JPH0556464A

JPH0556464A - 光周波数交換方式及び光周波数交換機

Info

Publication number: JPH0556464A
Application number: JP3216894A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Inoue; 宏明井上; Hirohisa Sano; 博久佐野; Toshio Kirihara; 俊夫桐原; Koji Ishida; 宏司石田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 1993-03-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】光分配器と周波数（波長）選択のためのフィル
タのみを用いて、入射する光波の周波数（波長）変換を
簡便に行なう手法を提供する。【構成】入力光１１を光周波数（波長）分配器１２で周
波数（波長）領域において分配し、可変周波数（波長）
フィルタ１３で出力すべき周波数（波長）を選択する。
すなわち、周波数（波長）領域でＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉ
ｏｎＮｅｔｗｏｒｋ型の光交換方式を導入することに
より光周波数（波長）変換を実現する。【効果】簡便な部品構成で光信号の変調形態によらず光
周波数（波長）を自在に変換する光周波数（波長）変換
器を得ることができるので、光情報処理、光伝送システ
ムにおける大容量光交換機を容易かつ簡便に構成するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理、光伝送シ
ステムにおける光周波数交換方式及び光周波数交換機に
係り、特に光波を周波数（波長）領域で交換する光周波
数（波長）交換方式及び光周波数（波長）交換機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光交換の基本的概念は、以下のとおりで
ある。

【０００３】例えば強度変調若しくは位相変調等により
信号ｓを波長λの光信号にのせた場合をλ（ｓ）とあら
わす。いま、Ｎ個の信号ｓ_m（ｍ＝１，２，・・・Ｎ）
を、それぞれＮ個の波長λ_n（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）
の光信号にのせ、多重化したもの（波長多重信号）を、
Σλ_n（ｓ_m）＝λ₁ｓ₁＋λ₂ｓ₂＋・・・＋λ_Nｓ_Nで模式
的に表すと、光交換は、 Σλ_i（ｓ_m）⇒Σλ_j（ｓ_m）という機能、すなわち各波長間で信号を乗り換える機能
をいう。

【０００４】周波数（波長）領域を利用した光交換方式
の従来例としては、日本電子工業振興協会、光機能デバ
イスに関する調査研究報告書II、８９−基−９、８１頁
から８８頁に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、光
周波数（波長）交換機を構成するためには、可変波長フ
ィルタ及び波長変換器を必要としている。波長変換器に
は適当な入射波長の光を所定の波長の光へ変換する機能
が要求されており、上記従来例で示したように波長変換
レ−ザ、λスイッチが提案されている。波長変換レ−ザ
は光強度変調された入射光にしか適用できない。またλ
スイッチでは光を一旦電気信号に変換するため、光波の
広帯域性を生かすことができず、部品も多くシステムが
複雑になるという問題点がある。すなわち、従来例で
は、簡便な構成で光信号の形態に依らず、光信号のまま
で波長変換する変換器およびその方式に関しては、配慮
がされておらず、光周波数（波長）交換機の実現が困難
である。

【０００６】本発明の目的は、簡便な構成で光信号の形
態に依らず、光信号のままで周波数（波長）変換する変
換器およびその方式を提供し、光周波数（波長）交換機
を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、光信号を２
以上の周波数（波長）の相異なる光波に分配し、周波数
（波長）フィルタを透過した後合波することにより光波
の周波数（波長）変換を行なうことにより達成される。
すなわち：本発明は上述した記号の約束に従って、Σλ
_ｉ（ｓ_m）を入力信号、Σλ_j（ｓ_m）を出力信号とした
ときに、（１）波長多重信号Σλ_i（ｓ_m）を入力し、
（２）多重度に応じてこの波長多重信号Σλ_i（ｓ_m）を
Ｎ個の波長多重信号に（好ましくはほぼ均等の強度で）
分配し、（３）これら分配されたＮ個の波長多重信号Σ
λ_i（ｓ_m）からＮ個のλ_k（ｓ_k）（ｋ＝１，２，・・
・，Ｎ）成分をフィルタ等によりそれぞれ選択し（多重
を解く）、（４）選択されたこれらＮ個のλ_k（ｓ_k）成
分についてそれぞれ周波数変換を行って、信号ｓ_kにつ
いての波長多重信号Σλ_n（ｓ_k）をそれぞれ生成し、
（５）更にフィルタ等により、この波長多重信号Σλ_n
（ｓ_k）から所望の波長成分を選択してＮ個のλ
_j（ｓ_m）を抽出後、（６）これらＮ個のλ_j（ｓ_m）を合
波して波長多重信号Σλ_j（ｓ_m）を得ることを特徴とす
るものである。

【０００８】

【作用】図２及び図３に空間領域での光交換方式を模式
的に示している。空間領域での光交換方式（空間分割
型）は２つの方式に大別される。図２はＲＮ（Ｒｏｕｔ
ｉｎｇＮｅｔｗｏｒｋ）型の一例であるＣｒｏｓｓ−
ｂａｒ方式であり、光路を切り換える機能を持つ光スイ
ッチ２１を複数個用いて構成される。ここでは入力端Ｉ
ｉと出力端Ｏｊの光路は一本の道筋２２で常に表され
る。従来の周波数（波長）領域での光交換方式は全てＲ
Ｎ型で実現しょうとするものであった。これに対し、図
３で一例を示したＤＮ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＮ
ｅｔｗｏｒｋ）型では、入力した光波は一旦分波器３１
でＮ（出力端数）分割され、光ゲ−ト３２を通過したの
ち合波器３３で合波され光路の空間領域での交換が実現
される。すなわち、分配された入力の一部が選択され出
力端へ接続される。本発明はこのＤＮ型の周波数（波
長）領域光交換方式を提供するものである。

【０００９】図１に本発明のＤＮ型周波数（波長）変換
器を模式的に示している。周波数；ｆｉ（波長；λｉ）
の入力光Ｉｉ１１は光周波数（波長）分配器１２により
相異なる周波数；ｆ１〜ｆＮ（波長；λ１〜λＮ）の光
波にほぼ等しい割合で分配され、透過周波数；ｆｊ（波
長；λｊ）の周波数（波長）フィルタ１３を透過し、周
波数；ｆｉ（波長；λｉ）から周波数；ｆｊ（波長；λ
ｊ）への周波数（波長）変換が実現され出力光Ｏｊ１４
として出力される。すなわち、周波数（波長）領域でＮ
分配された光波が光ゲ−ト（周波数（波長）フィルタ）
を透過することにより、分配された入力の一部が選択さ
れ出力されており、ＤＮ型周波数（波長）変換が実現さ
れている。

【００１０】

【実施例】図４に本発明のＤＮ型周波数（波長）変換器
を用いた光周波数（波長）交換方式及び光周波数（波
長）交換機の一実施例を模式的に示している。周波数多
重度Ｎの入力光４１は多重度数Ｎに応じてＮ分割され、
分割された各々の光波は周波数（波長）フィルタ４２を
透過後前述のＤＮ型周波数（波長）変換器４３へ導かれ
る。周波数（波長）変換された変換器４３の出力は合波
され、周波数（波長）交換が実現される。本方式は空間
領域のＤＮ型光交換方式を周波数（波長）領域で適用し
たものであり、空間領域のＤＮ型と同様に構成部品が単
純である、漏話特性に優れているという特徴がある。

【００１１】図５に本発明の図１に示したＤＮ型周波数
（波長）変換器に用いる光分配器１２の例を示してい
る。ここでは、導波路型の光変調器を利用している。５
１の光導波路はリブ型で構成されており、５２の光導波
層は周囲のクラッド層５３及び基板５４より僅かに屈折
率が高く、光波を閉じ込めて伝搬させる働きを有してい
る。アンド−プ光導波層５２の上下の層及び基板は相異
なる極性（ｎ，ｐ）にド−ピングされており、ｐｉｎ型
ダイオ−ドを形成している。ダイオ−ドに逆バイアス電
圧を印加することでアンド−プの光導波層５２に高電界
を印加し、電界印加による光導波層内のバンド構造変化
を利用し、光変調を行なっている。本実施例では、電界
印加により光吸収率変化による光強度変調と屈折率変化
による光位相変調が生じる。良く知られているように入
力光の波長と光導波層内の吸収端波長の関係により光強
度変調と光位相変調の変調への寄与の度合いが変化し、
側帯波の生じる割合は調節できるので、この光変調器を
光分配器として利用する際には、分配する数や割合に応
じて光強度変調又は光位相変調のみを用いてもよく、両
方を用いてもよい。また、多段に組み合わせても良い。
さらに、本方式では光信号の変調形態に依存せず、光分
配が可能であるという特徴がある。

【００１２】量子井戸構造等を光導波層５２に用いれ
ば、光変調器の変調効率を大きくできるので、一層高効
率な光分配器が構成できる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、簡便な構成で光信号の
形態に依らず、光信号のままで周波数（波長）変換する
変換器およびその方式が提供でき、光周波数（波長）交
換機を実現することができるので、大容量光情報処理、
光伝送システムを実現するために必須である大容量光交
換機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】空間領域でのＲＮ型光交換方式の一例を示す模
式図である。

【図３】空間領域でのＤＮ型光交換方式の一例を示す模
式図である。

【図４】周波数（波長）領域でのＤＮ型光交換方式の一
例を示す模式図である。

【図５】光分配用光変調器の一例を示す構造模式図であ
る。

【符号の説明】

１１…入力光、１２…光周波数（波長）分配器、１３…
光周波数（波長）フィルタ、１４…出力光、２１…光ス
イッチ、２２…光波の道筋の例、３１…分波器、３２…
光ゲ−ト、３３…合波器、４１…入力光、４２…光周波
数（波長）フィルタ、４３…光周波数（波長）変換器、
５１…光導波路、５２…光導波層、５３…クラッド層、
５４…基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田宏司東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数の異なる光波間で信号を交換する光
周波数交換方式において、所定の光信号を２以上の周波
数の相異なる光波に分配し、周波数フィルタを用いて光
周波数選択を行なうことを特徴とする光周波数交換方
式。
【請求項２】請求項１に記載の光周波数交換方式におい
て、前記光周波数選択において選択される光周波数が可
変であることを特徴とする光周波数交換方式。
【請求項３】請求項１に記載の光周波数交換方式におい
て、前記光波の分配が光強度変調及び光位相変調の少な
くとも一方によって生じる側帯波を利用したものである
光周波数交換方式。
【請求項４】請求項３に記載の光周波数交換方式におい
て、前記光波を分配する光強度変調及び／又は光位相変
調が導波路を有する光変調器によって行われる光周波数
交換方式。
【請求項５】請求項４に記載の光周波数交換方式におい
て、前記光変調器が電界印加による光強度変調及び／又
は光位相変調を利用した光変調器である光周波数交換方
式。
【請求項６】請求項４に記載の光周波数交換方式におい
て、前記光変調器が光導波領域に量子井戸構造を持つ光
周波数交換方式。
【請求項７】周波数の異なる光波間で信号を交換する光
周波数交換方式において、所定の光信号を２以上の周波
数の相異なる光波にほぼ等しい割合で分配し、周波数フ
ィルタを用いて光周波数選択を行なうことを特徴とする
光周波数交換機。
【請求項８】請求項７に記載の光周波数交換機におい
て、前記光周波数選択において選択される光周波数が可
変であることを特徴とする光周波数交換機。
【請求項９】請求項７に記載の光周波数交換機におい
て、前記光波の分配が光強度変調及び光位相変調の少な
くとも一方によって生じる側帯波を利用したものである
光周波数交換機。
【請求項１０】請求項９に記載の光周波数交換機におい
て、前記光波を分配する光強度変調及び／又は光位相変
調が導波路を有する光変調器によって行われる光周波数
交換機。
【請求項１１】請求項１０に記載の光周波数交換機にお
いて、前記光変調器が電界印加による光強度変調及び／
又は光位相変調を利用した光変調器である光周波数交換
機。
【請求項１２】請求項１０に記載の光周波数交換機にお
いて、前記光変調器が光導波領域に量子井戸構造を持つ
光周波数交換機。