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光スイッチングハブ装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P04A004664
整理番号 Y02-P367
掲載日 2005年8月12日
出願番号 特願2002-359373
公開番号 特開2004-191624
登録番号 特許第4084994号
出願日 平成14年12月11日(2002.12.11)
公開日 平成16年7月8日(2004.7.8)
登録日 平成20年2月22日(2008.2.22)
発明者
  • 前田 佳伸
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 光スイッチングハブ装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】光信号の分配処理を制御光を用いて直接行うことができる光スイッチングハブ装置を提供する。
【解決手段】光スイッチングハブ装置10によれば、主光導波路に対応する第1光ファイバ12を介して伝送された光信号Lに含まれる分岐情報に対応する制御光Lの入力に同期してその制御光Lの波長と同じ波長の光が光3端子装置18から光分配装置50へ出力されると、その光分配装置50により、その光3端子装置18から入力された光が複数の分岐光導波路に対応する光ファイバFB1、FB2、FB3、・・・FBnのうち光3端子装置18から入力された変調光Lすなわち制御光Lの波長に対応する光ファイバFB1、FB2、FB3、・・・またはFBnへ選択的に分配されることから、光信号のままでその分配処理を制御光Lを用いて直接行うことができるようになる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


広帯域且つ高速伝送が可能な光ファイバを用いた光信号の通信や分配といった広帯域な新サービスの広範な展開が期待されている。しかしながら、たとえばエレクトロニクスで言えばマルチプレクサに相当するような光機能素子、すなわち伝送された光信号をその制御光で直接制御して分配可能とするような光スイッチングハブ装置は、未だ、実現されていない。



たとえば、非特許文献1或いは非特許文献2に記載されている装置は、光をスイッチングする装置、マッハツェンダー型光干渉による波長変換などを利用したゲートスイッチング装置に過ぎず、このような従来技術は、電子回路におけるトランジスタのように、入力光を制御光を用いて信号増幅された出力光を得る機能を備えた光信号増幅3端子装置を構成する点すら何ら開示されていない。



【非特許文献1】
K.E.Stubkjaer,"Semiconductor optical amplifier-based all-optical gates for high-speed optical processing," IEEE J. Quamtun Electron.,vol.6,no.6,pp.1428-1435, Nov./Dec.2000
【非特許文献2】
T.Durhuus, C. Joergensen, B. Mikkelsen, R. J. S. Pedersen, and A. E. Stubkjaer, "All optical wavelength conversion by SOAs in a Mach-Zender configuration ," IEEE Photon. Technol. Lett., vol.6,pp.53-55, Jan. 1994



このため、折角、高速で伝送した光信号を一旦電気信号に変換し、電子回路においてマルチプレクサによる分配処理が行われ、分配処理後の信号を再度光に変換して伝送するというのが実情である。したがって、光を光で直接制御することができないので、信号処理の高速性に限界があるだけでなく、装置の大型化およびコスト増加が避けられなかった。



特に、ルーティング、スイッチングなどのネットワーク転送を光技術で行うフォトニックネットワークを構築することが提案されるようになって来た。このようなフォトニックネットワークでは、各ノードにおいて波長多重(WDM:wavelength division multiplexing)信号はプロトコルによらず光のままで処理され、必要に応じてO/E 変換部に転送処理される光アドドロップと称される分野では、制御光を用いて光信号を光のままで直接分配処理を行うことができる光スイッチングハブ装置部が求められている。

産業上の利用分野


本発明は、光ファイバなどを介して伝播した光信号をそのままスイッチングし分配する光スイッチングハブ装置、特に、高度情報処理が可能な光通信などの光エレクトロニクスに好適な光スイッチングハブ装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
主光導波路と複数の分岐光導波路とを備え、該主光導波路から入力される光信号を、該複数の分岐光導波路のうち該光信号に含まれる分岐情報に応じた分岐光導波路へ選択的に伝送する光スイッチングハブ装置であって、
入力された光をクロスゲイン変調特性を利用して増幅および波長変換して出力する複数個の光増幅素子を直列に備え、前記光信号に含まれる分岐情報に対応する制御光が入力されると、その制御光と同じ波長の信号を出力する光3端子装置と、
前記光3端子装置から出力された出力光が入力されると、該入力された出力光を前記複数の分岐光導波路のうち前記制御光の波長に対応する光導波路へ選択的に分配する光分配装置とを、含み、
前記光3端子装置は、
pn接合から構成される活性層と、該活性層を通過した光を反射するための反射手段をその一端面に備え、他端面を通して入力光が入力され且つ出力光が取り出される半導体光増幅素子であって、入力された光をクロスゲイン変調特性を利用して増幅および波長変換して出力するための第1光増幅素子および第2光増幅素子と、
前記主光導波路から入力された第1波長の第1入力光と、該第1波長と異なる第2波長の連続光である第2入力光とを合波して前記第1光増幅素子に入力させる第1光合波器と、
前記第1光増幅素子からの光から前記第2波長の光を選択する第1波長選択素子と、
該第1波長選択素子により選択された第2波長の光と第3波長の制御光とを合波して前記第2光増幅素子へ入力させる第2光合波器とを、含み、前記第2光増幅素子は、前記制御光と同じ波長の光を出力することを特徴とする光スイッチングハブ装置。

【請求項2】
予め設定された複数種類の波長の制御光を出力する制御光源を有し、前記光信号に含まれる分岐情報に応じて選択された波長の制御光を前記光3端子装置に対して供給する制御光発生装置を備えたものである請求項1の光スイッチングハブ装置。

【請求項3】
前記制御光発生装置に備えられた制御光源は、相互に波長が異なる単一波長の光を出力する複数種類のレーザ光源、または波長可変レーザ光源から成るものである請求項2の光スイッチングハブ装置。

【請求項4】
前記制御光発生装置は、前記複数種類のレーザ光源または波長可変レーザ光源から出力される制御光をスイッチングするための光変調器を備えたものである請求項3の光スイッチングハブ装置。

【請求項5】
前記光分配装置は、入力ポートに接続された第1スラブ導波路と、複数の出力ポートに接続された第2スラブ導波路と、それら第1スラブ導波路および第2スラブ導波路の間に設けられた長さの異なる複数のアレー導波路とを備え、該入力ポートに入力された入力光をその波長毎に前記複数の出力ポートへ分配するアレー導波路格子型分波器である請求項1乃至4のいずれかの光スイッチングハブ装置。

【請求項6】
前記主光導波路から入力される光信号に含まれる分岐情報に応じて、前記制御光発生装置から該光信号に含まれるアドレス信号に応じた制御光を発生させる電子制御装置または全光学的制御装置を備えたものである請求項3乃至5のいずれかの光スイッチングハブ装置。

【請求項7】
前記主光導波路内を伝播する光信号を分岐して前記電子制御装置へ供給する光分波器と、
該主光導波路において該光分波器よりも下流側に設けられ、該主光導波路から前記光3端子装置に入力させる光信号を遅延させる光遅延素子と
を、さらに含むものである請求項6の光スイッチングハブ装置。

【請求項8】
前記電子制御装置は、前記主光導波路から入力される光信号に含まれるアドレス信号のみを抽出し、前記制御光発生装置から該アドレス信号に対応する波長に応じた制御光を発生させるものである請求光7の光スイッチングハブ装置。

【請求項9】
前記複数の分岐光導波路に分配された光信号は、複数の端末装置に供給され、
前記電子制御装置は、前記複数の端末装置のうちのいずれかの端末装置からの信号に該複数の端末装置のうちの他の端末装置のアドレス信号が含まれている場合は、該他の端末装置へ該いずれかの端末装置からの信号を伝送するものである請求項6乃至8のいずれかの光スイッチングハブ装置。

【請求項10】
前記端末装置は、それに分配された光信号を電気信号に変換する光電信号変換器を備えて該光電信号変換器により変換された電気信号を処理し、出力信号を前記電子制御装置へ出力するものであり、
該電子制御信号は、前記主光導波路へ返送するために、該端末装置から供給された信号を出力するものである請求項9の光スイッチングハブ装置。

【請求項11】
前記端末装置は、電気信号を光信号に変換する光電信号変換器を備え、該光電信号変換器により変換した光信号を前記電子制御装置へ出力するものであり、
前記電子制御装置は、該端末装置からの光信号を電気信号に変換する光電信号変換器と、電気信号を光信号に変換する光電信号変換器とを備え、該光電信号変換器を介して、該端末装置からの光信号を前記主光導波路へ返送するものである請求項10の光スイッチングハブ装置。

【請求項12】
前記第1光増幅素子において、前記第2波長は前記第1波長の第1入力光の周囲光の波長域内の波長であり、前記第2光増幅素子において、前記第3波長は、前記第2波長光の入力光の周囲光の波長域内の波長である請求項1乃至11のいずれかの光スイッチングハブ装置。

【請求項13】
前記半導体光増幅素子の活性層は、量子井戸、歪み超格子、または量子ドットから構成されたものである請求項の光スイッチングハブ装置。

【請求項14】
前記半導体光増幅素子の他端面を通して前記半導体光増幅素子内に入力光を入力させ、該他端面を通して該半導体光増幅素子内から出力される光を該入力光とは異なる光路へ導く光サーキュレータまたは方向性結合素子が設けられたものである請求項乃至13のいずれかの光スイッチングハブ装置。

【請求項15】
前記第1波長選択素子は、導波路内の光伝播方向において屈折率が周期的に変化させられたグレーティングフィルタ、屈折率が異なる多数組の層が積層されて成る多層膜フィルタ、フォトニックバンドギャップを有するフォトニッククリスタルのいずれかから構成されたものである請求項1乃至14のいずれかの光スイッチングハブ装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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