JPH09214503A - 光遅延線バッファ - Google Patents

光遅延線バッファ

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JPH09214503A
JPH09214503A JP1662496A JP1662496A JPH09214503A JP H09214503 A JPH09214503 A JP H09214503A JP 1662496 A JP1662496 A JP 1662496A JP 1662496 A JP1662496 A JP 1662496A JP H09214503 A JPH09214503 A JP H09214503A
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JP
Japan
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optical
delay
transmission line
optical fiber
line buffer
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Application number
JP1662496A
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English (en)
Inventor
Masahiko Kobayashi
雅彦 小林
Shigeki Kitajima
茂樹 北島
Hiroaki Inoue
宏明 井上
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09214503A publication Critical patent/JPH09214503A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2861Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using fibre optic delay lines and optical elements associated with them, e.g. for use in signal processing, e.g. filtering

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立・調整が容易で遅延時間の精度の高い光
遅延線バッファを提供する。 【解決手段】 分岐した各光信号の通る光ファイバ2a
〜2nに光サーキュレータ7a〜7nを接続し、光ファ
イバ遅延線3a〜3nに反射器9a〜9nを接続する簡
単な構成により、遅延時間のモニタが容易になり調整し
やすくなる。光遅延伝送路の途中に光遅延量を調整する
光遅延徴調器8a〜8nを設けることにより、遅延伝送
路の遅延時間を容易に調整することができ、遅延時間の
精度が向上する。光遅延伝送路の途中に希土類添加光フ
ァイバ12a〜12n及び光合分波器10a〜10nを接続し、
励起光源11a〜11nから出射される励起光を光合分波器
10a〜10nを介して希土類添加光ファイバ12a〜12nに
入射することにより、光増幅機能を内蔵でき、光スター
カプラや光ゲート素子損失の補償ができる。

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ATM交換に用
いるための光バッファ、特に光遅延線バッファに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ATM(Asynchronous Transfer Mode 、
非同期転送モード) 交換は、情報量をセルと呼ばれる固
定長のパケット単位で扱い、ハードウェア的にルーティ
ングを行うので高いスループットを実現することができ
るので、今後の通信網の中心をなす方式と言える。
【0003】光の高速性、広帯域性を活かし、従来の電
子的な交換機よりもさらにスループットを向上させる光
ATM交換機が検討されている。このような光ATM交
換機において、例えば各光信号の入力セルを異なる波長
を有する光信号に置き換え、波長選択性を持つ機能素子
を用いることによりセル単位の分解/再構成を実現させ
る方法等が検討されているが、いずれの方法においても
複数の入力セルの衝突回避のためには待ち合わせ用のバ
ッファ(メモリ)が必要となる。このような光バッファ
に関しては、例えば「三澤他" 光ATM交換用タップ型
光FIFOバッファの構成と特性" ,信学技報,SSE
−93−148,OSC93−78(1994−0
3)」に記載されている。
【0004】図3は光遅延線バッファの従来例を示すブ
ロック図である。
【0005】これは光ファイバを用いた遅延線と、光ゲ
ート素子とを組み合わせたタップ型光バッファと呼ばれ
るものである。図3において、光信号入力は光スターカ
プラ1によりn本の光ファイバ2a〜2nに分岐され、
分岐された各光信号は所定の長さを持つ光ファイバ遅延
線3a〜3nを経た後に光ゲート素子4a〜4nに入力
される。各光ゲート素子4a〜4nの出力は光スターカ
プラ5により合成されて出力される。
【0006】ここで、各光ファイバ遅延線3a〜3nは
最も遅延時間の短い経路に対し、それぞれT,2T,3
T,…,(n−1)T(但し、Tは1セル分の伝搬時
間)の相対的な遅延時間を有するものとする。このとき
光ゲート制御回路6により入力セルに同期して任意の光
ゲート素子4a〜4nをON状態、すなわち光信号が光
ゲート素子4a〜4nを通過できる状態にすることによ
りn通りのタイミングで光信号の入力セルを出力させる
ことができる。従って、このような構成によりn段の入
力セルのバッファ機能を実現することができる。
【0007】この種の光遅延線バッファは、比較的簡単
な構成で多段の光バッファを構成することが可能であ
る。この場合、光信号のパワーは入出力の光スターカプ
ラや光ゲートを通過することにより損失を被ることにな
るが、入力段あるいは出力段に光増幅器を設けることに
より損失を補償することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光の高速・
広帯域性を十分に活用するために光信号セルはビットレ
ートの極めて高い信号により構成される。従って、各光
ファイバ遅延線の遅延時間は高い精度で設定されること
が要求される。例えば、光信号セルが10Gb/sで変
調されているものとすると、1 ビット当たりのタイムス
ロットは100psである。各ビットが最終的に誤りな
く検出されるためにはデータの識別マージン等を考慮す
ると、遅延時間の精度は略20ps程度と予想される。
このような光ファイバ遅延線からなるバッファが多段に
接続されると、各バッファに要求される遅延時間の精度
はさらに厳しくなる。20psの遅延時間精度は4mm
程度の光ファイバ長精度に相当するものであり、数十m
にわたる光ファイバで光遅延線バッファをこのような高
い精度で組み立てるのは非常に困難である。また光ファ
イバはある程度の製造偏差を有しているので、これによ
る遅延量のばらつきを考慮する必要がある。さらに実際
には光ファイバをボビン等に巻き付けて使用するので、
巻き付け時の張力による光ファイバの伸びも考慮する必
要がある。
【0009】以上のことから、組立時に容易に各光ファ
イバ遅延線の遅延時間を所要の値に調整できる新規な光
バッファが望まれる。
【0010】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、組立・調整が容易で遅延時間の精度の高い光遅延線
バッファを提供することにある。
【0011】
【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、入力光信号を複数に分岐し、分岐した各光
信号をそれぞれ異なる遅延量を持つ光遅延伝送路を通過
させた後、光信号の通過/遮断を制御する光ゲート素子
を介して再び合成して出力する光遅延線バッファにおい
て、分岐した各光信号の通る光ファイバに光サーキュレ
ータを接続すると共に、その光サーキュレータに光遅延
伝送路の一端を接続し、光遅延伝送路の他端に反射器を
接続したものである。
【0012】上記構成に加え本発明は、光遅延伝送路の
途中に光遅延量を調整する光遅延徴調器を設けてもよ
い。
【0013】上記構成に加え本発明は、光遅延伝送路の
途中に希土類添加光ファイバ及び光合分波器を接続し、
励起光源から出射される励起光を光合分波器を介して希
土類添加光ファイバに入射するようにしてもよい。
【0014】上記構成によれば、分岐した各光信号の通
る光ファイバに光サーキュレータを接続し、光ファイバ
遅延線に反射器を接続するという簡単な構成により、遅
延時間のモニタが容易になり調整しやすくなる。また、
光遅延伝送路の途中に光遅延量を調整する光遅延徴調器
を設けることにより、遅延伝送路の遅延時間を容易に調
整することができ、しかも遅延時間の精度が向上する。
【0015】光遅延伝送路の途中に希土類添加光ファイ
バ及び光合分波器を接続し、励起光源から出射される励
起光を光合分波器を介して希土類添加光ファイバに入射
するようにすることにより、光増幅機能を内蔵すること
ができ、光スターカプラや光ゲート素子損失を補償する
ことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0017】図1は本発明の光遅延線バッファの一実施
の形態を示すブロック図である。尚、図3に示した従来
例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【0018】光入力信号は光スターカプラ1によりn本
の光ファイバ2a〜2nに分岐される。分岐された光フ
ァイバ2a〜2nはn個の光サーキュレータ7a〜7n
の一方の入出力端子(ポートA)に接続されている。光
サーキュレータ7a〜7nの他方の入出力端子(ポート
B)は光ファイバを介して光遅延微調器8a〜8nの一
端にそれぞれ接続され、各光遅延微調器8a〜8nの他
端には光ファイバ遅延線30a〜30nの一端が接続さ
れている。光ファイバ遅延線30a〜30nの他端には
反射器9a〜9nがそれぞれ接続されている。光サーキ
ュレータ7a〜7nのさらに他の入出力端子(ポート
C)は光ファイバを介して光ゲート素子4a〜4nにそ
れぞれ接続されている。各光ゲート素子4a〜4nは光
ファイバを介して光スターカプラ5に接続されている。
尚、6は光ゲート制御回路である。
【0019】これら光ファイバ遅延線30a〜30n及
び反射器9a〜9nで光遅延伝送路が構成されており、
光スターカプラ1,5、光ファイバ2a〜2n、光サー
キュレータ7a〜7n、光遅延微調器8a〜8n、光遅
延伝送路、光ゲート素子4a〜4n及び光ゲート制御回
路6で光遅延線バッファが構成されている。
【0020】このような光遅延線バッファにおいて、各
光入力信号はそれぞれ所定の遅延量だけ遅延した後に光
ゲート素子4a〜4nに入力され、各光ゲート素子4a
〜4nの出力は光スターカプラ5により合成されて出力
される。
【0021】次に光遅延線バッファの動作について説明
する。
【0022】光入力信号は、スターカプラ1により分岐
され、光ファイバ2a〜2nを経て光サーキュレータ7
a〜7nのポートAに入力し、ポートBから出力して光
遅延徴調器8a〜8nを経て、所定の長さの光ファイバ
遅延線30a〜30nを通って光反射器9a〜9nに至
る。光信号は光反射器9a〜9nにより反射され、再び
光ファイバ遅延線30a〜30n及び光遅延徴調器8a
〜8nを通過した後、光サーキュレータ7a〜7nのポ
ートBに入力し、ポートCから出力する。光サーキュレ
ータ7a〜7nのポートCから出力した光信号は各光ゲ
ート素子4a〜4nに至る。光信号は、光ファイバ遅延
線30a〜30nを往復2回伝搬するので各光ファイバ
遅延線30a〜30nは最も遅延時間の短い経路に対
し、それぞれT/2,T,3T/2,…,(n−1)T
/2(但し、Tは1セル分の伝搬時間)の相対的な遅延
時間を有する長さとすればよい。すなわち各光ファイバ
遅延線30a〜30nの所要長さは図3に示した従来例
に用いた光ファイバ遅延線3a〜3nの長さの半分にな
る。
【0023】また光遅延微調器8a〜8nは、後述する
ような光ファイバの長さ調整で所要精度が得られない場
合に、最終的に各遅延時間が所要の範囲内に収まるよう
に調整するために設けてある。これは具体的にはコリメ
ートされた空間光学系の空隙の間隔をマイクロメータ等
により機械的に調整する方式等が考えられる。このよう
な微調器は市販されている。
【0024】光遅延線バッファの組立・調整は次のよう
に行うことができる。
【0025】まず各光ファイバ遅延線30a〜30nを
おおよそ所要の長さに設定し、光反射器9a〜9nを除
いて全体を組み立てる。光ファイバ遅延線30a〜30
nの他端には光反射器9a〜9nは接続せず、光ファイ
バ端面を鏡面状態に加工する。光スターカプラ1より光
信号を入力すると、光入力信号は前述したような経路を
経て光サーキュレータ7a〜7nのポートBから出力さ
れる。但し、光反射器9a〜9nがないので、光ファイ
バ遅延線30a〜30nの他端の端面では光信号は全反
射せず、光ファイバの屈折率と空気の屈折率との差によ
るフレネル反射により光信号の一部のみが反射する。通
常の光ファイバにおいてはこのフレネル反射による反射
率は4%程度である。ある2つの光ゲート素子のみをO
N状態とすると、この2経路を経て出力される光信号が
光スターカプラ5で合成された後観測されるので、出力
光信号を光電変換しオシロスコープ等で観測することに
より、この2経路の遅延時間差を観測することができ
る。この遅延時間差が所要の範囲内に収まっていない場
合は、光ファイバ遅延線30a〜30nの他端側を適当
な長さだけカットすることにより調整が可能である。こ
のように遅延時間差をモニタしながら光ファイバをカッ
トしていくことにより容易に遅延時間を調整することが
できる。以下他の経路についても同様に調整し、最後に
各光ファイバ端面に光反射器9a〜9nを取り付ける。
但し、光ファイバを所要の長さにカットする精度には限
りがあるので、本実施の形態の方法で所要の精度が得ら
れない場合には光遅延微調器8a〜8nにより最終的な
調整を行う。
【0026】以上本実施の形態において、分岐した各光
信号の通る光ファイバに光サーキュレータを接続すると
共に、その光サーキュレータに光遅延伝送路の一端を接
続し、光遅延伝送路の他端に反射器を接続したので、組
立・調整が容易で遅延時間の精度の高い光遅延線バッフ
ァを実現することができる。
【0027】ところで、図1に示した実施の形態におい
て、入出力の光スターカプラ1,5や光ゲート素子4a
〜4nを通過することにより、光信号のパワーは従来例
と同様に損失を被ることになる。これを補償するための
光増幅器を内蔵した光遅延線バッファを図2に示す。図
2は本発明の光遅延線バッファの他の実施の形態を示す
ブロック図である。尚、基本的な構成は図1に示した実
施の形態と同様なため、重複する箇所の説明は省略す
る。
【0028】図2において、光スターカプラ1により分
岐された光入力信号は、光サーキュレータ7a〜7nを
介して光合分波器10a〜10nに至り、ここで励起光
源11a〜11nからの励起光と合波されて希土類添加
光ファイバ12a〜12nに入力する。希土類添加光フ
ァイバ12a〜12nでは励起光により励起された希土
類イオンの誘導放出により信号光が増幅される。例えば
希土類イオンとしてはエルビウム、信号光波長は155
0nm、励起光波長は980nmあるいは1480nm
が実用化されている。増幅された信号光は光遅延徴調器
8a〜8n、光ファイバ遅延線30a〜30nを経て光
反射器9a〜9nにより反射され、再び上記経路を経て
光サーキュレータ7a〜7nを介して光ゲート素子4a
〜4nに至る。
【0029】このような構成にすることにより、信号光
は増幅媒体を往復2度通過することになるので、増幅効
率が高くなり、励起光も同様に増幅媒体を往復2度通過
するので励起光の利用効率も高くなる。このような光サ
ーキュレータ7a〜7nを用いた反射型構成により効率
の高い光増幅特性を得ることは、例えば特開平4−29
123号公報に示されている。
【0030】以上において本実施の形態によれば、以下
のような効果が得られる。
【0031】(1) 光遅延伝送路を光サーキュレータを用
いた反射型構成にすることにより、組立・調整が容易
で、遅延時間精度の高い光遅延線バッファを実現するこ
とができる。
【0032】(2) 光信号が光ファイバ遅延線を往復2度
通過するので、所要の遅延量を得るのに要する光ファイ
バの長さが半分で済む。また、光遅延微調器を設ける場
合も、調整範囲が従来の2倍になる。従って小型化、低
コスト化にも有利である。
【0033】(3) 光ファイバ遅延線の一部を希土類添加
光ファイバとすることにより、効率の高い反射型光増幅
器を内蔵させることができ、光スターカプラや光ゲート
素子で被る損失を補償することができる。
【0034】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0035】分岐した各光信号の通る光ファイバに光サ
ーキュレータを接続すると共に、その光サーキュレータ
に光遅延伝送路の一端を接続し、光遅延伝送路の他端に
反射器を接続したので、組立・調整が容易で遅延時間の
精度の高い光遅延線バッファを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光遅延線バッファの一実施の形態を示
すブロック図である。
【図2】本発明の光遅延線バッファの他の実施の形態を
示すブロック図である。
【図3】光遅延線バッファの従来例を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
2a〜2n 光ファイバ 3a〜3n,30a〜30n 光ファイバ遅延線 7a〜7n 光サーキュレータ 8a〜8n 光遅延微調器 9a〜9n 反射器 10a〜10n 光合分波器 11a〜11n 励起光源 12a〜12n 希土類添加光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 宏明 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力光信号を複数に分岐し、分岐した各
    光信号をそれぞれ異なる遅延量を持つ光遅延伝送路を通
    過させた後、光信号の通過/遮断を制御する光ゲート素
    子を介して再び合成して出力する光遅延線バッファにお
    いて、分岐した各光信号の通る光ファイバに光サーキュ
    レータを接続すると共に、その光サーキュレータに光遅
    延伝送路の一端を接続し、該光遅延伝送路の他端に反射
    器を接続したことを特徴とする光遅延線バッファ。
  2. 【請求項2】 上記光遅延伝送路の途中に光遅延量を調
    整する光遅延徴調器を設けた請求項1記載の光遅延線バ
    ッファ。
  3. 【請求項3】 上記光遅延伝送路の途中に希土類添加光
    ファイバ及び光合分波器を接続し、励起光源から出射さ
    れる励起光を上記光合分波器を介して上記希土類添加光
    ファイバに入射するようにした請求項1又は2記載の光
    遅延線バッファ。
JP1662496A 1996-02-01 1996-02-01 光遅延線バッファ Pending JPH09214503A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7085494B2 (en) * 2000-10-12 2006-08-01 At & T Corp. High-capacity packet-switched ring network
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