JPH06308558A

JPH06308558A - 光周波数切替装置

Info

Publication number: JPH06308558A
Application number: JP9986393A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Tada; 康彦多田; Osamu Ishida; 修石田; Noburu Shibata; 宣柴田; Kiyoshi Nosu; 潔野須
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1993-04-26
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】回線のパス編集や伝送路のパス切替を光の周
波数切替を用いて無瞬時に行なうこと。【構成】半導体レーザ１０，１１の発振光周波数は、
可変電流源１５から供給される電流値に応じてそれぞれ
独立に変化し、可変電流源１５の出力電流値は、コント
ローラ１６によって制御される。半導体レーザ１０，１
１の各出力光は、それぞれ光強度変調器１２，１３に入
力される。これら光強度変調器からの出力光は光ファイ
バカプラ１４によって合波され、出力される。光強度変
調器１２，１３は、コントローラ１６から供給される駆
動電圧に基づいて２つの半導体レーザ１０，１１の出力
光のうち一方を選択して光ファイバカプラ１４に導く

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝送ネットワークにお
ける回線のパス編集や伝送路のパス切替を、光の周波数
を利用することによって無瞬時に行なう光周波数切替装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信における伝送装置としてクロスコ
ネクト装置が用いられおり、交換機からの信号を目的と
する対地に伝送する際のパス編集や、通信線路を運用す
る際のパス切替を行なっている。パス編集とは、複数の
回線束を集めて対地毎に振分けを行なって高速伝送路に
多重化することであり、また、パス切替とは、光線路の
張替え工事を行なうなどの理由のために現用伝送路を予
備伝送路へと経路を一旦変更することや、支障・移転の
ために伝送経路を切替えることをいう。

【０００３】従来では電気的に行なっていたクロスコネ
クト装置の諸機能を、光を用いて実現することによっ
て、出力信号を光信号のまま光伝送路に送出することが
できる。これによって、電気／光変換を介していた処理
を簡略化できるので、装置を小型化でき、また、直接光
信号として伝送路に送出することが可能となるので、光
の持つ高速広帯域特性を生かすことができる。

【０００４】図５は、従来のクロスコネクト装置５５の
構成を示すブロック図であり、クロスコネクト機能は電
気回路の空間スイッチによって行なわれる。この図に示
すように、入力５０からの入力信号＃１−１〜＃１−
ｎ，・・・，＃ｎ−１〜＃ｎ−ｎの各々はｎチャネルを
単位とし、時分割多重化回路５１−１〜５１−ｎによっ
て例えばｍビット（ｍは整数）毎にｎチャネル多重化さ
れ、この後に、空間スイッチ５２へ供給される。空間ス
イッチ５２は、時分割多重化された信号をクロスコネク
ト単位、例えばｍビット毎のタイムスロット（すなわ
ち、Ａ，Ｂ，・・・Ｎ，・・・Ａ’，Ｂ’，・・・Ｎ’
を単位とするタイムスロット）の空間的な入れ替えを行
なう。この結果、該空間スイッチ５２の出力では、新た
な時分割多重化信号が生成され、クロスコネクト装置５
５の出力５３では、例えば出力信号＃１に対して（Ａ，
Ｂ’，・・・、Ｎ’）、出力信号＃ｎに対して（Ａ’，
Ｂ，・・・，Ｎ）から構成される方路毎のパス設定がな
される。ここで、出力信号＃１〜＃ｎを光伝送路に送出
する場合には、光／電気変換器（Ｅ／Ｏ変換器）５３−
１〜５３−ｎを介して出力された光出力を、それぞれ＃
ｓ−１〜＃ｓ−ｎとする。

【０００５】他方、クロスコネクト装置のもうひとつの
機能として、支障・移転等のために現用伝送路と予備伝
送路との切替時において、送受信信号間で信号の欠落も
重複も生じさせないパス切替すなわち経路無瞬断切替え
を行なう機能が必要となる。図６は、図５に示したクロ
スコネクト装置５５を用いて経路無瞬断切替を行なうた
めの構成を示すブロック図である。初期状態として、対
地Ｉの送信チャネル＃Ｓと対地ＩＩの受信チャネル＃Ｒ
とが、クロスコネクト装置５５−１、５５−２および現
用伝送路Ｌ１を介してパス設定されているものとする。
このとき受信側クロスコネクト装置５５−２の入力ポー
ト＃ｒ−１からの光信号は、受信器５６−１（Ｏ／Ｅ変
換器）によって光−電気変換され電気のディジタル信号
列となり、出力ポート＃ｒ−１１に出力され無瞬断切替
回路５９を経て出力５７から伝送チャネル＃Ｒの出力信
号を得ているものとする。ここで、無瞬断切替回路５９
は、現用伝送路Ｌ１と予備伝送路Ｌ２との間の光の伝搬
遅延時間差を補償し、切替の際に出力５７で伝送信号ビ
ットの重複も欠落も生じないようにする回路である。な
お、この無瞬断切替回路５９の詳細については後述す
る。

【０００６】この状態から現用伝送路Ｌ１から予備伝送
路Ｌ２に切替える際の無瞬断切替は以下の手順で実行さ
れる。まず対地Ｉにおけるクロスコネクト装置５５−１
は、現用伝送路に出力されている出力ポート＃ｓ−１と
同一の送信信号を予備伝送路への出力ポート＃ｓ−ｐに
出力させるように信号の分岐を行なう。分岐された予備
伝送路への信号は、対地ＩＩにおけるクロスコネクト装
置５５−２の入力ポート＃ｒ−ｐを経て、受信器５６−
１によって電気のディジタル信号列に光／電気変換さ
れ、無瞬断切替回路５９の入力端子＃ｒ−ｐ１に出力さ
れる。この現用伝送路Ｌ１からの出力信号＃ｒ−１１と
予備伝送路Ｌ２からの出力信号＃ｒ−ｐ１とは、無瞬断
切替回路５９において現用伝送路Ｌ１と予備伝送路Ｌ２
との間の伝送遅延差が補償された時点で切替られ、経路
間の無瞬断切替が終了する。

【０００７】次に、無瞬時切替回路５９の詳細につい
て、図７を参照して説明する。図７は、図６における無
瞬断切替回路５９の構成を示すブロック図である。この
図に示すように、入力信号＃ｒ−１１および入力信号＃
ｒ−ｐ１のデータ信号列は、対地Ｉにおける同一伝送チ
ャネルからの信号であり、現用伝送路Ｌ１と予備伝送路
Ｌ２との間の光の伝搬遅延差Ｔｄだけの相対位相差をも
って入力されている。ここで入力端子＃ｒ−１１および
＃ｒ−ｐ１の信号は、それぞれエラスティックメモリ６
０，６１に一旦、時間長Ｔｍだけ記憶される。このとき
記憶される時間長Ｔｍは、現用・予備伝送路Ｌ１、Ｌ２
間の伝搬遅延差Ｔｄより十分長いものとする。伝送ビッ
ト系列の中には、遅延差検出ビットパタン（例えば0000
1010）が、伝搬遅延差Ｔｄを検出できるように周期的に
配置されている。

【０００８】例えば、経路間遅延差が最大１６００ｋｍ
とすれば、光伝送路の光の伝搬速度が１ｍあたり５nsec
として約８msec毎に該ビットパタンが配置されている。
データ位相検出回路６２，６３は、エラスティックメモ
リ６０、６１の各々に記憶されているビット系列から上
記遅延差検出ビットパタンをそれぞれ検出する。また、
エラスティックメモリ６０，６１から読み出された信号
は、スイッチ６５を介して出力端子６５−３にも出力さ
れる。ここでは初期状態として現用伝送路Ｌ１からの信
号が出力されているので、スイッチ６５では出力端子６
５−３と端子６５−１とが接続されているものとする。
スイッチ制御回路６４は、データ位相検出回路６２，６
３がそれぞれ受信信号系列から遅延差検出ビットパタン
を検出した時点でスイッチ６５を駆動する。この際に、
スイッチ制御回路６４は、出力端子６５−３とのスイッ
チ接続関係を端子６５−１から６５−２にデータビット
長１ビットよりも十分早い速度で切替える。これによっ
て、経路間の無瞬断切替が完了する。

【０００９】図８は、クロスコネクト装置５５を用い
て、経路間の無瞬断切替を行なうための構成を示すブロ
ック図であり、送信側現用伝送チャネル中の１チャネル
を予備伝送路に信号を分岐する分岐方法を説明してい
る。この図において、クロスコネクト装置５５の基本構
成は、図５に示すものと同一であるが、予備伝送路への
出力ポート＃ｐ、電気／光変換器５３−ｐ、光出力＃ｓ
−ｐおよび現用チャネルの信号分岐用にスイッチ７０
が、新たに付加されている。この場合、空間スイッチ５
２は、時分割多重化信号ビット系列の例えばｍビット毎
の空間的タイムスロットの入れ替えは行なわず、空間ス
イッチ５２における入出力ポート間の接続関係を対応付
ける機能のみを有する。例えば、光出力＃ｓ−ｎの信号
と同一の光信号列を予備伝送路Ｌ２への光出力＃ｓ−ｐ
として得るには、空間スイッチ５２の入力側１×ｎスイ
ッチ７０により出力ポート＃ｎと接続されている入力ポ
ート＃アを端子７０−１，７０−ｃを介し、空間スイッ
チ５２の入力ポート＃イに接続して、空間スイッチ５２
により予備伝送路Ｌ２への出力ポート＃ｐとの接続関係
を形成すればよい。

【００１０】次に、図５あるいは図８に示されるような
空間スイッチ５２を光の周波数切替によって行なう、従
来構成について説明する。図９は、光の周波数切替によ
ってパス編集を行なう従来の光切替装置の構成を示すブ
ロック図の一例である（例えば、H.Kobrinski,et al. I
EEE Journal on Selected Area in Communications.vo
l.8,no.6 p.1195,August 1990参照）。

【００１１】この図において、入力端子１０１からの入
力データ信号１０５−１〜１０５−ｎの各々は、電気の
データ信号から例えば多電極半導体レーザなどからなる
光周波数光源１０４−１〜１０４−ｎにおける、データ
信号変調手段１０２−１〜１０２−ｎによって各入力チ
ャネル毎に光を搬送波とする光変調信号へとそれぞれ変
換される。このときの光周波数は、同じ光周波数光源１
０４−１〜１０４−ｎ内の光周波数設定手段１０３−１
〜１０３−ｎにより各入力チャネルに独立に割り当てら
れている光周波数ｆ１〜ｆｎに設定されている。これら
各チャネルに独立な光周波数信号は、例えばファイバス
ターカプラなどからなる光信号合成分岐手段１０７によ
って一旦、光周波数多重信号ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮ
となり、該光信号合成分岐手段１０７の各出力端子にそ
れぞれ出力される。

【００１２】一方、該光信号合成分岐手段１０７の出力
は、各出力毎に光周波数チャネル設定手段１０８−１〜
１０８−ｎにより該光周波数多重化信号ｆ１，ｆ２，・
・・，ｆＮのうちひとつの光周波数にて選択透過され、
各光出力端子１０９−１〜１０９−ｎに出力される。こ
のとき光周波数チャネル設定手段１０８−１〜１０８−
ｎの各光周波数選択特性は、特定のひとつの光周波数に
固定されているものとする。このように光周波数設定
手段１０３の光周波数と光周波数チャネル設定手段１０
８の出力端子１０９のそれぞれのポートとは、１対１に
対応づけられるように設定されている。

【００１３】このような構成において、クロスコネクト
機能が次の手順で実行されて、パス編集が行なわれる。
まず、網管理側からパス設定の指示が、回線のトラヒッ
ク状況や伝送路の空状態にしたがってクロスコネクト装
置になされる。そして、光切替装置は、このパス編集の
指示に伴い、各チャネルの時分割多重化信号において一
定の時間長で区切られる情報列すなわちクロスコネクト
単位毎に、光周波数光源１０４−１〜１０４−ｎ内の光
周波数設定手段１０３−１〜１０３−ｎに設定されてい
る光周波数を、光周波数切替信号により変更し、各チャ
ネル信号から同一のパスとなるクロスコネクト単位同士
をひとつの光出力端子１０９に導き、新たな光時分割多
重化光信号列を生成する。この場合、図１０に示すよう
に、各入力チャネル内のクロスコネクト単位毎に特定の
光周波数が割当てられて、光周波数設定手段１０３−１
〜１０３−ｎの光周波数が順次切替えられ、図９におけ
る光信号合成分岐手段１０７により光周波数多重化信号
にされた後、光周波数チャネル設定手段１０８により特
定の光周波数信号のみが選択透過することにより、図１
０に示すように、出力チャネル毎に新たな時分割多重化
信号が得られることになる。光周波数チャネル設定手段
１０８からの各光周波数信号には、パス編集前後におい
て光入力端子１０１と光出力端子１０９との対応関係を
示す光周波数光源１０４−１〜１０４−ｎへの割当て光
周波数を変更することによって、パス設定がなされる。

【００１４】ところで、光周波数光源１０４−１〜１０
４−ｎの光周波数可変光源として用いられる半導体レー
ザ素子としては、多電極ＤＢＲ（Distributed Bragg-Re
flector）レーザダイオードやＴＴＧ（Tunable Twin G
uide）レーザダイオードがある。これらの周波数可変半
導体レーザでは、発振周波数が、活性層でない領域のキ
ャリア密度を変化させることによって制御される。ま
た、データ信号変調手段としては、例えば、多電極ＤＢ
ＲレーザダイオードのActive領域に、直流電流によるバ
イアスとともにデータ信号変調電流を重畳する方法があ
る。この方法は、”０”または”１”からなるディジタ
ルデータ信号列を、レーザ発振周波数Ｆを中心として”
Ｆ±△Ｆ”からなるＦＳＫ（Frequency Shift Keying）
変調信号に変換することにより実現される。光信号合成
分岐手段としては、光スターカプラを用いる方法があ
る。これは、融着接続された２入力−２出力のファイバ
型カプラを多段接続したものである。さらに、光周波数
チャネル設定手段は、例えばシリコン（Ｓｉ）の導波路
を用いた多段構成のマッハツェンダ型チャネル選択フィ
ルタを用いることにより実現される（例えば、H.Toba,
et.al., Journal of Lightwave Technology, vol. 8,n
o. 9, pp.1396−1401, September 1990）。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、今まで述べて
きたような従来構成では、クロスコネクト機能を実現す
る光周波数切替を光切替装置の１入力端子当り１台の光
周波数光源に持たせているために、光源の光周波数切替
に要する時間が、１データビット長と同等程度又はこれ
より長い場合には、該データビットが欠落する、すなわ
ち、光周波数の切替に伴う瞬断が生じる、という欠点が
あった。

【００１６】また、これを回避するため、データビット
の中に切替に必要なガードビットを挿入するような方式
をとる場合には、クロスコネクト装置にこれらガードビ
ットを挿入する機能を持たせるための電気回路を用意し
なければならず、ハードウエア規模も大きくならざるを
得なかった。さらにデータ信号列のクロスコネクト単位
間にガードビットを付与する場合、クロスコネクト単位
となるデータビット数と該クロスコネクト単位のデータ
ビットと間に配備するガードビット数が近付き、クロス
コネクト装置内のビットレートを増加させるという欠点
があった。

【００１７】以下、この欠点について説明する。通常、
光周波数可変光源としては、前述したように、多電極Ｄ
ＢＲレーザダイオードや、ＴＴＧレーザダイオード等の
波長可変型の半導体素子が用いられる。多電極ＤＢＲレ
ーザダイオードでは、光周波数の切替時間△Ｔは、ＤＢ
Ｒ領域に注入されるキャリヤのキャリヤ寿命τ_Sにより
決定され、キャリヤ寿命τ_Sが短い程、切替時間△Ｔは
短くなる。さらに、キャリヤ寿命の逆数１／τ_S は、キ
ャリヤの注入量Ｎに比例するため、ＤＢＲ領域へのキャ
リヤ注入量が多い程（すなわちバイアス注入電流が多い
程）短い切替時間が得られることになる。ここで、光ク
ロスコネクト装置の光周波数多重化部において、互いの
チャネル間のクロストークを一定値以下におさえるため
には、各チャネルの伝送ビットレートの１０倍程度の周
波数間隔を設ける必要がある。例えば、６２２Ｍｂ／ｓ
のチャネル当たりの伝送速度は、周波数間隔にして約
６．２２ＧＨｚであり、これを１００チャネル設けよう
とした場合には、６２２ＧＨｚとなる。このため光周波
数光源の中心波長を１５５５ｎｍに設定した場合には、
波長掃引幅にして約５ｎｍが必要になる。

【００１８】一方、伝送速度６２２Ｍｂ／ｓの場合、１
タイムスロット（１ビット）当りの時間長は１．６nsec
程度であり、ＤＢＲレーザダイオードの高注入時の光周
波数切替時間がせいぜい１〜２nsecであることを考慮す
ると、最低１ビットのガードビットが必要となる。さら
に入出力チャネル数を確保するため５ｎｍの光周波数掃
引幅のものとでは、ＤＢＲ領域の低注入領域の周波数も
利用せざるを得なくなり、その光周波数切替時間が数ns
ec〜数十nsecとなるため、無瞬断切替を実現するために
は、この切替時間に相当するガードビットをデータビッ
ト中に用意する必要がある。

【００１９】一方、光周波数光源として多電極ＤＦＢ
（Distributed Feed-Back）レーザダイオードを用いる
方法がある。多電極ＤＦＢレーザダイオードでは、導波
路層全てに、Bragg の回折格子が内蔵されており、光周
波数の切替が、キャリヤの注入による屈折率の変化によ
るところは多電極レーザダイオードと同様である。しか
し、多電極ＤＦＢレーザダイオードの場合、導波路層全
てが活性層となっているため、注入されるキャリヤの大
部分はレーザ発振のための誘導放出に寄与している。さ
らに、注入されるキャリヤ寿命τ_Sは総じて短くなるた
め、光周波数切替に必要となる駆動電流値は増加するも
のの、光周波数切替のための応答時間は短くなるので、
光周波数切替時間△Ｔは、多電極ＤＢＲレーザダイオー
ドを用いた場合よりも短くすることができる。この素子
を光周波数可変光源として使用する場合、データ信号の
変調が高速で行なうことができ、光周波数の切替速度が
高速に行なえるが、その半面、多電極ＤＦＢレーザダイ
オードでは各注入領域が全て活性層であり、光周波数切
替信号による制御信号を印加しても活性領域の発振光周
波数にロックされる傾向にあるため、その光周波数の可
変範囲幅は、ＤＢＲレーザダイオードやＴＴＧレーザダ
イオード程広く取ることができない。

【００２０】また、光クロスコネクト装置の入力端子に
おけるチャネル当たりのビットレートが高くになるに従
い、前述したＤＢＲレーザダイオードの光帯域光周波数
掃引の場合と同じく、データビット系列間にガードビッ
トを挿入せざるを得なくなる。このように半導体レーザ
の光周波数切替には本質的にキャリヤ寿命τ_Sで決定さ
れる一定の時間長が必要であり、データ信号の欠落を１
ビットも許さない無瞬断切替をクロスコネクト装置内で
実現するためには、ガードビットの挿入が不可欠であっ
た。

【００２１】一方、ガードビットの挿入にあたっては、
例えば８ビットに１ビットのガードビットを挿入する必
要がある場合に、装置内では新たに９／８倍の同期クロ
ックを生成する電気回路が必要とされる。このように光
の高速・広帯域性を生かすために周辺の電気回路の負荷
が大きくなり、電気レベルのハードウエア規模が大きく
ならざるを得ない、という欠点があった。また、経路無
瞬断切替においては現用伝送路と予備伝送路と間の光の
伝搬遅延差を予め受信側で検出した上で切り替える必要
があり、送信側クロスコネクト装置から現用伝送路に送
出されていた信号を予備伝送路にも同時に送出する必要
があるが、この機能を入力チャネルあたり１台の光送信
器で実現する方法はなかった。本発明は、上述した問題
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、回線のパス編集や伝送路のパス切替を無瞬時に行
なうことが可能な光周波数切替装置を提供することにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するため、図１に示すように、複数の光発振器１−１
〜１−Ｎと、光発振器１−１〜１−Ｎからの出力光の周
波数をそれぞれ設定する周波数同調手段４と、光発振器
１−１〜１−Ｎの各々と対をなし、該光発振器からの出
力光のオン・オフを切り替える複数の光ゲート手段２−
１〜２−Ｎと、複数の光ゲート手段２−１〜２−Ｎから
の出力光を合波し、出力する光合波手段３と、周波数同
調手段４を介して複数の光発振器１−１〜１−Ｎからの
出力光の周波数の各々を制御するとともに、複数の光ゲ
ート手段２−１〜２−Ｎによるオン・オフ切替をそれぞ
れ制御する制御手段５とを具備することを特徴としてい
る。

【００２３】

【作用】本願発明による光周波数切替装置によれば、光
発振器１−１〜１−Ｎによる出力光の周波数が、所定時
間間隔Ｔ毎に制御される。また、光ゲート手段２−１〜
２−Ｎの各々は、対となる光発振器１−１〜１−Ｎによ
る出力光の周波数が一定状態（定常状態）の期間にはオ
ン状態となるように制御される一方、その他の期間、す
なわち光周波数切替に伴う過渡的状態の場合には全てオ
フ状態となるように制御される。これらの光発振器１−
１〜１−Ｎの周波数切替および光ゲート手段２−１〜２
−Ｎの切替タイミングは、制御手段５によって制御され
て、光合波手段３からの出力光が、時間間隔Ｔ毎に一定
の周波数となるように調整される。

【００２４】また、本願発明によって経路無瞬断切替を
行なう場合には、初期状態として、光発振器１−１〜１
−Ｎのひとつの光発振器１−ｘが一定光周波数ｆｘを出
力するように設定され、これに接続されている光ゲート
手段２−ｘがオン状態であり、他の光ゲート手段がオフ
状態とする。光合波手段３の出力は、現用伝送路に接続
されているものとする。次に、予備伝送路用への分岐を
無瞬断に行なうために、光発振器１−１〜１−Ｎの中か
ら現用伝送路への光出力をしている光発振器１−ｘ以外
の、光発振器１−ｙを周波数同調手段４により予備伝送
路用の光周波数ｆｙに設定する。光発振器１−ｙの光周
波数が所望の光周波数ｆｙに設定された時点にて、これ
に接続されている光ゲート手段２−ｙをオフ状態からオ
ン状態として光合波手段３から光出力を予備伝送路に導
く。さらに受信側において現用伝送路と予備伝送路との
経路間の遅延差を補償し、経路切替が完了するまでの期
間、２つの光ゲート手段２−ｘ、２−ｙをオン状態にし
ておく。この後、現用／予備の経路間の切替をした時点
で、（現用伝送路に導かれていた光発振器１−ｘに接続
されていた）光ゲート手段２−ｘをオフ状態とすること
によって経路間の無瞬断切替が完了する。これら光発振
器１−１〜１−Ｎの光周波数切替および光ゲート手段２
−１〜２−Ｎのオン・オフ状態は、制御手段５によって
制御される。このように、本発明では、伝送信号のパス
編集を行なうことが可能な、光発振器と光ゲート手段の
複数対を有する構成にて、現用／予備伝送路間の光信号
分岐も無瞬断に行なうことが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図２は、本発明による第１の実施例の光周
波数切替装置の構成を示すブロック図である。この図に
おいて、１０，１１は周波数可変半導体レーザ、１２，
１３は光強度変調器、１４は光ファイバカプラ、１５は
可変電流源、１６はコントローラである。この実施例
は、説明を簡略化するために２台の光発振器１０，１１
と２台の光強度変調器１２，１３からなるものとする。
半導体レーザ１０，１１の発振光周波数は、可変電流源
１５から供給される電流値に応じてそれぞれ独立に変化
する。ここで、可変電流源１５の出力電流値は、コント
ローラ１６によって制御される。半導体レーザ１０，１
１の各出力光は、それぞれ光強度変調器１２，１３に入
力される。これら光強度変調器からの出力光は光ファイ
バカプラ１４によって合波され、出力される。光強度変
調器１２，１３は、コントローラ１６から供給される駆
動電圧に基づいて２つの半導体レーザ１０，１１の出力
光のうち一方を選択して光ファイバカプラ１４に導くも
のである。

【００２６】次に、この実施例の動作について、図３を
参照して説明する。図３は、図２に示した光周波数切替
装置の動作を説明するためのタイムチャートであり、
（ａ）〜（ｇ）の位置での印加電流、光周波数変化、光
強度変調器への印加電圧を示している。

【００２７】コントローラ１６は、可変電流源１５に対
し、次のように制御して、半導体レーザ１０，１１から
出力される光の周波数を切り替えさせる。すなわち、可
変電流源１５は、単位時間Ｔ毎に、半導体レーザ１０に
対しては電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を、半導体レーザ１１
に対しては電流値Ｉ１’，Ｉ２’，Ｉ３’をそれぞれ順
次供給する（図３（ａ）および（ｃ）参照）。ここで、
半導体レーザ１０には、電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に対応
して光周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３（図３（ｂ）参照）の光
を発振するように、また、半導体レーザ１１には、電流
値Ｉ１’，Ｉ２’，Ｉ３’に対応して光周波数ｆ１，ｆ
２，ｆ３（図３（ｄ）参照）の光を発振するように、そ
れぞれ電流値の設定がなされているものとする。このと
き２台の半導体レーザ１０，１１への印加電流は、互い
に時間Ｔ１だけ位相が異なるようにする。ここで、時間
Ｔ１は、半導体レーザ１０においてキャリヤ寿命に制限
された応答に要する時間であり、出力光が切替に伴う過
渡状態であることを示す。また、時間Ｔ２（Ｔ２＝Ｔ−
Ｔ１）は、半導体レーザ１０からの光周波数が一定な時
間であり、出力光が定常状態であることを示す。

【００２８】ここで、半導体レーザとしてＤＢＲレーザ
を用いた場合、Ｔ〜２００nsec、Ｔ１〜２０nsecに設定
すればよいが、切替動作を簡単化するために、例えばＴ
＝２００nsec、Ｔ１＝Ｔ２＝１００nsecに設定して良
い。図３では、説明を単純化するためにＴ１＝Ｔ２＝Ｔ
／２としている。

【００２９】一方、コントローラ１６は、光強度変調器
１２，１３に対し、次のように印加電圧を供給して、半
導体レーザ１０，１１から出力される光のオン／オフを
切替制御する。すなわち、光強度変調器１２は、半導体
レーザ１０から出力される光の周波数が一定な時間Ｔ２
（＝Ｔ／２）の時間長のみにおいてオン状態となるよう
に制御される一方、それ以外の時間Ｔ１（＝Ｔ／２）に
おいてオフ状態となるように制御される。同様に、光強
度変調器１３は、半導体レーザ１１から出力される光の
周波数が一定な時間Ｔ１（＝Ｔ／２）の時間長のみにお
いてオン状態となるように制御される一方、それ以外の
時間Ｔ２（＝Ｔ／２）においてオフ状態となるように制
御される。ここで、光強度変調器１２，１３の各々は、
それぞれ印加電圧Ｖａ，Ｖａ’でオフ状態となる一方、
印加電圧Ｖｂ，Ｖｂ’でオン状態になり（図９（ｅ）お
よび（ｆ）参照）、その出力光を光ファイバカプラ１４
に導く。

【００３０】このように、半導体レーザ１０，１１の各
々からの出力光のうちの定常状態時のみの光を、光強度
変調器１２，１３のオン状態によって互いに結合させる
ことによって、光ファイバカプラ１４の出力端に、図３
（ｇ）に示すように、一定の光周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３
の光を時間Ｔ毎に出力させることができる。

【００３１】なお、ここでの説明では、構成要素間の光
や電気の伝搬時間は、充分短いものとして無視したが、
無視できない場合においてもその伝搬時間を考慮してコ
ントローラ１６での制御を実施すれば同等の効果が得ら
れる。また、図９に示した光周波数切替装置をクロスコ
ネクト装置に適用する場合には、出力光に対してデータ
変調を行なう必要がある。この場合に出力光に対して光
強度変調器を用いてデータ変調を行なえば良い。このと
きには、周波数切替時にデータの欠落を生じないよう
に、データ変調と周波数切替とが同期的に行なわれるよ
うに、コントローラ１６による制御と光強度変調器によ
る変調とを調整すれば良い。

【００３２】このようなデータ変調を加える場合には、
新たに光強度変調器を接続することはクロスコネクト動
作に必要な光の部品点数を増加させることになるが、こ
の実施例の場合、光強度変調器１２，１３を用いて出力
光強度をデータ信号に基づいてディジタル的に変調を行
なうことも同時に可能である。すなわち、オン／オフ制
御に際し、コントローラ１６からの信号とデータ信号と
の論理和（ＡＮＤ）を光強度変調器への制御信号とし
て、光強度変調器１２，１３の各々が、出力用に選択さ
れ、かつデータが真の場合にのみオン状態となるように
制御すれば良い。

【００３３】また、データ変調を印加する方法として
は、半導体レーザの活性層に直接強度変調を行なわせる
変調電流を直流バイアスとともに印加する方法や、活性
層以外の電極にＦＳＫ変調を加えるような電流制御を行
なうことでも可能である。この場合にも、周波数切替時
にデータの欠落を生じないように、データ変調と周波数
切替とが同期的に行なわれるように、コントローラ１６
による制御とデータ変調のタイミングとを調整すれば良
い。

【００３４】また、本実施例においては、光発振器とし
て半導体レーザを用いたが、なんらこれらに限定される
ものではない。例えば、光発振器として半導体レーザ励
起の固体レーザや、ファイバレーザ、導波路型リングレ
ーザなどを用いてもよい。さらに光強度変調器として
は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）からなる光強度
変調器のみならず、例えば、半導体ＭＱＷ強度変調器を
用いて構成しても良い。

【００３５】このような実施例の光周波数切替装置を、
図９に示した従来の光切替装置の光周波数光源として用
いることにより、パス編集に伴うクロスコネクト動作を
無瞬断で行なうことが可能である。

【００３６】次に、本発明による第２の実施例について
説明する。この実施例は、現用伝送路を予備伝送路へと
経路を無瞬断に切替えて、信号分岐を行なうものであ
る。その構成は、図２と同一であるので、その説明を省
略する。そこで、この実施例の動作を図４を参照して説
明する。図４は、この信号分岐の動作を説明するための
タイムチャートであり、図２における（ａ）〜（ｇ）の
位置での印加電流、光周波数変化、光強度変調器への印
加電圧を示している。

【００３７】この図に示すように、初期状態として、半
導体レーザ１０には、可変電流源１５から印加電流Ｉ１
が供給されて、一定の光周波数ｆ１を出力するように設
定されている（図４（ａ）および（ｂ）参照）。このと
き、半導体レーザ１０に接続されている光強度変調器１
２は、印加電圧Ｖｂによりオン状態となっている（図４
（ｅ）参照）。一方、半導体レーザ１１には、可変電流
源１５から印加電流Ｉｘが供給されて、任意の光周波数
ｆｘを出力するように設定されている（図４（ｃ）およ
び（ｄ）参照）。このとき、半導体レーザ１１に接続さ
れている光強度変調器１３は、印加電圧Ｖａ’によりオ
フ状態となっている（図４（ｆ）参照）。したがって、
この初期状態において、光ファイバカプラ１４の光出力
には、光周波数ｆ１のみが現れる（図４（ｇ）参照）。

【００３８】次に、現用伝送路から予備伝送路への切替
を行なうため、時刻ｔ１における現用／予備切替の指示
により、可変電流源１５は、半導体レーザ１１に対し光
周波数を予備伝送路に割り当てられている光周波数ｆ２
に切替えるべく、印加電流ＩｘからＩ２へと変更する
（図４（ｃ）参照）。このとき、半導体レーザ１１から
発振される光の周波数が、所望の光周波数ｆ２になるま
での時間Ｔｃを要するものとする（図４（ｄ）参照）。
この時間Ｔｃの間、光強度変調器１３へ印加電圧はＶ
ａ’のままであり、これによりオフ状態が保たれる結
果、光ファイバカプラ１４への光出力はないので、光フ
ァイバカプラ１４の光出力には変更がない（図４（ｇ）
参照）。

【００３９】次に、半導体レーザ１１の光周波数がｆ２
となり安定となった時刻ｔ２（＝ｔ１＋Ｔｃ）におい
て、コントローラ１６は、光強度変調器１３への印加電
圧をＶａ’からＶｂ’に切替え、該光強度変調器をオン
状態とする（図４（ｆ）参照）。これにより、半導体レ
ーザ１１からの光出力は、光ファイバカプラ１４に導か
れる。したがって、この状態において光ファイバカプラ
１４の光出力には、現用伝送路への光周波数ｆ１と予備
伝送路への光周波数ｆ２とが、同時に現れることになる
（図４（ｇ）参照）。

【００４０】さらに現用伝送路と予備伝送路間との光の
伝搬時間調整に要する時間Ｔａを経た時刻ｔ３（＝ｔ２
＋Ｔａ）において、コントローラ１６は、光強度変調器
１２への印加電圧をＶｂからＶａに切り替え、該光強度
変調器をオフ状態とする（図４（ｅ）参照）。これによ
り、半導体レーザ１０からの光出力は、光ファイバカプ
ラ１４に導かれなくなる。したがって、時刻ｔ３以後、
光ファイバカプラ１４の光出力には、予備伝送路への光
周波数ｆ２のみが現れることになり（図４（ｇ）参
照）、現用／予備伝送路間の経路間切替が完了する。

【００４１】なお、この実施例では、初期状態におい
て、予備伝送路に送出される光周波数を任意の光周波数
ｆｘに設定するべく、半導体レーザ１１に印加電流Ｉｘ
を供給していたが、印加電流を０として非発振状態とし
ても特段の不都合はない。この場合には、切替動作が開
始される時刻ｔ１において、半導体レーザ１１の出力光
を光周波数ｆ２にするべくＩ２の電流印加を開始すれば
よい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、光周波数
切替によるパス編集を、光発振器とこれに接続される光
ゲート手段との複数組と、光合波手段と、これらの切替
動作を制御する制御装置とからなる構成によって、１台
の送信光源を用いた場合に発生する瞬断を回避すること
ができる。さらに、現用伝送路を予備伝送路へと経路を
無瞬断に切替える信号分岐を、複数の光発振器のうちの
一つを用いることによって行なうことができる。したが
って、クロスコネクト装置としてパス編集と、パス経路
の切替装置とを同一の構成によって行なうことが可能と
なる。また、１台の送信光源を用いて切替を行なう場合
において必要であったガードビットをデータビット間に
挿入する必要がなくなったので、ハードウェアの規模を
縮小することが可能となる、という効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光周波数切替装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明の第１の実施例による光周波数切替装置
の構成を示すブロック図である。

【図３】同実施例の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【図４】本発明の第２の実施例の動作を説明するための
タイミングチャートである。

【図５】従来の、電気回路を用いたクロスコネクト装置
の動作を説明するためのブロック図である。

【図６】従来の、経路無瞬断切替の動作を説明するため
のブロック図である。

【図７】図６における無瞬断切替回路の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】図５に示すクロスコネクト装置を用いた経路無
瞬断切替の動作を説明するためのブロック図である。

【図９】従来の、光切替装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１０】図９に示した光切替装置の動作の説明図であ
る。

【符号の説明】１−１〜１−Ｎ……光発振器２−１〜２−Ｎ……光ゲート手段３ ……光合波手段４ ……周波数同調手段５ ……制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野須潔東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光発振器と、前記複数の光発振器からの出力光の周波数をそれぞれ設
定する周波数同調手段と、前記複数の光発振器の各々と対をなし、該光発振器から
の出力光のオン・オフを切り替える複数の光ゲート手段
と、前記複数の光ゲート手段からの出力光を合波し、出力す
る光合波手段と、前記周波数同調手段を介して前記複数の光発振器からの
出力光の周波数の各々を制御するとともに、前記複数の
光ゲート手段によるオン・オフ切替をそれぞれ制御する
制御手段とを具備することを特徴とする光周波数切替装
置。