JPH0439837B2 - - Google Patents

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JPH0439837B2
JPH0439837B2 JP57216708A JP21670882A JPH0439837B2 JP H0439837 B2 JPH0439837 B2 JP H0439837B2 JP 57216708 A JP57216708 A JP 57216708A JP 21670882 A JP21670882 A JP 21670882A JP H0439837 B2 JPH0439837 B2 JP H0439837B2
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    • HELECTRICITY
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    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005Switch and router aspects
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    • H04Q2011/002Construction using optical delay lines or optical buffers or optical recirculation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は時分割光信号の交換制御を行なう光交
換機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical switch that performs exchange control of time-division optical signals.

光フアイバを伝送路とする光通信システムは高
速・大容量の信号伝送が可能であり、様々の伝送
方式が実用化されている。特に高速性を利用した
デジタル信号の時分割伝送方式は重要な方式の1
つである。現在実用化されている光通信システム
では、光信号は単に光フアイバ中を伝送されるだ
けで信号の交換は一担電気信号に交換した後に行
なわれている。上記の如く、光信号を電気信号に
変換して交換する方法では、交換された信号を再
び伝送する場合には電気信号を再び光信号に変換
する必要があるので装置が複雑になり、コストが
高くなるという欠点がある。また従来の電気信号
の時分割交換機では百メガビツト/秒以上の高速
信号を交換するのは難しいという欠点もある。
Optical communication systems using optical fibers as transmission paths are capable of high-speed, large-capacity signal transmission, and various transmission methods have been put into practical use. In particular, time-division transmission of digital signals that takes advantage of high speed is one of the most important methods.
It is one. In optical communication systems currently in practical use, optical signals are simply transmitted through optical fibers, and the signals are exchanged after being converted into electrical signals. As mentioned above, in the method of converting optical signals into electrical signals and exchanging them, when transmitting the exchanged signals again, it is necessary to convert the electrical signals back into optical signals, which makes the equipment complicated and costs high. The disadvantage is that it is expensive. Another drawback is that it is difficult to exchange high-speed signals of 100 megabits per second or more using conventional time-division switching equipment for electrical signals.

上記欠点を解決する手段として、時分割光信号
を光信号のままで交換する光交換機が提案されて
いる。この光交換機は特許出願公開公報昭53−
117311に述べられており、N×Mの入出力端子を
もつ複数のマトリツクス状光スイツチの間を互い
に異なる長さをもつ光フアイバ群で接続して構成
される。すなわち光フアイバを遅延線として用い
るものである。基本的には、光スイツチに入射し
た時分割光信号を、各タイムスロツト毎に異なる
フアイバに振分け、それぞれ異なる時間遅延させ
た後次段の光スイツチで合成して信号の時間順序
を入換えるものである。しかし、このような光フ
アイバ遅延線を用いる光交換機では、光フアイバ
の長さによつて遅延時間が決定されてしまうこと
や長いフレーム周期の信号を交換するためには長
い光フアイバを必要とするため装置が大型化する
等の欠点があつた。また、単なる光伝送路の遅延
時間の選択によつて時分割交換を行なつているの
で光スイツチと光フアイバ間の接続部等で損失が
生じ、入力光信号レベルに比べて出力光信号レベ
ルが大幅に低下するという欠点もあつた。
As a means to solve the above-mentioned drawbacks, an optical exchanger that exchanges time-division optical signals as optical signals has been proposed. This optical switch was published in the patent application published in 1983.
117311, and is constructed by connecting a plurality of matrix optical switches each having N×M input/output terminals with a group of optical fibers having mutually different lengths. That is, an optical fiber is used as a delay line. Basically, time-division optical signals input to an optical switch are distributed to different fibers for each time slot, each delayed by a different time, and then combined in the next optical switch to change the time order of the signals. It is. However, in optical switching equipment that uses such optical fiber delay lines, the delay time is determined by the length of the optical fiber, and long optical fibers are required to exchange signals with long frame periods. Therefore, there were drawbacks such as an increase in the size of the device. In addition, since time division switching is performed simply by selecting the delay time of the optical transmission line, loss occurs at the connection between the optical switch and the optical fiber, and the output optical signal level is lower than the input optical signal level. It also had the disadvantage of a significant drop.

本発明の目的は上記の従来の時分割光信号の交
換機の欠点を除き、交換すべきフレーム周期の長
さを任意に設定でき、装置の小型化が容易でか
つ、高い出力光信号レベルが容易に得られる時分
割光交換機を提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional time-division optical signal exchanger, to allow the length of the frame period to be exchanged to be arbitrarily set, to easily miniaturize the device, and to easily achieve a high output optical signal level. The purpose of the present invention is to provide a time-division optical switching system that can be obtained in a timely manner.

本発明の時分割光交換機は、1つの入力端と複
数の出力端とを備えた書込み用光スイツチと、前
記出力端からの出射光がレーザ共振器端面から入
射するようにして各出力端にそれぞれ1つづつ対
応して設置された双安定動作を示す半導体レーザ
と、前記半導体レーザからの出射光が入射するよ
うに各々の半導体レーザにそれぞれ1つづつ対応
する複数の入力端と1つの出力端とを備えた読み
出し用光スイツチと、前記各光スイツチの光スイ
ツチ駆動回路と、前記半導体レーザの電流駆動回
路と、前記各駆動回路のタイミングを制御する中
央制御装置とから構成されている。
The time-division optical switch of the present invention includes a writing optical switch having one input end and a plurality of output ends, and a light emitted from the output end entering each output end from a laser resonator end face. Semiconductor lasers exhibiting bistable operation that are installed in correspondence with each other, and a plurality of input terminals and one output that correspond to each of the semiconductor lasers so that the emitted light from the semiconductor lasers enters the semiconductor lasers. The optical switch comprises an optical readout switch having an end, an optical switch drive circuit for each of the optical switches, a current drive circuit for the semiconductor laser, and a central control unit that controls the timing of each of the drive circuits.

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明による時分割光交換機の一実施
例を示す図である。第1図においてそれぞれ異な
る情報をのせた4つのタイムスロツトからなる第
1の時分割光信号100を入力するための入力光
導波路310と第2の時分割光信号190を出力
するための出力光導波路380との間に、入力端
子を入力光導波路310に接続され出力端子を、
双安定動作を示す半導体レーザ340,350,
360,370の入射端に導かれる光導波路34
1,351,361,371にそれぞれ接続され
た書込み用1×4光スイツチ320と、前記双安
定半導体レーザの出射端に導かれる光導波路34
2,352,362,372にそれぞれ入力端子
を接続され、出力端子を出力光導波路380に接
続された読出し用4×1光スイツチ330が設置
されている。光スイツチ320と330にはそれ
ぞれ光スイツチ駆動回路321,331が接続さ
れており、双安定半導体レーザ340,350,
360,370にはそれぞれバイアス電流を注入
するための電流駆動回路345,355,36
5,375が接続されている。光スイツチ駆動回
路321,331と電流駆動回路345,35
5,365,375は図示されていない中央制御
装置に接続されている。上記中央制御装置はタイ
ミング抽出回路、メモリ回路等によつて構成さ
れ、上記光スイツチ駆動回路や電流駆動回路を制
御するための制御信号を発生する。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a time division optical switch according to the present invention. In FIG. 1, an input optical waveguide 310 for inputting a first time-division optical signal 100 consisting of four time slots carrying different information, and an output optical waveguide for outputting a second time-division optical signal 190. 380, the input terminal is connected to the input optical waveguide 310, and the output terminal is connected to the input optical waveguide 310.
Semiconductor lasers 340, 350, exhibiting bistable operation
Optical waveguide 34 guided to the input ends of 360 and 370
1,351, 361, and 371, respectively, and an optical waveguide 34 guided to the output end of the bistable semiconductor laser.
A readout 4×1 optical switch 330 is installed whose input terminals are connected to 2, 352, 362, and 372, respectively, and whose output terminals are connected to the output optical waveguide 380. Optical switch drive circuits 321 and 331 are connected to the optical switches 320 and 330, respectively, and bistable semiconductor lasers 340, 350,
Current drive circuits 345, 355, and 36 for injecting bias currents are provided at 360 and 370, respectively.
5,375 are connected. Optical switch drive circuits 321, 331 and current drive circuits 345, 35
5, 365, 375 are connected to a central control unit (not shown). The central control unit includes a timing extraction circuit, a memory circuit, etc., and generates control signals for controlling the optical switch drive circuit and current drive circuit.

上記電流駆動回路は上記中央制御装置の指令に
よつて2値の電流を発生する装置であり、その簡
単な一例が第2図aに示されている。
The current drive circuit is a device that generates a binary current according to a command from the central controller, and a simple example thereof is shown in FIG. 2a.

この電流駆動回路は、トランジスタTrと2つ
の抵抗とから成つている。トランジスタTrのコ
レクタは抵抗R1を介し双安定半導体レーザに接
続している。エツターとコレクタは抵抗R2で接
続されており、ベース端子が制御信号の入力端子
となつている。
This current drive circuit consists of a transistor Tr and two resistors. The collector of the transistor Tr is connected to the bistable semiconductor laser via a resistor R1 . The controller and collector are connected through a resistor R2 , and the base terminal serves as the input terminal for the control signal.

第2図aにおいてトランジスタTrのベースに
十分な大きさの負電圧が印加されると、トランジ
スタTrはオフとなるのでコレクタ側に直列に挿
入された双安定半導体レーザLD1には電流i=i0
=V/(R1+R2+r1)が流れる。但しここでr1
双安定半導体レーザLD1の抵抗である。
In Fig. 2a, when a sufficiently large negative voltage is applied to the base of the transistor Tr, the transistor Tr is turned off, so that a current i=i 0
=V/(R 1 +R 2 +r 1 ) flows. However, here r 1 is the resistance of the bistable semiconductor laser LD 1 .

一方、トランジスタTrのベース電位が0であ
るとTrはオンになり双安定半導体レーザLD1
電流iはi=i6=V/(R1+r1+r2)となる。但
し、ここでr2はトランジスタTrの抵抗であり、
R2>>r2とする。以上のように第2図aの回路に
より外部信号により双安定半導体レーザLD1に2
値の電流を流すことができる。
On the other hand, when the base potential of the transistor Tr is 0, the transistor Tr is turned on and the current i of the bistable semiconductor laser LD 1 becomes i=i 6 =V/(R 1 +r 1 +r 2 ). However, here r 2 is the resistance of the transistor Tr,
Let R 2 >> r 2 . As described above, by using the circuit shown in Figure 2a, the bistable semiconductor laser LD 1 and 2 are connected to each other by an external signal.
A value of current can flow.

ここで、本実施例の書込み用1×4光スイツチ
320と読出し用4×1光スイツチの具体例、双
安定半導体レーザ340,350,360,37
0の具体例を説明する。
Here, specific examples of the 1×4 optical switch 320 for writing and the 4×1 optical switch for reading of this embodiment, bistable semiconductor lasers 340, 350, 360, 37
A specific example of 0 will be explained.

先ず第2図bは書込み用1×4光スイツチ32
0又は読出し用4×1光スイツチ330として用
いることができる方向性結合形光スイツチの例を
示す。強誘電体結晶又は半導体結晶基板20上に
形成した4個の方向性結合形光スイツチ21,2
2,23,30によつて構成されている。例えば
ニオブ酸リチウム結晶上にチタンを拡散して光導
波路を作成し、互いに近接した光導波路上に電極
を設置することによつて上記方向性結合形光スイ
ツチが得られる。方向性結合形スイツチ30は光
導波路24を通過する光信号遮断するためのスイ
ツチである。光導波路24を入力用、光導波路2
5,26,27,28を出力用とするとき書込み
用1×4光スイツチとして用いることができ、入
出力を逆にしたときには読出し用4×1光スイツ
チとして用いることができる。
First, FIG. 2b shows the 1×4 optical switch 32 for writing.
An example of a directional coupling type optical switch that can be used as a 0 or read 4x1 optical switch 330 is shown. Four directional coupling type optical switches 21 and 2 formed on a ferroelectric crystal or semiconductor crystal substrate 20
2, 23, and 30. For example, the above-mentioned directional coupling type optical switch can be obtained by creating an optical waveguide by diffusing titanium on a lithium niobate crystal and placing electrodes on the optical waveguide close to each other. The directional coupling type switch 30 is a switch for cutting off the optical signal passing through the optical waveguide 24. Optical waveguide 24 for input, optical waveguide 2
When 5, 26, 27, and 28 are used for output, they can be used as 1×4 optical switches for writing, and when the input and output are reversed, they can be used as 4×1 optical switches for reading.

また前記光スイツチ駆動回路321,331は
前記中央制御装置のコントロールにより光スイツ
チ320,330の制御を行なうための電気信号
を発生するものである。例えば光スイツチ32
0,330が前記第2図bに示した光スイツチの
場合には2値の異なる電圧をそれぞれ方向性結合
形光スイツチ21,22,23,30に供給する
機能を有するものである。上記の各方向性結合形
光スイツチ21,22,23,30が印加電圧0
のときに一方の光導波路に入射した光波がそのま
ま入射光導波路を通過し、電圧をV1としたとき
入射光が近接した他方の光導波路に移るものとし
たとき、光スイツチ駆動回路321,331は最
も簡単には上記の各方向性結合形光スイツチに対
し、1つのトランジスタを用いた回路で構成でき
る。
The optical switch drive circuits 321 and 331 generate electrical signals for controlling the optical switches 320 and 330 under the control of the central control unit. For example, the light switch 32
In the case of the optical switches 0 and 330 shown in FIG. 2b, they have the function of supplying two different voltages to the directional coupling type optical switches 21, 22, 23, and 30, respectively. Each of the above directional coupling type optical switches 21, 22, 23, 30 has an applied voltage of 0.
When it is assumed that the light wave incident on one optical waveguide passes through the incident optical waveguide as it is, and when the voltage is set to V1 , the incident light moves to the other adjacent optical waveguide. The simplest configuration can be a circuit using one transistor for each of the above-mentioned directional coupling type optical switches.

例えばトランジスタのコレクタを抵抗Rを通し
て電圧V1の電源に接続し、エミツタを接地し、
ベースを制御信号の入力端子とし、コレクタから
出力電圧端子を出すことによつて構成される。こ
の回路では制御信号の電圧が0のとき出力電圧
V1となり制御信号電圧が正のときは出力電圧は
0となる。
For example, connect the collector of a transistor to a power supply with a voltage of V 1 through a resistor R, and ground the emitter.
It is constructed by using the base as an input terminal for a control signal and outputting an output voltage terminal from the collector. In this circuit, when the voltage of the control signal is 0, the output voltage
V 1 and the output voltage becomes 0 when the control signal voltage is positive.

第3図aは双安定半導体レーザ340,35
0,360,370の具体例を示す断面図であ
る。構造は通常用いられる電流注入形の半導体レ
ーザとほぼ同じであり、例えば、GaAlAs/
GaAsやInGaAsP/InPを材料とするダブルヘテ
ロ接合構造のレーザである。但し、電極が一様で
はなく、一部に電流の注入されない部分が存在し
ていることが通常の半導体レーザとは異なつてい
る。上記電流の非注入領域は可飽和吸収体として
働くので第3図aの双安定半導体レーザでは注入
電流対光出力特性に双安定特性をもたせることが
できる。なお、電極を不均一にするかわりに、発
光領域である活性層の部分に不均一性をもたせ、
一部に可飽和吸収領域を設置することにより同様
な双安定特性を持たせることができる。これらの
双安定半導体レーザでは注入電流iを適当に選ぶ
ことによつて、外部からの注入光に対する出射光
の特性にも双安定特性が得られる。このような双
安定半導体レーザの詳細は文献エレクトロニク
ス・レター(Electronics Letter)第17巻741ペ
ージと昭和57年度電子通信学会光・電波部門全国
大会講演論文集(分冊2)272番に述べられてい
る。
Figure 3a shows bistable semiconductor lasers 340, 35.
It is a sectional view showing a specific example of 0,360,370. The structure is almost the same as a commonly used current injection type semiconductor laser, for example, GaAlAs/
This is a laser with a double heterojunction structure made of GaAs or InGaAsP/InP. However, it differs from a normal semiconductor laser in that the electrodes are not uniform and there are some parts into which current is not injected. Since the current non-injection region acts as a saturable absorber, the bistable semiconductor laser shown in FIG. 3a can have bistable characteristics in the injection current vs. optical output characteristic. Note that instead of making the electrode non-uniform, the active layer, which is the light emitting region, is made non-uniform.
A similar bistable characteristic can be provided by providing a saturable absorption region in a part. In these bistable semiconductor lasers, by appropriately selecting the injection current i, bistable characteristics can be obtained in the characteristics of the emitted light with respect to the externally injected light. Details of such bistable semiconductor lasers are described in the literature Electronics Letter, Volume 17, page 741, and in the 1981 IEICE National Conference on Optical and Radio Division Proceedings (Vol. 2), No. 272. .

第3図b,c,dは前記第3図aの双安定半導
体レーザの動作を説明するための図である。第3
図bは入射光量Pin=0とした時の注入電流iと
出射光量Poutの関係を示す図である。すなわち
注入電流iをi0から増加させたときにはi=ia
急激に出射光量Poutが増加し、逆に注入電流i
をitから減少させた場合には出射光量Poutはi=
icで急激に減少するようなヒステリミス特性を示
しi=ibにおいて出射光量P0およびP1の2つの安
定点AおよびBを有する。第3図cは第3図bに
おいて注入電流i=ibとした時の入射光量Pinと
出射光量Poutの関係を示す図である。すなわち
出射光量Pout=P0の第1の安定点Aにある時に
入射光量Pinを0から増加させた場合は出射光量
PoutはPin=Paで急激に増加し以降入射光量Pin
=Ptから減少させた場合には出射光量Poutはほ
とんど減少せずに出射光量Pout=P1の第2の安
定点Bに移る。第3図cにおける点A,Bはそれ
ぞれ第3図bにおける点A,Bと同一の点を表わ
す。第3図dは注入電流iおよび入射光Pinに対
する双安定半導体レーザの動作を表にして示した
ものである。注入電流iがibで入射光Pinが0で
ある場合には双安定半導体レーザは前に書き込ま
れたデータに応じて第3図bにおける2つの安定
点A,Bのいずれか一方に位置し、出射光量P0
あるいはP1を保守する。第3図bにおいて双安
定半導体レーザが一方の安定点B(出射光量P1
を保持している時に注入電流iを一度i0とし再び
ibに戻すと出射光量PoutはB→D→Aの順に変化
し以後他方の安定点A(出射光量P0)を保持す
る。すなわち双安定半導体レーザはリセツトされ
る。また第3図cにおいて双安定半導体レーザが
安定点A(出射光量P0)を保持している時に入射
光量を一度Ptとし再び0に戻す出射光量Poutは
A→E→Bの順に変化し以後安定点B(出射光量
P1)を保持する。すなわち双安定半導体レーザ
はセツトされる。さらに注入電流iがi0で入射光
量PinがPtである場合には出射光量Poutは双安定
半導体レーザの特性に応じた値P2を示すが本発
明では直接この光量を使用しないので説明を省略
する。
3b, c, and d are diagrams for explaining the operation of the bistable semiconductor laser shown in FIG. 3a. Third
FIG. b is a diagram showing the relationship between the injection current i and the output light amount Pout when the incident light amount Pin=0. That is, when the injection current i is increased from i 0 , the output light amount Pout increases rapidly at i=i a , and conversely, the injection current i
When is decreased from i t , the output light amount Pout is i=
It exhibits a hysteresis characteristic that rapidly decreases at i c and has two stable points A and B of the output light amount P 0 and P 1 at i = i b . FIG. 3c is a diagram showing the relationship between the amount of incident light Pin and the amount of output light Pout when the injection current i=i b in FIG. 3b. In other words, if the input light amount Pin is increased from 0 when the output light amount Pout= P0 is at the first stable point A, the output light amount
Pout increases rapidly at Pin=P a , and after that, the incident light amount Pin
When the output light amount Pout is decreased from = Pt , the output light amount Pout hardly decreases and moves to the second stable point B of the output light amount Pout= P1 . Points A and B in FIG. 3c represent the same points as points A and B in FIG. 3b, respectively. FIG. 3d is a table showing the operation of the bistable semiconductor laser with respect to the injection current i and the incident light Pin. When the injected current i is i b and the incident light Pin is 0, the bistable semiconductor laser is located at one of the two stable points A and B in Figure 3b according to the previously written data. , output light amount P 0
Or maintain P 1 . In Fig. 3b, the bistable semiconductor laser is at one stable point B (output light amount P 1 ).
When holding the injected current i, once i 0 , then
When returning to i b , the output light amount Pout changes in the order of B→D→A, and thereafter maintains the other stable point A (output light amount P 0 ). That is, the bistable semiconductor laser is reset. In addition, in Fig. 3c, when the bistable semiconductor laser maintains the stable point A (output light amount P 0 ), the input light amount is changed to P t once and then returned to 0 again.The output light amount Pout changes in the order of A→E→B. From then on, stable point B (output light amount
P 1 ) is retained. That is, the bistable semiconductor laser is set. Furthermore, when the injection current i is i 0 and the incident light amount Pin is P t , the output light amount Pout shows a value P 2 depending on the characteristics of the bistable semiconductor laser, but this light amount is not directly used in the present invention, so it will not be explained. Omitted.

第4図は第1図に示した実施例の動作の中で特
に双安定半導体レーザ340の書き込み、読み出
し動作を説明するためのタイムチヤートである。
第3図、第4図を参照すれば第1図に示した光導
波路310には時分割光信号100が導かれてい
る。第4図の光信号400は時分割光信号100
の情報A,B,C,Dをそれぞれ1ビツトの
NRZ信号とした場合の具体例を示す。ここで信
号0,1としてそれぞれ第3図に示す光量0、Pt
を必要とする。第1図において双安定半導体レー
ザ340,350,360,370にはそれぞれ
電流駆動回路345,355,365,375に
よつて常時第3図に示す電流値ibの電流が注入さ
れている。第2図aに示した電流駆動回路を用い
る場合はこの状態ではトランジスタTrはオンと
なつている。また光導波路341,351,36
1,371は光スイツチ320によつて常時光導
波路310から切り離されている。同様に光導波
路380は光スイツチ330によつて常時光導波
路342,352,362,372から切り離さ
れている。光スイツチ320,330が第2図b
に示した構成である場合にはこのとき、方向性結
合形光スイツチ30には光スイツチ駆動回路32
1又は331により電圧V1が印加され上記方向
性結合形光スイツチ30は遮断状態にある。
FIG. 4 is a time chart specifically for explaining the writing and reading operations of the bistable semiconductor laser 340 among the operations of the embodiment shown in FIG.
Referring to FIGS. 3 and 4, the time-division optical signal 100 is guided to the optical waveguide 310 shown in FIG. The optical signal 400 in FIG. 4 is a time-division optical signal 100.
information A, B, C, D of 1 bit each
A specific example in the case of an NRZ signal will be shown. Here, the light intensity is 0 and P t shown in Fig. 3 as signals 0 and 1, respectively.
Requires. In FIG. 1, a current having a current value i b shown in FIG. 3 is constantly injected into bistable semiconductor lasers 340, 350, 360, and 370 by current drive circuits 345, 355, 365, and 375, respectively. When using the current drive circuit shown in FIG. 2a, the transistor Tr is on in this state. In addition, optical waveguides 341, 351, 36
1,371 is always separated from the optical waveguide 310 by the optical switch 320. Similarly, the optical waveguide 380 is always separated from the optical waveguides 342, 352, 362, and 372 by the optical switch 330. The light switches 320 and 330 are shown in FIG.
In the case of the configuration shown in FIG.
1 or 331, voltage V1 is applied, and the directional coupling type optical switch 30 is in a cut-off state.

第1図において双安定半導体レーザ340への
時分割光信号100の情報Aの書き込みは次のよ
うにして行なわれる。すなわちまず時分割光信号
100の第1のタイムスロツト内の第1の期間に
おいて双安定半導体レーザ340への注入電流i
を第4図410に示す如く一度i0に減じた後に再
びibに戻す。これは例えば第2図aのトランジス
タTrを一担オフにして再びオンに戻すことによ
つて達成される。この結果双安定半導体レーザ3
40の出射光量Poutは第4図440に示すよう
に以前に光量P1を保持していても、前記注入電
流パルス410の前縁411においてP0にリセ
ツトされる。次に時分割光信号100の第1のタ
イムスロツト内の前記第1の期間に続く第2の期
間において光スイツチ320によつて光導波路3
10を光導波路341に接続する。第2図bの構
成の場合には方向性結合形スイツチ30は電圧
0,21,22は電圧V1となつている。第4図42
0は、光スイツチ320に前記の接続動作を行な
わせるために光スイツチ駆動回路321から光ス
イツチ320に供給される制御電圧を示す。例え
ば第2図bの光スイツチの場合、方向性結合形光
スイツチ21,22への供給電圧を示す。光スイ
ツチ320は制御電圧420がV1の時のみ光導
波路310と光導波路341とが接続される。
In FIG. 1, information A of the time-division optical signal 100 is written into the bistable semiconductor laser 340 as follows. That is, first, in the first period in the first time slot of the time-division optical signal 100, the current i injected into the bistable semiconductor laser 340 is
is once reduced to i 0 and then returned to i b as shown in FIG. 4 410. This is achieved, for example, by turning off the transistor Tr of FIG. 2a and turning it back on again. As a result, bistable semiconductor laser 3
The output light amount Pout of 40 is reset to P0 at the leading edge 411 of the injection current pulse 410, even though it previously held the light amount P1 , as shown in FIG. 4440. Next, in a second period following the first period in the first time slot of the time-division optical signal 100, the optical waveguide 3 is
10 is connected to the optical waveguide 341. In the case of the configuration shown in FIG. 2b, the voltages 0, 21, and 22 of the directional coupling type switch 30 are set to the voltage V1 . Figure 4 42
0 indicates a control voltage supplied from the optical switch drive circuit 321 to the optical switch 320 in order to cause the optical switch 320 to perform the above connection operation. For example, in the case of the optical switch of FIG. 2b, the supply voltages to the directional coupling type optical switches 21 and 22 are shown. The optical switch 320 connects the optical waveguide 310 and the optical waveguide 341 only when the control voltage 420 is V1 .

この結果双安定半導体レーザ340の入射端に
は第4図430に示すように時分割光信号400
の第1のタイムスロツトのみを制御電圧420に
よつて抽出した光信号が得られる。これによつて
双安定半導体レーザ340の出射光量440は、
入射光量430がPtである場合には、入射光パル
ス430の前縁431においてP1にセツトされ、
入射光量430が0である場合にはP0を保持す
る。このようにして双安定半導体レーザ340に
は時分割光信号100の情報Aが書き込まれる。
同様にして光スイツチ駆動回路321および電流
駆動回路355,365,375はそれぞれ光ス
イツチ320、双安定半導体レーザ350,36
0,370への注入電流を制御することによつて
時分割光信号100の情報B,C,Dをそれぞれ
双安定半導体レーザ350,360,370に書
き込んで行く。このようにして双安定半導体レー
ザ340に書き込まれた情報Aの時分割光信号1
90への読み出しは以下のようにして行なわれ
る。すなわち時分割光信号190の例えば第4の
タイムスロツトにおいて光スイツチ330によつ
て光導波路342を光導波路380に接続する。
第4図450は光スイツチ330に前記の接続動
作を行なわせるために光スイツチ駆動回路331
によつて光スイツチ330に供給される制御電圧
を示す。ここで光スイツチ330は制御電圧45
0がV1の時のみ光導波路342と光導波路38
0とを接続するものとする。例えば第2図bの光
スイツチを光スイツチ330として用いた場合、
制御電圧450は方向性結合形光スイツチ21,
22への印加電圧を示す。この結果光導波路38
0には第4図460に示すように双安定半導体レ
ーザ340の出射光440を制御電圧450によ
つて抽出した光信号が得られる。同様にして光導
波路380には更に時分割光信号190の第1、
第2、第3のタイムスロツトにおいてそれぞれ双
安定半導体レーザ370,360,350に保持
されていた情報D,C,Bが読み出される。この
ようにして光導波路380に得られた時分割光信
号190においては時分割光信号100の情報A
とDおよびBとCの交換が行なわれる。
As a result, the input end of the bistable semiconductor laser 340 receives a time-division optical signal 400 as shown in FIG.
An optical signal is obtained in which only the first time slot of the signal is extracted by the control voltage 420. As a result, the amount of light 440 emitted from the bistable semiconductor laser 340 is
When the incident light amount 430 is P t , it is set to P 1 at the leading edge 431 of the incident light pulse 430;
When the amount of incident light 430 is 0, P 0 is held. In this way, information A of the time-division optical signal 100 is written into the bistable semiconductor laser 340.
Similarly, the optical switch drive circuit 321 and the current drive circuits 355, 365, 375 are connected to the optical switch 320 and the bistable semiconductor lasers 350, 36, respectively.
By controlling the currents injected into the bistable semiconductor lasers 350, 360, and 370, information B, C, and D of the time-division optical signal 100 are written into the bistable semiconductor lasers 350, 360, and 370, respectively. Time-division optical signal 1 of information A written in the bistable semiconductor laser 340 in this way
Reading to 90 is performed as follows. That is, the optical waveguide 342 is connected to the optical waveguide 380 by the optical switch 330 at, for example, the fourth time slot of the time-division optical signal 190.
FIG. 4 450 shows an optical switch drive circuit 331 for causing the optical switch 330 to perform the above connection operation.
shows the control voltage supplied to optical switch 330 by. Here, the optical switch 330 has a control voltage of 45
Optical waveguide 342 and optical waveguide 38 only when 0 is V 1
0 shall be connected. For example, when the optical switch shown in FIG. 2b is used as the optical switch 330,
The control voltage 450 is connected to the directional coupling type optical switch 21,
The voltage applied to 22 is shown. As a result, the optical waveguide 38
0, an optical signal is obtained by extracting the emitted light 440 of the bistable semiconductor laser 340 using the control voltage 450, as shown in FIG. 4 460. Similarly, the optical waveguide 380 is further provided with the first signal of the time-division optical signal 190;
In the second and third time slots, information D, C, and B held in bistable semiconductor lasers 370, 360, and 350, respectively, are read out. In the time-division optical signal 190 obtained in the optical waveguide 380 in this way, the information A of the time-division optical signal 100 is
and D and B and C are exchanged.

以上の第1図の実施例では交換される情報のフ
レーム周期の長さは書込み及び読出し用光スイツ
チの制御により任意に設定できかつ従来のように
長尺の光フアイバを使用しないので装置の小形化
が容易である。また、出射光レベルの高い双安定
半導体レーザを用いることにより第2の時分割光
信号100の光量を第1の時分割光信号190よ
りも大きくすることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 1, the length of the frame cycle of exchanged information can be set arbitrarily by controlling the write and read optical switches, and the apparatus is compact because it does not use a long optical fiber as in the conventional case. It is easy to convert. Further, by using a bistable semiconductor laser with a high output light level, it is possible to make the light amount of the second time-division optical signal 100 larger than that of the first time-division optical signal 190.

第5図は第1図に示した実施例の動作の中で特
に双安定半導体レーザ340の書き込み、読み出
し動作を説明するための他のタイムチヤートであ
る。第3図、第5図を参照すれば第1図に示した
光導波路310には時分割光信号100が導かれ
ている。第5図の光信号500は時分割光信号1
00の情報A,B,C,Dをそれぞれ1ビツトの
NRZ信号とした場合の具体例を示す。ここで信
号0,1としてそれぞれ第3図に示す光量0,Pt
を必要とする。第1図において双安定半導体レー
ザ340,350,360,370にはそれぞれ
電流駆動回路345,355,365,375に
よつて常時第3図に示す電流値ibの電流が注入さ
れている。また光導波路341,351,36
1,371は光スイツチ320によつて光導波路
310から切り離されている。同様に光導波路3
80は光スイツチ330によつて常時光導波路3
42,352,362,372から切り離されて
いる。第1図において双安定半導体レーザ340
への時分割光信号100の情報Aの書き込みは次
のようにして行なわれる。すなわち時分割光信号
100の第1のタイムスロツトにおいて光スイツ
チ320によつて光導波路310を光導波路34
1に接続する。第5図510は光スイツチ320
に前記の接続動作を行なわせるために光スイツチ
駆動回路321から光スイツチ320に供給され
る電圧を示す。ここで光スイツチ320は制御電
圧510がV1の時のみ光導波路310と光導波
路341とを接続するものとする。この結果双安
定半導体レーザ340の入射端には第5図520
に示すように時分割光信号500の第1のタイム
スロツトのみを制御電圧510によつて抽出した
光信号が得られる。これと同時に電流駆動回路3
45によつて双安定半導体レーザ340への注入
電流iを第5図530に示すように入射光パルス
520よりも狭いパルス幅で一度i0に減じた後に
再びibに戻す。これによつて双安定半導体レーザ
340の出射光量540は、入射光量520が0
である場合には注入電流パルス530の前縁53
1でP0にリセツトされる。一方入射光量520
がPtである場合には注入電流530が0となる期
間532においては双安定半導体レーザ340の
出射光量540は第3図dに示したP2を示すが
注入電流パルス530の後縁533でP1にセツ
トされる。このようにして双安定半導体レーザ3
40には時分割光信号100の情報Aが書き込ま
れる。同様にして光スイツチ駆動回路321およ
び電流駆動回路355,365,375はそれぞ
れ光スイツチ320、双安定半導体レーザ35
0,360,370への注入電流を制御すること
によつて時分割光信号100の情報B,C,Dを
それぞれ双安定半導体レーザ350,360,3
70に書き込んで行く。このようにして双安定半
導体レーザ340に書き込まれた情報Aの時分割
光信号190への読み出しは以下のようにして行
なわれる。すなわち、時分割光信号190の例え
ば第4のタイムスロツトにおいて光スイツチ33
0によつて光導波路342を光導波路380に接
続する。第5図550は、光スイツチ330に前
記の接続動作を行なわせるために光スイツチ駆動
回路331によつて光スイツチ330に供給され
る制御電圧を示す。ここで光スイツチ330は制
御電圧550がV1の時のみ光導波路342と光
導波路380とを接続するものとする。この結果
光導波路380には第5図560に示すように双
安定半導体レーザ340の出射光540を制御電
圧550によつて抽出した光信号が得られる。同
様にして光導波路380には更に時分割光信号1
90の第1、第2、第3のタイムスロツトにおい
てそれぞれ双安定半導体レーザ370,360,
350に保持されていた情報D,C,Bが読み出
される。このようにして光導波路380に得られ
た時分割光信号190においては時分割光信号1
00の情報AとDおよびAとCの交換が行なわれ
る。
FIG. 5 is another time chart for explaining especially the write and read operations of the bistable semiconductor laser 340 among the operations of the embodiment shown in FIG. Referring to FIGS. 3 and 5, the time-division optical signal 100 is guided to the optical waveguide 310 shown in FIG. The optical signal 500 in FIG. 5 is the time-division optical signal 1
00 information A, B, C, D of 1 bit each
A specific example in the case of an NRZ signal will be shown. Here, the light amount 0 and P t shown in Fig. 3 are respectively set as signals 0 and 1.
Requires. In FIG. 1, a current having a current value i b shown in FIG. 3 is constantly injected into bistable semiconductor lasers 340, 350, 360, and 370 by current drive circuits 345, 355, 365, and 375, respectively. In addition, optical waveguides 341, 351, 36
1,371 is separated from the optical waveguide 310 by an optical switch 320. Similarly, optical waveguide 3
80 is connected to the optical waveguide 3 by the optical switch 330.
42, 352, 362, 372. In FIG. 1, a bistable semiconductor laser 340
Information A of the time-division optical signal 100 is written in the following manner. That is, in the first time slot of the time-division optical signal 100, the optical switch 320 switches the optical waveguide 310 from the optical waveguide 34.
Connect to 1. 510 is a light switch 320
shows the voltage supplied from the optical switch drive circuit 321 to the optical switch 320 to perform the above connection operation. Here, it is assumed that the optical switch 320 connects the optical waveguide 310 and the optical waveguide 341 only when the control voltage 510 is V1 . As a result, at the input end of the bistable semiconductor laser 340, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, an optical signal is obtained by extracting only the first time slot of the time-division optical signal 500 using the control voltage 510. At the same time, the current drive circuit 3
45, the current i injected into the bistable semiconductor laser 340 is once reduced to i 0 with a pulse width narrower than the incident light pulse 520, as shown in FIG. 5, 530, and then returned to i b again. As a result, the amount of emitted light 540 of the bistable semiconductor laser 340 is 0 compared to the amount of incident light 520.
If the leading edge 53 of the injection current pulse 530
1 resets it to P0 . On the other hand, the amount of incident light is 520
is P t , the amount of light emitted from the bistable semiconductor laser 340 during the period 532 when the injection current 530 is 0 is P 2 shown in FIG. Set to P 1 . In this way, the bistable semiconductor laser 3
Information A of the time-division optical signal 100 is written in 40. Similarly, the optical switch drive circuit 321 and current drive circuits 355, 365, and 375 drive the optical switch 320 and the bistable semiconductor laser 35, respectively.
By controlling the injection currents to the bistable semiconductor lasers 350, 360, and 370, information B, C, and D of the time-division optical signal 100 are transmitted to the bistable semiconductor lasers 350, 360, and 3, respectively.
I will write it to 70. The information A written in the bistable semiconductor laser 340 in this manner is read out into the time-division optical signal 190 in the following manner. That is, in the fourth time slot of the time-division optical signal 190, the optical switch 33
0 connects the optical waveguide 342 to the optical waveguide 380. FIG. 5 550 shows the control voltages supplied to optical switch 330 by optical switch drive circuit 331 to cause optical switch 330 to perform the above connection operation. Here, it is assumed that the optical switch 330 connects the optical waveguide 342 and the optical waveguide 380 only when the control voltage 550 is V1 . As a result, an optical signal obtained by extracting the emitted light 540 of the bistable semiconductor laser 340 by the control voltage 550 is obtained in the optical waveguide 380, as shown in FIG. 5 560. Similarly, the optical waveguide 380 further includes a time-division optical signal 1.
In the first, second, and third time slots of 90, the bistable semiconductor lasers 370, 360,
Information D, C, and B held in 350 are read out. In the time-division optical signal 190 obtained in the optical waveguide 380 in this way, the time-division optical signal 1
00 information A and D and A and C are exchanged.

以上述べたように本発明によれば、交換すべき
フレーム周期の長さを任意に設定することが可能
で、装置の小形化が容易でしかも、高い出力光信
号レベルが容易に得られる時分割光交換機が得ら
れる。
As described above, according to the present invention, it is possible to arbitrarily set the length of the frame period to be exchanged, and it is possible to easily miniaturize the device and also to easily obtain a high output optical signal level. An optical switch is obtained.

なお本発明は上述の実施例に限定されるもので
はない。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments.

例えば第1図に示した実施例においては双安定
半導体レーザへの書き込みを周期的に行ない読み
出しを交換すべき情報に応じて行なう例を示した
が双安定半導体レーザへの書き込みを交換すべき
情報に応じて行ない読み出しを周期的に行なうこ
とによつても全く同様な交換動作が得られる。
For example, in the embodiment shown in FIG. 1, writing to the bistable semiconductor laser is performed periodically and reading is performed according to the information to be exchanged. Exactly the same exchange operation can be obtained by periodically performing readout according to the timing.

また1タイムスロツトがnビツト(n≧2)で
構成されるような場合には本実施例に示した1つ
の双安定半導体レーザのかわりにそれぞれn個の
双安定半導体レーザを設け各タイムスロツト内で
n個の双安定半導体レーザの書き込み、読み出し
を順次行なうことによつてタイムスロツト間での
交換を行なうことができる。
In addition, when one time slot is composed of n bits (n≧2), n bistable semiconductor lasers are provided in place of the one bistable semiconductor laser shown in this embodiment, and each time slot has n bits (n≧2). By sequentially writing and reading n bistable semiconductor lasers, exchange between time slots can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による時分割光交換機の実施例
を示す図、第2図aは半導体レーザの電流駆動回
路の一例を示す図、第2図bは本発明に用いるこ
とができる書き込み用又は読出し用光スイツチの
一例を示す図、第3図aは双安定半導体レーザの
一例を示す図、第3図b,c,dは双安定半導体
レーザの動作を示す図、第4図、第5図は光交換
機の動作を説明するためのタイムチヤートであ
る。 図において、320は書込み用の光スイツチ、
330は読出し用の光スイツチ、340,35
0,360,370は双安定半導体レーザであ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a time-division optical switch according to the present invention, FIG. 2a is a diagram showing an example of a current drive circuit for a semiconductor laser, and FIG. FIG. 3a is a diagram showing an example of a bistable semiconductor laser; FIGS. 3b, c, and d are diagrams showing the operation of the bistable semiconductor laser; FIGS. 4 and 5 The figure is a time chart for explaining the operation of the optical switch. In the figure, 320 is an optical switch for writing;
330 is an optical switch for reading, 340, 35
0,360,370 is a bistable semiconductor laser.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 1つの入力端と複数の出力端とを備えた書込
み用光スイツチと、前記出力端からの出射光がレ
ーザ共振器端面から入射するようにして各出力端
にそれぞれ1つづつ対応して設置された双安定動
作を示す半導体レーザと、前記半導体レーザから
の出射光が入射するように各々の半導体レーザに
それぞれ1つづつ対応する複数の入力端と1つの
出力端とを備えた読み出し用光スイツチと、前記
各光スイツチの光スイツチ駆動回路と、前記半導
体レーザの電流駆動回路と、前記各駆動回路のタ
イミングを制御する中央制御装置とから構成され
ることを特徴とする時分割光交換機。
1. A write optical switch equipped with one input end and a plurality of output ends, and one installed in correspondence with each output end so that the light emitted from the output end enters from the end face of the laser resonator. a semiconductor laser exhibiting bistable operation, and a readout light comprising a plurality of input terminals and one output terminal corresponding to each semiconductor laser so that light emitted from the semiconductor laser is incident thereon. 1. A time-division optical switching system comprising a switch, an optical switch drive circuit for each of the optical switches, a current drive circuit for the semiconductor laser, and a central control unit that controls the timing of each of the drive circuits.
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