JPH04326334A

JPH04326334A - 光子相互接続スイッチ

Info

Publication number: JPH04326334A
Application number: JP4027461A
Authority: JP
Inventors: Mohammad T Fatehi; モハマッド　ティー　ファテヒ; Nattu V Srinivasan; ナットゥ　ヴィ　スリニヴァサン
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-01-20
Publication date: 1992-11-16
Also published as: EP0503849A2; US5181134A; EP0503849A3

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的に通信ネットワー
クに関し、特に、選択された出力ポートへ入力ポートか
ら光信号をルーティングするための相互接続スイッチに
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、商業的な光波システムは、送信端
末から受信端末までの長距離にわたって多重化された大
量の情報を運搬するために光ファイバを使用する。ほと
んどの長距離伝送線や、オフィス内およびオフィス間リ
ンク、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）およ
び大都市地域ネットワーク（ＭＡＮ）のような短距離伝
送線のかなりの部分は光を利用しており、従って、光フ
ァイバで運搬される情報である。光形式で情報を伝送す
る主な利点は、単一モード光ファイバに付随する非常に
大きい帯域幅および低損失である。

【０００３】通信ネットワークでは、柔軟性を備えるた
め、および、ある伝送線からのトラフィックがさまざま
な宛先へルーティングされることを可能にするために、
多くの伝送線からの信号が他の伝送線と相互接続すなわ
ち交換されることが通常本質的である。特に、ネットワ
ークにおいて交換接続は、Ａ）設置、Ｂ）回線故障の場
合の復旧、Ｃ）ネットワーク再配置、Ｄ）メンテナンス
、Ｅ）動作、Ｆ）点検などを行うために必要である。

【０００４】現在、光伝送システムとともに使用される
相互接続スイッチは、手動式または電子式である。手動
相互接続スイッチでは、新たな伝送路を形成するために
、光ファイバの末端が物理的に切断および再接続される
。電子相互接続スイッチでは、２０４８個までの入力ポ
ートを２０４８個の出力ポートに（２０４８×２０４８
）接続することができるものが利用可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、残念ながら、
光ネットワークとともに電子相互接続スイッチを使用す
ることは、２つの主要な欠点を有する。１つは、光信号
は、相互接続スイッチに結合される前に電気的形式に変
換され、相互接続スイッチの出力ポートを出た後に光形
式に逆変換されなければならないことである。第２の欠
点は、電子相互接続スイッチは、光伝送線よりもかなり
小さいデータ速度でしか動作できないことである。

【０００６】現在使用可能な電子相互接続スイッチの最
大データ速度は、４５Ｍｂ／ｓないし１５５Ｍｂ／ｓで
あり、一方光伝送線のデータ速度は約２．５Ｇｂ／ｓで
ある。従って、この差のため、光伝送線によって運搬さ
れる一般的な光データ信号は、電気的形式に変換された
後、電子相互接続スイッチの入力ポートに送られる前に
、支流へと多重化解除されなければならない。

【０００７】明らかに、ある光伝送線から他の光伝送線
へ、光形式で、光信号を交換することが可能な、改善さ
れた相互接続スイッチが必要とされている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ほぼ無損失で
あって、信号ビット速度、フォーマットおよび変調方式
によらない光相互接続スイッチに関する。この光相互接
続スイッチは、光ファイバでタンデム式に結合された少
なくとも２個のチップからなる。各チップはニオブ酸リ
チウムからなり、複数のディジタル交換要素または指向
性カプラを有し、これら要素は、電場によって、光エネ
ルギーをある導波管から他の導波管へ選択的に交換する
。

【０００９】チップは光ファイバ増幅器によって結合さ
れ、光ファイバ増幅器は、いずれかまたは両方のチップ
内の適当なノードに結合された光ポンプ（例えば１．４
８μｍのＣＷレーザ・ポンプ）によってポンピングされ
る。動作中、ポンピング・エネルギーは、光データ信号
路内にある光ファイバ増幅器のみをポンピングするよう
に、光データ信号に従ってチップによって交換される。

【００１０】

【実施例】ニオブ酸リチウム・スイッチは、電気的形式
への再変換なしで光信号の高速交換が可能である。Ｌｉ
ＮｂＯ３基板にチタンの帯を拡散させることによって、
高屈折率の単一モード導波管が製造される。この導波管
を横切って電圧が加えられると、ＬｉＮｂＯ３の高い電
気光学係数のために屈折率の変化が起こる。この結果、
導波管の間の相互結合が変化し、光パワーがある導波管
から他の導波管へ交換されることが可能となる。２種類
のニオブ酸リチウム・スイッチが市販されている。一方
は「指向性カプラ」として通常知られており、他方は「
ディジタル・スイッチ」として知られている。

【００１１】図１は、指向性カプラとして知られている
スイッチを使用した従来の４×４ニオブ酸リチウム相互
接続スイッチ１０の図である。この相互接続スイッチは
通常、誘電体物質（例えばＬｉＮｂＯ３）または半絶縁
体物質（例えばＦｅドープされたＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ）の結晶内に形成された複数の埋め込まれた導波管１
２、１４、１６、１８からなる。　　単一モードＴｉ：
ＬｉＮｂＯ３導波管デバイスは、一般的な単一モード・
ファイバのモード・スポット・サイズにほぼ整合するモ
ード・スポット・サイズを有する。

【００１２】ｐ−ｎ、ｐ−ｉ−ｎ、またはショットキー
接合１７が、半導体物質の導波管内に電場を生成して、
その物質の電気光学係数を選択的に変化させる電場によ
って、ある光ファイバから他の光ファイバ（例えば１２
から１４）への光エネルギーの交換を実行するために、
使用される。導波管１２、１４、１６、１８の入力ポー
トは、光伝送路すなわち光ファイバ２０、２２、２４、
２６からの光信号を受信するように標準的に結合される
。導波管の出力は、交換された光信号を光伝送路すなわ
ち光ファイバ２８、３０、３２、３４に送信するように
結合される。

【００１３】簡単に言えば、適切な制御電圧を指向性カ
プラの対応する電極に加えることによって、チップ内の
各指向性カプラ１７は、２×２指向性カプラ・スイッチ
として動作する。制御電圧は、Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３チャ
ネルの屈折率を変化させ、その結果、カプラの光路長が
変化する。

【００１４】図２は、ディジタル・スイッチまたは交差
導波管または全内部反射型スイッチからなる従来の４×
４ニオブ酸リチウム相互接続スイッチの図である。交換
要素の構成は異なるが、これら要素はそれぞれ、光路の
屈折率を変化させることによって選択された光路を通る
光データ信号を交換するために制御電圧を使用する。本
発明の相互接続スイッチは、図１の指向性カプラまたは
図２のディジタル・スイッチもしくは交差導波管のいず
れかを使用する。「スイッチ」という語がこの説明中で
使用される場合、図１の指向性カプラ型のスイッチまた
は図２のディジタル型のスイッチ、または、選択された
光路を通る光信号を方向づけるために電気的制御信号を
使用する任意の型のスイッチを意味する。

【００１５】ＬｉＮｂＯ３型のスイッチの主な利点は、
これが光ファイバと両立するほどの非常に高いスループ
ット帯域幅を有することである。さらに、これは比較的
高速で交換可能である。

【００１６】しかし、ニオブ酸リチウム・スイッチは２
つの制限を有する。第１に、ニオブ酸リチウム・チップ
は損失がある。「スイッチ」の存在によるチップ内の損
失に加えて、損失の主成分は、円形の光ファイバ入出力
路とニオブ酸リチウム・チップ内の長方形の導波管チャ
ネルとの結合からも生じる。一般的に、入力路から出力
路まで、スイッチは６ｄＢないし１０ｄＢの損失を有す
る可能性がある。第２の制限は、最小カプラ長、最小曲
げ長などのように課される物理的制約である。これらの
物理的制約は、単一チップ上に配置可能なスイッチの数
に厳しい制限を課す。

【００１７】第２の制限を回避するため、相互接続スイ
ッチは一般的に、光ファイバに接続されたスイッチのア
レイを形成するように接続された複数の小スイッチから
なる。図１および図２はアレイの例である。一般的に、
アレイはタンデム式に結合されてステージを形成する。残念ながら、小スイッチのアレイが結合された場合、入
力光信号は、指定された出力ポートに到達する前にいく
つかの交換ステージを通過しなければならない。従って
、組織内の損失は、さまざまなコネクタおよび相互接続
組織に付随する損失に加えて、交換ステージの数が増加
するほど増大する。

【００１８】図３は、受信された光信号を支流速度に多
重化解除せずに回線速度で使用される一般的な二重組織
構造の図である。この構造は、一般的な相互接続、設置
、回線保護交換、復旧などを実行することができる。３２×３２の、大きくないサイズの例が図４である。図
３に戻れば、標準的な信頼性要求を満たすために、シス
テム４０は２個の同一のニオブ酸リチウム・スイッチ組
織４２、４４からなり、各組織は３つのステージからな
る。

【００１９】３２個の各入力光ファイバ４６からの光信
号は、３ｄＢ分割器４８で分割され、２個の各組織４２
、４４の対応する入力ポートに接続される。従って、入
力パワーの半分が各組織によって受信される。末端の機
械光学スイッチ５０によって、各出力ポートが、最良の
信号を有する光ファイバを選択し、その信号を出力光フ
ァイバ５２へルーティングする。各スイッチ組織は、３
ステージのニオブ酸リチウム・スイッチ５４、５６、５
８からなり、これは図４においてさらに詳しく図示され
る。

【００２０】相互接続スイッチにはかなり大きな損失が
ある。各ニオブ酸リチウム・ステージ５４、５６、５８
および付随する光コネクタに約５ｄＢ、入力３ｄＢ分割
器４８に３．５ｄＢないし４ｄＢ、ならびに、末端機械
光学スイッチ５０に１ｄＢの損失を仮定すれば比較的正
確である。従って、図３の二重組織相互接続スイッチは
約２０ｄＢの損失を有する。

【００２１】標準的な条件下では、光波伝送システムに
おける一般的な送信機から受信機までの２０ｄＢ以上の
損失は許容できない。その理由は、この高い損失のため
、光ファイバ設備の損失を補償するために残されるパワ
ーがなくなるからである。従って、図３の構造では、こ
の損失を補償するため、高価な光波再生器が相互接続ス
イッチの各入力ポートおよび各出力ポートで必要となる
。３２×３２相互接続スイッチでは、６４個の再生器が
要求される。その結果、システムは、製造が高価である
のみならず、使用が煩雑となる。さらに、再生器は特定
のデータ速度で動作するように設計されている。従って
、相互接続スイッチが他のデータ速度やフォーマットの
信号とともに使用される場合、再生器も交換しなければ
ならない。

【００２２】図４を参照すると、３２×３２非ブロック
化完全接続相互接続スイッチ組織は、光ファイバ網で相
互接続された３ステージの４×８、８×８および８×４
ニオブ酸リチウム・スイッチからなる。相互接続スイッ
チの各ステージは８個のチップを有する。光信号をルー
ティングするためのニオブ酸リチウム・スイッチに加え
て、各スイッチ要素を制御するために電子コントローラ
およびドライバも必要である。

【００２３】図５は３２×３２相互接続スイッチのベイ
配置である。異なるステージのスイッチはベイの適当な
スロットに配置される。すなわち、第１ステージを構成
するスイッチ５４はシェルフ３に、第２ステージを構成
するスイッチ５６はシェルフ２に、そして、第３ステー
ジを構成するスイッチ５８はシェルフ１に配置される。

【００２４】図６では、通常プリント回路によって形成
される電気的バックプレーン相互接続は図示されていな
い。バックプレーンからスイッチ・アセンブリへのコネ
クタのそれぞれに対し、光ファイバのバンドルがシェル
フにそって経路設定され、光ファイバ網において、他の
ステージのコネクタまたは光入出力ポートに分配される
。これらの光ファイバ・バンドルの長さは、経路設定お
よびケーブル布線設計に従って、２０メートル以上にな
ることも可能である。

【００２５】図７は、一般的な光ファイバ相互接続バン
ドルの図である。図３の構造に対しては、相互接続光フ
ァイバの各バンドルには８×８＝６４本の光ファイバが
存在する。これらのファイバは標準的な単一モード光フ
ァイバである。

【００２６】大きなスイッチ組織において損失のあるニ
オブ酸リチウム相互接続スイッチを使用することの困難
さをさらに説明するために、５１２×５１２相互接続ス
イッチを考える。

【００２７】図８を参照すると、１６×１６および４×
３２ニオブ酸リチウム・スイッチが使用される場合、５
１２×５１２完全非ブロック化相互接続スイッチ組織は
４ステージのスイッチから形成される。この場合も、各
スイッチ・ステージに５ｄＢの損失が存在すると仮定す
れば、スイッチ組織損失は最小で２０ｄＢであり、最小
の全相互接続スイッチ損失は２５ｄＢとなる。さらに、
５１２×５１２相互接続スイッチは、システムで使用可
能となるためには５１２×２＝１０２４個の再生器を必
要とする。その上、３２×３２相互接続スイッチの場合
と同様に、各相互接続網は４０９６本の光ファイバから
なる。

【００２８】これから説明される本発明は、現在の相互
接続スイッチの欠点をもたない新たな光相互接続スイッ
チを目的とするものである。

【００２９】特に、本発明では、光相互接続スイッチは
、交換要素としてのニオブ酸リチウム指向性カプラまた
はディジタル・スイッチ・アレイからなり、本質的に無
損失である相互接続スイッチを実現するための利得要素
としてのエルビウム・ドープされたファイバ光増幅器か
らなる。

【００３０】本発明の原理によれば、損失のある多重ス
テージ光相互接続スイッチ組織における損失を補償する
ためにエルビウム・ドープされた光ファイバ増幅器を使
用するのに２つの方法がある。

【００３１】第１の方法は、光ファイバ増幅器を相互接
続スイッチの入力や出力として有することである。この
配置では、相互接続スイッチは、費用に対して効率が良
いだけでなく、ビット速度およびフォーマットに依存し
なくなる。

【００３２】第２の方法では、利得要素すなわちエルビ
ウム・ドープされた光ファイバ増幅器を、交換要素間の
相互接続ファイバ網として使用することである。

【００３３】各実施例では、エルビウム・ドープされた
光ファイバ増幅器は、分配的な方法で、光相互接続スイ
ッチの入力および出力ポートからポンピングされること
が可能である。

【００３４】過去数年間にわたって、光増幅器の分野で
は大きな進歩があった。１．５μｍ領域で動作するエル
ビウム・ドープされた光ファイバ増幅器をもつ長距離ア
プリケーションを目標とする実験は成功している。エル
ビウム・ドープされたファイバ増幅器は、信号ビット速
度、フォーマット、および変調条件に依存せずに、１．
５μｍ領域の光入力信号を増幅可能な光デバイスである
。

【００３５】これは、基本的構造において、２〜２０メ
ートルまたはそれ以上のエルビウム・ドープ（５０〜５
００ｐｐｍ）されたファイバからなり、波長分割多重化
カプラによって本質的に１．４８μｍの高パワーＣＷレ
ーザによって光ポンピングされる。他のポンピング波長
も可能である。入力および出力信号ファイバは、エルビ
ウム・ファイバ部の入力および出力ポートに結合される
。ポンピング光は、入力側から（共伝播ポンピング）ま
たは出力側から（反伝播ポンピング）カプラを通してド
ープされた光ファイバ内に注入される。ポンピング・レ
ーザは、光ファイバ内のエルビウム原子を光エネルギー
状態に励起し、誘導放出によって光増幅が起こる。

【００３６】図９は、共伝播ポンピングを使用した、一
般的な希土類ドープされた光ファイバ増幅器の図である
。図１０は、反伝播ポンピングを使用した、一般的な希
土類ドープされた光ファイバ増幅器の図である。希土類
ドープされたファイバは、光伝送システムで使用される
標準的な光ファイバと物理的に両立する。エルビウムは
、光ファイバ増幅器での普通のドーパントである。

【００３７】現在、光ファイバ増幅器の多くのアプリケ
ーションは、伝送システムにおいて、２つの基本的カテ
ゴリーに分類される。第１カテゴリーは、長距離パイプ
として定義され、実際の回線速度とは独立に、単一また
は多重チャネル（波長分割多重化）１．５５μｍ領域信
号を増幅するアナログ中継器として光増幅器を使用する
ものである。光ファイバ増幅器を使用する主な動機は、
再生器に比べて光増幅器の費用が低くなる可能性がある
ことである。第２カテゴリーは、長スパン・アプリケー
ションに対する領域拡張器として定義され、伝送パワー
を増大させるためのパワー増幅器として、あるいは、受
信機感度を増大させるための前置増幅器として、光ファ
イバ増幅器を使用するものである。この実施例は、中継
器なしの光波システムでのスパン長を増大させることが
できる。

【００３８】本発明では、光ファイバ増幅器の新しい使
用法が開示される。それは、ほぼ無損失の相互接続スイ
ッチを実現するためにニオブ酸リチウム・スイッチとと
もに光ファイバ増幅器を使用するものである。特に、本
発明では、光ファイバ増幅器はニオブ酸リチウム相互接
続スイッチの光ファイバ相互接続網として使用される。本発明の実施例では、各光ファイバ増幅器を独立にポン
ピングするのではなく、ポンピング・パワーは入力また
は出力ポートから光ファイバに選択的に分配される。従
って、本発明では、必要なレーザ・ポンプの総数は、フ
ァイバ網内の光ファイバ増幅器の数（５１２×５１２相
互接続スイッチでは４０９６個）から、入力ポートの数
（５１２×５１２相互接続スイッチでは５１２個）また
は相互接続スイッチの出力ポートの数まで縮小される。

【００３９】図１１では、相互接続網６０、６２はエル
ビウム・ドープされたファイバである。エルビウム・ド
ープされたファイバに対するポンピング・エネルギーは
、入力ポートもしくは出力ポートで、または、相互接続
スイッチの１個以上のステージのノードで導入されるこ
とが可能である。ポンピング・エネルギーが、入力ポー
トで、または、チップの第１ステージで導入される場合
、エルビウム・ドープされたファイバ増幅器は共伝播ポ
ンピングを有するという。

【００４０】ポンピング・エネルギーが出力ポートで、
または、チップの第２もしくは最終ステージで導入され
る場合、エルビウム・ドープされたファイバ増幅器は反
伝播ポンピングを有するという。また、ポンピング・エ
ネルギーが、入力ポートおよび出力ポートの両方で、な
らびに、第１および最終ステージのノードで導入される
場合、双方向ポンピングを有するという。

【００４１】明らかに、共伝播ポンピングまたは反伝播
ポンピングが使用される場合、必要なポンプの数は入力
ポートまたは出力ポートの数に等しい。さまざまなファ
イバ網の多くのエルビウム・ドープされたファイバ増幅
器のそれぞれに対する独立なポンプは不要である。双方
向ポンピングが使用される場合、必要なポンプの数は入
力および出力ポートの数に等しい。ポンプ（ＣＷレーザ
）のパワーが１つの光ファイバ増幅器をポンピングする
のに要するパワーよりも大きい場合、単一のポンピング
源が、与えられた相互接続網内の複数の光ファイバ増幅
器をポンピングするために使用されることが可能である
。明らかに、この場合、必要なレーザ・ポンプの数は入
力または出力ポートの数よりも少ない。

【００４２】図１２では、光相互接続スイッチは、２×
２、４×４、１６×１６のような所望されるサイズであ
る。この実施例では、便宜上、光相互接続スイッチはＮ
×Ｎスイッチであると仮定する。従って、スイッチ８０
はＮ個の入力端子およびＮ個の出力端子を有する。図１
２では、重複を避けるため、ただ１つの入力ポート８２
および１つの出力ポート８４が図示されている。

【００４３】各入力ポート８２は、受動２×２カプラま
たは３ｄＢ分割器８６を介して２個の付随する入力ポー
ト、すなわち、第１相互接続組織の入力ポート８３およ
び第２相互接続組織の入力ポート８１に結合される。レ
ーザ・ダイオードのようなポンピング源８８もまた受動
カプラ８６を介して同じ入力端子８１、８３に結合され
る。従って、カプラ８６は、１．５５μｍ光データ信号
のような受信入力データ信号を、ポンピング信号（例え
ば１．４８μｍ）と結合し、この結合信号を２つの相互
接続組織の入力端子８１、８３に送る。

【００４４】動作中は、入力端子８２上の入力信号が、
第１ステージ９０の光スイッチによって中間ステージ９
２に交換されると、ポンピング源８８からのエネルギー
もまた同一路に従って交換される。従って、ポンピング
源からのエネルギーは、入力端子８２から受信された光
データ信号を運搬するために選択された、第１ステージ
９０と第２ステージ９２の間のファイバ網のエルビウム
・ドープされたファイバ増幅器のみをポンピングするよ
うに送られる。同様にして、ポンピング源８８からのエ
ネルギーは、入力端子８２からの入力信号が中間ステー
ジ・チップ９２から最終ステージ・チップ９４に移動す
る間、その入力信号を運搬するために選択されたエルビ
ウム・ドープされた光ファイバのみをポンピングするた
めに使用される。

【００４５】従って、図１２の実施例は、光データ信号
が相互接続スイッチを通過する間に、それらを輸送する
ために使用されるステージ間相互接続網のエルビウム・
ドープされたファイバ増幅器路の遠隔ポンピングを実現
している。ポンピング源８８の数は高々入力ポートの数
に等しい。従って、ステージ間相互接続網がエルビウム
・ドープされたファイバからなる、本発明の原理による
Ｎ×Ｎ相互接続スイッチに対し、必要なポンピング源は
Ｎ個だけである。

【００４６】明らかに、単一のポンピング源が複数のエ
ルビウム・ドープされたファイバ増幅器をポンピングす
るために使用される場合、必要なポンピング源の数は入
力端子の数よりも少なくなる。同様にして、５１２×５
１２相互接続スイッチが使用される場合、ステージ間相
互接続ファイバのエルビウム・ドープされた光ファイバ
増幅器をポンピングするのに要するポンピング源は、高
々５１２個のみである。さらに、本発明の光相互接続ス
イッチにおける光ファイバ増幅器の使用は、従来要求さ
れた入力および出力再生器の必要性を除去する。他の点
では、図１２の実施例の構造は図３の構造と同様である
。

【００４７】図１３は、ステージ間相互接続網が、相互
接続スイッチの入力ポートおよび出力ポートの両方から
選択的にポンピングされるような、本発明の実施例の図
である。相互接続スイッチ１００の第１および第２組織
の各出力ポートは、末端スイッチに結合される。

【００４８】波長分割多重化カプラ１０２は、末端スイ
ッチからの出力信号を出力ポート１０４へ渡すために結
合される。波長分割多重化カプラが結合されているのは
、ポンピング手段１０６からのポンピング信号を相互接
続カプラの出力ポート１１２、１１４に送るためでもあ
る。動作中は、末端スイッチを通過する相互接続スイッ
チ１００からのデータ信号は、波長分割多重化カプラ１
０２を通って出力ポート１０４へ送られる。さらに、ポ
ンピング源１０６からのポンピング信号が、ステージ間
相互接続網のアクティブ光路内の光ファイバ増幅器のみ
をポンピングするように、波長分割多重化カプラ１０２
および末端スイッチを通過する。

【００４９】図１３の実施例は、双方向ポンピングを例
示する。また、図１２の実施例は共伝播ポンピングを例
示する。図１３の前置ポンピング源１０８を除去すると
、本発明の実施例は反伝播ポンピングを有するものとな
る。

【００５０】共伝播ポンピングの場合に注意したように
、反伝播ポンピングまたは双方向ポンピングによって、
必要なポンピング源の数は通常出力ポート１０４の数と
等しくなる。

【００５１】さらにもう１つの実施例では、外部電気的
制御によってポンピング信号を適切にルーティングする
ことによりステージ間相互接続網のアクティブ光路をポ
ンピングするために、ポンピング手段は、チップの第１
ステージのニオブ酸リチウム・スイッチに直接結合され
るか、または、チップの中間ステージもしくはチップの
最終ステージにさえ結合されることが可能である。

【００５２】二重組織構造は、開示された相互接続スイ
ッチの実現に必要なものではない。相互接続スイッチは
、単一のＮ×Ｎ組織から構成されることも可能である。この場合、入力または出力ポートは、これらのポートに
、入力または出力ポートにおける１．５５または１．４
８μｍ波長分割多重化カプラによって結合される。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ほ
ぼ無損失であって、信号ビット速度、フォーマットおよ
び変調方式によらない光相互接続スイッチが実現される
。このスイッチは、従来の光形式による光相互接続スイ
ッチで必要であった多数の光波再生器を必要としないた
め、比較的安価に製造可能となり、システムが単純化さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４×４ニオブ酸リチウム・スイッチ・マトリク
スの図である。

【図２】もう１つの４×４ニオブ酸リチウム・スイッチ
・マトリクスの図である。

【図３】受信される光信号を支流速度に多重化解除せず
に回線速度で使用される、一般的なスイッチ組織構造の
図である。

【図４】３２×３２光スイッチ組織構造の図である。

【図５】１または２個のスイッチ組織に対するベイ配置
図である。

【図６】３２×３２相互接続スイッチのバックプレーン
光相互接続の図である。

【図７】一般的な光ファイバ相互接続バンドルの図であ
る。

【図８】５１２×５１２二重組織光相互接続スイッチの
図である。

【図９】共伝播ポンピングを使用した、一般的なエルビ
ウム・ドープされたファイバ増幅器の図である。

【図１０】反伝播ポンピングを使用した、一般的なエル
ビウム・ドープされたファイバ増幅器の図である。

【図１１】本発明の原理による一般的な３ステージ相互
接続スイッチの図である。

【図１２】共伝播ポンピングを使用した、本発明の原理
による構造の図である。

【図１３】共伝播および反伝播ポンピングを使用した、
本発明の原理による構造の図である。

【符号の説明】

１０　　ニオブ酸リチウム相互接続スイッチ１２　　導
波管１７　　指向性カプラ２０　　光ファイバ４０　　二重組織構造４２　　ニオブ酸リチウム相互接続組織４４　　ニオブ
酸リチウム相互接続組織４６　　入力光ファイバ４８　　３ｄＢ分割器５０　　機械光学スイッチ５２　　出力光ファイバ５４　　スイッチ５６　　スイッチ５８　　スイッチ８０　　相互接続スイッチ８１　　入力ポート８２　　入力ポート８３　　入力ポート８４　　出力ポート８６　　受動２×２カプラ８８　　ポンピング源９０　　第１ステージ・チップ９２　　中間ステージ・チップ９４　　最終ステージ・チップ１００　　相互接続スイッチ１０２　　波長分割多重化カプラ１０４　　出力ポート１０６　　ポンピング源１０８　　前置ポンピング源１１２　　出力ポート１１４　　出力ポート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　光データ信号を選択的に交換するため
の、少なくとも第１および第２ステージの光交換手段と
、光信号を前記第１ステージの光交換手段に結合するの
に適合した入力ポートと、前記相互接続スイッチから光
ファイバへ光信号を伝送するのに適合した出力ポートと
、前記第１ステージの選択的光交換手段を前記第２ステ
ージの選択的光交換手段に結合するための、前記第１お
よび第２ステージの光交換手段の間に挿入された光ファ
イバ増幅器と、前記第１および第２ステージの光交換手
段の間に挿入された前記光ファイバ増幅器をポンピング
するために結合された第１手段とからなる光子相互接続
スイッチ。
【請求項２】　　前記第１ポンピング手段が、前記第１
ステージから受信された光データ信号を通すために結合
された光ファイバ増幅器をポンピングするするために前
記第１ステージの光交換手段に結合されることを特徴と
する請求項１のスイッチ。
【請求項３】　　前記ポンピング手段が、前記第１ステ
ージの入力ポートを通じて前記光交換手段に光エネルギ
ーを加えるために結合された少なくとも１つのレーザ・
ポンプからなることを特徴とする請求項２のスイッチ。
【請求項４】　　前記ポンピング手段が、前記第１ステ
ージの各入力ポートにポンピング・エネルギーを加える
ために結合された１つのレーザ・ポンプからなることを
特徴とする請求項３のスイッチ。
【請求項５】　　光信号を選択的に交換するための第３
ステージの光交換手段と、前記第２および第３ステージ
の光交換手段の間に挿入された光ファイバ増幅器からな
ることを特徴とする請求項１のスイッチ。
【請求項６】　　前記第２および第３ステージの光交換
手段の間に挿入された前記光ファイバ増幅器が、前記第
１ポンピング手段からのエネルギーによってポンピング
されることを特徴とする請求項５のスイッチ。
【請求項７】　　前記第１、第２および第３ステージの
光交換手段がそれぞれニオブ酸リチウム・スイッチから
なることを特徴とする請求項５のスイッチ。
【請求項８】　　前記入力ポートへ光データ信号および
ポンピング・エネルギーの両方を送るために、前記ポン
ピング手段と前記入力ポートの間に挿入されたカプラ手
段からなることを特徴とする請求項１のスイッチ。
【請求項９】　　前記入力ポートへ光データ信号および
ポンピング・エネルギーの両方を送るために、前記ポン
ピング手段と前記入力ポートの間に挿入されたカプラ手
段からなることを特徴とする請求項６のスイッチ。
【請求項１０】　　前記第１、第２および第３ステージ
の光交換手段がニオブ酸リチウム・スイッチからなるこ
とを特徴とする請求項９のスイッチ。
【請求項１１】　　光ファイバ増幅器をポンピングする
ための第２手段と、前記第２および第３光交換手段の間
に挿入された前記光ファイバ増幅器をポンピングするた
めに前記出力ポートにポンピング・エネルギーを送り、
前記出力ポートからの光データ信号を通すために、前記
第２ポンピング手段に結合されたカプラ手段からなるこ
とを特徴とする請求項１０のスイッチ。
【請求項１２】　　前記入力ポートがそれぞれカプラに
結合され、前記カプラがそれぞれ共通のレーザ・ポンプ
に結合されることを特徴とする請求項８のスイッチ。
【請求項１３】　　前記入力ポートがそれぞれカプラに
結合され、前記カプラがそれぞれ別々のレーザ・ポンプ
に結合されることを特徴とする請求項８のスイッチ。
【請求項１４】　　前記出力ポートがそれぞれカプラに
結合され、前記カプラがそれぞれ共通のレーザ・ポンプ
に結合されることを特徴とする請求項１０のスイッチ。
【請求項１５】　　前記出力ポートがそれぞれカプラに
結合され、前記カプラがそれぞれ別々のレーザ・ポンプ
に結合されることを特徴とする請求項１０のスイッチ。
【請求項１６】　　前記入力ポートに結合された前記カ
プラ手段が、各入力ポートに結合された受動２×２カプ
ラからなり、前記出力ポートに結合された前記別々のカ
プラが波長分割多重化カプラからなることを特徴とする
請求項１５のスイッチ。
【請求項１７】　　前記光ファイバ増幅器が希土類ドー
プされた光ファイバ増幅器からなることを特徴とする請
求項１６のスイッチ。
【請求項１８】　　前記入力ポートが少なくとも４個の
ポートからなり、前記出力ポートが少なくとも４個のポ
ートからなることを特徴とする請求項１のスイッチ。