JPH0918452A

JPH0918452A - 光波長変換機エレメントおよび光波長変換機装置

Info

Publication number: JPH0918452A
Application number: JP7165251A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Okayama; 秀彰岡山; Chiyousei Jiyo; 長青徐
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-17
Also published as: US5786916A

Abstract

(57)【要約】【目的】多重度Ｎの光信号のスイッチングを行なう光
波長変換機装置の構成段数を最大でも［（２ｌｏｇ₂
Ｎ）−１］としたこと。【構成】多重度Ｎが偶数である入力光信号Ｌ_i を分岐
・選択する分岐部２０と、選択された波長グループの第
１光信号Ｌ₁ の波長間で鏡面対称的に波長変換する波長
変換素子３０と、残りの波長グループの第２光信号Ｌ₂
の波長を変換せずに伝搬する伝送路４０と、第１および
第２光信号を合流させて変換された波長を含む波長多重
出力光信号Ｌ_o を出力する合流部５０とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、波長多重された光信
号の各波長チャネル間の回線切換えを行なうための光波
長変換機エレメントおよびこの光波長変換機エレメント
を組み合わせ光波長変換機装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光スイッチング方法として波長多重され
た複数の波長相互間すなわちチャネル相互間で接続切替
を行なう多重スイッチング方法が提案されている。従
来、この多重スイッチング方法を用いた従来の光波長変
換機装置の例として、入力ハイウエイ上の任意の波長
（ここでは、周波数ともいう。）多重信号を出力ハイウ
エイ上の任意の波長（周波数）チャネルに変換する場合
に用いられる波長（周波数）スイッチがあり、このスイ
ッチは、波長選択素子（フィルタ）と、波長変換素子と
により主に構成されている。この従来のスイッチでは、
Ｎ波多重（Ｎチャネル）の入力光を各波長に分解し、１
つ１つの波長毎に、波長変換を行ない、出力側で再び各
波長を合流してＮ波多重（Ｎチャネル）の出力光にして
出力ハイウエイへと出力する方式を取っている。これ
ら、光多重スイッチングに基づいた、上述したような光
波長変換については、例えば、文献Ｉ：「光スイッチン
グ技術入門」オーム社（１９９３年１０月２５日発行）
に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来方式
では、多重度Ｎの入力光を波長変換して多重度Ｎの出力
光にするためのスイッチ構成を空間分割等価回路で考え
ると、１波長に１つの割当で光波長変換機エレメントを
具えた構造となっており、従って、光波長変換機装置
は、入力光信号の波長多重度がＮの場合には、制御エレ
メント数がＮ個と多数になるという問題があった。

【０００４】そこで、従来より、多重度Ｎの入力光の場
合に、光波長変換機装置を構成する光波長変換機エレメ
ントの数を、Ｎ個よりも少なく出来るような、当該光波
長変換機エレメントと、これらエレメントで構成した光
波長変換機装置の出現が望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、この発明で
は、全く新規な、下記の通りの構造を具える光波長変換
機エレメントおよび光波長変換機装置を提案するもので
ある。

【０００６】この発明による光波長変換機エレメントに
よれば、入力伝送路からの波長多重入力光信号（多重度
をＮとし、ＮはＮ＝２ⁿ ；但し、ｎは正の整数とす
る。）を第１および第２光信号に分岐する分岐部と、こ
の分岐部に接続され、第１光信号に多重している波長を
同時に変換して第３光信号として出力する波長変換素子
と、この分岐部に接続され、第２光信号に多重している
波長を変換せずにそのまま伝搬させる伝送路と、この波
長変換素子および前述の伝送路のそれぞれに接続され、
前述の第３光信号と第２光信号とを合流させて出力伝送
路へ波長多重出力光信号を出力させる合流部（合波部と
もいう。）とを備えることを特徴とする。

【０００７】さらに、この発明の光波長変換機装置は、
上述した構成の光波長変換機エレメントを複数個直列に
接続して、光波長変換機エレメントの直列多段構造とす
ることを特徴とする。この場合、ある段の光波長変換機
エレメントの出力伝送路を次段の光波長変換機エレメン
トの入力伝送路となるように、各段を順次接続してあ
る。

【０００８】

【作用】この発明の光波長変換機エレメントでは、入力
伝送路からの多重度Ｎ（すなわちチャネル数Ｎ）の波長
多重光信号を分岐部で２つのグループに分けて、一方の
グループの光信号の波長変換を行なって波長変換済の光
信号として合流部に送り、他方のグループの光信号の波
長変換を行なわずに波長非変換の光信号として合流部に
送り、多重度Ｎ（すなわちチャネル数Ｎ）の波長多重光
信号を出力する。このとき、分岐部および合流部のいず
れか一方または双方において、波長変換側の光信号の波
長選択と波長非変換側の光信号の波長選択とを、双方の
波長がダブラないようにして波長選択を行なう。

【０００９】波長多重度をＮとし、ＮはＮ＝２ⁿ （但
し、ｎは正の整数とする。）としているので、波長変換
素子として、波長を鏡面対称的に変換する変換素子を用
いることが出来る。そして、１段の光波長変換機エレメ
ントでは、１回の波長変換を行なうので、光波長変換機
装置として光波長変換機エレメントを直列に複数段接続
するとき、可能な波長変換の組み合わせすなわち光波長
変換機エレメントの接続可能な最大段数は［（２ｌｏｇ
₂ Ｎ）−１］となる。

【００１０】

【実施例】以下、図を参照して、この発明の実施例につ
き説明する。尚、図は、この発明が理解出来る程度に概
略的に示してあるにすぎない。

【００１１】図１は、この発明の光波長変換機エレメン
トの構成の説明に供するブロック図である。この光波長
変換機エレメント１０は、主に、分岐部２０と、波長変
換素子３０と、伝送路４０と、合流部（または、合波部
ともいう。）５０とを具えている。

【００１２】分岐部２０は、入力伝送路２２からの波長
多重入力光信号Ｌ_i を分岐して第１光信号Ｌ₁ を波長変
換素子３０に送り、一方、第２光信号Ｌ₂ を伝送路４０
に送る。この波長多重入力光信号Ｌ_i は、多重度すなわ
ちチャネル数をＮとする。但し、ＮはＮ＝２ⁿ であっ
て、ｎは正の整数とする。

【００１３】波長変換素子３０は、この分岐部２０に接
続されていて、第１光信号Ｌ₁ に多重している波長を全
て同時に変換して第３光信号Ｌ₃ として出力する。この
発明では、入力光信号Ｌ_i が波長多重度が偶数値Ｎであ
るので、波長変換素子３０として、入力する波長の順位
を鏡面対称的に反転させて変換させ、出力側に出力させ
る素子を用いる。このような変換素子として例えば文献
ＩＩ：「信学技報ＯＣＳ９５−３」（但し、これは論文
番号である。）に開示されている種々の素子があり、差
周波数発生（ＤＦＧ）現象を利用した素子や、４光波混
合波長変換素子その他適当な素子がある。このＤＦＧ型
の波長変換素子は、この変換素子へ外部からこの平均波
長を有するポンプ光Ｐを入力させて、波長変換させる構
造となっている。このポンプ光の波長をλｐとすると、
チャネルにおける波長がこのポンプ光の波長の約２倍に
対して鏡面関係にあれば、これらチャネルの波長が互い
に交換される。従って、波長変換素子３０に同時に入力
するポンプ光を１種類とするか、複数種類のポンプ光を
同時に変換素子に入力させるかは、「どのような波長の
組み合わせで波長変換を行なわせるのか」という設計上
の要請により決まる。

【００１４】伝送路４０は、この分岐部２０に接続さ
れ、第２光信号Ｌ₂ に多重している波長を変換せずにそ
のまま合流部５０へ伝搬させる。

【００１５】合流部５０は、この波長変換素子３０およ
び伝送路４０のそれぞれに接続されていて、第３光信号
Ｌ₃ と第２光信号Ｌ₂ とを合流させて出力伝送路６０へ
波長多重出力光信号Ｌ_o を出力させる。

【００１６】次に、この発明のエレメント１０の動作機
能の概略を説明する。図５は、その動作機能の説明に供
する説明図である。この例において、今、波長多重度Ｎ
＝８すなわちチャネル数が８であるとし、入力光信号Ｌ
_i における個別の光信号は、波長順にａ（λ₁ ），ｂ
（λ₂ ），ｃ（λ₃ ），ｄ（λ₄ ），ｅ（λ₅ ），ｆ
（λ₆ ），ｇ（λ₇ ），ｈ（λ₈ ）と並んでいるとす
る。また、これらの波長は、波長の短い方（λ₁ ）から
長い方（λ₈ ）へと等波長間隔で離間した波長であると
する。

【００１７】分岐部２０は第１チャネルから第８チャネ
ルに順次対応した分岐・選択エレメント２０１，２０
２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８
（代表して説明するときは分岐部の符号２０を用い
る。）の機能を有しており、また、合波部５０も、同様
に、各チャネルに対応した合流・選択エレメント５０
１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０
７，５０８（代表して説明するときは合波部の符号５０
を用いる。）の機能を具えている。そして、これら分岐
・選択エレメント２０および合波・選択エレメント５０
との間を、波長変換素子３０と伝送路４０とで、接続し
ている。図５では、波長変換素子の機能を説明するた
め、波長変換された光信号の行き先きを点線で示し、ま
た、波長非変換の光信号の行き先きを実線で示してあ
る。

【００１８】この波長変換素子３０は、波長を鏡面対称
となる関係で変換する。ここでは、例えば、８個の全て
のチャネルでの波長を同時に変換する場合を考えるとす
る。この場合には、ポンプ光Ｐの波長λｐをλ₁ からλ
₈ までの算術平均の値の半分と設定する。そして、この
ポンプ光Ｐを外部光源（図示せず。）より導出して波長
変換素子３０に与えると、各分岐・選択エレメント２０
へ入力した光信号の各チャネルの波長はそれぞれ対応し
た、鏡像関係にある波長へと変換される。従って、λ₁
→λ₈ 、λ₂ →λ₇ ，λ₃ →λ₆ ，λ₄ →λ₅ ，λ₅ →
λ₄ ，λ₆ →λ₃ ，λ₇ →λ₂ ，λ₈ →λ₁ のように、
各チャネルの波長が変換されて合流・選択エレメント５
０へ送られる。

【００１９】一方、伝送路４０を経る光信号は波長変換
されないので、λ₁ 、λ₂ ，λ₃ ，λ₄ ，λ₅ ，λ₆ ，
λ₇ ，λ₈ のまま合流・選択エレメント５０へ送られ
る。図５の合流・選択エレメント５０の右側に、伝送路
４０をす通りした場合の波長と、変換素子３０を通った
波長変換後の波長とを縦に並べて示してある。

【００２０】ところで、上述したこの発明の光波長変換
機エレメント１０で、波長変換を行なわせる方式とし
て、この波長選択にクロストークがない場合のまたはク
ロストークがあっても実質上出力光信号に影響を及ぼさ
ない程度である場合の第１および第２の波長変換方式
と、波長選択にクロストークがあるためそのクロストー
クを出来るだけ除去できるようにした第３の波長変換方
式とがある。

【００２１】第１の波長変換方式では、分岐部で、予
め、波長変換すべき波長グループの光と波長変換しない
でそのまま伝送する波長グループの光とに分けて行なう
方式である。この方式では、変換波長多重入力光が分岐
部に入力されると、この分岐部で波長変換の必要な波長
グループの第１光信号と、波長変換の必要ない波長グル
ープの第２光信号とに分岐させ、第２光信号をそのまま
合流部へ送り、一方、第２光信号は波長変換素子により
波長を鏡面対称的に変換させて波長変換された第３光信
号として合流部へ送り、この合流部で第２光信号と第３
光信号とを合波させて波長多重出力光信号を得る。

【００２２】第２の波長変換方式では、分岐部で波長選
択をしない代わりに、合流部で波長選択する方式であ
る。この方式では、分岐部では波長グループに分けずに
入力光信号をそれぞれ多重している波長の全波長をそれ
ぞれ含む第１および第２光信号のグループに分けて、第
１光信号の全波長の波長変換を行なって第３光信号とし
て合流部へ送り、一方、第２光信号に対しては波長変換
を行なわずにをそのまま合流部に送り、この合流部で第
２光信号の波長グループから特定の波長の選択を行な
い、また、第３光信号の波長グループから第２光信号か
ら選択した波長とは重ならない波長を選択した後、両選
択波長のグループの光信号を合流させて出力光信号を得
る。

【００２３】第３の波長変換方式では、第１および第２
の波長変換方法を部分的に組み合わせた方式であり、分
岐部および合流部の双方において、波長選択を行なって
クロストークを支障がない程度まで除いた出力光信号を
出力させる方式である。

【００２４】次に、図２〜図８を参照して、これら方式
を実現するための、この発明の光波長変換機エレメント
の構成の具体例につき、順次、説明する。

【００２５】［第１実施例］先ず、図２、図５および図
６を参照して、光波長変換機エレメント１０の第１の方
式の構成の実施例につき説明する。図２は、この発明の
光波長変換機エレメントの実施例の説明に供するブロッ
ク図および図６は、この実施例の動作の説明に供する説
明図で、横軸に波長（任意の単位で示してある。）およ
び縦軸に光強度（任意の単位）で示してある。尚、既に
説明した図５をも参照して説明する。この実施例では、
分岐部２０を、分岐路２４と第１および第２波長選択素
子２６，２８とをもって構成する。この分岐路２４は、
入力伝送路２２に接続された入力路２４２、第１波長選
択素子２６を介して波長変換素子３０に接続された第１
出力路２４４および第２波長選択素子２８を介して伝送
路４０に接続された第２出力路２４６を具えていて、光
パワーを１／２ずつにして全波長を両光路２４４および
２４６に振り分ける。

【００２６】第１および第２波長選択素子２６，２８を
例えば周知の構造のＡＯ（音響−光学効果）型波長合波
素子とすることが出来る。この素子として表面弾性波を
用いた素子、例えば文献ＩＩＩ：「An Introduction to
Photonic sitching Fabrics,PLENUM 」，ｐｐ１３３−
１３４（１９９３）に開示されている表面弾性波（ＳＡ
Ｗ）によるグレーティングで偏波変換を特定波長で生じ
る素子を使用することが可能である。尚、波長合波素子
を波長分離（分岐）素子として使用することは周知であ
る。

【００２７】このような分岐部２０の構造であると、入
力伝送路２２から、図６の（Ａ）で示す波長順で多重し
ている光信号Ｌ_i （ａ〜ｈ）（図６の（Ａ）参照）が分
岐部２０に入ると、分岐路２４で各波長とも光強度が半
分にされて、それぞれの波長が第１および第２波長選択
素子２６および２８に送られる。第１波長選択素子２６
に入ってきた光信号は、ここで波長の選択が行なわれ、
例えば、波長λ₂ ，λ₃ ，λ₆ およびλ₇ の光信号ｂ，
ｃ，ｆおよびｇを選択したとする。そのときの出力する
波長の第１光信号を図６の（Ｂ）に示す。

【００２８】一方、第２波長選択素子２８に入っていた
光信号は、第１波長選択素子２６が選択した波長とは異
なる波長を選択する。従って、この場合には、波長λ
₁ ，λ₄ ，λ₅ およびλ₈ の光信号ａ，ｄ，ｅおよびｈ
を選択し第２光信号として伝送路４０へ出力する。この
選択された波長の第２光信号を図６の（Ｃ）に示す。

【００２９】次に、第１波長選択素子２６で選択された
波長の第１光信号ｂ，ｃ，ｆ，ｇは、波長変換素子３０
に送られ、そこで波長変換される。この波長変換素子３
０にはポンプ光Ｐとしてλ₂ ，λ₃ ，λ₆ およびλ₇ の
算術平均の約半分の波長λｐの光を与える。そうする
と、第１光信号ｂ，ｃ，ｆ，ｇのチャネルの波長がλ₂
→λ₇ ，λ₃ →λ₆ ，λ₆ →λ₃ およびλ₇ →λ₂ と鏡
面対称的に変換されて、チャネルにおける波長が入れ変
わった第３光信号ｇ，ｆ，ｃ，ｂとなって出力される。
すなわち、ｂ信号のチャネルにｇ信号が入り、ｃ信号の
チャネルにｆ信号が入り、ｆ信号のチャネルにｃ信号が
入り、ｇ信号のチャネルにｂ信号が入る。このように、
チャネルの信号すなわち波長が鏡面的に入れ替わった状
態を図６の（Ｄ）に示す。

【００３０】これら波長変換された第３光信号および波
長変換されていない第２光信号が同時に合流部５０に送
られる。この合流部５０を合流路５２で構成する。この
合流路５２は、波長変換素子３０に接続された第１入力
路５２２、伝送路４０に接続された第２入力路５２４お
よび出力伝送路６０に接続された出力路５２６を具えて
おり、分岐路２４と構成は同じであるが、光の出入りの
方向が分岐路２４とは逆になる。尚、この合流部５０
は、波長変換素子３０での変換効率が１００％とみなせ
る場合には、単なる合波器で構成することが出来る。

【００３１】この合流部５０に波長変換素子３０および
伝送路４０から第３および第２光信号が送られてくる
と、両信号が合波して、各チャネルの波長がそれぞれ
ａ，ｇ，ｆ，ｄ，ｅ，ｃ，ｂ，ｈの順序で部分的に入れ
替えられている出力光信号（図６の（Ｅ））が出力伝送
路６０へと出力される。

【００３２】ここで、この第１実施例の動作機能を図５
を参照して説明する。この例では、ｂ，ｃ，ｆおよびｇ
の光信号のチャネルの波長λ₂ ，λ₃ ，λ₆ ，λ₇ を鏡
面対象的に変換するので、入力側チャネルのエレメント
２０２に対応する出力側チャネルのエレメント５０２に
おける変換波長はλ₇ となり、同様に、入力側エレメン
ト２０３に対応する出力側エレメント５０３ではλ₆ 、
入力側エレメント２０６に対応する出力側エレメント５
０６ではλ₃ および入力側エレメント２０７に対応する
出力側エレメント５０７ではλ₂ となる。一方、伝送路
４０を経る光信号は波長変換されないので、入力側エレ
メント２０１に対応する出力側エレメント５０１では、
波長はそのままλ₁ であり、同様に、入力側エレメント
２０４に対応する出力側エレメント５０４では、波長は
そのままλ₄ 、入力側エレメント２０５に対応する出力
側エレメント５０５では、波長はそのままλ₅ 、入力側
エレメント２０８に対応する出力側エレメント５０８で
は、波長はそのままλ₈ となる。従って、この実施例１
では、出力光信号の各チャネルの信号の波長は、ａ（λ
₁ ），ｇ（λ₇ ），ｆ（λ₆ ），ｄ（λ₄ ），ｅ（λ
₅ ），ｃ（λ₃ ），ｂ（λ₂ ），ｈ（λ₈ ）となる。こ
の実施例１の変換例を図５に示してある。

【００３３】［第２実施例］次に、図３および図７を参
照して、光波長変換機エレメント１０の第２の方式の構
成の実施例につき説明する。図３は、この発明の光波長
変換機エレメントの実施例の説明に供するブロック図お
よび図７は、この実施例の動作の説明に供する説明図
で、横軸に波長（任意の単位で示してある。）および縦
軸に光強度（任意の単位）で示してある。また、この実
施例でも、波長多重入力光信号は実施例１の場合と同じ
であるとする。

【００３４】この第２実施例では、第１実施例の場合と
異なり、分岐部２０で波長選択するのではなく、合流部
５０で波長選択する例であり、その他の構成は実施例１
の構成と変わらないので、特に必要な場合を除き、重複
説明は省略する。従って、図３の構成では、分岐部２０
を分流路２４で構成する。この分岐路２４は、入力伝送
路２２に接続された入力路２４２、波長変換素子３０に
接続された第１出力路２４４および伝送路４０に接続さ
れた第２出力路２４６を具えている。

【００３５】さらに、合流部５０を、合流路５２と第３
および第４波長選択素子５２および５４とをもって構成
する。この合流部５０は、図２の分岐部２０と同様な素
子で構成出来るが、光の出入り方向が図２の構成の場合
とは逆となる。従って、この合流路５２は、第３波長選
択素子５４を介して波長変換素子３０に接続された第１
入力路および第４波長選択素子５６を介して伝送路４０
に接続された第２入力路５２４および出力伝送路６０に
接続された出力路５２６を具えている。これら第３およ
び第４波長選択素子５４，５６を実施例１で既に説明し
た例えば周知の構造のＡＯ（音響−光学効果）型波長合
波素子とすることが出来る。

【００３６】この第２実施例の構造であると、入力光信
号Ｌ_i でのチャネルの波長順序は、図実施例１の場合と
同様に、図６の（Ａ）に示す波長順となっている。この
光信号Ｌ_i が分岐部２０に入ると、第１および第２出力
路２４４および２４６には、全波長を含むが、パワーが
半分にされた第１および第２光信号にＬ₁ およびＬ₂分
岐されて出力される。第１出力路２４４の光信号Ｌ₁ の
様子を図７の（Ｂ）に示し、第２出力路２４６の光信号
Ｌ₂ の様子を図７の（Ｃ）に示す。

【００３７】この信号Ｌ₁ を波長変化素子３０に送って
全ての波長を鏡面対称的に変換させて、第３光信号Ｌ₃
を合流部５０に送る。この変換にはポンプ光Ｐの波長λ
ｐを、既に説明した通りの、各波長の算術平均値の約半
分とする。このようにして変換され、チャネルにおける
波長準位が入れ替わった第３光信号の状態を図７の
（Ｄ）に示す。一方、信号Ｌ₂ は、波長変換されずに各
チャネルはそのままの波長（図７の（Ｂ）参照）で合流
部５０に送られる。

【００３８】次に、この第３光信号Ｌ₃ は第３波長選択
素子５４において、また第２光信号Ｌ₂ は第４波長選択
素子５６において、それぞれ選択される波長が両素子５
４および５６間において重複しないようして、それぞれ
波長選択する。この実施例でも、第１実施例の場合と同
様に、波長λ₇ ，λ₆ ，λ₃ ，λ₂ を選択するとする
と、第３光信号Ｌ₃ の各チャネルは、光信号ｇ（λ
₇ ），ｆ（λ₆ ），ｃ（λ₃），ｂ（λ₂ ）の順となる
（図７の（Ｅ））。一方、第２光信号Ｌ₂ は波長選択さ
れて、波長λ₁ ，λ₄ ，λ₅ ，λ₈ の光信号ａ（λ
₁ ），ｄ（λ₄ ），ｅ（λ₅ ），ｈ（λ₈ ）の信号が残
る（図７の（Ｆ））。これら両信号の組ｇ（λ₇ ），ｆ
（λ₆ ），ｃ（λ₃ ），ｂ（λ₂ ）およびａ（λ₁ ），
ｄ（λ₄ ），ｅ（λ₅ ），ｈ（λ₈ ）は合流路５２で合
流して１つの波長多重出力光信号Ｌ_o となり、出力伝送
路６０へと出力される。この出力信号では、第１実施例
の場合と同様に、各チャネルは、ａ，ｇ，ｆ，ｄ，ｅ，
ｃ，ｂ，ｈの光信号の波長に一部分入れ替わっている
（図７の（Ｇ））。

【００３９】上述した第１および第２実施例の構造であ
ると、光波長変換機エレメントを、従来周知の分岐手
段、波長変換素子および合流手段を組み合わせで構成出
来るので、簡単な構造として形成出来るメリットがあ
る。しかし、これら実施例の構造では、波長選択素子
が、クロストークを生じないで、波長選択出来るもので
あれば、好ましいが。場合によっては、クロストークが
生じる虞もある。その場合には、このクロストークを抑
制する方が好ましい。以下、その場合の一例につき第３
実施例として説明する。

【００４０】［第３実施例］次に、図４および図８を参
照して、光波長変換機エレメント１０の第３の方式の構
成の実施例につき説明する。図４は、この発明の光波長
変換機エレメントの実施例の説明に供するブロック図お
よび図８は、この実施例の動作の説明に供する説明図
で、横軸に波長（任意の単位で示してある。）および縦
軸に光強度（任意の単位）で示してある。また、この実
施例でも、波長多重入力光信号は第１実施例の場合と同
じであるとする。

【００４１】この第３実施例では、第１実施例および第
２実施例の場合と異なり、分岐部２０または合流部５０
のいずれか一方のみで波長選択するのではなく、分岐部
２０および合流部５０の双方で波長選択する例であり、
その他の構成は実施例１または実施例２の構成と変わら
ないので、特に必要な場合を除き、重複説明は省略す
る。従って、図４の構成では、分岐部２０を実施例１の
場合と同様に、分流路２４、第１および第２波長選択素
子２６および２８で構成する。この分岐路２４は、入力
伝送路２２に接続された入力路２４２、第１波長選択素
子２６に接続された第１出力路２４４およびに第２波長
選択素子２８接続された第２出力路２４６を具えてい
る。

【００４２】さらに、第１波長選択素子２６からの第１
光信号Ｌ₁ は、第１および第２実施例の場合と同様に、
波長変換素子３０に送られて、そこで、波長変換されて
第３光信号として合流部５０に送られる。一方、第２光
信号は、上述した各実施例の場合と同様に、波長変換を
受けずに、そのまま合流部５０に送られる。

【００４３】さらに、合流部５０を、第２実施例の場合
と同様に、合流路５２と第３および第４波長選択素子５
４および５６とをもって構成する。この合流部５０は、
図２の分岐部２０と同様な素子で構成出来るが、光の出
入り方向が図２の構成の場合とは逆となる。従って、こ
の合流路５２は、第３波長選択素子５４を介して波長変
換素子３０に接続された第１入力路および第４波長選択
素子５６を介して伝送路４０に接続された第２入力路５
２４および出力伝送路６０に接続された出力路５２６を
具えている。

【００４４】これら第１〜第４波長選択素子２６，２
８，５４，５６を第１および第２実施例で既に説明した
例えば周知の構造のＡＯ（音響−光学効果）型波長合波
素子とすることが出来る。

【００４５】この第３実施例の構造であると、波長選択
素子にクロストークが入り、選択された波長以外の波長
も出力されてしまう場合に、これらクロストークを除去
できるメリットがある。入力光信号Ｌ_i でのチャネルの
波長順序は、第１実施例の場合と同様に、図６の（Ａ）
に示す波長順となっている。この光信号Ｌ_i が分岐部２
０に入ると、第１および第２出力路２４４および２４６
には、全波長を含むが、パワーが半分にされた第１およ
び第２光信号にＬ₁ およびＬ₂ 分岐されて出力される。
しかし、これら信号中にクロストークが含まれている。
第１出力路２４４の光信号Ｌ₁ の様子を図８の（Ｂ）に
示し、第２出力路２４６の光信号Ｌ₂ の様子を図８の
（Ｃ）に示し、クロストーク信号をｋ₁ ，ｋ₂ ，ｋ₃ ，
ｋ₄ ，ｋ₅，ｋ₆ ，ｋ₇ ，ｋ₈ とする。尚、ｋに付した
下付きの数字は、波長に対応するクロストークであるこ
とを示す。

【００４６】この第１信号Ｌ₁ を波長変換素子３０に送
って全ての波長を鏡面対称的に変換させて、第３光信号
Ｌ₃ を合流部５０に送る。この変換にはポンプ光Ｐの波
長λｐを、既に第１実施例で説明した通りの、各波長の
算術平均値の約半分とする。このようにして変換され、
チャネルにおける波長順位が入れ替わった、クロストー
クを含む第３光信号の状態を図８の（Ｄ）に示す。一
方、信号Ｌ₂ は、波長変換されずに各チャネルは、クロ
ストークを含んでいて、かつ、そのままの波長（図８の
（Ｂ）参照）で合流部５０に送られる。

【００４７】次に、この第３光信号Ｌ₃ は第３波長選択
素子５４において、また第２光信号Ｌ₂ は第４波長選択
素子５６において、それぞれ選択される波長が両素子５
４および５６間において重複しないようして、それぞれ
波長選択する。この場合、第１波長選択素子２６と第３
波長選択素子５４で選択する波長は同じとする。同様
に、第２波長選択素子２８と第４波長選択素子５６で選
択する波長は同じとする。この第３波長選択素子５４
で、第３光信号Ｌ₃ から波長λ₇ ，λ₆ ，λ₃ ，λ₂ を
選択するとすると、第３光信号Ｌ₃ の各チャネルは、ク
ロストークが除かれた光信号ｇ（λ₇ ），ｆ（λ₆ ），
ｃ（λ₃ ），ｂ（λ₂ ）の順となる（図８の（Ｅ））。
一方、第４波長選択素子５６で第２光信号Ｌ₂ の波長選
択を行なって、クロストークを除くとともに、波長λ
₁ ，λ₄ ，λ₅ ，λ₈ の光信号ａ（λ₁），ｄ（λ
₄ ），ｅ（λ₅ ），ｈ（λ₈ ）の信号を出力させる（図
８の（Ｆ））。これら両信号の組ｇ（λ₇ ），ｆ（λ
₆ ），ｃ（λ₃ ），ｂ（λ₂ ）およびａ（λ₁ ），ｄ
（λ₄ ），ｅ（λ₅ ），ｈ（λ₈ ）は合流路５２で合流
して１つの波長多重出力光信号Ｌ_o となり、出力伝送路
６０へと出力される。この出力信号では、第１および第
２実施例の場合と同様に、各チャネルは、ａ，ｇ，ｆ，
ｄ，ｅ，ｃ，ｂ，ｈの光信号の波長に一部分入れ替わっ
ていて、しかも、出力光信号Ｌ_o はクロストークが除か
れたか、或いは、かなり抑制された光信号となってい
る。

【００４８】［第４実施例］次に、図９および図１０を
参照して、上述したこの発明の光波長変換機エレメント
を組み合わせて構成した、この発明の光波長変換機装置
につき説明する。

【００４９】図９は、光波長変換機エレメントを直列に
３段接続した、再配置非閉塞型の４×４素子の構成例を
示すブロック図である。この発明では、この光波長変換
機装置１００を、ある段の光波長変換機エレメントの出
力伝送路を次段の光波長変換機エレメントの入力伝送路
となるように、複数段直列に接続した構造としている。
図９に示す実施例では、３段構成としている。第１段目
を７０、第２段目を８０および第３段目を９０として示
してある。尚、各段の構成要素は、図１で説明した構成
要素と動作・機能に同じであるので、同一の番号を付し
て示してあり、その詳細な説明は省略する。

【００５０】この装置の構成において、光波長変換機エ
レメントを何段直列に接続するかは、どのような形態で
波長変換したいかという、設計上の要請で決めることが
出来る。また、この実施例では、既に説明した３つの実
施例の光波長変換機エレメントを、どのように組み合わ
せて接続するかは任意である。

【００５１】図９において、第１段目のエレメント７０
のポンプ光をＰ₁ とし、第２段目のエレメント８０のポ
ンプ光をＰ₂ およびＰ₃ とし、第３段目のエレメント９
０のポンプ光をＰ₄ とした例で示している。光波長変換
機装置１００をこのように構成した場合の動作機能を、
多重度ＮがＮ＝４すなわち４チャネルの場合につき図１
０の動作機能の説明図を参照して、説明する。

【００５２】図１０は、図９に示した４×４素子の構造
の配線の中央の段８０を２つの２×２配線とした、ディ
レイテッド・ベネス（dilated benes ）網型になってい
る（文献ＩＩＩ，ｐｐ．８３−１１３参照）。それぞれ
の段には波長λ₁ ，λ₂ ，λ₃ ，λ₄ の４チャネルに対
応した分岐・選択エレメント７１、７３，７５，７７；
８１，８３，８５，８７；９１，９３，９５，９７と、
合流・選択エレメント７２、７４，７６，７８；８２，
８４，８６，８８；９２，９４，９６，９８とがある。
分岐・選択エレメントと合流・選択エレメントとの間で
の光信号の伝送は、波長選択されない場合には実線で示
したルートに従って、また、波長変換された場合には点
線で示したルートに従って行なわれる。

【００５３】今、波長変換が行なわれるとして説明す
る。この実施例では、第１段目７０のエレメント７１，
７３，７５，７７に入力した波長λ₁ ，λ₂ ，λ₃ ，λ
₄ のａ，ｂ，ｃ，ｄ光信号は、λ₁ ，λ₂ ，λ₃ ，λ₄
の算術平均の約半分の波長λｐ₁ のポンプ光Ｐ₁ で、鏡
面対称的に変換されて、エレメント７２，７４，７６，
７８にはｄ，ｃ，ｂ，ａの波長の光信号が割り当てられ
て出力する。この波長順でこの光信号は第２段目８０の
エレメントに入る。

【００５４】この第２段目８０では、隣り合う２つのチ
ャネル間の波長の変換を行なう様に構成してあるので、
ポンプ光Ｐ₂ ，Ｐ₃ として２つの個別の波長λｐ₂ （こ
の波長はλ₁ とλ₂ の算術平均の約半分の波長であ
る。）およびλｐ₃ （この波長はλ₃ とλ₄ の算術平均
の約半分の波長である。）を変換素子に同時に与える。
ポンプ光Ｐ₂ により、チャネルはその波長をλ₁ とλ₂
との間で変換してエレメント８２には波長λ₂ を、また
エレメント８４には波長λ₁ の光信号を出力する。同様
に、ポンプ光Ｐ₃ により、チャネルはその波長をλ₃ と
λ₄ との間で変換してエレメント８６には波長λ₄ を、
またエレメント８８には波長λ₃ の光信号を出力する。

【００５５】そして、第３段目９０では、第１段目と同
様な構成となっていて、ポンプ光Ｐ₄ のλｐ₄ は、λ
₁ ，λ₂ ，λ₃ ，λ₄ の算術平均の約半分の波長とす
る。この第３段目で各エレメント９１，９３，９５，９
７にｃ，ｄ，ａ，ｂの順で入力した光信号は、ポンプ光
Ｐ₄ で波長変換された後、最終の各エレメント９２，９
４，９６，９８のそれぞれから出力される波長はこの順
にｂ，ｄ，ａ，ｃとなる。このように、初段７０への入
力での波長の順序λ₁ ，λ₂ ，λ₃ ，λ₄ が最終段９０
の出力では元の波長で表示するとλ₂ ，λ₁ ，λ₄ ，λ
₃ と波長順が入れ替わっていることがわかる。また、こ
の図１０の動作機能から、この構成の光波長変換機装置
は、各段間例えば７０と８０間および８０と９０間の光
通路は、信号が重ならない状態で再配置非閉塞型の動作
が行なえることがわかる。

【００５６】この図１０の例で、例えば第１実施例の場
合のように、各段で波長選択を行なって波長変換させる
ように動作させることにより、最終段９０の出力での波
長順序を初段７０への入力のときの波長順序から別な、
適当な順序に変換させることが出来る。

【００５７】尚、図９および図１０の構成例では、ベネ
ス網型の例で説明したが、多段に接続する手法として、
その他に例えばジェネラライズド・シャフル・エクスチ
ェンジ（Generalized Shuffle Exchange）網型（文献Ｉ
ＩＩ，ｐｐ．８３−１１３参照）の構造もこの発明に適
用して好適である。

【００５８】この発明は、上述した実施例にのみ限定さ
れるものではないこと明らかである。例えば、光波長変
換機エレメントの波長変換のためのポンプ光を１つだけ
にするか２個以上の複数個にするかは、波長多重度や、
波長変換をどのように設計するか等に依存するので、設
計に応じて決めれば良い。また、この光波長変換機エレ
メントの各構成要件である例えば分岐部、波長変換素子
および合流部間を接続する光路を、基板に作りつけた導
波路で形成しても良いし、或いは光ファイバをで形成し
ても良いし、場合によっては空間を用いても良い。

【００５９】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光波長変換機エレメントおよび光波長変換機装
置は、波長多重度Ｎが偶数であり、波長変換する光信号
のグループと波長非変換の光信号グループとに２つに分
離して、波長変換後に両グループの光信号を合流させる
方式であるので、光波長変換機エレメントを多段結合し
て光波長変換機装置を構成する場合に、そのエレメント
の段数を最大でも［（２ｌｏｇ₂ Ｎ）−１］とすること
ができる。この発明による制御エレメント数［（２ｌｏ
ｇ₂ Ｎ）−１］は、従来構成の場合のＮの制御エレメン
ト数と比べて著しく少なというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光波長変換機エレメントの構成を説
明するためのブロック図である。

【図２】第１実施例の説明のためのブロック図である。

【図３】第２実施例の説明のためのブロック図である。

【図４】第３実施例の説明のためのブロック図である。

【図５】図１のこの発明の光波長変換機エレメントの動
作機能説明図である。

【図６】第１実施例の動作説明図である。

【図７】第２実施例の動作説明図である。

【図８】第３実施例の動作説明図である。

【図９】この発明の第４実施例である光波長変換機装置
の説明に供するブロック図である。

【図１０】第４実施例の動作機能説明図である。

【符号の説明】

１０：光波長変換機エレメント２０：分岐部２２：入力伝送路２４：分岐路２６：第１波長選択素子２８：第２波長選択素子３０：波長変換素子４０：伝送路５０：合流部５４：第３波長選択素子５６：第４波長選択素子６０：出力伝送路７０：第１段目８０：第２段目９０：第３段目１００：光波長変換機装置Ｌ_i ：波長多重入力光信号Ｌ₁ ：第１光信号Ｌ₂ ：第２光信号Ｌ₃ ：第３光信号Ｌ_o ：波長多重出力光信号Ｐ，Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ ：ポンプ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力伝送路からの波長多重入力光信号
（多重度をＮとし、ＮはＮ＝２ⁿ ；但し、ｎは正の整数
とする。）を第１および第２光信号に分岐する分岐部
と、該分岐部に接続され、第１光信号に多重している波長を
同時に変換して第３光信号として出力する波長変換素子
と、前記分岐部に接続され、第２光信号に多重している波長
を変換せずにそのまま伝搬させる伝送路と、前記波長変換素子および前記伝送路のそれぞれに接続さ
れ、前記第３光信号と前記第２光信号とを合流させて出
力伝送路へ波長多重出力光信号を出力させる合流部とを
備えることを特徴とする光波長変換機エレメント。
【請求項２】請求項１に記載の光波長変換機エレメン
トにおいて、前記分岐部を、分岐路と第１および第２波長選択素子と
をもって構成し、前記分岐路は、前記入力伝送路に接続された入力路、前
記第１波長選択素子を介して前記波長変換素子に接続さ
れた第１出力路および前記第２波長選択素子を介して前
記伝送路に接続された第２出力路を具えており、さらに
前記合流部を、前記波長変換素子に接続された第１入力
路、前記伝送路に接続された第２入力路および前記出力
伝送路に接続された出力路を具える合流路をもって構成
してあることを特徴とする光波長変換機エレメント。
【請求項３】請求項１に記載の光波長変換機エレメン
トにおいて、前記分岐部を、前記入力伝送路に接続された入力路、前
記波長変換素子に接続された第１出力路および前記伝送
路に接続された第２出力路具える分岐路をもって構成
し、前記合流部を、合流路と第３および第４波長選択素子と
をもって構成し、前記合流路は、前記第３波長選択素子を介して前記波長
変換素子に接続された第１入力路および前記第４波長選
択素子を介して前記伝送路に接続された第２入力路およ
び前記出力伝送路に接続された出力路を具えていること
を特徴とする光波長変換機エレメント。
【請求項４】請求項１に記載の光波長変換機エレメン
トにおいて、前記分岐部を、分岐路と第１および第２波長選択素子と
をもって構成し、前記分岐路は、前記入力伝送路に接続された入力路、前
記第１波長選択素子を介して前記波長変換素子に接続さ
れた第１出力路および前記第２波長選択素子を介して前
記伝送路に接続された第２出力路を具えており、さらに
前記合流部を、合流路と第３および第４波長選択素子と
をもって構成し、前記合流路は、前記第３波長選択素子を介して前記波長
変換素子に接続された第１入力路および前記第４波長選
択素子を介して前記伝送路に接続された第２入力路およ
び前記出力伝送路に接続された出力路を具えていること
を特徴とする光波長変換機エレメント。
【請求項５】請求項１に記載の光波長変換機エレメン
トを、ある段の光波長変換機エレメントの出力伝送路を
次段の光波長変換機エレメントの入力伝送路となるよう
に、複数段直列に接続してなることを特徴とする光波長
変換機装置。