JP3117006B2 - 光波長セレクタ及び波長多重光ネットワーク - Google Patents

光波長セレクタ及び波長多重光ネットワーク

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JP3117006B2
JP3117006B2 JP10115207A JP11520798A JP3117006B2 JP 3117006 B2 JP3117006 B2 JP 3117006B2 JP 10115207 A JP10115207 A JP 10115207A JP 11520798 A JP11520798 A JP 11520798A JP 3117006 B2 JP3117006 B2 JP 3117006B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム、
光交換システムなどに用いられる光波長セレクタおよび
波長多重光ネットワークに関するものである。
【0002】
【従来の技術】波長多重ネットワークなどでは、複数の
波長の光を多重した波長多重光から、特定の波長の光だ
けを選択して出力する光波長セレクタが用いられる。例
えば図6に示すような波長多重光ネットワークにおい
て、ノードN0〜N31の光送信器100−1〜100
−31には送信波長として波長λ0〜λ31が割り当て
られている。光送信器100から送信された光はスター
カプラ110により合波され、合波された波長λ0〜λ
31の波長多重光が各ノードに送られる。各ノードでは
光波長セレクタ120により任意の波長の光を選択し、
選択した光を光受信機130により受信する。光波長セ
レクタとしては、音響光学効果フィルタなどの波長可変
フィルタを用いることもできるが、高速選択が可能で、
かつ、デジタル信号により制御可能な光ゲート・スイッ
チを用いた光波長セレクタが注目されている。光ゲート
・スイッチを用いた光波長セレクタの代表的な構成を図
7及び図8に示す。
【0003】図7の光波長セレクタの例として、M.Z
irngiblとC.H.Joynerによる提案がE
lectronics Letters,vol.3
0,No.9,pp.700−701,April 1
994に、また、図8の光波長セレクタの例として、
Y.TachikawaとY.Inoueによる提案が
Electronics Letters,vol.3
1,No.23,pp.2029−2030 Nove
mber 1995に記載されている。
【0004】図7の光波長セレクタは、光波長分波器1
0、光ゲート・スイッチ20、光波長合波器30からな
る。光ファイバ1から入力された波長λ0〜λ31の波
長多重光は光波長分波器10により波長毎に分波され、
波長λ0,λ1,λ2,…,λ31がそれぞれ出力ポー
トo0,o1,o2,…,o31から出力される。光ゲ
ート・スイッチ20としては半導体光増幅器が多く用い
られ、電流を流すとオン状態となって光を透過し、流さ
ないとオフ状態となって光を遮断する。32個の光ゲー
ト・スイッチ20−0〜20−31のうち、任意の1個
をオンにし、それ以外をオフとすることにより任意の1
波長だけが光波長合波器30を経て光ファイバ2から出
力される。しかしながら、この光波長セレクタは使用す
る波長数と同じ数の光ゲート・スイッチを要するという
問題がある。
【0005】光ゲート・スイッチはこの光波長セレクタ
中で唯一の能動素子であり、駆動回路などを必要とする
ため、光ゲート・スイッチの数はハード量、コスト、消
費電力などに直接影響する。上記した問題を解決した図
8の光波長セレクタは、光分波器40、光ゲート・スイ
ッチ20、光波長ルータ50、光ゲート・スイッチ2
1、光合波器60からなる。光波長ルータ50の入力ポ
ート、出力ポートと透過する波長の関係は以下に示す表
1のようになっている。
【0006】
【表1】 光ファイバ1から入力された波長λ0〜λ31の波長多
重光は光分波器40により分波される。今、光ゲート・
スイッチ20−2がオンになっているとすると、光波長
ルータ50の入力ポートi2から波長λ0〜λ31の波
長多重光が入力される。このとき出力ポートo0,o
1,…,o7からは波長λ16,λ17,…,λ23の
光が出力される。光ゲート・スイッチ21−0〜21−
7のうち、21−7だけがオンになっているとすると、
波長λ23の光だけが光合波器60を経て光ファイバ2
から出力される。以上のようにして、光ゲート・スイッ
チ20−0〜20−3と光ゲート・スイッチ21−0〜
21−7のうちそれぞれ1個ずつをオンにすることによ
り32波長から任意の1波長を選択することができる。
この構成では必要とする光ゲート・スイッチの数は12
個となっており、図7の構成の32個と比べて大幅に削
減されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8の
光波長セレクタでは光分波器40、光合波器60による
分波、合波に伴う光パワーの損失が大きいという問題点
がある。図8に示した例では、光分波器40において
1:4の分波をしているので最低6dB、光合波60に
おいては8:1の合波をしているので最低9dBの損失
が生じる。このため、例えば図6の波長多重光ネットワ
ークに適用した場合は光受信器130における受光パワ
ーが不足し、十分に低いビット誤り率を得られなくなる
可能性がある。また、光ゲート・スイッチの数に関して
も、可能であれば更に削減したいという要求がある。
【0008】光波長セレクタを用いた波長多重光ネット
ワークにおいては、使用する波長の数をできるだけ少な
くしたいという要求がある。例えば、光ゲート・スイッ
チとして半導体光増幅器を用いた場合、半導体光増幅器
の利得飽和により、入力される全波長の光パワーの合計
が制限される。したがって、入力される波長数が少なけ
れば1波長当たりの光パワーを大きくすることができ、
光受信器において十分な受光パワーを得易くなる。ま
た、光増幅器の利得帯域が限られているので、波長数が
少ないほど波長間隔を大きくすることができ、波長間の
クロストークが生じにくくなるという利点もある。
【0009】本発明の目的は、光分波器、光波長ルー
タ、光合波器および光ゲート・スイッチで構成された光
波長セレクタにおいて、光ゲート・スイッチの数を最小
にすることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、1×K
0の光分波器と、該光分波器の出力ポートの各々に接続
されたK0個の光ゲート・スイッチと、前段に位置する
前記各光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポートが接続
されたKi×Ki+1の光波長ルータであって、i=0,
1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段
の光波長ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力ポー
トに接続されたKi+1個の光ゲート・スイッチであっ
て、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)
に対するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の
光ゲート・スイッチに入力ポートが接続されたKN×1
の光合波器を具備して構成され、かつ、K0,K1
2,…,KNが2,3,4のいずれかであることを特徴
とする光波長セレクタが得られる。
【0011】さらに、本発明によれば、1×K0の光波
長分波器と、該光波長分波器の出力ポートの各々に接続
されたK0個の光ゲート・スイッチと、前段に位置する
前記各光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポートが接続
されたKi×Ki+1の光波長ルータであって、i=0,
1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段
の光波長ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力ポー
トに接続されたKi+1個の光ゲート・スイッチであっ
て、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)
に対するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の
光ゲート・スイッチに入力ポートが接続されたKN×1
の光波長合波器を具備して構成され、かつ、K0,K1
2,…,KNが2,3,4のいずれかであることを特徴
とする光波長セレクタが得られる。
【0012】さらに、本発明によれば、1×K0の光波
長分波器と、該光波長分波器の出力ポートの各々に接続
されたK0個の光ゲート・スイッチと、前段に位置する
前記各光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポートが接続
されたKi×Ki+1の光波長ルータであって、i=0,
1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段
の光波長ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力ポー
トに接続されたKi+1個の光ゲート・スイッチであっ
て、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)
に対するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の
光ゲート・スイッチに入力ポートが接続されたKN×1
の光合波器を具備して構成され、かつ、K0,K1
2,…,KNが2,3,4のいずれかであることを特徴
とする光波長セレクタが得られる。
【0013】又、本発明によれば、1×Kの光分波器
と、該光分波器の出力ポートの各々に接続されたK
の光ゲート・スイッチと、前段に位置する前記各光ゲー
ト・スイッチそれぞれに入力ポートが接続されたK×
i+1の光波長ルータであって、i=0,1,2,
…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光波長
ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力ポートに接続
されたK i+1個の光ゲート・スイッチであっ
て、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)
に対するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の
光ゲート・スイッチに入力ポートが接続されたK×1
の光波長合波器を具備して構成され、かつ、K
,K,…,Kが2,3,4のいずれかであるこ
とを特徴とする光波長セレクタが得られる。
【0014】
【0015】又、本発明によれば、送信光波長としてW
個(Wは2以上の整数、以下同じ)の波長を有し各々異
なる波長の光信号を送信するW個の光送信器からなるS
個(Sは2以上の整数、以下同じ)の光送信器群と、該
光送信器群の1個から送信されたW個の光信号を入力と
し該光信号を合波した波長多重光信号を出力する。光合
波器と、該光合波器から出力された前記波長多重光信号
を分波してW個の出力ポートから出力するS個の光分波
器と、該S個の光分波器の各々から出力されたS個の波
長多重光信号を入力とし、任意の入力ポートから入力さ
れた波長多重光信号を複数の出力ポートから同時に出力
することが可能なW個のS×Sの光クロスバ・スイッチ
と、前記S×Sの光クロスバ・スイッチから出力された
波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号から任意
の1波長の光信号を選択して出力する(W×S)個の光
波長セレクタと、該光波長セレクタから出力された光信
号を受信し、電気信号に変換して出力する(W×S)個
の光受信器とからなり、前記光波長セレクタが、1×K
の光分波器と、該光分波器の出力ポートの各々に接続
されたK個の光ゲート・スイッチと、前段に位置する
前記各光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポートが接続
されたK×Ki+1の光波長ルータであって、i=
0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対する
N段の光波長ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力
ポートに接続されたKi+1個の光ゲート・スイッチで
あって、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然
数)に対するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前
段の光ゲート・スイッチに入力ポートが接続されたK
×1の光合波器を具備して構成され、かつ、K
,K,…,Kが2,3,4のいずれかであるこ
とを特徴とする波長多重光ネットワークが得られる。
【0016】又、本発明によれば、送信光波長としてW
個(Wは2以上の整数、以下同じ)の波長を有し各々異
なる波長の光信号を送信するW個の光送信器からなるS
個(Sは2以上の整数、以下同じ)の光送信器群と、該
光送信器群の1個から送信されたW個の光信号を入力と
し該光信号を合波した波長多重光信号を出力する。光合
波器と、該光合波器から出力された前記波長多重光信号
を分波してW個の出力ポートから出力するS個の光分波
器と、該S個の光分波器の各々から出力されたS個の波
長多重光信号を入力とし、任意の入力ポートから入力さ
れた波長多重光信号を複数の出力ポートから同時に出力
することが可能なW個のS×Sの光クロスバ・スイッチ
と、前記S×Sの光クロスバ・スイッチから出力された
波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号から任意
の1波長の光信号を選択して出力する(W×S)個の光
波長セレクタと、該光波長セレクタから出力された光信
号を受信し、電気信号に変換して出力する(W×S)個
の光受信器とからなり、前記光波長セレクタが、1×K
の光波長分波器と、該光波長分波器の出力ポートの各
々に接続されたK 0個の光ゲート・スイッチと、前段
に位置する前記各光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポ
ートが接続されたK×Ki+1の光波長ルータであっ
て、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)
に対するN段の光波長ルータと、それぞれ該光波長ルー
タの出力ポートに接続されたKi+1個の光ゲート・ス
イッチであって、i=0,1,2,…,N−1(Nは任
意の自然数)に対するN段の光ゲート・スイッチと、そ
れぞれ前段の光ゲート・スイッチに入力ポートが接続さ
れたK×1の光波長合波器を具備して構成され、か
つ、K,K,K,…,Kが2,3,4のいずれ
かであることを特徴とする波長多重光ネットワークが得
られる。
【0017】又、本発明によれば、送信光波長としてW
個(Wは2以上の整数、以下同じ)の波長を有し各々異
なる波長の光信号を送信するW個の光送信器からなるS
個(Sは2以上の整数、以下同じ)の光送信器群と、該
光送信器群の1個から送信されたW個の光信号を入力と
し該光信号を合波した波長多重光信号を出力する。光合
波器と、該光合波器から出力された前記波長多重光信号
を分波してW個の出力ポートから出力するS個の光分波
器と、該S個の光分波器の各々から出力されたS個の波
長多重光信号を入力とし、任意の入力ポートから入力さ
れた波長多重光信号を複数の出力ポートから同時に出力
することが可能なW個のS×Sの光クロスバ・スイッチ
と、前記S×Sの光クロスバ・スイッチから出力された
波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号から任意
の1波長の光信号を選択して出力する(W×S)個の光
波長セレクタと、該光波長セレクタから出力された光信
号を受信し、電気信号に変換して出力する(W×S)個
の光受信器とからなり、前記光波長セレクタが、1×K
の光波長分波器と、該光波長分波器の出力ポートの各
々に接続されたK個の光ゲート・スイッチと、前段に
位置する前記各光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポー
トが接続されたK×Ki+1の光波長ルータであっ
て、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)
に対するN段の光波長ルータと、それぞれ該光波長ルー
タの出力ポートに接続されたKi+1個の光ゲート・ス
イッチであって、i=0,1,2,…,N−1(Nは任
意の自然数)に対するN段の光ゲート・スイッチと、そ
れぞれ前段の光ゲート・スイッチに入力ポートが接続さ
れたK×1の光合波器を具備して構成され、かつ、K
,K,K,…,Kが2,3,4のいずれかであ
ることを特徴とする波長多重光ネットワークが得られ
る。
【0018】又、本発明によれば、送信光波長としてW
個(Wは2以上の整数、以下同じ)の波長を有し各々異
なる波長の光信号を送信するW個の光送信器からなるS
個(Sは2以上の整数、以下同じ)の光送信器群と、該
光送信器群の1個から送信されたW個の光信号を入力と
し該光信号を合波した波長多重光信号を出力する。光合
波器と、該光合波器から出力された前記波長多重光信号
を分波してW個の出力ポートから出力するS個の光分波
器と、該S個の光分波器の各々から出力されたS個の波
長多重光信号を入力とし、任意の入力ポートから入力さ
れた波長多重光信号を複数の出力ポートから同時に出力
することが可能なW個のS×Sの光クロスバ・スイッチ
と、前記S×Sの光クロスバ・スイッチから出力された
波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号から任意
の1波長の光信号を選択して出力する(W×S)個の光
波長セレクタと、該光波長セレクタから出力された光信
号を受信し、電気信号に変換して出力する(W×S)個
の光受信器とからなり、前記光波長セレクタが、1×K
の光分波器と、該光分波器の出力ポートの各々に接続
されたK個の光ゲート・スイッチと、前段に位置する
前記各光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポートが接続
されたK×Ki+1の光波長ルータであって、i=
0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対する
N段の光波長ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力
ポートに接続されたKi+1個の光ゲート・スイッチで
あって、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然
数)に対するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前
段の光ゲート・スイッチに入力ポートが接続されたK
×1の光波長合波器を具備して構成され、かつ、K
,K,…,Kが2,3,4のいずれかであるこ
とを特徴とする波長多重光ネットワークが得られる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
について図1を参照して説明する。第1の実施の形態
は、N=2,K0=4,K1=4,K2=2とした光波長
セレクタであり、図1に示すように光分波器40、光ゲ
ート・スイッチ20、光波長ルータ50、光ゲート・ス
イッチ21、光波長ルータ51、光ゲート・スイッチ2
2、光合波器60からなる。光分波器40と光合波器6
0は光ファイバ製の融着型のものである。光ゲート・ス
イッチ20,21,22は半導体光増幅器を用いたもの
で、電流を流すとオン状態になり光を透過し、電流を流
さないとオフ状態になり光を遮断する。光波長ルータ5
0,51は石英ガラス基板上に作成されたアレイ導波路
回折格子型の波長ルータである。以下の表2、表3はそ
れぞれ光波長ルータ50,51の入力ポート、出力ポー
トと透過する波長の関係を示している。
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】 今、光ゲート・スイッチ20−3,21−3,22−1
がオンで、その他がオフであるとする。光ファイバ1か
ら入力された波長λ0〜λ31の光は、光分波器40で
分波される。光ゲート・スイッチ20−3がオンなの
で、光波長ルータ50の入力ポートi3から波長λ0〜
λ31の光が入力され、出力ポートo0から波長λ2
4,λ25の光が、出力ポートo1から波長λ26,λ
27の光が、出力ポートo2から波長λ28,λ29の
光が、出力ポートo3から波長λ30,λ31の光が出
力される。
【0022】ここで、光ゲート・スイッチ21−3がオ
ンなので、光波長ルータ51の入力ポートi3から波長
λ30,λ31の光が入力され、出力ポートo0から波
長λ30の光が、出力ポートo1から波長λ31の光が
出力される。ここで、光ゲート・スイッチ22−1がオ
ンなので、波長λ31の光が光合波器60を経て光ファ
イバ2から出力される。以上のようにして、光ゲート・
スイッチ20−0〜20−3の何れか、21−0〜21
−3の何れか、22−0〜22−1の何れかの合計3個
をオンにすることにより、32波長から任意の1波長を
選択することができる。本実施の形態では光ゲート・ス
イッチの数は10個であり、図7の従来例の32個はも
とより、図8の従来例の12個よりも少ない。一般に本
実施の形態では2N波長から1波長を選択する光波長セ
レクタを構成するのに必要な光ゲート・スイッチの数は
2N個である。
【0023】次に、本発明の第2の実施の形態について
図2を参照して説明する。第2の実施の形態はN=2,
0=4,K1=4,K2=2とした光波長セレクタであ
り、図2に示すように光分波器10、光ゲート・スイッ
チ20、光波長ルータ50、光ゲート・スイッチ21、
光波長ルータ51、光ゲート・スイッチ22、光波長合
波器30からなる。光ゲート・スイッチ20,21,2
2と光波長ルータ50,51は第1の実施の形態で用い
たものと同一である。光波長分波器10、光波長合波器
30は石英ガラス基板上に作成されたアレイ導波路回折
格子デバイスである。以下の表4、表5はそれぞれ光波
長分波器10、光波長合波器30の入力ポート、出力ポ
ートと透過する波長の関係を示している。
【0024】
【表4】
【0025】
【表5】 今、光ゲート・スイッチ20−3,21−3,22−1
がオンで、その他がオフであるとする。光ファイバ1か
ら入力された波長λ0〜λ31の光は、光波長分波器1
0で分波され、波長λ0〜λ7の光が出力ポートo0か
ら、波長λ8〜λ15の光が出力ポートo1から、波長
λ16〜λ23の光が出力ポートo2から、波長λ24
〜λ31の光が出力ポートo3から出力される。光ゲー
ト・スイッチ20−3がオンなので、光波長ルータ50
の入力ポートi3から波長24〜λ31の光が入力さ
れ、出力ポートo0から波長λ24,λ25の光が、出
力ポートo1から波長λ26,λ27の光が、出力ポー
トo2から波長λ28,λ29の光が、出力ポートo3
から波長λ30,λ31の光が出力される。ここで、光
ゲート・スイッチ21−3がオンなので、光波長ルータ
51の入力ポートi3から波長λ30,λ31の光が入
力され、出力ポートo0から波長λ30の光が、出力ポ
ートo1から波長λ31の光が出力される。
【0026】ここで、光ゲート・スイッチ22−1がオ
ンなので、波長λ31の光が光波長合波器30の入力ポ
ートi1から出力ポートo0へ透過し、光ファイバ2か
ら出力される。以上のようにして、光ゲート・スイッチ
20−0〜20−3の何れか、21−0〜21−3の何
れか、22−0〜22−1の何れかの合計3個をオンに
することにより、32波長から任意の1波長を選択する
ことができる。本実施の形態でも第1の実施の形態と同
様に、2N波長から1波長を選択する光波長セレクタを
構成するのに必要な光ゲート・スイッチの数は2N個で
ある。加えて、本実施の形態では、図8の従来例や第1
の実施の形態での光分波器40、光合波器60の代わり
に光波長分波器10、光波長合波器30を用いているの
で、この部分での光パワーの損失が小さいという利点が
ある。光波長分波器10、光波長合波器30の損失は高
々2dBなので、光波長セレクタ全体での損失を比較す
ると、本実施の形態では第1の実施の形態よりも5dB
以上も小さい。
【0027】次に、本発明の第3の実施の形態について
図3を参照して説明する。第3の実施の形態は、W=
8,S=4とした32×32波長多重光ネットワークで
ある。図3にその構成を示す。各ノードの光送信器10
0には、それぞれ固有の送信波長が割り当てられてい
る。光送信器100−0,100−1,…,100−7
にそれぞれ波長λ0,λ1,…,λ7が割り当てられて
おり、同じ波長λ0〜λ7が光送信器100−8〜10
0−15、光送信器100−16〜100−23、光送
信器100−24〜100−31にも割り当たられてい
る。送信された波長λ0〜λ7の光が光波長合波器14
0により波長多重され、この波長多重光が光分波器15
0により分波されて4×4の光クロスバ・スイッチ16
0の全てに分配される。
【0028】光クロスバ・スイッチ160の構成を図4
に示す。光クロスバ・スイッチ160は半導体基板上に
形成されており、入力導波路200、光分波器210、
導波路220、半導体光増幅器230、導波路240、
光合波器250、出力導波路260からなる。半導体光
増幅器230が光ゲート・スイッチとして動作し、これ
のオン・オフにより任意のポート間を接続することがで
きる。また、同一の光分波器210に接続された複数の
半導体増幅器230を同時にオンにすることにより、1
つの入力導波路から入力された光を複数の出力導波路に
同時に出力することもできる。この機能をマルチキャス
トと呼ぶ。光クロスバ・スイッチ160の出力ポートに
は光波長セレクタ120が接続されている。この光波長
セレクタは本願の第2の発明においてN=1,K0
4,K1=2としたもので、図5に示すように光波長分
波器10、光ゲート・スイッチ20、光波長ルータ5
0、光ゲート・スイッチ21、光波長合波器30からな
る。光ゲート・スイッチ20−0〜20−3の何れか
と、光ゲート・スイッチ21−0,21−1の何れかの
合計2個をオンにすることにより波長λ0〜λ7から任
意の1波長を選択して出力する。光受信器130は光波
長セレクタ120で選択された波長の光信号を受信す
る。
【0029】ここで、ノードN0からノードN1へのデ
ータ転送と、ノードN1からノードN2へのデータ転送
とを同時に行う場合の動作を説明する。ノードN0から
送信された波長λ0の光信号と、ノードN1から送信さ
れた波長λ1の光信号とは光波長合波器140で合波さ
れた後、光分波器150で分波されて8個の光クロスバ
・スイッチ160の入力ポートi0に分配される。光ク
ロスバ・スイッチ160はマルチキャストが可能なの
で、光クロスバ・スイッチ160−0の入力ポートi0
と出力ポートo1,o2を同時に接続する。
【0030】その結果、ノードN0から送信された波長
λ0の光信号と、ノードN1から送信された波長λ1の
光信号とが波長多重された波長多重光信号が光波長セレ
クタ120−1,120−2の両方に入力される。光波
長セレクタ120−1では波長λ0を選択し、光波長セ
レクタ120−2では波長λ1を選択する。以上によ
り、ノードN0から送信された波長λ0の光信号はノー
ドN1の光受信器130−1により受信され、ノードN
1から送信された波長λ1の光信号はノードN2の光受
信器130−2により受信されるので、ノードN0から
ノードN1へのデータ転送と、ノードN1からノードN
2へのデータ転送とが同時に行われたことになる。この
波長多重ネットワークは論理的にはクロスバ網であり、
図6に示した従来の波長多重光ネットワークと全く同等
の機能を有する。
【0031】ここで、図6の波長多重光ネットワークに
上記した第2の実施の形態で示した光波長セレクタを適
用した場合と、本実施の形態とで必要とする光ゲート・
スイッチの数および波長数の比較を行う。上記した第2
の実施の形態で示した光波長セレクタには10個の光ゲ
ート・スイッチが用いられているので、図6の波長多重
光ネットワークでは全部で320個の光ゲート・スイッ
チが必要である。一方、本実施の形態では1個の光クロ
スバ・スイッチ160に16個、光波長セレクタ120
に6個の光ゲート・スイッチが必要なので、ネットワー
ク全体ではやはり320個の光ゲート・スイッチが必要
である。必要な波長数に関しては、図6の波長多重光ネ
ットワークでは32波長、本実施の形態では8波長が必
要である。したがって、図6の波長多重光ネットワーク
と同じ機能を本実施の形態で実現するのに、光ゲート・
スイッチ数に関しては同数、波長数に関しては1/4し
か必要としないことになる。半導体光増幅器である光ゲ
ート・スイッチに入力される波長数を少なくできること
により、1波長当たりの光パワーを大きくすることが可
能になる等の利点が生じる。
【0032】上記した第1及び第2の実施の形態におい
てはN=2,K0=4,K1=4,K2=2とし、第3の
実施の形態においてはW=8,S=4,N=1,K0
4,K1=2としたが、これらの数は請求項に記載した
範囲で任意に定めることができる。
【0033】上記した第1、第2及び第3の実施の形態
において、光ゲート・スイッチとして半導体光増幅器を
用いたが、光ゲート・スイッチの形態は他にも様々なも
のが考えられる。例えば、電界吸収型半導体光変調器
や、電気光学効果、音響光学効果、温度光学効果等を用
いた光スイッチや、液晶光スイッチ、機械式光スイッチ
等を用いることができる。
【0034】上記した第1及び第2の実施の形態におい
て光分波器、光合波器として光ファイバ製の融着型のも
のを用いたが、光合波器、光分波器の材料、構成はこの
限りではない。例えば石英ガラス、半導体、ポリマー等
の基板上に作成された導波路型光合波器、光分波器等が
考えられる。
【0035】上記した第1及び第2の実施の形態におい
て光波長分波器、光波長合波器、光波長ルータとして石
英ガラス基板上に作成されたアレイ導波路回折格子型デ
バイスを用いたが、光波長分波器、光波長合波器、光波
長ルータの材料、構成はこの限りではない。例えば半導
体、ポリマー等の基板上に作成されたアレイ導波路回折
格子型デバイスや、反射型の回折格子デバイス、あるい
は誘電体干渉膜光フィルタ、ファブリ・ペロー型光フィ
ルタ、音響光学効果光フィルタ等を用いたものが考えら
れる。
【0036】上記した第1及び第2の実施の形態におい
て光波長ルータ、光波長分波器、光波長合波器の透過特
性を上記した表1、表2、表3、表4および表5に示し
たが、適用可能な透過特性はこの限れではなく、光波長
ルータ、光波長分波器、光波長合波器の透過特性の組み
合わせて、全ての波長を区別できれば良い。例えば第2
の実施の形態における光波長分波器10は、前記表3に
示したように隣り合う8波長を同一の出力ポートから出
力したが、λ0,λ4,λ8,λ12,λ16,λ2
0,λ24,λ28を出力ポートo0から出力するなど
であっても、他の波長ルータ、光波長ルータ、光波長分
波器、光波長合波器の透過特性が適当に設定されてお
り、全体で全ての波長を区別できれば良い。
【0037】上記した第3の実施の形態における光波長
合波器140は、波長依存性の無い通常の光合波器で代
用することもできる。
【0038】
【発明の効果】上記したように、本発明の第1の実施の
形態に係る光波長セレクタでは、2N波長から1波長を
選択するのに必要な光ゲート・スイッチの数は2N個と
なり、従来の光波長セレクタで必要とする数より少なく
できる。
【0039】本発明の第2の実施の形態に係る光波長セ
レクタでは、それぞれ前記第1の実施の形態に係る光波
長セレクタを構成する光分波器及び光合波器の代わりに
光波長分波器及び光波長合波器を使用するので、分波お
よび合波に伴う光パワーの損失が小さいという更なる効
果が得られる。
【0040】本発明の第3の実施の形態に係る波長多重
光ネットワークでは、空間光スイッチと光波長セレクタ
を用いた構成により、空間多重数および波長多重数を適
当に設定すれば従来の波長多重光ネットワークと同等の
機能を、等しい光ゲート・スイッチ数と、より少ない波
長数で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る波長多重光ネットワークの第1の
実施の形態を示す構成図である。
【図2】本発明に係る波長多重光ネットワークの第2の
実施の形態を示す構成図である。
【図3】本発明に係る波長多重光ネットワークの第3の
実施の形態を示す構成図である。
【図4】第3の実施の形態における光クロスバ・スイッ
チの構成図である。
【図5】第3の実施の形態における光波長セレクタの構
成図である。
【図6】従来の波長多重光ネットワークの構成を示す構
成図である。
【図7】光波長セレクタの第1の従来例を示す構成図で
ある。
【図8】光波長セレクタの第2の従来例を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
1 光ファイバ 2 光ファイバ 10 光波長合波器 20 光ゲート・スイッチ 21 光ゲート・スイッチ 22 光ゲート・スイッチ 30 光波長合波器 40 光分波器 50 光波長ルータ 51 光波長ルータ 60 光波長合波器 100 光送信器 110 スターカプラ 120 光波長セレクタ 130 光受信器 140 光波長合波器 150 光分波器 160 光クロスバ・スイッチ 200 入力導波路 210 光分波器 220 導波路 230 光ゲート・スイッチ 240 導波路 250 光合波器 260 出力導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04Q 3/52 H04B 10/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1×Kの光分波器と、該光分波器の出
    力ポートの各々に接続されたK個の光ゲート・スイッ
    チと、前段に位置する前記各光ゲート・スイッチそれぞ
    れに入力ポートが接続されたK×Ki+1の光波長ル
    ータであって、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意
    の自然数)に対するN段の光波長ルータと、それぞれ該
    光波長ルータの出力ポートに接続されたKi+1個の光
    ゲート・スイッチであって、i=0,1,2,…,N−
    1(Nは任意の自然数)に対するN段の光ゲート・スイ
    ッチと、それぞれ前段の光ゲートスイッチに入力ポート
    が接続されたK×1の光合波器を具備して構成され、
    かつ、K,K,K,…,Kが2,3,4のいず
    れかであることを特徴とする光波長セレクタ。
  2. 【請求項2】 1×Kの光波長分波器と、該光波長分
    波器の出力ポートの各々に接続されたK個の光ゲート
    ・スイッチと、前段に位置する前記各光ゲート・スイッ
    チそれぞれに入力ポートが接続されたK×Ki+1
    光波長ルータであって、i=0,1,2,…,N−1
    (Nは任意の自然数)に対するN段の光波長ルータと、
    それぞれ該光波長ルータの出力ポートに接続されたK
    i+1個の光ゲート・スイッチであって、i=0,1,
    2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光
    ゲート・スイッチと、それぞれ前段の光ゲート・スイッ
    チに入力ポートが接続されたK×1の光波長合波器を
    具備して構成され、かつ、K,K,K,…,K
    が2,3,4のいずれかであることを特徴とする光波長
    セレクタ。
  3. 【請求項3】 1×Kの光波長分波器と、該光波長分
    波器の出力ポートの各々に接続されたK個の光ゲート
    ・スイッチと、前段に位置する前記各光ゲート・スイッ
    チそれぞれに入力ポートが接続されたK×Ki+1
    光波長ルータであって、i=0,1,2,…,N−1
    (Nは任意の自然数)に対するN段の光波長ルータと、
    それぞれ該光波長ルータの出力ポートに接続されたK
    i+1個の光ゲート・スイッチであって、i=0,1,
    2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光
    ゲート・スイッチと、それぞれ前段の光ゲート・スイッ
    チに入力ポートが接続されたKN×1の光合波器を具備
    して構成され、かつ、K,K,K,…,K
    2,3,4のいずれかであることを特徴とする光波長セ
    レクタ。
  4. 【請求項4】 1×Kの光分波器と、該光分波器の出
    力ポートの各々に接続されたK個の光ゲート・スイッ
    チと、前段に位置する前記各光ゲート・スイッチそれぞ
    れに入力ポートが接続されたK×Ki+1の光波長ル
    ータであって、i=0,1,2,…,N−1(Nは任意
    の自然数)に対するN段の光波長ルータと、それぞれ該
    光波長ルータの出力ポートに接続されたK i+1
    個の光ゲート・スイッチであって、i=0,1,2,
    …,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光ゲー
    ト・スイッチと、それぞれ前段の光ゲート・スイッチに
    入力ポートが接続されたK×1の光波長合波器を具備
    して構成され、かつ、K,K,K,…,K
    2,3,4のいずれかであることを特徴とする光波長セ
    レクタ。
  5. 【請求項5】 Nが2以上であることを特徴とする請求
    項1乃至4のいずれか一つに記載の光波長セレクタ。
  6. 【請求項6】 送信光波長としてW個(Wは2以上の整
    数、以下同じ)の波長を有し各々異なる波長の光信号を
    送信するW個の光送信器からなるS個(Sは2以上の整
    数、以下同じ)の光送信器群と、該光送信器群の1個か
    ら送信されたW個の光信号を入力とし該光信号を合波し
    た波長多重光信号を出力する。光合波器と、該光合波器
    から出力された前記波長多重光信号を分波してW個の出
    力ポートから出力するS個の光分波器と、該S個の光分
    波器の各々から出力されたS個の波長多重光信号を入力
    とし、任意の入力ポートから入力された波長多重光信号
    を複数の出力ポートから同時に出力することが可能なW
    個のS×Sの光クロスバ・スイッチと、前記S×Sの光
    クロスバ・スイッチから出力された波長多重光信号を入
    力とし、該波長多重光信号から任意の1波長の光信号を
    選択して出力する(W×S)個の光波長セレクタと、該
    光波長セレクタから出力された光信号を受信し、電気信
    号に変換して出力する(W×S)個の光受信器とからな
    り、前記光波長セレクタが、1×Kの光分波器と、該
    光分波器の出力ポートの各々に接続されたK個の光ゲ
    ート・スイッチと、前段に位置する前記各光ゲート・ス
    イッチそれぞれに入力ポートが接続されたK×K
    i+1の光波長ルータであって、i=0,1,2,…,
    N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光波長ルー
    タと、それぞれ該光波長ルータの出力ポートに接続され
    たKi+1個の光ゲート・スイッチであって、i=0,
    1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段
    の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の光ゲート・ス
    イッチに入力ポートが接続されたK×1の光合波器を
    具備して構成され、かつ、K,K,K,…,K
    が2,3,4のいずれかであることを特徴とする波長多
    重光ネットワーク。
  7. 【請求項7】 送信光波長としてW個(Wは2以上の整
    数、以下同じ)の波長を有し各々異なる波長の光信号を
    送信するW個の光送信器からなるS個(Sは2以上の整
    数、以下同じ)の光送信器群と、該光送信器群の1個か
    ら送信されたW個の光信号を入力とし該光信号を合波し
    た波長多重光信号を出力する。光合波器と、該光合波器
    から出力された前記波長多重光信号を分波してW個の出
    力ポートから出力するS個の光分波器と、該S個の光分
    波器の各々から出力されたS個の波長多重光信号を入力
    とし、任意の入力ポートから入力された波長多重光信号
    を複数の出力ポートから同時に出力することが可能なW
    個のS×Sの光クロスバ・スイッチと、前記S×Sの光
    クロスバ・スイッチから出力された波長多重光信号を入
    力とし、該波長多重光信号から任意の1波長の光信号を
    選択して出力する(W×S)個の光波長セレクタと、該
    光波長セレクタから出力された光信号を受信し、電気信
    号に変換して出力する(W×S)個の光受信器とからな
    り、前記光波長セレクタが、1×Kの光波長分波器
    と、該光波長分波器の出力ポートの各々に接続されたK
    0個の光ゲート・スイッチと、前段に位置する前記各
    光ゲート・スイッチそれぞれに入力ポートが接続された
    ×Ki+1の光波長ルータであって、i=0,1,
    2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光
    波長ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力ポートに
    接続されたKi+1個の光ゲート・スイッチであって、
    i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対
    するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の光ゲ
    ート・スイッチに入力ポートが接続されたK×1の光
    波長合波器を具備して構成され、かつ、K,K,K
    ,…,Kが2,3,4のいずれかであることを特徴
    とする波長多重光ネットワーク。
  8. 【請求項8】 送信光波長としてW個(Wは2以上の整
    数、以下同じ)の波長を有し各々異なる波長の光信号を
    送信するW個の光送信器からなるS個(Sは2以上の整
    数、以下同じ)の光送信器群と、該光送信器群の1個か
    ら送信されたW個の光信号を入力とし該光信号を合波し
    た波長多重光信号を出力する。光合波器と、該光合波器
    から出力された前記波長多重光信号を分波してW個の出
    力ポートから出力するS個の光分波器と、該S個の光分
    波器の各々から出力されたS個の波長多重光信号を入力
    とし、任意の入力ポートから入力された波長多重光信号
    を複数の出力ポートから同時に出力することが可能なW
    個のS×Sの光クロスバ・スイッチと、前記S×Sの光
    クロスバ・スイッチから出力された波長多重光信号を入
    力とし、該波長多重光信号から任意の1波長の光信号を
    選択して出力する(W×S)個の光波長セレクタと、該
    光波長セレクタから出力された光信号を受信し、電気信
    号に変換して出力する(W×S)個の光受信器とからな
    り、前記光波長セレクタが、1×Kの光波長分波器
    と、該光波長分波器の出力ポートの各々に接続されたK
    個の光ゲート・スイッチと、前段に位置する前記各光
    ゲート・スイッチそれぞれに入力ポートが接続されたK
    ×Ki+1の光波長ルータであって、i=0,1,
    2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光
    波長ルータと、それぞれ該光波長ルータの出力ポートに
    接続されたKi+1個の光ゲート・スイッチであって、
    i=0,1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対
    するN段の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の光ゲ
    ート・スイッチに入力ポートが接続されたK×1の光
    合波器を具備して構成され、かつ、K,K,K
    …,Kが2,3,4のいずれかであることを特徴とす
    る波長多重光ネットワーク。
  9. 【請求項9】 送信光波長としてW個(Wは2以上の整
    数、以下同じ)の波長を有し各々異なる波長の光信号を
    送信するW個の光送信器からなるS個(Sは2以上の整
    数、以下同じ)の光送信器群と、該光送信器群の1個か
    ら送信されたW個の光信号を入力とし該光信号を合波し
    た波長多重光信号を出力する。光合波器と、該光合波器
    から出力された前記波長多重光信号を分波してW個の出
    力ポートから出力するS個の光分波器と、該S個の光分
    波器の各々から出力されたS個の波長多重光信号を入力
    とし、任意の入力ポートから入力された波長多重光信号
    を複数の出力ポートから同時に出力することが可能なW
    個のS×Sの光クロスバ・スイッチと、前記S×Sの光
    クロスバ・スイッチから出力された波長多重光信号を入
    力とし、該波長多重光信号から任意の1波長の光信号を
    選択して出力する(W×S)個の光波長セレクタと、該
    光波長セレクタから出力された光信号を受信し、電気信
    号に変換して出力する(W×S)個の光受信器とからな
    り、前記光波長セレクタが、1×Kの光分波器と、該
    光分波器の出力ポートの各々に接続されたK個の光ゲ
    ート・スイッチと、前段に位置する前記各光ゲート・ス
    イッチそれぞれに入力ポートが接続されたK×K
    i+1の光波長ルータであって、i=0,1,2,…,
    N−1(Nは任意の自然数)に対するN段の光波長ルー
    タと、それぞれ該光波長ルータの出力ポートに接続され
    たKi+1個の光ゲート・スイッチであって、i=0,
    1,2,…,N−1(Nは任意の自然数)に対するN段
    の光ゲート・スイッチと、それぞれ前段の光ゲート・ス
    イッチに入力ポートが接続されたK×1の光波長合波
    器を具備して構成され、かつ、K,K,K,…,
    が2,3,4のいずれかであることを特徴とする波
    長多重光ネットワーク。
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