JP3558575B2

JP3558575B2 - Optical packet buffer

Info

Publication number: JP3558575B2
Application number: JP2000016087A
Authority: JP
Inventors: 尊坂本; 一人野口; 和利加藤; 義久界; 顕岡田; 茂登松岡; 敏夫伊藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: JP2001209082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光交換、光情報処理などを行う光伝送システムにおいて、光パケットのバッファリングを行う光パケットバッファに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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やルーティング先が輻輳を起こしている場合に、パケットを一時的に保存し、衝突や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が行われる。
【０００３】
光伝送システムにおいても光パケットのバッファリングが必要になる場合がある。ここで、光パケットを電気信号に変換せずに光のままで所定時間だけ蓄積する光パケットバッファとして、光ファイバ遅延線を用い、その光ファイバ遅延線中の伝送時間をメモリとして使用し、光ファイバ長と周回数によりメモリ時間を決めるものがある。
【０００４】
図８は、従来の光パケットバッファの構成例を示す。図において、従来の光パケットバッファは、光入力部８１と光出力部８２との間に空間スイッチ８３を配置し、空間スイッチ８３の切り換えにより光増幅器８４を含むループ状の光ファイバ遅延線８５を挿入接続する構成であり、巡回型光パケットバッファと呼ばれている。
【０００５】
外部からの制御信号により空間スイッチ８３を切り換え、光入力部８１から入力された光パケットを所定の遅延時間（メモリ時間）だけ光ファイバ遅延線８５を周回させて光出力部８２に出力する。例えば、光ファイバ遅延線８５の長さを１つの光パケットの長さに設定すると、光入力部８１から入力された光パケットをＮパケット分遅延させる場合には、光ファイバ遅延線８５をＮ周させた後に光出力部８２に取り出すように制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光パケットバッファは、１つのパケット長以上の長さをもつ光ファイバ遅延線が必要であり、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ、５００バイトの光パケットに対して、長さ約８０ｍ以上の光ファイバ遅延線が必要になり、小型化および集積化が困難であった。また、扱う光パケットは、光ファイバ遅延線の長さよりも短いという条件が必要であり、ＩＰパケットのように非等長パケットで光ファイバ遅延線の長さを越えるような場合には対応できない問題があった。
【０００７】
さらに、１つの光パケットが光ファイバ遅延線を周回している間は、次の光パケットを入力することができず、複数の光パケットのバッファリングを並列して行うには複数の光パケットバッファが必要になっていた。
【０００８】
また、光ファイバ遅延線の周回によって生じる損失を補償するために光増幅器が挿入されるが、光増幅器の入出力端がループにより接続されることになるので、発振が起こりやすく極めて不安定な系になりやすい問題があった。
【０００９】
本発明は、小型化および集積化を容易にし、発振による不安定性を解消するとともに、パケット長に制限のない非等長パケットにも対応できる光パケットバッファを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光パケットバッファは、光信号を入力する入力用光導波路と、可変波長変換回路と、光カプラと、遅延ループ光導波路と、波長シフタと、特定波長抽出回路と、所定の遅延を受けた光信号を出力する出力用光導波路とにより構成される（請求項１）。
【００１１】
可変波長変換回路は、入力用光導波路から入力された光信号の波長を所定の波長に変換し、光カプラを介して遅延ループ光導波路に入力する。遅延ループ光導波路に入力された光信号は周回しながら、波長シフタで周回ごとに一定の波長だけシフトする。特定波長抽出回路は、波長シフタで順次波長がシフトしながら周回する光信号の中から非特定波長の光信号を通過（周回）させ、特定波長の光信号を分離して出力用光導波路に出力する。
【００１２】
特定波長抽出回路は、マッハツェンダ干渉計と回折格子による構成（請求項２）、光サーキュレータと回折格子による構成（請求項３）、光分波器と光合波器による構成（請求項４）により実現できる。
【００１３】
また、以上示した本発明の光パケットバッファの構成において、少なくとも遅延ループ光導波路を平面導波路型光回路基板上に作製してもよい（請求項５）。また、以上示した本発明の光パケットバッファの構成において、遅延ループ光導波路に損失補償のための光増幅器を挿入してもよい（請求項６）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態：請求項１）
図１は、本発明の光パケットバッファの第１の実施形態を示す。図において、入力用光導波路１１から入力された光パケットは、可変波長変換回路１２で所定の波長に変換され、光カプラ１３を介して遅延ループ光導波路１４に入力される。遅延ループ光導波路１４には、通過する光パケットの波長をシフトする波長シフタ１５と、特定波長以外の光パケットをポートａからポートｂに通過させ、特定波長の光パケットをポートａからポートｃに分離する特定波長抽出回路１６が挿入される。特定波長抽出回路１６から分離された光パケットは出力用光導波路１７から出力される。
【００１５】
すなわち、特定波長抽出回路１６は、遅延ループ光導波路１４を周回する光パケットが波長シフタ１５を通過するごとに波長シフトして特定波長になるまで周回させる機能を有する。このような構成により、入力用光導波路１１から入力された光パケットの波長を可変波長変換回路１２で設定すれば、特定波長抽出回路１６から分離される波長にシフトするまでの周回数（波長シフタ１５の通過回数）が決定し、光パケットのメモリ時間が決まることになる。なお、光カプラ１３、波長シフタ１５、特定波長抽出回路１６の配列は任意である。また、波長シフタ１５における波長シフト量が小さい場合には、複数の波長シフタを直列に接続してもよい。
【００１６】
本発明の光パケットバッファの動作原理について図２を参照して説明する。特定波長抽出回路１６で分離される特定波長を１５３５ｎｍ、可変波長変換回路１２で設定する最大波長を１５６５ｎｍ、波長シフタ１５のシフト量を０．２ｎｍ減少とする。この場合、光パケットは最大で（１５６５−１５３５）／０．２＝１５０回、遅延ループ光導波路１４内を周回することになる。ｎは、遅延ループ光導波路１４を１周するビット数を示す。光パケットのビット列は周回するごとに波長が短くなるので、図２に示すように回転しながら波長の短い方へ進んでゆく。そして、特定波長抽出回路１６の特定波長と波長が等しくなったビットから順に、ポートｃから出力用光導波路１７に取り出される。
【００１７】
なお、遅延ループ光導波路１４の長さが光パケット長よりも短くなる場合には、１つの光パケットの前後が遅延ループ光導波路１４内で重なることになるが、それらの波長が異なるので混ざり合うことがなく、所定数の周回後に特定波長になった時点でビット単位で順に出力される。これにより、遅延ループ光導波路１４の長さを光パケット長よりも短くすることができ、小型化することができる。また、扱う光パケット長が遅延ループ光導波路１４の長さにより制限されることはなく、任意のビット長を有する非等長パケットにも対応することができる。
【００１８】
また、本発明の光パケットバッファでは、光パケットは入力順番ではなく、可変波長変換回路１２で設定する波長と特定波長抽出回路１６で分離される特定波長との波長差に応じて、出力されるまでの遅延時間（周回数）が決まる。したがって、先に入力した光パケットの波長よりも、後から入力する光パケットの波長を特定波長に近い波長に設定することにより、後から入力した光パケットを先に出力させることができ、光パケットの追越しが可能となる。
【００１９】
すなわち、本発明の光パケットバッファは、１つの光パケットが出力されるまで次の光パケットを入力できないということはなく、複数の光パケットのバッファリングを並列して行うことができる。ただし、前の光パケットが周回中に次の光パケットを入力する場合には、遅延時間に応じて可変波長変換回路１２で設定する波長が決まるので、周回中の光パケットの波長と同じ波長でぶつからないように入力するタイミングを制御する必要がある。
【００２０】
また、図２は、光パケットが波長シフタ１５を通過ごとに短波長側にシフトする例を示したが、長波長側にシフトするような構成としてもよい。その場合には、可変波長変換回路１２で設定する波長は特定波長抽出回路１６で分離する特定波長よりも短波長に設定することになる。
【００２１】
（特定波長抽出回路１６の構成例）
図３は、特定波長抽出回路１６の第１の構成例を示す（請求項２）。本構成例は、マッハツェンダ干渉計２１のアーム導波路に特定波長を反射する回折格子２２，２３を挿入した構成である。ａは入力ポート、ｂは通過ポート、ｃは分離ポートであり、図１に示すポートａ，ｂ，ｃに対応する。マッハツェンダ干渉計２１の干渉条件を適当に設定することにより、入力ポートａから入力された非特定波長の光パケットを通過ポートｂから出力させ、特定波長の光パケットを回折格子２２，２３で反射して分離ポートｃから出力させることができる。
【００２２】
回折格子２２，２３は、ファイバグレーティングにより実現することができる。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、紫外線を位相マスクを介して光導波路に照射し、周期的な屈折率変化を生じさせることにより回折格子を形成する。すると、そのブラッグ波長に一致する波長のみを反射し、残りの波長を透過するファイバグレーティングを形成することができる。
【００２３】
また、回折格子２２，２３は、誘電体多層膜でも実現することができる。誘電体多層膜による特定波長の反射の原理は、厚さが特定波長の１／４である低屈折率媒体（ＳｉＯ_２等）と高屈折率媒体（ＴｉＯ_２等）の層を交互に重ねると、特定波長に対して高い反射率をもつ現象を利用するものである。
【００２４】
図４は、特定波長抽出回路１６の第２の構成例を示す（請求項３）。本構成例は、光サーキュレータ２４と回折格子２５を組み合わせた構成である。ａは入力ポート、ｂは通過ポート、ｃは分離ポートであり、図１に示すポートａ，ｂ，ｃに対応する。
【００２５】
入力ポートａから光サーキュレータ２４の第１のポートに入力された非特定波長の光パケットは第２のポートから出力され、回折格子２５を通過して通過ポートｂに出力される。また、入力ポートａから光サーキュレータ２４の第１のポートに入力された特定波長の光パケットは第２のポートから出力され、回折格子２５で反射して第２のポートに戻り、第３のポートから分離ポートｃに出力される。回折格子２５は、第１の構成例の回折格子２２，２３と同様に、ファイバグレーティングまたは誘電体多層膜により構成することができる。
【００２６】
図５は、特定波長抽出回路１６の第３の構成例を示す（請求項４）。本構成例は、光分波器２６と光合波器２７を組み合わせた構成である。ａは入力ポート、ｂは通過ポート、ｃは分離ポートであり、図１に示すポートａ，ｂ，ｃに対応する。
【００２７】
光分波器２６は、入力ポートａから入力された光パケットを波長ごとに異なる出力ポートに分波し、非特定波長の光パケットを光合波器２７で合波して通過ポートｂに出力し、特定波長の光パケットを分離ポートｃに出力する。光分波器２６および光合波器２７としては、アレイ導波路回折格子を用いることができる。また、光合波器２７は光カプラを用いてもよい。
【００２８】
（第２の実施形態：請求項５）
図６は、本発明の光パケットバッファの第２の実施形態を示す。本実施形態の光パケットバッファは、第１の実施形態に示す入力用光導波路１１、可変波長変換回路１２、光カプラ１３、遅延ループ光導波路１４、波長シフタ１５、特定波長抽出回路１６、出力用光導波路１７を平面導波路型光回路基板１０上に形成したものである。各部の機能は、第１の実施形態と同様であり、詳細な構成および動作例については省略する。
【００２９】
本実施形態では、平面導波路型光回路基板１０上に作製される遅延ループ光導波路１４の長さを作製時に用いるマスクにより精密に調整することができるので、光ファイバを用いた場合に比べて長さの制御が極めて容易になる。また、遅延ループ光導波路１４の長さも１つの光パケット長よりも短くできるので、小型化および集積化が容易になる。さらに、小型化および集積化により、屈折率変化による光路長変化を防ぐための温度制御も容易になり、安定性も向上させることができる。
【００３０】
（第３の実施形態：請求項６）
図７は、本発明の光パケットバッファの第３の実施形態を示す。本実施形態の光パケットバッファは、第１の実施形態における遅延ループ光導波路１４内に、光増幅器１８を挿入したことを特徴とする。光増幅器１８は、光パケットの周回による損失を補償するものであり、波長シフタ１５および特定波長抽出回路１６との位置関係は任意である。各部の機能は、第１の実施形態と同様であり、詳細な構成および動作例については省略する。
【００３１】
なお、遅延ループ光導波路１４内に光増幅器１８を挿入しても、光パケットは周回ごとに波長が異なるので従来構成のように発振することはなく、安定に動作させることができる。光増幅器１８としては、光ファイバ増幅器または半導体光増幅器を用いることができる。
【００３２】
また、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に平面導波路型光回路基板１０上に形成することができる。この場合には、遅延ループ光導波路１４自体が増幅作用をもつ平面導波路型光増幅器であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光パケットバッファは、可変波長変換回路で設定する光信号の波長と特定波長抽出回路で分離される特定波長の波長差に応じて、遅延ループ光導波路を周回する光信号の周回数が決まり、出力用光導波路に出力される光信号の遅延時間を制御することができる。すなわち、光信号は上記波長差に応じた数の周回後に出力用光導波路に出力され、光パケット長が遅延ループ光導波路の長さにより制限されない構成であるので、任意のビット長を有する非等長パケットにも対応することができる。
【００３４】
また、遅延ループ光導波路の長さが１つの光パケット長より短くなり、光パケットの前後が遅延ループ光導波路上で重なることになっても、周回ごとに波長が異なるので全く問題はない。これにより、小型化が容易になる。さらに、平面導波路型光回路基板上に集積化させることも可能となる。この集積化では、遅延ループ光導波路の長さを高精度に設定することができるとともに、光路長の変化を防ぐための温度制御も容易になり、安定性も向上させることができる。
【００３５】
また、遅延ループ光導波路に損失補償のための光増幅器を挿入しても、周回ごとに波長が異なるので発振することもなく、安定した動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光パケットバッファの第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明の光パケットバッファの動作原理を説明する図。
【図３】特定波長抽出回路１６の第１の構成例を示す図。
【図４】特定波長抽出回路１６の第２の構成例を示す図。
【図５】特定波長抽出回路１６の第３の構成例を示す図。
【図６】本発明の光パケットバッファの第２の実施形態を示す図。
【図７】本発明の光パケットバッファの第３の実施形態を示す図。
【図８】従来の光パケットバッファの構成例を示す図。
【符号の説明】
１０平面導波路型光回路基板
１１入力用光導波路
１２可変波長変換回路
１３光カプラ
１４遅延ループ光導波路
１５波長シフタ
１６特定波長抽出回路
１７出力用光導波路
１８光増幅器
２１マッハツェンダ干渉計
２２，２３回折格子
２４光サーキュレータ
２５回折格子
２６光分波器
２７光合波器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical packet buffer that buffers optical packets in an optical transmission system that performs optical communication, optical switching, optical information processing, and the like.
[0002]
[Prior art]
In the transmission of ATM packets or IP packets, when a plurality of packets are simultaneously routed to the same destination and cause a collision, or when the routing destination is congested, the packets are temporarily stored and the collision and the congestion are resolved. After transmission, so-called buffering is performed.
[0003]
In some optical transmission systems, buffering of optical packets is required. Here, an optical fiber delay line is used as an optical packet buffer for storing optical packets for a predetermined period of time without being converted into an electric signal without converting the optical packet into an electric signal, and the transmission time in the optical fiber delay line is used as a memory. In some cases, the memory time is determined by the fiber length and the number of turns.
[0004]
FIG. 8 shows a configuration example of a conventional optical packet buffer. In the figure, in the conventional optical packet buffer, a spatial switch 83 is arranged between an optical input unit 81 and an optical output unit 82, and a loop-shaped optical fiber delay line 85 including an optical amplifier 84 is switched by switching the spatial switch 83. This is a configuration of inserting and connecting, and is called a cyclic optical packet buffer.
[0005]
The space switch 83 is switched by an external control signal, and the optical packet input from the optical input unit 81 is circulated through the optical fiber delay line 85 for a predetermined delay time (memory time) and output to the optical output unit 82. For example, if the length of the optical fiber delay line 85 is set to the length of one optical packet, and if the optical packet input from the optical input unit 81 is to be delayed by N packets, the optical fiber delay line 85 must be extended N times. After that, control is performed so that the light is output to the light output unit 82.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional optical packet buffer requires an optical fiber delay line having a length equal to or longer than one packet length. For example, for an optical packet of 10 Gbit / s and 500 bytes, an optical fiber delay line having a length of about 80 m or more is required. Is required, and miniaturization and integration are difficult. In addition, the condition that the optical packet to be handled needs to be shorter than the length of the optical fiber delay line is required, and it is not possible to cope with a case where the length of the optical fiber delay line is longer than the length of the optical fiber delay line such as an IP packet. was there.
[0007]
Furthermore, while one optical packet is circling the optical fiber delay line, the next optical packet cannot be input, and a plurality of optical packet buffers are required to buffer a plurality of optical packets in parallel. Was needed.
[0008]
Also, an optical amplifier is inserted to compensate for the loss caused by the rounding of the optical fiber delay line. However, since the input and output terminals of the optical amplifier are connected by a loop, oscillation is likely to occur and the system is extremely unstable. There was a problem that easily became.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical packet buffer that facilitates miniaturization and integration, eliminates instability due to oscillation, and can also handle non-equal-length packets with unlimited packet lengths.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The optical packet buffer of the present invention receives an input optical waveguide for inputting an optical signal, a variable wavelength conversion circuit, an optical coupler, a delay loop optical waveguide, a wavelength shifter, a specific wavelength extraction circuit, and a predetermined delay. And an output optical waveguide for outputting an output optical signal (claim 1).
[0011]
The variable wavelength conversion circuit converts the wavelength of the optical signal input from the input optical waveguide into a predetermined wavelength, and inputs the predetermined wavelength to the delay loop optical waveguide via the optical coupler. The optical signal input to the delay loop optical waveguide circulates and is shifted by a constant wavelength by the wavelength shifter with each circling. The specific wavelength extracting circuit passes (circulates) an optical signal of a non-specific wavelength from among optical signals that circulate while the wavelength is sequentially shifted by the wavelength shifter, separates the optical signal of the specific wavelength, and outputs it to the output optical waveguide. I do.
[0012]
The specific wavelength extracting circuit is realized by a configuration using a Mach-Zehnder interferometer and a diffraction grating (claim 2), a configuration using an optical circulator and a diffraction grating (claim 3), and a configuration using an optical demultiplexer and an optical multiplexer (claim 4). it can.
[0013]
In the configuration of the optical packet buffer of the present invention described above, at least the delay loop optical waveguide may be manufactured on a planar waveguide type optical circuit board. In the configuration of the optical packet buffer of the present invention described above, an optical amplifier for loss compensation may be inserted into the delay loop optical waveguide.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment: Claim 1)
FIG. 1 shows a first embodiment of the optical packet buffer of the present invention. In the figure, an optical packet input from an input optical waveguide 11 is converted into a predetermined wavelength by a variable wavelength conversion circuit 12 and input to a delay loop optical waveguide 14 via an optical coupler 13. The delay loop optical waveguide 14 has a wavelength shifter 15 for shifting the wavelength of an optical packet passing therethrough, and allows an optical packet other than a specific wavelength to pass from port a to port b, and transmits an optical packet of a specific wavelength from port a to port c. A specific wavelength extracting circuit 16 to be separated is inserted. The optical packet separated from the specific wavelength extracting circuit 16 is output from the output optical waveguide 17.
[0015]
That is, the specific wavelength extracting circuit 16 has a function of shifting the wavelength every time an optical packet that circulates through the delay loop optical waveguide 14 passes through the wavelength shifter 15 and circulates until a specific wavelength is reached. With such a configuration, if the wavelength of the optical packet input from the input optical waveguide 11 is set by the variable wavelength conversion circuit 12, the number of turns (wavelength shifter) until the wavelength is shifted to the wavelength separated from the specific wavelength extraction circuit 16 is set. 15) is determined, and the memory time of the optical packet is determined. The arrangement of the optical coupler 13, the wavelength shifter 15, and the specific wavelength extracting circuit 16 is arbitrary. When the wavelength shift amount in the wavelength shifter 15 is small, a plurality of wavelength shifters may be connected in series.
[0016]
The operation principle of the optical packet buffer of the present invention will be described with reference to FIG. The specific wavelength separated by the specific wavelength extraction circuit 16 is 1535 nm, the maximum wavelength set by the variable wavelength conversion circuit 12 is 1565 nm, and the shift amount of the wavelength shifter 15 is reduced by 0.2 nm. In this case, the optical packet circulates in the delay loop optical waveguide 14 at most (1565-1535) /0.2=150 times. n indicates the number of bits making one round of the delay loop optical waveguide 14. Since the wavelength of the bit sequence of the optical packet decreases with each rotation, the bit sequence rotates and progresses to the shorter wavelength as shown in FIG. Then, the bits are extracted from the port c to the output optical waveguide 17 in order from the bit whose wavelength is equal to the specific wavelength of the specific wavelength extracting circuit 16.
[0017]
If the length of the delay loop optical waveguide 14 is shorter than the length of the optical packet, the front and rear of one optical packet overlap in the delay loop optical waveguide 14, but they are mixed because the wavelengths are different. The output is sequentially performed in bit units when the wavelength reaches a specific wavelength after a predetermined number of rounds. Thereby, the length of the delay loop optical waveguide 14 can be made shorter than the optical packet length, and the size can be reduced. Further, the length of the optical packet to be handled is not limited by the length of the delay loop optical waveguide 14, and it is possible to cope with an unequal length packet having an arbitrary bit length.
[0018]
In the optical packet buffer of the present invention, the optical packets are output not according to the input order but according to the wavelength difference between the wavelength set by the variable wavelength conversion circuit 12 and the specific wavelength separated by the specific wavelength extraction circuit 16. Delay time (number of laps) is determined. Therefore, by setting the wavelength of the optical packet input later to a wavelength closer to the specific wavelength than the wavelength of the optical packet input earlier, the optical packet input later can be output earlier, and the optical packet Can be passed.
[0019]
That is, the optical packet buffer of the present invention does not prevent the next optical packet from being input until one optical packet is output, and can buffer a plurality of optical packets in parallel. However, when the next optical packet is input while the previous optical packet is circulating, the wavelength set by the variable wavelength conversion circuit 12 is determined according to the delay time, so that the same wavelength as the wavelength of the circulating optical packet is used. It is necessary to control the input timing so as not to hit.
[0020]
FIG. 2 shows an example in which the optical packet shifts to the short wavelength side every time the optical packet passes through the wavelength shifter 15, but it may be configured to shift to the long wavelength side. In that case, the wavelength set by the variable wavelength conversion circuit 12 is set to a shorter wavelength than the specific wavelength separated by the specific wavelength extraction circuit 16.
[0021]
(Configuration Example of Specific Wavelength Extraction Circuit 16)
FIG. 3 shows a first configuration example of the specific wavelength extracting circuit 16 (Claim 2). This configuration example has a configuration in which diffraction gratings 22 and 23 that reflect a specific wavelength are inserted into the arm waveguide of the Mach-Zehnder interferometer 21. a is an input port, b is a passing port, and c is a separation port, and corresponds to ports a, b, and c shown in FIG. By appropriately setting the interference conditions of the Mach-Zehnder interferometer 21, an optical packet of a non-specific wavelength input from the input port a is output from the passing port b, and the optical packet of the specific wavelength is reflected by the diffraction gratings 22 and 23. Output from the separation port c.
[0022]
The diffraction gratings 22 and 23 can be realized by a fiber grating. In general, when a fiber core doped with germanium is irradiated with ultraviolet rays, the refractive index increases. Utilizing this phenomenon, a diffraction grating is formed by irradiating an optical waveguide with an ultraviolet ray through a phase mask to cause a periodic change in refractive index. Then, a fiber grating that reflects only the wavelength that matches the Bragg wavelength and transmits the remaining wavelengths can be formed.
[0023]
Further, the diffraction gratings 22 and 23 can also be realized by a dielectric multilayer film. The principle of reflection at a specific wavelength by the dielectric multilayer film is that a layer of a low refractive index medium (such as SiO ₂ ) and a layer of a high refractive index medium (such as TiO ₂ ) having a thickness of ４ of the specific wavelength are alternately stacked. This utilizes a phenomenon having a high reflectance for a specific wavelength.
[0024]
FIG. 4 shows a second configuration example of the specific wavelength extracting circuit 16 (claim 3). This configuration example is a configuration in which the optical circulator 24 and the diffraction grating 25 are combined. a is an input port, b is a passing port, and c is a separation port, and corresponds to ports a, b, and c shown in FIG.
[0025]
An optical packet of a non-specific wavelength input from the input port a to the first port of the optical circulator 24 is output from the second port, passes through the diffraction grating 25, and is output to the passing port b. An optical packet of a specific wavelength input from the input port a to the first port of the optical circulator 24 is output from the second port, reflected by the diffraction grating 25, returned to the second port, and returned to the third port. Is output to the separation port c. The diffraction grating 25 can be formed of a fiber grating or a dielectric multilayer film, similarly to the diffraction gratings 22 and 23 of the first configuration example.
[0026]
FIG. 5 shows a third configuration example of the specific wavelength extracting circuit 16 (claim 4). This configuration example is a configuration in which the optical demultiplexer 26 and the optical multiplexer 27 are combined. a is an input port, b is a passing port, and c is a separation port, and corresponds to ports a, b, and c shown in FIG.
[0027]
The optical demultiplexer 26 demultiplexes an optical packet input from the input port a to an output port different for each wavelength, and multiplexes an optical packet of a non-specific wavelength by the optical multiplexer 27 and outputs the multiplexed packet to the passing port b. And outputs an optical packet of a specific wavelength to the separation port c. As the optical demultiplexer 26 and the optical multiplexer 27, an arrayed waveguide diffraction grating can be used. Further, the optical multiplexer 27 may use an optical coupler.
[0028]
(Second embodiment: Claim 5)
FIG. 6 shows a second embodiment of the optical packet buffer of the present invention. The optical packet buffer of the present embodiment includes an input optical waveguide 11, a variable wavelength conversion circuit 12, an optical coupler 13, a delay loop optical waveguide 14, a wavelength shifter 15, a specific wavelength extraction circuit 16, and an output optical waveguide 11 shown in the first embodiment. The optical waveguide 17 is formed on a planar waveguide type optical circuit board 10. The function of each unit is the same as that of the first embodiment, and a detailed configuration and an operation example are omitted.
[0029]
In the present embodiment, the length of the delay loop optical waveguide 14 manufactured on the planar waveguide type optical circuit board 10 can be precisely adjusted by a mask used at the time of manufacturing. Length control becomes extremely easy. Further, since the length of the delay loop optical waveguide 14 can be shorter than the length of one optical packet, miniaturization and integration are facilitated. Further, due to miniaturization and integration, temperature control for preventing a change in optical path length due to a change in refractive index is facilitated, and stability can be improved.
[0030]
(Third Embodiment: Claim 6)
FIG. 7 shows a third embodiment of the optical packet buffer of the present invention. The optical packet buffer according to the present embodiment is characterized in that an optical amplifier 18 is inserted in the delay loop optical waveguide 14 according to the first embodiment. The optical amplifier 18 compensates for loss due to the rounding of the optical packet, and the positional relationship between the wavelength shifter 15 and the specific wavelength extracting circuit 16 is arbitrary. The function of each unit is the same as that of the first embodiment, and a detailed configuration and an operation example are omitted.
[0031]
Even if the optical amplifier 18 is inserted into the delay loop optical waveguide 14, the optical packet does not oscillate as in the conventional configuration and can be operated stably because the wavelength of the optical packet differs for each round. As the optical amplifier 18, an optical fiber amplifier or a semiconductor optical amplifier can be used.
[0032]
Also in the present embodiment, it can be formed on the planar waveguide type optical circuit board 10 as in the second embodiment. In this case, the delay loop optical waveguide 14 itself may be a planar waveguide type optical amplifier having an amplifying action.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, the optical packet buffer of the present invention circulates around the delay loop optical waveguide according to the wavelength difference between the wavelength of the optical signal set by the variable wavelength conversion circuit and the specific wavelength separated by the specific wavelength extraction circuit. The number of turns of the optical signal is determined, and the delay time of the optical signal output to the output optical waveguide can be controlled. That is, the optical signal is output to the output optical waveguide after the number of rounds corresponding to the wavelength difference, and the optical packet length is not limited by the length of the delay loop optical waveguide. It can handle long packets.
[0034]
Further, even if the length of the delay loop optical waveguide is shorter than the length of one optical packet, and the front and rear of the optical packet overlap on the delay loop optical waveguide, there is no problem since the wavelength differs for each round. This facilitates downsizing. Further, it can be integrated on a planar waveguide type optical circuit substrate. In this integration, the length of the delay loop optical waveguide can be set with high accuracy, and temperature control for preventing a change in the optical path length is facilitated, and stability can be improved.
[0035]
Further, even if an optical amplifier for loss compensation is inserted into the delay loop optical waveguide, a stable operation can be realized without oscillation since the wavelength differs for each round.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an optical packet buffer according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation principle of the optical packet buffer according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a first configuration example of a specific wavelength extracting circuit 16;
FIG. 4 is a diagram showing a second configuration example of the specific wavelength extracting circuit 16;
FIG. 5 is a diagram showing a third configuration example of the specific wavelength extracting circuit 16;
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the optical packet buffer of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the optical packet buffer of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical packet buffer.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 Planar waveguide type optical circuit board 11 Input optical waveguide 12 Variable wavelength conversion circuit 13 Optical coupler 14 Delay loop optical waveguide 15 Wavelength shifter 16 Specific wavelength extraction circuit 17 Output optical waveguide 18 Optical amplifier 21 Mach-Zehnder interferometer 22, 23 Diffraction Grating 24 Optical circulator 25 Diffraction grating 26 Optical demultiplexer 27 Optical multiplexer

Claims

An input optical waveguide for inputting an optical signal,
A variable wavelength conversion circuit that is inserted into the input optical waveguide and converts the wavelength of the optical signal into a predetermined wavelength;
A delay loop optical waveguide in which the optical signal propagates around;
An optical coupler for connecting the input optical waveguide and the delay loop optical waveguide, inputting an optical signal having a wavelength set by the variable wavelength conversion circuit to the delay loop optical waveguide, and propagating the optical signal;
A wavelength shifter that is inserted into the delay loop optical waveguide and shifts the wavelength of the optical signal by a constant wavelength for each rotation;
A specific wavelength extraction circuit that is inserted into the delay loop optical waveguide and passes an optical signal of a non-specific wavelength from optical signals circulating while the wavelength is sequentially shifted by the wavelength shifter, and separates an optical signal of a specific wavelength,
An output optical waveguide for outputting an optical signal of a specific wavelength separated by the specific wavelength extracting circuit.

The optical packet buffer according to claim 1,
The specific wavelength extraction circuit has a configuration in which a diffraction grating that reflects the specific wavelength is disposed in an arm waveguide of the Mach-Zehnder interferometer, and the non-specific wavelength optical signal and the specific wavelength optical signal are separated and output to different ports. An optical packet buffer, comprising:

The optical packet buffer according to claim 1,
The specific wavelength extraction circuit includes an optical circulator having a second port connected to a diffraction grating that reflects the specific wavelength. The optical signal is input from a first port of the optical circulator, and the light of the non-specific wavelength is input. An optical packet buffer configured to output a signal from a transmission port of the diffraction grating and output an optical signal of the specific wavelength from a third port of the optical circulator.

The optical packet buffer according to claim 1,
The specific wavelength extraction circuit is an optical demultiplexer that splits the optical signal of the non-specific wavelength and the optical signal of the specific wavelength into different ports, and multiplexes the optical signal of the non-specific wavelength and outputs the multiplexed optical signal to the delay loop optical waveguide. An optical packet buffer, comprising: an optical multiplexer configured to output the optical signal of the specific wavelength demultiplexed by the optical demultiplexer to the output optical waveguide.

The optical packet buffer according to any one of claims 1 to 4,
An optical packet buffer, wherein the delay loop optical waveguide is formed on a planar waveguide type optical circuit board.

The optical packet buffer according to any one of claims 1 to 5,
An optical packet buffer having a configuration in which an optical amplifier is inserted into the delay loop optical waveguide.