JPH09505688A

JPH09505688A - 光パルスシーケンス発生装置

Info

Publication number: JPH09505688A
Application number: JP7511481A
Authority: JP
Inventors: ルセック、ジュリアン・カジミエルズ; スミス、ケビン
Original assignee: ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー
Priority date: 1993-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1997-06-03
Also published as: CN1133652A; DE69414876T2; EP0723716B1; ES2126153T3; EP0723716A1; DE69414876D1; CA2171337C; AU676387B2; WO1995010870A1; DK0723716T3; AU7820994A; US5796765A; CA2171337A1; CN1096137C

Abstract

(57)【要約】反復光信号を、モード同期レーザのレーザ空洞に接続された光変調装置に印加することにより、光パルスシーケンスが発生される。そして、レーザ空洞内のパルスシーケンスが出力される。反復光信号の反復周期が、空洞往復時間と同じかその整数約数に設定される。それによりレーザは、入力された反復光信号の非ゼロパルスに対応するビット位置に、パルスを出力するように駆動される。１つの例において、光信号を使用するOTDMのプログラム可能なマルチプレクサを提供するために光スイッチを制御するのに、出力パルスシーケンスが使用される。

Description

【発明の詳細な説明】光パルスシーケンス発生装置発明の背景本発明は、入力光信号に応答して所望の光パルスシーケンスを発生する方法および装置に関する。本発明は、このようなパルス発生技術に基づいた全光スイッチも含む。本出願人の以前の、1993年４月26日に出願された国際出願PCT/GB93/0 0863、およびK.スミスおよびJ.K.ルシックによる論文、電子レター,28,1814（19 92年）は、モード同期レーザの空洞中の変調装置に入力されるパルスシーケンスが、入力データのタイミング波形に対応するクロック信号をレーザに出力させる結果となること、すなわち所定のビット位置に１または０（パルスまたはヌル）が存在するか否かに関係なく、入力パルスシーケンスの各ビット位置に対応している出力パルスを有するシステムを開示している。このクロックは、再生信号を生成する際に使用されるが、これは、再生クロックが元の信号により変調される別のステージを必要とする。発明の要約本発明の第１の観点にしたがうと、反復光信号を、モード同期レーザのレーザ空洞に接続された光変調装置に印加し、レーザ空洞からパルスシーケンスを出力する、光パルスシーケンスを発生させる方法において、反復光信号の反復周期が、空洞往復時間に等しいかまたは空洞往復時間の整数倍であり、それにより、レーザが、入力された反復光信号のゼロでないパルスに対応するビット位置にパルスを出力するように駆動されることを特徴とする光パルスシーケンスを発生させる方法が提供される。本発明の第１の観点は、所望のパルスシーケンスを発生させる全光方法を提供する。出力パルスシーケンスは、減少されたノイズとタイミングジッタをともなう優れたパルス特性を有することが見出だされ、このため、入力信号を置換する再生信号として使用するのに適している。以下にさらに説明されるように、出力パルスシーケンスは、例えば、全光デマルチプレクサの動作や、他の信号処理またはスイッチング装置にも使用してもよい。この発明の発明者は、反復多重ビットワードのような反復信号、または、すべてがある予め定められたビット位置にゼロを有するOTDMフレームのシーケンスが、レーザ空洞中の変調装置に対する入力データストリームとして使用され、反復周期が、空洞の往復時間に一致するか、または、空洞の往復時間の倍数である場合、クロック信号を出力する代わりに、レーザは入力パルスシーケンスを複製することを見出だした。すなわち、レーザからの出力は、以前のように入力パルスシーケンスのタイミングにロックされるが、入力パルスパターンにゼロがある場所にゼロを有し、または、OTDMフレームの場合、プログラミングデータストリーム中のオフに設定されているチャンネルに対応しているそれらのビット位置にゼロを有する。入力された反復光信号が取除かれるかまたは修正された後に、レーザがパルスシーケンスを出力し続けるように構成されていることが好ましい。本発明のこの観点の方法は、オリジナル発生シーケンスが取除かれた後でされ、その出力において、パルスシーケンスを維持する光メモリを提供するために使用することができる。この目的のため、空洞は、複合能動／受動モード同期装置として機能するように、パルス整形素子を含んでもよい。そして、入力パルスストリームに応答して最初の能動モード同期を行った後に、レーザは、出力パルスシーケンスを維持するために、受動的なモード同期にされたままになる。適当なパルス整形装置は、上記に引用した論文および国際出願に論じられている。代わりに、適当なクロック信号により駆動される付加的な変調装置により、レーザは能動的にモード同期されてもよい。本発明の第２の観点にしたがうと、反復光信号を、レーザの光空洞に接続された変調装置に印加し、それによりレーザをモード同期させ、反復光信号の反復周期が、空洞往復時間に等しいかまたは空洞往復時間の整数倍であり、印加された反復光信号に応答して、空洞に発生されたパルス列を出力し、制御入力における信号の状態に依存して、入ってくるデータを異なる出力にルートするように構成された光スイッチの制御入力に、パルス列またはパルス列から得られた信号を印加することを特徴とする光スイッチを制御する方法が提供される。この発明のこの観点は、唯一光プログラミング信号をして、それにより、電気的なプログラミングが使用される場合に生じるスイッチングまたは制御速度における限定を避けることができるOTDM（光時分割多重）デマルチプレクサのような光スイッチをプログラミングする方法を提供する。反復光信号は、デマルチプレクサをプログラミングする特定の目的のためにローカル的に発生された信号でもよく、または、OTDM信号自身でもよい。この場合、プログラミングは、信号をネットワークを介してスイッチングノードに伝送することによりホローされる信号ソース源におけるOTDM信号の適当なスイッチングにより遠隔的に制御することができる。プログラミング信号がOTDM信号である時、この信号は、反復される非選択チャンネルに対応するビット位置がゼロである。他のビット位置は、データパルスを伝送するので、これらのビット位置のそれぞれの値の平均がゼロでないならば、反復毎に変化させることができる。前記反復光信号を提供するために、光スイッチの異なる出力が、光空洞中の変調装置に印加されることが好ましい。各入力パルスの少なくとも１部が、制御入力の状態に関係なく、前記１つの出力において出力され、入力におけるデータストリームが、デマルチプレクサにより選択されるOTDMチャンネルに対応するビット位置においてのみ非ゼロに設定される状態に光スイッチを設定するステップを方法が含むことが好ましい。この発明のこの観点の好ましい構成において、スイッチの制御入力における制御信号に応答して選択されるそれらのビット位置に信号を含む光スイッチの出力が、モード同期レーザの空洞内の変調装置に印加される。そしてこれは、モード同期レーザを駆動して、それらの選択されたビット位置に別の制御パルスを出力させ、これは今度は、スイッチの制御入力に印加される。そして全体的なシステムは、自立維持ループで動作する。上記で説明した自己維持安定状態条件が起動される前に、システムは、起動手続により初期化される。この手続において、最初に、選択されるチャンネルのみが、スイッチのデータ入力に供給されるデータストリームでオンにされる。しかしながら、スイッチへの入力に適当な制御シーケンスがまだないので、このフェーズの持続時間に対して、すべての入力データがモード同期レーザに接続されている入力に透過されるような状態にスイッチは設定される。例えば、ループミラーを使用する好ましい構成では、直線レジメ（linear regime）において、部分的に反射モードで、部分的に透過モードとなるようにループをバイアスすることにより、これが実行される。スイッチを透過するデータは、レーザ内の変調装置を駆動して、その出力に要求される制御パターンを生成させる。一度その制御出力が起動されると、制御入力に一致する制御パルスがある時のみ、レーザに接続されている出力にデータがスイッチされる、その通常の動作条件にスイッチを戻すことができる。方法は、第１のOTDMデータストリームと１以上の付加的なデータチャンネルとをスイッチに入力し、付加的なデータチャンネルを、スイッチからのデータストリーム出力において置換することを含んでもよい。スイッチは、OTDMデータストリームからチャンネルを単にドロップするより、さらに複雑な機能を実行するために使用してもよい。特に、スイッチは、第２のソース源からのチャンネルで付加を行うために使用してもよい。この機能は、２以上の入力OTDMデータストリームの完全な交差スイッチングを提供するために拡張することができる。スイッチがNOLMとして形成される場合では、これは、ループの入力および出力においてサーキュレータを使用することにより実行される。適当なスイッチング構造は、以下にさらに詳細に説明される。本発明の第３の観点にしたがうと、１以上の信号入力と複数の信号出力と制御入力とを有する光スイッチと、レーザ空洞に接続された変調装置を有し、使用において変調装置に印加される反復光信号用の入力を含むモード同期レーザを備えた光パルスシーケンス発生装置とを具備し、反復光信号の反復周期が空洞の往復時間と等しいか空洞の往復時間の整数倍であるような往復時間を空洞が有し、光パルスシーケンス発生装置の出力が、光スイッチの制御入力に直接的または間接的に接続され、それにより、スイッチが、制御入力における信号の状態に依存して、入ってくるデータを異なる出力にルートする光スイッチングシステムが提供される。図面の簡単な説明本発明の異なる観点の実施例は、添付した図面を参照して、例としてのみ説明される。図１は、パルス発生装置の回路の第１の例を図示したものである。図２ａおよび図２ｂは、図１の回路の動作を示している図である。図３ａから図３ｆは、本発明が具体化されている回路を使用して得られた実験データを示している強度／時間のグラフである。図４ａは、遠隔的にプログラム可能なOTDMネットワークノードを示している回路図であり、図４ｂおよび４ｃはそれぞれ、ノードのカスケード対とノードの図である。図５は、パルス発生装置の回路の別の実施例を図示したブロック図である。図６は、さらに別の実施例を図示したブロック図である。図７は、図４ａの回路で使用するための修正された非直線ループミラーの図である。図８ａおよび図８ｂは、図７のループミラーの使用を示している図である。図９は、バス形態を有する光ネットワークの図である。図10は、スィッチの図である。図11は、図10の回路で使用するためのワード形成ネットワークである。図12ａおよび図12ｂは、スイッチの別の実施例である。図13は、OTDMスイッチの別の例である。実施例の説明図１は、本発明を実施した回路の第１の例を示している。ファイバレーザ１はループに構成され、ファイバ変調装置2を光空洞に組込んでいる。伝送ファイバ3 もファイバ変調装置と共通に接続されている。この例では、ファイバレーザは、GRINSCH InGaAsP装置でもよい、高出力レーザダイオードLDによりポンプされるエルビウムドープファイバ（動作範囲1.52-1 .66ナノメートル）に基づいている。変調装置は、単一モード光ファイバを具備し、この例では、8.8キロメートルの長さを有している。適切なファイバは、米国企業のであるコーニング・インク、コーニング、ニューヨーク14831から商標名SMF/DS CPC3の下、商業的に利用可能である。これは、1550ナノメートル領域で動作するように設計された分散シフトファイバである。8.1ミクロンのモードフィールド直径、125ミクロンのクラッド直径、および250ミクロンのコーティング外径を有する。効率的なグループ屈折率は、1550ナノメートルで1.476である。図１の回路では、カプラWDM1,WDM2のそれぞれは、蒸着処理された積層誘電体として形成された干渉フィルタを組込んだ両方向性装置である。１つの波長はフィルタを通過して真っ直ぐ進み、もう一方の波長は反射される。これらの特性を有する適当な装置は、WDMカプラモデルno.WD1515Y-A1としてJDS FITELカンパニーから商業的に利用可能である。同様な構成の波長選択性カプラWDM3は、レーザダイオードポンプをファイバレーザに結合するために使用される。回路は、レーザ空洞内のパルスの周波数および幅を制御するために使用される、干渉フィルタでもよい光フィルタＦを具備する。内部空洞ファイバアイソレータＩは、空洞を確実に単方向に機能させる。適当なアイソレータは、BT&Dテクノロジィからのモデルno.OIC-1100-1550である。空洞からの出力は、BT&Dからのモデルno.SMC0202-155-OCのような融解ファイバカプラにより結合される。使用において、伝送ファイバ上で伝送されるパルスシーケンスは、レーザ空洞内に伝播する光を交差位相変調し、それによりレーザをモード同期させるファイバ変調装置に入力される。本発明を具体化したシステムでは、モード同期は、基本モードよりも、空洞の高い高調波の一つを使用して実行される。したがって、レーザ空洞は、多数の独立パルス列を含んでいる。図２ａおよび図２ｂで図示されている例では、３つのデータビットがレーザの一往復毎に変調装置に到達し、３つのビットのそれぞれ一つは、リング中の３つのレーザパルスの一つを駆動する。この例では、反復された同期ワードが、伝送ファイバ上の変調装置に供給される（図２ｂ）。構成は、図２ａのものと同じであり、唯一の相違は、レーザが反復性の３ビットシーケンス（この例では、”110”）で表されていることである。３ビットシーケンス中の各ビットは、リングレーザ中の特定のパルスを変調する。もしデータビットが”1”の場合、レーザパルスが発生される。もしデータビットが”0”の場合、レーザは変調されず、そのタイムスロットではレーザパルスは生じない。したがって、レーザの出力は入力データストリームと同じデータシーケンスで変調される。一般的に、モード空間のｍ番目の高調波で駆動されるレーザは、ｍビット長のワードまたはｍビット長の整数の約数であるワードにモード同期させることができる。図１の例では、エルビウムファイバリングレーザは、利得スイッチDFBレーザにより駆動された〜20psのパルスストリームにより約1.007GHzでモード同期される。伝送ファイバ上でファイバ変調装置に印加される連続ストリームは、LiNbO₃ 振幅変調装置およびデータ発生装置を使用して符号化された。空洞の特性長Ｌがほぼ9kmに等しいので、23kHzのc/nLを与えると、駆動周波数は、約44000番目の高調波のモード空間、すなわち、n〜44000であるので、同時にリング空洞には44 000のパルスがある。図３ａに示されている第１の例では、駆動データストリームは、反復性の８ビットシーケンス"11010010"に設定される。反復レートは、レーザをモード同期させるために、リング空洞のモードに同調される。c/nLのインクリメントまたはデクリメントにおいて周波数をステップアップまたはダウンすることにより、パルスは、リング空洞に加算されまたはこれから減算される。n を整数として、空洞中の8nパルスに対応している特定のリングモードにおいて、レーザはその出力に、同じ"11010010"反復シーケンスを発生させる。前に説明したように、レーザ出力は、約10psの持続時間を有するほぼ変形制限されたパルスの低ジッタストリームの形態である。図３ｃは、リング空洞中にそれぞれ8n+1または8n-1のレーザパルスがあるように、データ反復レートが１モード空間ステップアップまたはダウンされた時のレーザの出力を示している。これは、各往復の後、駆動データストリーム中の８ビットワードに関して、レーザパルスは１ビットスリップされることを意味する。したがって、８往復後、各レーザパルスは、ワード中のすべてのビットにより変調される。この場合、結果として得られるレーザ出力は、１の連続したストリームからなる。この動作モードは、われわれの上記に引用した国際出願と本質的に等価である。代わりに、各レーザパルスがすべての変調データビットと会わないようにスリップが設定された場合、レーザ出力は、変調された１のビットの数の平均に依存して、また正確なレーザパラメータおよびデータワードにも依存して、いくつかのビットが”1”または”0”であるワードの形態をとる。パルス発生装置は、駆動ワード上の論理動作を実行するためにも使用される。図３（ｄ）から図３（ｆ）は、ビットレートが空洞周波数の8n+4倍である時に得られる出力を示している。図において、左から右にカウントすると、第１および第５ビットは、駆動パルスの..11111..パターンであることが分かり、第２、第３、第６および第７ビットは..101010..パターン、第４および第８ビットは..00 0000..パターンであることが分かる。レーザ空洞内の条件を変えることにより、発生されるパターンを変えることができる。（ｅ）において、また（ｆ）のより広い範囲に対して、 ..111111..パターンに見えるパルスは、..101010..パターンに見えるものに対して有利である。したがって、４ビットワードの対として駆動ワードを見なすと、（ｄ）では、２ワード中の対応するビット間のOR動作の結果を見ることができ、（ｆ）では、AND動作の結果を見ることができる。図１の破線で示されている構成部品は、レーザ空洞中に選択的に含んでよい光パルス整形素子である。このような素子を含むことは、空洞を、完全に能動的なモード同期から、部分的または完全に受動的なモード同期に変化させ、すなわち、空洞中で一度設定されたパルス列が自立することになる。このようなパルス整形素子を含むことは、回路を光メモリとして効率的なものとする。すなわち、変調装置に入力されるプログラミングデータストリームが取除かれる一方、レーザ空洞の出力において、プログロミングデータのパターンを再生するパルスストリームを維持したままである。このような光メモリは、光処理または論理回路を含む多数の分野に適用を有している。パルス整形素子は、回路が動作する光出力において、ソリトンがサポートされるように選択された別のファイバ変調装置により提供されるか、また代わりに、例えば、非直線半導体導波管から形成されてもよい。いずれかの場合、素子の機能は、空洞内のパルスをシャープにすることであり、ファイバ変調装置中に変調信号がない場合に、パルスが広がる傾向に逆らうことである。図４は、本発明にしたがった光シーケンス発生装置に基づいた、遠隔的に光でプログラム可能なOTDM（光時分割多重）ネットワークノードを示している。装置の安定状態動作は、以下のようである。データは、Ａで非直線ループミラー（NOLM）に入る。上記で説明したようにパルス発生回路PGからの制御パルスは、ポートＥを介してループに入る。制御パルスが、所定のデータビットと同じ時間にループミラーに現れると、そのビットは、ループを介して透過されてＢに現れる。さもなければ、そのデータビットは反射されてＣに現れる。すなわち、ループは直線レジメ（linear regime）では、反射モードである。例えば、1100100 0の制御パルスパターンは、反復駆動信号に応答して、パルス発生装置PGから反復的に出力され、したがって、第１、第２および第５のチャンネルのビットのみがループを介して常に透過される。このデマルチプレクスデータは、ファイバレーザを通過し、Ｆに現れる。回路内の遅延は、パルス発生装置PGから出力される制御ワードが、ループミラーにおける入力データとビット同期されるように制御される。したがって、制御パターンの第１ビットはデータストリームの第１チャンネル等と一致する。上記に説明した安定状態の条件が確立される前に、ノードは起動手続を終了する。最初に、ループミラーは、直線レジメにおいて、部分的に反射モードで、部分的に透過モードとなるようにバイアスされる。これは、光の偏光状態を変えるループ内の偏光制御装置を使用してなされる。最初に、デマルチプレクスされるチャンネルのみが、ノードへの入力においてオンにされる。各データパルスは、ループを介して部分的に透過される。したがって、パターン発生装置は、この例では、反復dd00d000 パターンを受信する。ここでｄは１または０であり、いくつかの反復に対して、ゼロでない時間平均を有するデータパルスである。形態11001000のパターンは、パルス発生装置の出力で発生され、ループの制御パルス入力に戻されて供給される。ループのデータ上の制御パルスにより行われる非直線位相シフトは、ループを介して透過される各パルスの割合を増加させる。その後、ループバイアスは、直線レジメで完全に反射モードとなるように変化される。データパルスはまだ透過されるが、制御パルスと一致するので、したがって、パターン発生装置は、11 001000制御パルスパターンを生成し続ける。いま、他のチャンネルがスイッチオンされた場合、直線レジメでループは反射モードであるので、どの制御パルスもこれら他のチャンネルのデータと一致せず、それらのチャンネルはループから反射される。図４Ｃに図示されているように、多数のこのようなプログラム可能なネットワークノードを互いにチェーン接続することができる。使用において、ノードはすべて、カスケードで遠隔的にプログラム可能であり、すなわち、第１（アップストリーム）ノードは、上記で説明した方法でプログラム可能であり、そのノードで選択されていないチャンネルは、次のノードのダウンストリームをプログラムするために使用される等である。起動フェーズの完了後に、部分的な透過状態から完全な反射状態へループミラーを変化させる他のものとして、ループミラーは、直線レジメで例えば１％透過である状態に永久的にされたままである。これは、起動後にスイッチオンされる各チャンネルの一部がリングレーザに到達するが、レーザ空洞内にパルスを生成するために必要な出力が、空洞にパルスない時よりもパルスが既に存在している時の方がより大きいので、これらのチャンネルはレーザ内にパルスを生成しないことを意味する。この構成の欠点は、消滅の割合が妥協されること、すなわち、デマルチプレクスされたデータストリームが、空のチャンネルにおいて、わずかな量の光を含むことである。上記の例は、ファイバ技術を使用して説明したが、本発明は、この観点に決して限定されず、他のタイプの光構成部品および回路も使用することができる。例えば、図５の実施例は、複合半導体／ファイバ回路に基づいたパターン発生装置を示している。回路の第１の素子は、半導体利得媒体と、利得媒体で集積され、入ってくる反復光信号によりポンプされるように構成されている飽和可能なアブソーバである。半導体の出力は、ファイバ回折格子および反射器を組込んでいる外部ファイバ空洞に結合されている。図６は、純粋な半導体部品を使用するさらに別の実施例である。この場合では、レーザ空洞は、半導体部品の終端壁間で限定される。再度説明すると、半導体は、半導体基体に形成されるチャンネル中の利得媒体と位置合わせされた飽和可能なアブソーバを組込んでいる。要求される波長に装置を調整するために、構造にブラッグフィルタを組込んでもよい。図７は、図４ａの回路で使用するためのループミラーＬの修正形態を示している。この修正ループでは、光サーキュレータＣ1、Ｃ2がカプラ2の入力および出力分岐に設けられる。適当なサーキュレータはモデル番号OC-IR2-3として光リサーチにより製造され、この国において、ハートフォードシャー州、ハーペンデンのラムダ・ホトメトリクス・リミテッドから商業的に利用可能である。このようなサーキュレータは、ファラデー回転子として知られているタイプの結晶を一般的に使用する。これは、入射光の偏光面が、結晶を通って進む方向とは関係なく、同じ方向に回転する特性を有している。結晶は、サーキュレータが３ポート装置として機能するように、その入力および出力において、偏光子に構成される。ポート1において装置に入ってくる光はポート2から現れ、ポート2において入ってくる光はポート3から現れ、ポート3において入ってくる光はポート1から現れる。サーキュレータを使用すると、ドロップチャンネルと同様に、ノードでチャンネルを付加することが可能になる。ループに印加される光制御パルスは、所定のデータビットが現れるポートを決定する。図８ａで図示されている例では、ループは、OTDMパイプからの１つのチャンネルをドロップまたはデマルチプレクスし、その場所で他のチャンネルを付加するために使用される。付加されるデータストリームは、そのチャンネル内のパルスがドロップされるチャンネルの内のパルスと同じ時間に到着するようにして、ポートPDに導入される。ポートPDにおけるデータパルスはポートPBから現れ、したがってOTDMデータストリームのドロップされない部分とともに現れる。このような機能は、例えば、10Gbit／秒チャンネルが40Gbit／秒データストリームからドロップされ、他のチャンネルがその場所で付加されるシステムで実行される。この機能は、完全な交差接続機能に拡張することができる（図８ｂ）。この場合、完全に満たされたOTDMデータストリームが、両ポートPAおよびPDに到着する。この場合、制御パルスの存在は、２つのデータストリーム間でビットの交換となる。このような装置のアレイは、OTDMノードで使用することができ、いくつかの入ってくるパイプからのデータチャンネルが、出て行くパイプにスイッチされることを可能にする。ループに対する非直線性を提供するために、ファイバ変調装置を使用する代わりとして、他の装置を使用することができる。例えば、半導体増幅器を非直線材料として使用することができる。また、高い開口数（NA）の光ファイバを使用することもできる。図４ｂに関して上記に説明したノードのネットワークは、上記に説明したような付加機能を含むように拡張することができる。支流データストリームを付加チャンネルに含めることもできる。第１のアップストリームノードから続くダウンストリームノードへ進むシーケンスにおいて、ノードは起動される。図９は、バスタイプ形態を有するネットワークを示している。図において、丸は、上記で説明したような遠隔的にプログラム可能なノードを意味し、四角は、データソース源または終端を意味する。以下に説明するシーケンスにおいて、一度データチャンネルがスイッチオンされると、スイッチオンされたままの状態となる。このようなバスネットワークに対する適当な起動シーケンスを以下に示す。・ＤにおけるスイッチオンチャンネルはＣでドロップされ、起動ノードＣ・ＡにおけるスイッチオンチャンネルはＢでドロップされ、起動ノードＢ・Ａ，Ｄ，ＥにおけるスイッチオンチャンネルはＧでドロップされ、起動ノードＧ・スイッチオンチャンネルはＦから送られ、Ａ，ＤおよびＥにおける残りのチャンネル、これらはすべてＨに到着する。図10は、本発明を具体化したOTDMスイッチノードの別の例を示している。この例では、パターン発生装置は、クロック再生および分割ステージで使用され、スイッチを制御するために直接的に印加されるものよりも、その出力がゲートパターン発生装置により処理される。この例のデマルチプレクサは、光ルーティングスイッチ101を含んでおり、２つの光入力１Ａ，１Ｄおよび２つの光出力１Ｂ，１Ｃ間の交差接続を提供する。スイッチは、スイッチの設定を決定する、ゲートパルス用の別の入力１Ｇを有している。入力１Ｇにパルスが存在しない場合、１Ａにおける光パルス入力は、真っ直ぐに１Ｂに供給される。入力１Ｇにパルスが存在する場合、１Ａにおけるパルス入力は、出力１Ｃに交差接続される。入力Ｇに対する適当な制御シーケンスは、例えば、50:50ファイバカプラを使用して、入力光データストリームの一つを分割することにより発生される。例えば、ｎチャンネルOTDMフレームのビットレートの１／ｎでクロック信号を発生させるクロック再生および分割回路102に、この信号は印加される。制御入力Ｇに印加されるパルスシーケンスを提供するために、結果として得られる光クロックパルス列は、ゲートパルスパターン発生装置103を通される。この例におけるクロック再生分割回路は、図４ａを参照して上記に説明したようなファイバループミラーデマルチプレクサにより提供される。この装置は、起動シーケンス中にｎチャンネルの一つのみを透過させる通常の方法で起動される。結果として、装置からの出力は、入力データストリームのクロックにロックされるが、オリジナルラインレートの１／ｎの反復レートを有している。ゲートパターン発生装置は、図11にさらに詳細に示されている。これは、分割／遅延ライン／結合装置回路105を含んでいる。異なるパスは、分割入力光パルスに対して、それぞれ異なる遅延をもたらす。遅延は、各入力パルスがｎ出力パルスとなり、パルス間隔がOTDMビット間隔と等しくなるようになっている。ネットワークの各アームは、光を通過またはブロックするシャッタ106を含んでいる。したがって、ルーティングスイッチをゲートするために必要なクロックパルスパターンは、各シャッタの状態を制御することにより発生させることができる。シャッタは、超高速スイッチング時間を有する必要がないので、電気的に制御することができ、例えば、ネットワークパスを構成するための遠隔制御センタにリンクさせることができる。装置の簡単な構成は、商業的に利用可能なファイバカプラおよびソレノイド制御移動ファイバスイッチを使用してもよい。適当なスイッチは、カナダのJD S Inc.により製造されるモデル番号SW11Sであり、英国チェシャー州の、ターポレイ・AGエレクトロ−オプティクスから商業的に利用可能である。このスイッチは、光ビームのパスに素子を機械的に挿入することにより機能する。代わりの好ましいものとして、ゲートネットワークは、平面シリカ導波管技術を使用する集積装置でもよい。このような集積ネットワークのシャッタは、半導体レーザ増幅器SLAでもよい。オンにされた時のSLAは、シャッタ機能を実行するとともに、利得を提供するために使用することができる。適当な平面シリカ技術は、キャッシディ氏らによる、BTテクノロジィジャーナル、11巻、ページ1377（1993年）に開示されている。さらに別のものとして、光パスウェイおよび分割装置は、シャッタとして機能するSLAを規定するために、能動的なオーバーレイを有する受動的な半導体から形成することができる。図12ａは、単一のルーティングスイッチの代わりに、２×２アレイの交差接続ルーティングスイッチが使用されている別の実施例を示している。この例は、４入力OTDMパイプが、４出力パイプに接続されることを可能にする。この示されている例は、ブロックアレイである。すなわち、交差接続のすべての組み合わせが可能というわけではない。例えば、ＢがＦにルートされている時と同時に、Ａからのチャンネルを、Ｅにルート指定することができない。非ブロックアレイを構成することができるが、これは追加の交差接続ルーティングスイッチを必要とする。例えば、ベネスアレイとして知られている、図12ｂに示されている対応している非ブロックアレイは、６つの交差接続ルーティングスイッチを必要とする。いずれの場合でも、１つの共有クロック再生装置のみが必要である。各交差接続スイッチが、他のものと独立したゲートパターンを有するならば、スイッチ当たり、１つのゲートパルスパターン発生装置が必要である。図に示されている例では、４つの入力パイプと４つの出力パイプがあり、それぞれ６つの時間マルチプレクスチャンネルを伝送する。ダイアグラムは、各入力チャンネルがどこで終わるかを示しており、例えば"A3"はパイプＡからのチャンネル３を意味する。各スイッチは、制御パルスの反復６ビットパターンにより駆動される。示されている例では、制御パルスパターンは、ｗ００１１１０ｘ０００１０１ｙ１１０１００ｚ０１０１１０ここで、各シーケンスの第１ビットは、対応するスイッチにおけるチャンネル１からのビットの到着等に一致している。図は、チャンネル３ｓがスイッチされる時のアレイの状態を示している。実際には、所定のチャンネルに対するｘおよびｚにおける制御パルスは、データがスイッチ間を伝播する時間を考慮に入れて、そのチャンネルに対するｗおよびｙにおける制御パルスよりも遅く到着しなければならないので、ある瞬間における真の「スナップショット」でないことが理解される。ｗとｘ、ｗとｚ、ｙとｚ、ｙとｘ間のデータパス長は等しくなければならない。図13は、直前に説明した例と同じように、ゲートパターン発生装置を使用する、OTDMスイッチングノードの別の例を示している。この例では、処理されるデータは、各フレームにおいて、常にゼロに設定されているヘッダを有している。このようなフレームが、図１を参照して上記に説明されたような第１の光モード同期レーザ131に印加されると、レーザにより発生される結果的なパターンは、フレーム同期信号を提供する。この方法でフレーム同期信号を生成するために、本出願人の光パターン発生装置を使用することは、M.オブロ、P.スローセンおよび S.B.アンデルセンにより出版された論文、エレクトロニクスレター、1994年７月 21日、第30巻、15号のページ1243-1244に提案されている。この方法で、111110の形態のフレーム同期パターンを発生させると、パターンは反転される。遅延135（例えば、適当な長さのファイバループ）を介して第１の光ゲート132へ入力されるその入力自身の遅延バージョンを制御するために、そのパターンを使用することによりこれは実行される。パターン内のゼロとパターンの遅延バージョンとがゲート132で時間的に一致しないように、遅延は、ビット周期の任意の整数に設定される。そして、ゲート132の信号入力に到着したビットは、制御入力においてゼロがある１ビット位置からのみ、出力ポート１へルートされる。制御入力において１がある他のすべてのビット位置に対しては、信号は、ポート２に出力される。ポート１からの出力は、フレーム同期信号の逆の形態であり、この信号は、図10の実施例に関して説明した方法で機能するゲートパターン発生装置133に供給される。これは、再度上記に説明した方法で、第２の光ゲート134に印加される適当なゲートパターンとなる。光ゲート132および134はともに、包含されている２つのパルス列が直交偏光を有することにより区別される、非直線ループミラーから形成してもよい。ゲート 132の場合において、信号が異なる波長により区別される前の例とは対称的に、包含されている２つのパルスストリームは同じ波長であり、したがって、異なるパルスストリームを分離するために、異なる偏光状態が必要である。示されている例において、第１、第２および第４のチャンネルを残りのチャンネルから分離するために、パターン発生装置133により生成されるゲートパルスのパターンは、110100である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号９４３０３１９３．０ (32)優先日 1994年５月３日 (33)優先権主張国イギリス（ＧＢ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ，ＵＳ (72)発明者スミス、ケビンイギリス国、アイピー９・１エルエヌ、サフォーク、イプスウイッチ、アワートン、チェリー・ツリー・コテージ（番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】１．反復光信号を、モード同期レーザのレーザ空洞に接続された光変調装置に印加し、レーザ空洞からパルスシーケンスを出力する、光パルスシーケンスを発生させる方法において、反復光信号の反復周期が、空洞往復時間に等しいかまたは空洞往復時間の整数倍であり、それにより、レーザが、入力された反復光信号のゼロでないパルスに対応するビット位置にパルスを出力するように駆動されることを特徴とする光パルスシーケンスを発生させる方法。２．入力された反復光信号が取除かれるかまたは修正された後に、レーザがパルスシーケンスを出力し続けるように構成されている請求項１記載の方法。３．レーザ空洞のパルスを、パルスをシャープにするように構成されたパルス整形素子に通すステップを含む請求項２記載の方法。４．光スイッチを制御する方法において、反復光信号を、レーザの光空洞に接続された変調装置に印加し、それによりレーザをモード同期させ、反復光信号の反復周期が、空洞往復時間に等しいかまたは空洞往復時間の整数倍であり、印加された反復光信号に応答して、空洞に発生されたパルス列を出力し、制御入力における信号の状態に依存して、入ってくるデータを異なる出力にルートするように構成された光スイッチの制御入力に、パルス列またはパルス列から得られた信号を印加することを特徴とする光スイッチを制御する方法。５．前記反復光信号を提供するために、光スイッチの出力の１つからの信号が、光空洞中の変調装置に印加される請求項４記載の方法。６．各入力パルスの少なくとも１部が、制御入力の状態に関係なく、前記１つの出力において出力され、入力におけるデータストリームが、デマルチプレクサにより選択されるOTDMチャンネルに対応するビット位置においてのみ非ゼロに設定される状態に光スイッチを設定するステップをさらに含む請求項５記載の方法。７．第１のOTDMデータストリームと１以上の付加的なデータチャンネルがスイッチに入力され、各付加的なデータチャンネルが、スイッチから出力されるデータストリームにおいて置換される請求項４ないし６のいずれか１項記載の方法。８．スイッチへの入力が、２以上のデータストリームを含み、スイッチが、その制御入力における信号に応答して、異なるデータストリーム間でチャンネルを交差スイッチする請求項７記載の方法。９．前記光スイッチが、制御入力における制御信号に応答して、入力データストリームのクロックレートの整数約数で、再生クロック信号を出力する請求項４記載の方法。 10．再生クロック信号をゲートパターン発生装置に印加し、ゲートパターン発生装置により出力された信号を別の光スイッチの制御入力に印加し、別の光スイッチが、制御入力におけるゲート信号に応答して、複数の出力間で前記データストリームをスイッチするステップをさらに含む請求項９記載の方法。 11．反復光信号がOTDMデータフレームを含み、すべてのデータフレームが、予め定められたビット位置にヌルを含むヘッダを有し、それにより、モード同期レーザがフレーム同期信号を発生する請求項９または 10記載の方法。 12．フレーム同期信号を反転し、反転された信号をゲートパターン発生装置に印加し、それにより、光スイッチに対する制御信号生成するステップをさらに含む請求項11記載の方法。 13．１以上の信号入力と複数の信号出力と制御入力とを有する光スイッチと、レーザ空洞に接続された変調装置を有し、使用において変調装置に印加される反復光信号用の入力を含むモード同期レーザを備えた光パルスシーケンス発生装置とを具備し、反復光信号の反復周期が空洞の往復時間と等しいか空洞の往復時間の整数倍であるような往復時間を空洞が有し、光パルスシーケンス発生装置の出力が、光スイッチの制御入力に直接的または間接的に接続され、それにより、スイッチが、制御入力における信号の状態に依存して、入ってくるデータを異なる出力にルートする光スイッチングシステム。 14．前記反復光信号を提供するために、光スイッチの出力がパルスシーケンス発生装置の入力に接続されている請求項13記載のシステム。 15．起動フェーズの間に、制御入力の状態に関係なく、すべての入ってくる信号が、少なくとも部分的に、パルスシーケンス発生装置に接続された前記出力に透過される、部分的な透過状態に光スイッチを設定する手段を含む請求項14記載のシステム。 16．スイッチが、OTDMデータストリーム用の第１の入力と、１以上の付加的なOT DMチャンネル用の第２の入力とを含み、スイッチから出力されるデータストリームにおいて１以上の付加的なチャンネルを置換するように構成されている請求項 13ないし15のいずれか１項記載のシステム。 17．スイッチが、２つのOTDMデータストリーム用の入力を有し、制御入力における信号に応答して、２つのデータストリーム間でチャンネルを交差スイッチするように構成されている請求項16記載のシステム。 18．スイッチが、パルスシーケンス発生装置からの制御信号に応答して、入力データストリームのクロックレートの整数約数で、再生クロック信号を出力するように構成され、光スイッチの出力に接続され、再生クロック信号から、前記データストリームを受信するように構成されている別の光スイッチ用の制御信号を発生するように構成されたゲートパターン発生装置をさらに具備している請求項13ないし17のいずれか１項記載のシステム。 19．パルスシーケンス発生装置から出力された信号は、すべてが予め定められたヘッダビット位置にヌルを有するOTDMデータフレームに応答して生成されたフレーム同期信号であり、パルスシーケンス発生装置の出力に接続された光スイッチが、フレーム同期信号を反転するように構成されている請求項18記載のシステム。 20．光スイッチおよび／または別の光スイッチが、非直線ループミラーを具備している請求項13ないし19のいずれか１項記載のシステム。