JPH0450796B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は波長多重された光信号間の交換接続を
行なう波長多重光交換機と、波長多重光交換機を
含む光通信網に関する。

（従来技術） 近年、画像信号等の広帯域信号を用いた通信サ
ービスに対する需要が高まりつつある。広帯域信
号の帯域は数ＭHzから数10MHzと及ぶため、伝送
路としては、従来の同軸ケーブルに替わつて、細
径・広帯域・低損失・耐電磁誘導性等の利点を有
する光フアイバケーブルの導入が適当である。

さらに、交換機としては、各光フアイバケーブ
ルからの光信号を電気信号に変換することなく光
のまま交換接続する光交換機の適用が望ましいと
考えられる。なかでも波長多重光交換機は波長多
重された入・出力光信号の各波長間に通話チヤン
ネルを設定する。したがつて通信網においても、
光交換機間では波長多重光信号を光フアイバ・ケ
ーブルで伝送すれば良く、波長多重しない場合に
比べ、光フアイバ・ケーブルの本数は非常に少な
くてすむという利点を有している。そのような波
長多重光交換機としては、第６図に示す特許出願
番号昭和57−079388明細書記載のものが従来知ら
れていた。第６図の従来の波長多重光交換機は光
導波路６３１〜６３３が各入力に接続された波長
変換スイツチ６００〜６０２と、光導波路６３４
〜６３６へ各出力が接続された波長変換スイツチ
６１８〜６２０と波長変換スイツチ６００〜６０
２の出力光導波路６０３〜６０５と、波長変換ス
イツチ６１８〜６２０の入力光導波路６０６〜６
０８間に設けられた波長選択スイツチ６０９〜６
１７とから構成されている。光導波路６３１〜６
３３へはλ₁，λ₂，λ₃，λ₄の４つの波長の波長多重
光信号が入力されており、光導波路６３４〜６３
６からはやはりλ₁，λ₂，λ₃，λ₄の４つの波長の波
長多重光信号が出力される。

例えば、光導波路６３３へ入力された波長λ₂の
光信号と光導波路６３４の波長λ₄の光信号間に通
話チヤンネルを設定する場合について説明する。
波長変換スイツチ６０２はここに図示していない
制御回路の制御により光導波路６３３へ入力され
た波長λ₂の光信号を波長λ₁に変換し、光導波路６
０５へ出力する。ここで図示していない制御回路
によつて波長選択スイツチ６１７の選択波長とし
て波長λ₁が割り当てられると光導波路６０５へ送
出された波長λ₁の前記光信号は光導波路６０６に
導かれた波長変換スイツチ６１８に入力される。
波長変換スイツチ６１８は更に図示していない制
御回路の制御により波長λ₁の前記光信号を波長λ₄
に変換し光導波路６３４へ出力する。

第７図は、第６図に示した波長変換スイツチ６
００〜６０２および６１８〜６２０の具体例を示
す図である。

第７図によれば、第６図に示した波長変換スイ
ツチは、一方の導波路を入力光導波路に縦続連続
された第１、第２、第３、第４および第５の波長
選択素子７０１，７０２，７０３，７０４および
７０５と、この第１、第２、第３および第４の波
長選択素子素子７０１，７０２，７０３および７
０４の他方の導波路に入力端子をそれぞれ接続さ
れ、λ₁，λ₂，λ₃およびλ₄の出力波長を有する第
１、第２、第３および第４の波長変換素子７０
６，７０７，７０８および７０９と、この第１、
第２、第３および第４の波長変換素子７０６，７
０７，７０８および７０９の出力および前記波長
選択素子７０５の他方の導波路に複数の入力端子
をそれぞれ接続された光合波器７１０とを含む。

第７図において波長選択素子７０１，７０２，
７０３，７０４および７０５は、それぞれ制御端
子７１１，７１２，７１３、７１４および７１５
に加えられる電圧に応じて入力光導波路７００に
加えられたλ₁，λ₂，λ₃およびλ₄の波長を有する光
信号の中の所望の波長の光信号を選択出力するも
のでたとえば第42回応用物理学会学術講演予稿集
9P−Ｍ−９記載のLiNbO₃導波型光波長可変フイ
ルタを使用することができる。また波長変換素子
７０６，７０７，７０８および７０９はそれぞれ
入力端に加えられる任意の波長の光信号を波長
λ₁，λ₂，λ₃およびλ₄を有する光信号に変換するも
のである。この波長変換素子としては、IEEE
Journal of QE vol QE−14，No.11.Nov 1978
p810〜813“ｐ−ｎ−ｐ−ｎ Optical Detectors
and Light−Emitting Diodes”記載のような波
長変換素子の使用が考えられるがこの波長変換素
子は原理的に波長の長い光信号から波長の短い光
信号への変換が不可能であるため前記の波長変換
素子７０６，７０７，７０８および７０９として
は、たとえばLiNbO₃導結晶等の非線形光学結晶
によつて、ひとたびλ₁，λ₂，λ₃およびλ₄のいずれ
の波長よりも短い波長の高調波光信号を発生させ
た後に、前記の“ｐ−ｎ−ｐ−ｎ Optical
Detectors and Light−Emitting Diodes”記載
のような波長変換素子によつてそれぞれ波長λ₁，
λ₂，λ₃およびλ₄を有する光信号に変換する手段が
考えられる。

第７図において、例えば図示していない制御回
路によつて第２および第３の波長選択素子７０２
および７０３の選択波長としてそれぞれ波長λ₂お
よびλ₁を割り当てると、入力光導波路７００に加
えられた波長λ₁およびλ₂を有する光信号は、第２
および第３の波長変換素子７０７および７０８に
よつてそれぞれ波長λ₂およびλ₃を有する光信号に
変換された後に、光合波器７１０を経て出力光導
波路７１６に出力される。

第８図は第６図に示した波長選択スイツチ６０
９〜６１７の具体例を示す図である。第８図によ
れば第６図に示した波長選択スイツチは、一方の
導波路を入力光導波路８００と縦続に接続された
第１、第２、第３および第４の波長選択素子８０
１，８０２，８０３および８０４と、この第１、
第２、第３および第４の波長選択素子８０１，８
０２，８０３および８０４の他方の導波路に縦続
接続された光導波路８０５に一方の入力を、第１
の出力光導波路８０６に他方の入力を、第２の出
力光導波路８０７に出力をそれぞれ接続された光
合波器８０８とを含む。

第８図において波長選択素子８０１，８０２，
８０３および８０４は、それぞれ制御端子８０
９，８１０，８１１および８１２に加えられる制
御電圧に応じて入力光導波路８００上の波長λ₁，
λ₂，λ₃およびλ₄を有する光信号の内、所望の１波
長を光導波路８０５に選択出力するもので、たと
えば入力光導波路８００上の波長λ₁，λ₂，λ₃およ
びλ₄を有する光信号の内波長λ₂およびλ₃を有する
光信号を第２の出力光導波路８０７に選択出力す
るためには、図示していない制御回路によつて前
記波長選択素子８０１，８０２，８０３および８
０４のいずれか１つに選択波長λ₂を、他の１つに
選択波長λ₃を割り当てることによつて行なう。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の波長多重光交換機では、第６図波長変換
スイツチ６００〜６０２および６１８〜６２０内
の波長変換素子７０６〜７０９として前記の“ｐ
−ｎ−ｐ−ｎ Optical Detectors and Light−
Emitting Diodes”記載のものを使用している。
しかしながらこのような波長変換素子の出力波長
は素子を製造する際の材料組成バラツキ等により
所定の波長に正確に一致させる事は難かしい。例
えば、出力波長1.35μmを予定していても1.34μm
あるいは1.36μmにずれてしまう可能性が大きい。
さらに温度の変化によつても出力波長の変動が生
じる。波長変換素子の出力波長が正確でないと、
近接波長への混入が生じ正常な交換動作が不可能
となる。前述の例では近接波長が1.34μmあるい
は1.36μmに設定されていると、混信によりこれ
らの波長での交換動作は出来ない。また、一つの
波長多重光交換機内のみならず、複数の波長多重
光交換機を含む通信網においても各波長多重光交
換機の送出光信号の各波長が一致していないと光
交換機間の通信が不可能となる。

本発明の目的は、前述の問題点を解決し、波長
変換スイツチの波長変換素子の材料組成における
バラツキ等による出力光信号の波長のずれ、およ
び、温度変化等による出力光信号の波長の変動の
ない、波長多重光交換機および波長多重光通信網
を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 前述の問題を解決するため本発明の提供する波
長多重光交換機は、波長多重された入力信号の波
長を変換して出力する機能を有する第１、第２の
波長変換スイツチと、前記第１の波長変換スイツ
チの出力を任意の前記第２の波長変換スイツチに
接続する手段とを備える波長多重光交換機におい
て、 複数の波長の光を出力する基準光発生器を更に
設け、前記第１、第２の波長変換スイツチは前記
基準光発生器の出力光を別波長の光信号で変調す
ることによつて波長変換を行う事を特徴とする。

さらに、本願発明の波長多重光通信網は、波長
多重された入力信号の波長を変換して出力する機
能を有する第１、第２の波長変換スイツチと、前
記第１の波長変換スイツチの出力を任意の前記第
２の波長変換スイツチに接続する手段とを備える
複数の波長多重光交換機から構成される波長多重
光通信網において、 前記複数の波長多重光交換機に共通に接続され
各々に複数の波長の光を出力する基準光発生器を
更に設け、前記複数の波長多重光交換機に前記基
準光発生器の出力光を分配し、前記第１、第２の
波長変換スイツチは前記基準光発生器の出力光を
別波長の光信号で変調する事によつて波長変換を
行うことを特徴とする。

（作用） 本発明では、前述のように複数の波長の光信号
を出力する基準信号発生器を設けてその出力信号
を各波長変換器に供給し、各波長変換器で供給さ
れら基準信号の波長の１つを変調して波長変換す
ることにより、正確な出力波長を有する波長変換
素子を用いなくともいずれの波長変換器の出力波
長を正確なものとする事が出来る。

さらに本発明では一つの基準信号発生器出力光
信号を用いて波長多重光通信網内のすべての波長
多重光交換機内の各波長変換器で基準信号の波長
の１つを変調して波長変換する事により、やは
り、正確な出力波長を有する波長変換素子を用い
なくともいずれの交換機送出光信号の各波長をそ
れぞれ一致させることが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。第１図は、本発明の第一の実施例の波
長多重光交換機を示す図であり、第６図の従来の
波長多重光交換機と動作は同様である。第１図に
おいて第６図と同一の番号と附したものは、第６
図と同じ構成要素を表わす。

第１図では各々波長λ₁，λ₂，λ₃，λ₄で発振する
光源１２２，１２３，１２４，１２５の出力直流
光は光合波器１２６で固定的に合波され、基準光
発生器１２１の出力として光導波路１２７へ送出
される。したがつて基準光発生器１２１の出力に
は、波長λ₁〜λ₄の直流光が含まれている。波長変
換スイツチ１００〜１０２、および１１８〜１２
０へは基準光発生器１２１の出力が光分岐器１２
８で固定的に分岐されて、それぞれに供給されて
いる。

波長変換スイツチ１００〜１０２，１１８〜１
２０はこの供給された基準光発生回路１２１の出
力を用いて入力された波長多重光信号の波長の入
れ換えを行なう。その結果波長変換スイツチ１０
０〜１０２，１１８〜１２０の出力波長はすべて
基準光発生回路１２１の波長λ₁〜λ₄に一致させる
事ができ、正常な交換動作が可能になる。

例えば、波長λ₃の光信号が光導波路６３１から
波長変換スイツチ１００に入射され、波長λ₄に波
長変換され、波長選択スイツチ６０９経由で波長
変換スイツチ１２０へ入射し、さらに波長λ₁に波
長変換され出力される。

第２図は第１図の本発明の第一の実施例におけ
る波長変換スイツチ１００〜１０２および１１８
〜１２０の第１の具体例を示す図である。第２図
において第７図の従来の波長変換スイツチと同一
の番号を附したものは第７図と同じ構成要素を表
わす。

第２図において、波長選択素子７０１〜７０５
は、第７図と同様にここに図示していない制御回
路から制御端子７１１〜７１５に加えられる電圧
に応じて、入力光導波路７００に加えられたλ₁〜
λ₄の波長を有する光信号の中の所望の波長の光信
号と選択出力する。また、第１図における基準光
発生器１２１の波長λ₁〜λ₄の直流光を含む波長多
重出力光信号を光分岐器１２８で分岐した光が光
導波路２００へ加えられている。波長変換器２０
６へはこの基準光から波長λ₁の直流光が波長選択
素子２０１によつて選択され供給されている。波
長変換器２０６は、波長選択素子２０１からの波
長λ₁の直流光を波長選択素子７０４からの光信号
に応じて変調することによつて波長変換する。波
長変換器２０７，２０８，２０９へも波長λ₂，
λ₃，λ₄の直流光が供給されており、波長変換器２
０７，２０８，２０９は各々供給されている波長
λ₂，λ₃，λ₄の直流光を波長選択素子７０１〜７０
３からの光信号に応じて変調することによつて波
長変換する。この結果、波長変換器２０６〜２０
９の出力波長はいずれも第１図の基準光発生器１
２１の出力波長λ₁〜λ₄と一致する。波長変換器２
０６〜２０９の出力は光合波器７１０で固定的に
合波される。したがつて第１図において、波長変
換スイツチ１００〜１０２の出力光信号の波長が
λ₁〜λ₄と異なる為波長選択スイツチ６０９〜６１
７において近接波長への混入が生じる事を防止す
る事が出来る。さらに、光源１２２〜１２５のみ
を温度補償して温度変化による波長変動を除去す
れば、すべての波長変換スイツチの出力波長の温
度変化による変動を防ぐ事が出来る。

なお基準光発生器１２１において光源１２２〜
１２５の出力を光合波器１２６で合波せずに、直
接各々固定的に分岐して、波長変換スイツチ１０
０〜１０２，１１８〜１２０内の波長変換器２０
６〜２０９へ各々供給しても同様の効果が得られ
る。

第３図は第２図における波長変換器２０６〜２
０９の具体例を示す図である。第３図において、
光導波路３０１は波長λ_iの入力光信号が、光導波
路３０４へは、基準となる波長λ_jの直流光が入射
されている。光導波路３０１へ入射された波長λ_i
の入力光信号は光電変換素子３０２によつて電気
信号に一度変換され、その後電気増幅器３０３に
よつて増幅され、外部変調器３０５へ加えられ
る。外部変調器３０５は、光導波路３０４から入
射された波長λ_jの直流光を電気増幅器３０３の出
力にしたがつて振幅変調して光導波路３０６へ出
力する。

すなわち光導波路３０６から出力される光信号
は波長λ_iの入力光信号と同じ情報で変調され、波
長は基準となる直流光の波長λ_jに一致している。
このようにして光導波路３０１へ入力された波長
λ_iの入力光信号は、等価的に、波長λ_jに波長変換
され光導波路３０６から出力される。外部変調器
３０５としてはアプライド・フイジツクス・レタ
ーズ1974年24巻ページ622記載の電気・光学効果
を用いた光変調器、あるいは、電子通信学会昭和
57年度総合全国大会予稿集、講演番号873記載の
半導体レーザを用いたものなどが使用できる。

第４図は、第１図の本発明の第１の実施例にお
ける波長変換スイツチ１００〜１０２および１１
８〜１２０の第２の具体例を示す図である。第４
図においては、第２図および第７図と同一の番号
を附したものは、各々第２図と第７図と同じ構成
要素を表わす。

第４図において、波長選択素子４０１は、入力
光導波路７００に加えられたλ₁〜λ₄の波長を有す
る光信号の内、波長λ₁の光信号を波長変換器２０
９へ出力す。同様に波長選択素子４０２，４０
３，４０４は波長λ₂，λ₃，λ₄の光信号を波長変換
器２０８，２０７，２０６へ選択出力する。一
方、波長選択素子４０９〜４１２は、制御端子４
０５〜４０８に加えられる電圧に応じて第１図の
基準光発生器１２１から光導波路２００へ加えら
れたλ₁〜λ₄の波長を有する基準光の内、所望の波
長の直流光を波長変換器２０６〜２０９の入力へ
選択出力する。波長変換器２０６〜２０９は、出
力波長が各々波長選択素子４０９〜４１２からの
直流光と同じになるように波長選択素子４０１〜
４０４からの光信号を波長変換する。

第４図において、たとえば図示していない制御
回路によつて波長選択素子４１０，４１１の選択
波長として各々波長λ₂およびλ₁を割り当てると、
波長変換器２０７，２０８へは波長λ₂とλ₁の直流
光が供給される。これによつて波長選択素子４０
２からの波長λ₂の光信号は波長変換器２０８によ
つて波長λ₁へ変換され、波長選択素子４０３から
の波長λ₃の光信号は波長変換器２０７によつて波
長λ₂へ変換された後に光合波器７１０を経て出力
光導波路７１６に出力される。

以上のように、第４図の波長変換スイツチは、
入力光導波路７００に加えられた波長λ₁〜λ₄の光
信号を波長変換して出力光導波路７１６へ出力す
るこの機能を有すると共に、その出力波長は光導
波路２００へ加えられた基準光発生器１２１から
の基準光の波長と一致している。

第５図は本発明の第２の実施例を示す図であ
り、複数の波長多重光交換機を含む波長多重通信
網を示している。第５図において、基準光発生器
５００では第１図の本発明の第１の実施例の基準
光発生器１２１同様複数の光源が設けられてお
り、それらの出力光を合波した基準光を出力し、
光フアイバケーブル５１１，５１２，５１３によ
つて各々波長多重光交換機５０１，５０２，５０
３へ供給している。波長多重光交換機５０１〜５
０３はいずれも第１図の波長多重光交換機と同様
の構成であるが、異なる点は基準信号発生器１２
１の出力光に換えて光フアイバケーブル５１１〜
５１３によつて供給された基準光を各波長変換ス
イツチ内で、変調することによつて波長変換を行
なう事である。これにより、波長多重光交換機５
０１〜５０３の出力光信号の各波長はいずれも基
準光発生器５００の出力する基準光の各波長と一
致する。さらに基準光発生器５００内の光源のみ
に温度補償して温度変化による波長変動を除去す
れば、波長多重光交換機５０１〜５０３の出力光
信号波長の変動も防ぐ事が出来る。この結果、波
長多重光交換機５０１の波長多重出力光信号を光
フアイバケーブル５２１によつて、波長多重光交
換機５０２へ伝送し、第１図における光導波路６
３１経由で波長変換スイツチ１００へ入力した場
合に、波長が異なつている為に波長変換スイツチ
１００内で生じる近接波長への混入を防止する事
ができる。同様に、波長多重光交換機５０２から
の波長多重出力光信号が光フアイバケーブル５２
０によつて波長多重光交換機５０１へ伝送された
場合に、波長が異なつている為に生じる近接波長
への混入を防ぐ事ができる。さらに波長多重光交
換機５０２，５０３間を光フアイバ・ケーブル５
２２，５２３で接続した場合も、波長多重光交換
機５０３，５０１間を光フアイバ・ケーブル５２
４，５２５で接続した場合やはり、近接波長への
混入が生じる事なく通信できる。

これにより例えば、波長多重光交換機５０１か
ら光フアイバ５２４により、波長λ₃の光信号を第
１図と同様の構成の波長多重光交換機５０３へ送
出して、光導波路６３１から、波長変換スイツチ
１００へ入射しても波長が正確である為正常な交
換動作が可能である。さらにこの光信号を波長変
換スイツチ１００で波長λ₄に波長変換し、波長変
換スイツチ６０９経由で波長変換スイツチ１２０
へ入射し、さらに波長λ₁に波長変換し、第５図の
光フアイバ５２３に接続された光導波路６３６経
由で波長多重光交換機５０２に送出しても波長が
正確であるため、正常な交換動作が可能である。

なお、基準光発生器５００内の各光源の出力を
合波せずに各々、波長毎に異なる光フアイバ・ケ
ーブルで各波長多重光交換機へ供給しても同様の
効果が得られる。

（発明の効果） このように本発明によれば、波長変換スイツチ
の波長変換素子の材料組成におけるバラツキ等に
よる出力光信号の波長のずれおよび温度変化等に
よる出力光信号の波長の変動のない波長多重光交
換機および波長多重光通信網が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２
図は第１の波長変換スイツチ１００〜１０２およ
び１１８〜１２０の第１の具体例を示す図、第３
図は第２図における波長変換器２０６〜２０９の
具体例を示す図、第４図は第１図における波長変
換スイツチ１００〜１０２および１１８〜１２０
の第２の具体例を示す図、第５図は本発明の第２
の実施例を示す図、第６図は従来の波長多重光変
換機の構成を示す図、第７図は第６図における波
長変換スイツチ６００〜６０２および６１８〜６
２０の構成を示す図、第８図は第６図における波
長選択スイツチ６０９〜６１７の構成を示す図で
ある。 図において１００〜１０２，１１８〜１２０，
６００〜６０２，６１８〜６２０は波長変換スイ
ツチを、１２１，５００は基準光発生器を、１２
２〜１２５は光源を、１２６，７１０，８０８は
光合波器を、１２８は光分岐器を、２０１〜２０
４，４０１〜４０４，４０９〜４１９，７０１〜
７０５，８０１〜８０４は波長選択素子を、２０
６〜２０９は波長変換器を、３０２は光電変換素
子を、３０３は電気増幅器を、３０５は外部変調
器を、５０１〜５０３は波長多重光交換機をそれ
ぞれ表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 波長多重された入力信号の波長を変換して出
   力するこの機能を有する第１、第２の波長変換ス
   イツチと、前記第１の波長変換スイツチの出力を
   任意の前記第２の波長変換スイツチに接続する手
   段とを備える波長多重光交換機において、 複数の波長の光を出力する基準光発生器を更に
   設け、前記第１、第２の波長変換スイツチにおい
   て入力された波長多重光信号の任意の光信号によ
   り前記基準光発生器の出力光の任意の波長の１つ
   を変調することによつて波長変換を行う事を特徴
   とする波長多重光変換機。 ２ 波長多重された入力信号の波長を変換して出
   力する機能を有する第１、第２の波長変換スイツ
   チと、前記第１の波長変換スイツチの出力を任意
   の前記第２の波長変換スイツチに接続する手段と
   を備える複数の波長多重光交換機から構成される
   波長多重光通信網において、 前記複数の波長多重光交換機に共通に接続され
   各々に複数の波長の光を出力する基準光発生器を
   更に設け、前記複数の波長多重光交換機に前記基
   準光発生器の出力光を分配し、前記第１、第２の
   波長変換スイツチにおいて入力された波長多重光
   信号の任意の光信号により前記基準光発生器の出
   力光の任意の波長の１つを変調する事によつて波
   長変換を行う事を特徴とする波長多重光通信網。