JPS62234135A - 光スイツチ回路網 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多数の光フアイバ間を任意に接続する光スイ
ッチ回路網に関するものである。

（従来技術） 近年の光通信システムの本格的な実用化に伴い、従来に
ない新しい機能やサービスを提供するシステムが考えら
れてきている。そのようなシステムで必要とされる光回
路として多数の光フアイバ間を任意に接続する光スイッ
チ回路網があげられる。

スイッチ回路網は１９６７年ザ・フィフスーインターナ
ン１ナル・テレトラフィック・コンブレス（Ｔｈｅ　　
Ｆｉｆｔｈ　　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　　Ｔｅｌ
ｅｔｒａｆｆｉｃＣｏｎｇｒｅｓｓ）予稿集２５２−２
６０ページに記載されているように入１ｌｉ１１！−出
線の区別のある両側のものと、入線・出線の区別のない
単側のものに大別される。単側光スイッチ回路網は、光
フアイバ加入者線を収容する加入者光交換機等への応用
が考えられる。

第５図は従来技術による単側光スイッチ回路網を示す図
であり、光ファイバである入線５０１〜５０４と出線５
３１〜５３４を有する両側光スイッチ回路網と、出線５
３１と５３２を接続する折り返し光導波路５４１と、出
線５３３と５３４を接続する折り返し光導波路５４２と
から構成されている。両側光スイッチ回路網５００とし
ては、光スイッチ素子５１１〜５２６および各光スイッ
チ素子間を接続する光導波路とから構成される格子型の
ものを例として示しである。光スイッチ素子５１１〜５
２６は各々２人力２出力の元スイッチ素子として機能す
る。

以上のような構成による＠５図の単側光スイッチ＋６１
路網は入１５０１〜５０４の内、任意の２つの間を接続
する事が出来る。例えは入線５０１と５０３間を接続す
る場合は、第５図において太線で示すように太線５０１
から光スイッチ素子５１１，５１５゜５１９．５２３，
５２４，５２５，５２６．出［５３４、折り返し光導波
路５４２．出線５３３、元スイッチ素＋５２２゜５２１
．５１７，５１３を経て入＠５０３へ光経路が形成され
るように各党スイッチ素子を制御すれば良い。さらに入
線５０２と５０４間をも接続する場合は、やはり第５図
において太線で示すように入線５０１から光スイッチ素
子５１２，５１６，５１７，５１８゜出線５３２、折り
返し光導波路５４１．出線５３１．光スイッチ素子５１
４を経て入Ｍ５０４へ光経路が形成されるように各党ス
イッチ素子を制御すれば良いｊ また１両側光スイッチ回路網５００の光学損失が大きく
、光信号を増幅する光アンプを光スイッチ回路網内へ設
ける必要がある場合は折り返し光導波路５４１，５４２
に替えて２つの光アンプを各々出Ｎ５３１．５３２間、
５３３，５３４間に設ければ損失を補償する事が出来る
。

為３６図（ａ）は第５図における光スイッチ素子５１１
〜５２６の構造の一例を示す模式的な平面図、第６図（
ｂ）はこの元スイッチの特性図である。第６図（ａ）に
示すように、この光スイッチ素子は、電気光学効果を有
する結晶６０１上に、光導波路６０２および６０３を近
接させて構成しである。結晶６０１としてはニオブ［１
１千エームが用いられ、光導波路６０２，６０３は結晶
６（１１にＴｉを拡散して形成できる。この光スイッチ
素子は、光導波路６０３の一方の端面６０６から光量Ｐ
ｉｎの入射光を入力し光導波路６０２および６０３上の
電極６０４および６０５間の電圧Ｖを変化させると、光
６波路６０２の端面６０７からの出射光の光量Ｐ。ｕｔ
ｌと光導波路６０３の端面６０８からの出射光の光ｆｉ
Ｐ　　　との比率ｕｔ２ が変化する。

第６図（ｂ）は、１イ圧Ｖに対する端面６０７および６
０８からの光量Ｐ。ｕｔｌおよびＰ。ｖｔ２の変化を示
したものである。Ｐｏｕｔ工およびＰ。ゎｔ２の和はほ
ぼ入射端６０６の入射光量Ｐｉｏと同じで一定であり、
Ｖ＝ｖ、ではＰ。ｕｔ１＝０で”ｏｕｔＺキＰｉｎであ
り、Ｖ＝ｖｈではＰ。ｕｔ□中ＰｉｎでＰ。ｕｔ二〇で
ある。したがって端面６０６への入射光はｖ＝Ｖｔでは
ほとんど端面６０８から、ｖ＝ｖｈではほとんど端面６
０７から出射される。

一方、光嚇波路６０２の端面６０９へ光量Ｐｉｎの光を
入ｊｒ−ｔ　した場合のボ、圧■に対するＰ。１１ｔ１
およびＰＯ１ｔｔ２の変化は、：ｒ１７６図（ｂｌのＰ
ｏｕｔｌとＰ。ｖｔ２を入れ換えた特性となる。よって
ｖ＝ｖｔではＰ。ｕｔ□中Ｐｉｎ、Ｐｏｕｔ２＝Ｏであ
り、ｖ＝ｖｈではＰＯｕｔｌ　＝　ｏ　。

Ｐｏｕｔ２中Ｐｉｎであり、端面６０９への入射光はＶ
＝ｖｔではほとんど端面６０７から、ｖ＝ｖｈではほと
んど端面６０８から出射される。

したがってｖｔあるいはｖｈを制御電圧として与える事
によってこの光スイッチ素子は２人力、２出力のスイッ
チとして動作させることが出来る。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の単側光スイッチ回路網は両側光スイッチ回路網と
折り返し光導波路あるいは光アンプ七によって構成され
ており、同時に接続可能な各２つの入線の組のｆｉをＭ
とするとＭ個の折り返し光導波路あるいは光アンプが必
要であり１両９１１１光スイッチ回路網の出線数は２Ｍ
となる。したがって入線数ｅＮとすればＮ入力、２Ｍ１
ｉ力の両側光スイッチ回路網が必要となり、ＮおよびＭ
の増加と共に両１１１す光スイッチ回路網に含まれる光
スイッチ素子数は増加する。例えば両側光スイッチ回路
網が格子型の場合、ＮＸ２Ｍ個の光スイッチ素子が必要
となり、Ｎ＝４．Ｍ＝２である第４図の従来例では１６
個の光スイッチ素子を要する。光スイッチ回路網を安価
に裏作する為には光スイッチ素子の所要数を低減する必
要がある。

本発明の目的は、光スイッチ素子の所要数の少ない単側
光スイッチ回路網を提供することにある。

（間＠を解決するための手段） 前記間へを解決する為に本発明の提供する光スイッチ回
路網は複数の入線と１つまたはａ数の出線を有し前記出
線それぞれから２つ以上の前記入線へ光路を同時に形成
可能な光スイッチ回路網と。

前記元スイッチ回路網の前記出線からの出射光金再び前
記出線へ入射する手段とを含むことを特徴とする。

さらに本発明の光スイッチ回路網は複数の入線と１つま
たは複数の出線を有し前記出線それぞれから２つ以上の
前記入線へ光路を同時に形成可能な光スイッチ回路網と
、前記光スイッチ回路網の前記出巌力）らの出射光を増
幅して前記出）娠へ入射する手段とを含むことを特徴と
する。

（作用） 本発明では前述のように折り返し光導波路あるいは光ア
ンプに替えて１両側光スイッチ回路網の出番βからの出
射光を反射あるいは増幅して出縁に入射する手段を用い
る。すると両側光スイッチ回路網の出線数は同時に接続
可能な２つの入線の組数Ｍと同じで良い。したがって従
来の２Ｍ出力の両側光スイッチ回路網と比べて所袂スイ
ッチ素子数を低減することが出来る。

（実施例） 以下１本発明の実施例について図面を参照して説明する
。＠１図は本発明の第１の実施例を示す図で、第５図に
示した従来例と同様、光ファイバである入線５０１〜５
０４の任意の２つの間を接続可能な単側光スイッチ回路
網である。第１図において第５図と同じ番号に附したも
のは第５図と同じ構成戦素を表わす。

第１図において例えば入線５０１と５０３間を接続する
場合は第１図と太線で示すように入線５０１から光スイ
ッチ素子５１１，５１５，５１６，５１７，５１８出紐
５２２を経て反射鏡１３２へ光経路が形成されさらに出
；＜Ｑ　５２２から光スイッチ素子５１８，５１７゜５
１３を鐸で入線５０３へ光経路が形成されるように各光
スイッチ素子をｉｆｆ！ｌ　’ＦＪＩＩする。ただし光
スイッチ素子５１７は、一方の端面へ入射された光が池
方の２つの４面の両方へ分岐されて出射する状態に？Ｉ
す御する。この特大、Ｗ５０１へ入射された光信号は元
スイッチ素子５１１，５１５，５１６へ、経て、光スイ
ッチ素子５１７で分岐された後説スイッチ素子５１８、
出、腺５２２を経て反射鏡１３２で反射される。

この反射プｔは出線５２２、光スイッチ素子５１８を経
て光スイッチ素子５１７で分岐された後、光スイッチ素
子３１３を経て入＠５０３から出射される。

一方、入線５０３へ入射さ豹た光信号は、光スイッチ素
子５１３．光スイッチ素子５１７，５１８．出報５２２
を経て反射鏡１３２で反射される。この反射光は出蘇５
２２、光スイッチ素子５１８を経て、光スイッチ素子５
１７で分岐された後、光スイッチ素子５１６゜５１５．
５１１を経て入線５０１から出射される。このように人
、ｆＪ１５０１．５０３間は双方向に光信号を１．１墓
す事が出来る。

光スイッチ素子５１７を分岐状態で使用するには。

ｗＪ６図（ｂ）の光スイッチ素子の特性図において、制
御電圧Ｖとしてｖｔと”ｈの中間の電圧を与えれば良い
。例えばＶ＝ｖｂの楊合、端面６０６の光ｔＰｉｎの光
を入射した場合、端面６０７，６０８かα）ずれもほぼ
光景２　Ｐｉｎの光が出射され光スイッチ素子は分岐比
１対１の分岐状態となる。ざらにＶ＝Ｖ。

あるいはｖｃの場合は分岐比１対２あるいは２対１の分
岐状態で使用することが出来る。

第１図において、さらに入ａ１５０２と５０４間を接続
する場合は光スイッチ素子５１４を分岐状態に制御し、
入＠５０２から光スイッチ素子５１２゜５１３．５１４
　、出線５２１を経て反射ａ１３１へ光経路が形成され
、さらに出線５２１から光スイッチ素子５１４を経て入
線５０４へ光経路が形成されるように各党スイッチ素子
を制御する。

このように入線５０１，５０３問および５０２，５０４
間を後続する場合の出線は１３１，１３２の２つで良く
両１１１１光スイッチ回路網５００内の光スイッチ素子
数は８で良い。第５図の従来例では出線数は４で、光ス
イッチ素子数が１６であったのに対し、光スイッチ素子
数を低減することが出来る。

なお１反射鏡１３１，１３２は、出線５２１，５２２を
介せずに光スイッチ素子５１４および５１８の出射端に
直接設ける事も可能である。また、反射鏡ではなく、ブ
ラッグ回折格子等を用いて光を反射させてもさしつかえ
ない。

第２図は第１図の本発明の第１の実施例を用いて１つの
入線からの光信号を、複数の入線に分配する方法を説明
する為の図である。例えば入＋ｗ５０１へ入射された光
信号を入線５０２および５０３へ分配する場合は、光ス
イッチ素子５１６および５１７を分岐状態へ制御してお
く。さらに第２図において太線で示すように入線５０１
％光スィッチ素子５１１．５１５，５１６，５１７，５
１８．出線５２２を経て反射鏡へ光経路が形成されるよ
うに、さらに出線５２２、光スイッチ素子５１８，５１
７，５１６，５１２を経て入線５０２へ、および元スイ
ッチ素子５１７゜５１３を経て入線５０３へ光経路が形
成されるように各党スイッチ素子を制御する。この時、
入線５０２へ入射された光信号は光スイッチ素子５１１
゜５１５を経て、光スイッチ素子５１６，５１７で分岐
された後、光スイッチ素子５１８、出線５２２を経て反
射鏡１３２で反射される。反射された光信号は出線５２
２．光スイッチ素子５１８を経て、光スイッチ素子５１
７で分岐される。分岐された光信号の内、一方は光スイ
ッチ素子５１３、入線５０３を経て入線５０３から出射
され、他方は光スイッチ素子５１６でさらに分岐された
後、光スイッチ素子５１２を経て入線５０２から出射さ
れる。

第３図は本発明の第２の実施例を示す図であり第１図の
本発明の第１の実施例における反射鏡１３１゜１３２と
替えて光アンプ３０１．３０２を使用している以外は第
１図と同一の構成である。

第４図は第３図における。光アンプ３０１．３０２の具
体例を示す図である。第４図（ａ）は両側の端面に無反
射コー１−４０３，４０６をほどこした半導体レーザ・
アンプ４００を用いており、光導波路４０１の端面４０
９から入射された光信号は光導波路４０１を経て活性層
４０２へ入射される。半導体レーザ・アンプ４００の電
極４０４，４０５間に注入された電流により活性層４０
２内に生じた反転分布により。

活性層を通過する光信号は増幅された後、光導波路４０
７を経て反射ｆｉ４０８で反射される。反射された光信
号は光導波路４０７を経て、活性層４０２を通過する際
に再び増幅され、光導波路４０１を経て端面４０９から
出射さねる。このように第４図（＆）の元アンプは端面
４０９へ入射された光信号を増幅して再び端面４０９か
ら出射する事が出来る。

なお、無反射コート４０６に替えて反射鏡４０８を直接
半導体レーザ・アンプ４０〇一方の端面に設けても同様
の効果が得られる。さらに反射鏡４０８に替えてブラッ
グ回折格子等を用いて光信号を反射させてもさしつかえ
ない。また半導体レーザ・アンプ４００については５例
えばエレクトロニクス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）　１８巻１１号４３８ページに
詳細に記載されている。

第４図（ｂ）は、光−電気変換器および電気−光変換器
を用いた元アンプの構成例を示す図である。

光導波路４１０の端ｒＩｉＩ４１９から入射された光信
号は、光導波路４１０、光カブラ４１１．光導波路４１
２を経て光−電気変換器４１４へ導ひかれ、電気信号に
変換される。この電気信号は電気アンプ４１５で増幅さ
れた後、電気−光変換器４１６で再び光信号に変換され
る。７に気アンプ４１５の増幅度を高くとれば、わずか
な光量の光信号を光−′電気変換器へ入力し、大きな光
量の光信号を市、気−光変換器４１６からの出力として
得られる。電気−光変換器４１６の出力光信号は、光導
波路４１３、光カプラ４】１１光導波路４１０を経て端
面４１９から潤すされる。このように、第４図（ｂ）の
光アンプも、端面４０９へ入射された光信号を増幅して
再び端面４０９から出射する事が出来る。

光アンプ３０１，３０２は第１図の本発明の第１（７）
実施例における反射鏡１３１，１３２の働きに、光信号
を増幅する働きを附加した機能を果たしている。

したス１イっで＠３図の本発明の第２の実施例において
も、第１図の本発明の第１の実施例と同様に、光スイッ
チ素子５１１〜５１８七制御する事によっって入線５０
１〜５０４を任意に接続することが出来る。そして元ス
イッチ素子所要数も８つで良〈従来の光スイッチ回路網
よりも光スイッチ素子数を低減できる。さらに、第３図
の本発明の第２の実用例では光増暢器の機能により、光
スイッチ回路網５００等で発生する光学損失や一つの入
線からの光信号を多数の入線へ分配する際に生じる分岐
損失を補償することも可能である。

（発明の効果） このように本発明によれは多数の光フアイバ間を任意に
接続する光スイッチ回路網を少ない光スイッチ素子を用
いて構成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す図、第２図は、
第１図の本発明の第１の実施例を用いて一つの入線から
の光信号を複数の入線へ分配する方法を説明する為の図
、第３図は本発明の第２の実施例を示す図、第４図（ａ
）　、　（ｂ）は第３図における元アンプ３０１，３０
３の具体例を示す図、第５図は従来の単側光スイッチ回
路網を示す図、第６図（ａ）。 （ｂｌは各々第５図におけろ光スイッチ素子５１１〜５
２６の構造の一例と、特性を示す図である。 図１１こおいて、 １３１．１３２，４０８は反射鏡、３０１，３０２は光
アンプ％４００は半導体レーザ・アンプ、４１１は光カ
プラ、４１４は光−電気変撓器、４１５は電気アンプ、
４１６は省１気−光変換器、５００は両側光スイッチ回
路網、５０１〜５０４は入線、５１１〜５２６は光スイ
ッチ素子、５３１〜５３４は出想、５４１．５４２は折
り返し光導波路、６０１は電気−光学結晶、６０４，６
０５は電極、を各々表わす。 ＼Ｎ− Ｋ　　Ｌｌ”Ｉ　ＩＪ’ｌ　ＩＪＩ　　ＩＪＩ第４図 光カプラ４１１ 第６図 先導波路６０３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の入線と１つまたは複数の出線を有し前記出
   線それぞれから２つ以上の前記入線へ光路を同時に形成
   可能な光スイッチ回路網と、前記光スイッチ回路網の前
   記出線からの出射光を再び前記出線へ入射する手段とを
   含むことを特徴とする光スイッチ回路網。
2. （２）複数の入線と１つまたは複数の出線を有し前記出
   線それぞれから２つ以上の前記入線へ光路を同時に形成
   可能な光スイッチ回路網と、前記光スイッチ回路網の前
   記出線からの出射光を増幅して前記出線へ入射する手段
   とを含むことを特徴とする光スイッチ回路網。