JPH11352527A

JPH11352527A - 遅延線光バッファ

Info

Publication number: JPH11352527A
Application number: JP16078998A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Kobayashi; 憲文小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】小型且つ低コストで、さらに遅延時間の調整が
容易な遅延線光バッファを提供すること。【解決手段】ｎを２以上の整数として２ｎ個の端子を有
し（２ｎ−２）番目の端子から（２ｎ−１）番目の端子
および（２ｎ−１）番目の端子から２ｎ番目の端子へは
順方向伝達特性を有する光サーキュレータと、該光サー
キュレータの偶数番号の端子に接続されるｎ個の反射器
と、該ｎ個の反射器の後に接続されるｎ個の光ゲート素
子と、該ｎ個の光ゲート素子からの光信号を合成する光
合成器と、前記光サーキュレータの１番目の端子を除く
奇数番号の端子に接続される（ｎ−１）本の遅延光ファ
イバと、該（ｎ−１）本の遅延光ファイバの他端に接続
される（ｎ−１）個の全反射器とから構成したことにあ
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（Asynch
ronous Tranfer Mode ）交換機に使用する光バッファに
係わり、特に遅延線光バッファに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＭ交換は、情報をセルと呼ばれる固
定長のパケット単位に扱い、ハードウェア的にルーティ
ング処理を行なうもので、高いスループットを実現でき
る。特に大容量な交換機として、光の高速性及び広帯域
性を活かした光ＡＴＭ交換機が重要視されている。

【０００３】光ＡＴＭ交換機では、一つの出力回線へ同
時に複数のセルが入力されて衝突することを回避するた
め、セルの待ち合わせ用の光バッファ（メモリ）が必要
となる。光バッファとしては、光ファイバ等の遅延光伝
送路による遅延時間差を利用した遅延線光バッファが考
えられている。

【０００４】図２は、従来の遅延線光バッファの第一例
を示した全体構成図である。１１は光分岐器、１９ａ〜
１９ｎは遅延光ファイバ、１５ａ〜１５ｎは光ゲート素
子、１６は光ゲート制御回路、１７は光合成器、１０は
入力光信号、１８は出力光信号である。

【０００５】入力光信号１０は、光分岐器１１によりｎ
個に分岐され、各分岐出力はそれぞれ長さの異なる遅延
光ファイバ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・１９ｎを経
て、光ゲート素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ・・・１５ｎ
へ入力される。各光ゲート素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ
・・・１５ｎからの出力は光合成器１７により合成され
て出力される。

【０００６】ここで、各遅延光ファイバ１９ａ、１９
ｂ、１９ｃ・・・１９ｎの長さは、最も遅延時間の短い
経路に対して、それぞれＴ、２Ｔ、３Ｔ・・・（ｎ−
１）・Ｔの相対的な遅延時間を有するように構成されて
いる。ただし、Ｔは１セル分の伝搬時間を表す。この
時、光ゲート制御回路１６により、入力セルに同期して
任意の光ゲート素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ・・・１５
ｎをＯＮ状態、すなわち光信号が光ゲート素子１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ・・・１５ｎを透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セル信号を出力させ
ることができる。このような構成によりｎ段の入力セル
バッファ機能を実現することができる。

【０００７】光ＡＴＭ交換機が光の高速性を十分に活用
するためには、光信号セルはビットレートの極めて高い
信号が用いられる。その場合、各遅延光ファイバの遅延
時間は高い精度で設定することが要求される。例えば、
光信号セルが１０Gbpsで変調されているとすると、１ビ
ット当たりのタイムスロットは１００psecとなり、各ビ
ットが誤り無く伝送されるためには、遅延時間の精度は
約２０psec以下に抑える必要がある。２０psecの遅延時
間は、約４mmの光ファイバ長の精度に相当する。バッフ
ァ段数が多くなると、各段のバッファに要求される制度
はさらに厳しくなる。以上で説明したような遅延時間を
高精度に調整できる光バッファとして、光サーキュレー
タを用いた反射型構成の遅延線光バッファがある。

【０００８】図３は、従来の遅延線光バッファの第二
例、すなわち上述した反射型構成の遅延線光バッファの
全体構成図である。１１は光分岐器、１２ａ、１２ｂ、
１２ｃ・・・１２ｎは光サーキュレータ、１３ａ、１３
ｂ、１３ｃ・・・１３ｎは遅延線光ファイバ、１４ａ、
１４ｂ、１４ｃ・・・１４ｎは全反射器、１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ・・・１５ｎは光ゲート素子、１６は光ゲー
ト制御回路、１７は光合成器、１０は入力光信号、１８
は出力光信号である。

【０００９】図２に示した遅延光ファイバ１９ａ、１９
ｂ、１９ｃ・・・１９ｎの部分が、光サーキュレータ１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・１２ｎと遅延光ファイバ１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・１３ｎと全反射器１４ａ、
１４ｂ、１４ｃ・・・１４ｎとで置き換わった構成にな
っている。

【００１０】遅延光ファイバ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・
・・１３ｎは、一端が光サーキュレータ１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ・・・１２ｎに接続され、他端は全反射器１
４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・１４ｎに接続されている。
このような構成にすれば、全反射器１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ・・・１４ｎは簡単に遅延光ファイバ１３ａ、１３
ｂ、１３ｃ・・・１３ｎと取り外したり、接続したりす
ることが容易なため、遅延時間の調整は、遅延光ファイ
バ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・１３ｎを切断すること
で簡単に行なうことができる。さらにまた、遅延光ファ
イバ端面のフレネル反射を利用することで調整途中でも
遅延時間をモニタすることができる。つまり、遅延光フ
ァイバに全反射器が取り付けられていなくても端面が空
気に接していれば、遅延光ファイバを伝搬している全光
電力の約３．５％は光サーキュレータに戻り、そして光
ゲート素子に伝搬されるので、このわずかな光信号によ
り遅延時間をモニタすることができる。そのため、組立
て調整が容易となり、遅延時間精度の高い遅延線光バッ
ファを実現することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の遅延線光バッフ
ァには次の問題点があった。

【００１２】長さの異なる複数の遅延光ファイバと、各
遅延光ファイバ毎に光サーキュレータが必要なため、こ
の部分の集積化やアレイ化が不可能であった。そのた
め、組立て部品点数が増え、且つ調整箇所も多くなり、
遅延線光バッファを小型・低コスト化することができな
かった。

【００１３】従って本発明の目的は、前記した従来技術
の欠点を解消し、小型且つ低コストで、さらに遅延時間
の調整が容易な遅延線光バッファを提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、ｎを２以上の整数として２ｎ個の端子を有
し（２ｎ−２）番目の端子から（２ｎ−１）番目の端子
および（２ｎ−１）番目の端子から２ｎ番目の端子へは
順方向伝達特性を有する光サーキュレータと、該光サー
キュレータの偶数番号の端子に接続されるｎ個の反射器
と、該ｎ個の反射器の後に接続されるｎ個の光ゲート素
子と、該ｎ個の光ゲート素子からの光信号を合成する光
合成器と、前記光サーキュレータの１番目の端子を除く
奇数番号の端子に接続される（ｎ−１）本の遅延光ファ
イバと、該（ｎ−１）本の遅延光ファイバの他端に接続
される（ｎ−１）個の全反射器とから構成した。

【００１５】前記のｎ個の光ゲート素子からの光信号
は、それぞれの光信号強度が等しくなるように前記ｎ個
の反射器の反射率をそれぞれ定めるのが好ましい。

【００１６】前記のｎ本の遅延光ファイバは、ｎ本のテ
ープファイバであっても良い。

【００１７】前記のｎ個の全反射器は、前記ｎ本のテー
プファイバの他端に直接蒸着された金属膜あるいは多層
誘電体膜であっても良い。

【００１８】前記のｎ個の反射器は、平面基板上に誘電
体多層膜あるいは金属膜を蒸着して形成され、且つアレ
イ化されたものであっても良い。

【００１９】前記のｎ個の光ゲート素子は、平面基板上
に作製され、且つアレイ化されたものであっても良い。

【００２０】前記の光合成器は、平面基板上形成された
プレーナ型であっても良い。

【００２１】前記の光サーキュレータは、ｎ個の入力端
子とｎ個の出力端子が対向して配置され、且つ該光サー
キュレータの入力端子側には他端に金属膜が蒸着された
前記のテープファイバが接続されて、さらに前記光サー
キュレータの出力端子側にはすべて同一平面基板上に形
成された前記反射器と前記光ゲート素子と前記光合成器
が接続されて成っても良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の遅延線光バッフ
ァの一実施例を示した全体構成図である。１は光サーキ
ュレータ、２ａ、２ｂ、２ｃ・・・２ｎは反射器、３
ａ、３ｂ、３ｃ・・・３ｎは光ゲート素子、４は光ゲー
ト制御回路、５は光合成器、６ａ、６ｂ、６ｃ・・・６
ｎは遅延光ファイバ、７ａ、７ｂ、７ｃ・・・７ｎは全
反射器、８は入力光信号、９は出力光信号である。

【００２３】光サーキュレータ１は、ｎ個の端子があり
それぞれの端子を区別するためにＰ１〜Ｐ２ｎまで端子
番号が付けられている。ただしｎは２以上の整数であ
る。光サーキュレータ１の外部から奇数番号の端子に入
力された光信号は、その奇数番号に１を足した偶数番号
の端子に伝搬され、その偶数番号の端子から光サーキュ
レータ１の外部に伝搬される。同様に、光サーキュレー
タ１の外部から偶数番号の端子に入力された光信号は、
その偶数番号に１を足した奇数番号の端子に伝搬され、
その奇数番号の端子から光サーキュレータ１の外部に伝
搬される。すなわち、端子Ｐ２ｎ−２から端子Ｐ２ｎ−
１の方向、および端子Ｐ２ｎ−１から端子Ｐ２ｎの方向
へは順方向伝達特性を有する。

【００２４】反射器２ａ、２ｂ、２ｃ・・・２ｎは、光
サーキュレータ１の偶数番号の端子に直接あるいは光伝
送路を介して接続され、これらの反射器を透過した光信
号の強度がいずれも等しくなるように、それぞれ反射率
が定められている。ただし反射器２ｎは反射率が零にな
っており、光サーキュレータ１に戻る光信号はないよう
に構成されている。

【００２５】遅延光ファイバ６ａ、６ｂ、６ｃ・・・６
ｎは、すべて同じ長さの光ファイバであり、一端は光サ
ーキュレータ１の奇数番号の端子に、他端は全反射器７
ａ、７ｂ、７ｃ・・・７ｎに接続されている。光サーキ
ュレータ１の偶数番号の端子に接続された一つの反射器
により反射された光信号が光サーキュレータ１の端子を
通過して全反射器に到達して全反射し、この全反射され
た光信号が再び光サーキュレータ１を通過して次の反射
器に到達するまでの時間を１セル分の伝搬時間Ｔと定義
している。このＴが目的の値になるように、遅延光ファ
イバの長さを決定している。

【００２６】反射器２ａ、２ｂ、２ｃ・・・２ｎを通過
した光信号は、光ゲート素子３ａ、３ｂ、３ｃ・・・３
ｎを介して光合成器５により合成され、出力光信号９と
して伝搬される。光ゲート素子３ａ、３ｂ、３ｃ・・・
３ｎと光ゲート制御回路４の動作は図２と同様である。

【００２７】この構成によれば、光サーキュレータ１の
端子Ｐｌから入力された光信号は、端子Ｐ２を経て反射
器２ａに入力され、そのまま反射器２ａを透過して光ゲ
ート素子３ａへ入力される透過光と、再び端子Ｐ２へ反
射される反射光とに分けられる。端子Ｐ２へ反射された
反射光は、端子Ｐ３から出力され、遅延光ファイバ６ａ
と全反射器７ａにより遅延光ファイバ６ａを往復伝搬し
た後、再び端子Ｐ３へ入力される。端子Ｐ３から入力さ
れた光信号は、端子Ｐｌから光信号を入力した場合と同
様に、端子Ｐ４に接続された反射器２ｂに入力され、透
過光と反射光に分けられる。透過光は光ゲート素子３ｂ
へ入力され、反射光は再び端子Ｐ４へ入力される。以下
同様にして端子Ｐ４から入力された光信号は、反射器２
ｂ・・・２ｎと全反射器７ｂ・・・７ｎ−１と、その間
の遅延光ファイバ６ｂ・・６ｎ−１により、分岐、遅
延、反射が繰り返される。

【００２８】ここで、端子Ｐ４に接続された反射器２ｂ
を透過する光信号は、端子Ｐ２に接続された反射器２ａ
を透過する光信号に比べて、反射器２ａから全反射器７
ａを経由し反射器２ｂまで伝搬するのに必要な時間だけ
遅延を受けた光信号となる。全ての反射器２ａ、２ｂ、
２ｃ・・・２ｎと全ての全反射器７ａ、７ｂ、７ｃ・・
・７ｎ−１との間の伝搬遅延時間をＴ／２（ただしＴは
１セル分の伝搬時間）で一定とすれば、光サーキュレー
タ１の偶数番号の端子に関して、（ｍ＋１）番目（ｍは
１以上の整数）の端子に接続された反射器から出力され
る光信号は、ｍ番目の端子に接続された反射器から出力
される光信号に比べて、Ｔ時間だけ遅延された信号とな
る。つまり端子Ｐ２に接続された反射器２ａから出力さ
れる光信号を基準とすると、端子Ｐ４に接続された反射
器２ｂではＴ、端子Ｐ６に接続された反射器２ｃでは２
Ｔ、以下同様に端子Ｐ２ｎに接続された反射器２ｎでは
（ｎ−１）・Ｔの相対的な遅延を受けた光信号となる。

【００２９】この時に、光ゲート制御回路４により、入
力セルに同期して任意の光ゲート素子３ａ、３ｂ、３ｃ
・・・３ｎをＯＮ状態、すなわち光信号が光ゲート素子
３ａ、３ｂ、３ｃ・・・３ｎ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セル信号を出力させ
ることができ、ｎ段の入カセルバッファ機能を実現する
ことが可能である。

【００３０】ただし、光ゲート素子３ａ、３ｂ、３ｃ・
・・３ｎへ入力される光信号は、遅延の大きさにより遅
延と反射を繰り返す回数がそれぞれ異なる。遅延時間の
大きな光信号ほど、反射器、光サーキュレータ、遅延光
ファイバおよび全反射器の有するそれぞれの損失が多く
積算される。そのため、光ゲート素子３ａ、３ｂ、３ｃ
・・・３ｎから出力される光信号強度が、あるいは光ゲ
ート素子を経て光合成器９から出力される光信号強度が
全て等しくなるように、反射器２ａ、２ｂ、２ｃ・・・
２ｎの反射光と透過光に分岐する割合、つまり反射率
（または透過率）が個々に設定されている。

【００３１】上記した構成により、遅延線光バッファは
次のように組立てることができる。

【００３２】使用する光素子として、光サーキュレータ
１は偶数番号の端子と奇数番号の端子が互いに対向して
配置された光サーキュレータ（一例としてPhotonic Tec
hnologies 社製（豪州）、１０ポート光サーキュレー
タ：ＨＡＬＯ−１５５０−１０）、光ゲート素子３ａ、
３ｂ、３ｃ・・・３ｎは同一基板に複数の光ゲート素子
を作成した光ゲートアレイ、光合成器５は平面基板上に
形成したプレーナ型光カプラを用いた。また反射器２
ａ、２ｂ、２ｃ・・・２ｎは、光サーキュレータ１の出
力端面や光ゲートアレイの入力端面に誘電体多層膜や金
属膜を蒸着したもの、あるいは平面基板上に誘電体多層
膜や金属膜を蒸着して同一平面上にアレイ化したものを
用いた。遅延光ファイバ６ａ、６ｂ、６ｃ・・・６ｎ−
１は、全て同じ遅延時間（言い換えれば同じ長さ）の光
ファイバで良いため、ｎ本の光ファイバをアレイ化した
テープファイバを用いた。

【００３３】ここで、これらアレイ化した光素子の入出
力端子の配置間隔を全て同じ幅に設定することにより、
各光素子の入出力端面同士を突き合わせて、固定するこ
とにより簡単に組み立てることができる。また、遅延線
光バッファ本体は一体化構成となるため小型になる。遅
延光ファイバは、遅延時間の異なる（長さの異なる）光
ファイバを用意する必要がなくなり、最小遅延単位に相
当する（遅延時間がＴとなるような）長さのテープファ
イバを利用できるため、トータルの遅延光ファイバ長が
短くなり、遅延光ファイバの長さ調整は一括で行なうこ
とができ、簡単化することができた。

【００３４】なお、図１の構成では、光サーキュレータ
１の偶数番号の端子に反射器２ａ、２ｂ、２ｃ・・・２
ｎが接続され、端子Ｐｌを除く奇数番号の端子に遅延光
ファイバ６ａ、６ｂ、６ｃ・・・６ｎ−１と全反射器７
ａ、７ｂ、７ｃ・・・７ｎ−１が接続された場合につい
て説明した。しかし、偶数番号の端子に遅延光ファイバ
６ａ、６ｂ、６ｃ・・・６ｎ−１を介して全反射器７
ａ、７ｂ、７ｃ・・・７ｎ−１が接続され、端子Ｐｌを
除く奇数番号の端子に反射器２ａ、２ｂ、２ｃ・・・２
ｎが接続され、反射器２ａ、２ｂ、２ｃ・・・２ｎから
の光信号は光ゲート素子３ａ、３ｂ、３ｃ・・・３ｎを
介して光合成器５に入力されるように構成しても、図１
と同様の遅延線光バッファの機能を有することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明の遅延線光バッファは、ｎを２以
上の整数として２ｎ個の端子を有し（２ｎ−２）番目の
端子から（２ｎ−１）番目の端子および（２ｎ−１）番
目の端子から２ｎ番目の端子へは順方向伝達特性を有す
る光サーキュレータを用いて、光サーキュレータの１番
目の端子Ｐｌに光信号を入力して、２番目の端子Ｐ２以
降の各端子には端子番号の若い順に、反射器と全射器が
遅延光ファイバを間に挟んで交互に接続することによ
り、次の様な優れた特性を発揮する。

【００３６】（１）１個の光サーキュレータと、アレイ
化した光素子と、テープファイバで構成できるため、部
品数を削減することが可能である。

【００３７】（２）各光素子の入出力端面同士を突き合
わせ固定する簡単な組立て方法を採用することができる
ため、小型・低コスト化が達成できる。

【００３８】（３）複数の遅延光ファイバの長さ調整
は、同じ長さのテープファイバを利用できるため一括調
整が可能となり、調整が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遅延線光バッファの一実施例を示した
全体構成図である。

【図２】従来の遅延線光バッファの第一例を示した全体
構成図図である。

【図３】従来の遅延線光バッファの第二例を示した全体
構成図である。

【符号の説明】

１光サーキュレータ２ａ〜２ｎ反射器３ａ〜３ｎ光ゲート素子４光ゲート制御回路５光合成器６ａ〜６ｎ−１遅延光ファイバ７ａ〜７ｎ−１全反射器８入力光信号９出力光信号１０入力光信号１１光分岐器１２ａ〜１２ｎ光サーキュレータ１３ａ〜１３ｎ遅延光ファイバ１４〜１４ｎ全反射器１５ａ〜１５ｎ光ゲート素子１６光ゲート制御回路１７光合成器１８出力光信号１９ａ〜１９ｎ遅延光ファイバＴ１セル分の伝搬時間Ｐ１〜Ｐ２ｎ光サーキュレータの各端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 10/13 Ｈ０４Ｌ 11/20 Ｈ 10/12 Ｈ０４Ｌ 12/28 Ｈ０４Ｑ 3/52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎを２以上の整数として２ｎ個の端子を有
し（２ｎ−２）番目の端子から（２ｎ−１）番目の端子
および（２ｎ−１）番目の端子から２ｎ番目の端子へは
順方向伝達特性を有する光サーキュレータと、該光サー
キュレータの偶数番号の端子に接続されるｎ個の反射器
と、該ｎ個の反射器の後に接続されるｎ個の光ゲート素
子と、該ｎ個の光ゲート素子からの光信号を合成する光
合成器と、前記光サーキュレータの１番目の端子を除く
奇数番号の端子に接続される（ｎ−１）本の遅延光ファ
イバと、該（ｎ−１）本の遅延光ファイバの他端に接続
される（ｎ−１）個の全反射器とから構成されることを
特徴とする遅延線光バッファ。
【請求項２】ｎ個の光ゲート素子からの光信号は、それ
ぞれの光信号強度が等しくなるように前記ｎ個の反射器
の反射率がそれぞれ定められて構成されることを特徴と
する請求項１記載の遅延線光バッファ。
【請求項３】ｎ本の遅延光ファイバは、ｎ本のテープフ
ァイバであることを特徴とする請求項１または２記載の
遅延線光バッファ。
【請求項４】ｎ個の全反射器は、前記ｎ本のテープファ
イバの他端に直接蒸着された金属膜あるいは多層誘電体
膜であることを特徴とする請求項３記載の遅延線光バッ
ファ。
【請求項５】ｎ個の反射器は、平面基板上に誘電体多層
膜あるいは金属膜を蒸着して形成され、且つアレイ化さ
れたものであることを特徴とする請求項１から４のいず
れかに記載の遅延線光バッファ。
【請求項６】ｎ個の光ゲート素子は、平面基板上に作製
され、且つアレイ化されたものであることを特徴とする
請求項１から５のいずれかに記載の遅延線光バッファ。
【請求項７】光合成器は、平面基板上形成されたプレー
ナ型であることを特徴とする請求項１から６のいずれか
に記載の遅延線光バッファ。
【請求項８】光サーキュレータは、ｎ個の入力端子とｎ
個の出力端子が対向して配置され、且つ該光サーキュレ
ータの入力端子側には他端に金属膜が蒸着された前記の
テープファイバが接続されて、さらに前記光サーキュレ
ータの出力端子側にはすべて同一平面基板上に形成され
た前記反射器と前記光ゲート素子と前記光合成器が接続
されて成ることを特徴とする請求項１から７のいずれか
に記載の遅延線光バッファ。