JPH0293436A - 波長選択性空間スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は波長分割光変換システムにおいて、波長変換ス
イッチと共に用いる波長選択性空間スイッチに関するも
のである。

（従来の技術） 光信号を光のまま切換える光交換は、光の持つ広帯域性
、無誘導性を生かし、広帯域信号の変換において電子交
換の持つ種々の問題点を解決して得るものとして期待さ
れている。光交換方式のうち波長分割（ＷＤ）光交換は
、波長領域で多重化された信号の波長入れ換えにより交
換を行なうものである。ＷＤ光交換は・各チャンネルの
信号速度、帯域がチャンネル数によらず独立に認定可、
・多元交換が容易等の特長を持ち、特に大規模な広帯域
交換システムの実現に適した方式である。ＷＤ光交換で
は、基本となるのは波長多重された信号の中で、波長を
任意に入れ換える波長変換スイッチである。しかし、大
規模なＷＤ光変換システムの実現のためには、更に波長
選択性空間スイッチが必要となる。第５図は波長変換ス
イッチ、波長共通線スイッチを説明するための図である
。

それぞれλ１〜λｐ迄のｐ波長多重されたｐ本の入力光
信号５１はそれぞれ波長変換スイッチ５２ａに入り、そ
の出力は波長選択性空間スイッチ５３を通り、再び波長
変換スイッチ５２ｂを介して出力される。波長変換スイ
ッチ５２ａ、５２ｂでは入力されたλ１〜λｐの波長多
重信号の中で波長変換が行なわれる。波長選択性空間ス
イッチ５３のｐＸｐの各クロスポイント（図中に丸印で
示した）は入力された波長多重信号のうち任意の波長の
信号を選択的に切換える機能を持つ。このような構成に
より、波長変換スイッチ１段でのチャンネル数ｐをｐ２
迄拡大することができる。

これは丁度、時分割電子交換におけるＴ−８−Ｔ拡張法
に対応するものである。

このような波長選択性空間スイッチとしてはＡＯ効果を
利用したものが知られている。（電子通信学会技術研究
報告５Ｅ８７−８０）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、ＡＯ効果を利用した波長選択性空間スイッチは
、波長多重度が数チャンネルしかとれず、スイッチ形状
も非常に大型化するため現実的ではないという課題があ
った。

本発明の目的は上述の従来技術の問題的を除き、チャン
ネル数が大きくとれ、かつ小型な波長選択性空間スイッ
チを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明による波長選択性空間スイッチは、ｍ、ｎ個の入
出力端子と（ｍ、ｎは自然数）、前記ｍ個の入力端に接
続されたｍ個の１×ｎ光分岐と前記光分岐の分岐先に光
学的に接続されたｍ×ｎ個の、複数の入力波長信号から
任意の波長の信号のみを制御信号に応じて選択してとり
出す機能を持つ可変波長フィルタと前記可変波長フィル
タのうち、前記ｍ個の相醍なる光分岐に接続されたもの
の出力を合流し、前記ｎ個の出力端子に出力する光合流
器とから成ることを特徴とするものである。

更に、本発明による波長選択性空間スイッチは、ｍ、ｎ
個の入出力端子（ｍ、ｎは２以上の自然数）と、前記ｍ
個の入力端子に接続されたｍ個の１×ｎ光分岐と前記光
分岐のそれぞれの分岐先に光学的に接続されたｍ×ｎ個
の、複数の入力波長信号から任意の複数の波長信号を制
御信号に応じて選択してとり出す機能を持つ波長選択手
段と前記波長選択手段のうち、前記ｍ個の相異なる光分
岐に接続されたものの出力を合流し、前記ｎ個の出力端
子に出力する光合流器とから成る波長選択性空間スイッ
チである。

特に、前記波長選択手段を１×ｑ（ｑは、波長多重度を
ｐとしたときｐ≧ｑ≧２を満たす自然数）光分岐と前記
１×ｑ光分岐の分岐先に光学的に接続されたｑ個の、複
数の入力波長信号から任意の１つの波長信号のみを選択
して取り出す機能を持つ可変波長フィルタと前記可変波
長フィルタの出力を合流する手段の組合せ若しくはｐ多
重された波長チャンネルのそれぞれを空間的に分離して
出力する１×ｐ波長分波素子と、前記波長分波素子の出
力端に光学的に接続された制御信号に応じて入力光をＯ
Ｎ／ＯＦＦするｐ個の光ゲートスイッチと前記ｐ個のゲ
ート・スイッチの出力光を合流する手段とから構成する
ことが有効である。

（作用） 波長選択性を持つ、光路切換スイッチを直接実現しよう
とすると先に述べたようにＡＯ効果を利用する以外に現
状ではでは手段が考えられず、多チオンネル化、小型化
を計ることができない。しかし、多数の波長チャンネル
の内から任意の１波長チャンネル信号を選択的に抜き出
す手段としては多チャンネル化、小型化が可能なものが
知られている。昭和６３年電子情報通信学会春季全国大
会講演論文集分冊ｃ−１、論文Ｎｏｃ−４６７に記載さ
れている位相制御型ＤＦＢ−ＬＤ型可変波長フィルタで
は可変波長範囲として５人程度が得られており、かつ素
子長は５００１１ｍ程度と非常に小型である。この可変
波長フィルタは基本的には分布帰還（ＤＦＢ）半導体レ
ーザ（ＬＤ）をしきい値以下のバイアス条件で動作させ
、ブラック条件を満足する波長の光のみを選択的に増幅
するものである。従って、鋭い波長選択性が得られる。

この種の可変波長フィルタでは１人間隔程度で波長多重
された信号の１０チャンネル以上から任意にチャンネル
の選択が可能となる。

また、可変機能のない固定の波長分波器でも、やはり小
型化、多チャンネル化が可能なものが知られている。第
４８回応用物理学会学術講演会講演予稿集、第３分冊、
第７２１頁、論文番号１８ｐ−ＺＧ−１ニは、素子サイ
ズ１．５Ｘ３ｍｍと小型な２チヤンネルのマツハ・ツエ
ンダ型多重・分波素子が報告されている。多チャンネル
の多重・分波素子は、この２チヤンネルの基本エレメン
トを多段化することにより構成できる。

このように、１チヤンネルのみを選択するバンドパス型
の可変波長フィルタ、固定の多重分波素子としては小型
、多チヤンネル化可能なものが得られる。本発明はこの
ような素子と光分岐を利用して小型、多チヤンネル化可
能な波長選択性空間スイッチを実現したものである。

第６図を用いてその原理を説明する。λ１〜λｐ迄のｐ
チャンネルの波長多重された光信号６０を１×ｐ光分岐
６１により分岐するそれぞれの分岐された光６０ａはそ
の先に設置された波長可変フィルタ６２に入射する。可
変波長フィルタ６２の選択波長を制御することによりｐ
個の可変波長ファルタの出力にはλ１〜λｐの波長を任
意の組合せで空間的に分離して取り出すことができる。

つまり、第６図の構成により１×ｐの波長選択性スイッ
チが実現できる。更に可変波長フィルタの代わりに、複
数の入力波長信号から任意の複数の波長の信号を取り出
す波長選択手段を用いることにより、各ボートから複数
の波長チャンネルの出力を得ることができる。本発明は
このような原理の１×ｐ波長選択性スイッチを複数用い
て、各可変波長フィルタのうち、異なる１×ｐ波長選択
性スイッチに属するものの１つづつの出力を合流するこ
とにより、マトリクス（１４成の波長選択性空間スイッ
チを実現するものである。波長選択性のない単なる光マ
トリクス・スイッチにおいては光分岐と光ゲート・スイ
ッチ及び光合流器を用いた光ゲートマトリクス・スイッ
チが知られている。本発明はこのゲート・マトリクス・
スイッチのクロスポイントに、単なる光ゲートではなく
、波長選択性のある素子（ここでは可変波長フィルタ）
を適用することにより、波長選択性空間スイッチの多チ
ャンネル化、小型化を実現したものである。

（実施例１） 第１図は本発明による波長選択性空間スイッチの第１の
実施例の構成を示す図である。ここでは簡単のため各々
、２波長多重された２本の入力光信号に対する構成を用
いて説明する。２つの光導波手段（光ファイバ等）によ
り伝送された２つの波長多重信号４ａ、４ｂは、それぞ
れ波長選択性空間スイッチ１の入射端７ａ、７ｂに入射
し、それに接続された光分岐２１ａ、２１ｂにより分岐
される。ここで波長多重信号４ａ、４ｂはそれぞれ波長
λ１．λ２の２波長チヤンネルを含んでる。波長多重信
号４ａの波長チャンネルλ１．λ２にはそれぞれ情報信
号５ＩＬＳ１２が乗せられている。同様に波長多重信号
４ｂの波長チャンネルλ１．λ２には８１１．８１２と
は異なる情報信号８２１．Ｓ２２が乗せられている。従
ってこの波長選択性空間スイッチ１は入力端子は２つで
あるが、４つの相異なる情報信号の交換を行なうものと
なる。光分岐２１ａ、２１ｂの分岐先には可変波長フィ
ルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが設置されている
。可変波長フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの
出力は光合流器２３ａ、２３ｂにより可変波長フィルタ
２２ａ、と２２ｃ、２２ｂと２２ｄの出力が合流され、
出力端８ａ、８ｂに出力される。可変波長フィルタ２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは先に述べた位相制御ＤＦ
Ｂ、ＬＤ型フィルタのように複数の波長チャンネルのう
ちから１つをコントローラ６から制御信号に応じて選択
してとり出す機能を持つ。

次に本実施例の動作を説明する。１例として可変波長フ
ィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの選択波長を順
にλ１．λ２．λ２．λ１となるようにコントローラ６
から制御信号を各可変波長フィルタに送った場合を考え
る。

この場合、波長共通線スイッチ１の２つの出力光信号の
うち５ａには、入力信号４ａのλ１チャンネル（Ｓ１１
信号）と４ｂのλ２チャンネル（Ｓ２２信号）、５ｂに
は人力信号４ａのλ２チャンネル（Ｓ１２信号）と４ｂ
のλ１チャンネル（Ｓ２１信号）が出力され、情報信号
の交換が行なわれる。同様に、可変波長フィルタ２２ａ
、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの制御により入出力光信号間
で、波長チャンネルの組合せを変えることができる。

ここで可変波長フィルタとして用いた位相制御ＤＦＢ、
ＬＤ型フィルタは先に述べたように可変波長範囲が広く
とれ光増幅機能を併せ持つため、光分岐、光合流器での
損失を補償することができるという点で多チャンネル化
に適する。光分岐２１ａ、２１ｂ、光合流器２３ａ、２
３ｂはここでは光フアイバ加熱融着型カプラを用いたが
、光導波路構造により小型化可能である。従って全体と
して小型かつ、多チャンネルの波長選択性空間スイッチ
が得られる。

なお、可変波長フィルタとしては波長帯域、システムマ
ージン等によっては雑誌エレクトロニクス・レターズ（
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）第２３巻、
１９８７年、第５７２−５７４頁に記載されているよう
な利得を持たない受動型のものも適用可能である。

（実施例２） 実施例１の構成では１つの入線から同じ１つの出線へ複
数の波長チャンネルを接続することができない。従って
ブロッキングを生じる確率が比較的高い。この問題を解
決することを可能にしたのが本実施例による波長選択性
空間スイッチである。本実施例については説明の便のた
め、２人力、２出力、各４波長チヤンネルの場合を例に
とり第２図を用いて説明する。

第２図は本発明による波長選択性空間スイッチの第２の
実施例の構成を示す。この波長選択性空間スイッチ１は
基本的には第１の実施例と同じように２つの入力端７ａ
、７ｂに接続された２つの光分岐２１ａ、２１ｂ出力端
８ａ、８ｂへ合流光を出力する光合流器２３ａ、２３ｂ
とコントローラ６から成るが、各光分岐出力の光に接続
されている波長選択手段３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１
ｄの構成が異なる。光導波手段３ａ、３ｂにより入力さ
れる入力光４ａ、４ｂ及び出力光５ａ、５ｂはここでは
、４波長チヤンネルを持っているとする。入力光４ａ、
４ｂのそれぞれの４つの波長はすべて異なる情報信号に
割当てられている。

第３図は、第２図の波長選択手段３１ａ〜３１ｄの第１
の実施例の構成を示す。この波長選択手段３１ａ乃至３
１ｄは入力光を４分岐する。光分岐３２と、任意の１波
長を選択する可変波長フィルタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ
、３３ｄと可変波長フィルタ出力を合流する光合流器３
４とから成っている。このような波長選択手段では端子
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄへの制御信号を制御す
れば可変波長フィルタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ
の選択波長の組合せによりλ１．λ２．λ３．λ４のう
ち任意のすべての波長チャンネルの組合せの光出力を得
ることができる。従って１つの入線から１つの出線へ複
数の波長チャンネルを接続することができる。１つの波
長選択手段３１の中で必要な分岐数、可変波長フィルタ
数は波長チャンネル数分（この場合４）だけあれば充分
であるが、トラフィックに応じてブロッキング確率があ
まり高くならない範囲で波長チャンネル数より少なくす
ることも可能である。

第４図は第２図における波長選択手段３１ａ乃至３１ｄ
の第２の実施例を示す図である。波長選択手段３１への
λ１〜λ４の光入力は固定の波長分波素子４１により分
波され、光ゲートスイッチ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４
２ｄへ入射する。光ゲートスイッチ４２ａ、４２ｂ、４
２ｃ、４２ｄの制御端子４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３
ｄには第２図に示すコントローラ６からの制御信号が加
えられ、それに応じ入力光のＯＮ、ＯＦＦを行なう。光
ゲート・スイッチ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄの出
力は固定の波長多重素子４４により多重化されて出力さ
れる。

このような構成によっても、波長選択手段３１の出力に
は波長λ１〜λ４のうち４つ以下の数の任意の組合せが
可能となる。従って第２図の構成の波長選択性空間スイ
ッチにおいて１つの入線から１つの出線へ複数の波長チ
ャンネルの接続が可能となる。多チャンネルの波長多重
分波素子は２波長チヤンネル用の基本エレメント４１ａ
、４１ｂを多段接続して実現できる。波長分波素子４１
、波長多重素子４４は光分岐、合流器のように原理的な
光損失を持たないため低損失化が可能となる。

光ゲートスイッチ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄとし
てはフランツ・ケルデイツシュ効果、多重量子井戸構造
における電界効果を利用したもの、レーザ・ダイオード
光スイッチ等が利用可能である。

これらはいずれも素子長数１００１１ｍ程度と小型であ
り、小型の波長選択性空間スイッチが実現できる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は多数の波長チャン
ネルから１つの波長チャンネルを選択的に抜き出す可変
波長フィルタと、固定の波長多重分波素子を用いて、波
長選択性空間スイッチを実現するものであり、スイッチ
の多チャンネル化、小型化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明による波長選択性空間スイッチ
の第１、第２の実施例を説明するための図、第３図、第
４図は、本発明に用いる波長選択回路の第１、第２の実
施例の系統図、第５図は従来の波長変換スイッチと波長
選択性空間スイッチを説明するための図、第６図は本発
明の光分岐と可変波長フィルタを用いた波長選択スイッ
チの原理を説明するための図である。 図において、 １．５３は波長選択性空間スイッチ、５２ａ、５２ｂは
波長変換スイッチ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、５１，６
０，６０ａ、は波長多重光信号、２１ａ、２１ｂ、３２
．６１は光分岐、２２ａ、　２２ｂ、　２２ｃ、　２２
ｄ。 ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、６２は可変波長フィ
ルタ、２３ａ、２３ｂ、３４は光合流器、６はコントロ
ーラ、３１．３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは波長選
択手段３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、４３ａ、４３
ｂ、４３ｃ、４３ｄは端子４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４
２ｄは光ゲートスイッチ、４１は波長分波素子、４４は
波長多重素子、４１ａ、４１ｂは２チャンネル波長多重
分波基本エレメントである。 ７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは入出力端である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｍ、ｎ個の入出力端と（ｍ、ｎは自然数）、前記
   ｍ個の入力端に接続されたｍ個の１×ｎ光分岐と前記光
   分岐の分岐先に光学的に接続されたｍ×ｎ個の、複数の
   入力波長信号から任意の波長の信号のみを制御信号に応
   じて選択してとり出す機能を持つ可変波長フィルタと該
   可変波長フィルタのうち、前記ｍ個の相異なる光分岐に
   接続されたものの出力を合流し、前記ｎ個の出力端子に
   出力する光合流器とから成ることを特徴とする波長選択
   性空間スイッチ。
2. （２）ｍ、ｎ個の入出力端子（ｍ、ｎは自然数）と、前
   記ｍ個の入力端子に接続されたｍ個の１×ｎ光分岐と前
   記光分岐のそれぞれの分岐先に光学的に接続されたｍ×
   ｎ個の、複数の入力波長信号から任意の複数の波長信号
   を制御信号に応じて選択してとり出す機能を持つ波長選
   択手段と前記波長選択手段のうち、前記ｍ個の相異なる
   光分岐に接続されたものの出力を合流し、前記ｎ個の出
   力端子に出力する光合流器とから成る波長選択性空間ス
   イッチ。
3. （３）ｍ、ｎ個の入出力端子（ｍ、ｎは自然数）と、前
   記ｍ個の入力端子に接続されたｍ個の１×ｎ光分岐と前
   記光分岐のそれぞれの分岐先に光学的に接続されたｍ×
   ｎ個の、複数の入力波長信号から任意の複数の波長信号
   を制御信号に応じて選択してとり出す機能を持つ波長選
   択手段と前記波長選択手段のうち、前記ｍ個の相異なる
   光分岐に接続されたものの出力を合流し、前記ｎ個の出
   力端子に出力する光合流器とから成る波長選択性空間ス
   イッチであって、前記波長選択手段を１×ｑ（ｑは、波
   長多重度をｐとしたときｐ≧ｑ≧２を満たす自然数）光
   分岐と前記１×ｑ光分岐の分岐先に光学的に接続された
   ｑ個の、複数の入力波長信号から任意の１つの波長信号
   のみを選択して取り出す機能を持つ可変波長フィルタと
   前記可変波長フィルタの出力を合流する手段により構成
   したことを特徴とする波長選択性空間スイッチ。
4. （４）ｍ、ｎ個の入出力端子（ｍ、ｎは自然数）と、前
   記ｍ個の入力端に接続されたｍ個の１×ｎ光分岐と前記
   光分岐のそれぞれの分岐光に光学的に接続されたｍ×ｎ
   個の、複数の入力波長信号から任意の複数の波長信号を
   制御信号に応じて選択してとり出す機能を持つ波長選択
   手段と前記波長選択手段のうち、前記ｍ個の相異なる光
   分岐に接続れさたものの出力を合流し、前記ｎ個の出力
   端子に出力する光合流器とから成る波長選択性空間スイ
   ッチであって、前記波長選択手段を、ｐ多重された波長
   チャンネルのそれぞれを空間的に分離して出力する１×
   ｐ波長分波素子と、前記波長分波素子の出力端に光学的
   に接続された制御信号に応じて入力光をＯＮ／ＯＦＦす
   るｐ個の光ゲート・スイッチと前記ｐ個のゲートスイッ
   チの出力光を合流する手段とから構成したことを特徴と
   する波長選択性空間スイッチ。