JPH0586711B2 - - Google Patents
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- JPH0586711B2 JPH0586711B2 JP59011814A JP1181484A JPH0586711B2 JP H0586711 B2 JPH0586711 B2 JP H0586711B2 JP 59011814 A JP59011814 A JP 59011814A JP 1181484 A JP1181484 A JP 1181484A JP H0586711 B2 JPH0586711 B2 JP H0586711B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04Q—SELECTING
- H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
- H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、光通信および光情報処理の分野で用
いられる光スイツチに関し、特に波長分割形光ス
イツチに関するものである。
いられる光スイツチに関し、特に波長分割形光ス
イツチに関するものである。
光スイツチは、(1)空間分割形スイツチ、(2)時分
割形スイツチ、(3)波長分割形スイツチの３種類に
大別することができ、現在実現されている光スイ
ツチの大部分は(1)または(2)の種類に属する。
割形スイツチ、(3)波長分割形スイツチの３種類に
大別することができ、現在実現されている光スイ
ツチの大部分は(1)または(2)の種類に属する。
第１図Ａに示すように、空間分割形スイツチ
は、空間的位置r1，r2，……，rNをもつ入口ポー
ト１０１および出口ポート１０２と、両ポート１
０１と１０２との間に配置した空間分割光スイツ
チ網１０３とを有し、光路の空間的位置r1〜rNを
入れ替えることでスイツチ動作を行うものであ
り、光伝送の高速・広帯域性を生かせる。その場
合に、要求されるスイツチ動作速度がus〜msec
のオーダーと遅くて良いという利点がある。しか
し、光路変換のためのクロスポイント数が入出力
ポートの端子数Ｎの２乗に比例して増大して空間
的占有部分が大きくなるので、大規模なスイツチ
網を経済的に構成できないという欠点がある。
は、空間的位置r1，r2，……，rNをもつ入口ポー
ト１０１および出口ポート１０２と、両ポート１
０１と１０２との間に配置した空間分割光スイツ
チ網１０３とを有し、光路の空間的位置r1〜rNを
入れ替えることでスイツチ動作を行うものであ
り、光伝送の高速・広帯域性を生かせる。その場
合に、要求されるスイツチ動作速度がus〜msec
のオーダーと遅くて良いという利点がある。しか
し、光路変換のためのクロスポイント数が入出力
ポートの端子数Ｎの２乗に比例して増大して空間
的占有部分が大きくなるので、大規模なスイツチ
網を経済的に構成できないという欠点がある。
第１図Ｂに示すように、時分割形スイツチは、
時間位置t1，t2，……tNをもつ入口ポート１０４
および出口ポート１０５と、両ポート１０４と１
０５との間に配置した時分割光スイツチ網１０６
とを有し、入出力信号を時分割多重し、その時間
位置t1〜tNを入れ替えることでスイツチ動作を実
現するものであり、時間変更のための素子、例え
ば遅延線や遅延線切替のための素子の個数は入出
力端子数Ｎに比例して増加するのみなので、大規
模スイツチを経済的に実現できる可能性がある。
しかし、光スイツチの動作速度としては多重化さ
れた信号と同程度の速度が要求されるため、入出
力信号の帯域が制限される欠点がある。
時間位置t1，t2，……tNをもつ入口ポート１０４
および出口ポート１０５と、両ポート１０４と１
０５との間に配置した時分割光スイツチ網１０６
とを有し、入出力信号を時分割多重し、その時間
位置t1〜tNを入れ替えることでスイツチ動作を実
現するものであり、時間変更のための素子、例え
ば遅延線や遅延線切替のための素子の個数は入出
力端子数Ｎに比例して増加するのみなので、大規
模スイツチを経済的に実現できる可能性がある。
しかし、光スイツチの動作速度としては多重化さ
れた信号と同程度の速度が要求されるため、入出
力信号の帯域が制限される欠点がある。
第１図Ｃに示すように、波長分割形スイツチ
は、波長位置λ1，λ2，……，λNをもつ入口ポー
ト１０７および出口ポート１０８と、両ポート１
０７と１０８との間に配置した波長分割光スイツ
チ網１０９とを有し、入出力信号を異なる光信号
で多重し、その波長位置λ1〜λNを入れ替えるこ
とでスイツチ動作を行う。この場合には、第１
に、光スイツチを構成する素子数は、２項の時分
割形スイツチと同様に端子数Ｎに比例するので、
大規模スイツチを経済的に実現しうる利点を有す
る。それに加えて、第２に、波長分割形スイツチ
は、電話回線の交換用のスイツチとして考える場
合には、１項の空間分割形スイツチと同様に、通
話開始および終了時に限り、開閉動作を行い、２
項の時分割形スイツチにおける時間位置入れ換え
のような高速動作を必要としないので、スイツチ
速度が遅くて良く、従つて、広帯域スイツチを実
現できる利点がある。従つて、波長分割形スイツ
チは空間分割形スイツチおよび時分割形スイツチ
のもつ利点を兼ね備えている。
は、波長位置λ1，λ2，……，λNをもつ入口ポー
ト１０７および出口ポート１０８と、両ポート１
０７と１０８との間に配置した波長分割光スイツ
チ網１０９とを有し、入出力信号を異なる光信号
で多重し、その波長位置λ1〜λNを入れ替えるこ
とでスイツチ動作を行う。この場合には、第１
に、光スイツチを構成する素子数は、２項の時分
割形スイツチと同様に端子数Ｎに比例するので、
大規模スイツチを経済的に実現しうる利点を有す
る。それに加えて、第２に、波長分割形スイツチ
は、電話回線の交換用のスイツチとして考える場
合には、１項の空間分割形スイツチと同様に、通
話開始および終了時に限り、開閉動作を行い、２
項の時分割形スイツチにおける時間位置入れ換え
のような高速動作を必要としないので、スイツチ
速度が遅くて良く、従つて、広帯域スイツチを実
現できる利点がある。従つて、波長分割形スイツ
チは空間分割形スイツチおよび時分割形スイツチ
のもつ利点を兼ね備えている。
上述した波長変換形スイツチの構成方法として
は、第２図に示す構成が考えられている。
は、第２図に示す構成が考えられている。
第２図において、１は波長λ1，λ2，……λNの
波長多重光信号を分離する固定分波器であり、そ
の分波仕様はあらかじめ定められているものとす
る。２−１〜２−Ｎは固定分波器１からの任意の
波長λ1，λ2，λ3，……の光信号を任意所望の波長
λi，λj，λk，……の光信号に変換する可変波長変
換素子、３は可変波長変換素子２−１〜２−Ｎか
らの任意所望の波長の光信号を合波して多重光信
号を形成する可変合波器である。
波長多重光信号を分離する固定分波器であり、そ
の分波仕様はあらかじめ定められているものとす
る。２−１〜２−Ｎは固定分波器１からの任意の
波長λ1，λ2，λ3，……の光信号を任意所望の波長
λi，λj，λk，……の光信号に変換する可変波長変
換素子、３は可変波長変換素子２−１〜２−Ｎか
らの任意所望の波長の光信号を合波して多重光信
号を形成する可変合波器である。
しかし、この構成では、波長変換素子２−１〜
２−Ｎにおいて、ある波長の光信号に搬送されて
いる情報を別の光波長信号に変換しており、従つ
て、スイツチを切替えるたび毎に、その出力波長
を変更する機能、例えばλiからλjへ変換していた
ものをλiからλkへ変換するよう動作状態を変える
機能が必要となる。ところが、単一の素子で上記
動作を行うようなものはこれまでのところ実現さ
れていない。例えば、信号を一旦電気信号へ変換
し、再び光信号に変換する回路では、出力用のレ
ーザ光源を複数個設け、これらのうち１個を選択
できる構成とするか、もしくは波長可変レーザの
ような高価なデバイスを必要とする。しかもま
た、合波器３においては、各入力ポートにスイツ
チ動作に従つて異なる光波長が入力される。とこ
ろが通常の光合波器は、入力ポートに入力する光
の波長はあらかじめ定まつているものであり、も
し、この条件に反した波長の光を入力すると適切
な合波作用が得られない。従つて、後述する本発
明の実施例で示した可変波長分波手段に類似した
構成を必要とするなど、合波器３の構成が複雑と
なり、しかも、波長変換素子２−１〜２−Ｎと合
波器３のために二重の同期した制御信号が必要に
なるなどの欠点がある。
２−Ｎにおいて、ある波長の光信号に搬送されて
いる情報を別の光波長信号に変換しており、従つ
て、スイツチを切替えるたび毎に、その出力波長
を変更する機能、例えばλiからλjへ変換していた
ものをλiからλkへ変換するよう動作状態を変える
機能が必要となる。ところが、単一の素子で上記
動作を行うようなものはこれまでのところ実現さ
れていない。例えば、信号を一旦電気信号へ変換
し、再び光信号に変換する回路では、出力用のレ
ーザ光源を複数個設け、これらのうち１個を選択
できる構成とするか、もしくは波長可変レーザの
ような高価なデバイスを必要とする。しかもま
た、合波器３においては、各入力ポートにスイツ
チ動作に従つて異なる光波長が入力される。とこ
ろが通常の光合波器は、入力ポートに入力する光
の波長はあらかじめ定まつているものであり、も
し、この条件に反した波長の光を入力すると適切
な合波作用が得られない。従つて、後述する本発
明の実施例で示した可変波長分波手段に類似した
構成を必要とするなど、合波器３の構成が複雑と
なり、しかも、波長変換素子２−１〜２−Ｎと合
波器３のために二重の同期した制御信号が必要に
なるなどの欠点がある。
そこで、本発明の目的は、以上の諸欠点を除去
して、スイツチを切替えるたび毎に出力波長を変
更する可変波長変換素子の実現を待つことなし
に、空間分割形スイツチおよび時分割形スイツチ
の双方の長所を兼ね備えた光スイツチを提供する
ことにある。
して、スイツチを切替えるたび毎に出力波長を変
更する可変波長変換素子の実現を待つことなし
に、空間分割形スイツチおよび時分割形スイツチ
の双方の長所を兼ね備えた光スイツチを提供する
ことにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、外
部からの制御信号によつて指定した光波長多重信
号内の特定の波長信号を分波する可変波長分波器
と、伝送されるすべての光信号を予め定めた特定
の光波長信号へ変換する固定波長変換素子と、各
波長変換素子の出力光を再び多重する固定光合波
器とを備え、可変分波器の制御信号によつて波長
分割交換動作を行うように構成する。
部からの制御信号によつて指定した光波長多重信
号内の特定の波長信号を分波する可変波長分波器
と、伝送されるすべての光信号を予め定めた特定
の光波長信号へ変換する固定波長変換素子と、各
波長変換素子の出力光を再び多重する固定光合波
器とを備え、可変分波器の制御信号によつて波長
分割交換動作を行うように構成する。
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第３図は本発明の第１の実施例としての、３×
３の波長分割形スイツチの例を示す。
３の波長分割形スイツチの例を示す。
第３図において、４−１〜４−３は分波する波
長を変更し得る可変分波器、５−１〜５−３は変
換波長を予め定めてある波長固定の波長変換素子
であり、それぞれ、分波器４−１〜４−３から供
給される分波出力λi，λj，λkを波長λ1，λ2，λ3の
出力に変換する。６は合波する波長を予め定めて
ある波長固定の合波器であり、波長変換素子５−
１〜５−３からの予め定めた波長をもつ波長変換
出力λ1，λ2，λ3を合波する。７は可変分波器４−
１〜４−３の分波波長の変更を指示するための制
御線である。以上の３要素４−１〜４−３，５−
１〜５−３および６によつて波長分割形光スイツ
チ８を構成する。
長を変更し得る可変分波器、５−１〜５−３は変
換波長を予め定めてある波長固定の波長変換素子
であり、それぞれ、分波器４−１〜４−３から供
給される分波出力λi，λj，λkを波長λ1，λ2，λ3の
出力に変換する。６は合波する波長を予め定めて
ある波長固定の合波器であり、波長変換素子５−
１〜５−３からの予め定めた波長をもつ波長変換
出力λ1，λ2，λ3を合波する。７は可変分波器４−
１〜４−３の分波波長の変更を指示するための制
御線である。以上の３要素４−１〜４−３，５−
１〜５−３および６によつて波長分割形光スイツ
チ８を構成する。
さらに、第３図において、９は固定合波器、１
０は波長λ1の光信号をＸへ、波長λ2の光信号をＹ
へ、波長λ3の光信号をＺへ分波出力する固定分波
器、１１は入力光伝送路、１２は出力光伝送路で
あり、これは光線路への光信号の波長多重分離機
能をもつ部分である。
０は波長λ1の光信号をＸへ、波長λ2の光信号をＹ
へ、波長λ3の光信号をＺへ分波出力する固定分波
器、１１は入力光伝送路、１２は出力光伝送路で
あり、これは光線路への光信号の波長多重分離機
能をもつ部分である。
例えば、入力側で相異なる情報Ａ，ＢおよびＣ
が各々光波長λ1，λ2およびλ3の信号によつて伝送
され、出力側Ｙ，ＺおよびＸへそれぞれ接続され
る場合について考える。
が各々光波長λ1，λ2およびλ3の信号によつて伝送
され、出力側Ｙ，ＺおよびＸへそれぞれ接続され
る場合について考える。
まず、各光信号は光合波器９で多重化され、入
力伝送路１１にまとめられて送出され、スイツチ
８へ入る。
力伝送路１１にまとめられて送出され、スイツチ
８へ入る。
この光スイツチ８では、制御線７の指示に応じ
て、分波器４−１，４−２および４−３によつ
て、当該入力光波長多重信号から、それぞれ、情
報Ｃ，ＡおよびＢを含む波長λ3，λ1およびλ2の信
号をそれぞれ分波するものとする。すなわち、第
３図において、λ1＝λ3，λj＝λ1，λk＝λ2である。
これら分波された出力光の各々は波長変換素子５
−１，５−２および５−３へそれぞれ入力され
る。波長変換素子５−１，５−２および５−３の
出力波長は各々λ1，λ2およびλ3に固定されてお
り、従つて、以上の動作によつて、波長変換素子
５−２，５−３および５−１によつて、それぞ
れ、λ1→λ2，λ2→λ3およびλ3→λ1への波長変換処
理が実行される。
て、分波器４−１，４−２および４−３によつ
て、当該入力光波長多重信号から、それぞれ、情
報Ｃ，ＡおよびＢを含む波長λ3，λ1およびλ2の信
号をそれぞれ分波するものとする。すなわち、第
３図において、λ1＝λ3，λj＝λ1，λk＝λ2である。
これら分波された出力光の各々は波長変換素子５
−１，５−２および５−３へそれぞれ入力され
る。波長変換素子５−１，５−２および５−３の
出力波長は各々λ1，λ2およびλ3に固定されてお
り、従つて、以上の動作によつて、波長変換素子
５−２，５−３および５−１によつて、それぞ
れ、λ1→λ2，λ2→λ3およびλ3→λ1への波長変換処
理が実行される。
波長変換素子５−１，５−２および５−３から
の、それぞれ情報Ｃ，ＡおよびＢを含む出力光は
合波器６で再び多重化されて出力伝送路１２に送
られる。合波器６からの波長多重光信号は再び分
波器１０で分離され、情報Ｃを含む波長λ1の信号
が出力端子Ｘから出力され、情報Ａを含む波長λ2
の信号が出力端子Ｙから出力され、情報Ｂを含む
波長λ3の信号が出力端子Ｚから出力される。この
ようにして、所望の接続状態Ａ→Ｙ，Ｂ→Ｚ，Ｃ
→Ｘが得られる。
の、それぞれ情報Ｃ，ＡおよびＢを含む出力光は
合波器６で再び多重化されて出力伝送路１２に送
られる。合波器６からの波長多重光信号は再び分
波器１０で分離され、情報Ｃを含む波長λ1の信号
が出力端子Ｘから出力され、情報Ａを含む波長λ2
の信号が出力端子Ｙから出力され、情報Ｂを含む
波長λ3の信号が出力端子Ｚから出力される。この
ようにして、所望の接続状態Ａ→Ｙ，Ｂ→Ｚ，Ｃ
→Ｘが得られる。
可変分波器４−１〜４−３への制御信号によつ
て、各可変分波器が分波出力する光信号の波長を
変更して情報ＡをＸから、ＢをＹから、ＣをＺか
ら、またＡをＸから、ＢをＺから、ＣをＹから出
力することも可能である。第３図に示したように
３個の可変分波器を用いた例では、各可変分波器
への制御信号によつて６通りの切替え接続が可能
である。
て、各可変分波器が分波出力する光信号の波長を
変更して情報ＡをＸから、ＢをＹから、ＣをＺか
ら、またＡをＸから、ＢをＺから、ＣをＹから出
力することも可能である。第３図に示したように
３個の可変分波器を用いた例では、各可変分波器
への制御信号によつて６通りの切替え接続が可能
である。
次に、以上に示した各部品および素子の具体的
構成例について説明する。
構成例について説明する。
第３図における合波器６と９および分波器１０
は、素子構成時に予め定めた合波および分波の特
性仕様を予め固定的に実現すれば良く、動作波長
の変更は不要である。これら素子の構成例を第４
図に示す。ここで、１３は波長多重光信号の入出
力ポート、１４，１５および１６は分離された単
一波長光信号用入出力ポート、１７，１８および
１９は順次に配置され、それぞれ、λ1，λ2および
λ3の光波長のみ反射し、他の波長は透過する干渉
膜フイルターである。ここで、波長λ1，λ2および
λ3の各光波長信号をポート１４，１５および１６
へ入力すると、入出力ポート１３へ波長多重光信
号が出力され、波長固定の合波器になる。本構成
での動作は相反（可逆）であり、従つて、逆に波
長多重光信号を入出力ポート１３へ入力すれば、
出力ポート１４，１５および１６から波長λ1，λ2
およびλ3の各光波長信号を取り出すことができ、
この場合には、波長固定の分波器になる。
は、素子構成時に予め定めた合波および分波の特
性仕様を予め固定的に実現すれば良く、動作波長
の変更は不要である。これら素子の構成例を第４
図に示す。ここで、１３は波長多重光信号の入出
力ポート、１４，１５および１６は分離された単
一波長光信号用入出力ポート、１７，１８および
１９は順次に配置され、それぞれ、λ1，λ2および
λ3の光波長のみ反射し、他の波長は透過する干渉
膜フイルターである。ここで、波長λ1，λ2および
λ3の各光波長信号をポート１４，１５および１６
へ入力すると、入出力ポート１３へ波長多重光信
号が出力され、波長固定の合波器になる。本構成
での動作は相反（可逆）であり、従つて、逆に波
長多重光信号を入出力ポート１３へ入力すれば、
出力ポート１４，１５および１６から波長λ1，λ2
およびλ3の各光波長信号を取り出すことができ、
この場合には、波長固定の分波器になる。
第５図は第３図に示した波長変換素子５−１〜
５−３の構成の一例を示す。ここで、２０は光・
電気変換器、２１は電気・光変換器、２２は入力
ポート、２３は電気結線、２４は出力ポートであ
る。ポート２２へ入力する光信号はスイツチ動作
状態に従つて波長λ1〜λ3のうちのいずれかが選択
されているものとする。従つて、光・電気変換器
２０は、波長λ1〜λ3の波長領域すべてにわたつて
十分な感度を有する必要がある。一般に、半導体
ホトダイオードの有感領域は広いので、半導体ホ
トダイオードにより光・電気変換器２０を実現す
ることは容易である。光・電気変換器２０により
光信号から変換された電気信号は、結線２３を介
して電気・光変換器２１へ供給される。電気・光
変換器２１は入力電気信号を素子製作時に定めた
発振波長λi（λ1，λ2，λ3のいずれか）の光へ変換
する。電気・光変換器２１の波長は固定でよいの
で、かかる電気・光変換器２１としては、通常発
光素子として用いられる半導体レーザやLEDを
用いることができる。その場合に、波長の選択
は、例えば、半導体レーザやLEDの組成を変え
ることによつて実現できる。
５−３の構成の一例を示す。ここで、２０は光・
電気変換器、２１は電気・光変換器、２２は入力
ポート、２３は電気結線、２４は出力ポートであ
る。ポート２２へ入力する光信号はスイツチ動作
状態に従つて波長λ1〜λ3のうちのいずれかが選択
されているものとする。従つて、光・電気変換器
２０は、波長λ1〜λ3の波長領域すべてにわたつて
十分な感度を有する必要がある。一般に、半導体
ホトダイオードの有感領域は広いので、半導体ホ
トダイオードにより光・電気変換器２０を実現す
ることは容易である。光・電気変換器２０により
光信号から変換された電気信号は、結線２３を介
して電気・光変換器２１へ供給される。電気・光
変換器２１は入力電気信号を素子製作時に定めた
発振波長λi（λ1，λ2，λ3のいずれか）の光へ変換
する。電気・光変換器２１の波長は固定でよいの
で、かかる電気・光変換器２１としては、通常発
光素子として用いられる半導体レーザやLEDを
用いることができる。その場合に、波長の選択
は、例えば、半導体レーザやLEDの組成を変え
ることによつて実現できる。
第６図は可変分波器の一構成例であり、第３図
における可変分波器４−１，４−２または４−３
の１つの構成を更に詳しく示したものである。
における可変分波器４−１，４−２または４−３
の１つの構成を更に詳しく示したものである。
第６図において、２５はLiNbO3等電気光学効
果の大きい基板、２６および２７は、例えば、
Ti等の拡散によつて基板２５に形成した導波路、
２８−１〜２８−４は導波路２６および２７に配
置した制御用電極であり、電極２８−１〜２８−
４に制御線２９−１〜２９−４をそれぞれ接続す
る。３０は入力ポート、３１および３２は出力ポ
ートである。
果の大きい基板、２６および２７は、例えば、
Ti等の拡散によつて基板２５に形成した導波路、
２８−１〜２８−４は導波路２６および２７に配
置した制御用電極であり、電極２８−１〜２８−
４に制御線２９−１〜２９−４をそれぞれ接続す
る。３０は入力ポート、３１および３２は出力ポ
ートである。
ここで、波長λ1〜λ3まで多重化された光信号を
入力ポート３０へ入力し、制御線２９−１〜２９
−４によつて指定した波長λ1〜λ3のうちいずれか
の光波長を分波して出力ポート３２から取り出
す。他の光波長の光はポート３１から出力され、
第３図に示した分波器４−１，４−２の場合には
次段の分波器５−２，５−３の入力ポートに入力
することになる。
入力ポート３０へ入力し、制御線２９−１〜２９
−４によつて指定した波長λ1〜λ3のうちいずれか
の光波長を分波して出力ポート３２から取り出
す。他の光波長の光はポート３１から出力され、
第３図に示した分波器４−１，４−２の場合には
次段の分波器５−２，５−３の入力ポートに入力
することになる。
本構成の可変分波動作の原理は、例えば、R.C.
Alferness，“Tunable optical waveguide
directional coupler filter”，Appl.Phys.Lett.33
(2)，15July 1978に述べられているように非対称
方向性結合器を基本としている。
Alferness，“Tunable optical waveguide
directional coupler filter”，Appl.Phys.Lett.33
(2)，15July 1978に述べられているように非対称
方向性結合器を基本としている。
本例において、入力ポート３０から導波路２６
と２７との間の光結合を介して出力ポート３２へ
出力される光の効率ηは方向性結合器の理論でよ
く知られているように次式で表わされる。
と２７との間の光結合を介して出力ポート３２へ
出力される光の効率ηは方向性結合器の理論でよ
く知られているように次式で表わされる。
η＝4k2／Δβ2＋4k2sin2（Δβ2＋4k2）1/2／２Ｌ(1
) 但し、Δβ＝β1−β2 Ｌは結合部の導波路長、β1およびβ2は各々導波
路２６および２７の伝搬定数、ｋは導波路２６と
２７との間の光結合係数である。結合長Ｌは、ｍ
を正整数として、 Ｌ＝π／2k（2m−１） (2) に選ぶ。結合係数ｋは、主に、導波路間の間隔
で、決まり、その波長依存性は小さくほぼ一定で
ある。導波路２６および２７の伝搬定数β1および
β2は、波長λ、各導波路の屈折率n1およびn2、各
導波路の幅w1およびw2によつて定まる。
) 但し、Δβ＝β1−β2 Ｌは結合部の導波路長、β1およびβ2は各々導波
路２６および２７の伝搬定数、ｋは導波路２６と
２７との間の光結合係数である。結合長Ｌは、ｍ
を正整数として、 Ｌ＝π／2k（2m−１） (2) に選ぶ。結合係数ｋは、主に、導波路間の間隔
で、決まり、その波長依存性は小さくほぼ一定で
ある。導波路２６および２７の伝搬定数β1および
β2は、波長λ、各導波路の屈折率n1およびn2、各
導波路の幅w1およびw2によつて定まる。
伝搬定数差Δβは、
Δβ＝β1（λ，n1，w1）−β2（λ，n2，w2） (3)
で表わされるので、伝搬定数差Δβもλ，n1，n2，
w1，w2で定まる。
w1，w2で定まる。
ここで、２つの導波路を非対称に形成してn1≠
n2，w1≠w2とすれば、β1（λ，n1，w1）とβ2（λ，
n2，w2）の波長依存性が異なるため、伝搬定数
差Δβも波長依存性をもつようになり、従つて、
n1，n2，w1，w2の組み合せによつて定まる特定
の波長λcでのみΔβ（λc）＝０となる。
n2，w1≠w2とすれば、β1（λ，n1，w1）とβ2（λ，
n2，w2）の波長依存性が異なるため、伝搬定数
差Δβも波長依存性をもつようになり、従つて、
n1，n2，w1，w2の組み合せによつて定まる特定
の波長λcでのみΔβ（λc）＝０となる。
その結果、入力ポート３０に入力された波長λc
の光だけが、(1)式から分かるようにη＝１となつ
て、全てポート３２から出力される。そこで、屈
折率n1およびn2を電圧印加によつて制御すれば、
Δβ＝０になる波長λcが変化して可変分波機能が
得られる。
の光だけが、(1)式から分かるようにη＝１となつ
て、全てポート３２から出力される。そこで、屈
折率n1およびn2を電圧印加によつて制御すれば、
Δβ＝０になる波長λcが変化して可変分波機能が
得られる。
導波路は電気光学効果の大きなLiNbO3で作ら
れているため、電圧印加により屈折率が大きく変
化し、以て、可変分波機能が得られる。例えば、
分波波長半値幅300Å、分波波長移動量100Å／
1Vの特性を持つ分波素子を実現することができ
る。なお、分波光の波長幅を狭くするためには光
結合係数ｋを小さくすればよい。
れているため、電圧印加により屈折率が大きく変
化し、以て、可変分波機能が得られる。例えば、
分波波長半値幅300Å、分波波長移動量100Å／
1Vの特性を持つ分波素子を実現することができ
る。なお、分波光の波長幅を狭くするためには光
結合係数ｋを小さくすればよい。
第７図は本発明の第２の実施例を示す。第７図
において、第３図と同一番号を付与した部品、素
子は第３図中の対応部分と機能、構成、動作につ
いても同様である。
において、第３図と同一番号を付与した部品、素
子は第３図中の対応部分と機能、構成、動作につ
いても同様である。
第７図において、３３は波長λ1，λ2およびλ3を
含む全波長の光多重信号を、その波長に依存する
ことなく、強度のみ1/3に分岐する分岐回路であ
り、例えば第７図に示す如く、ツリー状導波形３
分岐回路で実現できる。３４−１〜３４−３は可
変波長フイルターであり、第３図示の可変分波器
４−１〜４−３と同様に、例えば、第６図に示し
た可変分波器と同様の構成で実現できる。残余の
構成は第３図と同様であり、従つて、本例の動作
原理は第３図に示した第一の実施例と同一である
から、ここでは省略する。
含む全波長の光多重信号を、その波長に依存する
ことなく、強度のみ1/3に分岐する分岐回路であ
り、例えば第７図に示す如く、ツリー状導波形３
分岐回路で実現できる。３４−１〜３４−３は可
変波長フイルターであり、第３図示の可変分波器
４−１〜４−３と同様に、例えば、第６図に示し
た可変分波器と同様の構成で実現できる。残余の
構成は第３図と同様であり、従つて、本例の動作
原理は第３図に示した第一の実施例と同一である
から、ここでは省略する。
なお、本例では、第一の実施例に比べて、1/3
分岐損失を生じるが、可変分波器を縦列接続して
おらず、各波長の光信号は１つの可変波長フイル
ターだけで処理されるので、スイツチ状態によつ
て、挿入損失やクロストーク量が変動しにくく、
特性を揃えやすい。また、可変分岐器を用いる場
合には、分波した光波長以外の光を次段の分波器
へ入力できるよう素子構成および接続方法を工夫
する必要があるが、可変波長フイルターでは、分
波した光波長以外の信号は、単にスイツチ外へ放
出するだけで良いので、素子の設計および実現が
容易となる利点もある。しかもまた、例えば、第
３図における情報Ａを出力側Ｘ，Ｙ，Ｚのすべて
へ同時に送出する同時多数接続が可能になるとい
う利点もある。
分岐損失を生じるが、可変分波器を縦列接続して
おらず、各波長の光信号は１つの可変波長フイル
ターだけで処理されるので、スイツチ状態によつ
て、挿入損失やクロストーク量が変動しにくく、
特性を揃えやすい。また、可変分岐器を用いる場
合には、分波した光波長以外の光を次段の分波器
へ入力できるよう素子構成および接続方法を工夫
する必要があるが、可変波長フイルターでは、分
波した光波長以外の信号は、単にスイツチ外へ放
出するだけで良いので、素子の設計および実現が
容易となる利点もある。しかもまた、例えば、第
３図における情報Ａを出力側Ｘ，Ｙ，Ｚのすべて
へ同時に送出する同時多数接続が可能になるとい
う利点もある。
なお、上記２つの実施例では、３×３の光スイ
ツチの場合を例にとつて説明したが、本発明はこ
れにのみ限られるものではなく、一般のＮ×Ｎス
イツチに拡張できることは明らかである。また、
各部品・素子の構成方法も本実施例に限定される
ことはない。例えば、固定の分波合波器はグレー
テイングを用いて構成できる。可変波長分波器は
音響光学効果素子を用い、その素子へ印加する超
音波周波数を変えることにより分波波長を変える
構成で実現できる。
ツチの場合を例にとつて説明したが、本発明はこ
れにのみ限られるものではなく、一般のＮ×Ｎス
イツチに拡張できることは明らかである。また、
各部品・素子の構成方法も本実施例に限定される
ことはない。例えば、固定の分波合波器はグレー
テイングを用いて構成できる。可変波長分波器は
音響光学効果素子を用い、その素子へ印加する超
音波周波数を変えることにより分波波長を変える
構成で実現できる。
以上説明したように、本発明によれば、外部か
らの制御信号によつて出力光の波長を変えるよう
な実現の困難な可変波長変換素子を用いることな
く、空間分割形スイツチと時分割形スイツチの長
所、すなわち、スイツチ速度がμsec〜msecのオ
ーダと遅くて良く、広帯域でかつ構成する素子が
少ないなどの利点を兼ね備えた波長分割形光スイ
ツチを実現できる。しかもまた、可変機能を持つ
部品が分波器１つですむから、構成が簡単で、生
産性があり、スイツチ特性が安定している。さら
にまた、固定の波長変換素子を用いているため、
波長間隔を大きく変えられるので、クロストーク
が少なくなる。本発明では、外部の制御回路は分
波器のみを制御すれば良く、波長変換素子と合波
器の２部品の波長を同時に制御しなければならな
い従来の構成にくらべて、回路およびその制御プ
ログラムの簡略化を図れる利点もある。
らの制御信号によつて出力光の波長を変えるよう
な実現の困難な可変波長変換素子を用いることな
く、空間分割形スイツチと時分割形スイツチの長
所、すなわち、スイツチ速度がμsec〜msecのオ
ーダと遅くて良く、広帯域でかつ構成する素子が
少ないなどの利点を兼ね備えた波長分割形光スイ
ツチを実現できる。しかもまた、可変機能を持つ
部品が分波器１つですむから、構成が簡単で、生
産性があり、スイツチ特性が安定している。さら
にまた、固定の波長変換素子を用いているため、
波長間隔を大きく変えられるので、クロストーク
が少なくなる。本発明では、外部の制御回路は分
波器のみを制御すれば良く、波長変換素子と合波
器の２部品の波長を同時に制御しなければならな
い従来の構成にくらべて、回路およびその制御プ
ログラムの簡略化を図れる利点もある。
第１図Ａ〜Ｃは従来の光スイツチの３例の説明
図、第２図は波長分割形光スイツチの従来の構成
例を示す線図、第３図は本発明光スイツチの第一
実施例の構成を示す線図、第４図は第３図に示し
た予め仕様が定まつている固定の合波器、分波器
の具体例を示す線図、第５図は第３図に示した予
め出力波長の仕様が定まつている固定の波長変換
器の具体例を示す線図、第６図は第３図に示した
可変波長分波器の具体例を示す線図、第７図は本
発明光スイツチの第２の実施例を示す線図であ
る。 １０１，１０４，１０７……入口ポート、１０
２，１０５，１０８……出口ポート、１０３……
空間分割光スイツチ網、１０６……時分割光スイ
ツチ網、１０９……波長分割光スイツチ網、r1，
r2，……，rN……位置、t1，t2，……，tN……時
間、λ1，λ2，……，λN……波長、１……分波器、
２−１〜２−Ｎ……可変波長変換素子、３……合
波器、４−１〜４−３……可変分波器、５−１〜
５−３……固定波長変換素子、６……固定合波
器、７……制御信号線、８……波長分割形光スイ
ツチ、９……固定合波器、１０……固定分波器、
１１……入力光伝送路、１２……出力光伝送路、
Ａ，Ｂ，Ｃ……情報、Ｘ，Ｙ，Ｚ……出力側端
子、１３……波長多重光信号入出力ポート、１４
〜１６……単一波長光信号入出力ポート、１７〜
１９……干渉膜フイルター、２０……光・電気変
換器、２１……電気・光変換器、２２……入力ポ
ート、２３……電気結線、２４……出力ポート、
２５……基板、２６，２７……導波路、２８−１
〜２８−４……電極、２９−１〜２９−４……制
御線、３０……入力ポート、３１，３２……出力
ポート、w1，w2……導波路幅、n1，n2……導波
路屈折率、Ｌ……導波路結合長、３３……分岐回
路、３４−１〜３４−３……可変波長フイルタ
ー。
図、第２図は波長分割形光スイツチの従来の構成
例を示す線図、第３図は本発明光スイツチの第一
実施例の構成を示す線図、第４図は第３図に示し
た予め仕様が定まつている固定の合波器、分波器
の具体例を示す線図、第５図は第３図に示した予
め出力波長の仕様が定まつている固定の波長変換
器の具体例を示す線図、第６図は第３図に示した
可変波長分波器の具体例を示す線図、第７図は本
発明光スイツチの第２の実施例を示す線図であ
る。 １０１，１０４，１０７……入口ポート、１０
２，１０５，１０８……出口ポート、１０３……
空間分割光スイツチ網、１０６……時分割光スイ
ツチ網、１０９……波長分割光スイツチ網、r1，
r2，……，rN……位置、t1，t2，……，tN……時
間、λ1，λ2，……，λN……波長、１……分波器、
２−１〜２−Ｎ……可変波長変換素子、３……合
波器、４−１〜４−３……可変分波器、５−１〜
５−３……固定波長変換素子、６……固定合波
器、７……制御信号線、８……波長分割形光スイ
ツチ、９……固定合波器、１０……固定分波器、
１１……入力光伝送路、１２……出力光伝送路、
Ａ，Ｂ，Ｃ……情報、Ｘ，Ｙ，Ｚ……出力側端
子、１３……波長多重光信号入出力ポート、１４
〜１６……単一波長光信号入出力ポート、１７〜
１９……干渉膜フイルター、２０……光・電気変
換器、２１……電気・光変換器、２２……入力ポ
ート、２３……電気結線、２４……出力ポート、
２５……基板、２６，２７……導波路、２８−１
〜２８−４……電極、２９−１〜２９−４……制
御線、３０……入力ポート、３１，３２……出力
ポート、w1，w2……導波路幅、n1，n2……導波
路屈折率、Ｌ……導波路結合長、３３……分岐回
路、３４−１〜３４−３……可変波長フイルタ
ー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の情報をそれぞれ異なる波長で多重伝送
した多重数Ｎの波長多重信号を入力とし、入力信
号に乗つた情報と波長の対応関係を入れ替え、再
び波長多重して出力する光スイツチにおいて、 それぞれ外部からの制御信号に従つて、入力さ
れた前記波長多重光信号のうち指定された特定波
長の光信号のみを分波して出力し、他の波長の光
信号を次段へ送出するための分波波長が変更可能
なＮ個の可変分波器が直列に接続されてなる可変
分波手段と、 前記Ｎ個の可変分波器のそれぞれに接続され、
それぞれの可変分波器から入力された光信号の波
長をそれぞれ予め定められた波長に変換するＮ個
の波長変換素子からなる波長変換手段と、 前記Ｎ個の波長変換素子のそれぞれによつて変
換された波長の光信号を合波する合波手段とを具
え、 前記可変分波手段のそれぞれの可変分波器への
制御信号に従つて各可変分波器が分波出力する光
信号の波長を変更することによつて、前記波長変
換手段へ入力する情報の接続経路を変え、情報と
波長の対応関係を入れ替え、再び波長多重信号と
して出力することを特徴とする光スイツチ。 ２ 複数の情報をそれぞれ異なる波長で多重伝送
した多重数Ｎの波長多重信号を入力とし、入力信
号に乗つた情報と波長の対応関係を入れ替え、再
び波長多重して出力する光スイツチにおいて、 前記波長多重光信号のパワーを光波長に関わら
ずＮ個に分岐する光分岐手段と、 該光分岐手段のＮ個の分岐出力端のそれぞれに
接続され、それぞれ外部からの制御信号に従つ
て、入力された前記波長多重光信号のうち指定さ
れた特定波長の光信号のみを分波して出力するた
めの分波波長が変更可能なＮ個の可変分波器から
なる可変分波手段と、 前記Ｎ個の可変分波器のそれぞれに接続され、
それぞれの可変分波器から入力された光信号の波
長をそれぞれ予め定められた波長に変換するＮ個
の波長変換素子からなる波長変換手段と、 前記Ｎ個の波長変換素子のそれぞれによつて変
換された波長の光信号を合波する合波手段とを具
え、 前記可変分波手段のそれぞれの可変分波器への
制御信号に従つて各可変分波器が合波出力する光
信号の波長を変更することによつて、前記波長変
換手段へ入力する情報の接続経路を変え、情報と
波長の対応関係を入れ替え、再び波長多重信号と
して出力することを特徴とする光スイツチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011814A JPS60172841A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011814A JPS60172841A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 光スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60172841A JPS60172841A (ja) | 1985-09-06 |
| JPH0586711B2 true JPH0586711B2 (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=11788274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011814A Granted JPS60172841A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60172841A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07121140B2 (ja) * | 1985-08-30 | 1995-12-20 | 日本電気株式会社 | 波長多重光交換回路 |
| CA1274612A (en) * | 1985-11-22 | 1990-09-25 | Nec Corporation | Wavelength division optical switching system having wavelength switching light modulators |
| JPH061319B2 (ja) * | 1986-03-06 | 1994-01-05 | 日本電気株式会社 | 波長多重光交換回路 |
| JPH0754988B2 (ja) * | 1986-07-23 | 1995-06-07 | 富士通株式会社 | 波長分割型光交換通話路 |
| JPH0636621B2 (ja) * | 1986-10-15 | 1994-05-11 | 日本電気株式会社 | 光交換機 |
| JPS63131687A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | Fujitsu Ltd | 光交換装置 |
| JPH0834611B2 (ja) * | 1989-01-27 | 1996-03-29 | 日本電気株式会社 | 波長分割光交換方式 |
| US5105292A (en) * | 1989-10-02 | 1992-04-14 | Alcatel Cit | Asynchronous optical communication system |
| FR2652691B1 (fr) * | 1989-10-02 | 1991-12-06 | Cit Alcatel | Systeme de communication optique temporel asynchrone. |
| US5274487A (en) * | 1989-12-29 | 1993-12-28 | Fujitsu Limited | Photonic switching system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58196796A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-16 | Nec Corp | 光交換回路 |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59011814A patent/JPS60172841A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58196796A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-16 | Nec Corp | 光交換回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60172841A (ja) | 1985-09-06 |
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