JPS63220688A - 光多元交換装置 - 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】 〔概要〕 光多元交換において、各高速情報に各々異なる光波長を
割当て、また時分割多重した低速情報にも異なる波長を
割当て、波長多重化された各情報交換を、高速情報では
各高速情報間の波長変換を行うことにより、また低速情
報では低速情報間のタイムスロット交換を行う光時間ス
イッチによって行い、切替交換速度の増加を抑えて高速
情報の多重度を大にする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光多元交換装置の改良に関する。

伝送速度に差異のある電話、データ信号、動画像情報等
の種類の異なる情報源をもつ端末装置を収容する交換網
においては、高速情報の多重度増加に伴なう通話路切替
速度の高速化を回避する手段の提供が望まれる。

〔従来の技術〕

第１３図は多元交換方式の従来例としてマルチスロット
交換方式の時間スイッチとその動作概要を示す。

図の口）において、１．２は入出力ハイウエイ、３は時
間スイッチ、４は時間スイッチ制御部である。

入力情報は入力ハイウェイ１から時間スイッチ３へ与え
られ、時間スイッチ制御部４によってフレーム内のタイ
ムスロット間において情報の交換が行われる。交換を済
ませた情報は出力ハイウェイ２から送り出される。

一本のファイバから構成されるハイウェイ１上では、高
速情報と低速情報とが第１３図（ｉｉ）に示す様に時分
割多重化されている。

低速情報の交換単位である低速フレームはその内部を複
数のタイムスロットｔＬ　ｔ２、ｔ３、・・・、ｔｎで
分割され、フレームには低速情報、図示のＤと０１は一
フレーム内では一個のタイムスロットだけを使用し、他
方、高速情報、図示のＡとＢ、は複数個のタイムスロッ
トを一フレーム内にて使用する。

通話路はこの様に多重化されたハイウェイを収容し、時
間スイッチ３により、（ｔｉ＋　＞に示す様にタイムス
ロット単位で、情報の交換を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の様な従来の交換方式では、高速情報は複数個のタ
イムスロットに分散させフレーム内に挿入するので、タ
イムスロットの順序管理の制御が煩雑になる他、例えば
動画像の様な高速情報は低速フレーム内の多数のタイム
スロットを使用するため、出力ハイウェイにも同数の空
きタイムスロットを見つけなければならないので、通話
路の内部呼損が大きくなり、呼損を小さくするためにタ
イムスロット数を増やすと伝送速度が上昇し高速なメモ
リが必要となるので多重度をあげることが出来ないとい
う問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は第１図の原理図に示す様に、時分割多重化した
低速情報とベースバンドの高速情報とを波長多重した信
号を、分岐手段１１により波長変換スイッチ１３と波長
フィルタ１５とへ分岐供給し、高速情報は波長変換スイ
ッチ１３により割当られた波長を他の異なる波長に変換
し、また波長フィルタ１５から得られる時分割多重化低
速情報は時間スイッチ１６によって、フレーム内でタイ
ムスロットの交換を行なう様にした本発明の光多元交換
方式によって問題を解決した。

〔作用〕

本発明によれば、波長λ１〜λｎの入力光１０の信号を
分岐手段１１によって分岐させ、波長変換スイッチ１３
とフィルタ１５へそれぞれ供給する。波長λ１〜λｎ−
１の中の一波長を割り当てた高速情報は波長変換制御部
１４の制御によって、波′長λ１〜λｎ−１の中の任意
の他の一波長をもつ光信号に変ｎの信号は波長フィルタ
１５によって取り出された後、時間スイッチ制御部１７
に制御される時間スイッチ１６により、フレーム内のタ
イムスロット間において時間位置の交換が行われ、得ら
れた時分割多重化低速情報は同一の波長λｎで合波手段
１２へ供給され、波長変換された波長λ１〜λｎ−１の
高速情報と合わされ出力光２０として送出される。

第２図は第１図本発明の原理による変換動作の説明図で
ある。

入力光１０、波長λ１〜λｎの情報は、波長λ１の高速
情報Ｙは波長変換によって、波長λｎ’ｌに、また波長
λｎ−１の高速情報Ｘは波長変換によって、波長λ１に
変換される。また波長λｎの低速情報Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、
　　・・・の時分割多重化情報はタイムスロットｔｌ、
　ｔ２．　ｔ３．　　・・・、　ｔｍの間で並び替えが
行われる。

この様に、高速情報は時分割多重を行わず、異なる波長
を割り当て、波長の種類を増やすことによって多重度を
大きくするから、伝送速度や通話路の切替速度を上げる
必要がない。また通信中は常に通信路を占有するので、
タイムスロットの順序管理の制御が不要となる。

〔実施例〕

図示実施例に従い本発明を説明する。

第３図は本発明一実施例の光多元交換装置のブロック回
路図である。

本実施例においては、入力光１０は高速情報にλ１とλ
２、時分割多重の低速情報に波長λ３を割当てた波長多
重度３の場合を示す。

入力光１０は分岐手段１１−１により３分岐される。

波長多重された光信号は、−次波長変換制御部１４−１
に制御される可変波長フィルタ１３１−１によって一波
長、例えばλａ若しくはλｂの波長を選択され、更にこ
の選択波長は一次光制御光変調器１３２−１　によて、
所望波長λ１、若しくはλ２に変換される。

また、時分割多重化された低速情報、波長λ３の光信号
は固定波長フィルタ１５によってとり出された後、−次
時間スイッチ制御部１７−１に制御される時間スイッチ
１６−１によってフレーム内タイムスロフトの交換が行
われる。この低速時分割情報出力はλ３の波長をもつ。

波長λ１〜２３に波長変換された光信号は光空間スイッ
チ１８に供給され、図示の６１　、＃２内、或いは＃１
と＃２のシステム間にて空間的な交換が行われる。この
交換制御は光空間スイッチ制御部１９にて行われる。

波長変換された後、空間的な交換が行われた光信号はシ
ステム＃１．＃２毎に設けた合波手段］２−１により集
められる。

各システム＃１．　＃２には、更に分岐手段１１−２、
可変波長フィルタ１３１−２．２次光制御光変調器１３
２−２．２次時間スイッチ１６−２並びに合波手段１２
−２が設けられ、２次波長変換制御部１４−２．２次時
間スイッチ制御部ｌ７−２により、各システム内での波
長変換、或いはタイムスロットの交換が前記同様に行わ
れる。

＃１．ｔｔ２の各システムの合波手段Ｉ２−２からは波
長λｌ〜λ３の出力光２０が送出される。

各制御部の制御動作は中央処理装置ｃｐυによって統制
される。

第３図の主要構成部の詳細を以下第４図乃至第１２図に
従って説明する。

第４図は本発明実施例の波長変換スイッチのブロック回
路図である。

図示の様にλ１〜λｎの波長多重された入力光１０の信
号は分岐手段１１により分岐された後、各波長対応に設
けた可変波長フィルタ１３１へ入力され、波長変換制御
部１４から与える制御電流により、−波長、λａ、Ａｂ
、若しくはλＸ、の光信号が選択される。

出力光２０の波長に等しい波長λ１〜λｎの基準光１３
３を供給され、各波長対応に設けた光制御光変調器１３
２には、上記の選択された光信号も入力される。

光制御光変調器１３２ば入力された基準光を、可変波長
フィルタ１３］から送られて来た信号光の振幅に応じて
変調する。

従って、変調された基準光は可変波長フィルタから送ら
れた信号光と波長を異にしながら同じ情報をもう、波長
変換が実現されている。

波長変換された波長λ１〜λｎの各出力光信号は合波手
段１２で合波され波長多重された出力光２０の信号にな
る。

例えば、波長ノ１の入力光信号をλ２の出力光信号に変
換したい場合、波長変換制御部１４からの制御により、
λ２用の可変波長フィルタ１３１を波長λ１の入力光信
号のみ選択する様に制御し、λ２用の光制御光変調器１
３２へ送出させる。光制御光変調器１３２は波長λ２の
基準光１３３でバイアスされており、波長λ１の入力光
信号で振幅変調され、基準光の波長λ２と等しい波長ノ
２の出力光を送出する。これによって、波長変換が実現
される。

可変波長フィルタはＩｎＰ系の非線型素子で、電流注入
による自由キャリアプラズマ効果等を使用して光共振器
の屈折率を変えることで、選択波長を変化可能である。

第５図は光制御光変調器の構成図、また第６図はその動
作特性を示す。

光制御光変調器はＩｎＰ系の非線形光学素子５１からな
り、一方の端面に分岐回路５２を介し波長λａの入力光
信号を、また他方の端面の回路５０を介して波長λｂの
基準光を入力させる。

非線形素子５１は第６図の様な光透過率特性をもち、基
準光によりｐｔｈ近傍の光量ｐｂ迄バイアスを与えてお
けば、入力光信号の僅かな党員変化によって透過率を大
きく変化させることが出来、その結果、非線形光学素子
を通過して分岐回路５３から出射する波長λｂの出力光
信号は波長λａの入力光信号の振幅に応じて変調される
。

第７図は光時間スイッチのブロック回路である。

図示の様に、時分割多重された入力光信号はｔ１〜ｔｎ
のｎタイムスロットがｌＸｎ個の書込光スイッチ１６１
へ入射し、書込制御メモ１月６５は制御回路１７からの
制御情報により、タイムスロット単位に入力タイムスロ
ットの内容を変換したい出力タイムスロット位置を書込
む。

１Ｘｆｉ≠込光スイツチ１６１は書込制御メモ１月６５
に書込まれた内容の番号の方路へパスを接続することに
より、入力光信号を双安定ＬＤメモリ１６３へ接続する
。送られて来た信号は双安定ＬＤメモリ１６３へ貯えら
れる。

ｌＸｎ読出光スイツチ１６２は読出し順序カウンタ１６
４により、タイムスロット単位で順次に双安定ＬＤメモ
リとのパスを接続し、メモリに蓄えた光信号を送出する
ことで、タイムスロットの交換を実施する。

例えば、入力光信号のタイムスロットｔ１の内容Ｂを出
力光信号のタイムスロットｔ２に変換したい場合、制御
回路１７により、書込制御メモ１月６５のタイムスロッ
トｔ１の内容に２を書込む。

ｌＸｎ書込光スイッチ１６１はタイムスロットｔ１の時
に、双安定ＬＤメモ１月６３−２とのパスを接続し、入
力光信号がメモｉ月６３−２に蓄えられる。

ｌＸｎ続出光スイツチ１６２は読出し順序カウンタ１６
４により、タイムスロットｔ２の時に双安定ＬＤメモ１
月６３−２とのパスを接続する。メモリに蓄えた光信号
を出力させると、タイムスロッ）ｔｌの内容Ｂがタイム
スロットｔ２へ変換されたことになる。

この双安定光ダイオードメモリの構造が第８図に、また
その動作特性が第９図に示される。

双安定光レーザダイオードメモリ８１は、ＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＰタンデム電極構造ＤＣ−ＰＢＨＬＤ　　（ダブ
ル・チヤンネル・プレーナ・バリイド・ヘテロ構造）で
、電流ＩＩ、１２の注入される２個の電流注入領域と、
２個の注入電流を電気的に遮断する溝の過飽和注入領域
からなる。

双安定光レーザダイオードメモリは第９図に示す様な入
出力光特性をもち、ヒステリシス特性を備えている。従
って、閾値近傍のバイアス電流■２を与えておくと、入
力光信号Ｐｉｎが入力されると、その振幅により、出力
光信号ＰＯが出射し、入力光信号が消えても出力光信号
は出射したままになる。

出射光を停止させたい場合は、リセット電流■１に逆電
流−■１を与えることにより、光出力が停止しリセット
され、出射光が無くなる。

次ぎに、光空間スイッチにつき説明する。

第３図実施例に使用出来る光空間スイッチを第１０、Ｉ
Ｌ　１２図に示す。

第１０図は４×４の集積化された光空間スイッチの構成
図を示す。

スイッチはＬｉＮｂＯ３基盤１１１の２個の端面に各４
個の入出力光ファイバ１０１〜１０４．１０５〜１０８
が接続され、基盤１１１内に２×２個の光スィッチを計
１６個をマトリックス状に配置している。各スイッチ間
は導波路で接続される。

各光スィッチは制御電極を備え、空間スイッチ制御部１
９からの制御線と接続される。

入出力ファイバ、１０１〜１０４と１０５〜１０８間の
パスが未接続の時は、各光スィッチの状態は“クロス”
になっており、パスを接続したい時は、目的の光スィッ
チの状態を１バー”に制御する。

例えば、入力ファイバ１０１から出力ファイバ１０８へ
パスを接続したい場合、入力ファイバ１０１と出力ファ
イバ１０８の導波路の交点にある光スィッチＳ１４を制
御部１９からの制御信号により“バー”状態にする様に
電圧を印加し、光信号を入力ファイバ１０１から出力フ
ァイバ１０８へ導く。

第１１図は光スィッチの基本エレメントの実施例で、第
１２図はその動作特性を示す。

電気光学結晶のＬｉＮｂＯ３基盤１１１にＴｉを拡散し
て２本の導波路１１２と１１３を近接させて作る。この
導波路に電圧を印加すると、ＬｉＮｂＯ３結晶の屈折率
が変化し、一方の端から入射した光が他方の端から出射
する時、光の方路が変化する。この動作によって光のス
イソチイングが行われる。

第１１図の様に左端面から導波路１１３へ入射した光は
、光スィッチに印加する電圧Ｖがｖｌの時、出射光は他
の端面に通じる導波路１１３の右側から■の出射光とし
て出る（″バー”状態）。

また、光スィッチに印加する印加電圧■がｖ２の値の時
、左側からの入射光は他の端面では導波路１１４の右側
から■の出射光として出る（“クロス”状態）。

印加電圧Ｖの値に従い、■、■の出射光は第１２図の様
に変化するから、この印加電圧■をｖｌ、■２間で切替
れば、入射光信号を空間的に２方向に切換えることが出
来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高速情報の多重化が可能で、その際伝
送速度、通話路の切替速度を高めることなく多重度を上
げることが出来る。また時分割信号のタイムスロット順
序管理が不要となり、その作用効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は第１図本発明の原理による変換動作説明図、 第３図は本発明−実施例の光多元交換装置のブロック回
路図、 第４図は本発明による光多元交換装置の波長変換スイッ
チ−実施例のブロック回路図、第７図は光時間スイッチ
−実施例のブロック回路図、 第８図は双安定光レーザダイオードメモリの斜視図、 第９図は双安定光レーザダイオードの動作特性図・ 第１０図は光空間スイッチの構成図、 第１Ｉ図は単位空間光スイッチの斜視図、第１２図は光
空間スイッチの動作特性図、第１３図は従来のマルチス
ロット交換方式の構成とその説明図である。 図において、 ■は入力ハイウェイ、　２は出力ハイウェイ、３．１６
は時間スイッチ、 ４．１７は時間スイッチ制御部、 １０は入力光、 Ｊ】、１１−１．１１−２は分岐手段、１２．１２−１
．１２−２は合波手段、１３は波長変換スイッチ、 １４は波長変換制御部、 １４−１は１次波長変換制御部、 １４−２は２次波長変換制御部、 １５は波長フィルタ、 １６−１は１次時間スイッチ、 １６−２は２次時間スイッチ、 １７−１は１次時間スイッチ制御部、 １７−２は２次時間スイッチ制御部、 １８は光空間スイッチ、 １９は光空間スイッチ制御部、 ２０は出力光、 ５０．５２．５３は回路、 ５１は非線形光学素子、 １１１　は基盤、 １１２．１１３は導波路、 １１４ば電極、 １３１．１３］、１．１３１−２は可変波長フィルタ、
１３２は光制御光度ｔＪＩＪ器、 １３２−１は１次光制御光変調器、 １３２−２は２次光制御光変調器、 １６１　は書込光スイッチ、 １６２は読出光スィッチ、 １６３は双安定光レーザダイオードメモリ、１６４は読
出し順序カウンタ、 １６５は書込制御メモリである。 第　　５　　図 ’％−ｐｉｙｌ−＝−ｉ 第　　６　　図 光時間スイッチ−実施例のブロック回路図第　　７　　
図 双安定光レーザダイオードメモリの斜視図第　　８　　
図 出 カ ブ入力光量臥力電流Ｐｉｎ　） 双安定光レーザダイオード！山時剥引閃第　　９　　図 光空間スイッチの構成図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 時分割多重化した低速情報とベースバンドの高速情報と
   を波長多重した信号を、波長変換スイッチ（１３）と波
   長フィルタ（１５）とへ分岐供給し、高速情報は該波長
   変換スイッチ（１３）により波長間の変換を行い、また
   該波長フィルタ（１５）から得られる時分割多重化低速
   情報は時間スイッチ（１６）によって、フレーム内でタ
   イムスロットの交換を行なう様に構成したことを特徴と
   する光多元交換方式。