JPH06501807A - 光メモリシステムおよびワークステーションならびそれを使用する光通信方法 - 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】 光メモリ 本発明は、情報がメモリの光学特性の変化として表されるメモリである光メモリ に関する。

この明細書における用語「光」は、可視領域の両端部の赤外線領域および紫外線 領域の部分と共に可視領域として一般に知られている電磁スペクトルの部分に関 するものであり、それは先ファイバのような誘電体先導波体によって伝送される ことができる。

最も広い観点における本発明は、情報を記憶する光データ記憶装置としての先導 波体の使用を含み、その情報は明確な予め定められたブラッグ波長を有する１つ 以上のファイバ格子の存在あるいは不存在として記憶される。本発明は、先ファ イバ通信ネットワークに関する特別の応用を見付けることか期待される。この場 合の先メモリは先ファイバ導波体から容易に構成される。

さらに本発明の観点によれば、光データ記憶装置である光フアイバ導波体を含ん でいる情報を記憶する光メモリは、情報が明確な予め定められたブラッグ波長お よびファイバ格子が存在するかとうかを決定する読取り手段を有する１つ以上の ファイバ格子の存在あるいは不存在として記憶されることを特徴とする。

本発明のその他の観点は、この出願の請求の範囲に記載される通りであり、本発 明による光メモリを含んでいる光通信システムに向けられる。

それは、Ｋ、Ｏ，Ｈｉ１１氏、Ｙ、Ｆｕｉｉｉ氏、Ｄ、　Ｃ，Ｊｏｈｎｓｏｎ氏 およびＢ、　Ｓ、　Ｋａｗａｓａｋｉ氏による光フアイバ導波体における感光性 ：反射フィルタ特性に対する応用と題される論文において光学的に誘導された光 ファイバの屈折率の恒久的変化について報告された。それらの実験における周期 的反射率が誘導されるファイバにおいて定在波が生成されるファイバ端部から反 射された５１４．５ｎｍのコヒーレント放射は、その長さによって変化する。こ れは高い反射力を形成した。光ファイバにおけるブラッグ格子は、入射ビームの 波長でピークを有する。

格子成長機構および感光性ファイバについて多数の研究が行われている。しかし ながら、ファイバコアの屈折率に摂動を生じる機構は十分に理解されていない。

ファイバが感光性があるスペクトル領域は、紫外線から約５００ｎｍまでの領域 と認められる。

格子形成処理の重要な特性がフィルタ特性の調整されることができる範囲である ことがＢ、　Ｓ、　Ｋａｔａｓａｋｉ氏、Ｌ　Ｏ，旧＋１氏、Ｄ、　Ｃ，Ｊｏｈ ｎｓｏｎ氏およびＹ、Ｆｕｊｉｉ氏による１９７８年８月の０ｐｔｉｃｓＬｅｔ ｔｅｒｓ、第３巻、第２号のｒＮａｒｒｏｖ−ｂａｎｄ　Ｂｒ＋＋ｇｇ　ｒｅｌ ｌｅｃｊ。

ｒｓ　ｉｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｒｅｓＪと題された論文において記載され ている。例えば、複雑なフィルタを形成する１方法は、同時あるいは連続的に異 なる波長を有する光でファイバを照射することによって同じファイバにおける２ つ以上の簡単なバンドストップ特性を重ねることである。

２つのブラッグ格子を形成する別の方法は、各格子を光学的に書き込む前にファ イバに異なる縦の応力を供給することであり、全格子は書き込みの時間に同じブ ラッグ状態を有する。

２つ以上の格子を書き込む方法は、多重波長照射を不必要にする利点を有する。

この方法において使用される特徴は、光ファイバが２０％まで理論的に直線に歪 を与えられることができるという事実を利用することである。長さｌの感光性フ ァイバが波長λ０のレーザからの光によって照射される場合、これは約λ０／２ ｎ　の周期の格子を生じる。ここでｎｅｆｆはファイバモｆｔ −ド屈折率である。ファイバが照射される時にΔ１だけ引き伸ばされている場合 、以前と同様のピッチの格子が書き込まれる。ファイバがその通常の長さに緩め られることによって、この第２の格子のピッチは第１の格子よりも僅かに小さく なる。反射フィルタの場合に関する第２の格子は、書き込み波長よりも小さいピ ーク波長を有する。

それは、ファイバが約１，０％だけ引き伸ばされる場合に１゜３乃至１５？ｍの 通信帯域幅で使用される反射格子を書き込むことも可能にする。これは理論的に 予測された変化の範囲内であるが、ファイバの製造における欠陥によりこれを行 うことが可能であるか否かは明確ではない。光屈折材料のような別の材料もまた 、ここに記載された目的のためのデータ蓄積媒体として使用される。

異なる歪みをファイバに生成する異なる縦の応力を供給する便利な方法は、ファ イバの１端部を固定し、ファイバの他端部に固定されたピエゾ電気変換装置によ って応力を供給することである。その他の応力を加える手段が使用できることは 明らかである。

この発明のこれらおよびその他の観点の構成は、添付図面を参照して実施例によ って説明されている。

図１は、コンピュータのネットワークである場合におけるデータ／通信ネットワ ークの概略図であり、図２は、図１のコンピュータに制御アクセスするために使 用される光メモリの概略図であり、 図３は、図２の光メモリの周波数格子パターンを示す模式図４は、図１のネット ワークの情報パケットのヘッダの模式図である。

図面は、情報を記憶する光データ記憶装置としての先ファイバ導波体の使用法の 例示的な適用を示し、その情報は明確な予め定められたブラッグ波長を有する１ つ以上のファイバ格子の存在あるいは不存在として記憶される。

図１を参照すると、光フアイバＮＸＮスターカプラネットワーク２は一連のワー クステーションＷ１乃至ＷユにコンピュータＣ１乃至Ｃ１を接続する。図１の各 ワークステーションＷ１は特有のアドレスをそれに関連させる。各コンピュータ Ｃ乃至Ｃは全ワークステーションＷ１乃至Ｗ。にネツｌ　ｎ トワーク２を介して情報を放送することができ、信号はデータによって後続され るヘッダフレームより構成される。このシステムにおけるデータは、関連したヘ ッダフレームと異なる周波数帯域を有する。

図２は、ワークステーションＷの検出システムを示す。ワークステーションＷは 、図３ａに示されるような周波数ｆｔ乃至ｆ６から選択される周波数格子パター ンの重畳の形態で光フアイバ導波体４に書込まれたアドレスを有する。この場合 のファイバ４はブラッグ波長ｆｔ７．ｆ３７．ｆ４およびｆ５に対応している格 子を有する。すなわち、ワークステーションＷ　のアドレスは、領域ｆ　乃至ｆ ６におけるブラッグ波長を有する格子の存在あるいは不存在としてファイバ４に 記憶される。

データパケットのヘッダフレームは、図３ｂに見られる特定の周波数ｆ　乃至ｆ ６．にそれぞれ位置される多数のタイムスロットより構成されている。

スターカプラネットワーク２からのデータパケットは、４ポート方向性カブラ８ の入力ポートロに結合される。カブラ６の出力ポート１０は、ファイバ４にスプ ライス接続される。

カプラ６の別の出力ポート１２は、直列に帯域通過フィルター４および検出器１ ６に結合される。

フィルター４は、ヘッダ周波数ｆ　乃至ｆ５を阻止することによってデータ信号 のみが検出器１６に達することを可能にする。

ヘッダフレームがファイバ４に結合される時、ファイ／＜４の格子のブラッグ波 長に対応しているこれらの周波数はへ・ソダに存在する場合に時間ｔにおいて反 射される周波数ｆを有してカプラ６へ反射して戻される。

反射した信号は、カブラ５の第２の出力ポート１８中に結合され、検出器２０に 結合される。入力信号のヘッダフレームから導出される検出された時間シーケン スパルスは、比較器２２によってワークステーションのアドレスと比較される。

それらが対応する場合のゲート２４は開かれ、ゲート２４を介して検出器に接続 された電気出力ライン２６に検出器１６からの受信されたデータを出力させる。

システム動作は、データ／へ・ンダ周波数に依存している多くの動作体制、およ びネットワークおよび多数の格子において使用されるタイミングを有する。

すなわち、それらの１つ以上がワークステーションアドレスを記憶するために使 用される。

このシステムにおける入力光信号の電子処理量は、格子が正確なヘッダ周波数を 自動的に選択するときにかなり減少される。これがネットワークの一部分である ファイノくにおいて行われるという事実は、ファイバ、つまり光学部品の整列の 外側で行われた場合に生じる問題を解決する。システム自体は波長分割多重化（ ＷＤＭ）にいくつかの方法に類似しており、信号の目的地は信号の周波数および 波長選択フィルタの使用に依存する。しかしながら、それが周波数内容において 変化するヘッダフレームのみであるときに、ＷＤＭシステムとは異なって実際の データ自体は全ワークステーションに同じ波長で伝送される。これは、受信機が ネットワークにおける全信号を潜在的に検出でき、単一のワークステーションが １以上の利用者に関するデータを読取ることを必要とする場合に重要であること を意味する。

複数のネットワークにおいて、同じデータが多数の利用者、例えば主局から支局 に送られることは必要である。これは情報がただ１回送信されるだけであれば効 率的である。これは。

アドレス格子の別のセットがファイバに書き込まれるが、個々の利用者のアドレ スから自然に除去される場合に可能である。一般に放送されるこの第２のアドレ スは、信号間の干渉を避けるように個々の利用者数に対して使用される異なる波 長帯域を有する。この方法における多数の異なるアドレスへ行くことが要求され る情報は、１データ流として送られる。

ファイバ格子光データ記憶装置を使用して潜在的にアドレスされる多数の異なる ワークステーションの実施例を与えるため、データおよびヘッダがそれぞれ１． ３および１．５？ｍで伝送されるネットワークを考慮する。アドレスが書き込ま れる波長領域は、各回折格子の帯域幅に明らかに依存している。これは、この実 施例では０．１ｎｍであり、アドレスの全波長領域は１０ｎｍに仮定される。こ れは、可能なアドレスの数がＩ　Ｘ　１．０３０（２１００）であるので１００ チヤンネルを与え、限定されない多数の利用者に有効である。現在、単一のファ イバに書き込まれる格子の数は知られていないが、現実的に１０以上であるとは 考えられない。１０ｎｍの帯域幅が利用者のアドレス、通常の放送アドレス、パ リティ−チェック、タイミング信号等の異なる部分に分けられる場合、２０のチ ャンネルか個人利用者のアドレスのために取っである場合、これは４１０６の利 用者がシステムを利用できることを意味する。

格子アドレスシステムの別の認識された利用は、伝送システムにおける信号を別 のルートで送ることに関する。これはヘッダフレームが向は直される信号の詳細 の全てを与え読取られるという優れた利点を有し、実際のデータ自体は光形態で 保持される。データパケットは、それがスイッチングシステムを通って伝送され るように新しいヘッダフレームが与えられる。これは高価でデータ速度を限定す る光から電子へデータを変換し、それを戻す必要性を除去する。

上記実施例は記憶情報に関する光データ記憶装置として光フアイバ導波体の特定 な使用法の例示であり、その情報は光データ記憶装置として使用するために与え られる明確な予め定められたブラッグ波長を有する１つ以上のファイバ格子の存 在あるいは不存在として記憶される。

本発明による光データ記憶装置の多くの別の構成および適用は当業者に明らかで あり、本発明は現在最も実質的で好ましい実施例であると見なされる例について 説明されているが、開示された実施例に限定されず、添付された請求の範囲の技 術的範囲内の別の構成および使用法、様々な変更および同等の構成をカバーする ものである。

ワークステーシヨン 周波数 周波数 時間 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年４月３０日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．情報が明確な予め定められたブラッグ波長を有する１つ以上の格子の存在あ るいは不存在として記憶される情報を記憶する光データ記憶装置としての光導波 体の使用法。
2. ２．情報が明確な予め定められたブラッグ波長を有する１つ以上の格子の存在あ るいは不存在として記憶される光データ記憶装置としての光導波体および格子が 存在するかどうかを決定する読取り手段を具備している情報を記憶する光メモリ 。
3. ３．光導波体が光屈折ファイバを具備し、ファイバ格子が内部格子である請求項 ２記載の光メモリ。
4. ４．格子が反射格子である請求項２あるいは３のいずれか１項記載の光メモリ。
5. ５．アドレスが請求項２乃至４のいずれか１項記載の光メモリにおいて記憶され る関連したアドレスをそれぞれ有する一連のワークステーションを含んでいる光 通信ネットワーク。
6. ６．ワークステーションに関するデータ信号がデータフレームによって後続され るヘッダフレームを具備し、データフレームが関連したヘッダフレームと異なる 周波数帯域を有する請求項５記載の通信ネットワーク。
7. ７．データがアドレスされるワークステーションのアドレスが、ヘッダフレーム における一連の周波数としてコード化される請求項６記載の通信ネットワーク。
8. ８．ヘッダフレームが特定の明確な周波数のそれぞれに対して設けられた多数の タイムスロットより構成される請求項６あるいは７記載の通信システム。
9. ９．各ワークステーションが、ヘッダフレームの周波数を阻止する帯域通過フィ ルタを含む請求項５乃至８のいずれか１項記載の通信システム。
10. １０．ヘッダフレームの周波数が、フィルタによって反射されて戻ることを検出 する方法を含んでいる請求項９記載の通信システム。
11. １１．ヘッダフレームからの反射した信号が、一連の時間シーケンスパルスとし て検出され、検出されたパルスが比較器によってワークステーションのアドレス と比較される請求項１０記載の通信システム。
12. １２．アドレスおよびデータヘッダがワークステーションのアドレスに対応する 場合にのみデータフレームからのデータが検出器からワークステーションに結合 される請求項９記載の光通信システム。
13. １３．２つ以上の放送ターミナルが存在し、各ターミナルからの信号が各ワーク ステーションに放送される請求項３乃至１０のいずれか１項記載の光通信ネット ワーク。
14. １４．明確な予め定められたブラッグ波長を有する１つ以上の格子の存在あるい は不存在として記憶される情報を記憶する光データ記憶装置としての光ファイバ 導波体の使用法。