JP3699493B2

JP3699493B2 - Optical memory

Info

Publication number: JP3699493B2
Application number: JP06680594A
Authority: JP
Inventors: 浩古川
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JPH07249298A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
光ＡＴＭ交換機における光セル（ｃｅｌｌ）や光ディジタル計算機における信号光パルス列を一時的に保持する光バッファ、または単発光波形観測用の光メモリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ＡＴＭ交換機ではそのルーティング部がビジー状態の時に、外部回線からの光セル（ｃｅｌｌ）と呼ばれる固定長の信号光パルス列を一時的に保持する光メモリ（光バッファ）が必要とされている。この目的のため、図１３に示す光ループメモリが例えば文献「ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２７，ｐｐ．１５８５−１５８６」などに発表されている。この光ループメモリは、遅延用光伝送路と光結合器及びこれらの損失を補償する光増幅器によりループを構成し、そのループの出力側に光ゲートが設けられている。
【０００３】
遅延用光伝送路は所定の長さの光ファイバ、光結合器５３は光ファイバカプラで構成される。また、光増幅器５２は半導体レーザや希土類添加光ファイバを用いた光増幅器を用いる。また、光増幅器が発する自然放出光の影響を低減するため、光増幅器５２の出力に光フィルタ５６を設置して不要な帯域の自然放出光をカットしている。また、これらの光増幅器５２は図１６に示すように電流または励起光を調整することにより利得を変化することができるようになっており、電流を下げることにより信号光を吸収することもできる。
【０００４】
以下、この光ループメモリ５１の動作を説明する。なお、光を伝達する情報を伝達する技術分野では光信号の単位（例えば一個の光パルス）をしばしば、光セルと呼んでいる。従来技術の説明で用いてきた光セルとこの明細書で以後使用する光信号は同じ意味を有する。初期状態では光ループメモリ５１中には信号光はないものとする。次に光ループメモリ５１の入力側に設けられた入力端子６より入力した信号光は光結合器５３によって光ゲート８と光ループメモリ５１の両方に入射される。ループに入った信号光はその長さに対応して遅延し、光増幅器５２、光伝送路５４や光結合器５３の損失を補償された後、再び光結合器５３に入る。ここで再び光ゲート８とループに送られ、一連の動作を繰り返し行う。光ゲート８に到達した信号は読み出し命令があるまで光ゲート８が閉じているため、出力端子７に出力されない。また、ループ中の信号光は、光増幅器５２が閉ループ利得を１よりもわずかに低い値にしているので、減衰や発振することなく、周回する。この閉ループ利得とは光増幅器５２の利得から、ループの損失と光結合器５３の損失を差し引いたものである。この光ループメモリ５１は、接続されているルーティング部（図示せず。）のビジー状態が解除されると、ゲート信号により光ゲート８を開いて保持されていた信号光を出力端子７よりルーティング部などの外部回路に出力する。ループ中に残っている信号光は光増幅器５２の駆動電流を０にすることにより、消去され初期状態に戻る。
【０００５】
ここでは図１４に示すように、ループを一周する時間をフレーム時間（ｔ_frame）とし、信号光が周回可能な最大値（Ｋ）×フレーム時間（ｔ_frame）が最長記憶時間となる。そして、セル時間／フレーム時間が効率となる。本明細書ではこれを単ループ型光メモリと呼ぶ。またスペース状態（”０”の情報）の光電力とマーク状態（”１”の情報）の光電力との比を消光比と呼ぶ。
【０００６】
しかし、このメモリにおいて信号光は周回を重ねる毎に光増幅器５２の雑音、すなわち自然放出光の蓄積によってスペース状態におけるの光電力レベルが上昇して消光比が低下し、最終的にはスペース状態とマーク状態との判別が不能となる。よって周回可能な最大周回数Ｋは一例では５回から７回程度である。この場合、最長記憶時間を長くするため、ループの長さを長くすると、フレーム時間が延びてしまい効率が低下する。このため、次に述べるタップ遅延回路を組み合わせることが文献「93年電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−９１５、タップ遅延回路を組み合わせた光ＡＴＭ交換用ループメモリ」により提案されている。
【０００７】
タップ遅延回路６１を光ループメモリ５１に組み合わせた例について図１５を用いて述べる。この光メモリでは、入力した光信号を１×ｎ光分岐器６２によりｎ分割し、遅延量が０、τ、２τ、…、（ｎ−１）τの光遅延線６３にそれぞれ入力する。このτは、光ループメモリ５１の最大周回回数（Ｋ）×フレーム時間（ｔframe ）である。各遅延器の出力はｎ×１光結合器６４により、光ループメモリ５１に入力される。このメモリでは光ループメモリ５１を周回している信号光は、τごとにいったん消去され、タップ遅延回路６１からの新しい信号光に置き換わる。したがって最長記憶時間をのばすことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１５で述べたタップ遅延回路６１を光ループメモリ５１の入力側に設けた光メモリには、以下の問題がある。記憶時間中の早い時期に光ループメモリ５１内の信号光を読み出した場合、ループ内やタップ遅延回路６１内の信号光は不要になる。この場合、ループ内のセルは光増幅器５２の利得を下げることにより消去できるが、各光遅延線６３内に残存する信号光についてはこの光遅延線６３からの出力が終了するまで、消去することができず、次の記憶動作に移ることができない。このことは時間的な効率の面からは問題となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では上記課題を解決するための手段を請求項１、請求項２に記載した。まず、周回時間の異なる光ループメモリを二つ以上組み合わせ、それぞれの光ループメモリを短期記憶用、長期記憶用とし、短期記憶用の光ループメモリの最長記憶時間τが経過する時点で、長期記憶用の光ループメモリの信号光に入れ替える。この点までは請求項１、請求項２で共通である。請求項１に記載の発明では、短期記憶用の光ループメモリ、すなわち第１の光ループメモリを周回していた光は、この光ループメモリに存する第１の選択性光増幅器の利得を低下させることにより消滅させる。請求項２に記載の発明では、短期記憶用の光ループメモリ、すなわち第１の光ループメモリを周回してした光は、結合部を構成する複数の光分岐手段のうち、光スイッチを切り替えて周回していた光を外部に放出して消滅させる。
【００１１】
請求項１に記載された光メモリは以下の構成となっている。すなわち、光パルスを入力する入力端子６と、入力された光パルスを遅延させて、出力する出力端子７とを有する光メモリにおいて、第１の光伝送路１１と第１の選択性光増幅器１２とによりループを構成しかつ第１の周回時間Ｔ１をもつ第１のループメモリ１と、第２の光伝送路２１と第２の選択性光増幅器２２とによりループを構成しかつ第１の周回時間Ｔ１の整数倍の第２の周回時間Ｔ２をもつ第２のループメモリ２と、入力端子に入力された光パルスを第１の光ループメモリに取り入れ、ループを周回した光パルスを出力端子に向けて出力し、かつ入力端子に入力された光パルスを第２の光ループメモリに取り入れ、ループを周回した光パルスを第１の光ループメモリに取り入れ、ループを周回した光パルスを出力端子に向けて出力する結合部３と、結合部が第２の光ループメモリから第１の光ループメモリに光パルスを取り入れるときに第１の光ループメモリの光パルスを消滅させるように、第１の選択性光増幅器を制御するタイミング制御手段４とを備えた。
【００１２】
また、請求項２に記載された光メモリは以下の構成となっている。すなわち、光パルスを入力する入力端子６と、入力された光パルスを遅延させて、出力する出力端子７とを有する光メモリにおいて、第１の光伝送路１１と第１の選択性光増幅器１２とによりループを構成しかつ第１の周回時間Ｔ１をもつ第１のループメモリ１と、第２の光伝送路２１と第２の選択性光増幅器２２とによりループを構成しかつ第１の周回時間Ｔ１の整数倍の第２の周回時間Ｔ２をもつ第２のループメモリ２と、入力端子に入力された光パルスを第１の光ループメモリに取り入れ、ループを周回した光パルスを出力端子に向けて出力し、かつ入力端子に入力された光パルスを第２の光ループメモリに取り入れ、ループを周回した光パルスを第１の光ループメモリに取り入れ、ループを周回した光パルスを出力端子に向けて出力する結合部３と、第２の光ループメモリから第１の光ループメモリに光パルスを取り入れるときに第１の光ループメモリの光パルスを消滅させるように結合部を制御するタイミング制御手段４とを備えた。
【００１４】
【作用】
周回時間の異なる第１の光ループメモリ１と第２のループメモリ２とを二つ以上組み合わせ、それぞれ第１の光ループメモリ１を短期記憶用、第２のループメモリ２を長期記憶用とし、ほぼ同時に信号光を入射する。短期記憶用の第１の光ループメモリ１の最長記憶時間τ1が経過する時点で、第１の選択性光増幅器１２の出力を制御することにより、また結合部３を制御することにより、短期記憶用の第１の光ループメモリ１中の消光比の低下した信号光を消去するとともに、かわりに長期記憶用の第２の光ループメモリ２の信号光を注入することで、短期記憶用の第１の光ループメモリ１の記憶時間が延長される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。第１の実施例、第２に実施例は請求項１に対応し、第３の実施例、第４の実施例は請求項２に対応する。各実施例とも遅延用光導波路である第１の光伝送路１１、第２の光伝送路２１は光ファイバまたは光導波路からなる。また、光増幅器は半導体レーザや希土類添加光ファイバを用いた光増幅器を用いる。この光増幅器は誘電体多層膜による光フィルタあるいはファプリペロ共振器、または回折格子などからなる波長選択手段を内部に有し、かつその利得を調整することが可能である。特に本明細書ではこれを選択性光増幅器と称し、第１の光ループメモリ１に使用されるものを第１の選択性光増幅器１２、第２の光ループメモリ２に使用されるものを第２の選択性光増幅器２２とする。タイミング制御手段４は例えばシーケンサーやコンピュータ及びそのデジタル信号から光増幅器の駆動電流に変換するＤ／Ａ変換器からなる。あらかじめ記憶されたタイミングチャートに従って第１または第２の選択性光増幅器の電流あるいは結合部の接続を変化させる
【００１７】
（１）第１の実施例
最初に構成を図１をもとに説明する。第２の光ループメモリ２中の周回時間Ｔ₂は、第１の光ループメモリ１中の周回時間Ｔ₁のＮ倍である。このＮは整数であり、第１の光ループメモリ１中の最大周回数Ｋ₁以下の値である。ここでは仮にＮ＝４とする。結合部３を構成する第１の光分岐手段３１と第２の光分岐手段３２との距離は非常に短く、その伝搬時間はセル長に対して無視できるものとする。第１の光分岐手段３１、第２の光分岐手段３２はともに光ファイバカプラまたは光導波路による分岐回路からなる。
【００１８】
次に、第１の実施例の動作を図２をもとに説明する。初期状態（ｔ＝０）では各光ループメモリ中に信号光は存在しないものとする。入力端子６より入力された光信号は第２の光分岐手段３２を介して第２の光ループメモリ２と第１の光分岐手段３１に伝達される。第２の光ループメモリ２に入った光は周回して保存される。一方、第１の光分岐手段３１に伝達された信号光は第１の光ループメモリ１と、光ゲート８に伝達される。第１の光ループメモリ１に入った光は周回して保存される。
【００１９】
０＜ｔ＜４Ｔ₁においては第１の光ループメモリ１中の信号光が周期的に光ゲート８に到達する。４Ｔ₁＜ｔ＜５Ｔ₁では第１の光ループメモリ１中の信号光は消光比が劣化しているので第１の選択性光増幅器１２の駆動電流を下げて利得を落とし、この信号光を消去する。代わりに第２の光ループメモリ２からの信号光が到達し、第１の光分岐手段３１に入射される。この信号光は光ゲート８に向かうとともに再び第１の光ループメモリ１を周回する。仮にｔ＝６Ｔ₁においてタイミング制御手段４に読み出し信号が入ると光ゲート８が開き、信号光が出力端子７に出力される。この出力動作後、各ループメモリ内に残った信号光は第１の選択性光増幅器１２及び第２の選択性光増幅器２２の利得を下げることにより消去され、初期状態に戻る。
【００２０】
（２）第２の実施例
最初に構成を図３をもとにに説明する。第１の実施例と比較し、第２の光ループメモリ２の位置が違い、その他は同一である。
【００２１】
次に、第２の実施例の動作を図４をもとに説明する。初期状態（ｔ＝０）では各ループメモリ中に信号光は存在しないものとする。入力端子６より入力した光信号は第１の光分岐手段３１を介して第１の光ループメモリ１と光ゲート８に伝達される。第１の光ループメモリ１に入った光は第１の選択性光増幅器１２で増幅された後、第２の光分岐手段３２に入射され、第１の光ループメモリ１を周回するとともに、第２の光ループメモリ２に伝達される。各ループメモリに入った光は周回して保存される。０＜ｔ＜４Ｔ₁においては第１の光ループメモリ１中の信号光が周期的に第１の光分岐手段３１を通って光ゲートに到達する。４Ｔ₁＜ｔ＜５Ｔ₁では第１の光ループメモリ１中の信号光は消光比が劣化しているので第１の選択性光増幅器１２の駆動電流を下げて利得を落とし、この信号光を消去する。代わりに第２の光ループメモリ２からの信号光が第２の光分岐手段３２を介して第１の光ループメモリ１に入射し、再び周回する。仮にｔ＝６Ｔ₁においてタイミング制御手段４に読み出し信号が入ると光ゲート８が開き、信号光が出力端子７に出力される。この出力動作後、各ループメモリ内部に残った信号光は第１の選択性光増幅器１２及び第２の選択性光増幅器２２の利得を下げることにより消去され、初期状態に戻る。
【００２２】
第２の実施例は第１の実施例と比較すると入力端子６−出力端子７間の光分岐手段の数が一つとなるため、この間の光損失を少なくできる。ただし、第１の光ループメモリ１中に光分岐手段が増えるために第１の選択性光増幅器１２の利得を増やす必要がある。このことは自然放出光の増加を招くため、第１の光ループメモリ１の最大周回数Ｋ₁が第１の実施例の場合より少なくなる。
【００２４】
（３）第３の実施例
最初に構成を図７をもとに説明する。第１の光分岐手段３１は二つの１×２光スイッチ３１ａ、３１ｂからなる。他は第１の実施例と同じである。次に動作を図８をもとに説明する。初期状態（ｔ＝０）では各光ループメモリ中に信号光は存在しないものとする。入力端子６に信号光が入力されると（０＜ｔ＜Ｔ1）、信号光は第２の光分岐手段３２を介して第２の光ループメモリ２と第１の光スイッチ３１ａに伝達される。第２の光ループメモリ２に入った光は周回して保存される。さらに第１の光スイッチ３１ａの端子Ａに入射した信号光は第２の光スイッチ３１ｂの端子Ｄを通って第１の光ループメモリ１に伝送される。
【００２５】
保存中（Ｔ₁＜ｔ＜４Ｔ₁）は第１の光スイッチ３１ａ、第２の光スイッチ３１ｂの接続は端子Ｂ、端子Ｄとなり、第１の光ループメモリ１に入った光はこれらの端子を通って周回して保存される。４Ｔ₁＜ｔ＜５Ｔ₁では第１の光ループメモリ１中の信号光は消光比が劣化しているので第１の光スイッチ３１ａを端子Ａ側にし、第２の光スイッチ３１ｂを端子Ｄ側にしたまま、再び取り込む。第１の光ループメモリ１中の古い信号光は第１の光スイッチ３１ａ端子Ｂよりループ外に放出され、消滅する。新たに取り込まれた信号光は再び第１の光ループメモリ１を周回する。仮にｔ＝６Ｔ₁においてタイミング制御手段４に読み出し信号が入ると光スイッチ３１ａは端子Ｂ、光スイッチ３１ｂは端子Ｄに切換え、信号光が出力端子７に出力される。この出力動作後、第１の光ループメモリ１の信号光は再びループにはいることはないので第１の選択性光増幅器１２の調整による消去の必要はない。第２の光ループメモリ２内に残った信号光は第２の選択性光増幅器２２の利得を下げることにより消去され、初期状態に戻る。本実施例において二つの１×２光スイッチを一つの２×２光スイッチに置き換えることは可能である。この場合は第１の選択性光増幅器１２の利得を下げることが必要である。
【００２６】
（４）第４の実施例
最初に構成を図９をもとに説明する。第１の光分岐手段３１は二つの１×２光スイッチ３１ａ、３１ｂからなる。他は第２の実施例と同じである。次に動作を図１０をもとに説明する。初期状態（ｔ＝０）では各光ループメモリ１、２中に信号光は存在しないものとする。入力端子６に信号光が入力されると（０＜ｔ＜Ｔ1）、信号光は第１の光スイッチ３１ａの端子Ａと、第２の光スイッチ３１ｂの端子Ｃとを介して第１の光ループメモリ１に伝達される。第１の光ループメモリ１に入った光は第１の選択性光増幅器１２で増幅され、第２の光分岐手段３２に入射し、第１の光ループメモリ１を周回するとともに第２の光ループメモリ２に伝達される。各光ループメモリに入った光は周回して保存される。
【００２７】
Ｔ₁＜ｔ＜４Ｔ₁においては第１の光スイッチ３１ａ、第２の光スイッチ３１ｂの接続は端子Ｂ、端子Ｄとなり、第１の光ループメモリ１に入った光はこれらの端子を通って周回して保存される。
【００２８】
４Ｔ₁＜ｔ＜５Ｔ₁では第１の光ループメモリ１中の信号光は消光比が劣化しているので第１の光スイッチ３１ａを端子Ａ側にし、第２の光スイッチ３１ｂを端子Ｄ側にしたまま、再び取り込む。第１の光ループメモリ１中の古い信号光は第１の光スイッチ３１ａの端子Ｂよりループ外に放出され、消滅する。新たに取り込まれた信号光は再び第１の光ループメモリ１を周回する。仮にｔ＝６Ｔ₁においてタイミング制御手段４に読み出し信号が入ると第１の光スイッチ３１ａは端子Ｂ、第２の光スイッチ３１ｂは端子Ｃに切換え、信号光が出力端子７に出力される。この出力動作後、第１の光ループメモリ１の信号光は再び光ループメモリ１にはいることはないので第１の選択性光増幅器１２の調整による消去の必要はない。第２の光ループメモリ２内に残った信号光は第２の選択性光増幅器２２の利得を下げることにより消去され、初期状態に戻る。
本実施例において一つの１×２光スイッチを二つの２×２光スイッチに置き換えることは可能である。
【００３０】
各実施例において光分岐手段に光スイッチを使った場合は光ゲートが不要となる。また、周回中は外部回路から切り放されるため、突発的な外来性光雑音に対し、信号光が保護される。また、複ループ型光メモリにおいてはループ数を増やすことによりさらに最長記憶時間をのばすことができる。
以上、本装置を光ＡＴＭ交換機に使う場合について実施例を述べたが、本装置は光ディジタル計算器の光メモリなどにも使用できることは言うまでもない。さらに、単発の光パルスを周期性を持つ光パルスに変換する装置にも使える。
【００３１】
【発明の効果】
（１）本発明の構成を採用したので、従来の単ループ型光メモリに比べ、効率を犠牲にすることなく、記憶時間を延長できる。
（２）タップ遅延回路を備えた光ループメモリに比べて、複数の遅延回路を用意することがないので装置が小型になる。各光ループメモリに備えられた光増幅器の利得を下げることによりメモリのクリアが高速に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の構成を示す図。
【図２】第１の実施例のタイミングチャートを示す図。
【図３】第２の実施例の構成を示す図。
【図４】第２の実施例のタイミングチャートを示す図。
【図５】第３の実施例の構成を示す図。
【図６】第３の実施例のタイミングチャートを示す図。
【図７】第４の実施例の構成を示す図。
【図８】第４の実施例のタイミングチャートを示す図。
【図９】単純な光ループメモリの構成を示した図。
【図１０】セルとフレームの関係を示した図
【図１１】タップ遅延回路と光ループメモリの組み合わせの図
【図１２】半導体レーザ光増幅器の駆動電流対利得特性の例
【図１３】可飽和吸収体の入力光電力対透過率特性の例
【符号の説明】
１第１の光ループメモリ
２第２の光ループメモリ
３結合部
４タイミング制御手段
６入力端子
７出力端子
８光ゲート。
１１第１の光伝送路
２１第２の光伝送路
１２第１の選択性光増幅器。
２２第２の選択性光増幅器。
３１第１の光分岐手段。
３１ａ第１の光スイッチ。
３１ｂ第２の光スイッチ。
３２第２の光分岐手段。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an optical buffer that temporarily holds an optical cell in an optical ATM switch and an optical pulse train in an optical digital computer, or an optical memory for single emission waveform observation.
[0002]
[Prior art]
An optical ATM switch requires an optical memory (optical buffer) that temporarily holds a fixed-length signal light pulse train called an optical cell (cell) from an external line when the routing unit is busy. For this purpose, the optical loop memory shown in FIG. 13 is disclosed in, for example, a document “Electronics Letters, Vol. 27, pp. 1585-1586”. In this optical loop memory, a loop is constituted by a delay optical transmission line, an optical coupler, and an optical amplifier that compensates for these losses, and an optical gate is provided on the output side of the loop.
[0003]
The delay optical transmission line is constituted by an optical fiber having a predetermined length, and the optical coupler 53 is constituted by an optical fiber coupler. The optical amplifier 52 uses an optical amplifier using a semiconductor laser or a rare earth-doped optical fiber. Further, in order to reduce the influence of spontaneous emission light emitted from the optical amplifier, an optical filter 56 is provided at the output of the optical amplifier 52 to cut off spontaneous emission light in an unnecessary band. Further, as shown in FIG. 16, these optical amplifiers 52 can change the gain by adjusting the current or the pumping light, and can also absorb the signal light by reducing the current.
[0004]
Hereinafter, the operation of the optical loop memory 51 will be described. In the technical field of transmitting information for transmitting light, a unit of an optical signal (for example, one optical pulse) is often called an optical cell. The optical cell used in the description of the prior art and the optical signal used later in this specification have the same meaning. It is assumed that there is no signal light in the optical loop memory 51 in the initial state. Next, the signal light input from the input terminal 6 provided on the input side of the optical loop memory 51 is incident on both the optical gate 8 and the optical loop memory 51 by the optical coupler 53. The signal light entering the loop is delayed in accordance with the length thereof, and after being compensated for the loss of the optical amplifier 52, the optical transmission line 54 and the optical coupler 53, enters the optical coupler 53 again. Here, it is sent again to the optical gate 8 and the loop, and a series of operations are repeated. The signal reaching the optical gate 8 is not output to the output terminal 7 because the optical gate 8 is closed until a read command is issued. Further, the signal light in the loop circulates without being attenuated or oscillated because the optical amplifier 52 has a closed loop gain slightly lower than 1. The closed loop gain is obtained by subtracting the loss of the loop and the loss of the optical coupler 53 from the gain of the optical amplifier 52. When the busy state of the connected routing unit (not shown) is canceled, the optical loop memory 51 opens the signal light held by the optical gate 8 by the gate signal from the output terminal 7. Output to an external circuit. The signal light remaining in the loop is erased and returned to the initial state by setting the drive current of the optical amplifier 52 to zero.
[0005]
Here, as shown in FIG. 14, the time for one round of the loop is the frame time (t _frame ), and the maximum value (K) × frame time (t _frame ) at which the signal light can circulate is the longest storage time. The cell time / frame time becomes efficient. In the present specification, this is called a single loop type optical memory. The ratio between the optical power in the space state (information “0”) and the optical power in the mark state (information “1”) is called the extinction ratio.
[0006]
However, in this memory, every time the signal light goes around, the noise of the optical amplifier 52, that is, the spontaneous emission light accumulates, the optical power level in the space state increases and the extinction ratio decreases. Discrimination from the mark state becomes impossible. Therefore, the maximum number of laps K that can be circulated is, for example, about 5 to 7 times. In this case, in order to lengthen the longest storage time, if the length of the loop is increased, the frame time is extended and the efficiency is lowered. For this reason, a combination of tap delay circuits described below has been proposed by the document “1993 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, B-915, Loop Memory for Optical ATM Replacement Combining Tap Delay Circuits”.
[0007]
An example in which the tap delay circuit 61 is combined with the optical loop memory 51 will be described with reference to FIG. In this optical memory, an input optical signal is divided into n by a 1 × n optical splitter 62 and input to optical delay lines 63 having delay amounts of 0, τ, 2τ,..., (N−1) τ. This τ is the maximum number of circulations (K) of the optical loop memory 51 × frame time (tframe). The output of each delay unit is input to the optical loop memory 51 by the n × 1 optical coupler 64. In this memory, the signal light circulating around the optical loop memory 51 is once erased every τ and replaced with new signal light from the tap delay circuit 61. Therefore, the longest storage time can be extended.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical memory in which the tap delay circuit 61 described in FIG. 15 is provided on the input side of the optical loop memory 51 has the following problems. When the signal light in the optical loop memory 51 is read out early in the storage time, the signal light in the loop or the tap delay circuit 61 becomes unnecessary. In this case, the cells in the loop can be erased by lowering the gain of the optical amplifier 52, but the signal light remaining in each optical delay line 63 is erased until the output from the optical delay line 63 is completed. Cannot move to the next storage operation. This is a problem in terms of time efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, means for solving the above problems are described in claims 1 and 2. First, combine two or more optical loop memories with different lap times, make each optical loop memory for short-term storage and long-term storage, and when the longest storage time τ of the optical loop memory for short-term storage has passed, long-term storage Replace with the signal light of the optical loop memory. This point is common to claims 1 and 2. According to the first aspect of the present invention, the optical loop memory for short-term storage, that is, the light circulating around the first optical loop memory reduces the gain of the first selective optical amplifier existing in the optical loop memory. Extinguish. According to the second aspect of the present invention, the optical loop memory for short-term storage, that is, the light circulating around the first optical loop memory, switches the optical switch among the plurality of optical branching means constituting the coupling unit. The circulating light is released to the outside and disappears.
[0011]
The optical memory described in claim 1 has the following configuration. That is, in an optical memory having an input terminal 6 for inputting an optical pulse and an output terminal 7 for delaying and outputting the input optical pulse, the first optical transmission line 11 and the first selective optical amplifier 12 A loop is formed by the first loop memory 1 having the first loop time T1, the second optical transmission line 21, and the second selective optical amplifier 22, and the first loop time. The second loop memory 2 having a second round time T2 that is an integral multiple of T1 and the optical pulse input to the input terminal are taken into the first optical loop memory, and the optical pulse that circulated around the loop is directed to the output terminal The optical pulse input to the input terminal is taken into the second optical loop memory, the optical pulse that circulated around the loop is taken into the first optical loop memory, and the optical pulse that circulated around the loop is directed to the output terminal. Output And the first selective light so that the optical pulse of the first optical loop memory is extinguished when the optical coupler takes in the optical pulse from the second optical loop memory to the first optical loop memory. And timing control means 4 for controlling the amplifier.
[0012]
The optical memory according to claim 2 has the following configuration. That is, in an optical memory having an input terminal 6 for inputting an optical pulse and an output terminal 7 for delaying and outputting the input optical pulse, the first optical transmission line 11 and the first selective optical amplifier 12 A loop is formed by the first loop memory 1 having the first loop time T1, the second optical transmission line 21, and the second selective optical amplifier 22, and the first loop time. The second loop memory 2 having a second round time T2 that is an integral multiple of T1 and the optical pulse input to the input terminal are taken into the first optical loop memory, and the optical pulse that circulated around the loop is directed to the output terminal The optical pulse input to the input terminal is taken into the second optical loop memory, the optical pulse that circulated around the loop is taken into the first optical loop memory, and the optical pulse that circulated around the loop is directed to the output terminal. Output And a timing control means 4 for controlling the coupling unit so as to extinguish the optical pulse of the first optical loop memory when the optical pulse is taken into the first optical loop memory from the second optical loop memory. Equipped with.
[0014]
[Action]
Two or more first optical loop memories 1 and second loop memories 2 having different lap times are combined, and the first optical loop memory 1 is used for short-term storage and the second loop memory 2 is used for long-term storage. Signal light is incident almost simultaneously. When the longest storage time τ 1 of the first optical loop memory 1 for short-term storage elapses, the short-term memory is controlled by controlling the output of the first selective optical amplifier 12 and by controlling the coupling unit 3. The signal light having a reduced extinction ratio in the first optical loop memory 1 is erased, and the signal light of the second optical loop memory 2 for long-term storage is injected instead. The storage time of one optical loop memory 1 is extended.
[0016]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. The first embodiment and the second embodiment correspond to claim 1, and the third and fourth embodiments correspond to claim 2. In each embodiment, the first optical transmission line 11 and the second optical transmission line 21 which are delay optical waveguides are made of optical fibers or optical waveguides. As the optical amplifier, an optical amplifier using a semiconductor laser or a rare earth doped optical fiber is used. This optical amplifier has wavelength selection means including an optical filter or a Fabry-Perot resonator using a dielectric multilayer film, or a diffraction grating, and the gain can be adjusted. In particular, in the present specification, this is referred to as a selective optical amplifier, and the one used for the first optical loop memory 1 is the one used for the first selective optical amplifier 12 and the second optical loop memory 2. The second selective optical amplifier 22 is assumed. The timing control means 4 is composed of, for example, a sequencer, a computer, and a D / A converter for converting the digital signal into a drive current for the optical amplifier. The current of the first or second selective optical amplifier or the connection of the coupling unit is changed according to the timing chart stored in advance.
(1) First Embodiment First, the configuration will be described with reference to FIG. The second lap time T ₂ of the in the optical loop memory 2 is N times the circulation time T ₁ of the first in the optical loop memory 1. This N is an integer and is a value equal to or less than the maximum number of rotations K ₁ in the first optical loop memory 1. Here, it is assumed that N = 4. It is assumed that the distance between the first optical branching unit 31 and the second optical branching unit 32 constituting the coupling unit 3 is very short, and the propagation time is negligible with respect to the cell length. Both the first optical branching means 31 and the second optical branching means 32 are composed of branch circuits by optical fiber couplers or optical waveguides.
[0018]
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the initial state (t = 0), it is assumed that no signal light exists in each optical loop memory. The optical signal input from the input terminal 6 is transmitted to the second optical loop memory 2 and the first optical branching unit 31 via the second optical branching unit 32. The light entering the second optical loop memory 2 circulates and is stored. On the other hand, the signal light transmitted to the first optical branching means 31 is transmitted to the first optical loop memory 1 and the optical gate 8. The light entering the first optical loop memory 1 is circulated and stored.
[0019]
When 0 <t <4T ₁ , the signal light in the first optical loop memory 1 periodically reaches the optical gate 8. Since the extinction ratio of the signal light in the first optical loop memory 1 is degraded when 4T ₁ <t <5T ₁ , the drive current of the first selective optical amplifier 12 is lowered to reduce the gain, and this signal light is to erase. Instead, the signal light from the second optical loop memory 2 arrives and enters the first optical branching means 31. This signal light goes to the optical gate 8 and goes around the first optical loop memory 1 again. If a read signal enters the timing control means 4 at t = 6T ₁ , the optical gate 8 is opened and the signal light is output to the output terminal 7. After this output operation, the signal light remaining in each loop memory is erased by lowering the gains of the first selective optical amplifier 12 and the second selective optical amplifier 22 and returns to the initial state.
[0020]
(2) Second Embodiment First, the configuration will be described with reference to FIG. Compared with the first embodiment, the position of the second optical loop memory 2 is different, and the others are the same.
[0021]
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIG. In the initial state (t = 0), it is assumed that there is no signal light in each loop memory. The optical signal input from the input terminal 6 is transmitted to the first optical loop memory 1 and the optical gate 8 through the first optical branching means 31. The light that has entered the first optical loop memory 1 is amplified by the first selective optical amplifier 12, then enters the second optical branching means 32, goes around the first optical loop memory 1, and 2 is transmitted to the second optical loop memory 2. Light entering each loop memory is circulated and stored. When 0 <t <4T ₁ , the signal light in the first optical loop memory 1 periodically reaches the optical gate through the first optical branching means 31. Since the extinction ratio of the signal light in the first optical loop memory 1 is degraded when 4T ₁ <t <5T ₁ , the drive current of the first selective optical amplifier 12 is lowered to reduce the gain, and this signal light is to erase. Instead, the signal light from the second optical loop memory 2 enters the first optical loop memory 1 via the second optical branching means 32 and circulates again. If a read signal enters the timing control means 4 at t = 6T ₁ , the optical gate 8 is opened and the signal light is output to the output terminal 7. After this output operation, the signal light remaining in each loop memory is erased by reducing the gains of the first selective optical amplifier 12 and the second selective optical amplifier 22 and returns to the initial state.
[0022]
Compared with the first embodiment, the second embodiment has one optical branching means between the input terminal 6 and the output terminal 7, so that the optical loss during this period can be reduced. However, since the number of optical branching means increases in the first optical loop memory 1, it is necessary to increase the gain of the first selective optical amplifier 12. Since this causes an increase in spontaneous emission light, the maximum number of rotations K ₁ of the first optical loop memory 1 is smaller than that in the first embodiment.
[0024]
( 3 ) Third Embodiment First, the configuration will be described with reference to FIG. The first optical branching unit 31 includes two 1 × 2 optical switches 31a and 31b. Others are the same as the first embodiment. Next, the operation will be described with reference to FIG. In the initial state (t = 0), it is assumed that no signal light exists in each optical loop memory. When signal light is input to the input terminal 6 (0 <t <T1), the signal light is transmitted to the second optical loop memory 2 and the first optical switch 31a via the second optical branching means 32. . The light entering the second optical loop memory 2 circulates and is stored. Further, the signal light incident on the terminal A of the first optical switch 31a is transmitted to the first optical loop memory 1 through the terminal D of the second optical switch 31b.
[0025]
During storage (T ₁ <t <4T ₁ ), the connection of the first optical switch 31a and the second optical switch 31b is the terminal B and the terminal D, and the light entering the first optical loop memory 1 is these terminals. Saved to circulate through. When 4T ₁ <t <5T ₁ , the signal light in the first optical loop memory 1 has deteriorated extinction ratio, so the first optical switch 31a is set to the terminal A side, and the second optical switch 31b is set to the terminal D side. Leave it in, and then import again. The old signal light in the first optical loop memory 1 is emitted out of the loop from the first optical switch 31a terminal B and disappears. The newly taken signal light goes around the first optical loop memory 1 again. If a read signal is input to the timing control means 4 at t = 6T ₁ , the optical switch 31 a is switched to the terminal B and the optical switch 31 b is switched to the terminal D, and the signal light is output to the output terminal 7. After this output operation, the signal light of the first optical loop memory 1 does not enter the loop again, so that there is no need to erase by adjusting the first selective optical amplifier 12. The signal light remaining in the second optical loop memory 2 is erased by lowering the gain of the second selective optical amplifier 22 and returns to the initial state. In this embodiment, it is possible to replace two 1 × 2 optical switches with one 2 × 2 optical switch. In this case, it is necessary to lower the gain of the first selective optical amplifier 12.
[0026]
( 4 ) Fourth Embodiment First, the structure will be described with reference to FIG. The first optical branching unit 31 includes two 1 × 2 optical switches 31a and 31b. The rest is the same as in the second embodiment. Next, the operation will be described with reference to FIG. In the initial state (t = 0), it is assumed that no signal light exists in each of the optical loop memories 1 and 2. When signal light is input to the input terminal 6 (0 <t <T1), the signal light is transmitted through the terminal A of the first optical switch 31a and the terminal C of the second optical switch 31b. It is transmitted to the loop memory 1. The light that has entered the first optical loop memory 1 is amplified by the first selective optical amplifier 12, enters the second optical branching means 32, goes around the first optical loop memory 1, and passes through the second light. It is transmitted to the loop memory 2. The light entering each optical loop memory is circulated and stored.
[0027]
In T ₁ <t <4T ₁ , the connection of the first optical switch 31a and the second optical switch 31b is the terminal B and the terminal D, and the light entering the first optical loop memory 1 passes through these terminals. It is saved around.
[0028]
When 4T ₁ <t <5T ₁ , the signal light in the first optical loop memory 1 has deteriorated extinction ratio, so the first optical switch 31a is set to the terminal A side, and the second optical switch 31b is set to the terminal D side. Leave it in, and then import again. The old signal light in the first optical loop memory 1 is emitted out of the loop from the terminal B of the first optical switch 31a and disappears. The newly taken signal light goes around the first optical loop memory 1 again. If a read signal is input to the timing control means 4 at t = 6T ₁ , the first optical switch 31a is switched to the terminal B, the second optical switch 31b is switched to the terminal C, and the signal light is output to the output terminal 7. After this output operation, the signal light of the first optical loop memory 1 does not enter the optical loop memory 1 again, so that there is no need for erasing by adjusting the first selective optical amplifier 12. The signal light remaining in the second optical loop memory 2 is erased by lowering the gain of the second selective optical amplifier 22 and returns to the initial state.
In this embodiment, it is possible to replace one 1 × 2 optical switch with two 2 × 2 optical switches.
[0030]
In each embodiment, when an optical switch is used as the optical branching means, no optical gate is required. Further, since the light is cut off from the external circuit during the circulation, the signal light is protected against sudden external light noise. In the multi-loop optical memory, the longest storage time can be further extended by increasing the number of loops.
The embodiment has been described above in the case where the present apparatus is used in an optical ATM switch, but it goes without saying that the present apparatus can also be used in an optical memory of an optical digital calculator. Furthermore, it can be used for a device that converts a single light pulse into a light pulse having periodicity.
[0031]
【The invention's effect】
(1) Since the configuration of the present invention is adopted, the storage time can be extended without sacrificing efficiency as compared with the conventional single loop type optical memory.
(2) Compared to an optical loop memory provided with a tap delay circuit, a plurality of delay circuits are not prepared, so that the apparatus becomes smaller. The memory can be cleared at a high speed by lowering the gain of the optical amplifier provided in each optical loop memory.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment.
FIG. 2 is a timing chart of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second embodiment.
FIG. 4 is a timing chart of a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a timing chart of the third embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a fourth embodiment.
FIG. 8 is a timing chart of the fourth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a simple optical loop memory.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between cells and frames.
FIG. 11 is a diagram of a combination of a tap delay circuit and an optical loop memory.
FIG. 12 shows an example of drive current versus gain characteristics of a semiconductor laser optical amplifier .
FIG. 13 shows an example of input optical power versus transmittance characteristics of a saturable absorber .
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st optical loop memory 2 2nd optical loop memory 3 Coupling part 4 Timing control means 6 Input terminal 7 Output terminal 8 Optical gate.
11 First optical transmission line 21 Second optical transmission line 12 First selective optical amplifier.
22 Second selective optical amplifier.
31 First light branching means.
31a First optical switch.
31b Second optical switch.
32 Second optical branching means.

Claims

In an optical memory having an input terminal (6) for inputting an optical pulse and an output terminal (7) for delaying and outputting the input optical pulse, the first optical transmission line (11) and the first selection A first loop memory (1) having a first circulation time T1, a second optical transmission line (21), and a second selective optical amplifier (22). ) And a second loop memory (2) having a second round time T2 which is an integral multiple of the first round time T1, and the optical pulse inputted to the input terminal is the first loop. Incorporating into the optical loop memory, outputting the optical pulse that circulated around the loop toward the output terminal, and incorporating the optical pulse input to the input terminal into the second optical loop memory, Incorporated into the first optical loop memory A coupling unit (3) for outputting an optical pulse that circulates around the output head toward the output terminal, and a first unit when the coupling unit takes in the optical pulse from the second optical loop memory to the first optical loop memory. An optical memory comprising: timing control means (4) for controlling the first selective optical amplifier so as to extinguish an optical pulse of the optical loop memory.

In an optical memory having an input terminal (6) for inputting an optical pulse and an output terminal (7) for delaying and outputting the input optical pulse, the first optical transmission line (11) and the first selection A first loop memory (1) having a first circulation time T1, a second optical transmission line (21), and a second selective optical amplifier (22). ) And a second loop memory (2) having a second round time T2 which is an integral multiple of the first round time T1, and the optical pulse inputted to the input terminal is the first loop. Incorporating into the optical loop memory, outputting the optical pulse that circulated around the loop toward the output terminal, and incorporating the optical pulse input to the input terminal into the second optical loop memory, Incorporated into the first optical loop memory A coupling unit (3) that outputs an optical pulse that circulates around the output head toward an output terminal; and when the optical pulse is taken into the first optical loop memory from the second optical loop memory, the first optical loop memory An optical memory comprising: timing control means (4) for controlling the coupling portion so as to extinguish an optical pulse.