JPH07140496A - 波長選択光スイッチ - Google Patents
波長選択光スイッチInfo
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Abstract
ートを備えた二つの光サーキュレーター(C1,C2)
と,前記二つのサーキュレーター(C1,C2)の間に
置かれ,与えられた波長の搬送波を反射もしくは透過す
るよう切り換えができ,サーキュレーター(C1,C
2)の一方の入力ポートに入った前記波長の搬送波を同
一のサーキュレーターの出力ポートもしくはもう一方の
サーキュレーターの出力ポートに導く手段を備えた,光
バンドパスフィルター(FP)とを含む二入力,二出力
光スイッチ。 【効果】 簡素で容易に市販の機器を利用して組み上げ
られることに加え,実に高い波長選択性をもつ。さら
に,各々の構成要素が偏光に依存しないので,本機器の
挙動は偏光に依存しない。
Description
するものであり,特に2×2波長選択光スイッチに係わ
るものである。波長選択光スイッチは例えば波長分割多
重方式ネットワークの伝送ノードにおいて使用でき,こ
のネットワークにおいては,種々の通信系または通信系
のグループにおいて流れる情報が,要求と使用される技
術に依存して,数十ナノメーターから十分の数ナノメー
ター離して設定されている分割された搬送波を変調す
る。このような用途にとっては,種々の搬送波が異なる
経路を伝送できるために,波長選択性が必要である。偏
光状態を制御するシステムを導入する必要をなくし,偏
光状態により減衰量が変わらないようにするために,偏
光に依存しないことも望まれる。一方,数ミリ秒のオー
ダーの応答時間で十分なので,スイッチング速度はそん
なに速い必要はない。
た,偏光に独立なスイッチング素子については,ボクー
バラ( A.C.Boucouvalas)とジョルジオ(G.Georgiou)の論
文“サーモ−オプティク効果を用いたファイバー−オプ
ティク干渉計式チューナブルスイッチ (Fibre-optic i
nterferometric tunable switch using the thermo-op
tic effect) ”,エレクトロニクス レターズ(Electro
nics Letters) ,21巻,11号,1985年5月23
日, に述べられている。そこで述べられているスイッ
チは,光ファイバーマッハ−ツェンダー干渉計を用い,
二つの分岐のうちの一方の分岐中のファイバーに接続さ
れた薄膜に,熱せられた電極を作用させて,その一方の
分岐の光路長を変えることができる。適当な電圧を電極
に印加することにより,光入力信号のパワーが二つの出
力の間で望む値に分けられる。カワチ(M.Kawachi) らに
よる1993年2月21−26日,米国カリフォルニ
ア,サンノゼでの OFC/IOOC '93 コンフ
ァレンスにおける論文(TuH4)“より大きな製作公
差のための,交差したマッハ−ツェンダー導波管による
シリカベースの光マトリックススイッチ(Silica-based
optical-matrix switch with intersecting Mach-Zehn
der waveguides for larger fabricationtolerances)
”に述べられているように,これと同じ原理に基づく
サーモ−オプティカルスイッチは,いくつかの入力と出
力でスイッチングマトリックスを構成するのに使用でき
る。
−オプティカルスイッチの挙動は,実質的に波長には依
存しない。それゆえ波長選択的な伝送のためには,上記
スイッチは光バンドパスフィルターと組み合わされなけ
ればならない。光ポートとしての半導体増幅器又は電気
光学効果を用いた導波路スイッチもまた波長選択性の欠
如が典型的であり,さらに,これらのスイッチは著しく
偏光に依存する。
によれば,非常に近く設定されたチャンネルをもつ波長
分割多重方式伝送システムで用いることも出来る高い選
択性能のスイッチが提供される。本発明によるスイッチ
は,各々が該スイッチの第一入力と第一出力である入力
ポート(P1)と出力ポート(P2)を備えた第一3ポ
ート光サーキュレーター(C1),各々が該スイッチの
第二入力と第二出力である入力ポート(P’1)と出力
ポート(P’2)を備えた第二3ポート光サーキュレー
ター(C2),及び第一サーキュレーターの入出力ポー
ト(P3)と第二サーキュレーターの入出力ポート
(P’3)の間に接続し,サーキュレーター(C1,C
2)の一方の入力ポートに入った,ある与えられた波長
の搬送波が同一のサーキュレーターの出力ポートに出て
いく(直線状態),もしくはもう一方のサーキュレータ
ーの出力ポートに出ていく(交差状態)ように,前記波
長の搬送波を反射または透過するという,二つの可能な
状態のうちの一方へ切り換えるための手段を備えた波長
可変光バンドパスフィルター(FP)とを含む。好まし
くは,上記フィルターは共振空洞光ファイバーフィルタ
ーであり,状態の切り換えや波長の調節のために空洞長
を調節するための手段をもっている。
分かりやすくなるだろう。図1から判るように,本発明
のスイッチ(本機器)にはマイクロ−オプティクスで用
いられている一対のサーキュレーターC1,C2と前記
二つのサーキュレーター間に接続されたバンドパスフィ
ルターFPがある。サーキュレーターC1,C2は,片
方向入力ポートと片方向出力ポートと両方向入出力ポー
トとをもった3ポート機器である。入力ポートP1,P
1’は前記スイッチの2つの入力であり,各々,入力線
1,1’に接続し,出力ポートP2,P2’は前記スイ
ッチの2つの出力であり,各々,出力線2,2’に接続
し,ポートP3,P3’は各々,信号をサーキュレータ
ーC1,C2からフィルターFPに,およびその逆に伝
送するファイバー3,4に接続している。
長選択性をもちかつ,ここでの減衰は小さくなければな
らず,通過帯域に相当する波長の信号は通し,その他の
すべてを通さないことが可能でなければならない。例え
ば,フィルターFPはファブリ−ペロー(Fabry-Perot)
空洞共振器が使用でき,ファイバー3,4のうちの一つ
の端がミラーで,もう一方のファイバーにつながる素子
の表面にもう一方のミラーがあり,前記素子は前記共振
器と同じくらいの大きさと,事実上ファイバーコアーと
同じ屈折率をもつ。前記空洞長,従ってフィルター通過
帯域を変えるために,電圧制御の圧電器(piezo-electri
c device) で前記素子をシフトする。チューナブルファ
ブリ−ペローフィルターの構造は,例えば1990年9
月16−20日,アムステルダムにおけるECOC '
90コンファレンスで発表された論文“フィールド−ワ
ーシイ ハイパフォーマンス チューナブル ファイバ
ーファブリ−ペロー フィルター(A field-worthy,high
performance tunable fiber Fabry-Perot filter)”に
記述されている。圧電器の制御電圧は,いくつかの電圧
値を発生できる電圧源により印加され,その各々の電圧
値が入力線1,1’に存在する波長のうちの一つを中心
とする通過帯域に相当する。光サーキュレーターとチュ
ーナブルファブリ−ペロー空洞共振器フィルターの両方
とも市販されている。
め,機器入力のうちの一つのみについて考え,これを入
力1とし,ある波長の組 λ1,λ2...λnが使用
可能で,与えられた時刻での伝送操作が波長iの搬送波
に関係すると仮定する。この搬送波が出力線2’または
2のどちらへ伝送されるべきかにより,共振通過帯域が
波長λiを中心とするような制御電圧VをフィルターF
Pの圧電器に印加しなければならない。一番目の場合
は,前記フィルターのファブリ−ペロー共振器はその波
長の光に対して透過的であり,搬送波λiはポートP
1,サーキュレーターC1のポートP3,ファイバー
3,フィルターFP,ファイバー4およびC2のポート
P3’,P2’を通り,入力1から出力2’にぬける
(スイッチの交差状態)。二番目の場合は,光はファイ
バー3に沿いFPから反射し,C1のポートP3,P2
を通り出力2にぬける(スイッチの直線状態)。
=1548.45nmにおける特性を示す。図中,曲線
TはポートP2’から出ていくパワーのパーセント 対
フィルターFPに印加する電圧の関係を表し,曲線R
はそれに対応してポートP2から出ていくパワーのパー
セントを表す。これらの曲線より,交差状態はV=1
1.25Vで得られ,電圧を上げて11.65Vにすれ
ば今度は直線状態が得られることが判る。本発明のスイ
ッチはまた入力1’に入ってくる波長λiの搬送波に対
して同じ直線または交差状態を呈し,前記搬送波はもし
印加電圧がフィルターのチューニング電圧に等しけれ
ば,出力2を通り出ていく(進路:C2のポートP
1’,P3’,ファイバー4,FP,ファイバー3,C
1のポートP3,P2)けれど,等しくなければFPで
C2のポートP3’の方向へ反射され,ポートP2’を
通って出力2’に到達する。
圧Vにより選択できる。一般的には,与えられた電圧に
対して,フィルターがその電圧で調節しえる搬送波には
もっぱら交差状態になり,その他全てには,直線状態に
なる。例えば,前記カワチ らによる論文に示されるよ
うに,n×nマトリックス(n>2)を構成するため
に,いくつかの機器をつなげて接続できる。図2から判
るように各々のスイッチで損失が発生するので,信号レ
ベルを回復するために,例えばアクティブファイバーや
半導体増幅器などの増幅器をマトリックスの数段後に導
入しなければならない。
で容易に市販の機器を利用して組み上げられることに加
え,実に高い波長選択性をもつ。数ギガヘルツのスペク
トル幅のフィルターの予備評価では,二つの共振器ミラ
ーの反射率が実質的に同じであることを仮定すれば,波
長分割多重方式の隣接したチャンネルが十分の数ナノメ
ーター離れている時は,クロストークが無視できること
が示されている。さらに,各々の構成要素が偏光に依存
しないので,本機器の挙動は偏光に依存しない。ここで
述べられたことは単に非限定的な実施例として与えられ
たものであって,本発明の範囲内で変形,改良が可能な
ことは明白である。
ムである。
アグラムである。
Claims (5)
- 【請求項1】 二入力,二出力光スイッチであって,各
々が該スイッチの第一入力と第一出力である入力ポート
(P1)と出力ポート(P2)を備えた第一3ポート光
サーキュレーター(C1),各々が該スイッチの第二入
力と第二出力である入力ポート(P’1)と出力ポート
(P’2)を備えた第二3ポート光サーキュレーター
(C2),及び第一サーキュレーターの入出力ポート
(P3)と第二サーキュレーターの入出力ポート(P’
3)の間に接続し,サーキュレーター(C1,C2)の
一方の入力ポートに入った,ある与えられた波長の搬送
波が同一のサーキュレーターの出力ポートに出ていく
(直線状態),もしくはもう一方のサーキュレーターの
出力ポートに出ていく(交差状態)ように,前記波長の
搬送波を反射または透過するという二つの可能な状態の
うちの一方へ切り換えるための手段を備えた波長可変光
バンドパスフィルター(FP)を含むことを特徴とする
前記光スイッチ。 - 【請求項2】 フィルター(FP)の状態を切り換える
ための手段が波長分割多重方式の入力に用いられるいく
つかの波長の信号を前記フィルターが反射または透過す
るようにさせ得ることを特徴とする請求項1に記載のス
イッチ。 - 【請求項3】 前記フィルター(FP)が共振空洞光フ
ァイバーフィルターであり,状態の切り換えや波長の調
節のために,空洞長を可変電圧源で制御し調節する手段
を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記
載のスイッチ。 - 【請求項4】 いくつかの同一の素子と一緒に接続さ
れ,n入力,n出力マトリックスを構成することを特徴
とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のスイッ
チ。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか一項に記載
のスイッチを使ったスイッチイングマトリックスを含む
波長分割多重方式光通信ネットワークの伝送ノード。
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