JPH049929A - 光スイッチ - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、例えば光ファイバ通信ネットワークに用い
る光スイッチに関する。

（従来の技術） 周知のように光ファイバ通信は、光ファイバの優れた特
徴から、通信、情報処理、ＬＡＮ　（ローカル・エリア
・ネットワーク）等の分野で広く用いられ、その適用分
野が拡がるにつれて、単に２点間での中継伝送のみでは
なく、スター・ループ等の網形態がとられるようになっ
てきている。

この様な光ファイバ通信システムに用いられる光スイッ
チは、網内でのルート切替、バックアップ等のキーデバ
イスである。光スイッチとして従来用いられているもの
には、プリズム、ミラーあるいは光ファイバを機械的に
駆動して光路を切り替える機械式と、電気光学効果、液
晶シャッタ等を用いた非機械式がある。

しかしながら、上記のような従来の光スイッチでは、新
設、ｌＸ２（１人力２出力の意味）あるいは２×２程度
しか実現できないため、入出力の回線数の増加に伴って
、必然的に光スイッチの個数も増大してしまうことにな
り、経済的でない。

また、機械式の光スイッチを用いた場合は、可動部が存
在することによりその信頼性が問題になり、−変可動部
に不具合が生じると、システム全体がダウンしてしまう
等の不都合があり、汎用性が低い。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように従来の光スイッチでは、規模拡張は困
難であり、入出力の回線数増加に対応できず、機械式を
使用したとしても、信頼性等の点で問題が大きい。

この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
、非機械式で、かつ多数の入出力に対応できるように大
規模に拡張可能な光スイッチを提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明は、少なくとも１個
以上の入力ポートと１個以上の出力ポートを備えてなる
光スイッチにおいて、前記入力ポート毎にその入力光を
前記出力ポートの数量上の複数の分岐線に送出する光分
岐手段と、前記分岐線毎に設けられ、その分岐線からの
光信号を励起信号の入力に応じて光増幅して出力線に送
出する複数の光増幅器と、これらの光増幅器の各出力線
からの出力光を任意の出力ポート毎に合波してその出力
ポートに送出する合波手段と、前記複数の光増幅器への
各励起信号を供給／遮断することによりその光増幅器を
オン／オフ制御する制御手段とを具備して構成される。

（作　用） 上記構成による光スイッチでは、光増幅器が励起信号の
入力状態で分岐線からの光信号を増幅出力し、非入力状
態で減衰出力することを利用し、入力ポート毎にその入
力光を前記出力ポートの数量上に分岐して、それぞれ光
増幅器に入力し、その出力を任意の出力ポート毎に合波
して、その出力ポートへ送出するようにし、光増幅器へ
の各励起信号を供給／遮断して、その光増幅器をオン／
オフ制御することにより、入力ポートからの光信号を任
意の出力ポートへ送出することができる。

（実施例） 以下、第１図及び第２図を参照してこの発明の詳細な説
明する。

第１図はこの発明に係る光スイッチとして、２人力２出
力の実施例を示すもので、ＩＬａ　、　ｌｌｂは第１、
第２の入力ポート、１２ａ　、　Ｌ２ｂは第１、第２の
出力ポートである。第１の入力ポートｌｌａの入力光は
第１の分岐器ｔａａで等しく２分され、方は第１の光増
幅器１４ａを介して第１の合波器１５ａに送出され、他
方は第２の光増幅器１４ｂを介して第２の合波器１５ｂ
に送出される。同様に、第２の入力ポートｌｌｂの入力
光は第２の分岐器１３ｂで等しく２分され、一方は第３
の光増幅器１４ｃを介して第２の合波器１５ｂに送出さ
れ、他方は第４の光増幅器１４ｄを介して第１の合波器
１５ａに送出される。

上記光増幅器１４ａ〜Ｌ４ｂには先ファイバアンプを用
いる。この光増幅器は、よく知られているように、励起
した状態では利得を有するものの、励起しない状態では
人力した光信号を減衰させてしまう特性を有する。例え
ば、Ｅｒ（エルビウム）トープファイバを用いた光ファ
イバアンプでは、励起時の利得として２０［ｄＢ］程度
は取ることができ、非励起時には信号光に対して２０〜
３０［ｄＢ］程度の損失となるため、充分なオン／オフ
比を実現できる。不十分な場合は多段接続すればよい。

各光増幅器１４ａ−１４ｂへの励起信号なるポンプ光は
ポンプ光源１６で適宜発生される。このポンプ光源１６
は外部からのコントロール信号に応じて、選択的にポン
プ光を発生して光増幅器１４ａ〜１４ｂに供給するもの
である。

すなわち、上記構成の光スイッチにおいて、その動作制
御は第２図に示す制御表に基づいて行えばよい。

まず、第１の入力ポート１１ａの入力光を第１の出力ポ
ート１２ａに導出し、第２の人力ポートｌｌｂの入力光
を第２の出力ポート１２ｂに導出する場合を想定する。

この場合、第２図（ａ）に示すように、ポンプ光源１６
のポンプ光Ａ、Ｃをオン、Ｂ。

Ｄをオフに設定し、第１、第３の光増幅器１４ａ。

１４ｃにポンプ光Ａ、Ｃを供給する。すると、第１、第
３の光増幅器Ｈａ　、　１４ｃはオン状態、第２、第４
の光増幅器１４ｂ　、　１４ｄはオフ状態となる。した
がって、第１の入力ポートｌｌａから入力される光信号
は第１の光増幅器１４ａで光増幅された後、第１の合波
器１５ａを介して第１の出力ポート１２ａに導出される
ようになる。また、第２の入力ポート１１ｂから入力さ
れる光信号は第３の光増幅器Ｌ４ｃで光増幅された後、
第２の合波器１５ｂを介して第２の出力ポート１２ｂに
導出されるようになる。

次に、第１の入力ポート１１ａの入力光を第２の出力ポ
ート１２ｂに導出し、第２の入力ポート１１ｂの入力光
を第１の出力ポート１２ａに導出する場合を想定する。

この場合、第２図（ｂ）に示すように、ポンプ光源１６
のポンプ光Ｂ、Ｄをオン、Ａ。

Ｃをオフに設定し、第２、第４の光増幅器１４ｂ。

１４ｄにポンプ光Ｂ、Ｄを供給する。すると、第１、第
３の光増幅器１４ａ　、　１４ｃはオフ状態、第２、第
４の光増幅器１４ｂ　、　１４ｄはオン状態となる。し
たかって、第１の入力ポートｌｌａから入力される光信
号は第２の光増幅器１４ｂで光増幅された後、第２の合
波器１５ｂを介して第２の出カポ−１−１２ｂに導出さ
れるようになる。また、第２の入力ポート１１ｂから入
力される光信号は第４の光増幅器１４ｄで光増幅された
後、第１の合波器１５ａを介して第１の出力ポート１２
ａに導出されるようになる。

ところで、２人力２出力の光スイッチとしては、上記の
２モードでその目的を達成するが、第２図に示すように
、分配器、混合器としての機能をも合せ持つことができ
る。

まず、分配器としての機能について説明すると、第２図
（Ｃ）に示すように、ポンプ光源１６のポンプ光Ａ、Ｂ
をオン、Ｃ，Ｄをオフに設定すれば、第１、第２の光増
幅器１４ａ　、　１４ｂがオン状態となって、第１の入
力ポート１１ａの入力光を第１、第２の出力ポート１２
ａ　、　１２ｂに分配するようになる。

また、第２図（ｄ）に示すように、ポンプ光源１６のポ
ンプ光Ｃ，Ｄをオン、Ａ、Ｂをオフに設定すれば、第３
、第４の光増幅器１４ｃ　、　１４ｄがオン状態となっ
て、第２の入力ポート１１ｂの入力光を第１、第２の出
力ポート１２ａ　、　１２ｂに分配するようになる。

次に、混合器としての機能について説明すると、第２図
（ｅ）に示すように、ポンプ光源１６のポンプ光Ａ、Ｃ
をオン、Ｂ、Ｄをオフに設定すれば、第１、第３の光増
幅器１４ａ　、　１４ｃがオン状態となって、第１及び
第２の入力ポート１１ａの各入力光を第１の出力ポート
Ｌ２ａに混合して送出するようになる。また、第２図（
ｆ）に示すように、ポンプ光源１６のポンプ光Ｂ、Ｄを
オン、Ａ、Ｃをオフに設定すれば、第２、第４の光増幅
器１４ｂ　、　１４ｄがオン状態となって、第１及び第
２の入力ポート１１ａ　、　ｌｌｂの入力光を第２の出
力ポート１２ｂに混合して送出するようになる。

したがって、上記光スイッチは、光増幅器がポンプ光の
入力状態で分岐線からの光信号を増幅出力し、非入力状
態で減衰出力することを利用し、入力ポートｌｌａ　、
　ｌｌｂ毎にその入力光を２系統に等しく分岐して、そ
れぞれ光増幅器１４ａと１４ｂ　。

１４ｃと１４ｄに入力し、その出力を任意の出力ポート
１２ａ　、　１２ｂ毎に合波して、その出力ポート１２
ａあるいは１２ｂへ送出するようにし、光増幅器１４ａ
〜１４ｂへの各ポンプ光Ａ−Ｄを供給／遮断して、その
光増幅器をオン／オフ制御するように構成しているので
、人力ポートＬｌａ　、　ｌｌｂからの光信号を任意の
出力ポート１２ａ　、　１２ｂへ送出することができる
。また、たんなる２人力２出力のパラレルモート、クロ
スモードのみならず、分配、混合が可能という付加的な
効果を得ることができる。

尚、上記構成において、図中の光経路に光ファイバを、
分岐器、合波器に光ファイバカプラを、光増幅器に光フ
ァイバアンプを、ポンプ光の入力に光ファイバカプラを
用いれば、全て光ファイバで光スイッチを実現できる。

この場合、可動部が光路中に存在しないので、極めて安
定した動作が期待される。また、動作制御を行う唯一の
アクティブ素子はポンプ光源であり、予めバックアップ
用のポンプ光源を用意しておけば、システムかダウンし
ても再びシステムを動作させることができる。

ところで、上記実施例では２人力２出力の場合について
説明したが、この発明はこれに限らず、少なくとも１個
以上の入力ポートと１個以上の出力ポートを備えたもの
であれば実施可能である。

第３図はｎ個の入力ポート１１１　、１１２　、・・・
１１ｎ　ｓ　ｍ個の出力ポート１２１　、１２２　、１
２３　、・・・１２ａ＋を備えた光スイッチにこの発明
を適用した場合の構成を示すもので、各入カポ−）１１
１　、１１２　。

・・・、１１ｎに対してそれぞれ入力光をｍ系統に分岐
するｍ分岐器１３１　、１３２　、・・・、１３ｎが設
けられ、各出力ポート１２１　、　１２２　、１２３　
、　・・・、１２■に対してそれぞれｎ系統の入力光を
合波するｎ合波器１５１　、１５２　、、１５３　、・
・・、１５ｍが設けられている。

上記ｍ分岐器１３１〜１３ｎでｍ系統に分岐された光信
号はそれぞれ光増幅器１４１１〜１４１ｍ、　１４２１
〜１４２ｍ、　　−＝、　　１４ｎｌ　〜１４ｎｔｎに
供給される。

各光増幅器１４１１〜１４１ｍ、　１４２１〜１４２＋
ｎ、−１４ｎｌ〜１４ｎｍはポンプ光源１６からのポン
プ光によってオン／オフ制御される。各光増幅器のうち
、１４１１゜１４２１、−、１４ｎｌの出力光はｎ合波
器１５１に、１４１２゜１４２２、・・・、　１４ｎ２
の出力光はｎ合波器１５２に供給され、以下同様にして
、１４１ａ＋、　１４２ｍ、−、１４ｎｍの出力光はｎ
合波器１５ｍに供給される。各ｎ合波器１５１〜１５ｍ
の合波出力はそれぞれ対応する出力ポート１２１〜１２
ｍに送出される。

上記構成によれば、ポンプ光源１Ｂを通じて任意の光増
幅器１４Ｌｌ〜１４１ｍ、　１４２１〜１４２ｍ、　−
、１４ｎ１〜１４ｎａ＋を選択的にオン／オフ制御する
ことにより、各入力ポート１１１〜ＬＬｍの入力光を任
意の出力ポート１２１〜１２ｍに導出することができる
。また、分配、混合も可能である。

尚、上記各実施例では、分岐数を出力ポート数と同数と
したが、これに限らず、分岐数を出力ボート数以上であ
ってもいっこうに差支えない。但し、この場合は１系統
当りの損失が増すので、光増幅器の多段接続を要する場
合がある。また、光増幅器は上記の光ファイバアンプに
限定する必要はなく、例えば半導体レーザを用いた増幅
器も利用可能である。この場合、ポンプ光源に代って、
各光増幅器の半導体レーザへの注入電流を変化させる注
入電流制御装置を用いる必要がある。要は、各光増幅器
への励起信号を制御することにより、それらをオン／オ
フ制御すればよい。その他、この発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形しても同様に実施可能であることはい
うまでもない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、非機械式で、信頼性が
高く、かつ多数の入出力に対応できるように大規模に拡
張可能な光スイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る光スイッチの一実施例を示す基
本構成図、第２図は第１図の光スイッチの動作モードを
説明するための図、第３図はこの発明に係る他の実施例
を示す構成図である。 １１ａ　、　ｌｌｂ　、　１１１　、１１２　、−＝、
　ｌｌｎ　−・・入力ポート、］２ａ　、　　１２ｂ　
、　　１２１　、　１２２　、　１２３　、　−＝１２
ｍ　−出力ポート、１３ａ　、　１３ｂ　・ｍ分岐器、
１３１　、１３２　、−・・１３ｎ−・−ｍ分岐器、１
４ａ　〜１４ｄ　、　１４１１〜１４１ｍ・・・光増幅
器、１５ａ　、　１５ｂ　＝−合波器、１５１〜１５ｎ
ｌ＝−ｎ合波器、ポンプ光源。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個以上の入力ポートと１個以上の出
   力ポートを備えてなる光スイッチにおいて、前記入力ポ
   ート毎にその入力光を前記出力ポートの数以上の複数の
   分岐線に送出する光分岐手段と、前記分岐線毎に設けら
   れ、その分岐線からの光信号を励起信号の入力に応じて
   光増幅して出力線に送出する複数の光増幅器と、これら
   の光増幅器の各出力線からの出力光を任意の出力ポート
   毎に合波してその出力ポートに送出する合波手段と、前
   記複数の光増幅器への各励起信号を供給／遮断すること
   によりその光増幅器をオン／オフ制御する制御手段とを
   具備する光スイッチ。
2. （２）前記光増幅器は、光ファイバ増幅器であることを
   特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
3. （３）前記光増幅器は、半導体レーザ増幅器であること
   を特徴とする請求項１記載の光スイッチ。