JPS6399697A

JPS6399697A - 光交換機

Info

Publication number: JPS6399697A
Application number: JP61245842A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Fujiwara; 雅彦藤原; Minoru Shikada; 鹿田　實; Kazuhisa Kaede; 楓　和久
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-04-30
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: EP0264119A2; EP0264119A3; US4807227A; JPH0636621B2

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）本発明は波長分割型の光交換機に関するものである。（従来の技術）高速／広帯域光信号の接続を切換える光交換機は将来の
画像通信ネットワークに不可欠な要素である。光交換の
方式としては、大別して空間分割型（ＳＤ）、時間分割
型（ＴＤ）、波長分割型（讐Ｄ）の３つが考えられてい
る。このうち波長分割型（ＷＤ＞光交換は最も回線規模
の拡大が可能で、光の持つ特質を生かした方式として注
目されているものである。第２図は従来考えられているＷＤ光交換機のブロック図
を示すものである。説明の便のためここでは波長多重数
を４として示している。ここで簡単に従来考えられてい
るＷＤ光交換機の動作を説明する。交換すべき波長多重された光信号は単一モード光ファイ
バ２１ａにより一〇光交換機２２に入射し、可変分波器
２３により４つの出力端に分離される。可変分波器２３
は任意の出力端に波長多重された信号のうちの１つを分
離して取り出す機能を持つものである。ここでは４つの
異なる波長λ１・・・λ４の信号のうちλｌとλ２の間
の交換を行なう場合を説明する。この際には可変分波器
２３の出力は上から順にλ２．＾ｌ、λ３．λ４となる
ように調整する。可変分波器２３の各出力は次にそれぞれ波長変換器２４
に入射し、情報信号をそのまま保ったまま光キャリアの
波長が上から順にλ１．λ２．λ３．＾４に変換される
。この際波長変換器２４のうちの上２つでは波長λ１．
λ２間で波長の入換（波長交換）が行なわれる。このよ
うに交換された波長変換器２４の各出力は合波器２５に
より再び多重化され、単一モード光ファ、イバ２１ｂに
送出される。現状では波長変換器２４として直接光の波長を変化させ
る有効な手段が見出されていないため、波長変換器２４
を入力光信号を一旦電気に変換する光電変換器２６とそ
の電気信号により他の波長のレーザ光を変調する電光変
換器２Ｂとから構成するのが現実的と考えられている。第２図の構成は現実的には波長多重された光信号から光
信号に対応した電気信号を選択分離して取出す光電変換
型分波器１７とその出力により再度λｌ〜λ４の波長の
光を変調・出力する電光変換器２８とから成ると考えて
よい。（発明が解決しようとする問題点〉第２図に示す構成では現在のところ可変分波器２３とし
て音響・光学（Ａ・０）偏向器や光分岐と受動、能動導
波路型グレーティング・フィルタを組合せたものが考え
られている。第３図（ａ）は昭和６０年電子通信学会半導体・材料部
門全国大会論文集９分冊１．論文番号３２６．１−１４
１頁に掲載された寺門、銘木による論文に述べられてい
る分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）を用いた光
フィルタにより可変分波器２３を構成した場合の図であ
る。ここでは簡単のため２チヤンネルの場合について示
した。光分岐３１の分岐先にそれぞれＩ）ＦＢ−ＬＤ型
光フィルタ３２が接続したものである。Ｄ　Ｆ　Ｂ　−
Ｌ　Ｄ型光フィルタ３２は通常のＩｎＧａＡｓＰ／　Ｉ
ｎＰ系二平二重チャンネルレーナ埋込（ＤＣ−ＰＢＨ）
構造のＤＦＢ−ＬＤの中央部に位相制御領域を設けたも
ので、その光透過特性は注入電流により第３図（ｂ）の
ように変化する。従って２ｍＡ程度の電流制御により１
λ間隔の２波長の信号を選択的に取出すことができる。（問題点を解決するための手段）本発明によれば交換すべき波長多重光信号を少くとも波
長多重度以上存在する出力端のうちの任意の出力端に制
御信号に応じて各波長の光信号に対応した電気信号を任
意の組合せで選択、分離して取出す光電変換型可変分波
器と、前記光電変換型可変分波器の出力電気信号に対応
して各々相異なる波長の光を変調する電光変換手段と、
前記電光変換手段の出力光を多重化して一木の伝送路に
送出する手段とから成る光交換器に於て、前記光電変換
型可変分波器を少くとも波長多重度以上の分岐数を持つ
光分岐と、制御信号に応じて出力波長を変化できる分岐
数と同数の局部発振光源と、前記光分岐の光出力を各々
異なる局部発振光源の出力光と合流した後光電変換し、
この電気信号から受信信号を復調する手段とから構成し
たことを特徴とする光交換機が得られる。（作用〉本発明は波長分割型光交換機の可変分波器とそれに続く
光電気変換部とから成る光電変換型可変分波器を同調可
能な局部発振光源を持つ光ヘテロダイン、光ホモダイン
検波器により実現するものである。光ヘテロダイン、光
ホモダイン検波方式は現行の直接検波方式に比べ、受信
感度がＬＱｄＢ程度以上改善されることから将来の光通
信方式として期待されている方式である。更に、この方
式では光波長多重（ＷＤＭ）の多重度を非常に高めるこ
とが可能である。雑誌Ｙエレク１〜ロニクス・レターズ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）第２１巻
、第１０１〜１０３頁（１９８５年）」に掲載のＰ、ヒ
ーレイ（Ｐ、Ｈｅａｌｅｙ）による論文によれば、ＷＤ
Ｍによるチャンネル間隔を信号帯域幅の５倍以上にとっ
ておけばチャンネル間のクロストークは全く無視できる
ことが示されている。これは通常の光分波器／多重器に
よるＷＤＨに比べ１桁以上大きな多重度が得られること
を示している。また光ヘテロダイン、光ホモダイン検波
方式では先に述べたように受信感度が大幅に改善される
ため光分岐と組合せて可変波長フィルタを実現しても光
分岐による損失は問題にならない。従って波長分割型光
交換機の光電変換型可変分波器部分に光ヘテロダイン、
光ホモダイン検波器を導入することにより、光の周波数
帯域を有効に利用でき大規模化が可能な光交換機が得ら
れる。（実施例）第１（ａ）図は本発明による光交換機の一実施例を示す
図である。ここでも簡単のため波長多重数４の場合につ
いて説明する。またここでは伝送信号はそれぞれ伝送速
度１４０Ｍｂ／ｓ、周波数偏移量２８０旧１□の２値周
波数偏移変調されているものとするが、後述するように
伝送信号の変調形態はこれに限定されるものではない。 λ、〜＾４の４つの波長多重された信号１０ａは単一モ
ード光ファイバ１１ａにより伝送され、光交換機１２に
入射する。光交換機１２内の光電変模型可変分波器１７
は、光分岐１３とヘテロダイン検波器１４から成ってい
る。まず導波型光分岐１３により４分割された信号はそ
れぞれ光ヘテロダイン検波器１４に入射する。第１図（
ｂ）は光ヘテロダイン検波器１４の構成を説明するため
の図である。光分岐１３の出力である光信号１０１は光
合波器１０２の第１端子１０３から入射し、第２端子１
０４から入射する局部発振光１０６と合波され、第３、
第４端子に出射する。第３端子１０５に出射した合波光
は光検出器１０７に入射し、中間周波信号（電気信号）
１０８に変換される。この中間周波信号１０Ｂは増幅器
１０９で増幅された後復調回路１１０に入力され、ここ
で受信信号１１１が復調される。局部発振光１０６は制御信号１１２に応じてその発振波
長を制御する制御回路１１３により駆動される局部発振
光源１１４から出射されたものでアイソレータ１１５を
介して光合波器１０２の第２端子１０４に結合されてい
る。局部発振光源１１４は電流注入量により発振波長が
制御可能でかつ単一波長で発振する位相制御型のＤＢＲ
半導体レーザを用いている。ここで、制御信号１１２に応じ、局部発振光源１１４の
波長を、多重化された光信号１０１のうちの１つの波長
く例えばλ４）に対して中間周波信号１０８が所定値（
この実施例では６００ＭＨ２）になるように制御回路１
１３により制御すれば、受信信号１１１としては波長λ
４により伝送されていた信号が復調される。同様に局部
発振光源１１４の波長の制御により光ヘテロダイン検波
器１４の出力である受信信号１１１として波長λ、〜λ
４により伝送されていた信号を任意に選択して取出すこ
とができる。この光ヘテロダイン検波器１４の出力は駆動回路と半導
体レーザから成る電光変換器１５に加えられ、再び、伝
送されてきた際と同じ伝送速度１４０Ｍｂ／ｓ、周波数
偏移量２８０Ｍ）１．の２値周波数偏移変調されて光信
号に変換される。この際４つの電光変換器１５の出力光
の波長はそれぞれλ１〜λ４の−つ　− うちの１つに固定、制御されている。この電光変換器１
５の各出力光は合流器１６により合流され光信号］、　
Ｏｂとして単一モード光ファイバｌｌｂに送出され再び
次の光交換器若しくは端末に向は伝送される。このような構成で光ヘテロダイン検波器１４のそれぞれ
の選択特性を制御信号１１２により変化させれば波長交
換動作が得られる訳であるが、通常の可変分波器により
波長多重された光信号を分離して光電変換する方式に比
べ、光ヘテロダイン検波方式を用いているためクロスト
ークの影響が小さく、光分岐の損失も問題にならない。また交換すべき光信号を非常に高密度なＷＤＭ信号とす
ることができるので非常に大規模な光交換機が実現でき
る。本実施例では光ヘテロダイン検波方式の特徴を説明する
ため伝送信号が周波数偏位変調されている場合について
述べたが、強度変調、位相変調されている場合もそれぞ
れに対応した構成により同様な交換が可能である。特に
現行の直接検波を対−１り”幻へ）：象とした強度変調方式についても、光キヤリア波長の安
定化さえ計ればそのまま光ヘテロダイン、光ホモダイン
検波が可能であるから、本発明による光交換機は光ヘテ
ロダイン検波を想定していないシステムへの発展的適用
が可能である。また本発明による光交換機を中継交換と
して使用し、中継回線のみを光へゾロダイン、光ホモダ
イン伝送とし、加入者系は直接検波を用いるような使用
法も可能である。本実施例では光ヘテロダイン検波器へ信号光を導く手段
として波長依存性のない光分岐を用いたが、第３図に示
したような可変分波器と光分岐を組合せて用いることも
できる。また、本実施例では局部発振光源を可変として
フィルタ特性を可変としたが、局部発振光源は固定し、
ヘテロダイン検波型の固定フィルタとして、Ｅ１０変換
部の波長を可変とする構成も可能であるが、この構成で
は１：ｎ接続が難しいという問題が有り、実施例の構成
の方が優れている。（発明の効果）以上詳しく述べたように、本発明によれば交換の大規模
化が可能な光交換機が実現でき将来の光システムの発展
に寄与する所大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光交換機の一実施例を示す図、第
２図、第３図は従来の光交換機を説明するための図であ
る。図に於て１２．２２は光交換機、１０ａ、１０ｂ、１０
１，１０６は光信号、１３は光分岐、１４は光ヘテロダ
イン検波器、１５．２８は電光変換器、１６．２５は合
流器、１１４は局部発振光源、１０２は合波器、１０７
は光検出器、１１０は復調回路、１０８，１１１，１１
２は電気信号で第１図（ｂ）１７：元電父探型１＝Ｊｔリブゝン乏Ｘ−で≦−第２図第３図注入光波長久（μｍ）昭和　　年　　月　　日１．事件の表示　　昭和６１年　特許願　第２４５８４
２号　　　（１）・２、発明の名称　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（２）１光交換機３、補正をする者事件との関係　　　　　　出　願　人東京都港区芝五丁目３３番１号　　（３）。＜４２３）日本電気株式会社代表者　　関　本　忠　弘４、代理人、補正の対象明細書の特許請求の範囲の欄明細書の発明の詳細な説明の欄

【図面の簡単な説明】

図面、補正の内容特許請求の範囲を別紙のように補正する。明細書第２頁１４行目の後に以下の文を挿入する。ｒＷＤ光交換の基本的な構成については特開昭５［］−
１１９６７９６号公報び特開昭６０−１７２［］４１号
公報に述べられている。」明細書第５頁第９目の後に以下の文を挿入する。「しかしながら、これらの可変分波器では波長チャンネ
ル数が充分とれず、クロストーク特性も充分でない。こ
のため、数１０〜１００チャンネル以上の波長チャンネ
ルを用いることを想定したＷＤ光交換には適用出来ない
という問題がある。１一本発明の目的は上述の問題を除き、波長チャンネル数が
大きく大規模化が可能な光交換機を提供することにある
。」（４）明細書第５頁第９行目〜１３行目に「本発によれ
ば・・・分離して取出す」とあるのを「本発明によれば
１つの光信号入力端及び複数の電気信号出力端を有し、
制御信号に応じて前記光信号入力端に入力された波長多
重信号光の各々に対応した電気信号を前記電気信号出力
端へ任意の順序、組合せで出力する」と補正する。（５）明細書第６頁１５行目「・・・が可能である。」
の後に以下の文章を挿入する。［このような光ヘテロダイン、光ホモダイン検波方式の
特徴についてはテクニカル　ダイジェスト　オブ　アイ
　オー　オー　シー　・イー　シー　オー　シー、ベネ
ツア（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　１０
０Ｃ−ＥＣＯＣ’８５．Ｖｅｎｅｚｉａ）、Ｏｃｔ。１〜４．１９８５　　ｖｏｌ、ＩＩ　　ｐｐ、７３−８
０に最近の実験結果と共に述べられている。光ヘテロダイン、光ホモダイン検波方式の特長の１つで
ある高い波長チャンネル選択性を利用すれば、これを光
電変換型可変分波器として用いることができる。つまり
、信号光と合波する局部発振光源の波長を掃引すること
により波長多重された信号のうちから所望の信号に対応
した電気信号をとり出すことができる。」（６）明細書第７頁第１９行目「・・・ではない。」の
後に以下の文を挿入する。「まず第１図を用いて本実施例の構成について説明する
。尚第１図には示していないが、光交換機に入力される
光フアイバ信号線とは別に制御信号は別の光ファイバ若
しくは電気ケーブルにより伝送されてきており、その信
号に応じて光交換機動作が制御されている。ＷＤ光交換
ではＴＤのように信号の各ビット若しくはブロック毎に
スイッチ切換をする必要はないため、制御系は通常の電
気信号で充分である。尚、この制御信号を信号光と共に
波長多重して伝送することも勿論可能である。」σ）明
細書第７頁第１９行目「λ１〜λ４」とあるのを「発振
周波数νｌ〜ν４」と補正する。８第８頁３行目、５行目、第９頁１１行目に「１４」と
あるのを「１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄＪと補正す
る。（９）第９頁１６行目に「１５」とあるのを［１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ」と補正する。（１０）明細書第１０頁第５行目の後に以下の文を挿入
する。「今回の実施例では光分岐１３としてはＬｉＮｂＯ３基
板にＴｉ拡散により形成した導波路による４×４スター
・カブラ　エレクトロニクス　レターズ（Ｅｌｅ’ｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）　ｖｏｌ、２０，１０
５８−１０５９頁、１９８４）を用いたが、広く市販さ
れている光フアイバ融着型２Ｘ２カプラを多段に接続し
たものを用いてもよい。局部発振光源１１４に用いた位相制御型ＤＢＲＬＤはエ
レクトロニクス　レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　
Ｌｅｔｔｅｒｓ）、ｖｏｌ、２１．ｐｐ６３−６５．１
９８５と同様の構造のものである。また、第１図（ｂ）
に示した光ヘテロダイン検波器１４についてはエレクト
ロニクス　レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ）　ｖｏｌ、２０．ｐｐ、１０２２−２３．１
９８４に詳しい。次に本実施例の動作について説明する。第４図は光電変
換型可変分波器の動作を説明するための図である。第４
図（ａ）は光交換機１２に入射する波長多重光信号のス
ペクトラムを示す。光キヤリア発振波長νｌ〜ν４の光
はそれぞれＦＳＸ変調され双峰的なスペクトラムを示す
。ここで先に述べたように各信号は速度１４０　Ｍ　ｂ
　／　ｓ　、周波数変移量２８０ＭＨｚのＦＳＸ変調信
号である。各光キャリアの周波数間隔はクロストークの
影響を除くため２ＧＨｚとなるように制御されている。尚、本実施例では波長１．５５ノ１ｍ帯を用いるためこ
の２　Ｇ　Ｈｚの周波数間隔は波長差にして０．１６Ａ
に相当する。ここで光交換機１２に入射する波長多重信
号ではシ、〜ν４にそれぞれ順にチャンネル１〜４の信
号が乗ぜられているものとし、チャンネル間で１−→４
．２→３．３→２．４→１という交換を行なう場合を考
える。この場合、上述のような接続をするための制御信号が光
ヘテロダイン検波器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに
それぞれ送られる。具体的にはそれぞれの光ヘテロダイン検波器の局部発振
光源１１４の発振周波数を変化させる。第４図（ｂ）は
波長多重信号と各局部発振光のスペクトルの関係を示す
。第４図（ｂ）に示すように信号光キャリア周波数ν１
〜ν４のそれぞれにＩＦ周波数（ここでは６００ＭＨｚ
）だれ離れた位置に各光ヘテロダイン検波器１４ａ、１
４ｂ、１４ｃ、１４ｄの局部発振光周波数ν３、νｂ、
ν。、νｄ位置さぜるように制御する。ここではν１の
近傍にシｄ１シ２にν。、ν３にシｂ５シ４にν３とい
う組合せになる。このようにすることにより、光ヘテロ
ダイン検波器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄには順に
チャンネル４．３．２．１の信号が取り出される。第４図（ｃ）は各光ヘテロダイン検波器の■Ｆ段の出力
スペクトラムを示す。ＩＦ中心周波数６００ＭＨｚの左
右に周波数変移量２８０Ｍ１−（ｚのＦＳＸ信号スペク
トラムが得られる。この双峰性スペクトラムの一方若しくは両方をフィルタ
で切り出せばベースバンド信号が再生される。このようにして光ヘテロダイン検波器１４ａ、１４ｂ、
１４ｃ、１４ｄにより再生されたベースバンド信号によ
り電光変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが駆動さ
れる。電光変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１．５　ｄは駆動
回路及び光周波数変調特性に優れた位相制御型Ｄ　Ｆ　
Ｂ　Ｌ　Ｄから成っている。位相制御型ＤＦＢ−ＬＤに
ついてはＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔ、ｅｒｓ、
ｖｏｌ、２２．ｐｐ、５−７１９８６年に詳しい。電光変換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの発振周波
数は順にν１、ν２、ν３、ν４となるように固定制御
されている。従ってこ−７〜のような操作によりνｌにより伝送されていた信号がν
４に、ν２がν３、ν３がν２、ν４がν１にそれぞれ
乗せかえられることになる。ここでは例として１つの交
換の組合せのみを示したが、局部発振光源の発振周波数
を制御することにより任意の組合せの交換が可能である
。」（１１〉明細書第１０頁６行目〜８行目［このような〜
であるが、」を削除する。〈１２）明細書第１０頁１５行目の後に以下の文を挿入
する。「ザ　トランザクションズ　オブ　ザ　アイ・イー・シ
ー・イー　ジャパン（Ｔｈｅ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ　ｏｆ　Ｔｈｅ　ＩＥＣＥ　Ｊａｐａｎ）、ｖｏｌ、
Ｅ６Ｂ、ｐｐ７８８．１９８５に述べられているように
、可変波長光源として１００Ｇ　Ｈｚの範囲をカバーす
るものが既に実現されており、７００Ｇ　Ｈｚ程度も充
分可能である。従ってチャンネル間隔２　Ｇ　Ｈｚ、１
０ＧＨｚでそれぞれ３５．７０という大きなチャンネル
数を１つの局部発振光源により選択できることになる。」り１３）明細書１２頁７行目「・・・ための図」の後に
以下の文を挿入する。［、第４図は本発明による光交換機の波長チャンネルを
説明するための図である。」＜１４）明細書１２頁９，１０行目のｒｌ、４Ｊｒ１５
」をそれぞれ「１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、、「
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ」と補正する。（１５〉図面の第１図を別紙添付図のように補正する。（１６）第４図を新らたに別紙添付図のように追加する
。

Claims

【特許請求の範囲】

１つの光信号入力端及び複数の電気信号出力端を有し、
制御信号に応じて波長多重信号光を各波長の信号光に分
離し、この各信号光に対応した各電気信号を各出力端か
らそれぞれ出力する光電変換型可変分波器と、前記光電
変換型可変分波器の出力電気信号に対応して各々相異な
る波長の光を変調・出力する電光変換手段と、前記電光
変換手段の出力光を多重化して一本の伝送路に送出する
手段とを備えている光交換器において、前記光電変換型
可変分波器を、複数の分岐数をもつ光分岐と、制御信号
に応じて出力光の波長を変化する分岐数と同数の局部発
信光源と、前記光分岐の各出力光を各々異なる局部発振
光源の出力光と合流した後、光電変換し、この光電変換
により得られた各電気信号をそれぞれ復調して出力する
手段とから構成したことを特徴とする光交換機。