(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ転送のための全光学パケットセルフルーティングにおいて、隣接する2ビットから構成されるスタートビットと、同じく隣接する2ビットから構成されるエンドビットとによって、データビットを挟んで構成されたパケットをスイッチングするための光パケットスイッチング方法であって、
(a)前記パケットから前記スタートビットと前記エンドビットとを、光トリガー信号として、抽出する光トリガー信号抽出ステップと、
(b)該抽出された光トリガー信号から、前記パケットをスイッチングする光スイッチコントロール信号を生成する光スイッチコントロール信号生成ステップと、
(c)前記パケットを、前記光スイッチコントロール信号によって、スイッチングする光パケットスイッチングステップと
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光パケットスイッチング方法において、
前記光トリガー信号抽出ステップは、
(a1)一方の光路に、前記スタートビットを構成している2ビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、該スタートビットを構成している2ビットのうちの一方のスタートビットのみを、他のビットと識別できるように抽出し、引き続き、非線形光学特性を持つ素材によって、抽出された該一方のスタートビットの前後の位置に存在する該一方のスタートビット以外の成分を、除去するステップと、
(a2)一方の光路に、前記エンドビットを構成している2ビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、該エンドビットを構成している2ビットのうちの一方のエンドビットのみを他のビットと識別できるように抽出し、引き続き、非線形光学特性を持つ素材によって、抽出された該一方のエンドビットの前後の位置に存在する該一方のエンドビット以外の成分を、除去するステップと、
(a3)前記（a1）のステップで抽出された一方のスタートビットと、前記（a2）のステップで抽出された一方のエンドビットとを、該抽出されたスタート及びエンドの両ビットの時間間隔が前記パケット長に等しくなるように、時間遅延を生ずる遅延線を挿入して前記（a2）のステップで抽出された一方のエンドビットに、前記スタートビットを構成している2ビットの時間間隔に等しい時間遅延を付加してから合波して、前記光スイッチコントロール信号を得るための、前記パケット長と等しい時間間隔を隔てて存在する光トリガー信号の組を得るステップと
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光パケットスイッチング方法において、
前記光スイッチコントロール信号生成ステップは、
(b1)前記光トリガー信号の組を光電変換器で電気的トリガー信号の組に変換するステップと、
(b2)該電気的トリガー信号の組をT-フリップフロップ回路に供給して、電気的スイッチング信号を生成するステップと、
(b3)該電気的スイッチング信号で半導体レーザを駆動して、前記電気的スイッチング信号を、光スイッチコントロール信号として、生成するステップと
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング方法。
【請求項４】
請求項１に記載の光パケットスイッチング方法において、
前記光パケットスイッチングステップは、
(c1)前記パケットを光ファイバループスイッチに入射させるステップと、
(c2)前記光スイッチコントロール信号を該光ファイバループスイッチに入射させるステップと、
(c3)前記光スイッチコントロール信号の長さとパケット長とが等しい前記パケットを抽出しスイッチングするステップと
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング方法。
【請求項５】
データ転送のための全光学パケットセルフルーティングにおいて、隣接する2ビットから構成されるスタートビットと、同じく隣接する2ビットから構成されるエンドビットとによって、データビットを挟んで構成されたパケットを、スイッチングするための光パケットスイッチング装置であって、
(A)前記パケットから、前記スタートビットと前記エンドビットを抽出する光トリガー信号抽出手段と、
(B)該抽出されたスタートビットと該抽出されたエンドビットから、前記パケットをスイッチングする光スイッチコントロール信号を、生成する光スイッチコントロール信号生成手段と、
(C)前記パケットを、前記光スイッチコントロール信号によって、スイッチングする、光パケットスイッチング手段と、
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光パケットスイッチング装置において、
前記光トリガー信号抽出手段は、
(A1)一方の光路に、前記スタートビットを構成している2ビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、該スタートビットを構成している2ビットのうちの一方のビットのみを他のビットと識別できるように抽出するスタートビット抽出手段と、
(A1')スタートビット抽出手段で抽出された該スタートビットの前後の位置に存在する該スタートビット以外の成分を、非線形光学特性を持つ素材によって除去するスタートビットフィルタリング手段と、
(A2)一方の光路に、前記エンドビットを構成している2ビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、該エンドビットを構成している2ビットのうちの一方のビットのみを他のビットと識別できるように抽出するエンドビット抽出手段と、
(A2')エンドビット抽出手段で抽出された該エンドビットの前後の位置に存在する該エンドビット以外の成分を、非線形光学特性を持つ素材によって除去するエンドビットフィルタリング手段と、
(A3)前記スタートビットフィルタリング手段で抽出されたスタートビットと、前記エンドビットフィルタリング手段で抽出されたエンドビットとを、該抽出された両ビットの時間間隔が前記パケット長に等しくなるように遅延線を挿入して、前記エンドビットフィルタリング手段で抽出されたエンドビットに前記スタートビットを構成している2ビットの時間間隔に等しい時間遅延を付加してから合波して、前記光スイッチコントロール信号を得るための、前記パケット長と等しい時間間隔を隔てて存在する光トリガー信号の組を得る光トリガー信号生成手段と、
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光パケットスイッチング装置において、
前記光スイッチコントロール信号生成手段は、
(B1)前記光トリガー信号の組を、電気的トリガー信号の組に変換する光電変換器と、
(B2)該電気的トリガー信号の組を、電気的スイッチング信号に変換するT-フリップフロップ回路と、
(B3)該電気的スイッチング信号を、光スイッチコントロール信号として生成する半導体レーザと
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【請求項８】
請求項５に記載の光パケットスイッチング装置において、
前記光パケットスイッチング手段として、
前記パケットと、前記光スイッチコントロール信号を入射させる、光ファイバループスイッチと
を具えることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【請求項９】
請求項６に記載の光パケットスイッチング装置において、
スタートビット抽出手段は、分波器と合波器と遅延線を具える2光束干渉計であることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の光パケットスイッチング装置において、エンドビット抽出手段は、分波器と合波器と遅延線を具える2光束干渉計であることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の光パケットスイッチング装置において、非線形光学特性を持つ素材は、方向性光結合器及び非線形光学媒質を具えた非線形光ファイバループミラー干渉計に含まれる該非線形光学媒質であることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【請求項１２】
請求項４に記載の光パケットスイッチング方法において、光ファイバループスイッチは、方向性光結合器及び非線形光学媒質を具えた非線形光ファイバループミラー干渉計であることを特徴とする光パケットスイッチング方法。
【請求項１３】
請求項６に記載の光パケットスイッチング装置において、光ファイバループスイッチは、方向性光結合器及び非線形光学媒質を具えた非線形光ファイバループミラー干渉計であることを特徴とする光パケットスイッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スタートビットとエンドビットとによってデータビットを挟んで構成されたパケットを、これらスタートビットとエンドビットにより確定されるパケット長に等しいパルス幅を有する光スイッチコントロール信号によって、スイッチングするための方法及びそれを実現するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケット交換方式の光通信システムを構築するためには、光スイッチを使って、パケット毎に伝送路を切り替える必要がある。この切り替え処理を行なうためには、パケット長に相当する間だけ継続してオン状態に保ち、それ以外の間はオフ状態となるよう光スイッチを制御する必要がある。
【０００３】
ゲートウエーにパケット長が様々に異なるパケットが存在する場合、所望のパケットを取り出すためには、そのパケットのパケット長に等しい、光スイッチコントロール信号が必要となる。すなわち、パケット長がそれぞれ異なる、1パケット毎にスイッチングするためには、各パケット長に対応してそのパケット長に等しいパルス幅を有する光パケットスイッチング信号を生成する必要がある。
【０００４】
なお、この明細書中において、パケット長とは、パケットの先頭のビットと末尾のビットとの時間間隔をいうものとする。また、パケット長に等しいパルス幅を有する光スイッチコントロール信号によって、スイッチングすることを、全光学パケットセルフルーティングということもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在のところ、上述の光パケットスイッチング信号を生成する光学的方法及びそれを実現するための光学的手段は知られていない。ここで、光学的手段とは、従来電子回路で構成された時分割多重分離回路（MUX: Multiplexer/ DEMUX: Demultiplexer）等のスイッチング部(ルーティング部ということもある。)を構成する電気的制御回路を、電気ではなく光による制御回路に置き換えたものを言う。またこの明細書において時分割多重分離回路及びスイッチング部等通信システムの基本機能部分の全てを、光による制御回路で実現されるシステムにおける、光パケットスイッチングを全光学パケットセルフルーティングということもある。
【０００６】
現在、電子回路の技術的な進歩により、ビットレート40 Gbit/sの伝送速度を有する時間多重通信が可能となっているが、電子デバイスを用いて実現できる伝送速度としてはこの辺（40 Gbit/s）が限界であろうといわれている。しかし光学的手段を用いれば、100 Gbit/s 程度以上の伝送速度の実現が困難ではない。したがって、このような高速伝送速度を実現するためには、光学的手段による方法及びそれを実現するための手段を開発する必要がある。
【０００７】
パケット交換方式の光通信システムにおいて、重要な機能の一つが、パケットをスイッチングする光パケットスイッチングである。この光パケットスイッチングを実現するためには、取り出すべきパケット長に等しいパルス幅を有する光スイッチコントロール信号を得るための、方法及びその装置が必要である。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、パケット長が異なる複数のパケットの中から、目的とするパケットを光学的にスイッチングする方法及びこの方法を実現するための装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的の達成するため、この発明の光パケットスイッチング方法及び光パケットスイッチング装置は、下記のようなステップもしくは手段を有する。すなわち、データ転送のための全光学パケットセルフルーティングにおいて、伝送されてきた複数のパケットをパケット毎にスイッチングするための光パケットスイッチング方法であって、以下のステップを含む。パケットは、隣接する2ビットから構成されるスタートビットと、同じく隣接する2ビットから構成されるエンドビットとによって、データビットを挟んで構成される。これら隣接する2ビットは、具体的には、隣接する2つの光パルスによって具現されている。
【００１０】
以後、2ビットから構成されるスタートビットのうち最初に送られるビットを第1スタートビット、続いて送られてくるもう一方のビットを第2スタートビットと呼ぶことにする。同様に、2ビットから構成されるエンドビットのうち最初に送られるビットを第1エンドビット、続いて送られてくるもう一方のビットを第2エンドビットと呼ぶことにする。
【００１１】
(a)パケットから、スタートビットとエンドビットとを抽出する（光トリガー信号抽出ステップ）。
(b)スタートビットとエンドビットから、パケットをスイッチングするための光スイッチコントロール信号を生成する（光スイッチコントロール信号生成ステップ）。
(c)光スイッチコントロール信号によって、パケットをスイッチングする（光パケットスイッチングステップ）。
【００１２】
上述した光パケットスイッチング方法を実現するためには、以下の(A)から(C)の手段を具える光パケットスイッチング装置によるのが好適である。
(A)パケットから、スタートビットとエンドビットを抽出する、光トリガー信号抽出手段。
(B)スタートビットとエンドビットから、パケットをスイッチングする光スイッチコントロール信号を生成する、光スイッチコントロール信号生成手段
(C)パケットを、光スイッチコントロール信号によって、スイッチングする光パケットスイッチング手段。
【００１３】
上述の光パケットスイッチング方法及び光パケットスイッチング装置によれば、まずパケットに含まれている、スタートビットとエンドビットとが再生される。次に、再生されたスタートビットとエンドビットとから光スイッチコントロール信号が生成される。そのため、この光スイッチコトロール信号は、スタートビットとエンドビットを抽出したパケットのパケット長と等しい幅をもつ矩形パルス信号にすることができる。したがって、いかなるパケット長を有するパケットでも、この光パケットスイッチング方法及び光パケットスイッチング装置によって選択してスイッチングすることができる。
【００１４】
また、パケットから、スタートビット及びエンドビットを再生するには、下記のようなステップを具えるのが好適である。すなわち、
(a1)一方の光路に、スタートビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、スタートビットを構成している2ビットのうちの一方のビットのみを他のビットと識別できるように抽出する。すなわち、スタートビットを構成している2ビットのうちの一方のビットである第2スタートビットに相当する光パルスのみが他のビットと識別できるように抽出されて出力される。引き続き、非線形光学特性を持つ素材によって、抽出されたスタートビットの前後の位置に存在する、第2スタートビット以外の成分を除去する。
【００１５】
(a2)一方の光路に、エンドビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、エンドビットを構成している2ビットのうちの一方のビットのみを他のビットと識別できるように抽出する。すなわち、エンドビットを構成している2ビットのうちの一方のビットである第2エンドビットに相当する光パルスのみが他のビットと識別できるように抽出されて出力される。引き続き、非線形光学特性を持つ素材によって、抽出されたエンドビットの前後の位置に存在する、第2エンドビット以外の成分を除去する。
【００１６】
上述の(a1)及び(a2)のステップにおいて、第2スタートビットと第2エンドビットに対応する光パルスが抽出される。
【００１７】
(a3) 第2スタートビットと、第2エンドビットとを、両ビットの時間間隔がパケット長に等しくなるように、第2エンドビットにスタートビットを構成している第1及び第2スタートビットの時間間隔に等しい時間遅延を付加してから合波して、光トリガー信号の組を得る。
【００１８】
第2エンドビットにスタートビットを構成している第1及び第2スタートビット間隔に等しい遅延を付加するには、エンドビットを構成している光パルスが伝播する導波路中に、第1及び第2スタートビットの時間間隔に等しい遅れをもたらす遅延線を挿入するのが好適である。。すなわち、第1及び第2スタートビットの時間間隔に等しい時間で光が進む距離に等しい長さの遅延線を挿入することで実現できる。
【００１９】
スタートビット及びエンドビットを再生するためには、以下の手段(A1)、(A1')、(A2)及び(A2')を具えた装置によるのが好適である。
【００２０】
(A1)一方の光路に、スタートビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、スタートビットを構成している2ビットのうちの一方のビットのみを他のビットと識別できるように抽出するスタートビット抽出手段。
【００２１】
(A1')非線形光学特性を持つ素材によって、スタートビット抽出手段で抽出されたスタートビットの前後の位置に存在する、スタートビット以外の成分を除去するスタートビットフィルタリング手段。
【００２２】
これらの手段によって、光スイッチコントロール信号を生成するために必要となる第2スタートビットとなる光パルスを、第2スタートビットとなる光パルス以外が除去された形で得られる。
【００２３】
(A2)一方の光路に、エンドビットの時間間隔に等しい時間遅延を生ずる遅延線を有する2光束干渉計によって、エンドビットを構成している2ビットのうちの一方のビットのみを他のビットと識別できるように抽出するエンドビット抽出手段。
【００２４】
(A2') 非線形光学特性を持つ素材によって、エンドビット抽出手段で抽出された該エンドビットの前後の位置に存在する、エンドビット以外の成分を除去するエンドビットフィルタリング手段。
【００２５】
これらの手段によって、光スイッチコントロール信号を生成するために必要となる第2エンドビットとなる光パルスを、第2エンドビットとなる光パルス以外の成分が除去された形で得られる。
【００２６】
スタートビット抽出手段(A1)及びエンドビット抽出手段(A2)で抽出された第2スタートビットと第2エンドビットとの時間間隔は、ちょうど、第1スタートビットと第2スタートビットとの時間間隔に等しい間隔分だけ、パケット長に比べて短くなっている。そこで、好ましくは、以下の手段を加えるのがよい。
【００２７】
(A3)抽出された両ビットを、両ビットの時間間隔がパケット長に等しくなるように、エンドビットフィルタリング手段で抽出されたエンドビットとなる光パルスに、この光パルスが伝播する導波路中に遅延線を挿入することによって、スタートビットの間隔に等しい遅延を付加してから合波して、光トリガー信号の組を得る光トリガー信号抽出手段。
【００２８】
この手段(A3)によって、この第1スタートビットと第2スタートビットとの時間間隔に等しい間隔分だけ第2エンドビットに時間遅れが付加されるため、抽出された第2スタートビットと第2エンドビットとの時間間隔は、パケット長に等しくなる。
【００２９】
また、光スイッチコントロール信号を生成するには、下記のようなステップもしくは手段を用いるのが好適である。すなわち、
(b1)光トリガー信号の組を光電変換器で、電気的トリガー信号の組に変換するステップ
(b2)電気的トリガー信号の組を、T-フリップフロップ回路に供給して、電気的スイッチング信号を生成するステップ
(b3)電気的スイッチング信号で半導体レーザを駆動して、電気的スイッチング信号を、光スイッチコントロール信号として生成するステップ。
【００３０】
上述のステップを実現するためには、以下の(B1)から(B3)の手段を具える装置によるのが好適である。
(B1)光トリガー信号の組を、電気的トリガー信号の組に変換する光電変換器
(B2)電気的トリガー信号の組を、電気的スイッチング信号に変換するT-フリップフロップ回路
(B3)電気的スイッチング信号を、光スイッチコントロール信号として生成する半導体レーザ。
【００３１】
光スイッチコントロール信号は、パケット長に等しいパルス幅を有する光パルスである。この光パルスの立ち上がり及び立下り時刻を確定するのは、上述した第2スタートビット及び第2エンドビットである。この第2スタートビット及び第2エンドビットは、光トリガー信号としてパケットから抽出され、これが光電変換器で電気的トリガー信号に変換される。
【００３２】
第2スタートビット及び第2エンドビットに対応する、電気的トリガーパルスの間隔は、上述したことから明らかなように、パケット長に等しい。電気的トリガー信号がT-フリップフロップ回路に供給されれば、この回路によって、パケット長に等しいパルス幅を有する電気的パルス信号が得られる。すなわち、この電気的パルス信号の立ち上がりを、第2スタートビットに対応する電気的トリガーパルスが、また、立ち下がりを、第2エンドビットに対応する電気的トリガーパルスが、それぞれ形成する。
【００３３】
この電気的パルス信号によって半導体レーザを駆動すれば、この半導体レーザからは、この電気的パルス信号のパルス幅に等しい光パルス信号が発生する。このようにして光ファイバループスイッチをコントロールするための、光スイッチコントロール信号が光パルス信号として得られる。
【００３４】
また、パケットをスイッチングするには、下記のようなステップもしくは手段を用いるのが好適である。すなわち、
(c1)パケットを、光ファイバループスイッチに入射させるステップ
(c2)光スイッチコントロール信号を、光ファイバループスイッチに入射させるステップ
(c3)光スイッチコントロール信号の長さとパケット長が等しいパケットを抽出しルーティングするステップ。
【００３５】
光ファイバループスイッチは、制御光が入射している間に入射した光信号を透過するが、制御光が入射していない時に入射する光信号は反射する機能を有している。一方、光スイッチコントロール信号は、パケット長と等しいパルス幅を有する光パルスであるから、制御光としてこの光スイッチコントロール信号を、光ファイバループスイッチに入射させれば、同じくこの光ファイバループスイッチに入射するパケットのうち、この光スイッチコントロール信号のパルス幅と同じパケット長を有するパケットのみが、この光ファイバループスイッチを透過する。このことによって、光スイッチコントロール信号のパルス幅と等しいパケット長を有するパケットを抽出し、光パケットスイッチングすることができる。すなわち、全光学パケットセルフルーティングが実現される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図18を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の機器及び条件等を用いることがあるが、これら材料及び条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。
【００３７】
以下に示す図において、光ファイバ等の光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。またこれら太線及び細線に付された番号及び記号は、それぞれ光信号あるいは電気信号を意味する。
【００３８】
＜光パケットスイッチング装置の構成＞
図1を参照してこの発明に係る光パケットスイッチング装置の構成を説明する。光パケットスイッチング装置は、パケット生成部50、光トリガー信号抽出部10、光スイッチコントロール信号生成部34及び光パケットスイッチング部38を具えている。
【００３９】
パケット生成部50は、スタートビットとエンドビット、及びこれらのビットによって挟まれたデータビットとから成るパケットを生成する部分である。スタートビットとエンドビット、及びデータビットは、光変調器によって光パルス列からなる信号として生成される。データビットは、パケットが運ぶべき信号を担った光パルス列である。すなわち、パケットが運ぶべき信号が2値デジタル信号として表現されたデータビットを、スタートビットとエンドビットによって挟んで、１パケットとしてパケット生成部50から、送り出される。
【００４０】
光トリガー信号抽出部10は、パケットを構成しているスタートビットとエンドビットとを光トリガー信号として抽出する部分である。光トリガー信号は光パルスの形で抽出される。スタートビットとエンドビットを抽出する中心的役割を果たすのは、マッハ・ツェンダ干渉計等の2光束干渉計である。
【００４１】
光スイッチコントロール信号生成部34は、パケット長と等しいパルス幅を有する光パルス信号を生成する部分である。
【００４２】
光パケットスイッチング部38は、光ファイバループスイッチを主要構成要素として構成されており、光スイッチコントロール信号の光パルス幅に等しいパケット長を有するパケットを抽出し、スイッチング(「ルーティング」ということもある。)を行なう部分である。
【００４３】
以下、パケット生成部50、光トリガー信号抽出部10、光スイッチコントロール信号生成部34及び光パケットスイッチング部38の詳細な構成及び機能について説明する。
【００４４】
＜パケット生成部の構成＞
図2を参照してパケット生成部50の構成及び動作について説明する。パケット生成部50は、波長λ1(＝1.53μｍ)のCW (continuous wave)光を発生する第1半導体レーザ52、光変調器56、光変調器56にバイアス電圧を供給するバイアス電源58、光変調器56に電気的変調信号55を供給する変調信号発生器（PPG: Pulse pattern generator）54、光変調器56からの出射光57を増幅する第1光増幅器（Er-doped Optical Fiber amplifier）60及び第1光増幅器60からの出射光61をフィルタリングし、出力光63としてゲートウエーに向けて出射する第1バンドパスフィルタ62を具えている。
【００４５】
第1半導体レーザ52は、発振波長の単一性を確保するために、縦シングルモード発振する、例えば、分布帰還型(DFB: Distributed Feedback)半導体レーザあるいはブラッグ反射型(DBR: Distributed Bragg Reflector)半導体レーザを用いることが好ましい。また発振波長は、後に説明する光ファイバループスイッチを構成するEr添加光ファイバの吸収特性を考慮して、このEr添加光ファイバの吸収の大きい帯域の波長を発振する半導体レーザとするのが好適である。ここでは、この条件に合う半導体レーザとして、発振波長λ1が1.53μｍであるDFBレーザを採用した。
【００４６】
光変調器56は、印加される電圧に応じて、光の強度を制御する機能を有する。具体的には、電界強度の変化に応じて化合物半導体の光吸収係数が増加する現象(電解吸収効果)を用いて、透過光の強度を変調させる。ここでは、1.53μｍの波長の光（第1半導体レーザ52の発振波長λ1と等しい波長の光）を変調できる、PINフォトダイオードを用いた。
【００４７】
もちろんこのほかの原理を用いて透過光の強度を変調する光変調器を使用してもよい。例えば、電気光学結晶を用いて透過光の位相を変調し、2光束干渉計を構成することによって、光強度の制御を実現してもよい。
【００４８】
変調信号発生器54は、パケットを形成するスタートビットとエンドビット及びデータビットを、光パルス信号として光変調器56が生成できるように、これらのビットに対応する電気パルス信号55を発生する。また、バイアス電源58は、光変調器56が動作するに適した電圧レベルを設定するために、光変調器56に、電気パルス信号55とは絶縁した状態で電圧を供給する。
【００４９】
偏波面コントローラ64は、第1半導体レーザ52からの出力光の偏光面を、光変調器56に入力する際に最適方向になるように設定するために、第1半導体レーザ52と光変調器56との間に挿入する。例えば、良く知られた偏波面保存光ファイバを挿入すればよい。
【００５０】
光変調器56からの出射光57は、その元となった光が第1半導体レーザ52から出射されて以降、偏波面コントローラ64や光変調器56を透過したために、その強度が弱くなっている。そこで、光パケットスイッチング等を行なうために十分な強度に増幅する必要がある。すなわち、光変調器56からの出射光57は第1光増幅器60によって、光強度を増幅され、出射光61となる。
【００５１】
第1光増幅器60としては、Er添加光ファイバを用いることができる。第1光増幅器60からの出射光61は、第1光増幅器60へ供給されているポンプ光等の第1半導体レーザ52の発振光の波長とは、異なる波長の光を雑音として含むので、これらの光雑音を除去するために、第1バンドパスフィルタ（光バンドパスフィルタ）62でフィルタリングする必要がある。すなわち、第1光増幅器60からの出射光61は、第1バンドパスフィルタ62でフィルタリングされ、出力光63としてゲートウエーに向けて出射される。
【００５２】
上述したように、スタートビットとエンドビット及びデータビットが一体となって一つの単位として形成されるパケットが、一塊の光パルス列として、パケット生成部50から送り出される。
【００５３】
＜パケットの構成＞
図3を参照して、スタートビットとエンドビット及びデータビットが一つの単位として形成されるパケットの形態を説明する。図3において、1ビットを表す光パルスを太い縦線で示し、また、横軸は時間tを縦軸は光強度をそれぞれ任意スケールで目盛ってある。光パルスは有限の時間幅を有するパルス信号であるが、ここでは、光パルスの半値全幅そのものは問題としないので、光パルス一つ一つを太い線で簡略化して示してある。すなわち、光パルスの半値全幅は、ビット間隔に比べて十分に狭い。
【００５４】
スタートビットは、隣接してパケットの右端に、時間間隔0.5T秒隔てられて存在する2本のビットからなる。エンドビットは、隣接してパケットの左側に、時間間隔1.5T秒隔てられて存在する2本のビットからなる。データビットは、エンドビットとスタートビットに挟まれて存在する、図3中でデータビットと目印されている5本のビットからなる。図3では、データビットが5ビットの場合が描かれているが、これは一例として示したにすぎず、データ信号のビット数は、パケットごとに異なる。このためにパケット長はパケットごとに異なることになる。
【００５５】
図3に示すように、スタートビットSを構成する2ビットをS1及びS2として、それぞれ、第1スタートビット、第2スタートビットを示す。S1及びS2で表された2ビットをまとめてスタートビットということもある。エンドビットEを構成する2ビットをE1及びE2として、それぞれ、第1エンドビット、第2エンドビットを示す。E1及びE2で表された2ビットをまとめてエンドビットということもある。また、データビットDの一つ一つのビットを、D1、D2、D3、D4、D5等で示し、D1、D2、D3、D4、D5等全てをまとめて、データビットということもある。
【００５６】
第1スタートビットS1と第2スタートビットS2の間隔が0.5T秒であり、第1エンドビットE1と第2エンドビットE2の間隔が1.5T秒であり、第2スタートビットS2と第1データビットD1との間隔が2T秒であるのは、光トリガー信号抽出部10においてエンドビットEとスタートビットSそれぞれから光トリガー信号を抽出する都合に基づく。また、データビットDの間隔は、T秒である。
【００５７】
＜光トリガー信号抽出部の構成＞
パケット生成部50から出射したパケットは、分波器46によって、光パケットスイッチング部38へ供給されるパケット48と、光トリガー信号抽出部10へ供給されるパケット47とに分波される（図1を参照）。分波器46で分波されたパケット47から、光トリガー信号が光トリガー信号抽出部10において抽出されるステップを、図4を参照して、説明する。
【００５８】
光トリガー信号抽出部10は、光スタートトリガー信号抽出部110及び光エンドトリガー信号抽出部112を主要部として構成される。この他に、パケット生成部50から供給されるパケット信号を増幅する第2光増幅器104、第2光増幅器104等から発生した光雑音を除去するための第2バンドバスフィルタ106を備えている。また、光スタートトリガー信号抽出部110と光エンドトリガー信号抽出部112に供給するための波長λ2(＝1.57μｍ)のCW (continuous wave)光を発生する第2半導体レーザ28を具えている。
【００５９】
また、第2スタートビットS2と、第2エンドビットE2とを、両ビットの時間間隔がパケット長(図3に示すパケットでは、9T秒)に等しくなるように、第2エンドビットE2にスタートビットSを構成している第1及び第2スタートビットS1及びS2の時間間隔に等しい遅延時間0.5T秒を付加するための第1遅延線30を具えて構成される。第2半導体レーザ28は、発振波長の単一性を確保するために、縦シングルモード発振する例えばDFBレーザあるいはDBRレーザを用いることが好適である。
【００６０】
光スタートトリガー信号抽出部110及び光エンドトリガー信号抽出部112とは、ほぼ同様な構成であるので、まず光スタートトリガー信号抽出部110の構成について説明する。光スタートトリガー信号抽出部110は、第1の2光束干渉計12、第3光増幅器120、第3バンドパスフィルタ122、第1光サーキュレータ16、第2光サーキュレータ24及び第1光ファイバループスイッチ20を具えて構成される。第1の2光束干渉計12によって、スタートビットを構成している2ビットのうちの一方のビットである第2スタートビットに相当する光パルスのみが、光スタートトリガー信号として抽出されて出力される。
【００６１】
すなわち、1パケットを構成している光パルス列108bが、第1の2光束干渉計12に入射すると、第2スタートビットに相当する光パルス109bのみが出力される。この光パルス109bは、第3光増幅器120によって増幅され、光パルス121として出力される。この増幅されて得られた光パルス121は、第3光増幅器120等で混入された光パルス109ｂの波長とは異なる波長の光雑音を含むので、第3バンドパスフィルタ122でフィルタリングされて、光パルス123となって、第1光サーキュレータ16に入射する。
【００６２】
光パルス123は、第1光サーキュレータ16を介して第1光ファイバループスイッチ20に入射する。第1光ファイバループスイッチ20は一種の閾値素子としての機能を果たす。すなわち、第1光ファイバループスイッチ20は、抽出された第2スタートビットに相当する光パルス123の時間的前後の位置に存在する第2スタートビットに相当する光パルス123以外の成分（光パルス123と同じ波長λ1＝1.53μｍを持つ成分である。）を除去する機能を有する。
【００６３】
具体的に、第1光ファイバループスイッチ20の有する一種の閾値素子としての機能を説明する。第1光ファイバループスイッチ20には、第1光サーキュレータ16を介して光パルス123（波長は第1半導体レーザの発振波長であるλ1＝1.53μｍである。）が入射すると共に、第2半導体レーザ28から波長λ2(＝1.57μｍ)のCW光が、第2光サーキュレータ24を介して入射する構成となっている。
【００６４】
詳細は後述するが、第1光ファイバループスイッチ20においては、第2半導体レーザ28から波長λ2(＝1.57μｍ)のCW光が、波長λ1(＝1.53μｍ)の光パルスが一定の強度(閾値)を超えて入射されている時に限り、第1光ファイバループスイッチ20を透過して、第1光サーキュレータ16を介してJ点に向けて導波される。しかし、第1光ファイバループスイッチ20に、波長λ1(＝1.53μｍ)の光パルスが一定の強度(閾値)を超えて入射されていない時には、波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、反射されて再び第2光サーキュレータ24に戻り外部に放出される。
【００６５】
したがって、波長がλ1（＝1.53μｍ）である光パルス123のパルスの強度が上述の閾値を超えており、かつ光パルス123の時間的前後の位置に存在する光パルス123以外の成分の強度の最大値が上述の閾値を超えなければ、次のことが起こる。すなわち、第1光ファイバループスイッチ20からは、光パルス123に含まれていた光パルス123以外の成分が除去された波長がλ2（＝1.57μｍ）に変更された光パルス信号124として、第1光サーキュレータ16を介してJ点に向けて導波される。
【００６６】
次に、光エンドトリガー信号抽出部112の構成について説明する。光エンドトリガー信号抽出部112は、第2の2光束干渉計14、第4光増幅器130、第4バンドパスフィルタ132、第3光サーキュレータ18、第4光サーキュレータ26及び第2光ファイバループスイッチ22を具えて構成される。第2の2光束干渉計14によって、エンドビットを構成している2ビットのうちの一方のビットである第2エンドビットに相当する光パルスのみが、光エンドトリガー信号として抽出されて出力される。
【００６７】
すなわち、1パケットを構成している光パルス列108cが、第2の2光束干渉計14に入射すると、第2エンドビットに相当する光パルス109cのみが出力される。この光パルス109cは、第4光増幅器130によって増幅され、光パルス131として出力される。この増幅されて得られた光パルス131は、第4光増幅器130等で混入された光パルス109cの波長とは異なる波長の光雑音を含むので、第4バンドパスフィルタ132でフィルタリングされて、光パルス133となって、第3光サーキュレータ18に入射する。
【００６８】
光パルス133は、第3光サーキュレータ18を介して第2光ファイバループスイッチ22に入射する。第2光ファイバループスイッチ22は一種の閾値素子としての機能を果たす。すなわち、第2光ファイバループスイッチ22は、抽出された第2エンドビットに相当する光パルス133の時間的前後の位置に存在する光パルス133以外の成分（光パルス133と同じ波長λ1＝1.53μｍを持つ成分である。）を除去する機能を有する。
【００６９】
具体的に、第2光ファイバループスイッチ22の有する一種の閾値素子としての機能を説明する。第2光ファイバループスイッチ22には、第3光サーキュレータ18を介して光パルス133（波長は第1半導体レーザの発振波長であるλ1＝1.53μｍである。）が入射すると共に、第2半導体レーザ28から波長λ2(＝1.57μｍ)のCW光が、第4光サーキュレータ26を介して入射する構成となっている。
【００７０】
第2光ファイバループスイッチ22においても、第1光ファイバループスイッチ20におけると同様に、第2半導体レーザ28から波長λ2(＝1.57μｍ)のCW光が、波長λ1(＝1.53μｍ)の光が一定の強度(閾値)を超えて入射されている時に限り、波長λ2(＝1.57μｍ)のCW光は、光ファイバループスイッチ22を透過して、第3光サーキュレータ18を介してK点に向けて導波される。しかし、第2光ファイバループスイッチ22に、波長λ1(＝1.53μｍ)の光パルスが一定の強度(閾値)を超えて入射されていない時には、波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、反射されて再び第4光サーキュレータ26に戻り外部に放出される。
【００７１】
したがって、波長がλ1（＝1.53μｍ）である光パルス133のパルスの強度が上述の閾値を超えており、かつ光パルス133の時間的前後の位置に存在する光パルス133以外の成分の強度の最大値が上述の閾値を超えなければ、第2光ファイバループスイッチ22からは、光パルス133に含まれていた光パルス133以外の成分が除去された波長がλ2（＝1.57μｍ）に変更された光パルス信号134として、第3光サーキュレータ18を介してK点に向けて導波される。
【００７２】
ここで、第1の2光束干渉計12の構成を、図5を参照して説明する。第2の2光束干渉計14も、ほぼ同様の構成であるので、共通する構成部分は一括して説明する。そのために図5においては、構成要素を示す番号として、第2の2光束干渉計14に関する構成要素を括弧書きで示してある。例えば140b(140c）と指示されている分波器は、140bが第1の2光束干渉計を構成する分波器であり、140cが第2の2光束干渉計を構成する分波器であることを意味している。この他、合波器142b(142c)等についても同様である。
【００７３】
以後、スタートビット、エンドビット及びデータビットをあらわす一連の光パルス列を総称して、単に光パルス列ということがある。1パケットを構成している光パルス列108b(108c)が、分波器140b(140c)で分波され、光パルス列146b(146c)と光パルス列148b(148c)とに分割される。光パルス列148b(148c)は、光遅延器144b(144c)を通り、一定の時間遅れを付加されて光パルス列148b'(148c')となる。光パルス列146b(146c)と光パルス列148b'(148c')とは再び合波器142b(142c)で合波されて、光トリガー信号109b(109c)となって、2光束干渉計12（14）から出力される。
【００７４】
第1の2光束干渉計12と第2の2光束干渉計14との相違点は、光遅延器144b(144c)における、導波される光パルスに与える遅延量の相違、すなわち光遅延器を構成する光導波路（光ファイバ）の長さが異なる点である。第1の2光束干渉計12の光遅延器144bによる遅延量は0.5T秒であり、第2の2光束干渉計14の光遅延器144cによる遅延量は1.5T秒である。これは、第1の2光束干渉計12が、第2スタートビットに基づく光トリガー信号を抽出するために、光スタートトリガー信号抽出部110挿入されるのに対して、第2の2光束干渉計14は第2エンドビットに基づく光トリガー信号を抽出するために、光エンドトリガー信号を抽出するために、光エンドトリガー信号抽出部112に挿入されているためである。
【００７５】
図１、図4及び図5を参照しつつ、図6に示す光パルス列が得られる理由を説明することによって、光トリガー信号抽出部の動作を説明する。図6は、図1に示された光パケットスイッチング装置のブロック図中のA、B、C、J、K、K'、F、G及びYで指定された各点、及び図4に示された光トリガー信号抽出部の構成を示すブロック図中のB1、B2、C1及びC2で指定された各点の、合計13箇所における光パケットを構成する光パルス列の様子を示す。
【００７６】
横軸は時間tを、縦軸は光パルス強度Iを、それぞれ任意スケールで示してある。横軸の示す時間軸において、右側に行くほど時間的に進んでいる光パルスであることを示している。すなわち、上述した13箇所の各点においては、最も右側に存在する光パルスから順に左側に存在する光パルスの順序に従って受信される。具体的には、例えばA点では、まず光パルスS1が到達し最後に光パルスE2が到達する。すなわち、S1、S2、D1、D2、D3、D4、D5、E1、E2で示された光パルスの順にA点に到達することを意味する。
【００７７】
以後の説明において、横軸の右側の端に近いほど光パルスの位相が進んでいると表現し、また、光パルスがより左側の端に近い位置に現れるようにすることを、光パルスの位相を遅延させると表現することもある。
【００７８】
図1に示す分波器46が設置されているA点において、光パルス列を観測すると、図6Aに示すように1パケットを構成している全ての光パルスが観測される。したがって、この図6Aは、図3に示したパケットの構成図と同一である。以後、図1及び図4に示すA点、B点、C点、J点等の各点において観測される光パルス列を、各点に付された記号、A、B、C、J等を使って、光パルス列A、光パルス列B、光パルス列C、光パルス列Ｊ等という。
【００７９】
光パルス列Aは、第2光増幅器104、第2バンドパスフィルタ106を介して第1の2光束干渉計12に入射する。第1の2光束干渉計12に入射すると、分波器140bによって光パルス列146bと光パルス列148bとに二分されて、一方はB1点に達し、もう一方は光遅延器144bを通って光パルス列148b'となってB2点に達する。光パルス列B1及び光パルス列B2は、それぞれ図6 B1及び図6 B2で表される光パルス列となる。光パルス列B2は光パルス列B1と比べてその位相が0.5T秒遅れている。
【００８０】
光パルス列146bと光パルス列148b'とは、合波器142bによって合波されるが、合波された結果得られる光パルス列は、図6Bに示すようになる。光パルス列146bと光パルス列148b'とが合波器142bに入射する前は、それぞれ図6B1及び図6B2に示すようになっており、これらの図に示すように光パルス列B1の第2スタートビットS2と光パルス列B2の第1スタートビットS1'が時間的に重なる以外、このほかのビットは、時間的には重ならない。すなわち、時間的に重なる光パルス列B1の第2スタートビットS2（遅れて合波器142bに到達する光パルス列B2の第1スタートビットS1'でもある。）だけが、干渉によって強められ光パルス列Bとして、第1の2光束干渉計12から出力されることになる。すなわち光スタートトリガー信号S2"が生成される。
【００８１】
光スタートトリガー信号S2"を含む光パルス列Bは、図6Bに示すように、光スタートトリガー信号S2"以外にも、この後に遅れて時間軸上(横軸上)に小さな複数の光パルスが微小光パルスNbとして含まれている。この微小光パルスNbを除去するために第1光ファイバループスイッチ20が具えられている。ここで、微小光パルスNbを構成している光パルスの強度が、第1光ファイバループスイッチ20の閾値を超えておらず、かつ光スタートトリガー信号S2"である光パルスの強度がこの閾値を超えている状態となっている。したがって、上述したように、第1光ファイバループスイッチ20によって、微小光パルスNbは除去され、かつ光スタートトリガー信号S2"である光パルスの波長が、1.53μｍから1.57μｍに変換されて第1光サーキュレータ16を介してJ点に向けて導波される。
【００８２】
したがって、J点で観測される光パルス列Jは、図6Jに示すように光スタートトリガー信号S2"だけとなる。ここで、図6Bに示されている光スタートトリガー信号S2"の波長は1.53μｍであり、図6Jに示されている光スタートトリガー信号S2"の波長は1.57μｍであるので、その波長が異なっていることになる。
【００８３】
一方、光パルス列Aは、第2光増幅器104、第2バンドパスフィルタ106を介して第2の2光束干渉計14にも入射する。第2の2光束干渉計14に入射すると、分波器140cによって光パルス列146cと光パルス列148cとに二分されて、一方はC1点に達し、もう一方は光遅延器144cを通って光パルス列148c'となってC2点に達する。光パルス列C1及び光パルス列C2は、それぞれ図6 C1及び図6 C2で表される光パルス列となる。光パルス列C2は光パルス列C1と比べてその位相が1.5T秒遅れている。
【００８４】
光パルス列146cと光パルス列148c'とは、合波器142cによって合波されるが、合波された結果得られる光パルス列は、図6Cに示すようになる。光パルス列146cと光パルス列148c'とが合波器142cに入射する前は、それぞれ図6C1及び図6C2に示すようになっており、これらの図に示すように光パルス列C1の第2エンドビットE2と光パルス列C2の第1エンドビットE1'が時間的に重なる以外、このほかのビットは、時間的には重ならない。すなわち、時間的に重なる光パルス列C1の第2エンドビットE2（遅れて合波器142cに到達する光パルス列C2の第1エンドビットE1'でもある。）だけが、干渉によって強められ光パルス列Cとして、第2の2光束干渉計14から出力されることになる。すなわち光エンドトリガー信号E2"が生成される。
【００８５】
光エンドトリガー信号E2"を含む光パルス列Cは、図6Cに示すように、光エンドトリガー信号E2"以外にも、時間的に進んだ時間軸上（横軸上）に小さな光パルスが微小光パルスNcとして含まれている。この微小光パルスNcを除去するために第2光ファイバループスイッチ22が具えられている。ここで、微小光パルスNcを構成している光パルスの強度が、第2光ファイバループスイッチ22の閾値を超えておらず、かつ光エンドトリガー信号E2"である光パルスの強度がこの閾値を超えている状態となっている。したがって、上述したように、第2光ファイバループスイッチ22によって、微小光パルスNcは除去され、かつ光エンドトリガー信号E2"である光パルスの波長が、1.53μｍから1.57μｍ変換されて第3光サーキュレータ18を介してK点に向けて導波される。
【００８６】
したがって、K点で観測される光パルス列Kは、図6Kに示すように光エンドトリガー信号E2"だけとなる。ここで、図6Cに示されている光エンドトリガー信号E2"の波長は1.53μｍであり、図6Kに示されている光エンドリガー信号E2"の波長は1.57μｍであるので、その波長が異なっていることについては、上述した光スタートトリガー信号の場合と同様である。
【００８７】
K点から第1及び第2スタートビット間隔に等しい遅延時間0.5T秒を付加するための第1遅延線30を通過してK'点に到達した光パルス列K'は、図6K'に示すようになっている。第1光遅延線30を通過したために、光エンドトリガー信号E2"は、0.5T秒だけ位相が遅れた光エンドトリガー信号E2'''として生成される。
【００８８】
J点を通過した光スタートトリガー信号S2"とK'点を通過した光エンドトリガー信号E2'''は、合波器70で合波されて、図6Fに示すような光パルス列FとしてF点で観測される。光パルス列Fを構成する光スタートトリガー信号S2"と光エンドトリガー信号E2'''との間隔は、第1及び第2スタートビット間隔に等しい遅延時間0.5T秒を付加するための第1遅延線30によって、光エンドトリガー信号E2"の位相を0.5T秒遅らせたために、パケット長と等しくなっている。光パルス列Fは、この後、光スイッチコントロール信号生成部34に入射する。
【００８９】
図7を参照して、光スイッチコントロール信号生成部34の構成と機能を説明する。光スイッチコントロール信号生成部34は、受光器72、T-フリップフロップ回路74及び第3半導体レーザ76を具えて構成される。F点で観測される光パルス列Fは光パルス信号71として受光器72に入射しここで光電変換されて電気的トリガー信号73となって、T-フリップフロップ回路74に供給される。
【００９０】
受光器72は、フォトダイオード等の半導体光検出器で構成できる。ただし、光パルス列Fの周波数に十分応答できる帯域幅を有していることが条件である。また、T-フリップフロップ回路74は、通常市販されているT-フリップフロップ回路をもって構成できる。また、第3半導体レーザ76は、発振波長の単一性を確保するために、縦シングルモード発振する、例えばDFBレーザあるいはDBRレーザを用いることが好適である。
【００９１】
T-フリップフロップ回路74によって、図6Gに示す形状の電気的パルス信号75が生成される。電気的パルス信号75の立ち上がり部分（図6Gでpqで示す部分）を確定するのは、光スタートトリガー信号S2"を受光器72で光電変換されて得られた電気的スタートトリガー信号である。また電気的パルス信号75の立ち下がり部分（図6Gでrsで示す部分）を確定するのは、光エンドトリガー信号E2'''を受光器72で光電変換されて得られた電気的エンドトリガー信号である。したがって電気的パルス信号75のパルス幅は、パケット長と等しくなる。
【００９２】
電気的パルス信号75は、第3半導体レーザ76に供給され、電気的パルス信号75のパルス幅と等しいパルス幅を有する光パルス信号77となって、光パケットスイッチング部38に供給される。第3半導体レーザ76の発振波長は、第2半導体レーザ28と同じ1.57μｍである。すなわち、電気的パルス信号75のパルス幅と等しいパルス幅を有する光パルス信号77の波長は、1.57μｍである。
【００９３】
図8を参照して、光パケットスイッチング部38の構成と機能を説明する。光パケットスイッチング部38は、第3光ファイバループスイッチ40、第5光サーキュレータ42、第6光サーキュレータ44、第5光増幅器80、第5バンドパスフィルタ82、第6バンドパスフィルタ84 及び第2光遅延器86を具えて構成される。
【００９４】
電気的パルス信号75のパルス幅と等しいパルス幅を有する光パルス信号77は、第5光増幅器80で増幅され、光パルス信号81となる。第5光増幅器80は、例えばEr添加光ファイバである。光パルス信号81には、光パルス信号77を構成する光パルスの波長1.57μｍ以外の波長の光を含むので、第5バンドパスフィルタ82によってこれら波長1.57μｍ以外の波長の光はフィルタリングされて、波長1.57μｍの光パルス成分のみからなる光パルス信号83となって、第5光サーキュレータ42を介して第3光ファイバループスイッチ40に入射する。
【００９５】
一方、パケット生成部50で生成されたパケットは、分波器46によって分割されたパケット48が、第2光遅延器86で一定の光遅延を付加されて、パケット87として第6光サーキュレータ44を介して、第3光ファイバループスイッチ40に入射する。
【００９６】
ここで、第3光ファイバループスイッチ40に入射したパケット87は、光パルス信号83によってスイッチングされる。光パルス信号83は、この働きのために、光スイッチコントロール信号とも言う。以後光パルス信号83を、光スイッチコントロール信号83と呼ぶこととする。
【００９７】
光スイッチコントロール信号83が、パケット87をスイッチングする原理は以下に説明するとおりである。
【００９８】
第3光ファイバループスイッチ40には、第6光サーキュレータ44を介してパケット87（波長は第1半導体レーザの発振波長であるλ1＝1.53μｍである。）が入射すると共に、波長λ2(＝1.57μｍ)の光スイッチコントロール信号83が、第5光サーキュレータ42を介して入射する構成となっている。第3光ファイバループスイッチ40において、波長λ2(＝1.57μｍ)の光と波長λ1(＝1.53μｍ)の光が共に一定の強度(閾値)を超えて入射されている時に限り、波長λ1(＝1.53μｍ)の光パルスは、第3光ファイバループスイッチ40を透過して、第5光サーキュレータ42および第6バンドパスフィルタ84を介してY点に向けて導波される。しかし、波長λ2(＝1.57μｍ)の光と波長λ1(＝1.53μｍ)の光の双方あるいはいずれか一方が、一定の強度(閾値)を超えて第3光ファイバループスイッチ40に入射されていない時には、波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、反射されて再び第6光サーキュレータ44に戻り、外部に放出される。
【００９９】
第6バンドパスフィルタ84を介する理由は、第3光ファイバループスイッチ40等で混入した波長λ1(＝1.53μｍ)の光とは波長の異なる光成分をフィルタリングするためである。
【０１００】
Y点で観測される光パルス列Yは、図6Yに示すようになる。すなわち、図6Aに示された光パルス列Aと同様の光パルス列が再生されることになり、光パルス列Aは、この発明に係る光パケットスイッチング装置によってスイッチングされることになる。図6Yにおいては、光パルス列Aが再生された光パルス列であるという意味から、構成要素である光パルスの一つ一つに、光パルス列Aの個々の光パルスに対応する光パルスを括弧で括って示した。すなわち、光パルス列Aの光パルスS1を図6Yでは、(S1)というように、この他、S2、D1、D2、D3、D4、D5、E1、E2で示された光パルスについても同様である。
【０１０１】
＜光ファイバループスイッチの構成＞
（１）非線形光学素子としての光ファイバループスイッチ
図9を参照して、一種の閾値素子としての機能をそれぞれ果たす第1及び第2光ファイバループスイッチの構成及びその機能を説明する。第1及び第2光ファイバループスイッチは、方向性光結合器90、光サーキュレータ96、光サーキュレータ98、光ファイバ92、非線形光学媒質94を具えて構成される。方向性光結合器90は、a, b, c, dの4つの入出力端を有する。
【０１０２】
図9中に示すP.C.は、光ファイバ92を伝播する光の偏光面を制御する偏波面コントローラであり、第1及び第2光ファイバループスイッチとしての、消光比を高めるために挿入する。後述する図10に示す光ファイバループスイッチにおいても、同様にP.C.で示す偏波面コントローラを使用するが、この使用目的も、図9に示す偏波面コントローラ同様、光ファイバループスイッチとしての、消光比を高めるために挿入する。
【０１０３】
光ファイバ92を、光ファイバループスイッチの単なる構成素材としてではなく構成要素としてみた場合には、光ファイバループ92ということもある。また、a, b, c, dの4つの入出力端を、光が入射する場合は入射端と称し、光が出射する場合は出射端と称するものとする。すなわち、光が、a端から入りc端に進む場合は、入射端aから入射し出射端cから出射すると表現する。一方、光が、c端から入りa端に進む場合は、入射端cから入射し出射端aから出射すると表現する。b端及びd端についても同様である。
【０１０４】
光サーキュレータ96は、第1光ファイバループスイッチの場合には、光サーキュレータ16に、第2光ファイバループスイッチの場合には、光サーキュレータ18に対応する。また、光サーキュレータ98は、第1光ファイバループスイッチの場合には、光サーキュレータ24に、第2光ファイバループスイッチの場合には、光サーキュレータ26に対応する。
【０１０５】
非線形光学媒質94は、Er添加光ファイバを用いた。非線形光学媒質94は、制御光と被制御光が一緒に同一方向に通過するときに限り、被制御光の位相に被制御光の波長分の遅れをもたらす。この理由は、非線形光学媒質94が被制御光を吸収して瞬時に温度が高くなり、そのために被制御光に対する実効屈折率を変化させるためである。この時に、制御光に対する実効屈折率の変化量が、丁度被制御光の波長分の遅れを生じるように、非線形光学媒質94の長さを設定しておく必要がある。
【０１０６】
制御光とは、光ファイバループスイッチに入射する光を、この光ファイバループスイッチを透過させるか、あるいは透過させないで反射させてしまうかを決定する効果を有する光をいうものとする。一方、被制御光は、制御光がこの光ファイバループスイッチ中を被制御光と一緒に光ファイバループ92中を同一の方向に回るように進行し、非線形光学媒質94中を一緒に通過することにより、非線形光学媒質94によって、その伝播速度を制御され、被制御光の波長分の位相変化を受ける。
【０１０７】
ここでは、制御光は、第1半導体レーザ52が発振する波長λ1(＝1.53μｍ)の光であり、被制御光は第2半導体レーザ28が発振する波長λ2(＝1.57μｍ)の光である。非線形光学媒質94であるEr添加光ファイバは、波長λ1(＝1.53μｍ)の光は吸収するが、波長λ2(＝1.57μｍ)の光は吸収しない。そのため、波長λ1(＝1.53μｍ)の光と波長λ2(＝1.57μｍ)の光が同時に非線形光学媒質94を通った時にのみ、波長λ2(＝1.57μｍ)の光の位相がλ2に相当する分遅れるという効果が生じる。非線形光学媒質94は、被制御光は吸収しないが、制御光は吸収する性質を持っている。
【０１０８】
もちろんこのためには、非線形光学媒質94の屈折率の変化が波長λ2(＝1.57μｍ)の光の位相がλ2に相当する分遅れるという効果が得られる程度の十分な強度が必要である。したがって、このため既に説明したように、光ファイバループスイッチは、一種の閾値素子としての機能を有することになる。
【０１０９】
次に、方向性光結合器90の構成とその機能を説明する。方向性光結合器90は、導波する光の波長の数倍程度以内の距離で隣接接近して平行に形成された2本の光導波路から構成されており、この2本の光導波路中を伝播する光は、この2本の光導波路のいずれをも伝播することができるように構成されている。
【０１１０】
すなわち、近接して平行に形成されている部分において、一方の光導波路を伝播している間に、隣の光導波路に移ってしまうことも、また、いったん隣の光導波路に移ってしまい再び元の光導波路に戻ってしまうことも可能である。このように一方の光導波路を伝播している間に、隣の光導波路にその光のエネルギーが100％移ってしまうのに要する、方向性光結合器の最短の長さを結合長という。
【０１１１】
言い換えると、結合長の半分の長さあるいは半分の長さの奇数倍の長さであれば、一方の光導波路に入射した光は、その光強度が半分となって、双方の光導波路に分配されて出力されることになる。このとき、隣の光導波路に移らずに出力される光に対して、隣の光導波路に移って出力される光はその位相が1／4波長分遅れる。
【０１１２】
方向性光結合器の長さとは、平行に形成された2本の光導波路の、光が伝播する方向に平行な方向の長さをいうものとする。また、方向性光結合器90は、上述の説明から明らかなように、4つの入出力端を有することになる。この4つの入出力端を図9においては、a, b, c, dと符号を付して区別し、以後の説明のために、各入出力端をこのa, b, c, dによって指示するものとする。
【０１１３】
ここで、方向性光結合器90を以下の通りに構成する。すなわち、被制御光である波長λ2(＝1.57μｍ)の光に対しては、結合長の半分の長さの奇数倍の長さとなるようにし、制御光である波長λ1(＝1.53μｍ)の光に対しては、結合長の偶数倍の長さとなるように設定する。
【０１１４】
以上のように方向性光結合器90を設定すれば、被制御光である波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、入力端aから入射すれば、その光強度が半分ずつとなって出力端c及びｄから出射する。入力端bから入射した場合も、その光強度が半分ずつとなって出力端c及びｄから出射する。また、入力側と出力側とを反対にして、入力端cから入射すれば、その光強度が半分ずつとなって出力端a及びbから出射する。入力端dから入射した場合も、その光強度が半分ずつとなって出力端a及びbから出射する。
【０１１５】
一方、制御光である波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、必ず入力した光導波路の側から出力される。すなわち、入射端aから入射すれば出射端cから出射され、入射端bから入射すれば出射端dから出射される。逆に入射端cから入射すれば出射端aから出射され、入射端dから入射すれば出射端bから出射される。このときいずれの場合も、出射される光は、その位相が波長分(この場合はλ1)だけ遅れて出射される。
【０１１６】
以上において説明したことから、以下のことが実現することが分かる。波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、光サーキュレータ96を通り、更に方向性光結合器90の入射端aから出射端cを通って光ファイバループ92に入射する。光ファイバループ92を時計回り（CWと表示してある方向）に回って、方向性光結合器90の入射端dから出力端bを通って、光サーキュレータ98を通り、外部に出射される。
【０１１７】
一方、波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、光サーキュレータ98を通り、更に方向性光結合器90の入射端bから入射して、その光強度を二分されて出射端c及びdを通って光ファイバループ92に入射する。出射端cから出射した光は光ファイバループ92を時計回りの方向（CWと表示された方向）に進み入力端dに達する。一方。出射端dから出射した光は光ファイバループ92を反時計回りの方向（CCWと表示された方向）に進み入力端cに達する。
【０１１８】
波長λ2(＝1.57μｍ)の光について更に検討すると、出射端aに到達する光は、入射端bから入射し、出射端dを通って光ファイバループ92を反時計回りに進んで入射端cに達し、入射端cから出射端aに達した光と、入射端bから入射し、出射端cを通って光ファイバループ92を時計回りに進んで入射端dに達し、入射端dから出射端aに達した光である。
【０１１９】
入射端b、出射端d、光ファイバループ92、入射端c、出射端aと進んできた前者の光は、方向性光結合器90において、一度も隣接する光導波路に光が移っていないのに対して、入射端b、出射端c、光ファイバループ92、入射端d、出射端aと進んできた後者の光は、方向性光結合器90において、二度隣接する光導波路に光が移っている。そのため前者の光と後者の光とでは、出射端aにおいてその位相差が丁度波長分となるために干渉して弱めあってしまう。したがって、この場合において、波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、出射端aから出射することがない。
【０１２０】
また、波長λ2(＝1.57μｍ)の光について、出射端bおいて、上述したのと同様の検討をする。入射端b、出射端d、光ファイバループ92、入射端c、出射端bと進んできた光は、方向性光結合器90において、一度隣接する光導波路に光が移っている。すなわち、入射端cから出射端bに進む際に隣接する光導波路に光が移っている。これに対して、入射端b、出射端c、光ファイバループ92、入射端d、出射端 ｂと進んできた光も、方向性光結合器90において、一度隣接する光導波路に光が移っている。すなわち、入射端ｂから出射端ｃに進む際に隣接する光導波路に光が移っている。そのため両者の光は、出射端bにおいてその位相差は生じない。したがって、この場合には、波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、その強度の100％が出射端bから出射して、再び光サーキュレータ98にもどる。
【０１２１】
すなわち、以上をまとめると、波長λ2(＝1.57μｍ)の光については、光ファイバループスイッチは反射器の働きをしている。
【０１２２】
そこで、次に光サーキュレータ96を通して、波長λ1(＝1.53μｍ)の光と波長λ2(＝1.57μｍ)の光との両方が、パルス光として光ファイバループスイッチに入射する場合を検討する。
【０１２３】
波長λ2(＝1.57μｍ)の光については、光ファイバループ92に左回りに進む光と右回りに進む光として常に存在していることは、上述したとおりである。波長λ1(＝1.53μｍ)の光がパルス光として光ファイバループスイッチに入射すると、非線形光学媒質94であるEr添加光ファイバを、この光パルスが反時計回りの方向に波長λ2(＝1.57μｍ)の光と共に通過する時に限り、波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、波長λ2(＝1.57μｍ)の光の位相をこのλ2/2だけ遅らせる。
【０１２４】
この場合非線形光学媒質94でλ2/2だけ位相が遅れた波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、出射端a及び出射端bにおける位相関係が、上述した状況とは丁度反対の状況となり、今度は、光ファイバループスイッチを透過する条件となる。透過した波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、上述した波長λ1(＝1.53μｍ)の光がパルスの同様の形状を有する光パルスとして、波長が単に1.53μｍから1.57μｍに変換された形で、光サーキュレータ96に入射して、図1に示すJ点もしくはK点に進む。
【０１２５】
以上に説明したように、波長がλ1（＝1.53μｍ）である光パルスの強度が上述の閾値、すなわち、非線形光学媒質94でλ2/2の位相が遅れを生じさせる光強度を超えており、かつ光パルスの時間的前後の位置に存在する波長がλ1（＝1.53μｍ）である光パルス以外の成分の強度の最大値が上述の閾値を超えなければ、光ファイバループスイッチからは、波長がλ2（＝1.57μｍ）に変更された光パルス信号として、光サーキュレータ96を介してJ点もしくはK点に向けて導波される。
【０１２６】
（２）光パケットスイッチング素子としての光ファイバループスイッチ
図10を参照して、光パケットスイッチング素子としての機能を果たす、第3光ファイバループスイッチの構成及びその機能を説明する。第3光ファイバループスイッチは、方向性光結合器90S、光サーキュレータ42、光サーキュレータ44、光ファイバ92S、非線形光学媒質94Sを具えて構成される。方向性光結合器90S は、a, b, c, dの4つの入出力端を有する。なお、光ファイバ92Sを、光ファイバループスイッチの単なる構成素材としてではなく構成要素としてみた場合には、光ファイバループ92Sということもある。
【０１２７】
非線形光学媒質94Sには、Er添加光ファイバを用いた。非線形光学媒質94Sは、制御光と被制御光が同時に同方向に通過するときに限り、被制御光の位相に被制御光の波長分の遅れをもたらす。この理由は、非線形光学媒質94Sが被制御光を吸収して瞬時に温度が高くなり、そのために被制御光に対する実効屈折率を変化させるためである。この時に、制御光に対する実効屈折率の変化量が、丁度被制御光の波長分の遅れを生じるように、非線形光学媒質94Sの長さを設定しておく必要がある。
【０１２８】
制御光とは、光ファイバループスイッチに入射する光を、この光ファイバスイッチを透過させるか、あるいは透過させないで反射させてしまうかを決定する効果を有する光を言うものとする。一方、被制御光は、制御光がこの光ファイバループスイッチ中を被制御光と一緒に光ファイバループ92中を同一の方向に回るように進行し、非線形光学媒質94中を一緒に通過することにより、非線形光学媒質94によって、その伝播速度を制御され、被制御光の波長分の位相変化を受ける。
【０１２９】
第3光ファイバループスイッチにおいては、パケットを構成する光パルス列（波長がλ1（＝1.53μｍ）である光）を、光スイッチコントロール信号（波長がλ2（＝1.57μｍ）である光）によって選択する(制御する)というステップを実現する。したがって、この場合、制御光と被制御光の役割が、上述した第1及び第2光ファイバループスイッチの構成及びその機能を説明したときとは、異なる。すなわち、上記パケットを構成する光パルス列（波長がλ1（＝1.53μｍ）である光）が被制御される光であり、光スイッチコントロール信号（波長がλ2（＝1.57μｍ）である光）が制御する光であるので、制御と被制御の立場としての関係は逆であるが、混乱を避けるため、上述の定義の通り、波長λ1(＝1.53μｍ)の光を制御光、波長λ2(＝1.57μｍ)の光を被制御光と呼ぶことにする。
【０１３０】
方向性光結合器90Sにおいては、被制御光である波長λ2(＝1.57μｍ)の光に対しては、結合長の遇数倍の長さとなるようにし、制御光である波長λ1(＝1.53μｍ)の光に対しては、結合長の半分の長さの奇数倍の長さとなるように設定する。
【０１３１】
以上のように方向性光結合器90Sを設定すれば、被制御光である波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、必ず入力した光導波路と反対側の光導波路の側からその強度の100％が出力される。すなわち、入射端aから入射すれば出射端dから出射され、入射端bから入射すれば出射端cから出射される。逆に入射端cから入射すれば出射端bから出射され、入射端dから入射すれば出射端aから出射される。
【０１３２】
一方、制御光である波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、入力端aから入射すれば、その光強度が半分ずつとなって出力端c及びｄから出射する。入力端bから入射した場合も、その光強度が半分ずつとなって出力端c及びｄから出射する。また、入力側と出力側とを反対にして、入力端cから入射すれば、その光強度が半分ずつとなって出力端a及びbから出射する。入力端dから入射した場合も、その光強度が半分ずつとなって出力端a及びbから出射する。
【０１３３】
上述した説明から、以下のことが実現することが分かる。
【０１３４】
波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、光サーキュレータ44を通り、更に方向性光結合器90Sの入射端aから入射して、その光強度を二分されて出射端c及びdを通って光ファイバループ92Sに入射する。出射端cから出射した光は光ファイバループ92Sを時計回りの方向（CWと表示された方向）に進み入力端dに達する。一方、出射端dから出射した光は光ファイバループ92Sを反時計回りの方向（CCWと表示された方向）に進み入力端cに達する。
【０１３５】
波長λ1(＝1.53μｍ)の光について更に検討すると、出射端bに到達する光は、入射端aから入射し、出射端cを通って光ファイバループ92を時計回りに進んで入射端dに達し、入射端dから出射端bに達した光と、入射端aから入射し、出射端dを通って光ファイバループ92を反時計回りに進んで入射端cに達し、入射端cから出射端bに達した光である。
【０１３６】
入射端a、出射端c、光ファイバループ92、入射端d、出射端bと進んできた前者の光は、方向性光結合器90において、一度も隣接する光導波路に光が移っていないのに対して、入射端a、出射端d、光ファイバループ92、入射端c、出射端bと進んできた後者の光は、方向性光結合器90において、二度隣接する光導波路に光が移っている。そのため前者の光と後者の光とでは、出射端bにおいてその位相差が丁度波長分となるために干渉して消滅してしまう。したがって、この場合において、波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、出射端bから出射することがない。
【０１３７】
また、波長λ1(＝1.53μｍ)の光について、出射端aおいて、上述したのと同様の検討をする。入射端a、出射端c、光ファイバループ92、入射端d、出射端aと進んできた光は、方向性光結合器90Sにおいて、一度隣接する光導波路に光が移っている。すなわち、入射端dから出射端aに進む際に隣接する光導波路に光が移っている。これに対して、入射端a、出射端d、光ファイバループ92、入射端c、出射端 aと進んできた光も、方向性光結合器90において、一度隣接する光導波路に光が移っている。すなわち、入射端aから出射端dに進む際に隣接する光導波路に光が移っている。そのため両者の光は、出射端aにおいてその位相差は生じない。したがって、この場合には、波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、出射端aからその強度の100％が出射して、再び光サーキュレータ44にもどる。
【０１３８】
すなわち、以上をまとめると、波長λ1(＝1.53μｍ)の光については、光ファイバループスイッチは反射器の働きをしている。
【０１３９】
そこで、次に光サーキュレータ42を通して、波長λ2(＝1.57μｍ)の光がパルス光として光ファイバループスイッチに入射する場合を検討する。波長λ1(＝1.53μｍ)の光については、光ファイバループ92Sに左回りに進む光と右回りに進む光として常に存在していることは、上述したとおりである。波長λ2(＝1.57μｍ)の光がパルス光として光ファイバループスイッチに入射すると、非線形光学媒質94SであるEr添加光ファイバを、この光パルスが反時計回りの方向に波長λ1(＝1.53μｍ)の光と共に通過する時に限り、波長λ2(＝1.57μｍ)の光は、波長λ1(＝1.53μｍ)の光の位相をこのλ1/2だけ遅らせる。
【０１４０】
この場合非線形光学媒質94Sでλ1/2だけ位相が遅れた波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、出射端a及び出射端bにおける位相関係が、上述した状況とは丁度反対の状況となり、光ファイバループスイッチを透過する条件となる。透過した波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、光サーキュレータ42に入射して、第6バンドパスフィルタ84を通過して図1に示すY点に進む。第6バンドパスフィルタ84を透過させる理由は、光サーキュレータ42から第6バンドパスフィルタ84に入射する光のうち、波長がλ1(＝1.53μｍ)の光だけを選択するようフィルタリングするためである。
【０１４１】
以上に説明したように、波長がλ2（＝1.57μｍ）である光パルスの強度が上述の閾値、すなわち、非線形光学媒質94Sでλ1/2の位相が遅れを生じさせる光強度を超えていれば、光ファイバループスイッチ40からは、波長がλ1（＝1.53μｍ）のパケットが、光サーキュレータ42を介してY点に向けて導波される。
【０１４２】
光ファイバループスイッチ40に入射する波長λ1(＝1.53μｍ)の光は、図6Aで表されたパケットであり、波長がλ2（＝1.57μｍ）である光は、図6Gで表された矩形状の光パルスである。したがって、図6Gで表された波長がλ2（＝1.57μｍ）である方形波状の光パルスと、時間的に重なって光ファイバループスイッチ40に入射し、非線形光学媒質94S中を、時計回り方向に一緒に周回する波長λ1(＝1.53μｍ)の光パルスだけが、選択されて光サーキュレータ42を介してY点に向けて導波されることになる。
【０１４３】
＜光パケットスイッチング装置の動作検証＞
図11から図18を参照して、上述した光パケットスイッチング装置を試作して、光パケットスイッチング動作を確認した結果を説明する。
【０１４４】
図11は、パケット生成部50から生成されたパケットを、図1に示すA点において、光オシロスコープで観測した結果を示す図である。横軸は時間をnsec単位で、縦軸は光強度をmWの単位で、それぞれ目盛って表示してある。以後の説明で参照する図12から図18までにおいても、全て横軸は時間をnsec単位で、縦軸は光強度をmWの単位で、それぞれ目盛って表示してある。したがって以後図の縦軸及び横軸の表す量については、その説明を省略する。
【０１４５】
図11から分かるように、パケット長が異なる4つのパケット(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)が観測されているのが分かる。パケット(イ)、パケット(ロ)、パケット(ハ)、パケット(ニ）のデータビットは、それぞれ、10ビット、5ビット、9ビット、10ビットであり、パケット長が異なるビットが、パケット生成部50から生成されていることが分かる。
【０１４６】
パケット長は異なるが、パケットの構造そのものは同じであるので、以後の説明においては、パケット(イ)を対象にして説明する。図11から図18において、スタートビット、エンドビット及びデータビットに付した、ビットを区別するための符号は、図6において用いたものと同一の意味である。
【０１４７】
また、スタートビットの間隔0.5T、エンドビットの間隔1.5T等、ビットの間隔を決める定数T秒は、ここでは、6.1×10-11秒である。T秒はビットレートで決まる定数であり、この実験におけるビットレートは1/Tで与えられるので、この実施の形態においては、1.6×1010 bit/secであることになる。
【０１４８】
図11に示すパケット(イ)を見ると、スタートビットS1、S2、エンドビットE1、E2及びデータビットD1〜D10までが識別できる。D4とD8は0に相当するビットであるため、この位置には光パルスは存在しない。すなわち、パケット(イ)は1110111011という10ビットのデジタル信号を運んでいることを意味している。
【０１４９】
図12は、図1に示すB点に到達するパケットを、光オシロスコープで観測した結果を示す図である。S2"で示される光スタートトリガー信号が明瞭に識別できる。また、微小光パルスNbで示されるS2"で示される光スタートトリガー信号以外の成分が観測されていることも見て取ることができる。
【０１５０】
図13は、図1に示すC点に到達するパケットを、光オシロスコープで観測した結果を示す図である。E2"で示される光エンドトリガー信号が明瞭に識別できる。また、微小光パルスNcで示される、E2"で示される光エンドトリガー信号以外の成分が観測されていることも見て取ることができる。
【０１５１】
図14は、図1に示すＪ点に到達するパケットを、光オシロスコープで観測した結果を示す図である。S2"で示される光スタートトリガー信号が明瞭に識別できる。また、微小光パルスNbで示されるS2"で示される光スタートトリガー信号以外の成分が、ここでは観測されていないことも見て取ることができる。
【０１５２】
図15は、図1に示すK点に到達するパケットを、光オシロスコープで観測した結果を示す図である。E2"で示される光エンドトリガー信号が明瞭に識別できる。また、微小光パルスNcで示される、E2"で示される光エンドトリガー信号以外の成分が、ここでは観測されていないことも見て取ることができる。
【０１５３】
図16は、図1に示すF点に到達するパケットを、光オシロスコープで観測した結果を示す図である。E2'''及びS2"で示される0.5T秒だけ位相が遅れた光エンドトリガー信号及び光スタートトリガー信号が明瞭に識別できる。また、微小光パルスNb 及び微小光パルスNcで示される成分が、ここでは観測されていないことも見て取ることができる。
【０１５４】
図17は、図1に示すG点に到達する矩形の形状をした光パルスを、光オシロスコープで観測した結果を示す図であるp、q、r、sで示される矩形光パルスが明瞭に識別できる。ここで示すp、q、r、sの各点は、図6で示すp、q、r、sの各点に対応している。
【０１５５】
図18は、図1に示すY点に到達する、この発明の光パケットスイッチング装置によって再生されたパケットを、光オシロスコープで観測した結果を示す図である。図11に示されたパケットを表す光パルス列と同様の光パルス列が再生されることがわかる。すなわちパケット生成部50で生成されたパケットは、この発明の光パケットスイッチング方法を実現する光パケットスイッチング装置によってスイッチングされることが確かめられた。
【０１５６】
以上のように、図1で示すA点からY点までの各点で観測された光パルスの形状は、図6において説明した光パルスの形状と1対1の対応が付けられる。すなわち、上述した光パケットスイッチング装置を試作して、光パケットスイッチング動作を確認する実験によって、この発明の光パケットスイッチング装置が、パケット長が異なる複数のパケットの中から目的とするパケットを光学的にスイッチングするという機能を実現していることが、確認できた。
【０１５７】
【発明の効果】
この発明の方法によれば、パケットに含まれているスタートビットとエンドビットとが再生され、それに基づき光スイッチコントロール信号が生成される。そのため、この光スイッチコントロール信号は、パケット長と等しい幅をもつ矩形パルス信号となるため、いかなるパケット長を有するパケットでも、この光パケットスイッチング方法及び光パケットスイッチング装置によって選択してスイッチングすることができる。
【０１５８】
すなわち、この発明の装置を用いれば、パケット交換方式の光通信システムにおいて重要な機能の一つである、パケット長が異なる複数のパケットの中から目的とするパケットを光学的にスイッチングする、という機能を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光パケットスイッチング装置を示すブロック図である。
【図２】パケット生成部の構成を示すブロック図である。
【図３】パケットの構成図である。
【図４】光トリガー信号抽出部の構成を示すブロック図である。
【図５】  2光束干渉計の構成図である。
【図６】パケットを形成する光パルス列が変換され変化する様子の説明に供する図である。
【図７】光スイッチコントロール信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図８】光パケットスイッチング部を示すブロック図である。
【図９】第1及び第2光ファイバループスイッチの構成図である。
【図１０】第3光ファイバループスイッチの構成図である。
【図１１】光オシロスコープで観測した光パルス列Aを示す図である。
【図１２】光オシロスコープで観測した光パルス列Bを示す図である。
【図１３】光オシロスコープで観測した光パルス列Cを示す図である。
【図１４】光オシロスコープで観測した光パルス列Jを示す図である。
【図１５】光オシロスコープで観測した光パルス列Kを示す図である。
【図１６】光オシロスコープで観測した光パルス列Fを示す図である。
【図１７】光オシロスコープで観測した光パルス列Gを示す図である。
【図１８】光オシロスコープで観測した光パルス列Yを示す図である。
【符号の説明】
10：光トリガー信号抽出部
12：第1の2光束干渉計
14：第2の2光束干渉計
16：第1光サーキュレータ
18：第3光サーキュレータ
20：第1光ファイバループスイッチ
22：第2光ファイバループスイッチ
24：第2光サーキュレータ
26：第4光サーキュレータ
28：第2半導体レーザ
30：第1光遅延線
34：光スイッチコントロール信号生成部
38：光パケットスイッチング部
40：第3光ファイバループスイッチ
42：第5光サーキュレータ
44：第6光サーキュレータ
46、140b、140c：分波器
70、142b、142c：合波器
50：パケット生成部
52：第1半導体レーザ
54：変調信号発生器
56：光変調器
58：バイアス電源
60：第1光増幅器
62：第1バンドパスフィルタ
64：偏波面コントローラ
72：受光器
74：T-フリップフロップ回路
76：第3半導体レーザ
80：第5光増幅器
82：第5バンドパスフィルタ
84：第6バンドパスフィルタ
86：第2光遅延器
90、90S：方向性光結合器
92、92S：光ファイバ
94、94S：非線形光学媒質
96、98：光サーキュレータ
104：第2光増幅器
106：第2バンドバスフィルタ
110：光スタートトリガー信号抽出部
112：光エンドトリガー信号抽出部
120：第3光増幅器
122：第3バンドパスフィルタ
130：第4光増幅器
132：第4バンドパスフィルタ
144b、144c：光遅延器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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