリア信号と前記発振器の出
力周波数の差周波数を得て前記音響光学フィルタに入力
するための乗算器と、を備えたことを特徴とする光ネッ
トワークを提供する。

【００１７】

【作用】本発明の原理・作用を以下に説明する。

【００１８】音響光学フィルタの動作原理についてはハ
リス（S.E. Harris）等による文献（ジャーナル・オブ
・ジ・オプティカル・ソサイアティ・オブ・アメリカ
（Journal of the Optical Society of America、第59
巻、第6号、1969年刊、第744-747頁）に詳しく記載され
ている。

【００１９】音響光学フィルタは入力する高周波起動信
号の周波数に対応した波長の光についてのみクロスステ
ート（図４（Ａ）参照）となり、それ以外の波長に対し
ては、バーステート（図４（Ｂ）参照）となる。

【００２０】また、音響光学フィルタは、複数の異なる
周波数を持つ高周波信号を入力すると、各高周波信号に
対応した、波長の異なる複数の光についてクロスステー
トとすることができるという特長を持つ。

【００２１】このため、各波長毎に独立にスイッチング
可能な空間スイッチとして用いることができる。

【００２２】従来のスイッチにおける、分波器、合波
器、および波長数と等しい数の光空間スイッチと同じ動
作を、本発明の光スイッチでは、一つの光スイッチのみ
で実現することが可能とされるため、装置を小型化する
ことができる。

【００２３】また、従来の光スイッチでは、光分波器の
出力波長、光合波器の入力波長を変化させることができ
ないため、波長多重光の各々の間の波長間隔を自由に設
定することはできなかった。

【００２４】これに対して、本発明の光スイッチによれ
ば、駆動高周波信号の周波数を連続的に変化させること
により、音響光学フィルタの選択波長を連続的に変化さ
せることができることから、波長多重光の各々の間の波
長間隔を自由に設定することができる。

【００２５】次に、サブキャリア信号重畳によるスイッ
チ動作について説明する。

【００２６】光変調器を用いて、音響光学フィルタ入力
前の光に、スイッチの段数に等しい数の、周波数の異な
るサブキャリア信号を重畳する。

【００２７】光変調器においては波長毎に独立に変調す
る必要があるため、音響光学変調器や音響光学フィルタ
等を用いる。

【００２８】各音響光学フィルタの駆動器では、光に重
畳されたサブキャリア信号と発振器出力とのビートをと
る。音響光学フィルタ駆動器内の発振器の周波数を各段
毎に異なるものとすれば、ビート周波数は各段毎に異な
る。ビート周波数が音響光学フィルタ駆動周波数に等し
くなる段の音響光学フィルタのみがクロスステートとな
り、任意の方路間での切替ができる。

【００２９】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。

【００３０】

【実施例１】図１は本発明に係る光スイッチの一実施例
を説明するための図である。図１を参照して、本実施例
は、複数の音響光学フィルタをクロスバー型に接続して
構成される。

【００３１】４本の入力光伝送路211〜214の各々に1548
nmと1556nmの２波を波長多重し、音響光学フィルタ111
〜144に入力する。

【００３２】音響光学フィルタ111〜144は波長1548nmの
光に対しては駆動周波数が175MHzのときクロスステート
となり、波長1556nmの光に対しては駆動周波数が174MHz
のときクロスステートとなる。

【００３３】各音響光学フィルタについて、周波数175M
Hzまたは174MHzの高周波信号をオンまたはオフとするこ
とにより、それぞれ波長1548nm、1556nmの光のスイッチ
ングが、他の波長の光の影響を受けることなく行える。

【００３４】スイッチ回路の閉塞性については、波長多
重されていない入出力光伝送路間で光空間スイッチを用
いてスイッチングした場合と同様である。要求される閉
塞の程度に応じ、クロスバーの他にダブルクロスバー、
Ｎステージプレーナ（N-Stage Planar）、ベネス（Bene
s）、クロスネットワーク（Clos Network）、マルチプ
ル・サブストレート（Multiple Substrate）等の構成を
採用することができる。なお、これらのスイッチ回路の
構成については、スパンケ（Ron A. Spanke）に よる文
献（アイトリプルイー・コミュニケーションズ・マガジ
ン（IEEE Communications Magazine）、第25巻、第5
号、1987年刊、第42-48頁）に詳細に記載されている。

【００３５】図５に示した従来技術の例では、光スイッ
チ回路（光空間スイッチ回路）43-1〜43-mの各々が、そ
れぞれクロスバー等上記した構成を持っており、それが
ｍ個必要であり、このほかに光分波器、合波器などが必
要とされ装置が大型化するが、図１に示した本実施例で
は、一つの光スイッチによって、複数の波長について各
波長毎独立に、任意の方路間での切替が行えることから
装置が小型化する。

【００３６】また、従来技術において用いられている光
分波器、光合波器の透過波長は固定されているため、波
長多重された各光の波長間隔の変化には対応できない
が、本実施例の光スイッチでは、駆動ＲＦ周波数を連続
的に変化させることにより、音響光学フィルタの選択波
長を連続的に変えることが可能とされ、波長間隔の変化
に対応できる。

【００３７】本実施例において、光スイッチの入出力伝
送路数は４に限定されるものでなく、所望の自然数とす
ることが出来る。

【００３８】また、本実施例において、各光伝送路にお
ける波長多重数も２に限定されるものでなく、３、４、
８、16、32、100等所望の自然数とすることが出来る。
さらに、出力光伝送路数を入力光伝送路数より大きく、
または、出力光伝送路数を入力光伝送路数より小さくす
ることもできる。

【００３９】そして、本実施例においては、入力光の波
長は、1.5μｍ帯だけでなく1.3μｍ帯等、音響光学フィ
ルタの動作する波長であれば良い。なお、音響光学フィ
ルタの選択波長は音響光学フィルタ温度により変化する
が、音響光学フィルタ駆動器内発振器の周波数を変化さ
せればこれは補正される。また、段数も２段に限らず、
３段10段等所望の段数としてよい。段数を多くすると音
響光学フィルタの通過による光の損失が問題となるが、
この場合、Ｅｒドープ光ファイバ増幅器や、Ｐｒ光ファ
イバ増幅器、半導体光増幅器等の光増幅器を用いて損失
を補うことができる。

【００４０】

【実施例２】図２は本発明の第２の実施例の構成を説明
するための図である。

【００４１】各光伝送路には波長1548nmと1556nmの２波
が波長多重され、光変調器31-1〜31-mに入力される。光
変調器31-1〜31-mとしては音響光学変調器を用いて各波
長毎独立にサブキャリア信号を重畳する。

【００４２】各音響光学フィルタ駆動器511において、
まず、音響光学フィルタ11の入力の一部を光分岐521、5
22により分岐する。

【００４３】分岐された光を光合波器561により合波し
た後、Ｏ／Ｅ（光・電気）変換器571により電気信号に
変換し、乗算器541を用いて各段の音響光学フィルタ駆
動器固有の周波数で発振している発振器531とのビート
をとる。

【００４４】そして、帯域通過フィルタ551により余分
な周波数成分を除去した後、音響光学フィルタ11に入力
する。

【００４５】前記のように、音響光学フィルタ11は、光
変調器で重畳したサブキャリア信号の周波数と音響光学
フィルタ駆動器内の発振器の周波数の差が175MHzのとき
は波長1548nmの光に対してクロスステートとなり、174M
Hzのときは波長1556nmの光に対してクロスステートとな
る。

【００４６】１段目の音響光学フィルタ駆動器内の発振
器の周波数を100MHz、２段目の音響光学フィルタ駆動器
内の発振器の周波数が200MHzであるとすると、光変調器
によって275MHzのサブキャリア信号を光に重畳したと
き、1548nmの光に対して１段目はクロスステートとな
り、２段目はバーステートとなる。1556nmの光に対して
は、１段目、２段目ともバーステートである。

【００４７】このように、光スイッチ回路の前段に設け
た光変調器31-1〜31-mによって各波長毎独立に光スイッ
チを制御することができ、波長多重された光を分波する
ことなく任意の方路間でのスイッチングが行える。

【００４８】本実施例においては、入力伝送路数、入力
伝送路の波長多重数は、前記第１の実施例と同様所望の
数としてよい。各波長毎のスイッチ回路の閉塞性につい
ても前記第１の実施例と同様である。

【００４９】また、光に重畳するサブキャリア信号の周
波数と、音響光学フィルタの駆動内発振器の周波数は、
それらの間の差が音響光学フィルタを駆動する175MHz付
近となれば良く、上記実施例のように275MHzと100MHzの
組み合わせだけでなく、175MHzと0MHz、2.5GHzと2.325G
Hz等何でも良い。

【００５０】また、ビート周波数を175MHzとせず、175M
Hzより小さい周波数としてアップコンバートしたり、17
5MHzより大きい周波数としてダウンコンバートしたりし
て、音響光学フィルタ駆動周波数を175MHzとすることも
できる。

【００５１】２段目のセルフルーティング光波長スイッ
チ内発振器の周波数は、１段目の発振器の周波数との差
が、1.5μｍ帯をカバーする音響光学フィルタ駆動周波
数帯域幅（5MHz程度）より大きいように決めれば、100M
Hzでなくとも良い。

【００５２】そして、本実施例においては、図２に示す
複数の光波長スイッチ501〜504の相互接続形態は前記第
１の実施例で説明したようにクロスバー型のみならず所
望の接続形態としてよい。

【００５３】

【実施例３】図３は、本発明の第３の実施例の構成を示
す図である。図３を参照して、各ノード60-1〜60-mは、
発振波長1548nmの光源61-1、61-3、61-m-1と、発振波長
1556nmの光源61-2、61-4、61-mとを備え、二つの波長の
光は光合波器63-1、63-2、63-mによって合波され、光変
調器31-1、31-2、31-mに入力される。

【００５４】光変調器31-1、31-2、31-mは、音響光学変
調器や音響光学フィルタ等、各波長毎独立に変調できる
変調器である。これら光変調器31-1、31-2、31-mによっ
て各波長の光に独立にサブキャリア信号を重畳し、それ
ぞれ光伝送路21-1、21-2、21-mに波長多重光を出力す
る。

【００５５】あるいは、発振波長1548nmの光源61-1、61
-3、61-m-1と発振波長1556nmの光源61-2、61-4、61-mの
出力を合波する前に変調してサブキャリアを重畳し、そ
の後合波して、光伝送路21-1、21-2、21-mに出力しても
良い。

【００５６】光波長スイッチ401回路（図２の光波長ス
イッチ401と同一の構成）では、前記第２の実施例で説
明した原理に従い、サブキャリア信号に対応した音響光
学フィルタのみがクロスステートとなり、各波長の光が
独立にスイッチングされ、光伝送路22-1、22-2、22-mに
出力される。

【００５７】このように、各ノードに設けた光変調器に
よって各波長毎独立に遠隔的に光スイッチを制御でき、
波長多重された光を分波することなく、任意のノード間
を接続することができる。

【００５８】以上、本発明を上記態様に即して説明した
が、本発明は上記態様にのみ限定されるものでなく、本
発明の原理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スイッ
チによれば、波長多重された光を分波することなく一つ
の光スイッチで光スイッチングを実施することができる
ため、装置の小型化を達成するという効果を有する。ま
た、本発明によれば、音響光学フィルタの駆動高周波信
号の周波数を可変させることにより、波長多重光の波長
間隔を自由に設定することができる。さらに、本発明に
よれば、光スイッチ回路前段や光スイッチから離れたノ
ード内に設けられた光変調器によって光にサブキャリア
信号を重畳することによって光スイッチ回路を制御し、
各波長毎に任意の方路間での切替ができるため、入力伝
送路数に等しい数の光分波器、波長多重数に等しい光ス
イッチ回路、出力伝送路数に等しい光合波器を必要とせ
ず、装置が小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の説明するための図であ
り、音響光学フィルタをクロスバー型に接続した光スイ
ッチの構成例を示す。

【図２】本発明の第２の実施例を説明するための図であ
り、光変調器を光スイッチ回路前段に接続した場合の構
成を示す。

【図３】本発明の第３の実施例を説明するための図であ
り、光変調器を光スイッチ回路から離れた送信ノード内
に設置した場合の構成を示す。

【図４】（Ａ）は音響光学フィルタのクロスステートの
状態を示す図である。（Ｂ）は音響光学フィルタのバー
ステートの状態を示す図である。

【図５】従来の光スイッチ回路の構成図である。

【符号の説明】

11、111〜144 音響光学フィルタ 21-1〜21-m、22-1〜22-m 光伝送路 211、212、213、214、221、222、223、224 光伝送路 31-1〜31-m 光変調器 33-1、33-m 光分波器 34-1、34-m 光合波器 401 光波長スイッチ回路 43-1、43-n 光空間スイッチ 41-1、41-m、44-1、44-m 波長変換器 501、502、503、504 光波長スイッチ回路 511 音響光学フィルタ駆動器 521、522 光分岐 531 発振器 541 乗算器 551 帯域通過フィルタ 561、63-1、63-2、63-m 光合波器 571 Ｏ／Ｅ変換器 60-1、60-2、60-m ノード 61-1、61-2、61-3、61-4、61-m-1、61-m 光源 62-1、62-2、62-m 光受信器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−165071（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−204002（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136494（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−80366（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−121427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−36643（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 G02F 1/33 H04Q 3/52

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音響光学フィルタをスイッチ素子として含
   む光スイッチを並列及び／又は縦列形態に接続してなる
   光ネットワークにおいて、 前記光スイッチの入力前段の光伝送路に設けた光変調器
   を用いて前記音響光学フィルタの入力光にサブキャリア
   信号を重畳し、 前記サブキャリア信号により前記音響光学フィルタのス
   イッチングを制御することを特徴とする光スイッチの制
   御方法 。
2. 【請求項２】送信ノードが少なくとも前記光変調器を備
   え、該光変調器を用いて音響光学フィルタを含む光スイ
   ッチの入力光にサブキャリア信号を重畳し、該サブキャ
   リア信号によって該光スイッチのスイッチングを制御す
   る、ことを特徴とする請求項１記載の光スイッチの制御
   方法。
3. 【請求項３】音響光学フィルタをスイッチ素子として含
   む光スイッチを並列及び／又は縦列形態に接続してなる
   光ネットワークにおいて、前記光スイッチの入力前段の光伝送路に設けた光変調器
   を用いて前記音響光学フィルタの入力光にサブキャリア
   信号を重畳し 、前記サブキャリア信号により前記音響光学フィルタのス
   イッチングを制御することを特徴とする光スイッチ制御
   装置 。
4. 【請求項４】スイッチ素子として音響光学フィルタを含
   む光スイッチを並列及び／又は縦列形態に接続してなる
   光ネットワークにおける光スイッチ制御装置であって、前記光スイッチ制御装置の入力前段に設けられ、複数の
   光伝送路中のそれぞれの光にサブキャリア信号を重畳す
   るための複数の光変調器を備え 、前記光スイッチが 、前記音響光学フィルタの入力光伝送路の一方を伝搬する
   信号光を一部分岐する第１の光分岐と 、他方の入力光伝送路を伝搬する信号光を一部分岐する第
   ２の光分岐と、 前記第１及び第２の光分岐により分岐された光を合波す
   る合波器と 、前記合波器の出力光を受信しサブキャリア信号を得る光
   ・電気変換器と 、前記音響光学フィルタについて固有の発振周波数を出力
   する発振器と 、前記光・電気変換器の出力信号に前記発振器の出力を乗
   じ、前記サブキャリア信号と前記発振器の出力周波数の
   差周波数を得て前記音響光学フィルタに入力するための
   乗算器と 、を備えた ことを特徴とする光スイッチ制御装置。
5. 【請求項５】光源と、光にサブキャリア信号を重畳する
   ための光変調器と、光受信器を備えた複数のノードと、前記複数のノードと光伝送路によって結合された光スイ
   ッチと、 を含み、 前記光スイッチが、 前記音響光学フィルタの入力光伝送路の一方を伝搬する
   信号光を一部分岐する第１の光分岐と、 他方の入力光伝送路を伝搬する信号光を一部分岐する第
   ２の光分岐と、 前記第１及び第２の光分岐により分岐された光を合波す
   る合波器と、 前記合波器の出力光を受信しサブキャリア信号を得る光
   ・電気変換器と、 前記音響光学フィルタについて固有の発振周波数を出力
   する発振器と、 前記光・電気変換器の出力信号に前記発振器の出力を乗
   じ、前記サブキャリア信号と前記発振器の出力周波数の
   差周波数を得て前記音響光学フィルタに入力するための
   乗算器と、 を備えたことを特徴とする光ネットワーク 。