JPS6181099A - Time-division light switchboard - Google Patents

Time-division light switchboard

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JPS6181099A
JPS6181099A JP20322884A JP20322884A JPS6181099A JP S6181099 A JPS6181099 A JP S6181099A JP 20322884 A JP20322884 A JP 20322884A JP 20322884 A JP20322884 A JP 20322884A JP S6181099 A JPS6181099 A JP S6181099A
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time
light
optical switch
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JP20322884A
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Mitsukazu Kondo
充和 近藤
Kunio Nagashima
長島 邦雄
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NEC Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the number of switches by dividing inputted light signals by a light branching circuit, projecting it on a bistable semiconductor laser, and making writing and memory operation controlling injection current of above-mentioned laser according to the time in which signals are to be written and other time. CONSTITUTION:An injection current i to the bistable semiconductor laser 340 is changed by a current driving circuit 345 as shown in the figure 410 in the first period in the first time slot of a light signal 100. Consequently, the quantity of outgoing light Pout of the laser 340 is changed as shown in the figure 440 according to an injection current pulse 410. In the second period of the signal 100, a current is kept at ib1, and the quantity of outgoing light 440 changes as shown in the figure 440 according to the quantity of incident light. After this, information P11 or P01 is held in the laser 340. Reading of information A thus written is made as follows. A figure 450 shows a controlling voltage by a light switch driving circuit 331. Supposing that a light switch 330 connects waveguide paths 342 and 380 only when a voltage 450 is V1, a light signal obtained by extracting outgoing light 440 of the laser 340 by the voltage 450 is obtained in the waveguide path 380 as shown in the figure 460.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は時分割光信号の交換制御を行なう時分割光交換
機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a time-division optical switch that performs exchange control of time-division optical signals.

(従来技術とその問題点) 光ファイバを伝送路とする光通信システムは高速・大容
量の信号伝送が可能であり、様々の伝送方式が実用化さ
れている。%に高速性を利用したデジタル便号の時分割
伝送方式は重要な方式の1つである。現在実用化されて
いる光通信システムでは、光信号は単に光フアイバ中を
伝送されるだけで信号の交換は一担電気信号に交換した
後に行なわれている。上記の如く、光信号を電気信号に
変換して交換する方法では、交換された信号を再び伝送
する場合には電気信号を再び光信号に変換する必要があ
るので装置が複雑になシ、コストが高くなるという欠点
がある。また従来の電気信号の時分割交換機では百メガ
ビット/秒以上の高速信号を交換するのは難しいという
欠点もある。
(Prior art and its problems) Optical communication systems using optical fibers as transmission paths are capable of high-speed, large-capacity signal transmission, and various transmission methods have been put into practical use. One of the most important methods is the time-division transmission method for digital flight numbers, which takes advantage of its high speed. In optical communication systems currently in practical use, optical signals are simply transmitted through optical fibers, and the signals are exchanged after being converted into electrical signals. As mentioned above, in the method of converting optical signals into electrical signals and exchanging them, when transmitting the exchanged signals again, it is necessary to convert the electrical signals back into optical signals, which increases the complexity of the equipment and costs. The disadvantage is that it is expensive. Another drawback is that it is difficult to exchange high-speed signals of 100 megabits per second or more using conventional time-division switching equipment for electrical signals.

この欠点を解決する手段として、時分割光信号を光信号
のままで交換する光交換機が提案されている。この光交
換機は、特開昭53−117311に述べられておfi
、NXMの入出力端子をもつ複数のマトリックス状光ス
イッチの間を互いに異なる長さをもつ光フアイバ群で接
続して構成され、すなわち光ファイバを遅延線として用
いるもので返る。
As a means to solve this drawback, an optical switch that exchanges time-division optical signals as optical signals has been proposed. This optical switch was described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-117311 and
, NXM input/output terminals are connected by a group of optical fibers having mutually different lengths, that is, the optical fibers are used as delay lines.

基本的には、光スイッチに入射した時分割光信号を、各
タイムスロット毎に異なるファイバに振分け、それぞれ
異なる時間遅延させた後次段の光スイッチで合成して信
号の時間順序を入換えるものである。しかし、このよう
な光フアイバ遅延線を用いる光交換機では、光ファイバ
の長さKよって遅延時間が決定されてしまうことや長い
フレーム周期の信号を交換するためには長い光ファイバ
を必要とするため装置が大盤化する等の欠点があった。
Basically, time-division optical signals input to an optical switch are distributed to different fibers for each time slot, delayed by different times, and then combined in the next optical switch to change the time order of the signals. It is. However, in optical switching equipment that uses such optical fiber delay lines, the delay time is determined by the length K of the optical fiber, and long optical fibers are required to exchange signals with a long frame period. There were drawbacks such as the large size of the device.

また、単なる光伝送路の遅延時間の選択によって時分割
交換を行なっているので光スイッチと光フアイバ間の接
続部等で損失が生じ、入力光信号レベルに比べて出力光
信号レベルが大幅に低下するという欠点もおった。
In addition, since time-division exchange is performed simply by selecting the delay time of the optical transmission path, loss occurs at the connection between the optical switch and the optical fiber, and the output optical signal level decreases significantly compared to the input optical signal level. It also had the disadvantage of doing so.

この欠点を除去するために11つの入力端と複数の出力
端を備え丸書込み用光スイッチと、複数の入力端と1つ
の出力端を備えた読出し用光スイッチの間に双安定動作
を示す半導体レーザを挿入した構成の時分割光交換機を
、特開昭59−107675に本願の発明者が提案して
いる。その構成は、入力した時分割光信号を各タイムス
ロットごとに書込み用光スイッチで順次異なる光メモリ
、即ち双安定半導体レーザに書込んで入力信号を保持さ
せ、読出し光スイッチで各信号を出力すべきタイムスロ
ットに選択的に切出して時分割光交換を行なうものであ
る。この構成では、交換すべきフレーム周期の長さを任
意に設定でき、装置の小型化が容易でかつ、高い出力光
信号レベルが容易に得られるという特長がある。この時
分割光交換機を構成する書込み及び読出し光スイッチは
高速性を必要とするため導波形の光スイッチが使用され
る。しかし、通常導波形光スイッチはチャンネル数が多
くなるに従りて大形とな9、tfl:、多大な製作工数
が必要となるため非常に高価となる。このためそこで2
個の光スイッチを用いるこの時分割光交換機は形状が犬
きく、また高価となるという欠点を有する。
To eliminate this drawback, a semiconductor exhibiting bistable operation between a circular writing optical switch with 11 input terminals and multiple output terminals and a reading optical switch with multiple input terminals and one output terminal. The inventor of the present application proposed a time-division optical switch having a structure in which a laser is inserted in Japanese Patent Laid-Open No. 59-107675. Its configuration is such that the input time-division optical signal is sequentially written into a different optical memory, that is, a bistable semiconductor laser, for each time slot by a writing optical switch, and the input signal is held, and each signal is output by a reading optical switch. It selectively cuts out time slots and performs time-division optical exchange. This configuration has the advantage that the length of the frame period to be replaced can be set arbitrarily, the device can be easily miniaturized, and a high output optical signal level can be easily obtained. The write and read optical switches constituting this time-division optical exchange require high-speed performance, so waveguide type optical switches are used. However, as the number of channels in a waveguide optical switch increases, it becomes large in size and requires a large number of manufacturing steps, making it very expensive. Therefore, there 2
This time-division optical switching system using multiple optical switches has the drawbacks of being bulky and expensive.

(発明の目的) 本発明の目的は、従来の欠点を除き、必要な光スイッチ
の数が少なく、小形で安価な時分割光交換機を提供する
ことにおる。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a time-division optical switching system which eliminates the conventional drawbacks, requires fewer optical switches, is small in size, and is inexpensive.

(発明の構成) 本発明の時分割光交換機は、1つの入力端と複数の出力
端を備えた光分岐回路と、前記出力端からの出射光がレ
ーザ共振器の一端から入射するようにして各出力端にそ
れぞれ対応して設置された双安定動作を示す複数の半導
体レーザと、これら半導体レーザからの出射光がそれぞ
れ入射するように各半導体V−ザに対応する複数の入力
端と1つの出力端とを備えた読出し用光スイッチと、前
記各半導体レーザをそれぞれ駆動する電流駆動回路と、
前記読出し月光スイッチを駆動する光スイッチ駆動回路
と、前記各電流駆動および光スイッチ駆動回路のタイミ
ングを制御する中央制御装置とを含み構成される。
(Structure of the Invention) The time-division optical exchanger of the present invention includes an optical branching circuit having one input end and a plurality of output ends, and a light branching circuit having an output end such that light emitted from the output end enters from one end of a laser resonator. A plurality of semiconductor lasers exhibiting bistable operation are installed corresponding to each output end, and a plurality of input ends and one a readout optical switch having an output end, and a current drive circuit that drives each of the semiconductor lasers, respectively;
The device includes an optical switch driving circuit that drives the reading moonlight switch, and a central control device that controls the timing of each of the current driving and optical switch driving circuits.

(発明の作用) 本発明においては、入力時分割光信号を光分岐回路によ
り分割して同時にすべての双安定半導体レーザに入射せ
しめ、前記各々の双安定半導体レーザの注入電流を、信
号を書込むべきタイムスロットだけ、入力光信号によっ
てトリガ可能な状態となる電流値に増加させ、それ以外
の時間は書込まれた状態が保持され、かつ入力光信号に
よってトリガがかからない程度の低い電流値に保持させ
ることによって書込み動作及び光メモリ動作を行なう。
(Operation of the Invention) In the present invention, an input time-division optical signal is divided by an optical branching circuit and made to simultaneously enter all the bistable semiconductor lasers, and the injected current of each bistable semiconductor laser is written as a signal. The current value is increased to a state that can be triggered by the input optical signal only during the desired time slot, and the current value is kept low enough that the written state is maintained and the input optical signal does not trigger the current value for the rest of the time. Write operations and optical memory operations are performed by

(実施例) 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明による時分割光交換機の一実施例のブロ
ック図であ゛る。第1図において、それぞれ異なる情報
をのせた4つのタイムスロットからなる第1の時分割光
信号100を入力するための入力光導波路310と第2
の時分割光信号190を出力するための出力光導波路3
80との間に、入力端子を入力光導波路310に接続さ
れ出力端子を、双安定動作を示す半導体レーザ340,
350,360゜370の入射端に導かれる光導波路3
41 、351 、361゜371にそれぞれ接続され
た光分岐回路320と、前記双安定半導体レーザの出射
端に導かれる光導波路342,352,362,372
にそれぞれ入力端子を接続され、出力端子を出力光導波
路380に接続された読出し用4×1光スイッチ330
が設置されている。この光スイッチ330には光スイッ
チ駆動回路331が接続されており、双安定半導体レー
ザ340.350,360,370にはそれぞれバイア
ス電流を注入するための電流駆動回路345 、355
 、365゜375が接続されている。光スイッチ駆動
回路331と電流駆動回路345,355,365,3
75は図示されていない中央制御装置に接続されている
。この中央制御装置はタイミング抽出回路、メそり回路
等によって構成され、光スイッチ駆動回路や電流駆動回
路を制御するための制御信号を発生する。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a time division optical switch according to the present invention. In FIG. 1, an input optical waveguide 310 for inputting a first time-division optical signal 100 consisting of four time slots carrying different information, and a second
output optical waveguide 3 for outputting a time-division optical signal 190 of
A semiconductor laser 340 exhibiting bistable operation has an input terminal connected to the input optical waveguide 310 and an output terminal connected to the input optical waveguide 80.
Optical waveguide 3 guided to the input end of 350, 360° 370
41, 351, 361° 371, respectively, and optical waveguides 342, 352, 362, 372 guided to the emission end of the bistable semiconductor laser.
A readout 4×1 optical switch 330 whose input terminal is connected to the output optical waveguide 380 and whose output terminal is connected to the output optical waveguide 380.
is installed. An optical switch drive circuit 331 is connected to this optical switch 330, and current drive circuits 345, 355 for injecting bias current into bistable semiconductor lasers 340, 350, 360, and 370, respectively.
, 365°375 are connected. Optical switch drive circuit 331 and current drive circuits 345, 355, 365, 3
75 is connected to a central control unit (not shown). This central control device is composed of a timing extraction circuit, a mesh circuit, etc., and generates control signals for controlling the optical switch drive circuit and the current drive circuit.

各電流駆動回路は中央制御装置の指令によって3値の電
流を発生する装置であυ、その簡単な一例が第2図の回
路図に示されている。
Each current drive circuit is a device that generates three-value current according to commands from a central controller, and a simple example thereof is shown in the circuit diagram of FIG.

この電流駆動回路は、2つのトランジスタTripTr
2と2つの抵抗とから成っている。これらトランジスタ
T rl + T r 2のコレクタは双安定半導体レ
ーザLD1に接続している。エラターはそれぞれ抵抗R
1,R2で一■の電源に接続されており、ベース端子が
制御信号の入力端子となっている。この図において、ト
ランジスタTri、T、2のペース電圧がVよシ小さい
と、トランジスタTrllT、!は共にオフとなるので
コレクタ側に直列に挿入された双安定半導体レーザLD
、には電流は流れない。
This current drive circuit consists of two transistors TripTr.
2 and two resistors. The collectors of these transistors T rl + T r 2 are connected to the bistable semiconductor laser LD1. Each errata has a resistance R
1 and R2 are connected to the power source 1, and the base terminal serves as an input terminal for a control signal. In this figure, if the pace voltage of transistor Tri,T,2 is smaller than V, then transistor TrllT,! Since both are off, the bistable semiconductor laser LD inserted in series on the collector side
No current flows through .

一方、トランジスタT r lのペースに電圧V工(V
工>V)が印加されるとトランジスタT r 1はオン
となシ双安定半導体レーザLD1の電流1はi−iニー
(Vl−V)/R1となる。同様に、’1’、 oペー
スに電圧v1かめ加されるとiwi、x(Vl−V)/
R2となる。またT、□+’T’r2の両方に電圧■1
が印加されると双安定半導体レーザには1=i3−i工
+12の電流が流れる。このように第2図の回路により
、外部信号によυ双安定半導体し一ザLD□に3値の電
流を流すことができる。
On the other hand, the voltage V (V
When V) is applied, the transistor T r 1 is turned on, and the current 1 of the bistable semiconductor laser LD1 becomes i-i (Vl-V)/R1. Similarly, when voltage v1 is added to '1', o pace, iwi, x(Vl-V)/
It becomes R2. Also, voltage ■1 is applied to both T and □+'T'r2.
When is applied, a current of 1=i3-i+12 flows through the bistable semiconductor laser. In this way, the circuit shown in FIG. 2 allows a three-value current to flow through the LD □ which is a bistable semiconductor υ in response to an external signal.

ここで本実施例の読出し用4×1光スイッチ及び光分岐
回路の具体例、双安定半導体レーザ340゜350.3
60,370の具体例を説明する。
Here, a specific example of the 4×1 optical switch for readout and the optical branch circuit of this embodiment, a bistable semiconductor laser 340°350.3
A specific example of 60,370 will be explained.

先ず第3図111は読出し用4×1光スイッチ330と
して用いることができる方向性結合形光スイッチの一例
の平面図を示す。強誘電体結晶又は半導体結晶基板20
上く形成し九4個の方向性結合形光スイッチ21,22
,23.30によって構成されている。例えばニオブ酸
リチウム結晶上にチタンを拡散して光導波路を作成し、
互いに近接した光導波路上に電極を設置することによっ
て上記方向性結合形光スイッチが得られる。方向性結合
形スイッチ30は光導波路24を通過する光信号遮断す
るためのスイッチでおる。光導波路24を出力用、光導
波路25,26,27.28を入力用とするとき読出し
用4×1光スイッチとして用いることができる。
First, FIG. 3 111 shows a plan view of an example of a directional coupling type optical switch that can be used as a 4×1 optical switch 330 for reading. Ferroelectric crystal or semiconductor crystal substrate 20
Ninety-four directional coupling type optical switches 21 and 22 are formed above.
, 23.30. For example, an optical waveguide is created by diffusing titanium onto a lithium niobate crystal.
The above-mentioned directional coupling type optical switch can be obtained by placing electrodes on optical waveguides close to each other. The directional coupling type switch 30 is a switch for cutting off optical signals passing through the optical waveguide 24. When the optical waveguide 24 is used for output and the optical waveguides 25, 26, 27, and 28 are used for input, it can be used as a 4×1 optical switch for reading.

また光スイッチ駆動回路321,331は中央制御慈1
fi#F1 コツk a−A/V ? h 4− xλ
、、 4−2 ’J n 4’+ 翻I Nlを行なう
ための電気信号を発生するものである。
In addition, the optical switch drive circuits 321 and 331 are centrally controlled
fi#F1 Tips k a-A/V? h4-xλ
,, 4-2 'J n 4'+ Generates an electrical signal for performing the translation I Nl.

例えば、光スイッチ330が第3図111に示した光ス
イッチの場合にはz値の異なる電圧をそれぞれ方向性結
合形光スイッチ21,22,23.30に供給する機能
を有するものである。これら各方向性結合形光スイッチ
21,22,23.30が印加電圧Oのときに一方の光
導波路に入射した光波がそのまま入射光導波路を通過し
、電圧をV工としたとき入射光が近接した他方の光導波
路に移るものとしたとき、光スイッチ駆動回路331は
最も簡単には各方向性結合形光スイッチに対し、1つの
トランジスタを用いた回路で構成できる。
For example, if the optical switch 330 is the optical switch shown in FIG. 3 111, it has the function of supplying voltages with different z values to the directional coupling type optical switches 21, 22, 23, and 30, respectively. When each of these directional coupling type optical switches 21, 22, 23.30 has an applied voltage of O, a light wave incident on one of the optical waveguides passes through the incident optical waveguide as it is, and when the voltage is set to V, the incident light approaches When moving to the other optical waveguide, the optical switch drive circuit 331 can most simply be configured with a circuit using one transistor for each directional coupling type optical switch.

例えばトランジスタのコレクタを抵抗Rを通して電圧V
工の電源に接続し、エミッタを接地し、ベースを制御信
号の入力端子とし、コレクタから出力電圧端子を出すこ
とによって構成される。この回路では制御信号の電圧が
00とき出力電圧v1となり制御信号電圧が正のときは
出力電圧はOとなる。
For example, a voltage V is applied to the collector of a transistor through a resistor R.
It is constructed by connecting the device to the power supply of the machine, grounding the emitter, using the base as the input terminal for control signals, and outputting the output voltage terminal from the collector. In this circuit, when the voltage of the control signal is 00, the output voltage is v1, and when the control signal voltage is positive, the output voltage is O.

第3図(blは光分岐回路320の具体例の光ファイバ
分岐回路を示す。40は入力光ファイバ、42゜43,
44.45は出力光ファイバである。本分岐回路は、4
本の光ファイバを束ねその束ねた部分41を加熱融着す
ることによりて製作することができる。また、第3図f
atと同様な基板上に設けた光導波路を用いて導波形の
光分岐回路を構成することもできる。
FIG. 3 (bl shows an optical fiber branching circuit as a specific example of the optical branching circuit 320. 40 is an input optical fiber, 42° 43,
44.45 is an output optical fiber. This branch circuit consists of 4
It can be manufactured by bundling optical fibers together and heat-sealing the bundled portion 41. Also, Figure 3 f
A waveguide-type optical branch circuit can also be constructed using an optical waveguide provided on a substrate similar to AT.

第4図は双安定半導体レーザ340.350,360゜
370の具体例を示す断面図である。構造は通常用いら
れる電流注入形の半導体レーザとほぼ同じであり、例え
ば、GaAIAa/GaAsやInGaAaP/InP
を材料とするダブルへテロ接合構造のレーザである。但
し、電極が一様ではなく、一部に電流の注入されない部
分が存在していることが通常の半導体レーザとは異なっ
ている。この電流の非注入領域は可飽和吸収体として働
くので、この双安定半導体レーザでは注入電流対光出力
特性に双安定特性をもたせることができる。なお、電極
を不均一にするかわシに、発光領域である活性層の部分
に不均一性をも九せ、一部に可飽和吸収領域を設置する
ことにより同様な双安定特性を持たせることができる。
FIG. 4 is a sectional view showing a specific example of a bistable semiconductor laser 340, 350, 360°, 370. The structure is almost the same as a commonly used current injection type semiconductor laser, for example, GaAIAa/GaAs or InGaAaP/InP.
This is a laser with a double heterojunction structure made of . However, it differs from a normal semiconductor laser in that the electrodes are not uniform and there are some parts into which current is not injected. Since this current non-injection region acts as a saturable absorber, this bistable semiconductor laser can have bistable characteristics in the injection current versus optical output characteristics. In addition to making the electrode non-uniform, it is also possible to create similar bistable characteristics by making the active layer, which is the light emitting region, less uniform, and by providing a saturable absorption region in a part. I can do it.

これらの双安定半導体レーザでは注入電流1t−適当に
選ぶことによって、外部からの注入光に対する出射光の
特性にも双安定特性が得られる。このような双安定半導
体レーザの詳細ハ文献エレクトロニクス・レター(El
ectronicsI、6tter )第17巻741
ページと昭和57年度電子通信学会光−電波部門全国大
会講演論文集(分冊2)272番に述べられている。
In these bistable semiconductor lasers, by appropriately selecting the injection current 1t, bistable characteristics can also be obtained in the characteristics of the emitted light with respect to the externally injected light. Details of such bistable semiconductor lasers can be found in the literature Electronics Letters (El
electronics I, 6tter) Volume 17, 741
Page and in the 1985 IEICE Optical-Radio Division National Conference Lecture Proceedings (Volume 2) No. 272.

第5図(al 、 (bl 、 (C1は第4図の双安
定半導体レーザの動作を説明する特性図である。第5図
[alは入射光量Pin=Oとした時の注入電流iと出
射光量poutの関係を示している。すなわち、注入電
流Lt−16から増加させたときにはt−i 、で急激
に出射光量Poutが増加し、逆に注入電流iをitか
ら減少させた場合には出射光量poutはi−1゜で急
激に減少するようなヒステリシス特性を示し、1cよシ
やや大きい電流値1m1b工において出射光量Potお
よびP工□の2つの安定点A1およびB1を有する。ま
た、il、より大きくl&よりやや小さい電流値1=i
b1においても同様に出射光量Po2及びP□2の2つ
の安定点A2及びB2を有する。
Fig. 5 (al, (bl, (C1) is a characteristic diagram explaining the operation of the bistable semiconductor laser shown in Fig. 4. In other words, when the injection current is increased from Lt-16, the output light amount Pout increases rapidly at t-i, and conversely, when the injection current i is decreased from it, the output light amount Pout increases from t-i. The light amount pout exhibits a hysteresis characteristic such that it rapidly decreases at i-1°, and has two stable points A1 and B1 of the output light amount Pot and P □ at a current value of 1m1b which is slightly larger than 1c. , larger than l & slightly smaller than current value 1=i
Similarly, b1 has two stable points A2 and B2 of the output light amount Po2 and P□2.

第5図(blは第5図fa+において注入電流1=−1
,1とした時の入射光量pinと出射光量poutの関
係を示す図である。すなわち出射光量Pout =−p
O。
Figure 5 (bl is the injection current 1 = -1 in Figure 5 fa+)
, 1 is a diagram showing the relationship between the incident light amount pin and the output light amount pout. That is, the output light amount Pout = -p
O.

の@1の安定点A工にある時に入射光量Pinを0から
増加させた場合は出射光量poutはPin= P1□
で急激に増加し以降入射光量pin m pt□から減
少させた場合には出射光量poutはほとんど減少せず
に出射光量pout x P工□の第2の安定点B工に
移る。第5図(blにおける点A工、B1はそれぞれ第
5図(alKおける点A1.B1と同一の点を表わす。
If the input light amount Pin is increased from 0 when it is at the stable point A of @1, the output light amount pout will be Pin = P1□
When the incident light quantity pin m pt increases rapidly and is thereafter decreased from the incident light quantity pin m pt □, the output light quantity pout hardly decreases and moves to the second stable point B of the output light quantity pout x P □. Points A and B1 in FIG. 5 (bl) represent the same points as points A1 and B1 in FIG. 5 (alK), respectively.

同様に、第5図talにおいてs’−’b2としたとき
の入射光量Pinに対する出射光量poutの関係を第
5図fclに示す。この場合、出射光量が急激に増加す
る点Pt2はpttより小さい。
Similarly, FIG. 5 fcl shows the relationship between the incident light amount Pin and the output light amount pout when s'-'b2 is shown in FIG. 5 tal. In this case, the point Pt2 where the amount of emitted light increases rapidly is smaller than Ptt.

次の第1表は注入電流iおよび入射光Pinに双安定半
導体レーザの動作金示すものである。
Table 1 below shows the operation of the bistable semiconductor laser with respect to the injection current i and the incident light Pin.

すなわち、注入電流iがib工で入射光PinがOであ
る場合には双安定半導体レーザは前に書き込まれたデー
タに応じて第5図+alにおける2つの安定点A□、B
1のいずれか一方に位置し、出射光量P0□あるいはP
□、を保守する。第5図fatにおいて双安定半導体レ
ーザが一方の安定点B工(出射光量P□□)t−保持し
ている時に注入電流it−一度i。
That is, when the injected current i is ib and the incident light Pin is O, the bistable semiconductor laser has two stable points A□ and B in Figure 5+al according to the previously written data.
1, and the output light amount P0□ or P
□, maintain. In FIG. 5 fat, when the bistable semiconductor laser maintains one stable point B (output light amount P□□) t-, the injection current it-once i.

とし再びtbtに戻すと出射光量P outはB1→D
→A1の順に変化し以後他方の安定点A1(出射光量P
。□)t−保持し、すなわち双安定半導体レーザはリセ
ットされる。また電流を1−ib2とし、第5図(C1
において双安定半導体レーザが安定点A2(出射光量P
。2)t−保持している時に入射光量を一度P、とし再
びO−に戻すと出射光量PoutはA2→E4B2の頴
に変化し安定点B2(出射光量P12)を保持し、すな
わち双安定半導体レーザヒセクトされる。この状態で電
流を1=il、、とすると安定点はB工に移υ保持され
る。i=i>1の状態ではPin=Pt1が入力しても
セットされ危い。注入電流tが10で入射光量Pinが
Ptlである場合には出射光量Poutは双安定半導体
レーザの特性に石じた値P2を示すが本発明では直接こ
の光量を使用しないので説明を省略する。
Then, when it returns to tbt again, the output light amount P out becomes B1→D
→ A1, and then the other stable point A1 (output light amount P
. □) t-Hold, ie the bistable semiconductor laser is reset. In addition, the current is set to 1-ib2, and Fig. 5 (C1
, the bistable semiconductor laser reaches stable point A2 (output light amount P
. 2) While holding t-, if the input light amount is set to P and then returned to O-, the output light amount Pout changes from A2 to E4B2 and maintains the stable point B2 (output light amount P12), that is, it is a bistable semiconductor. Laser hissected. In this state, if the current is set to 1 = il, the stable point will be shifted to B and maintained. In the state of i=i>1, even if Pin=Pt1 is input, there is a danger that it will be set. When the injection current t is 10 and the incident light amount Pin is Ptl, the output light amount Pout shows a value P2 which is similar to the characteristics of a bistable semiconductor laser, but this light amount is not directly used in the present invention, so a description thereof will be omitted.

第6図は第1図に示した実施例の双安定半導体レーザ3
40の書き込み、読み出し動作を説明するためのタイム
チャートである。第5図、第6図を参照すると、第1図
に示した光導波路310には時分割光信号100が導か
れている。第6図の光信号400は時分割光信号100
の情報A、B、C,D  をそれぞれ1ビツトのNRZ
信号とした場合の具体例を示す。ここで信号0.1とし
てそれぞれ第5図に示す光量o、pt1t−必要とする
。第1図において双安定半導体レーザ340,350,
360,370にはそれぞれ電流駆動回路345,35
5,365,375によって常時第5図に示す電流値i
b、の電流が注入されている。第2図に示した電流駆動
回路を用いる場合はこの状態ではトランジスタT r 
1のみオンとなっている。光導波路380は光スイッチ
330によって常時光導波路342.352,362.
372から切シ離されている。光スイッチ330が第3
♀(alに示した構成である場合にはこのとき、方向性
結合形光スイッチ30には光スイッチ駆動回路331に
より電圧v1が印加され上記方向性結合形光スイッチ3
0は遮断状態にある。
FIG. 6 shows the bistable semiconductor laser 3 of the embodiment shown in FIG.
40 is a time chart for explaining write and read operations. Referring to FIGS. 5 and 6, the time-division optical signal 100 is guided to the optical waveguide 310 shown in FIG. The optical signal 400 in FIG. 6 is a time-division optical signal 100.
Each of the information A, B, C, and D is converted into 1-bit NRZ
A specific example when used as a signal is shown below. Here, the light quantities o and pt1t- shown in FIG. 5 are respectively required as a signal of 0.1. In FIG. 1, bistable semiconductor lasers 340, 350,
360 and 370 have current drive circuits 345 and 35, respectively.
5,365,375, the current value i shown in FIG.
A current of b is injected. When using the current drive circuit shown in FIG. 2, in this state the transistor T r
Only 1 is on. The optical waveguide 380 is always connected to the optical waveguides 342, 352, 362, . . . by the optical switch 330.
It has been separated from 372. The optical switch 330 is the third
♀ (In the case of the configuration shown in al., at this time, the voltage v1 is applied to the directional coupling type optical switch 30 by the optical switch drive circuit 331, and the directional coupling type optical switch 3
0 is in a blocked state.

第1図において双安定半導体レーザ340への時分割光
信号100の情報人の書き込みは次のようにして行なわ
れる。すなわち、まず時分割光信号100の第1のタイ
ムスロット内の第1の期間において双安定半導体レーザ
340への注入電流lt−第6図410に示す如く一度
10に減じた後にibzにする。
In FIG. 1, writing of the time-division optical signal 100 into the bistable semiconductor laser 340 is performed as follows. That is, first, in the first period in the first time slot of the time-division optical signal 100, the current lt injected into the bistable semiconductor laser 340 is once reduced to 10 as shown in FIG. 6 410, and then changed to ibz.

これは例えば第2図のトランジスタT r lを一旦オ
フにしてその後T、工、T、2を同時にオンに戻すこと
によって達成される。この結果双安定半導体レーザ34
0の出射光量Poutに第6図440に示すように以前
に光量P1□を保持していても、前記注入電流パルス4
10の立下り前縁411においてPo0にリセットされ
る。次に時分割光信号100の第1のタイムスロット内
の前記第1の期間に続く第2の期間において電流はib
zに保たれる。これによって双安定半導体レーザ340
の出射光量440は、入射光量がPt2である場合には
、電流パルス410の立上シ前縁431においてP1□
にセットされ、入射光量430が0である場合にはP。
This can be accomplished, for example, by turning off transistor T r l of FIG. 2 and then turning on transistors T, T, and T, 2 simultaneously. As a result, the bistable semiconductor laser 34
Even if the light intensity P1□ was previously maintained at the output light intensity Pout of 0 as shown in FIG. 6 440, the injection current pulse 4
It is reset to Po0 at the falling leading edge 411 of 10. Then, in a second period following said first period within a first time slot of time-divided optical signal 100, the current ib
It is kept at z. As a result, the bistable semiconductor laser 340
When the incident light amount is Pt2, the output light amount 440 is P1□ at the rising edge 431 of the current pulse 410.
and P when the incident light amount 430 is 0.

2となる。It becomes 2.

この後、注入電流パルスは1,1に保持されるので双安
定半導体レーザ340には1の情報P工1か、または、
Oの情報P。□が保持されている。
After this, the injection current pulse is held at 1, 1, so the bistable semiconductor laser 340 receives 1 information P, or
O's information P. □ is retained.

このようにして双安定半導体レーザ340には時分割光
信号100の情報人が書き込壕れる。同様にして電流駆
動回路355,365,375はそれぞれ双安定半導体
レーザ350,360,370への注入電流を制御する
ことによって時分割光信号100の情報B 、 C、D
t−それぞれ双安定半導体レーザ350゜360.37
0に書き込んで行く。このようにして双安定半導体レー
ザ340に書き込まれた情報人の時分割光信号190へ
の読み出しは以下のようにして行なわれる。すなわち、
時分割光信号190の例えば第4のタイムスロットにお
いて光スイッチ330によって光導波路342を光導波
路380に接続する。第6図450は光スイッチ330
に接続動作を行なわせるために光スイッチ駆動回路33
1によって光スイッチ330に供給される制御電圧を示
す。
In this manner, the information of the time-division optical signal 100 is written into the bistable semiconductor laser 340. Similarly, the current drive circuits 355, 365, and 375 control the currents injected into the bistable semiconductor lasers 350, 360, and 370, respectively, thereby controlling the information B, C, and D of the time-division optical signal 100.
t-each bistable semiconductor laser 350°360.37
Write it to 0. Reading of the information written into the bistable semiconductor laser 340 into the time-division optical signal 190 is performed as follows. That is,
For example, in the fourth time slot of the time-division optical signal 190, the optical waveguide 342 is connected to the optical waveguide 380 by the optical switch 330. 450 in FIG. 6 is an optical switch 330
The optical switch drive circuit 33 performs the connection operation.
1 shows the control voltage supplied to the optical switch 330 by 1.

ここで光スイッチ330は制御電圧450がvl の時
のみ光導波路342と光導波路380とを接続するもの
とする。例えば第2図の光スイッチを光スイッチ330
として用いた場合、制御電圧450は方向性結合形光ス
イッチ21.22への印加電圧を示す。この結果光導波
路380には第6図460に示すように双安定半導体レ
ーザ340の出射光440を制御電圧450によって抽
出した光信号が得られる。同様にして光導波路380に
は更に時分割光信号190の第1.第21第3のタイム
スロットにおいてそれぞれ双安定半導体レーザ370 
、360 、350に保持されていた情報り、C,Bが
読み出される。
Here, it is assumed that the optical switch 330 connects the optical waveguide 342 and the optical waveguide 380 only when the control voltage 450 is vl. For example, the optical switch in FIG.
When used as , control voltage 450 represents the voltage applied to directionally coupled optical switch 21 , 22 . As a result, an optical signal obtained by extracting the emitted light 440 of the bistable semiconductor laser 340 by the control voltage 450 is obtained in the optical waveguide 380 as shown in FIG. 6 460. Similarly, the optical waveguide 380 is further provided with the first signal of the time-division optical signal 190. Bistable semiconductor laser 370 in each of the 21st and 3rd time slots.
, 360 and 350, C and B are read out.

このようにして光i波路380に得られた時分割光信号
190においては時分割光信号100の情報AとDおよ
びBとCの交換が行なわれる。
In the time-division optical signal 190 thus obtained on the optical i-wavepath 380, information A and D and information B and C of the time-division optical signal 100 are exchanged.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明においては、交換される情
報のフレーム周期の長さが書込み及び読出し用光スイッ
チの制御により任意に設定でき、かつ長尺の光フプイバ
を使用しないので装置の小形化が容易である。また、出
射光レベルの高い双安定半導体レーザを用いることによ
υ、第2の時分割光信号100の光量を第1の時分割光
信号190よシも大きくすることが可能である。さらに
使用する光スイッチは1個であるので従来よシも小形で
安価な時分割光交換機が得られる。
(Effects of the Invention) As explained above, in the present invention, the length of the frame cycle of exchanged information can be arbitrarily set by controlling the write and read optical switches, and a long optical fiber is not used. Therefore, it is easy to downsize the device. Furthermore, by using a bistable semiconductor laser with a high level of emitted light, it is possible to increase the amount of light of the second time-division optical signal 100 compared to that of the first time-division optical signal 190. Furthermore, since only one optical switch is used, a time-division optical switch that is smaller and cheaper than the conventional one can be obtained.

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではない
。例えば、第1図に示した実施例においては双安定半導
体レーザへの書き込みを周期的に行ない読み出しを交換
すべき情報に応じて行なう例を示したが、双安定半導体
レーザへの書き込みを交換すべき情報に応じて行ない読
み出しを周期的に行なうことによっても全く同様な交換
動作が得られる。また、1タイムスロツトがnビット(
n≧2)で構成されるような場合には本実施例に示した
1つの双安定半導体レーザのかわシにそれぞれn個の双
安定半導体レーザを設は各タイムスロット内でn個の双
安定半導体レーザの書き込み、読み出し金属次行なうこ
とによってタイムスロット間での交換を行なうことがで
きる。また、読出し光スイッチとしては、光分岐回路の
各分岐中に光を遮断するゲート部を設けた構成の光スイ
ッチも用いることができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, writing to a bistable semiconductor laser is performed periodically and reading is performed in accordance with the information to be exchanged. Exactly the same exchange operation can be obtained by periodically performing reading according to the information to be exchanged. Also, one time slot is n bits (
n≧2), n bistable semiconductor lasers are installed in each of the two bistable semiconductor lasers shown in this example, and n bistable semiconductor lasers are installed in each time slot. By writing and reading metal data in a semiconductor laser, switching between time slots can be achieved. Further, as the readout optical switch, an optical switch having a configuration in which a gate portion for blocking light is provided in each branch of an optical branch circuit can also be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による時分割光交換機の実施例のブロッ
ク図、第2図は第1図の半導体レーザの電流駆動回路の
一例の回路図、第3図1al及び(blはそれぞれ本発
明に用いることができる読出し用光スイッチ及び光分岐
回路の一例の構成図、第4図は双安定半導体レーザの一
例の断面図、第5図(a)。 (bl 、 (C1は双安定半導体レーザの動作を示す
特性図、第6図は本実施例の動作を説明するタイムチャ
ートである。図において、320・・・・・・光分岐回
路、330・・・・・・読出し用の光スイッチ、 34
0,350゜360.370・・・・・・双安定半導体
レーザ、である。 −〕\
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a time-division optical switch according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of an example of the current drive circuit of the semiconductor laser shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a bistable semiconductor laser, and FIG. 5(a) is a block diagram of an example of a readout optical switch and an optical branch circuit that can be used. A characteristic diagram showing the operation, and FIG. 6 is a time chart explaining the operation of this embodiment. In the figure, 320... optical branch circuit, 330... optical switch for reading, 34
0,350°360.370...Bistable semiconductor laser. −〕\

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1つの入力端と複数の出力端を備えた光分岐回路と、前
記出力端からの出射光がレーザ共振器の一端から入射す
るようにして各出力端にそれぞれ対応して設置された双
安定動作を示す複数の半導体レーザと、これら半導体レ
ーザからの出射光がそれぞれ入射するように各半導体レ
ーザに対応する複数の入力端と1つの出力端とを備えた
読出し用光スイッチと、前記各半導体レーザをそれぞれ
駆動する電流駆動回路と、前記読出し用光スイッチを駆
動する光スイッチ駆動回路と、前記各電流駆動回路およ
び光スイッチ駆動回路のタイミングを制御する中央制御
装置とを備えることを特徴とする時分割光交換機。
An optical branch circuit having one input end and a plurality of output ends, and a bistable operation installed corresponding to each output end so that the light emitted from the output end enters from one end of the laser resonator. a readout optical switch comprising a plurality of input terminals and one output terminal corresponding to each semiconductor laser so that the emitted light from these semiconductor lasers enters, and each of the semiconductor lasers A current drive circuit that drives each of the readout optical switches, an optical switch drive circuit that drives the readout optical switch, and a central control device that controls the timing of each of the current drive circuits and the optical switch drive circuit. Split optical switch.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5010346A (en) * 1989-10-27 1991-04-23 The Boeing Company Electro-optical analog-to-digital converter and method for digitizing an analog signal

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5010346A (en) * 1989-10-27 1991-04-23 The Boeing Company Electro-optical analog-to-digital converter and method for digitizing an analog signal

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