JPH02181731A - Optical speech path - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光交換に用いる光通話路に関するものであり、
特に偏光状態に左右されない光通話路に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical communication path used for optical exchange,
In particular, it relates to an optical communication path that is not affected by the state of polarization.
（従来の技術）
光信号を光信号のままで切り替える光交換方式は、高速
・広帯域信号の交換方式として期待されている。特に、
光通話路に、ニオブ酸リチウム（ＬｒｌＮｂＯ３）等の
材料による導波型光マトリクス・スイッチを用いた交換
方式は最も実現性の高いものである。この様な光交換方
式で、光マトリクス・スイッチを光段間接続回路で多段
接続し大規模化を計ろうとする際に問題となるのは、光
７トリクス・スイッチの損失である。この光マトリクス
・スイッチの損失を補償するため、光マＩ・リクス・ス
イッチと半導体レーザ型（ＬＤ）光増幅器を組み合わせ
た光通話路を用いる事が考えられている。(Prior Art) An optical switching system that switches optical signals as they are is expected to be a high-speed, broadband signal switching system. especially,
A switching system using a waveguide optical matrix switch made of a material such as lithium niobate (LrlNbO3) in the optical communication path is the most feasible. In such an optical switching system, when attempting to increase the scale by connecting optical matrix switches in multiple stages using optical interstage connection circuits, a problem arises in the loss of the optical 7-trix switch. In order to compensate for the loss of this optical matrix switch, it has been considered to use an optical communication path that combines an optical matrix switch and a semiconductor laser type (LD) optical amplifier.
（発明が解決しようとする課題）
従来の光マトリクス・スイッチとＬＤ光増幅器を用いた
光通話路では、入射光信号の偏光状態により、出射光信
号の光レベルが大きく変動するという課題が有った。こ
のような変動は主にＬＤ光増幅器によるところが大きい
。すなわち、光マトリクス・スイッチ自体では、電子情
報通信学会技術報告、昭和６３年１０月分に掲載の論文
（論文番号○ＱＥ８８−６４）に述べられている様に、
入力光信号の偏光状態によらずスイッチ動作が可能なも
のが実現されている。しかし、現状のＬＤ光増幅器では
、その増幅特性は入力光信号の偏光状態により大きく変
化するからである。(Problem to be Solved by the Invention) In an optical communication path using a conventional optical matrix switch and an LD optical amplifier, there is a problem that the optical level of the output optical signal varies greatly depending on the polarization state of the input optical signal. Ta. Such fluctuations are mainly due to the LD optical amplifier. In other words, regarding the optical matrix switch itself, as stated in a paper published in the Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, October 1988 (paper number ○QE88-64),
A device capable of switching operation regardless of the polarization state of the input optical signal has been realized. However, in current LD optical amplifiers, the amplification characteristics vary greatly depending on the polarization state of the input optical signal.
この点を解決するため二つのＬＤ光増幅器を用いる方式
が提案されている（雑誌（ｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
ＬｅｔｔｅｒｓＪ 、第２３巻１３８７〜１３８８頁、
１９８７年）。この方式は二つのＬＤ光増幅器を、互い
に直交させて光学的に縦属接続したものである。しかし
、この方式では、二つの光増幅器がお互いに相互作用し
、安定に動作させるのが難しいという課題があった。To solve this problem, a method using two LD optical amplifiers has been proposed (magazine (r Electronics
LettersJ, Vol. 23, pp. 1387-1388,
(1987). In this system, two LD optical amplifiers are optically connected in series so as to be orthogonal to each other. However, this method has the problem that the two optical amplifiers interact with each other, making it difficult to operate stably.
本発明の目的はこの様な課題を除き、光マトリクス・ス
イッチの損失が補償でき、スイッチ動作、出力光レベル
が入力光信号の偏光状態によらない光通話路を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate such problems and provide an optical communication path in which the loss of an optical matrix switch can be compensated, and the switch operation and output light level do not depend on the polarization state of the input optical signal.
（課題を解決するための手段）
本発明による光通信路は、切り替え特性が人力光信号の
偏光状態によらない複数の光マトリクス・スイッチと、
前記複数の光マトリクス・スイッチの間を接続する光段
間接続回路と、前記複数の光マトリクス・スイッチ間に
挿入された複数の半導体レーザ型光増幅器とからなる光
通話路において、前記複数の半導体レーザ型光増幅器が
、少なくとも一つ以上の光マトリクス・スイッチを間に
はさんで、主に増幅する偏光方向を直交させて光学的に
縦属接続されていることを特徴とする。(Means for Solving the Problems) An optical communication path according to the present invention includes a plurality of optical matrix switches whose switching characteristics do not depend on the polarization state of a human-powered optical signal;
In an optical communication path comprising an optical interstage connection circuit connecting between the plurality of optical matrix switches and a plurality of semiconductor laser type optical amplifiers inserted between the plurality of optical matrix switches, the plurality of semiconductor The present invention is characterized in that laser type optical amplifiers are optically connected in series with at least one optical matrix switch in between, with the polarization directions to be mainly amplified being orthogonal to each other.
（作用）
一般に、導波型光マトリクス・スイッチの内部では、接
続切り替え状態によらず、入力光信号の偏光状態がその
まま保存される。つまり、光マトリクス・スイッチに入
射した状態と全く同じ偏光状態の光が出力として得られ
る。したがって、この光マトリクス・スイッチとして偏
光無依存型のものを用い、その入出力部に光増幅器を置
き、それぞれの主に増幅する偏光方向を互いに直交させ
ておけば、全体として入力光信号の偏光状態によらずス
イッチ動作が得られ、出力光のレベル変動も防ぐことが
できる。しかも、二つのＬＤ光増幅器の間には、損失の
ある光マトリクス・スイッチが入っているので、ＬＤ光
増幅器同志が直に相互作用しないため、利得をとりなが
ら安定に動作させることが可能となる。光マトリクス・
スイッチを多段に接続する際には、その間に、光膜間配
線回路が必要になるが、その配線長は通常、非常に短く
、その間での偏光変動は無視できる。また、将来的には
、股間配線回路は一つの基板上の光導波路で実現される
ようになるため、光マトリクス・スイッチ、光膜間配線
回路も含め、光通話路全体で入力光信号の偏光状態が保
存される。従って、この様な光通話路中の適当な位置に
、それぞれの主に増幅する偏光方向を互いに直交させて
ＬＤ光増幅器を設置すれば、光通話路全体の偏光依存性
を解消することができる。(Operation) Generally, inside a waveguide type optical matrix switch, the polarization state of an input optical signal is preserved as it is, regardless of the connection switching state. In other words, light having exactly the same polarization state as that incident on the optical matrix switch is obtained as an output. Therefore, if a polarization-independent optical matrix switch is used, an optical amplifier is placed at the input/output section, and the polarization directions that are mainly amplified are orthogonal to each other, the polarization of the input optical signal as a whole can be changed. Switching operation can be obtained regardless of the state, and fluctuations in the level of output light can also be prevented. Moreover, since a lossy optical matrix switch is installed between the two LD optical amplifiers, the LD optical amplifiers do not directly interact with each other, making it possible to operate stably while maintaining gain. . Optical matrix
When connecting switches in multiple stages, an optical inter-film wiring circuit is required between them, but the wiring length is usually very short and polarization fluctuations between them can be ignored. In addition, in the future, the groin wiring circuit will be realized with an optical waveguide on a single board, so the polarization of the input optical signal will be State is saved. Therefore, if LD optical amplifiers are installed at appropriate positions in such an optical communication path with their main amplifying polarization directions orthogonal to each other, it is possible to eliminate the polarization dependence of the entire optical communication path. .
（実施例）
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて詳細に説明
する。(Example) Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail using the drawings.
図は、本発明による、光通話路の一実施例の構成を示す
図である。ここでは、ＬＩＮｂＯａ光マトリクス・スイ
ッチとシリカ系先導波路による光膜間配線回路を用いた
、波長１．３ｐｍ帯の光交換システムに適用した例につ
いて説明する。ＬＤ光増幅器はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
系の進行波型ＬＤ光増幅器を用いている。The figure is a diagram showing the configuration of an embodiment of an optical communication path according to the present invention. Here, an example will be described in which the present invention is applied to an optical switching system in the wavelength band of 1.3 pm using a LINbOa optical matrix switch and an optical film-to-film wiring circuit using a silica-based guiding waveguide. LD optical amplifier is InGaAsP/InP
A traveling wave type LD optical amplifier is used.
まず第１図の各部の構成を説明する。１段目の光マトリ
クス・スイッチｌａ、 ｌｂは、次段の光マトリクス・
スイッチ１ｃ、１ｄに光段間接続回路２を介して接続さ
れている。ここでは、光マトリクス・スイッチとして４
人力、４出力（４Ｘ４）のものを用いており、図では省
略したが、光段間接続回路２の両側にはさらに多数の光
マトリクス・スイッチが接続されており、全体として、
大規模な空間分割光交換システムとなっている。１段目
の光マトリクス・スイッチ１ａ、１ｂの入力側、及び次
段の光マトリクス・スイッチ１ｃ、１ｄの出力側には単
一モード・ファイバ（ＳＭＦ）・アレイ３ａ、 ３ｂと
３ｃ、３ｄが、それぞれ接続されている。更に、ＳＭＦ
・アルレイ３ａ、 ３ｂの各単一モード・ファイバには
、ＬＤ光増幅器が接続されている。ここでは説明の便の
為、ＳＭＦ３１に接続されたＬＤ光増幅器４１のみを図
示した。ＬＤ光増幅器４１は先端が先球加工されたＳＭ
Ｆ３１．５１により入出力の結合が行われている。同様
にして、ＳＭＦアレイ３ｃ、３ｄの各ＳＭＦにも、ＬＤ
光増幅器が接続されているわけであるが、ここでも簡単
のため、ＳＭＦ３２．５２間に置かれたＬＤ光増幅器４
２のみを示している。First, the configuration of each part in FIG. 1 will be explained. The first stage optical matrix switches la and lb switch the next stage optical matrix switch la and lb.
It is connected to the switches 1c and 1d via an optical interstage connection circuit 2. Here, we will use 4 as an optical matrix switch.
A manually operated, 4-output (4x4) type is used, and although not shown in the figure, a large number of optical matrix switches are connected to both sides of the optical interstage connection circuit 2, and as a whole,
It has become a large-scale spatially divided optical exchange system. Single mode fiber (SMF) arrays 3a, 3b and 3c, 3d are installed on the input side of the first stage optical matrix switches 1a, 1b and on the output side of the next stage optical matrix switches 1c, 1d. each connected. Furthermore, SMF
- An LD optical amplifier is connected to each single mode fiber of arrays 3a and 3b. Here, for convenience of explanation, only the LD optical amplifier 41 connected to the SMF 31 is illustrated. The LD optical amplifier 41 is an SM whose tip is rounded.
Input/output connection is performed by F31.51. Similarly, each SMF in SMF arrays 3c and 3d has LD
The optical amplifier is connected here, but for simplicity, the LD optical amplifier 4 placed between the SMF 32 and 52 is connected.
Only 2 is shown.
ここで用いた光マトリクス・スイッチｌａ、 ｌｂ。The optical matrix switches la and lb used here.
１ｃ、１ｄは電子情報通信学会技術報告、昭和６３年１
０月分に掲載の論文（論文番号０ＱＥ８８−６４）に述
べられているＬｉＮｂＯ３４Ｘ４光マトリクス・スイッ
チで、入力光信号の偏光状態によらず完全な切り替え動
作が可能である。光段間接続回路２は、シリコン基板上
のシリカ系ガラス光導波路を用いたもので、光マトリク
ス・スイッチとは端面直接結合により接続されている。1c and 1d are Technical Reports of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 1986.
The LiNbO34X4 optical matrix switch described in the paper published in October (paper number 0QE88-64) allows complete switching operation regardless of the polarization state of the input optical signal. The optical inter-stage connection circuit 2 uses a silica-based glass optical waveguide on a silicon substrate, and is connected to the optical matrix switch by direct end-face coupling.
この光導波路では、光伝搬特性に偏光依存性が無い。Ｌ
Ｄ光増幅器４１．４２は、１．３ｐｍ帯二重チャンネル
・プレーナ埋め込み（ＤＣ−ＰＢＨ）ＷＬＤの入出力端
面に無反射コートを施したもので、ＴＥ。In this optical waveguide, the optical propagation characteristics have no polarization dependence. L
The D optical amplifiers 41 and 42 are 1.3 pm band dual channel planar embedded (DC-PBH) WLDs with anti-reflection coating applied to the input and output end faces, and are TE.
ＴＭモードに対しＳＭＦ間利得としてそれぞれ１５ｄＢ
、８ｄＢが得られるものである。ＤＣ−ＰＢＨＷＬＤに
ついては雑誌ｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ Ｊ 、第２２巻、９５３〜９５４頁、１９８２年
に掲載の論文に詳しく述べられている。15 dB each as inter-SMF gain for TM mode
, 8 dB can be obtained. For DC-PBHWLD, please refer to the magazine r Electronics Lette.
rs J, Vol. 22, pp. 953-954, 1982.
次に本実施例の動作について説明する。簡単のためＳＭ
Ｆ５１から入った信号光が、ＳＭＦ５２へ接続された場
合について説明する。ＳＭＦ５１から入射した信号光６
はＬＤ光増幅器４１により増幅され、ＳＭＦ３１へ出力
される。ここで、ＬＤ光増幅器４１と光マＩ・リクス・
スイッチ１ａは互いに基板が平行になるように設置され
ており、信号光６の偏光状態は基板から４５度傾いた直
線偏光どする。従って、ＳＭＦ３１に入射した光は、Ｔ
Ｅ力方向偏光成分が１５ｄＢ、 ＴＭ偏光成分が８ｄＢ
増幅されて、結果的に偏光角が４５度からずれた直線偏
光となる。ＳＭＦ３１は、その長さが充分短く、直線的
に配置されているため、その内部で偏光状態は変化せず
、そのまま光マトリクス・スイッチ１ａへ入射する。こ
の信号光は更に光段間接続回路２、光マトリクス・スイ
ッチ１ｃを通り、ＳＭＦ３２へ出力される。この時、信
号光は偏光状態によらず約２０ｄＢの損失を受ける。ま
た、光マトリクス・スイッチ、光段間接続回路では、偏
光状態は保存され、ＳＭＦ３２も、その内部で偏光状態
が変化しない様に設置されているので、ＳＭＦ３１．３
２間で、偏光状態は保存されている。ＳＭＦ３２を出射
した信号光はＬＤ光増幅器４２に入射し、増幅されるが
、ＬＤ光増幅器４２は基板がＬＤ光増幅器４１と直交す
るように置かれている。従って、ＬＤ光増幅器４１で１
５ｄＢ、 ８ｄＢ増幅された偏光成分について、それぞ
れ８ｄＢ。Next, the operation of this embodiment will be explained. SM for simplicity
A case will be explained in which the signal light entering from F51 is connected to SMF52. Signal light 6 incident from SMF51
is amplified by the LD optical amplifier 41 and output to the SMF 31. Here, the LD optical amplifier 41 and the optical matrix
The switches 1a are installed so that their substrates are parallel to each other, and the polarization state of the signal light 6 is linearly polarized at an angle of 45 degrees from the substrate. Therefore, the light incident on the SMF 31 is T
E force direction polarization component is 15 dB, TM polarization component is 8 dB
The light is amplified, resulting in linearly polarized light with a polarization angle deviated from 45 degrees. Since the SMF 31 has a sufficiently short length and is arranged linearly, the polarization state does not change inside the SMF 31, and the light enters the optical matrix switch 1a as it is. This signal light further passes through the optical interstage connection circuit 2 and the optical matrix switch 1c, and is output to the SMF 32. At this time, the signal light suffers a loss of about 20 dB regardless of the polarization state. In addition, the polarization state is preserved in the optical matrix switch and the optical inter-stage connection circuit, and the SMF32 is also installed so that the polarization state does not change internally, so the SMF31.3
The polarization state is conserved between the two. The signal light emitted from the SMF 32 enters the LD optical amplifier 42 and is amplified. The LD optical amplifier 42 is placed so that its substrate is orthogonal to the LD optical amplifier 41. Therefore, the LD optical amplifier 41
5 dB and 8 dB for the amplified polarization components, respectively.
１５ｄＢの利得が与えられる。つまりどちらの偏光成分
にもＳＭＦ５１．５２間で２３ｄＢの利得が得られるこ
とになる。一方、この部分の光通話路の損失は２０ｄＢ
であるから、ＳＭＦ５１．５２間で入射偏光状態によら
ず３ｄＢの利得が得られることになる。ＬＤ光増幅器４
１．４２間には２０ｄＢの損失があるため増幅器間の相
互干渉は全く問題にならない。光マトリクス・スイッチ
の切り替え特性が偏光に依らないため、全体として、損
失が補償され、切り替え特性、出力光信号レベルが、入
射光の偏光状態に依らない光通話路が実現される。A gain of 15 dB is provided. In other words, a gain of 23 dB can be obtained between the SMFs of 51.52 and 51.52 for both polarization components. On the other hand, the loss of the optical communication path in this part is 20 dB.
Therefore, a gain of 3 dB can be obtained between the SMFs 51 and 52 regardless of the incident polarization state. LD optical amplifier 4
Since there is a loss of 20 dB between 1.42 and 1.42, mutual interference between amplifiers is not a problem at all. Since the switching characteristics of the optical matrix switch do not depend on polarization, losses are compensated for as a whole, and an optical communication path whose switching characteristics and output optical signal level do not depend on the polarization state of incident light is realized.
本実施例では、ＬＤ光増幅器４１．４２を物理的に直交
させて設置したが、光７トリクス・スイッチＩＣの出力
光の偏光状態を、波長板、マトリクス・スイッチの集積
したモート変換器等により９０度回転させればＬＤ光増
幅器４１．４２は同じ様に設置できる。これはＬＤ光増
幅器をアレイで用いる際には有効である。In this example, the LD optical amplifiers 41 and 42 are physically installed orthogonal to each other, but the polarization state of the output light of the optical 7-trix switch IC is changed by a moat converter that integrates a wave plate and a matrix switch. By rotating it 90 degrees, the LD optical amplifiers 41 and 42 can be installed in the same way. This is effective when using LD optical amplifiers in an array.
本実施例では、光７トリクス・スイッチと段間接続回路
をはさんでＬＤ光増幅器を配置したカミさらに多段の光
スィッチをはさんで、あるいは、光マトリクス・スイッ
チ−つの両側に配置してもよい。In this example, an LD optical amplifier is placed between an optical 7-trix switch and an inter-stage connection circuit, and a multi-stage optical switch is placed between the two, or an optical matrix switch is placed on both sides of the switch. good.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、光マトリクス・
スイッチの損失が補償でき、スイッチ動作、出力光レベ
ルが入力光信号の偏光状態によらない光通話路が得られ
る。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the optical matrix
Switch loss can be compensated for, and an optical communication path in which the switch operation and output light level do not depend on the polarization state of the input optical signal can be obtained.
図は本発明による光通話路の一実施例の構成を示す図で
ある。図において、ｌａ、 ｌｂ、 ｌｃ、 ｌｄ・・
・光マトリクス・スイッチ、２・・・光段間接続回路、
３ａ、 ３ｂ、 ３ｃ。
３ｄ・・・ＳＭＦアレイ、３１，３２，５１．５２・・
・ＳＭＦ。
光増幅器、６・・・信号光である。The figure is a diagram showing the configuration of an embodiment of an optical communication path according to the present invention. In the figure, la, lb, lc, ld...
・Optical matrix switch, 2... optical stage connection circuit,
3a, 3b, 3c. 3d...SMF array, 31, 32, 51.52...
・SMF. Optical amplifier 6... Signal light.
Claims (1)
光マトリクス・スイッチと、前記複数の光マトリクス・
スイッチの間を接続する光段間接続回路と、前記複数の
光マトリクス・スイッチ間に挿入された複数の半導体レ
ーザ型光増幅器とからなる光通話路において、前記複数
の半導体レーザ型光増幅器が、少なくとも一つ以上の光
マトリクス・スイッチを間にはさんで、主に増幅する偏
光方向を直交させて光学的に縦属接続されていることを
特徴とする光通話路。a plurality of optical matrix switches whose switching characteristics do not depend on the polarization state of an input optical signal;
In an optical communication path consisting of an optical interstage connection circuit connecting between switches and a plurality of semiconductor laser type optical amplifiers inserted between the plurality of optical matrix switches, the plurality of semiconductor laser type optical amplifiers: What is claimed is: 1. An optical communication path characterized by being optically connected vertically with at least one optical matrix switch in between, with the polarization directions to be mainly amplified being orthogonal to each other.
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JPH0789181B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04326334A (en) * | 1991-03-15 | 1992-11-16 | American Teleph & Telegr Co <Att> | Photon interconnection switch |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP1001824A patent/JPH0789181B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04326334A (en) * | 1991-03-15 | 1992-11-16 | American Teleph & Telegr Co <Att> | Photon interconnection switch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0789181B2 (en) | 1995-09-27 |
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