JPH08122559A - 波長選択性光遅延線 - Google Patents

波長選択性光遅延線

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JPH08122559A
JPH08122559A JP7263061A JP26306195A JPH08122559A JP H08122559 A JPH08122559 A JP H08122559A JP 7263061 A JP7263061 A JP 7263061A JP 26306195 A JP26306195 A JP 26306195A JP H08122559 A JPH08122559 A JP H08122559A
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JP
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wavelength
optical
delay
delay line
optical signal
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JP7263061A
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Pierre Sansonetti
ピエール・サンソネツテイ
Jean Michel Gabriagues
ジヤン−ミシエル・ガブリエーグ
Isabelle Riant
イサベル・リアン
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Alcatel NV
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術に伴う不都合をなくし、時間交換を
実施するための波長多重化光信号の光処理システムを提
供する。 【解決手段】 直列に配列された少なくとも２本の波長
選択性遅延線を有する完全に光学式の交換装置であっ
て、前記選択性遅延線は通過する光路長を長くすること
により光信号の伝播を遅らせる遅延線（ｇｊ）と、所与
の波長の光信号を導波構造内より抽出するとともに、所
与の波長の前記光信号を遅延（ｊτ）させるよう前記遅
延線（ｇｊ）を介して前記光信号を前記導波構造内に再
注入する抽出／再注入手段（ｃｊ）とを備える。波長多
重化光遠隔通信システムに適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバのよう
な導波構造における光情報伝送システムに関し、特に波
長を利用した多重システムのような同一の導波構造上を
同時に伝送される複数の波長を利用するシステムに関す
る。
【０００２】本発明は、波長選択性遅延線、すなわち同
一の導波構造上に同時に存在する他の波長を妨害するこ
となく波長λB の光信号を所望の時間だけ遅延させる装
置に関する。
【０００３】
【従来の技術】本発明の装置によって解決される問題を
例示するために、当業者に周知の、英語でＷＤＭ（wave
length-division multiplexing：波長多重化）およびＡ
ＴＭ（asynchronous transfer mode：非同期伝送モー
ド）と呼ばれる波長を利用した非同期多重マルチチャネ
ルパケットを利用して光を伝送するシステムの例を考慮
に入れて説明する。ＷＤＭシステムでは、光信号は信号
の波長に応じて経路指定される。受信側は各々１つの波
長に割り当てられ、信号は全て対応する波長によって変
調される。
【０００４】以上のように、受信側も異なり、従って波
長も異なる信号を互いに干渉させずに１本の単一導波構
造上で同時に伝送することができる。
【０００５】にもかかわらず、用途によっては処理装置
まで同時に情報を伝送したとしても情報を順次処理する
ことが必要になり、波長の異なるパケットの到着順序を
決定したり変更したりすることが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そうすると、他の信号
を遅延することなく伝送し続けながら、１つ以上の信号
を遅延させなければならない。
【０００７】より一般的には、用途を見越して必要な時
間的な順序に応じて自由に調整して各波長および各信号
を任意に遅延させる手段を有する装置が求められる。
【０００８】換言すれば、課題は、データパケットの光
時間多重化(multiplexage temporeloptique) システム
用の、例えば大容量網内のＡＴＭセルのすべての光を経
路指定するための時間「交換器」（"brasseur" tempore
l）を実現することである。
【０００９】従来技術では、上述の問題は光信号を電気
信号に変換して信号を電気的に処理し、次いで処理後に
光信号に再変換することによって解決されていた。この
方法は費用が高くつき、また大変複雑である。
【００１０】本発明の目的は、従来技術に伴う不都合を
なくし、時間交換を実施するための波長多重化光信号の
光処理システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】以上の目的のため、本発
明による完全に光学式の交換装置は、直列に配列された
少なくとも２本の波長選択性遅延線を有し、前記各線が
通過する光路長を長くすることにより光信号の伝播を遅
らせる遅延線と、所与の波長の光信号を導波構造内より
抽出するとともに、所与の波長の前記光信号を遅延させ
るよう前記遅延線を介して前記光信号を前記導波構造内
に再注入する抽出／再注入手段とを備えることを特徴と
する交換装置を実現できる。
【００１２】一態様によれば、抽出／再注入手段はブラ
ッグ格子型の回析格子を使用した光カプラの形をとる。
【００１３】例えば、回析格子は光カプラの連結部に配
置される。
【００１４】一般に遅延線は多重化されるパケットすな
わちモティーフの持続時間分の遅延を実行する。
【００１５】より効果的には、前記の少なくとも２本の
波長選択性遅延線は、異なる波長λｊについて遅延を実
行する遅延線を各々有し、それぞれの遅延線での遅延時
間はｊτ（ｊは整数）で表される。
【００１６】さらに本発明によれば、波長多重化から時
間多重化への完全に光学式の多重変換器は上述の交換装
置を有する。
【００１７】本発明のその他の利点および特徴につい
て、添付の図面とともにいくつかの実施例に従って詳述
する。
【００１８】
【発明の実施の形態】添付の図面に示す例は本発明の実
現形態を限定するものではなく、本発明の原理と用途を
例示するものである。図面中、同一参照符号は全て同一
要素を表す。
【００１９】図１は本発明を実現するために必要な要素
を概略的に表したものであり、その機能原理を例示する
ものである。
【００２０】波長を利用した多重信号は、入力部ＧE と
出力部ＧS とを有する導波構造Ｇ内を伝播する。これら
の信号は多重信号として生成されることができる。図１
に、異なる波長λ1 、．．．λB 、．．．λn に対応す
る複数のｎ個の光源が表されている。各波長は異なる伝
送路Ｋ1 、．．．ＫB 、．．．Ｋn を通過する搬送波で
ある。全ての伝送路は、多重化されて、例えば光ファイ
バまたは光導波路でできている導波構造Ｇ内に同時に存
在する。
【００２１】情報パケットの伝送時間について考察す
る。標準ＡＴＭセルは５３バイトからなる。ビット伝送
速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓのとき、τ＝４２．４ｎｓとな
り、このときファイバの長さＬ＝ｃτ／ｎ＝８．７７ｍ
である。従って８．７７ｍのループによってＡＴＭパケ
ットに均一な遅延τを誘導できる。
【００２２】これらのパケットは同時に提供される場合
もあればそうでない場合もある。それは所定の時間に伝
達される多重情報の量によって決まる。
【００２３】複数の波長を利用した多重伝送について説
明する。所定の時間、導波構造Ｇ上に存在する、上述の
複数の波長全てにおける信号は全て以下の数式１で表さ
れる。
【００２４】
【数１】
【００２５】導波構造ＧE は、波長選択性光カプラＣへ
全信号を伝送する。カプラは４つのアクセスを有する。
これらのアクセスを図面に１、２、３、４で示す。アク
セス１はカプラＣの入力部を構成する。波長
【００２６】
【数２】
【００２７】の多重信号が、導波構造ＧE を介して選択
性カプラの入力アクセス１へ伝送される。
【００２８】波長選択性光カプラはまだ市販されていな
い光学要素である。
【００２９】また、以下に機能原理とともに実現可能な
方法を簡潔に述べる。本発明を実現するための方法はこ
れだけに限定されるものではない。波長選択性光カプラ
は本発明の範囲から逸脱することなく他の方法により実
現することもできる。
【００３０】以下に述べる波長選択性光カプラの実現方
法は、本出願人により本出願と同日の１９９４年１０月
１１日に出願のフランス特許出願第９４／１２１１２号
に詳細に述べられている。詳細については必要に応じて
その特許出願を参照されたい。
【００３１】このような波長選択性光カプラは、まだ市
販されていない光学要素を利用して例えば、ブラッグ格
子Ｂによって反射されるスペクトル帯域に対してはマイ
ケルソン干渉計と同様の機能を果たし、ブラッグ格子波
長λB の周辺帯域外で機能を果たすマッハ−ツェンダー
干渉計のアーム内に各々等価の２つのブラッグ格子を採
用することによって実現することができる。
【００３２】波長選択性光カプラをより効果的に実現す
るために、ブラッグ格子を採用して光カプラと４つのア
クセスとの結合部分において所望の波長λB を反射し、
他の波長を全て透過させることが特徴として挙げられ
る。このようなカプラは、ブラッグ格子によって反射さ
れる波長に対応する波長λB の信号を、波長
【００３３】
【数３】
【００３４】の複数の多重信号を伝達するのに適した導
波構造Ｇから抽出し、またはこの導波構造Ｇ内へ入射さ
せるためにも利用される。
【００３５】より好ましくは、光カプラは１００％カプ
ラであって、入射損はほとんどゼロ（カプラ１台あたり
約０．１ｄＢのオーダー）である。この光カプラはあら
ゆる方法、例えば当業者に周知の半導体ガラス基板また
は半導体シリカ基板の作製と光ファイバの研磨、溶融お
よび引き伸ばし（ｔｉｒａｇｅ）の技術を統合したオプ
トエレクトロニクスの技術を利用することによって実現
することもできる。
【００３６】さらにブラッグ格子は、波長選択性カプラ
として作用するように前記カプラの結合部分に利用され
る。
【００３７】実際ブラッグ格子は、格子の周期性に対応
する波長λB を除く全ての波長に対して透過性となって
いる。この波長λB のみがブラッグ格子Ｂを介して反射
される。
【００３８】ブラッグ格子Ｂがない場合、カプラが１０
０％カプラであるため入力アクセス１に入射する全ての
光
【００３９】
【数４】
【００４０】を出力アクセス４上に見出すことができ
る。しかしブラッグ格子Ｂは波長λB を反射するため、
この波長は出力アクセス４へは伝送されずにアクセス２
の方向へ反射される。一方この波長λB を除いた全ての
残光
【００４１】
【数５】
【００４２】は１００％出力アクセス４に結合及び伝送
される。波長選択性カプラは他の波長
【００４３】
【数６】
【００４４】と干渉することなくスペクトル
【００４５】
【数７】
【００４６】から波長λB を抽出し、また損失なくこの
理論を実現することができる。実際の損失は、カプラ毎
に約０．１ｄＢのオーダーとなる。
【００４７】ブラッグ格子はあらゆる方法によって実現
することができ、それは当業者に周知の従来技術からな
り、特に光ファイバの構造上の欠陥の集中しているとこ
ろに局所的に紫外光を利用することによって屈折率を周
期的に変化させることによって実現できる。これらの欠
陥は、例えば直径の小さなファイバ（例えば約１．４０
μｍ）に使用されるゲルマニウムの比率などに関連し
て、ドーピングの結果生じるものである。標準直径（８
〜９μｍ）のファイバでは、数週間の間かなり高い圧力
（２００〜３００バール）の水素雰囲気中に装置を配置
して得られる水素吸収によって十分な値の欠陥率が得ら
れる。
【００４８】波長選択性光カプラは、以下の方法でブラ
ッグ格子Ｂの波長λB を有する信号を入射させることも
できる。他の全波長
【００４９】
【数８】
【００５０】のスペクトルは、ブラッグ格子Ｂに対して
透過な波長であるため１００％カプラＣによって主要な
入力アクセス１から出力アクセス４へ損失なく伝送され
ることを想起されたい。波長λB の信号をアクセス３を
介してカプラＣへ入射させると、前記信号を前記ブラッ
グ格子Ｂによって出力アクセス４に向けて反射させるこ
とができ、その結果主要な入力アクセス１から出力アク
セス４へ伝送される信号
【００５１】
【数９】
【００５２】のスペクトルに多重化して結合することが
できる。
【００５３】図１に示すように、波長選択性カプラＣの
抽出アクセス２を光遅延線ｇの端部に接続することがで
きる。このとき光遅延線（例えば特定の長さの１本の光
ファイバ）は伝搬遅延τに物理的に対応する長さを有す
る。また前記遅延線ｇのもう一方の端部を波長選択性遅
延線となるように前記波長選択性カプラＣの入射アクセ
ス３に接続することができる。
【００５４】実際図１に概略的に示すように、ブラッグ
格子Ｂの波長λB を有する信号は、他の波長
【００５５】
【数１０】
【００５６】を有する多重信号に対して遅延τ分遅れて
導波構造の出力側ＧS に達する。他の波長についても異
なる光源λi 、．．．λB 、．．．λn から発生するパ
ケット信号に任意の順序を与える作業を所望の頻度で繰
り返し行うことができる。図２に一例を示す。
【００５７】図２は、波長選択性遅延線の基本ループ及
びパラメータを示すブロックモジュールであって、図３
に示す本発明の用途を例示するためのものである。
【００５８】一般に図２に示すように、波長選択性遅延
線の基本ループ及びパラメータループは光遅延線であっ
て、ｎ＋１個の異なる波長λi のうち波長λn-j に作用
する。このときｉとｊとは０からｎまでの整数である。
ｊ番目の遅延線は波長λn-jにのみ遅延ｊτを誘導す
る。この波長は光カプラＣｊの結合部においてブラッグ
格子Ｂによって反射される唯一の波長である。波長選択
性光カプラＣｊの抽出出力２と入射入力３との間に結合
された光ファイバｇｊの誘導によってこの遅延ｊτが得
られる。導波路ｇｊの長さは導波路材料内の光の伝搬速
度を考慮し遅延ｊτを与えるように選択される。その値
はｃ／ｎ：Ｌ＝ｊτｃ／ｎとなる。
【００５９】他の波長
【００６０】
【数１１】
【００６１】は、波長選択性カプラＣｊの主要入力１と
主要出力４との間でブラッグ格子Ｂｊを介して遅延も反
射も損失もなく伝送される。
【００６２】以上説明した一般論を完全にするためだけ
にｊ＝０という値が含まれることに注目されたい。とい
うのもこの値は波長λn-j ＝λn に対する遅延ｊτ＝０
に対応するものだからである。遅延がないため、波長λ
n のために選択性遅延線という物理的な装置を使用する
こともない。
【００６３】図３は、本発明による波長選択性遅延線を
完全に光学式の時間交換器において適用した例を概略的
に示したものである。波長選択性遅延線の各ループは図
２で示したとおりである。
【００６４】光学データパケットＡ、Ｂ．．．Ｚは時間
交換器の入力側の光導波路Ｇ1 上のパケット列ＴE （Ｔ
ＤＭ）内にある。パケット列は、パケット列の順序
（Ａ；１番目、Ｂ；２番目、Ｚ；最後）と、図１の例の
ようにτと呼ばれる各パケットの持続時間と、本例にお
いて最初は全てのパケットと同様の各パケットの光信号
の波長λL とによって特徴づけられる。
【００６５】パケットの時間交換を行う前に波長を多重
化する。各パケットは固有の波長λi の影響を受け、入
力Ｇ1 側のパケット列ＴE （ＴＤＭ）内の多重化時の位
置と出力ＧS 側の出力パケット列Ｔs （ＴＤＭ／ＷＤ
Ｍ）内の多重化時の位置との偏差によってその波長は決
まる。波長の多重化は、図３に示す例と異なる方法によ
っても実現できる。波長コンバータＦは、チューニング
制御回路ＣＦの出力ＣＯから得られるコンバータ用のコ
マンド信号ＣＣによって任意の波長にチューニング可能
である。チューニング回路ＣＦは、入力ＣＩ上でパルス
間の持続時間がτである、周期的なパケットクロックパ
ルス列を受信する。チューニング回路ＣＦは各クロック
パルス毎にコマンド信号ＣＣを伝送し、波長コンバータ
Ｆを使用して波長を変調する。
【００６６】従って、第１の光導波路Ｇ1 によって波長
コンバータＦに送られるパケット列ＴE （ＴＤＭ）は、
光導波路Ｇ2 の第２の部分にあるパケット列ＴC （ＷＤ
Ｍ）に変換される。このパケット列において各パケット
（Ａ、Ｂ、．．．Ｚ）は、単一波長λ0 、λ1 、λn に
それぞれ関連している。このようにパケット列ＴC （Ｗ
ＤＭ）は波長を多重化し、光導波路Ｇ2 上の伝送路を同
数構成する波長スペクトル
【００６７】
【数１２】
【００６８】を介して伝送される。
【００６９】図２の光時間交換器は、光導波路Ｇ2 上の
交換器の入力側でアルファベット順に表された所定のパ
ケットＡ、Ｂ、．．．Ｚの時間順序を逆にするよう形成
される。これは各パケット毎に異なる光遅延を採用する
ことによって達成され、交換器の出力パケット列Ｔ
S （ＴＤＭ／ＷＤＭ）内に新たな位置が決定される。
【００７０】以上図１及び図２を用いて説明したよう
に、本発明による波長選択性光学遅延線によって光の遅
延を達成できる。パケットがｎ＋１個の場合、ｎ本の遅
延線を使って異なるｎ個の波長にそれぞれ作用させて異
なるｎ個の遅延を誘導しなければならない。図３の例で
は、パケットはＡ、Ｂ．．．Ｚと２６個あるためｎ＝２
５となる。
【００７１】以上説明したｊ番目の遅延線のようにカス
ケード（直列）に接続されて形成されたｎ本の波長選択
性遅延線の終端部の出力導波路ＧS 上に出力パケット列
ＴS （ＴＤＭ／ＷＤＭ）が得られる。パケット列Ｔ
S （ＴＤＭ／ＷＤＭ）の時間順序は、導波路Ｇ2 上の交
換器の入力側で表されるパケット列ＴC （ＷＤＭ）の時
間順序と逆順である。反対に各パケット（Ａ、
Ｂ、．．．Ｚ）はそれぞれ固有の波長λ0 、λ1 、λn
にあり、例えば光源／送信先をルーティングまたは同定
することを目的として対応する伝送路を同定し続けるこ
とができる。
【００７２】時間交換の例を簡単に要約して説明した
が、本記述と異なるランダムな交換においてパケットを
任意に置き換えることもできる。
【００７３】チューニング制御コマンド回路ＣＦを所定
の遅延に対応する波長に割り当てられるように同じ遅延
を必要とするパケットにプログラミングすることができ
る。プログラミング（ソフトウェア）に関しては完全な
変更が必要であるが、装置（ハードウェア）に関しては
いかなる物理的変更も必要ではない。従って、本明細書
中に記載の時間交換器を使用することによって、リアル
タイムに事実上の適応性を得るという待望の結果が得ら
れる。
【００７４】当業者なら本発明の範囲を逸脱することな
く、本発明のその他の変更および用途を思いつくであろ
う。例えば、図３に示すような配置のパラメータを適宜
選択することによって、時分割多重（ＴＤＭ）信号を完
全に光学的な信号に変換することとその逆も可能とな
る。
【００７５】
【発明の効果】従来技術に伴う不都合をなくし、時間交
換を実施するための波長多重化光信号の光処理システム
を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するために必要な異なる要素の機
能原理を示す概略図である。
【図２】波長選択性遅延線の基本ループとパラメータと
を示す本発明による適用例を例示するためのブロックモ
ジュールの概略図である。
【図３】波長を利用した多重プラケットの時間交換を適
用した状態における本発明の実施の例を示す概略図であ
る。
【符号の説明】
１ 入力アクセス ２ 抽出アクセス ３ 入射アクセス ４ 出力アクセス Ｂ ブラッグ格子 Ｃ 光カプラ Ｇ 導波構造
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ミシエル・ガブリエーグ フランス国、92600・アスニエーレ、リ ユ・ドウ・ラ・サブリエール、48 (72)発明者 イサベル・リアン フランス国、91120・パライソ、アブニ ユ・ドユ・ジエネラル・ドウ・ゴール、レ ジダンス・ドユ・パルク・３

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直列に配列された少なくとも２本の波長
    選択性遅延線を有する完全に光学式の交換装置であっ
    て、前記各線が、通過する光路長を長くすることにより
    光信号の伝播を遅らせる遅延線と、 所与の波長の光信号を導波構造内より抽出するととも
    に、所与の波長の前記光信号を遅延させるよう前記遅延
    線を介して前記光信号を前記導波構造内に再注入する抽
    出／再注入手段とを備えることを特徴とする交換装置。
  2. 【請求項２】 前記抽出／再注入手段がブラッグ格子型
    の回析格子を使用した光カプラの形をとることを特徴と
    する請求項１に記載の交換装置。
  3. 【請求項３】 前記回析格子が前記光カプラの連結部に
    配置されることを特徴とする請求項２に記載の交換装
    置。
  4. 【請求項４】 前記遅延線が多重化されるパケットすな
    わちモティーフの持続時間分の遅延を実行することを特
    徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の交換装
    置。
  5. 【請求項５】 前記少なくとも２本の波長選択性遅延線
    が、異なる波長λｊについて遅延を実行する遅延線を各
    々有し、それぞれの遅延線での遅延時間がｊτ（ｊは整
    数）で表されることを特徴とする請求項１から４のいず
    れか一項に記載の交換装置。
  6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか一項に記載の
    交換装置を備える、波長多重化（ＷＤＭ）から時間多重
    化への完全に光学式の変換装置。
JP7263061A 1994-10-11 1995-10-11 波長選択性光遅延線 Pending JPH08122559A (ja)

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