JP3855691B2 - 光スイッチモジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータをパケットとして高速転送するネットワークのノードに好適に使用される光スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等のネットワーク通信技術の普及によって大容量のデータ通信が必要とされ、波長多重通信技術の開発が活発化している。ＯＡＤＭ（Optical Add Drop Multiplexing）は、１波長ごとに自由にデータを出し入れすることのできる光分岐挿入多重化技術であり、近年盛んに開発が行われている。このＯＡＤＭを使用すると、任意の波長の光信号を、ノードから伝送路にアド（挿入）したり、この逆に伝送路からノードに、任意の波長の光信号をドロップ（分岐）することができる。ＯＡＤＭを使用することで、ネットワークのトラフィック変動に対して、光パス構成を容易に変更することができる。
【０００３】
図４は、従来提案されたＯＡＤＭノードを構成するＯＡＤＭ回路の一例を示したものである。このＯＡＤＭ回路は、特開平１１−２７５００７号公報で提案されたものである。この提案のＯＡＤＭ回路１０１では他の同様のＯＡＤＭ回路と同様にファイバグレーディングを使用している。
【０００４】
図４に示したＯＡＤＭ回路１０１の入力ポート１０２には、図示しない幹線系の光ファイバからＷＤＭ光信号１０３が供給され、第１の光サーキュレータ１０４の第１の端子１０５1に入力されるようになっている。第１の光サーキュレータ１０４は第１〜第３の端子１０５1〜１０５3を備えており、各端子１０５1〜１０５3間では光信号が一方向にのみ伝達される。すなわち、第１の端子１０５1から第２の端子１０５2への方向、第２の端子１０５2から第３の端子１０５3への方向および第３の端子１０５3から第１の端子１０５1への方向にのみ光信号が伝えられる。
【０００５】
第１の光サーキュレータ１０４の第２の端子１０５2には、第１のファイバグレーティング１０６の一端が接続されている。第１のファイバグレーティング１０６は、特定の波長の光のみを反射し、その他の波長の光を透過する特性を有している。第１のファイバグレーティング１０６の他端には、光アイソレータ１０７を介して第２のファイバグレーティング１０８の一端が接続されている。光アイソレータ１０７は、第１のファイバグレーティング１０６から第２のファイバグレーティング１０８の方向にのみ光信号を伝達し、各ファイバグレーティング１０６、１０８間での多重反射を防止する役割を持っている。これらのファイバグレーティング１０６、１０８は、互いに同様の特性を有している。
【０００６】
第２のファイバグレーティング１０８の他端は、第２の光サーキュレータ１０９の第１の端子１１２1に接続されている。この第２の光サーキュレータ１０９も第１の光サーキュレータ１０４と同様に第１〜第３の端子１１２1〜１１２3を備えており、各端子１１２1〜１１２3間では光信号が一方向にのみ伝達される。すなわち、第１の端子１１２1から第２の端子１１２2への方向、第２の端子１１２2から第３の端子１１２3への方向および第３の端子１１２3から第１の端子１１２1への方向にのみ光信号が伝えられる。
【０００７】
この提案のＯＡＤＭ回路１０１では、幹線系の光ファイバから入力されるＷＤＭ光信号１０３のうちの特定の波長の光信号が第１のファイバグレーティング１０６で反射されて、図に示す経路を通って第１の光サーキュレータ１０４の第３の端子１０５3に分岐される。一方、第１のファイバグレーティング１０６を透過する他の波長の光信号は、第２の光サーキュレータ１０９の第３の端子１１２3から入力される特定の波長の光信号と合波されて、出力ポート１１４から光信号１１５として図示しない幹線系の光ファイバに出力されることになる。したがって、ここでは、第１の光サーキュレータ１０４および第１のファイバグレーティング１０６が光信号の分岐部として機能し、第２のファイバグレーティング１０８および第２の光サーキュレータ１０９が光信号挿入部として機能することになる。
【０００８】
第１の光サーキュレータ１０４の第３の端子１０５3は、ドロップ（分岐）ポート１１６に接続されており、分岐された光信号１１７が出力されることになる。また、アド（挿入）ポート１１８は第２の光サーキュレータ１０９の第３の端子１１２3に接続されており、このポートからは挿入すべき光信号１１９が入力されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、この提案のＯＡＤＭ回路１０１では光信号を波長単位でアドおよびドロップすることは可能であるが、同一波長における所定単位で光信号のアドあるいはドロップを行うことはできなかった。ここで所定単位とは、たとえばパケット単位やセル単位をいう。
【００１０】
なお、特開２０００−００４２１３号公報、特開２０００−０７８１７６号公報および特開２０００−１６５４２５号公報でも、波長単位で光信号のままアドまたはドロップを行っており、同様の問題を有していた。
【００１１】
一方、光信号を電気信号に一度変換してからこれをメモリに蓄積し、この蓄積された電気信号をパケット単位あるいはセル単位でアドまたはドロップを行うことは可能である。そしてこのような処理を行った電気信号を再び光信号に変換して送出することも可能である。しかしながら、このような処理を行うと、電気信号をメモリに蓄積しておく時間がノードにおける転送遅延時間となる。したがって、たとえばリアルタイム性を要求される映像やインターネットによる電話等の用途では信号の伝送遅延が大きな問題となる。
【００１２】
そこで本発明の目的は、光信号を電気信号に一度変換することなく、パケット単位等の所定単位でアドまたはドロップすることのできる光スイッチモジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）所定単位に時間的に区切られて送られてくる特定波長の光信号を入力する主入力ポートと、（ロ）この主入力ポートから入力される光信号を第１および第２の光信号に分岐する光分岐手段と、（ハ）この光分岐手段から出力される第１の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチと、（ニ）この第１の光ゲートスイッチを透過した光信号の出力から自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタと、（ホ）この第１のバンドパスフィルタを経た光信号を出力するドロップポートと、（へ）光分岐手段で分岐した後の第２の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチと、（ト）挿入する前記した所定単位に区切られかつ主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号を入力するためのアドポートと、（チ）このアドポートから入力される前記した所定単位の光信号を透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチと、（リ）この第３の光ゲートスイッチと第２の光ゲートスイッチをそれぞれ透過した光信号を入力して、これらの一方を選択して出力する２×１光スイッチと、（ヌ）この２×１光スイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタと、（ル）この第２のバンドパスフィルタを経た光信号を出力する主出力ポートと、（ヲ）主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに主出力ポートにスルーさせる第１のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を主出力ポートにスルーさせずにドロップポートに抜き出す第２のスロットと、アドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力する第３のスロットと、主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にアドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力する第４のスロットと、主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を主出力ポートに出力する第５のスロットのそれぞれのスロットが主入力ポートおよびアドポートから入力される前記した所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットのうちの少なくとも２以上が予め定めた所定の順序で周期的に連続するように第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御する光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段とを光スイッチモジュールに具備させる。
【００１４】
すなわち請求項１記載の発明では、主入力ポートに入力されたパケット単位等の所定単位で区切られて送られてくる特定波長の光信号を光分岐手段で第１および第２の光信号に分岐し、このうちの第１の光信号についてはこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチに入力し、その出力を自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタを介してドロップポートに接続しておく。また、第２の光信号については同様にこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチに入力し、その出力側に２×１光スイッチの一方の入力側を接続しておく。更に、アドポートから入力される所定単位に区切られかつ主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号についてはこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチに入力することにし、その出力側を２×１光スイッチの他方の入力側に接続しておく。２×１光スイッチの出力側には自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタを介して主出力ポートが配置されている。このような構造で、光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段が第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御することで、ある時点（スロット）では主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに主出力ポートにスルーさせたり、主入力ポートから入力された光信号を主出力ポートにスルーさせずにドロップポートに抜き出すようにしたり、アドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力するようにしたり、主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にアドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力するようにしたり、あるいは主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を主出力ポートに出力するようにすることができる。したがって、これら５つの態様のすべてを平等に生じさせるような信号処理を行う場合には、これらの各態様に対応した第１〜第５の各スロットのそれぞれのスロットが主入力ポートおよびアドポートから入力される前記した所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットが予め定めた所定の順序で配列してこれらが順次繰り返されるように第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれの透過状態と遮断状態を制御すると共に、これらに対応したタイミングで主出力ポートやアドポートから信号を入力したり、主出力ポートやドロップポートから信号を出力するようにすればよい。原理的には第１〜第５の各スロットのすべてを具備する必要はなく、そのうちの幾つかを有するだけでもよい。
【００１５】
請求項２記載の発明では、（イ）所定単位に時間的に区切られて送られてくる特定波長の光信号を入力する主入力ポートと、（ロ）この主入力ポートから入力される光信号を第１および第２の光信号に分岐する光分岐手段と、（ハ）光信号を第１の波長に波長変換して出力する第１の波長可変光源と、（ニ）光信号を第２の波長に波長変換して出力する第２の波長可変光源と、（ホ）光信号を第３の波長に波長変換して出力する第３の波長可変光源と、（へ）光分岐手段から出力される第１の光信号を入力して第１の波長可変光源の出力する光信号と合波する第１の合流器と、（ト）光分岐手段から出力される第２の光信号を入力して第２の波長可変光源の出力する光信号と合波する第２の合流器と、（チ）挿入する前記した所定単位に区切られかつ主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号を入力するためのアドポートと、（リ）このアドポートから入力された光信号と第３の波長可変光源の出力する光信号とを合波する第３の合流器と、（ヌ）第１の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチと、（ル）この第１の光ゲートスイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタと、（ヲ）この第１のバンドパスフィルタを経た光信号を出力するドロップポートと、（ワ）第２の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチと、（カ）第３の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチと、（ヨ）この第３の光ゲートスイッチと第２の光ゲートスイッチをそれぞれ透過した光信号を入力して、これらの一方を選択して出力する２×１光スイッチと、（タ）この２×１光スイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタと、（レ）この第２のバンドパスフィルタを経た光信号を出力する主出力ポートと、（ソ）主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに第２の光ゲートスイッチを経て主出力ポートにスルーさせる第１のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を主出力ポートにスルーさせずに第１の光ゲートスイッチを経てドロップポートに抜き出す第２のスロットと、アドポートから光信号を挿入してこれのみを第３の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第３のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を第１の光ゲートスイッチを経てドロップポートに抜き出すと共にアドポートから光信号を挿入してこれのみを第３の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第４のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を第１の光ゲートスイッチを経てドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を第２の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第５のスロットのそれぞれのスロットが主入力ポートおよびアドポートから入力される前記した所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットのうちの少なくとも２以上が予め定めた所定の順序で周期的に連続するように第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御する光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段とを光スイッチモジュールに具備させる。
【００１６】
すなわち請求項２記載の発明では、基本的な構成が請求項１記載の発明と同様であるが、それぞれの光ゲートスイッチの手前に独自の波長可変光源と光信号を合波するための合流器を備えている。これにより、これらの光ゲートスイッチに入力された光信号の波長変換が可能になる。
【００２３】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の光スイッチモジュールで、第１〜第３の光ゲートスイッチはそれぞれ半導体光増幅器であり、第１〜第３の波長可変光源から出力される対応する光信号を用いて相互利得変調効果による波長変換を行うことを特徴としている。
【００２４】
すなわち請求項３記載の発明では、請求項２記載の光スイッチモジュールでアドあるいはドロップ等の信号処理がパケット単位等の所定単位で行われることはもちろん、波長変換が伴うことを可能にしている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
【００２６】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２７】
第１の実施例
【００２８】
図１は本発明の第１の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わしたものである。この光スイッチモジュール２０１は、図示しない隣接ノードから光信号２０２を入力する主入力ポート２０３と、追加する光信号２０４をパケット単位で入力するアドポート２０５と、主入力ポート２０３から入力された光信号２０２からパケット単位で抜き出した光信号２０６を出力するドロップポート２０７と、主入力ポート２０３から入力された光信号２０２に対して追加あるいは削除された後の光信号２０８を出力する主出力ポート２０９の各ポートを備えている。
【００２９】
主入力ポート２０３から入力された光信号２０２は光分岐器２１１に入力され、全く同じ信号状態の第１および第２の光信号２１２、２１３に分岐されるようになっている。このうちの第１の光信号２１２は、第１の光ゲートスイッチ２１４に入力されるようになっている。第１の光ゲートスイッチ２１４は、入力された第１の光信号２１２を透過しあるいは遮断するスイッチである。その切替制御は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力される第１の選択制御信号２１５によって行われる。第１の光ゲートスイッチ２１４はその透過状態で増幅利得を得ることができるようになっている。増幅利得の制御は第１の増幅利得制御信号２１６を第１の光ゲートスイッチ２１４に入力することで行われる。
【００３０】
第１の光ゲートスイッチ２１４の出力する光信号２１８は、第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力されるようになっている。第１の光バンドパスフィルタ２１９は、これに入力される光信号２１８の自然放出光雑音を遮断するために設けられている。
【００３１】
ところで、光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１に入力されるようになっている。第２の光ゲートスイッチ２２１は第２の光信号２１３を透過しあるいは遮断するスイッチである。その切替制御は第２の光ゲートスイッチ２２１に入力される第２の選択制御信号２２２によって行われる。第２の光ゲートスイッチ２２１もその透過状態で増幅利得を得ることができるようになっている。増幅利得の制御は第２の増幅利得制御信号２２３を第２の光ゲートスイッチ２２１に入力することで行われる。
【００３２】
一方、アドポート２０５から入力された光信号２０４は、第３の光ゲートスイッチ２２４に入力されるようになっている。第３の光ゲートスイッチ２２４は光信号２０４を透過しあるいは遮断するスイッチである。その切替制御は第３の光ゲートスイッチ２２４に入力される第３の選択制御信号２２５によって行われる。第３の光ゲートスイッチ２２４もその透過状態で増幅利得を得ることができるようになっている。増幅利得の制御は第３の増幅利得制御信号２２６を第３の光ゲートスイッチ２２４に入力することで行われる。
【００３３】
第２の光ゲートスイッチ２２１から出力される光信号２２７は、第３の光ゲートスイッチ２２４から出力される光信号２２８と光合流器２２９に入力され、これらが合流されるようになっている。光合流器２２９の出力側には、第２の光バンドパスフィルタ２３１が配置されており、光信号の自然放出雑音を遮断する。第２の光バンドパスフィルタ２３１を経た光信号２０８は主出力ポート２０９から光スイッチモジュール２０１の外部に出力されるようになっている。
【００３４】
このような本実施例の光スイッチモジュール２０１で、光分岐器２１１および光合流器２２９は、３ｄＢカプラを使用することができる。また、第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４には、たとえば半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用することができる。また、第１および第２の光バンドパスフィルタ２１９、２３１には、たとえばファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を使用することができる。
【００３５】
次に以上のような構成の光スイッチモジュール２０１の動作を説明する。第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４は、それぞれ所定の固定長のタイムスロットを単位として透過状態と遮断状態の切り替えを行うようになっている。これらの切り替えは、第１〜第３の選択制御信号２１５、２２２、２２５によって行われる。次に示す５種類の動作を第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5で行う。
【００３６】
まず、第１のタイムスロットＴＳ1では、光信号を抜き出さずに、主出力ポート２０９にスルー（through）させるスルー動作を行う。この第１のタイムスロットＴＳ1で第２の光ゲートスイッチ２２１は透過状態となり、第１および第３の光ゲートスイッチ２１４、２２４は遮断状態となる。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１を透過し、光信号２２７として光合流器２２９に入力され、第２の光バンドパスフィルタ２３１を経て主出力ポート２０９から光信号２０８として出力される。すなわち、この場合には光スイッチモジュール２０１に入力された光信号２０２はそのまま光信号２０８として出力されることになる。
【００３７】
この第１のタイムスロットＴＳ1で光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力されるが、これは遮断状態にある。したがって、第１の光ゲートスイッチ２１４から光信号２１８が出力されることはなく、ドロップポート２０７から光信号２０６が出力されることはない。
【００３８】
次に第２のタイムスロットＴＳ2について説明を行う。第２のタイムスロットＴＳ2では、光信号を主出力ポート２０９にスルーさせずに抜き出す動作を行う。この第２のタイムスロットＴＳ2で第１の光ゲートスイッチ２１４は、透過状態となっている。第２および第３の光ゲートスイッチ２２１、２２４は遮断状態である。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は、第１の光ゲートスイッチ２１４を透過し、その光信号２１８は第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。
【００３９】
この第２のタイムスロットＴＳ2で光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１に入力されるが、これは遮断状態にある。したがって、第３の光ゲートスイッチ２２４から光信号２２７が出力されることはなく、主出力ポート２０９から光信号２０８が出力されることもない。
【００４０】
次に第３のタイムスロットＴＳ3について説明を行う。第３のタイムスロットＴＳ3では、光信号を挿入するアド動作を行う。この第３のタイムスロットＴＳ3では、第１の光ゲートスイッチ２１４および第２の光ゲートスイッチ２２１が遮断状態となっており、第３の光ゲートスイッチ２２４が透過状態となっている。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力されるが、第１および第２の光ゲートスイッチ２１４、２２１が遮断状態となっているので、これらがドロップポート２０７や主出力ポート２０９から光信号２０６、２０８として出力されることはない。
【００４１】
一方、挿入する光信号２０４は光スイッチモジュール２０１のアドポート２０５から第３の光ゲートスイッチ２２４に入力される。第３の光ゲートスイッチ２２４は透過状態となっているので、光信号２２８として光合流器２２９に入力され、第２の光バンドパスフィルタ２３１を経由して主出力ポート２０９から光信号２０８として出力されることになる。
【００４２】
次に第４のタイムスロットＴＳ4について説明を行う。第４のタイムスロットＴＳ4では、光信号を抜き出し、かつ挿入するドロップおよびアド動作を行う。この第４のタイムスロットＴＳ4では、第１および第３の光ゲートスイッチ２１４、２２４が透過状態となっており、第２の光ゲートスイッチ２２１が遮断状態となっている。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は、主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力される。第１の光ゲートスイッチ２１４は透過状態なので、これを透過した光信号２１８は第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。また、挿入する光信号２０４はアドポート２０５から第３の光ゲートスイッチ２２４に入力される。第３の光ゲートスイッチ２２４も透過状態なので、これを透過した光信号２２８は光合流器２２９および第２の光バンドパスフィルタ２３１を経て、光信号２０８として主出力ポート２０９から光スイッチモジュール２０１の外部に出力される。
【００４３】
一方、光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１に入力されるが、これは遮断状態となっている。そこで、前記した隣接ノードから到着した光信号２０２自体は主出力ポート２０９から出力されない。
【００４４】
最後に第５のタイムスロットＴＳ5について説明を行う。第５のタイムスロットＴＳ5では、光信号を抜き出し、かつ主出力ポート２０９にスルーさせる動作を行う。この第５のタイムスロットＴＳ5では、第１および第２の光ゲートスイッチ２１４、２２１が透過状態となっており、第３の光ゲートスイッチ２２４が遮断状態となっている。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は、主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力される。第１の光ゲートスイッチ２１４は透過状態なので、これを透過した光信号２１８は第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３も第２の光ゲートスイッチ２２１が透過状態なので、これを透過する。そして光信号２２７として光合流器２２９に入力され、第２の光バンドパスフィルタ２３１を経て主出力ポート２０９から光信号２０８として出力される。
【００４５】
一方、第３の光ゲートスイッチ２２４は遮断状態となっている。したがって、第３の光ゲートスイッチ２２４から信号の挿入は行われない。
【００４６】
以上のように第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5の繰り返しによって、光スイッチモジュール２０１で光信号のアド、ドロップ等の各種処理が行われていく。
【００４７】
図２は光スイッチモジュールのこのような動作を示したものである。同図（ａ）に示すように、各タイムスロットＴＳ1、ＴＳ2、ＴＳ4、ＴＳ5における主入力ポート２０３に入力される光信号２０２をそれぞれ光信号Ｐ1、Ｐ2、Ｐ4、Ｐ5とする。第３のタイムスロットＴＳ3では光信号２０２が入力されないので、光信号Ｐ3は存在しない。同図（ｂ）はドロップポート２０７から出力される光信号２０６を表わしている。また、同図（ｃ）は第１のタイムスロットＴＳ1では、アドポート２０５から入力される光信号２０４を表わしている。これらは第３のタイムスロットＴＳ3で入力される光信号Ｐ3′と、第４のタイムスロットＴＳ4で入力される光信号Ｐ4′である。
【００４８】
同図（ｄ）は、主出力ポート２０９から出力される光信号２０８の内容を表わしている。第１のタイムスロットＴＳ1では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ1が同図（ｄ）に示したようにそのまま主出力ポート２０９から出力されることになる。第２のタイムスロットＴＳ2では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ2が、同図（ｂ）に示したようにドロップポート２０７からそのまま出力されることになる。
【００４９】
第３のタイムスロットＴＳ3では、同図（ｃ）に示したようにアドポート２０５から入力された光信号Ｐ3′が、同図（ｄ）に示したように主出力ポート２０９からそのまま出力されることになる。第４のタイムスロットＴＳ4では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ4が、同図（ｂ）に示したようにドロップポート２０７からそのまま出力され、また、同図（ｃ）に示したようにアドポート２０５から入力される光信号Ｐ4′が同図（ｄ）に示したように主出力ポート２０９からそのまま出力される。
【００５０】
最後の第５のタイムスロットＴＳ5では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ5が同図（ｂ）に示したようにドロップポート２０７からそのまま出力され、かつ同図（ｄ）に示したようにそのまま主出力ポート２０９からも出力される。
【００５１】
このように本実施例の光スイッチモジュール２０１では、それぞれの信号の処理状態に合わせて第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5に光信号の送出や受信のタイミングを合わせておくことで、これらの光信号に何らの遅延も生じさせることなく、それぞれのタイムスロットを最小単位として光信号のアドおよびドロップが可能になる。
【００５２】
第２の実施例
【００５３】
図３は本発明の第２の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わしたものである。この第２の実施例で図１に示した第１の実施例と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第２の実施例の光スイッチモジュール３０１では、主入力ポート２０３から入力した光信号２０２を分岐する光分岐器２１１の出力側に第１および第２の合流器３０２、３０３を設けている。第１の合流器３０２の他方の入力側には、第１の波長可変光源３０４が光信号３０５を入力するようになっており、第２の合流器３０３他方の入力側には、第２の波長可変光源３０６が光信号３０７を入力するようになっている。
【００５４】
第１の合流器３０２から出力される光信号３０８は第１の光ゲートスイッチ３１１に入力され、第２の合流器３０３から出力される光信号３０９は第２の光ゲートスイッチ３１２に入力されるようになっている。第３の光ゲートスイッチ３１３は光合流器２２９（以下、出力側光合流器２２９という。）の２入力のうちの一方として配置されている。これら第１〜第３の光ゲートスイッチ３１１〜３１３は、先の実施例の第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４が単純に透過状態と遮断状態の切り替えを行っていたのに対して、これに加えて波長変換機能を備えている点が相違している。
【００５５】
第１の光ゲートスイッチ３１１から出力される光信号３２１は、その自然放射雑音を遮断する第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。第１の光ゲートスイッチ３１１にはその透過および遮断状態の切り替えを行う第１の選択制御信号３２２と、透過状態での増幅利得を制御する第１の増幅利得制御信号３２３が入力されるようになっている。
【００５６】
第２の光ゲートスイッチ３１２の出力する光信号３２５は第３の光ゲートスイッチ３１３の出力する光信号３２６と共に出力側光合流器２２９に入力して合波される。第２の光ゲートスイッチ３１２には、その透過および遮断状態の切り替えを行う第２の選択制御信号３２７と、透過状態での増幅利得を制御する第２の増幅利得制御信号３２８が入力されるようになっている。また、第３の光ゲートスイッチ３１３には、その透過および遮断状態の切り替えを行う第３の選択制御信号３２９と、透過状態での増幅利得を制御する第３の増幅利得制御信号３３０が入力されるようになっている。
【００５７】
ここで第３の光ゲートスイッチ３１３には第３の合流器３３４から光信号３３５が入力されるようになっている。第３の合流器３３４には、アドポート２０５から入力される光信号２０４と、第３の波長可変光源３３６から出力される光信号３３７が合波されるようになっている。
【００５８】
このような構成の光スイッチモジュール３０１では、図２で示した第１の実施例の場合と同様に５種類の動作を第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5で行うようになっている。本実施例では第１〜第３の光ゲートスイッチ３１１〜３１３の手前に第１〜第３の合流器３０２、３０３、３３４と第１〜第３の波長可変光源３０４、３０６、３３６を配置している。したがって、第１の光ゲートスイッチ３１１を例に説明すると、入力された光信号２０２と第１の波長可変光源３０４から出力される光信号３０５とを合波させ、波長変換機能付の第１の光ゲートスイッチ３１１を通過させることで、波長変換を行うことができる。たとえば第１の光ゲートスイッチ３１１として半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用する場合には、相互利得変調（ＸＧＭ）効果を用いて波長変換を行えばよい。
【００５９】
なお、第１の実施例では光分岐器２１１や光合流器２２９として３ｄＢカプラを使用したが、他の分岐比のカプラを用いることも可能である。また、カプラ以外の光分岐手段や光合流手段を使用することも可能である。また、第１の実施例では第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４として半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用する例を示したが、これに限るものではなく、他の光ゲートスイッチを使用してもよい。更に第１の実施例における第１および第２の光バンドパスフィルタ２１９、２３１については、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を使用する例を挙げた。しかしながら、これに限るものではなく、たとえば誘電体多層膜フィルタのように、他の光バンドパスフィルタを使用できることは当然である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項３記載の発明によれば、第１〜第３の光ゲートスイッチを用い、これらの透過あるいは遮断の組み合せをスロット単位で変化させることによって、所定単位の光信号ごとにアド、ドロップ、スルー等の処理を可能にしたので、電気信号に一度変換してこれらの処理を行う場合と異なり、処理に時間的な遅延を生じさせることがない。
【００６１】
また、請求項２記載の発明では、所定単位で光信号のアド、ドロップ、スルー等の処理を行うだけでなく、波長の変換も可能になる。
【００６２】
また、請求項１〜請求項３記載の発明によれば、光バンドパスフィルタを配置するので、自然放出光雑音を遮断することができ、信頼性のよい光スイッチモジュールを構成することができる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わした概略構成図である。
【図２】第１の実施例における光スイッチモジュールのタイムスロットごとの動作を示したタイミング図である。
【図３】本発明の第２の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わした概略構成図である。
【図４】従来提案されたＯＡＤＭ回路の一例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
２０１、３０１ 光スイッチモジュール
２０３ 主入力ポート
２０５ アドポート
２０７ ドロップポート
２０９ 主出力ポート
２１１ 光分岐器
２１４、３１１ 第１の光ゲートスイッチ
２２１、３１２ 第２の光ゲートスイッチ
２２４、３１３ 第３の光ゲートスイッチ
２２９ （出力側）光合流器
３０２ 第１の合流器
３０３ 第２の合流器
３０４ 第１の波長可変光源
３３４ 第３の合流器
３３６ 第３の波長可変光源
ＴＳ タイムスロット
Ｐ 光信号
【発明の属する技術分野】
本発明はデータをパケットとして高速転送するネットワークのノードに好適に使用される光スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等のネットワーク通信技術の普及によって大容量のデータ通信が必要とされ、波長多重通信技術の開発が活発化している。ＯＡＤＭ（Optical Add Drop Multiplexing）は、１波長ごとに自由にデータを出し入れすることのできる光分岐挿入多重化技術であり、近年盛んに開発が行われている。このＯＡＤＭを使用すると、任意の波長の光信号を、ノードから伝送路にアド（挿入）したり、この逆に伝送路からノードに、任意の波長の光信号をドロップ（分岐）することができる。ＯＡＤＭを使用することで、ネットワークのトラフィック変動に対して、光パス構成を容易に変更することができる。
【０００３】
図４は、従来提案されたＯＡＤＭノードを構成するＯＡＤＭ回路の一例を示したものである。このＯＡＤＭ回路は、特開平１１−２７５００７号公報で提案されたものである。この提案のＯＡＤＭ回路１０１では他の同様のＯＡＤＭ回路と同様にファイバグレーディングを使用している。
【０００４】
図４に示したＯＡＤＭ回路１０１の入力ポート１０２には、図示しない幹線系の光ファイバからＷＤＭ光信号１０３が供給され、第１の光サーキュレータ１０４の第１の端子１０５1に入力されるようになっている。第１の光サーキュレータ１０４は第１〜第３の端子１０５1〜１０５3を備えており、各端子１０５1〜１０５3間では光信号が一方向にのみ伝達される。すなわち、第１の端子１０５1から第２の端子１０５2への方向、第２の端子１０５2から第３の端子１０５3への方向および第３の端子１０５3から第１の端子１０５1への方向にのみ光信号が伝えられる。
【０００５】
第１の光サーキュレータ１０４の第２の端子１０５2には、第１のファイバグレーティング１０６の一端が接続されている。第１のファイバグレーティング１０６は、特定の波長の光のみを反射し、その他の波長の光を透過する特性を有している。第１のファイバグレーティング１０６の他端には、光アイソレータ１０７を介して第２のファイバグレーティング１０８の一端が接続されている。光アイソレータ１０７は、第１のファイバグレーティング１０６から第２のファイバグレーティング１０８の方向にのみ光信号を伝達し、各ファイバグレーティング１０６、１０８間での多重反射を防止する役割を持っている。これらのファイバグレーティング１０６、１０８は、互いに同様の特性を有している。
【０００６】
第２のファイバグレーティング１０８の他端は、第２の光サーキュレータ１０９の第１の端子１１２1に接続されている。この第２の光サーキュレータ１０９も第１の光サーキュレータ１０４と同様に第１〜第３の端子１１２1〜１１２3を備えており、各端子１１２1〜１１２3間では光信号が一方向にのみ伝達される。すなわち、第１の端子１１２1から第２の端子１１２2への方向、第２の端子１１２2から第３の端子１１２3への方向および第３の端子１１２3から第１の端子１１２1への方向にのみ光信号が伝えられる。
【０００７】
この提案のＯＡＤＭ回路１０１では、幹線系の光ファイバから入力されるＷＤＭ光信号１０３のうちの特定の波長の光信号が第１のファイバグレーティング１０６で反射されて、図に示す経路を通って第１の光サーキュレータ１０４の第３の端子１０５3に分岐される。一方、第１のファイバグレーティング１０６を透過する他の波長の光信号は、第２の光サーキュレータ１０９の第３の端子１１２3から入力される特定の波長の光信号と合波されて、出力ポート１１４から光信号１１５として図示しない幹線系の光ファイバに出力されることになる。したがって、ここでは、第１の光サーキュレータ１０４および第１のファイバグレーティング１０６が光信号の分岐部として機能し、第２のファイバグレーティング１０８および第２の光サーキュレータ１０９が光信号挿入部として機能することになる。
【０００８】
第１の光サーキュレータ１０４の第３の端子１０５3は、ドロップ（分岐）ポート１１６に接続されており、分岐された光信号１１７が出力されることになる。また、アド（挿入）ポート１１８は第２の光サーキュレータ１０９の第３の端子１１２3に接続されており、このポートからは挿入すべき光信号１１９が入力されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、この提案のＯＡＤＭ回路１０１では光信号を波長単位でアドおよびドロップすることは可能であるが、同一波長における所定単位で光信号のアドあるいはドロップを行うことはできなかった。ここで所定単位とは、たとえばパケット単位やセル単位をいう。
【００１０】
なお、特開２０００−００４２１３号公報、特開２０００−０７８１７６号公報および特開２０００−１６５４２５号公報でも、波長単位で光信号のままアドまたはドロップを行っており、同様の問題を有していた。
【００１１】
一方、光信号を電気信号に一度変換してからこれをメモリに蓄積し、この蓄積された電気信号をパケット単位あるいはセル単位でアドまたはドロップを行うことは可能である。そしてこのような処理を行った電気信号を再び光信号に変換して送出することも可能である。しかしながら、このような処理を行うと、電気信号をメモリに蓄積しておく時間がノードにおける転送遅延時間となる。したがって、たとえばリアルタイム性を要求される映像やインターネットによる電話等の用途では信号の伝送遅延が大きな問題となる。
【００１２】
そこで本発明の目的は、光信号を電気信号に一度変換することなく、パケット単位等の所定単位でアドまたはドロップすることのできる光スイッチモジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）所定単位に時間的に区切られて送られてくる特定波長の光信号を入力する主入力ポートと、（ロ）この主入力ポートから入力される光信号を第１および第２の光信号に分岐する光分岐手段と、（ハ）この光分岐手段から出力される第１の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチと、（ニ）この第１の光ゲートスイッチを透過した光信号の出力から自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタと、（ホ）この第１のバンドパスフィルタを経た光信号を出力するドロップポートと、（へ）光分岐手段で分岐した後の第２の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチと、（ト）挿入する前記した所定単位に区切られかつ主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号を入力するためのアドポートと、（チ）このアドポートから入力される前記した所定単位の光信号を透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチと、（リ）この第３の光ゲートスイッチと第２の光ゲートスイッチをそれぞれ透過した光信号を入力して、これらの一方を選択して出力する２×１光スイッチと、（ヌ）この２×１光スイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタと、（ル）この第２のバンドパスフィルタを経た光信号を出力する主出力ポートと、（ヲ）主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに主出力ポートにスルーさせる第１のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を主出力ポートにスルーさせずにドロップポートに抜き出す第２のスロットと、アドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力する第３のスロットと、主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にアドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力する第４のスロットと、主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を主出力ポートに出力する第５のスロットのそれぞれのスロットが主入力ポートおよびアドポートから入力される前記した所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットのうちの少なくとも２以上が予め定めた所定の順序で周期的に連続するように第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御する光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段とを光スイッチモジュールに具備させる。
【００１４】
すなわち請求項１記載の発明では、主入力ポートに入力されたパケット単位等の所定単位で区切られて送られてくる特定波長の光信号を光分岐手段で第１および第２の光信号に分岐し、このうちの第１の光信号についてはこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチに入力し、その出力を自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタを介してドロップポートに接続しておく。また、第２の光信号については同様にこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチに入力し、その出力側に２×１光スイッチの一方の入力側を接続しておく。更に、アドポートから入力される所定単位に区切られかつ主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号についてはこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチに入力することにし、その出力側を２×１光スイッチの他方の入力側に接続しておく。２×１光スイッチの出力側には自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタを介して主出力ポートが配置されている。このような構造で、光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段が第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御することで、ある時点（スロット）では主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに主出力ポートにスルーさせたり、主入力ポートから入力された光信号を主出力ポートにスルーさせずにドロップポートに抜き出すようにしたり、アドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力するようにしたり、主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にアドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力するようにしたり、あるいは主入力ポートから入力された光信号をドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を主出力ポートに出力するようにすることができる。したがって、これら５つの態様のすべてを平等に生じさせるような信号処理を行う場合には、これらの各態様に対応した第１〜第５の各スロットのそれぞれのスロットが主入力ポートおよびアドポートから入力される前記した所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットが予め定めた所定の順序で配列してこれらが順次繰り返されるように第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれの透過状態と遮断状態を制御すると共に、これらに対応したタイミングで主出力ポートやアドポートから信号を入力したり、主出力ポートやドロップポートから信号を出力するようにすればよい。原理的には第１〜第５の各スロットのすべてを具備する必要はなく、そのうちの幾つかを有するだけでもよい。
【００１５】
請求項２記載の発明では、（イ）所定単位に時間的に区切られて送られてくる特定波長の光信号を入力する主入力ポートと、（ロ）この主入力ポートから入力される光信号を第１および第２の光信号に分岐する光分岐手段と、（ハ）光信号を第１の波長に波長変換して出力する第１の波長可変光源と、（ニ）光信号を第２の波長に波長変換して出力する第２の波長可変光源と、（ホ）光信号を第３の波長に波長変換して出力する第３の波長可変光源と、（へ）光分岐手段から出力される第１の光信号を入力して第１の波長可変光源の出力する光信号と合波する第１の合流器と、（ト）光分岐手段から出力される第２の光信号を入力して第２の波長可変光源の出力する光信号と合波する第２の合流器と、（チ）挿入する前記した所定単位に区切られかつ主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号を入力するためのアドポートと、（リ）このアドポートから入力された光信号と第３の波長可変光源の出力する光信号とを合波する第３の合流器と、（ヌ）第１の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチと、（ル）この第１の光ゲートスイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタと、（ヲ）この第１のバンドパスフィルタを経た光信号を出力するドロップポートと、（ワ）第２の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチと、（カ）第３の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチと、（ヨ）この第３の光ゲートスイッチと第２の光ゲートスイッチをそれぞれ透過した光信号を入力して、これらの一方を選択して出力する２×１光スイッチと、（タ）この２×１光スイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタと、（レ）この第２のバンドパスフィルタを経た光信号を出力する主出力ポートと、（ソ）主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに第２の光ゲートスイッチを経て主出力ポートにスルーさせる第１のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を主出力ポートにスルーさせずに第１の光ゲートスイッチを経てドロップポートに抜き出す第２のスロットと、アドポートから光信号を挿入してこれのみを第３の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第３のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を第１の光ゲートスイッチを経てドロップポートに抜き出すと共にアドポートから光信号を挿入してこれのみを第３の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第４のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を第１の光ゲートスイッチを経てドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を第２の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第５のスロットのそれぞれのスロットが主入力ポートおよびアドポートから入力される前記した所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットのうちの少なくとも２以上が予め定めた所定の順序で周期的に連続するように第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御する光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段とを光スイッチモジュールに具備させる。
【００１６】
すなわち請求項２記載の発明では、基本的な構成が請求項１記載の発明と同様であるが、それぞれの光ゲートスイッチの手前に独自の波長可変光源と光信号を合波するための合流器を備えている。これにより、これらの光ゲートスイッチに入力された光信号の波長変換が可能になる。
【００２３】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の光スイッチモジュールで、第１〜第３の光ゲートスイッチはそれぞれ半導体光増幅器であり、第１〜第３の波長可変光源から出力される対応する光信号を用いて相互利得変調効果による波長変換を行うことを特徴としている。
【００２４】
すなわち請求項３記載の発明では、請求項２記載の光スイッチモジュールでアドあるいはドロップ等の信号処理がパケット単位等の所定単位で行われることはもちろん、波長変換が伴うことを可能にしている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
【００２６】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２７】
第１の実施例
【００２８】
図１は本発明の第１の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わしたものである。この光スイッチモジュール２０１は、図示しない隣接ノードから光信号２０２を入力する主入力ポート２０３と、追加する光信号２０４をパケット単位で入力するアドポート２０５と、主入力ポート２０３から入力された光信号２０２からパケット単位で抜き出した光信号２０６を出力するドロップポート２０７と、主入力ポート２０３から入力された光信号２０２に対して追加あるいは削除された後の光信号２０８を出力する主出力ポート２０９の各ポートを備えている。
【００２９】
主入力ポート２０３から入力された光信号２０２は光分岐器２１１に入力され、全く同じ信号状態の第１および第２の光信号２１２、２１３に分岐されるようになっている。このうちの第１の光信号２１２は、第１の光ゲートスイッチ２１４に入力されるようになっている。第１の光ゲートスイッチ２１４は、入力された第１の光信号２１２を透過しあるいは遮断するスイッチである。その切替制御は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力される第１の選択制御信号２１５によって行われる。第１の光ゲートスイッチ２１４はその透過状態で増幅利得を得ることができるようになっている。増幅利得の制御は第１の増幅利得制御信号２１６を第１の光ゲートスイッチ２１４に入力することで行われる。
【００３０】
第１の光ゲートスイッチ２１４の出力する光信号２１８は、第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力されるようになっている。第１の光バンドパスフィルタ２１９は、これに入力される光信号２１８の自然放出光雑音を遮断するために設けられている。
【００３１】
ところで、光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１に入力されるようになっている。第２の光ゲートスイッチ２２１は第２の光信号２１３を透過しあるいは遮断するスイッチである。その切替制御は第２の光ゲートスイッチ２２１に入力される第２の選択制御信号２２２によって行われる。第２の光ゲートスイッチ２２１もその透過状態で増幅利得を得ることができるようになっている。増幅利得の制御は第２の増幅利得制御信号２２３を第２の光ゲートスイッチ２２１に入力することで行われる。
【００３２】
一方、アドポート２０５から入力された光信号２０４は、第３の光ゲートスイッチ２２４に入力されるようになっている。第３の光ゲートスイッチ２２４は光信号２０４を透過しあるいは遮断するスイッチである。その切替制御は第３の光ゲートスイッチ２２４に入力される第３の選択制御信号２２５によって行われる。第３の光ゲートスイッチ２２４もその透過状態で増幅利得を得ることができるようになっている。増幅利得の制御は第３の増幅利得制御信号２２６を第３の光ゲートスイッチ２２４に入力することで行われる。
【００３３】
第２の光ゲートスイッチ２２１から出力される光信号２２７は、第３の光ゲートスイッチ２２４から出力される光信号２２８と光合流器２２９に入力され、これらが合流されるようになっている。光合流器２２９の出力側には、第２の光バンドパスフィルタ２３１が配置されており、光信号の自然放出雑音を遮断する。第２の光バンドパスフィルタ２３１を経た光信号２０８は主出力ポート２０９から光スイッチモジュール２０１の外部に出力されるようになっている。
【００３４】
このような本実施例の光スイッチモジュール２０１で、光分岐器２１１および光合流器２２９は、３ｄＢカプラを使用することができる。また、第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４には、たとえば半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用することができる。また、第１および第２の光バンドパスフィルタ２１９、２３１には、たとえばファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を使用することができる。
【００３５】
次に以上のような構成の光スイッチモジュール２０１の動作を説明する。第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４は、それぞれ所定の固定長のタイムスロットを単位として透過状態と遮断状態の切り替えを行うようになっている。これらの切り替えは、第１〜第３の選択制御信号２１５、２２２、２２５によって行われる。次に示す５種類の動作を第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5で行う。
【００３６】
まず、第１のタイムスロットＴＳ1では、光信号を抜き出さずに、主出力ポート２０９にスルー（through）させるスルー動作を行う。この第１のタイムスロットＴＳ1で第２の光ゲートスイッチ２２１は透過状態となり、第１および第３の光ゲートスイッチ２１４、２２４は遮断状態となる。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１を透過し、光信号２２７として光合流器２２９に入力され、第２の光バンドパスフィルタ２３１を経て主出力ポート２０９から光信号２０８として出力される。すなわち、この場合には光スイッチモジュール２０１に入力された光信号２０２はそのまま光信号２０８として出力されることになる。
【００３７】
この第１のタイムスロットＴＳ1で光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力されるが、これは遮断状態にある。したがって、第１の光ゲートスイッチ２１４から光信号２１８が出力されることはなく、ドロップポート２０７から光信号２０６が出力されることはない。
【００３８】
次に第２のタイムスロットＴＳ2について説明を行う。第２のタイムスロットＴＳ2では、光信号を主出力ポート２０９にスルーさせずに抜き出す動作を行う。この第２のタイムスロットＴＳ2で第１の光ゲートスイッチ２１４は、透過状態となっている。第２および第３の光ゲートスイッチ２２１、２２４は遮断状態である。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は、第１の光ゲートスイッチ２１４を透過し、その光信号２１８は第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。
【００３９】
この第２のタイムスロットＴＳ2で光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１に入力されるが、これは遮断状態にある。したがって、第３の光ゲートスイッチ２２４から光信号２２７が出力されることはなく、主出力ポート２０９から光信号２０８が出力されることもない。
【００４０】
次に第３のタイムスロットＴＳ3について説明を行う。第３のタイムスロットＴＳ3では、光信号を挿入するアド動作を行う。この第３のタイムスロットＴＳ3では、第１の光ゲートスイッチ２１４および第２の光ゲートスイッチ２２１が遮断状態となっており、第３の光ゲートスイッチ２２４が透過状態となっている。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力されるが、第１および第２の光ゲートスイッチ２１４、２２１が遮断状態となっているので、これらがドロップポート２０７や主出力ポート２０９から光信号２０６、２０８として出力されることはない。
【００４１】
一方、挿入する光信号２０４は光スイッチモジュール２０１のアドポート２０５から第３の光ゲートスイッチ２２４に入力される。第３の光ゲートスイッチ２２４は透過状態となっているので、光信号２２８として光合流器２２９に入力され、第２の光バンドパスフィルタ２３１を経由して主出力ポート２０９から光信号２０８として出力されることになる。
【００４２】
次に第４のタイムスロットＴＳ4について説明を行う。第４のタイムスロットＴＳ4では、光信号を抜き出し、かつ挿入するドロップおよびアド動作を行う。この第４のタイムスロットＴＳ4では、第１および第３の光ゲートスイッチ２１４、２２４が透過状態となっており、第２の光ゲートスイッチ２２１が遮断状態となっている。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は、主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力される。第１の光ゲートスイッチ２１４は透過状態なので、これを透過した光信号２１８は第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。また、挿入する光信号２０４はアドポート２０５から第３の光ゲートスイッチ２２４に入力される。第３の光ゲートスイッチ２２４も透過状態なので、これを透過した光信号２２８は光合流器２２９および第２の光バンドパスフィルタ２３１を経て、光信号２０８として主出力ポート２０９から光スイッチモジュール２０１の外部に出力される。
【００４３】
一方、光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３は、第２の光ゲートスイッチ２２１に入力されるが、これは遮断状態となっている。そこで、前記した隣接ノードから到着した光信号２０２自体は主出力ポート２０９から出力されない。
【００４４】
最後に第５のタイムスロットＴＳ5について説明を行う。第５のタイムスロットＴＳ5では、光信号を抜き出し、かつ主出力ポート２０９にスルーさせる動作を行う。この第５のタイムスロットＴＳ5では、第１および第２の光ゲートスイッチ２１４、２２１が透過状態となっており、第３の光ゲートスイッチ２２４が遮断状態となっている。前記した隣接ノードから到着した光信号２０２は、主入力ポート２０３から光スイッチモジュール２０１に入力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第１の光信号２１２は第１の光ゲートスイッチ２１４に入力される。第１の光ゲートスイッチ２１４は透過状態なので、これを透過した光信号２１８は第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。光分岐器２１１によって分岐された後の第２の光信号２１３も第２の光ゲートスイッチ２２１が透過状態なので、これを透過する。そして光信号２２７として光合流器２２９に入力され、第２の光バンドパスフィルタ２３１を経て主出力ポート２０９から光信号２０８として出力される。
【００４５】
一方、第３の光ゲートスイッチ２２４は遮断状態となっている。したがって、第３の光ゲートスイッチ２２４から信号の挿入は行われない。
【００４６】
以上のように第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5の繰り返しによって、光スイッチモジュール２０１で光信号のアド、ドロップ等の各種処理が行われていく。
【００４７】
図２は光スイッチモジュールのこのような動作を示したものである。同図（ａ）に示すように、各タイムスロットＴＳ1、ＴＳ2、ＴＳ4、ＴＳ5における主入力ポート２０３に入力される光信号２０２をそれぞれ光信号Ｐ1、Ｐ2、Ｐ4、Ｐ5とする。第３のタイムスロットＴＳ3では光信号２０２が入力されないので、光信号Ｐ3は存在しない。同図（ｂ）はドロップポート２０７から出力される光信号２０６を表わしている。また、同図（ｃ）は第１のタイムスロットＴＳ1では、アドポート２０５から入力される光信号２０４を表わしている。これらは第３のタイムスロットＴＳ3で入力される光信号Ｐ3′と、第４のタイムスロットＴＳ4で入力される光信号Ｐ4′である。
【００４８】
同図（ｄ）は、主出力ポート２０９から出力される光信号２０８の内容を表わしている。第１のタイムスロットＴＳ1では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ1が同図（ｄ）に示したようにそのまま主出力ポート２０９から出力されることになる。第２のタイムスロットＴＳ2では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ2が、同図（ｂ）に示したようにドロップポート２０７からそのまま出力されることになる。
【００４９】
第３のタイムスロットＴＳ3では、同図（ｃ）に示したようにアドポート２０５から入力された光信号Ｐ3′が、同図（ｄ）に示したように主出力ポート２０９からそのまま出力されることになる。第４のタイムスロットＴＳ4では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ4が、同図（ｂ）に示したようにドロップポート２０７からそのまま出力され、また、同図（ｃ）に示したようにアドポート２０５から入力される光信号Ｐ4′が同図（ｄ）に示したように主出力ポート２０９からそのまま出力される。
【００５０】
最後の第５のタイムスロットＴＳ5では、同図（ａ）に示したように主入力ポート２０３から入力された光信号Ｐ5が同図（ｂ）に示したようにドロップポート２０７からそのまま出力され、かつ同図（ｄ）に示したようにそのまま主出力ポート２０９からも出力される。
【００５１】
このように本実施例の光スイッチモジュール２０１では、それぞれの信号の処理状態に合わせて第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5に光信号の送出や受信のタイミングを合わせておくことで、これらの光信号に何らの遅延も生じさせることなく、それぞれのタイムスロットを最小単位として光信号のアドおよびドロップが可能になる。
【００５２】
第２の実施例
【００５３】
図３は本発明の第２の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わしたものである。この第２の実施例で図１に示した第１の実施例と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第２の実施例の光スイッチモジュール３０１では、主入力ポート２０３から入力した光信号２０２を分岐する光分岐器２１１の出力側に第１および第２の合流器３０２、３０３を設けている。第１の合流器３０２の他方の入力側には、第１の波長可変光源３０４が光信号３０５を入力するようになっており、第２の合流器３０３他方の入力側には、第２の波長可変光源３０６が光信号３０７を入力するようになっている。
【００５４】
第１の合流器３０２から出力される光信号３０８は第１の光ゲートスイッチ３１１に入力され、第２の合流器３０３から出力される光信号３０９は第２の光ゲートスイッチ３１２に入力されるようになっている。第３の光ゲートスイッチ３１３は光合流器２２９（以下、出力側光合流器２２９という。）の２入力のうちの一方として配置されている。これら第１〜第３の光ゲートスイッチ３１１〜３１３は、先の実施例の第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４が単純に透過状態と遮断状態の切り替えを行っていたのに対して、これに加えて波長変換機能を備えている点が相違している。
【００５５】
第１の光ゲートスイッチ３１１から出力される光信号３２１は、その自然放射雑音を遮断する第１の光バンドパスフィルタ２１９に入力され、ドロップポート２０７から光信号２０６として出力される。第１の光ゲートスイッチ３１１にはその透過および遮断状態の切り替えを行う第１の選択制御信号３２２と、透過状態での増幅利得を制御する第１の増幅利得制御信号３２３が入力されるようになっている。
【００５６】
第２の光ゲートスイッチ３１２の出力する光信号３２５は第３の光ゲートスイッチ３１３の出力する光信号３２６と共に出力側光合流器２２９に入力して合波される。第２の光ゲートスイッチ３１２には、その透過および遮断状態の切り替えを行う第２の選択制御信号３２７と、透過状態での増幅利得を制御する第２の増幅利得制御信号３２８が入力されるようになっている。また、第３の光ゲートスイッチ３１３には、その透過および遮断状態の切り替えを行う第３の選択制御信号３２９と、透過状態での増幅利得を制御する第３の増幅利得制御信号３３０が入力されるようになっている。
【００５７】
ここで第３の光ゲートスイッチ３１３には第３の合流器３３４から光信号３３５が入力されるようになっている。第３の合流器３３４には、アドポート２０５から入力される光信号２０４と、第３の波長可変光源３３６から出力される光信号３３７が合波されるようになっている。
【００５８】
このような構成の光スイッチモジュール３０１では、図２で示した第１の実施例の場合と同様に５種類の動作を第１〜第５のタイムスロットＴＳ1〜ＴＳ5で行うようになっている。本実施例では第１〜第３の光ゲートスイッチ３１１〜３１３の手前に第１〜第３の合流器３０２、３０３、３３４と第１〜第３の波長可変光源３０４、３０６、３３６を配置している。したがって、第１の光ゲートスイッチ３１１を例に説明すると、入力された光信号２０２と第１の波長可変光源３０４から出力される光信号３０５とを合波させ、波長変換機能付の第１の光ゲートスイッチ３１１を通過させることで、波長変換を行うことができる。たとえば第１の光ゲートスイッチ３１１として半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用する場合には、相互利得変調（ＸＧＭ）効果を用いて波長変換を行えばよい。
【００５９】
なお、第１の実施例では光分岐器２１１や光合流器２２９として３ｄＢカプラを使用したが、他の分岐比のカプラを用いることも可能である。また、カプラ以外の光分岐手段や光合流手段を使用することも可能である。また、第１の実施例では第１〜第３の光ゲートスイッチ２１４、２２１、２２４として半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用する例を示したが、これに限るものではなく、他の光ゲートスイッチを使用してもよい。更に第１の実施例における第１および第２の光バンドパスフィルタ２１９、２３１については、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を使用する例を挙げた。しかしながら、これに限るものではなく、たとえば誘電体多層膜フィルタのように、他の光バンドパスフィルタを使用できることは当然である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項３記載の発明によれば、第１〜第３の光ゲートスイッチを用い、これらの透過あるいは遮断の組み合せをスロット単位で変化させることによって、所定単位の光信号ごとにアド、ドロップ、スルー等の処理を可能にしたので、電気信号に一度変換してこれらの処理を行う場合と異なり、処理に時間的な遅延を生じさせることがない。
【００６１】
また、請求項２記載の発明では、所定単位で光信号のアド、ドロップ、スルー等の処理を行うだけでなく、波長の変換も可能になる。
【００６２】
また、請求項１〜請求項３記載の発明によれば、光バンドパスフィルタを配置するので、自然放出光雑音を遮断することができ、信頼性のよい光スイッチモジュールを構成することができる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わした概略構成図である。
【図２】第１の実施例における光スイッチモジュールのタイムスロットごとの動作を示したタイミング図である。
【図３】本発明の第２の実施例における光スイッチモジュールの構成を表わした概略構成図である。
【図４】従来提案されたＯＡＤＭ回路の一例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
２０１、３０１ 光スイッチモジュール
２０３ 主入力ポート
２０５ アドポート
２０７ ドロップポート
２０９ 主出力ポート
２１１ 光分岐器
２１４、３１１ 第１の光ゲートスイッチ
２２１、３１２ 第２の光ゲートスイッチ
２２４、３１３ 第３の光ゲートスイッチ
２２９ （出力側）光合流器
３０２ 第１の合流器
３０３ 第２の合流器
３０４ 第１の波長可変光源
３３４ 第３の合流器
３３６ 第３の波長可変光源
ＴＳ タイムスロット
Ｐ 光信号
Claims (3)
- 所定単位に時間的に区切られて送られてくる特定波長の光信号を入力する主入力ポートと、
この主入力ポートから入力される光信号を第１および第２の光信号に分岐する光分岐手段と、
この光分岐手段から出力される第１の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチと、
この第１の光ゲートスイッチを透過した光信号の出力から自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタと、
この第１のバンドパスフィルタを経た光信号を出力するドロップポートと、
前記光分岐手段で分岐した後の第２の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチと、
挿入する前記所定単位に区切られかつ前記主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号を入力するためのアドポートと、
このアドポートから入力される前記所定単位の光信号を透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチと、
この第３の光ゲートスイッチと前記第２の光ゲートスイッチをそれぞれ透過した光信号を入力して、これらの一方を選択して出力する２×１光スイッチと、
この２×１光スイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタと、
この第２のバンドパスフィルタを経た光信号を出力する主出力ポートと、
前記主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに主出力ポートにスルーさせる第１のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を主出力ポートにスルーさせずに前記ドロップポートに抜き出す第２のスロットと、前記アドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力する第３のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を前記ドロップポートに抜き出すと共に前記アドポートから光信号を挿入してこれのみを主出力ポートに出力する第４のスロットと、主入力ポートから入力された光信号を前記ドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を主出力ポートに出力する第５のスロットのそれぞれのスロットが前記主入力ポートおよびアドポートから入力される前記所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットのうちの少なくとも２以上が予め定めた所定の順序で周期的に連続するように前記第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御する光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段
とを具備することを特徴とする光スイッチモジュール。 - 所定単位に時間的に区切られて送られてくる特定波長の光信号を入力する主入力ポートと、
この主入力ポートから入力される光信号を第１および第２の光信号に分岐する光分岐手段と、
光信号を第１の波長に波長変換して出力する第１の波長可変光源と、
光信号を第２の波長に波長変換して出力する第２の波長可変光源と、
光信号を第３の波長に波長変換して出力する第３の波長可変光源と、
前記光分岐手段から出力される第１の光信号を入力して第１の波長可変光源の出力する光信号と合波する第１の合流器と、
前記光分岐手段から出力される第２の光信号を入力して第２の波長可変光源の出力する光信号と合波する第２の合流器と、
挿入する前記所定単位に区切られかつ前記主入力ポートに入力された光信号と同期した光信号を入力するためのアドポートと、
このアドポートから入力された光信号と第３の波長可変光源の出力する光信号とを合波する第３の合流器と、
前記第１の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第１の光ゲートスイッチと、
この第１の光ゲートスイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第１のバンドパスフィルタと、
この第１のバンドパスフィルタを経た光信号を出力するドロップポートと、
前記第２の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第２の光ゲートスイッチと、
前記第３の合流器の出力する合波後の光信号を入力してこれを透過させるか遮断するかの透過・遮断選択を行う第３の光ゲートスイッチと、
この第３の光ゲートスイッチと前記第２の光ゲートスイッチをそれぞれ透過した光信号を入力して、これらの一方を選択して出力する２×１光スイッチと、
この２×１光スイッチの出力から自然放出光雑音を遮断する第２のバンドパスフィルタと、
この第２のバンドパスフィルタを経た光信号を出力する主出力ポートと、
前記主入力ポートから入力された光信号を抜き出さずに前記第２の光ゲートスイッチを経て主出力ポートにスルーさせる第１のスロットと、前記主入力ポートから入力された光信号を前記主出力ポートにスルーさせずに前記第１の光ゲートスイッチを経て前記ドロップポートに抜き出す第２のスロットと、前記アドポートから光信号を挿入してこれのみを前記第３の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第３のスロットと、前記主入力ポートから入力された光信号を前記第１の光ゲートスイッチを経て前記ドロップポートに抜き出すと共に前記アドポートから光信号を挿入してこれのみを前記第３の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第４のスロットと、前記主入力ポートから入力された光信号を前記第１の光ゲートスイッチを経て前記ドロップポートに抜き出すと共にこれと同じ光信号を前記第２の光ゲートスイッチを経て主出力ポートに出力する第５のスロットのそれぞれのスロットが前記主入力ポートおよびアドポートから入力される前記所定単位の光信号の各区切られた通信時間と一致しており、これらのスロットのうちの少なくとも２以上が予め定めた所定の順序で周期的に連続するように前記第１〜第３の光ゲートスイッチのそれぞれが透過状態であるか遮断状態であるかの時間的なタイミングを組み合わせて制御する光ゲートスイッチ透過・遮断状態制御手段
とを具備することを特徴とする光スイッチモジュール。 - 前記第１〜第３の光ゲートスイッチはそれぞれ半導体光増幅器であり、第１〜第３の波長可変光源から出力される対応する光信号を用いて相互利得変調効果による波長変換を行うことを特徴とする請求項２記載の光スイッチモジュール。
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