JPH09171114A - 光交換装置 - Google Patents

光交換装置

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JPH09171114A
JPH09171114A JP8287820A JP28782096A JPH09171114A JP H09171114 A JPH09171114 A JP H09171114A JP 8287820 A JP8287820 A JP 8287820A JP 28782096 A JP28782096 A JP 28782096A JP H09171114 A JPH09171114 A JP H09171114A
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optical
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optical signal
signal
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JP8287820A
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Kwang Uk Chu
コアン ウク チュ
Young Hyobu Won
ヨン ヒョブ ウォン
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KOREA TELECOMMUN AUTHORITY
KORIA TELECOMMUN OOSORITEI
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
KT Corp
Original Assignee
KOREA TELECOMMUN AUTHORITY
KORIA TELECOMMUN OOSORITEI
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
KT Corp
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光のモード間非干渉性を利用してモード変換
能力とモード選択能力によりチャンネル数を増加するこ
と。 【解決手段】 一定な単一モード光信号を出力する多数
の光送信手段４０１，４０２と、上記光送信手段４０
１，４０２から出力される光信号のモードをモード変換
信号により変換する多数のモード変換手段４０３，４０
４と、上記モード変換手段４０３，４０４からの光信号
を結合して一個の端子に出力するＮ×１結合手段４０５
と、上記Ｎ×１結合手段４０５からの光信号をＮ個に分
配するいろいろなモードの光信号中で選択モードだけの
光信号を通過させる多数のモード選択手段４０７，４０
８、および上記モード選択手段４０７，４０８からの信
号を受信する多数個の光受信手段４０９，４１０を具備
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路内のモード
変換とモード選択を利用した光交換装置に関するもので
ある。
【０００２】なお、本明細書の記述は本件出願の優先権
の基礎たる韓国特許出願第１９９５−３９４２９号（１
９９５年１１月２日出願）の明細書の記載に基づくもの
であって、当該韓国特許出願の番号を参照することによ
って当該韓国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の
一部分を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】最近、従来の電子交換機が持つ交換容量
の限界を克服するために光を利用した光交換方式につい
ての研究が活発に進行されている。その結果、光の直進
性を利用した光空間分割多重方式、光の高速性を利用し
た光時間分割多重方式、光の波長間の非干渉性を利用し
た光波長分割方式、光信号処理を利用した光コード分割
多重方式等が考案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は光導波路内の
モード変換とモード選択を利用した光交換装置を提供す
ることにその目的がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、一定な単一モード光信号を出力する複数の
光送信手段と、上記光送信手段から出力される光信号の
モードをモード変換信号により変換する複数のモード変
換手段と、上記モード変換手段からの光信号を結合して
１個の端子に出力するＮ×１結合手段と、上記Ｎ×１結
合手段からの光信号をＮ個に分配する１×Ｎ分配手段
と、上記１×Ｎ分配手段から出力される複数モードの光
信号中で選択モードだけの光信号を通過させる複数のモ
ード選択手段と、上記モード選択手段からの信号を受信
する複数の光受信手段とを具備することを特徴とする。
【０００６】また本発明は、一定な単一モード光信号を
出力する複数の光送信手段と、上記光送信手段からの光
信号を固定されたモードに変換する複数の第１モード変
換手段と、上記モード変換手段から入力された複数の光
信号を結合して１個の端子に出力するＮ×１結合手段
と、上記Ｎ×１結合手段からの１個の光信号を複数個に
分配する１×Ｎ分配手段と、上記１×Ｎ分配手段からの
光信号をモード変換信号により変換する複数の第２モー
ド変換手段と、上記第２モード変換手段でモード変換さ
れて出力される光信号の複数のモード中から選択モード
だけの光信号を通過させる複数のモード選択手段と、上
記モード選択手段からの光信号を受信する複数の光受信
手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００８】本発明を説明するために先に本発明を構成
するモード変換器、Ｎ×１結合器、１×Ｎ分配器、モー
ド選択器等の特徴を定義し、本発明による非折り曲げ(u
nfolded)Ｎ×Ｎ光交換装置の２実施形態を説明する。こ
の時光導波路内のモード変換と全ての選択についての理
解のための光繊維内のモード変換とモード選択を例とし
て説明する。
【０００９】光導波路は光が分散されず一定の経路を進
行するように光素子の構造を人為的に設計するものであ
る。光導波路内で光が進行できるモードの種類と数は光
導波路の構造により定められる。シリンダ構造の光導波
路を持つ光繊維はＶ−ｎｕｍｂｅｒにより光導波路の構
造が定められる（Ｖ−ｎｕｍｂｅｒというのは光繊維核
(core)の大きさ、核とcladdingとの屈折率の差、進行す
る光の波長等と関連する式により決定される）。そこ
で、このＶ−ｎｕｍｂｅｒにより進行できるモードの種
類と数、そして進行常数が定められる。Ｖ−ｎｕｍｂｅ
ｒが大きくなるほど進行可能なモードはＬＰ０１，ＬＰ
１１，ＬＰ２１，…順に増加する。例えば、Ｖ−ｎｕｍ
ｂｅｒが２．４０５未満ならばＬＰ０１モードだけが進
行でき、Ｖ−ｎｕｍｂｅｒが２．４０５以上３．８３２
未満の場合はＬＰ０１，ＬＰ１１モードまで進行でき
る。光繊維は、一般に進行できるモードの数として区分
するが、最低のモードＬＰ０１だけが進行可能な単一モ
ード(singlemode)の光繊維、ＬＰ０１とＬＰ１１が進行
可能な二重モード(twomode) 光繊維、多くのモードが進
行可能な多モード(multimode) 光繊維等がある。
【００１０】光が進行する時、光導波路に構造的変化が
なければ光は自分のモードを維持しながら進行する。し
かし、光導波路に特定の構造的変化があれば光は現在モ
ードと異なるモードに移行する。このような現象を‘モ
ード間カップリング’といい、移行する程度を‘カップ
リング比率’という。例えば、二重モード光繊維に最低
のＬＰ０１モードの光信号だけが進行する場合、光繊維
に一定間隔の曲げ(bending) を加えることにより、ＬＰ
１１モードとカップリングを誘発できるが、この時カッ
プリング比率が１００％の場合ＬＰ０１モードからＬＰ
１１モードへのモード変換が生じる。そして逆にＬＰ１
１モードの光信号だけが進行する場合にもＬＰ０１モー
ドへの変化を生じることができる。従って光導波路につ
いての物理的影響を調整することにより光信号のモード
変換を制御できるし、変換される比率も調整できる。こ
のようなモード変換は二重モードでない多モード光繊維
の場合にも可能である。
【００１１】図１の（Ａ），（Ｂ）は本発明によるモー
ド変換器１０１，１０２を示すものであって、制御端に
モード変換信号を入れて光信号のモード変換を制御でき
るが、モード変換信号がない場合には光信号がモード変
換なくそのまま通過する。そして多数のモードの光信号
が混ざっている場合はモード変換信号に合うモードだけ
がモード変換し、合わないモードはそのまま通過する特
徴を持つ。
【００１２】図１の（Ａ）はｉモード光信号｛Ｍｉ｝が
モード変換信号Ｍｉ→ＭｊによりＪモード光信号｛Ｍ
ｊ｝に変換されるものを示す（ここで‘｛ ｝’は光信
号を意味し、｛ ｝内の文字は光信号のモードを示す。
文字が多数の場合は各種のモードの光信号が結合される
ことを意味する）。この時ｉ＝ｊの場合はモード変換信
号がないことと同じである。
【００１３】図１の（Ｂ）はｎ個のモードが結合された
光信号｛Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｉ，…，Ｍｎ｝中でモード
変換信号Ｍｉ→Ｍｊと合うＭｉだけがＭｊにモード変換
するモード変換器を示す。
【００１４】カップリングはモード間だけではなくて光
導波路間にも生じる。例えば二個の光導波路を非常に接
近させた場合、一方の光導波路を進行する光信号が異な
る光導波路にカップリングされて光信号の一部が異なる
光導波路に移る。そして光導波路の間隔等を調節してカ
ップリング比率を調節できる。このようなものを‘方向
性カップリング’という。方向性カップリングを利用し
て二個の光導波路に各々入れる二個の光信号を一個の光
導波路に結合できるし、各光信号のモードが変わらない
ようにもできる。これを２×１結合器という。
【００１５】このような結合器の入力端数を増加させる
ために光導波路の設計をよくすることと、２×１結合器
をツリー構造にする場合、Ｎ×１結合器も可能である。
そして同一の原理を利用して一個の光導波路に入れる光
信号を多数の光導波路に分配する１×Ｎ分配器も可能で
ある。
【００１６】図２の（Ａ）は本発明によるＮ×１結合器
２０１を図示するもので、Ｎ個の入力端に各々任意モー
ドの光信号｛Ｍ１｝，｛Ｍ２｝，…，｛Ｍｎ｝が入る
と、１個の出力端に結合された光信号｛Ｍ１，Ｍ２，
…，Ｍｎ｝が出る特徴を持つ。
【００１７】図２の（Ｂ）は本発明に使用される１×Ｎ
分配器２０２を図示するもので、１個の入力端に一個以
上のモードの光信号｛Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｉ｝が入る
と、Ｎ個の出力端に同一のモードの光信号｛Ｍ１，Ｍ
２，…，Ｍｉ｝が各々分配されて出る特徴を持つ。
【００１８】光導波路に特定の構造的変化を与えると、
モード間カップリングの他にモード選択も可能となる。
例えばＬＰ０１とＬＰ１１モードが進行する二重モード
光繊維の場合、非常に大きな曲げを加えることによりＬ
Ｐ０１モードだけ通過させられる。そして種類が異なる
光繊維を接続してＬＰ１１モードだけを通過させること
もできる。このようなモード選択は多モード光繊維の場
合にも可能である。
【００１９】図３は本発明によるモード選択器３０１で
あって、いろいろなモードが混ざっている光信号｛Ｍ
１，Ｍ２，…，Ｍｉ，…，Ｍｎ｝のうち指定された選択
モードＭｉだけを通過させる。
【００２０】図４は本発明によるモード変換とモード選
択を利用した非折り曲げ(unfolded)Ｎ×Ｎ光交換装置の
一実施形態のブロック構成図である。
【００２１】図面のように本発明の一実施形態による光
交換装置は、一定な単一モード光信号を出力するＮ個の
光送信器４０１，４０２と、入力された光信号のモード
をモード変換信号により変換するＮ個のモード変換器４
０３，４０４と、入力されたＮ個の光信号を結合して一
個の端子に出力する一個のＮ×１結合器４０５と、上記
Ｎ×１結合器４０５から出力された一個の光信号をＮ個
に分配する一個の１×Ｎ分配器４０６と、多数のモード
中で選択モードだけを通過させるＮ個のモード選択器４
０７，４０８と、Ｎ個の光受信器４０９，４１０とを具
備する。
【００２２】Ｎ個の光送信器４０１，４０２から出力さ
れた光信号は各自の単一モードＭ１，Ｍ２，…，Ｍｎを
持つ。各々の光信号は光送信器４０１，４０２と連結さ
れたモード変換器４０３，４０４に入力されるがモード
変換信号によりＭ１→Ｍ１′，Ｍ２→Ｍ２′等にモード
変換される。Ｎ個の変換された光信号｛Ｍ１′｝，｛Ｍ
２′｝，…，｛Ｍｎ′｝はＮ×１結合器４０５と１×Ｎ
分配器４０６を経由した後、Ｎ個に分配されてＮ個のモ
ード選択器４０７，４０８に送られる。各々のモード選
択器４０７，４０８はＮ個のモード中で選択モードだけ
を通過させる。この時モード変換器４０３，４０４で変
換されるモードを連結しようとする光受信器４０９，４
１０の前のモード選択器４０７，４０８の選択モードと
同一に調整すると任意の光送信器４０１，４０２と任意
の光受信器４０９，４１０との連結が可能となる。
【００２３】例えば光送信器１を光受信器４と連結し、
光送信器２を光受信器１と連結するためにはモードＭ
１′をモードＭ４″と同一にし、モードＭ２′をモード
Ｍ１″と同一にする。すると、光送信器１と光受信器４
が連結され、光送信器２と光受信器１が連結される。
【００２４】図５は本発明の他の実施形態によるモード
変換とモード選択を利用した非折り曲げ(unfolded)Ｎ×
Ｎ光変換装置の構成図である。
【００２５】図面のように本発明の他の実施形態による
光交換装置は、一定な単一モード光信号を出力するＮ個
の送信器５０１，５０２、モード変換が固定されている
Ｎ個の第１モード変換器５０３，５０４、入力されたＮ
個の光信号を結合して一個の端子に出力する一個のＮ×
１結合器５０５、入力された一個の光信号をＮ個に分配
する一個の１×Ｎ分配器５０６、入力された光信号のモ
ードをモード変換信号により変換するＮ個の第２のモー
ド変換器５０７，５０８、多数のモード中の選択モード
だけを通過させるＮ個のモード選択器５０９，５１０、
およびＮ個の光受信器５１１，５１２を具備する。
【００２６】Ｎ個の光送信器５０１，５０２から出力さ
れた光信号は各々単一モードＭ１，Ｍ２，…，Ｍｎを持
つ。光信号は各々の光送信器５０１，５０２と連結され
た第１モード変換器５０３，５０４に入力されるが、モ
ード変換が固定されてＭ１→Ｍ１′，Ｍ２→Ｍ２′等に
モード変換される。こうして変換された光信号｛Ｍ
１′｝，｛Ｍ２′｝，…，｛Ｍｎ′｝はＮ×１結合器５
０５と１×Ｎ分配器５０６を経由した後、Ｎ個に分配さ
れてＮ個の第２モード変換器５０７，５０８に送られ
る。上記第２モード変換器５０７，５０８に入力された
光信号はモード変換信号によりモード変換されるが変換
された光信号のモードは後に連結されるモード選択器５
０９，５１０の選択モードと同一にする。各々のモード
選択器５０９，５１０はＮ個のモード中、選択モードだ
け通過させる。そして上記第２モード変換器５０７，５
０８に入力された光信号｛Ｍ１′，Ｍ２′，…，Ｍ
ｎ′｝中の変換された光信号だけがモード選択器５０
９，５１０を通過して光受信器５１１，５１２に入力さ
れる。
【００２７】そして第２モード変換器５０７，５０８の
モード変換信号を調整して任意の光送信器５０１，５０
２と任意の光受信器５１１，５１２との連結が可能とな
る。例えば光送信器１を光受信器４と連結し、光送信器
２を光受信器１と連結するためにはモードＭ１′をモー
ドＭ４″と同一にし、モードＭ２′をモードＭ１″と同
一にする。すると光送信器１と光受信器４が連結され
て、光送信器２と光受信器１が連結される。
【００２８】
【発明の効果】従って、上記のように構成されて動作す
る本発明は、光のモード間非干渉性を利用するためモー
ド変換能力とモード選択能力によりいくらでもチャンネ
ル数を増すことができる。または、光波長分割方式と類
似であるが光波長多重方式とは異なり光送信器の波長に
ついての制約が小さいという効果を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は本発明によるモード変換
器の入出力端の構成図である。
【図２】（Ａ）は本発明によるＮ×１結合器の入出力端
の構成図、（Ｂ）は本発明による１×Ｎ分配器の入出力
端の構成図である。
【図３】本発明によるモード選択器の入出力端の構成図
である。
【図４】本発明の一実施形態による非折り曲げＮ×Ｎ光
交換装置の構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態による非折り曲げＮ×Ｎ
光交換装置の構成図である。
【符号の説明】
１０１，１０２，４０３，４０４，５０３，５０４，５
０７，５０８ モード変換器 ２０１，４０５，５０５ Ｎ×１結合器 ２０２，４０６，５０６ １×Ｎ分配器 ３０１，４０７，４０８，５０９，５１０ モード選択
器 ４０１，４０２，５０１，５０２ 光送信器 ４０９，４１０，５１１，５１２ 光受信器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チュ コアン ウク 大韓民国 デージョン スウォク ガジョ ンドン 161 エレクトロニクス アンド テレコミュニケーションズ リサーチ インスティテュート内 (72)発明者 ウォン ヨン ヒョブ 大韓民国 デージョン スウォク ガジョ ンドン 161 エレクトロニクス アンド テレコミュニケーションズ リサーチ インスティテュート内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一定な単一モード光信号を出力する複数
    の光送信手段と、 上記光送信手段から出力される光信号のモードをモード
    変換信号により変換する複数のモード変換手段と、 上記モード変換手段からの光信号を結合して１個の端子
    に出力するＮ×１結合手段と、 上記Ｎ×１結合手段からの光信号をＮ個に分配する１×
    Ｎ分配手段と、 上記１×Ｎ分配手段から出力される複数モードの光信号
    中で選択モードだけの光信号を通過させる複数のモード
    選択手段と、 上記モード選択手段からの信号を受信する複数の光受信
    手段とを具備することを特徴とする光交換装置。
  2. 【請求項２】 一定な単一モード光信号を出力する複数
    の光送信手段と、 上記光送信手段からの光信号を固定されたモードに変換
    する複数の第１モード変換手段と、 上記モード変換手段から入力された複数の光信号を結合
    して１個の端子に出力するＮ×１結合手段と、 上記Ｎ×１結合手段からの１個の光信号を複数個に分配
    する１×Ｎ分配手段と、 上記１×Ｎ分配手段からの光信号をモード変換信号によ
    り変換する複数の第２モード変換手段と、 上記第２モード変換手段でモード変換されて出力される
    光信号の複数のモード中から選択モードだけの光信号を
    通過させる複数のモード選択手段と、 上記モード選択手段からの光信号を受信する複数の光受
    信手段とを具備することを特徴とする光交換装置。
JP8287820A 1995-11-02 1996-10-30 光交換装置 Pending JPH09171114A (ja)

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KR1995-39429 1995-11-02
KR1019950039429A KR0164113B1 (ko) 1995-11-02 1995-11-02 광 도파로 내의 모드 변환과 모드 선택을 이용한 광교환 장치

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