JPS63300218A - 光バイパススイッチモジュ−ル - 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、ループ形光ローカルエリアネットワークに於
いて、ループとノード間に挿入されてループとノードの
接続／切り離しを行なうと共に光信号の変調を行なう光
バイパススイッチデータリンクモジュールに関する。

［従来の技術］ 光ローカルエリアネットワーク（光ＬＡＮ　）の一方式
として、ループ形光ＬＡＮがある。この方式は第３図に
示したようにループライン１３に、多数のノード１４を
接続し、ノード１４間で通信を行なう方式である。

ここで、あるノード１４が故障や保守のため停止する場
合その影響が全体に及ぶのを防ぐために。

光パイノクススイッチ１０が使用されている。このスイ
ッチ１０ば、２人力２出力端子を有し通常はループライ
ンからの信号をノード１４のレシーバ１１に、またノー
ド１４のトランスミッタ１２がらの信号をループライン
に送出するように端子が接続されている。ところが、パ
イノクスが必要な場合は、ループラインの入力信号がス
イッチ１ｏ中で折返されて、そのままループラインに出
力するように端子間の切換が行なわれている。

この種の光スィッチ１０としては、従来、光学素子の可
動部を有するメカニカル形式の光スィッチが用いられて
きた（例えば、青白、他“光ファイバリンク用２×２光
スイツチ”昭５５年度電子通信学会総合全国大会講演予
稿集４２２１１）。

［発明が解決しようとする問題点］ さて、この種の機械式スイッチは低損失で、低漏話（−
５０ｄＢ以下）であるが、切換動作の信頼性という点で
は十分ではない。即ち、ループ形光ＬＡＮではノードの
切り離しはごく間欠的であシ。

場合によっては、数年に１度ということもある。

可動部を有する形式ではこの間に可動部分あるいは可動
部に接触している部分に何らかの変質が生じ、切換動作
特性が劣化し易い。

これ故に、磁気光学効果や電気光学効果を利用したノン
メカニカルな光スィッチが検討されているが、現在報告
されている構成のものは、いずれも漏話量が−２０〜３
０　ｄＢ程度にとどまり、光ＬＡＮで必要とされる漏話
量（−５０ｄＢ以下）を満足していない。

また、バイパス切換に必要とされる切換時間は通常数１
０ｍ５ｅｃ以内であればよいので、上記のノンメカニカ
ルな光スィッチの有する高速切換性能は有効に利用され
ていない。光信号の変調は光源であるＬＤあるいはＬＥ
Ｄによっている。

そこで２本発明の技術的課題は上記欠点に鑑み。

低漏話が実現できると共に２発光素子自体の変調帯域に
係らず広帯域なデジタリンク用光バイパススイッチモノ
ユニルを提供することである。

［発明の概要コ 第１図に示すとおシ９本発明の光バイパススイッチモジ
ュールは、誘電体又は半導体基板１上に。

モノリシックに形成された３個の縦続接続されたｌＸ２
（１人力２出力又は２入力１出力）の第１゜第２及び第
３の電気光学効果スイッチ素子２，３゜４と９発光素子
６受光素子５及び１対の入出カファイバフ、８から構成
されている。

受光素子５は第１のスイッチ素子２の一出力側に接続さ
れる。発光素子６は第３のスイッチ素子４の一入力端に
接続される。また、入力側光ファイ・ぐ７は第１のスイ
ッチ素子２の一入力端に、出力側光ファイバ８は第３の
スイッチ素子４の一出力側に接続される。ここで、バイ
パスモードの時には、３つのスイッチ素子２，３．４す
べてに。

駆動電圧が印加されず、入力側ファイバ７からの光は、
３つのスイッチ素子２，３．４を経て出力側ファイバ８
に結合する。

一方、ノーマルモードの時には、３つのスイッチ素子２
．３．４すべてに駆動電圧が印加され。

入力側ファイバ７からの光は第１のスイッチ素子２をへ
て受光素子に結合し、第１のスイッチ素子２でのクロス
トークとして漏れ出た光は、第２のスイッチ素子３によ
り遮断される。発光素子６からの光は、第３のスイッチ
素子４を経て、出力側ファイバ８に結合する。この時発
光素子５に変調電流信号が印加されず、単に一定光（Ｃ
Ｗ光）が出ている場合、第３のスイッチ素子４に変調電
圧信号を印加して、外部変調方式のモノニールとするこ
とが出来る。

発光素子６に変調電流信号を供給する従来の直接変調方
式では、普通のＬＥＤを用いた場合、数十Ｍｂ／　ｓ程
度の帯域が限界である。一方２本発明に係るモジュール
では、外部変調方式が適用できるので、普通のＬＥＤを
用ＩＡでも第３のスイッチ素子４の帯域（数百Ｍｂ〜数
Ｇｂ／ｓ）まで変調可能であり、きわめて広帯域なモノ
ニールとすることができる。

また、上記の構成にすれば、漏話の問題も解決できる。

即ち、ノーマルモード時の入力側ファイバ７から入るラ
イン側信号の、出力側ファイバ８への漏れは、第３の光
スイツチ素子４を単に光路切換として機能させる場合、
第１．２．３のスイッチ素子２，３．４の漏話の総和と
なり、また。

第３の光スイツチ素子４を変調器として機能させる場合
、第１と第２のスイッチ素子２．３の漏話の和となる１
つのスイッチ素子の漏話を、現状の電気光学効果スイッ
チで得られている普通の値−２５ｄＢとすると、前者の
使い方では一７５ｄＢ、後者の使い方では一５０ｄＢが
本モジュールでは実現できる。

一方、ノーマルモードの時の送出信号の受光素子５への
漏れは、原理上では送出信号が出力側ファイバ８の近端
、又は遠端で反射した光のまわり込みが主要因となる。

出力側ファイバ８からの反射光は第３．２．１のスイッ
チ素子４，３．２（漏話成分）と入力側ファイバ７の近
端又は遠端反射をへて、第１のスイッチ素子２を通過し
て。

受光素子５に入射する。この時の漏話は、スイッチ素子
３個の漏話分（−７５ｄＢ）、２ケ所のフレネル反射損
（−２５ｄＢ）の和−１００ｄＢとなり、全く問題ない
。なお、パイｉ＜？スモーｒ時は発光素子６゜受光素子
５とも通常使用しないので、漏話の問題は生じない。ま
た、パイｉ＜？メモ−２時には、入力光は３ケのスイッ
チ素子２，３．４を通過することになるが、導波路形ス
イッチの場合、スイッチ素子自体の損失は小さい（０，
２ｄＢ以下）ので大きな問題とはならない。

［実施例］ 次に９本発明の一実施例について述べる。

第２図は本発明を適用した光バイパススイッチモジュー
ルの構成を示したものである。モジュール本体基板１に
は、ニオブ酸リチウム（Ｌ＋Ｎｂ０３）（０，５Ｘ２０
Ｘ６０ｍｍ）Ｔｉを熱拡散して導波路を形成した。その
後Ｓ　ｉＯ２のバッファ層をつけた後金属電極１４を蒸
着して３つのΔβ反転形スイッチ素子（素子長１６　ｗ
ｍ　、　スイッチ電圧６Ｖ）２，３．４を形成した。ス
イッチ素子２，３．４は駆動電圧が印加時はｌ？ラレル
モードに、電圧印加がない時はクロスパーモードになる
よう導波路パラメータを設定した。光ファイバ７．８．
１５は、受光素子側１６を除いてはモーシフイールド径
１０μｍの偏波保持ファイバを使用している。受光素子
側はコア径５０μｍのマルチモードファイバを使用して
いる。

光源には波長１３μｍの半導体レーデ、受光素子５にば
Ｇｅ−ＡＰＤを用いている。

入出力ファイバ間挿入損失、２．５ｄＢ、入力ファイバ
ー受光器間損失、　１．８ｄＢ、光源ファイ・ぐ−出力
ファイバ間損失１．９ｄＢ、ノーマルモード時の入出力
ファイバ間漏話ば、第３のスイッチ素子４を単に光路切
換器として使用した時−７０ｄＢが得られた。

また、第３のスイッチ素子４を光変調器として使用した
時、ＩＧｂ／ｂの高速応答が得られ、この時の漏話は−
５０ｄＢであった。

なお、ニオブ酸リチウム基板の代りに、半導体基板（例
えばＩｎＰ基板）を用いると３ケのスイッチ素子の他に
第１のスイッチ素子２の一出力側に受光素子５（例えば
ＩｎＧａＡｓ　−ＰＤ　）を、また、第３のスイッチ素
子４の一入力端に発光素子６（例えばＩｎＧａＡｓＰ−
ＬＤ　）をモノリシックに形成することも可能である。

また発光素子６．受光素子５及びスイッチ素子２，３．
４の駆動信号処理電子回路をもモノリシックに形成する
ととも可能である。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように２本発明の光バイ／？　ス
スイッチモジュールは、モノリシックに形成され縦続に
配置された３ケの導波路形光スイッチ素子と、ライン入
出力ファイバ及び１発光、受光素子から構成され、３ケ
のスイッチ素子に駆動電圧が印加されてない時は、バイ
パスモードとなり。

電圧印加時はノーマルモードになる。この時１発光素子
が接続された第３のスイッチ素子を外部電圧変調器とし
て用いることも可能である。このために、低漏話が実現
できるとともに、第３のスイッチ素子を外部変調器とし
て使用する場合２発光素子自体の変調帯域が狭くても広
帯域な（高速応答な）データリンク用光バイパススイッ
チモジュールが実現できる、 以下余日

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光パイｌ？ススイッチモジュールの基
本構成を示す図、第２図は本発明の一実施を示した図、
第３図は、ループ形光ローカルエリアネットワー□りの
基本構成を示す図である。 １・・・基板、２・・・第１のスイッチ素子、３・・・
第２のスイッチ素子、４・・・第３のスイッチ素子、５
・・・受光素子、６・・・発光素子、７・・・入力側フ
ァイバ。 ８・・・出力側ファイバ、９・・・導波路、１０・・・
パイ／４’ススイッチ、１１・・・レシーバ、１２・・
・トランスミッタ、１３・・・ルーグライン、１４・・
・ノード、１５・・・光ファイバ、１６・・・光ファイ
バ。 第１図 第３図 １】　１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モノリシックに形成された３個の縦続接続された第
   １、第２、第３の導波路形１入力２出力又は２入力１出
   力光スイッチ素子と発光素子、受光素子及び１対の入出
   力光ファイバを有し、入力側光ファイバ及び受光素子を
   第１のスイッチ素子に接続し、出力側光ファイバ及び発
   光素子を第３のスイッチ素子に接続し、第１と第３のス
   イッチ素子の間に第２のスイッチ素子を配置した光バイ
   パススイッチモジュールであって入出力光ファイバ間が
   結合するバイパスモードの時には、第１、第２及び第３
   のスイッチ素子すべてに駆動電圧が印加されず、一方、
   入力側光ファイバと受光素子及び発光素子と出力側光フ
   ァイバとがそれぞれ結合するノーマルモードの時には、
   第１、第２及び第３のスイッチ素子すべてに電圧が印加
   されて動作することを特徴とする光バイパススイッチモ
   ジュール。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光バイパススイッチモ
   ジュールに於いて、発光素子に直流電流を印加してＣＷ
   発振させ、第３のスイッチ素子に変調信号電圧を印加し
   て光信号を送出することを特徴とする光バイパススイッ
   チモジュール。