JPH08172395A - 光信号切替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】光信号を少ない損失で切替え、切替え先のポー
ト数を大きくできる光信号切替え装置を提供する。 【構成】波長可変制御光源１０、制御光と光信号を合波
する光カプラ１２、および、制御光と光信号の四光波混
合により光信号の波長変換を行う四光波混合媒体１３が
接続された光信号波長変換装置１５の後段、又は、異な
る発振波長を持つ複数の制御パルス光源、制御光と時間
多重光信号を合波する光カプラ、および、制御光と時間
多重光信号の四光波混合により時間多重光信号の波長変
換を行う四光波混合媒体が接続された光信号波長変換装
置の後段に、異なる反射波長を持つ複数のファイバグレ
ーティングフィルタ１６および光サーキュレータ１８が
縦続接続された波長分離装置２１が結合され、時間多重
光信号がチャンネル毎に異なる光信号出力ポートから出
力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光信号の進路を切替え
る装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光信号に対して波長変換を行った後、Ｎ
個のポートのいずれかより出力させるこの種の光信号切
替え装置については、図１に示すような技術が知られて
いる。図１の光信号切替え装置は、波長可変制御光源1
0、光カプラ12および四光波混合媒体13からなる光信号
波長変換装置15と、３dBカプラおよび誘電体多層膜干渉
フィルタ22-1〜N からなる波長分離装置21とにより構成
される。

【０００３】波長λs の光信号と波長λm ′（≠λs 、
１≦ｍ≦Ｎ）の制御パルスとを合波し、四光波混合媒体
13へ入力する。四光波混合媒体13中での四光波混合によ
り、光信号は波長λm へ波長変換される。この波長変換
された光信号を、Ｎ通りの異なる透過波長を持つ誘電体
多層膜干渉フィルタ22-1〜N を挿入したＮ個の光信号出
力ポート20-1〜N に等分離する。波長変換された光信号
は、透過波長λm の誘電体多層膜干渉フィルタ22-mが挿
入された光信号出力ポート20-mのみから出力される。こ
の場合、変換先の波長を変えることにより任意の光信号
出力ポートへ光信号を切替えることができる。

【０００４】また、時間多重光信号を切替える光信号切
替え装置については、図２に示すような技術が知られて
いる。図２の光信号切替え装置は、制御パルス光源11、
光カプラ12および四光波混合媒体13からなる光信号波長
変換装置15と、誘電体多層膜干渉フィルタ22とにより構
成される。

【０００５】光信号の波長がλs であり、Ｎチャンネル
の光信号が時間多重されているとする。この光信号と、
光信号の中のチャンネルｍ（１≦ｍ≦Ｎ）のみと時間的
に重なる制御光パルス列（波長λm ′（≠λs ））を合
波し、四光波混合媒体13へ入力する。四光波混合媒体13
中での四光波混合により、チャンネルｍの光信号のみに
対し波長λm への波長変換が行われる。この波長変換装
置15の後に挿入された透過波長λm の誘電体多層膜干渉
フィルタ22により、波長変換されたチャンネルｍの光信
号を任意の光信号出力ポートへ分離することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１に示した光信号切
替え装置においては、波長変換後にＮ個に分離させるこ
とによる光信号の損失のためにＮの大きさが制限されて
しまい、また、目的外の光信号出力ポートから光信号が
漏出しないように各誘電体多層膜干渉フィルタの中心波
長を互いに充分離しておく必要があり、これもＮの大き
さを制限する要因となってしまうという問題があった。
図２に示した光信号切替え装置においては、一つの光ス
イッチで１チャンネルしか分離できないという問題があ
った。

【０００７】本発明の目的は、波長変換を利用した光信
号切替え装置として、波長変換後の光信号を少ない損失
で切替え、切替え先のポート数Ｎをより大きくできる光
信号切替え装置を提供すること、ならびに、時間多重光
信号の切替え装置として、時間多重光信号を一つの光ス
イッチのみで同時にチャンネル毎に分離することが可能
である光信号切替え装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光信号切替え装
置は、波長可変制御光源、制御光と光信号を合波する光
カプラ、および、制御光と光信号の四光波混合により光
信号の波長変換を行う四光波混合媒体が接続された光信
号波長変換装置の後段に、異なる反射波長を持つ複数の
ファイバグレーティングフィルタおよび光サーキュレー
タが縦続接続された波長分離装置が結合され、光信号が
任意の光信号出力ポートから出力されるように構成され
たことを特徴とする。

【０００９】また、本発明の光信号切替え装置は、異な
る発振波長を持つ複数の制御パルス光源、制御光と時間
多重光信号を合波する光カプラ、および、制御光と時間
多重光信号の四光波混合により時間多重光信号の波長変
換を行う四光波混合媒体が接続された光信号波長変換装
置の後段に、異なる反射波長を持つ複数のファイバグレ
ーティングフィルタおよび光サーキュレータが縦続接続
された波長分離装置が結合され、時間多重光信号がチャ
ンネル毎に異なる光信号出力ポートから出力されるよう
に構成されたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の光信号切替え装置においては、光信号
はまず制御光と合波され、続いて四光波混合媒体中での
四光波混合により波長変換される。ここで、制御光波長
を変化させることにより変換後の光信号の波長を任意に
設定することができる。次いで波長変換された光信号は
波長分離装置へ入力される。波長分離装置は異なる反射
波長を持つ複数のファイバグレーティングフィルタおよ
び光サーキュレータを縦続接続した構成で、１個の入力
ポートと複数個の光信号出力ポートを備え、入力光は波
長に応じて異なる光信号出力ポートから出力される。

【００１１】制御光の波長を適当に設定することによ
り、波長変換後の光信号の光信号出力ポートを任意に選
択することが可能となり、即ち切替えが実現される。こ
の装置においては、波長変換後の光信号を等分離するこ
となく取り出すために低損失での切替えが行われ、光信
号出力ポート数を大きくすることが可能となる。また、
波長分離装置に用いられるファイバグレーティングフィ
ルタは、近傍波長光に対する消光比が誘電体多層膜フィ
ルタよりも優れているため、隣接する各フィルタの中心
波長の間隔を誘電体多層膜フィルタを用いる場合より狭
くすることが可能であり、これによりさらに光信号出力
ポート数をより多くすることができる。

【００１２】本発明の時間多重光信号を切替える光信号
切替え装置においては、時間多重光信号はまず複数の波
長が順次切り替わる制御光パルス列と合波され、四光波
混合媒体中での四光波混合によりチャンネル毎に異なる
波長へ変換される。即ち、時間多重光信号が波長多重光
信号へ変換される。

【００１３】波長変換された時間多重光信号は波長分離
装置へ入力される。波長分離装置は異なる反射波長を持
つ複数のファイバグレーティングフィルタおよび光サー
キュレータを縦続接続した構成で、１個の入力ポートと
複数個の光信号出力ポートを備え、入力光は波長に応じ
て異なる光信号出力ポートから出力される。変換後の波
長多重光信号は、波長分離装置によりチャンネル毎に異
なる光信号出力ポートから出力され、時間多重光信号を
同時分離する切替えが実現される。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）図３は、本発明の光信号切替え装置の第１
実施例の構成を示す。本実施例では、波長λs ＝1555.7
nmの光信号を４つの光信号出力ポート20-1〜20-4のいず
れかへ切替える例について示している。

【００１５】本実施例の光信号切替え装置は、光信号波
長変換装置15と波長分離装置21から構成される。光信号
波長変換装置15は、波長可変制御光源10、光カプラ12お
よび分散シフトファイバ14より構成される。波長可変制
御光源10からの制御光の波長は、λ1 ′＝1548.5nm、λ
2 ′＝1549.8nm、λ3 ′＝1551.9nm、λ4 ′＝1553.4nm
のいずれかに設定し、また、分散シフトファイバ14は、
長さが２５kmで、零分散波長が光信号波長と同じ1555.7
nmのものを用いた。分散シフトファイバ14の出力側は波
長分離装置21に接続される。

【００１６】波長分離装置21は、図に示すように、４段
の波長分離装置を縦続に接続した構成である。光信号入
力側から数えて１段目の波長分離装置は、３ポート型の
光サーキュレータ18-1と、光ファイバのコアに反射波長
λ1 のグレーティング17-1が形成されたファイバグレー
ティングフィルタ16-1とを有し、光サーキュレータ18-1
のポートにファイバグレーティングフィルタ16-1を接
続して構成される。ファイバグレーティングフィルタ16
-1は、２段目の波長分離装置にける光サーキュレータ18
-2のポートと接続される。グレーティング17-1により
反射された光信号は、光サーキュレータ18-1のポート
へ分離され、光信号出力ポート20-1より出力される。

【００１７】２、３、４段目の波長分離装置の構成も１
段目と同様である。なお、ファイバグレーティングフィ
ルタ16-4の端部19には、波長λ1 〜λ4 以外の光がグレ
ーティング17-4を透過して到達するので、その端部19を
斜研磨したりマッチングオイルにつけて、光ファイバ端
面からの反射の影響を除去する構成にするとよい。

【００１８】グレーティング17-1、17-2、17-3、17-4の
反射波長はそれぞれλ1 ＝1563.5nm、λ2 ＝1562.2nm、
λ3 ＝1560.0nm、λ4 ＝1558.3nmに設定した。波長λs
の光信号に対し、波長可変制御光源10からの制御光を光
カプラ12を用いて合波する。光信号を制御光と合波した
後、分散シフトファイバ14に入力する。光信号は分散シ
フトファイバ14中での四光波混合により、４通りの制御
光波長に対応して４通りの波長のいずれかに変換され
る。

【００１９】図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ
分散シフトファイバ14における入力および出力スペクト
ルを示している。図５（ｂ）中には、波長分離装置の透
過スペクトルも示してある。制御光波長がλ1 ′、λ2
′、λ3 ′、λ4 ′の場合の変換後の光信号波長をそ
れぞれλ1 ″、λ2 ″、λ3 ″、λ4 ″とし、波長λ1
′〜λ4 ′、λ1 ″〜λ4 ″、λs に対応する光周波
数をそれぞれ、ｆ1 ′〜ｆ4 ′、ｆ1 ″〜ｆ4 ″、ｆs
とすると、 ｜ｆu ′−ｆs ′｜＝｜ｆu ″−ｆs ｜（ｕ＝１〜４） の関係が成り立つ。

【００２０】本実施例においては、変換後の光信号波長
λ1 ″〜λ4 ″が、グレーティング17-1〜17-4の反射波
長λ1 〜λ4 とそれぞれ一致するよう、即ちλu ″＝λ
u （ｕ＝１〜４）となるよう、制御光波長λ1 ′〜λ4
′の波長を設定してある。なお、本実施例における分
散シフトファイバ14の零分散波長は光信号波長λsと同
じ波長のものを用いており、この場合、四光波混合にお
ける位相整合条件が満たされるために、広い波長域での
光信号の波長変換が可能となる。λ1 〜λ4 のいずれか
へ波長変換された光信号は、波長分離装置21へ入力され
る。波長変換後の光信号波長がλu の場合、この光信号
はｕ段目の波長分離装置まで低損失で到達し、グレーテ
ィング17-uにより反射され、光信号出力ポート20-uから
出力される。

【００２１】図６に制御光波長λ1 ′＝1548.5nmの場合
の分散シフトファイバ14の後（図６（ａ））および光信
号出力ポート20-1（図６（ｂ））におけるスペクトル測
定結果を示す。光信号の波長変換幅は 7.8nm、波長変換
効率（変換後光信号強度（dBｍ）−変換前光信号強度
（dBｍ））は−26.42dB であり、また、波長分離装置の
挿入損失は3.44dBであった。

【００２２】本実施例において、光信号として 2.5Ｇbi
t/s のＮＲＺ擬似ランダム信号を用いた場合の各ポート
からの出力光信号について、エラーレート測定を行っ
た。その結果、全てのポートからの出力光信号に対し、
受光レベル−３８dBｍにおいて、ビット・エラー・レー
トが１０^-9以下であることを確認した。また、波長変換
前の光信号におけるエラー・レート・カーブと比較した
場合のパワー・ペナルティは、全てのポートからの出力
光信号において、１dB以下であった。

【００２３】このように、本実施例における光信号切替
え装置においては、制御光波長をλ1 ′〜λ4 ′のいず
れかに設定することにより、光信号出力ポートを20-1〜
20-4のいずれかより選択することが可能となり、光信号
の切替えが実現される。本実施例においては、四光波混
合を起こすための非線形媒体として、分散シフトファイ
バ14を用いる例を示したが、分散シフトファイバ14の代
わりに半導体レーザ増幅器を用いて、半導体レーザ増幅
器中の四光波混合により波長変換を行うこともできる。

【００２４】（実施例２）図４は、本発明の光信号切替
え装置の第２実施例の構成を示す。本実施例では、４つ
のチャンネルの光信号が多重された時間多重光信号（波
長λｓ＝1555.7nm）を、４つの光信号出力ポート20-1〜
20-4へ分離し、出力させる切替えの例について示してい
る。

【００２５】本実施例の光信号切替え装置は、光信号波
長変換装置15と波長分離装置21から構成される。光信号
波長変換装置15は４台の制御パルス光源11-1〜11-4、光
カプラ12および分散シフトファイバ14より構成される。
制御パルス光源11-1〜11-4からの制御パルス光の波長は
それぞれλ1 ′〜λ4 ′であり、繰り返し周波数は光信
号の各チャンネルの繰り返し周波数と同じである。４台
の制御パルス光源11-1〜11-4からのパルス列に、それぞ
れ異なる量の遅延を与えて合波することにより、λ1 ′
〜λ4 ′が順に切替わる制御光パルス列を作り出す。分
散シフトファイバ14は、長さが２５kmで、零分散波長が
光信号波長と同じ1555.7nmのものを用いた。分散シフト
ファイバ14の出力側は、波長分離装置21に接続される。
波長分離装置21の構成は実施例１と同様である。

【００２６】図に示すように、チャンネル１〜４の時間
多重光信号に対し、制御パルス光源11-1〜11-4からの波
長λ1 ′〜λ4 ′の制御光パルスがそれぞれ時間的に重
なるように光カプラ12により合波する。時間多重光信号
を制御光パルス列と合波した後、分散シフトファイバ14
に入力する。チャンネルｕ（ｕ＝１〜４）の光信号は、
波長λu ′の制御光パルス列と合波され、分散シフトフ
ァイバ14中での四光波混合により、λu へ波長変換され
る。チャンネル毎に異なる波長へ変換された光信号は、
波長分離装置21へ入力される。波長変換後のチャンネル
ｕの光信号（波長λu ）は、ｕ段目の波長分離装置まで
低損失で到達し、グレーティング17-uにより反射され、
光信号出力ポート20-uから出力される。

【００２７】このように、本実施例の時間多重光信号を
切替える光信号切替え装置においては、時間多重光信号
をチャンネル毎に異なる波長へ変換した後、波長分離装
置21によりチャンネル毎に異なる光信号出力ポートから
出力させることにより、時間多重光信号を同時分離する
切替えが実現される。本実施例においては、四光波混合
を起こすための非線形媒体として、分散シフトファイバ
14を用いる例を示したが、分散シフトファイバ14の代わ
りに半導体レーザ増幅器を用いて、半導体レーザ増幅器
中の四光波混合により波長変換を行うことも可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光信号切
替え装置は、光信号の波長変換後に、異なる反射波長を
持つ複数のファイバグレーティングフィルタ16および光
サーキュレータ18を縦続接続した構成の波長分離装置21
を用いて波長分離を行うため、波長変換後の光信号を光
信号出力ポート20の数だけ等分離する必要がなく、した
がって、低損失での切替えが可能となり、３dBカプラと
誘電体多層膜フィルタを用いる従来方法よりも光信号出
力ポート数が多い切替えを実現できる。また、ファイバ
グレーティングフィルタ16は、近傍波長光に対する消光
比が誘電体多層膜フィルタよりも優れているため、隣接
する各フィルタの中心波長の間隔を、誘電体多層膜フィ
ルタを用いる場合よりも狭くすることが可能であり、こ
れによりさらに光信号出力ポート数が多い切替えを実現
できる。

【００２９】また、本発明の時間多重光信号を切替える
光信号切替え装置は、波長が順次切替わる制御光パルス
列により、時間多重光信号をチャンネル毎に異なる波長
へ変換した後、異なる反射波長を持つ複数のファイバグ
レーティングフィルタ16および光サーキュレータ18を縦
続接続した構成の波長分離装置21を用いて、光信号をチ
ャンネル毎に異なるポートから出力させることにより、
時間多重光信号を同時分離する切替えを実現する。

【００３０】これらの光信号の切替え装置は、全光操作
による光スイッチング動作を高速かつ低損失で実現する
ものであり、将来の全光ネットワークにおいて有効に利
用されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光信号切替え装置を示す図である。

【図２】従来の時間多重光信号切替え装置を示す図であ
る。

【図３】本発明の光信号切替え装置の第１実施例の構成
を示す図である。

【図４】本発明の光信号切替え装置の第２実施例の構成
を示す図である。

【図５】分散シフトファイバ中の四光波混合による波長
変換を説明する図である。

【図６】制御光波長λ1 ′＝1548.5nmの場合のスペクト
ルを示す図である。

【符号の説明】

１０ 波長可変制御光源 １１ 制御パルス光源 １２ 光カプラ １３ 四光波混合媒体 １４ 分散シフトファイバ １５ 光信号波長変換装置 １６ ファイバグレーティングフィルタ １７ グレーティング １８ 光サーキュレータ １９ ファイバグレーティングフィルタの端部 ２０ 光信号出力ポート ２１ 波長分離装置 ２２ 誘電体多層膜干渉フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小向 哲郎 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 中沢 正隆 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長可変制御光源、制御光と光信号を合
   波する光カプラ、および、制御光と光信号の四光波混合
   により光信号の波長変換を行う四光波混合媒体が接続さ
   れた光信号波長変換装置の後段に、 異なる反射波長を持つ複数のファイバグレーティングフ
   ィルタおよび光サーキュレータが縦続接続された波長分
   離装置が結合され、 光信号が任意の光信号出力ポートから出力されるように
   構成されたことを特徴とする光信号切替え装置。
2. 【請求項２】 異なる発振波長を持つ複数の制御パルス
   光源、制御光と時間多重光信号を合波する光カプラ、お
   よび、制御光と時間多重光信号の四光波混合により時間
   多重光信号の波長変換を行う四光波混合媒体が接続され
   た光信号波長変換装置の後段に、 異なる反射波長を持つ複数のファイバグレーティングフ
   ィルタおよび光サーキュレータが縦続接続された波長分
   離装置が結合され、 時間多重光信号がチャンネル毎に異なる光信号出力ポー
   トから出力されるように構成されたことを特徴とする光
   信号切替え装置。