(57)【要約】      （修正有）【課題】高速に光ラベル信号と光ペイロード信号とをひとつのデバイスで作り出す。  【解決手段】光源(2)からの光を入力する光入力手段(3)と，前記光入力手段からの入力光に強度変調を施し，パルス信号(4)を生成するための強度変調手段(5)と，前記強度変調手段によって生成するパスル信号の各パルスについての位相を変調するための位相変調手段(6)と，前記強度変調手段及び前記位相変調手段に印加する電圧信号を発生するための信号発生手段(7)と，を具備し，前記強度変調手段が，前記光入力手段が入力する光に強度変調を施すことにより，パルス信号を生成し，前記信号発生手段が，前記強度変調手段によって生成するパスル信号の各パルスについての位相を変調することにより，各パルスに位相情報を付加する。【選択図】  図１
2006251222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を入力する光入力手段と，
前記光入力手段からの入力光に強度変調を施し，パルス信号を生成するための強度変調手段と，
前記強度変調手段によって生成するパルス信号の各パルスについての位相を変調するための位相変調手段と，
前記強度変調手段及び前記位相変調手段に印加する電圧信号を発生するための信号発生手段と，
を具備し，
前記強度変調手段が，前記光入力手段が入力する光に強度変調を施すことにより，パルス信号を生成し，
前記信号発生手段が，前記強度変調手段によって生成するパルス信号の各パルスの位相を変調することにより，各パルスに位相情報を付加する
光通信システム。
【請求項２】
前記強度変調手段と前記位相変調手段との間には前記パルス信号が前記位相変調手段へ到達する時間を調整する可変遅延手段が設けられ，
前記可変遅延手段が前記パルス信号が前記位相変調手段へ到達する時間を調整することにより，前記位相変調手段が所望のパルスの位相を変調できるように制御される，
請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
光ペイロードデータ信号を生成するための電気信号を前記強度変調手段に入力する請求項１に記載の光通信システム。
【請求項４】
光コードラベル信号と光ペイロードデータ信号とを生成するための請求項１に記載の光通信システム。
【請求項５】
光パケット信号に光ラベル信号を付加するための，光パケット通信において用いられる請求項１に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記光源からの光が，連続光である請求項１に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記強度変調手段と前記位相変調手段が，同一又は別々の基板上に設けられた強度変調器又は位相変調器である，請求項１に記載の光通信システム。
【請求項８】
前記位相変調手段が，
導波路と，前記導波路に形成された金属薄膜ヒータとによって構成されるプレーナ光波回路である，請求項１に記載の光通信システム。
【請求項９】
請求項１の光通信システムを用いて光ラベル信号を生成する，
フォトニックルータ。
【請求項１０】
請求項１の光通信システムを用いて光ラベル信号を生成するフォトニックルータを用いた，光パケット通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光パケット通信におけるノードにおいて用いられる光デバイスなどに関する。本発明は，より詳しくは，光ラベル信号と光ペイロードデータ信号とを生成することができ，また光ＷＤＭ信号の光ラベルを分析し，新たに光ラベルを付加できる光デバイスなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，インターネットなどの情報通信ネットワークを利用した情報通信が広く利用され，情報通信量が増加の一途をたどっている。このため，大量の情報を高速に伝えることができるフォトニックネットワークについて研究がなされている。フォトニックネットワークを実現するためには，フォトニック伝送技術と，フォトニック転送技術の2つの要素技術が必要となる。
【０００３】
フォトニック伝送技術として，長分割多重技術（WDM）が開発されている。一方，情報転送については，従来は，光情報をいったん電気情報に変換して，それを光情報に戻していた。しかしながら，電気情報により光情報を転送する場合には，時間がかかるなどフォトニックネットワークの効果を台無しにしてしまうという問題があった。このような電気的ルータではなく，光情報のままで転送するルータが期待される。これが，フォトニックルータであり，そのようなルータを利用したルーティング技術の開発が望まれている。光パケットスイッチング技術は，フォトニックルータを可能とする技術として期待されている（例えば，K. Kitayama, and N. Wada‘Photonic IP routing’, IEEE Photonics Technol. Lett., 1999, 11, (12), pp. 1689-1691）。
【０００４】
超高速の光パケットスイッチングを達成するためには，光データペイロード信号（光ペイロード信号ともいう）に光領域においてヘッダ信号を付加する技術が必要となる。そのヘッダ信号における光ラベル信号は，そのペイロードデータが送られる経路情報を含むものであり，やはり光領域において機能するものでなければならない。このような光ラベル信号を得るために，波長による信号，サブキャリヤを用いるなど様々な試みがなされている（例えば，(i)Y.M. Lin, W.I. Way, G.K. Chang ‘A Novel Optical Label Swapping Technique Using Erasable Optical Single-Sideband Subcarrier Label, IEEE Photonics Technol. Lett., 2000, 12, (8), pp. 1088-1090，(ii) C. Bintjas, N. Pleros, K. Yiannopoulos, G. Theophilopoulos, M. Kalyvas, H. Avramopoulos, and G. Guekos: ‘All-Optical Packet Address and Payload Separation’, IEEE Photonics Technol. Lett., 2002, 14, (12), pp. 1728-1730，（iii）J. Zhang, N. Chi, P. Holm-Nielsen, C. Peucheret, and P.Jeppesen: ‘A Novel Optical Labeling Scheme Using a FSK Modulated DFB Laser Integrated with an EA Modulator’, in Proc. OFC2003, 2003, TuQ5及び(iv) J. Yu, G.K. Chang, and Q. Yang: ‘Optical Label Swapping in a Packet-Switched Optical Network Using Optical Carrier Suppression, Separtion, and Wavelength Conversion’, IEEE Photonics Technol. Lett., 2004, 16, (9), pp. 2156-2158を参照のこと）。このような光ラベル信号を得るために最も大切なことは，その光ラベル信号をどのようにして生成するかなどであり，それは光パケットスイッチングシステムの性能に大きな影響を与える。
【０００５】
このような背景のなか，光トランスバーサルフィルターを用いた光コードラベル技術が開発された（下記非特許文献１，及び下記非特許文献２）。しかしながら，この技術によれば，各ノードにおいて，一つ一つのアドレスに対応した，符号（復号）器を設けなければならないのでスケーラビリティを欠くなどの問題がある。特に，メッシュ状のネットワークにおいては，各ノードに多くの符号（復号）器を並行して並べなければならないという問題がある。
【０００６】
また，光ラベル信号と，光ペイロード信号とを別々に生成し，それをカプラなどの合波器で合波することにより，光ラベル信号と，光ペイロード信号とが一体となった光パケット信号を生成するデバイスも知られている。このような装置であれば，光ラベル信号を製造する装置と，光ペイロード信号を製造する装置とを別々に設けなければならない。
【特許文献１】J. Yu, G.K. Chang, and Q. Yang: ‘Optical Label Swapping in a Packet-Switched Optical Network Using Optical Carrier Suppression, Separtion, and Wavelength Conversion’, IEEE Photonics Technol. Lett., 2004, 16, (9), pp. 2156-2158
【特許文献２】N. Wada, and K. Kitayama: ‘Photonic IP routing using optical codes: 10 Gbit/s optical packet transfer experiment’, in Proc. Optical Fiber Communication Conference (OFC2000), 2000, 2, pp. 362-364
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は，高速に光ラベル信号と光ペイロード信号とをひとつのデバイスで作り出すことができる光デバイスを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は，光パケットスイッチに用いられ，高速に光ラベル信号と光ペイロード信号とを作り出すことができる光デバイスを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は，高いスケーラビリティを達成し，設備規模を縮小できる，光パケット通信のノードなどに用いられる光デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は，上記課題のうち少なくともひとつを解決するためのものである。本発明は，基本的には，強度変調器と位相変調器とを具備し，強度変調器によりシードパルスと光ペイロード信号を生成した後，そのシードパルスにタイミングを合わせて位相変調を施すことにより，光ラベル信号とし，これにより光パケット信号を生成できるという知見に基づくものである。
【００１１】
より具体的には，本発明は，光源２からの光を入力する光入力手段３と，前記光入力手段からの入力光に強度変調を施し，パルス信号４を生成するための強度変調手段５と，前記強度変調手段によって生成するパスル信号の各パルスについての位相を変調するための位相変調手段６と，前記強度変調手段及び前記位相変調手段に印加する電圧信号を発生するための信号発生手段７と，を具備し，前記強度変調手段が，前記光入力手段が入力する光に強度変調を施すことにより，パルス信号を生成し，前記信号発生手段が，前記強度変調手段によって生成するパスル信号の各パルスについての位相を変調することにより，各パルスに位相情報を付加する光通信システム，そのような光通信システムを用いて光ラベル信号を生成する，たとえば，フォトニックインターネットルータとして用いられるフォトニックルータ，及びそのようなルータを用いる光パケット通信ネットワークなどに関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば，強度変調手段により，光ラベル信号のシードパルスと，そのシードパルスとはデータ速度の異なる光ペイロード信号とを作り出し，位相変調手段が，例えばそのシードパルスの各パルスについて位相変調を行うことにより，光ラベル信号を生成することができるので，高速に光ラベル信号と光ペイロード信号とをひとつのデバイスで作り出すことができる光デバイスを提供することができる。
【００１３】
本発明によれば，光パケットスイッチに用いられ，高速に光ラベル信号と光ペイロード信号とを作り出すことができる光デバイスを提供することができる。
【００１４】
本発明によれば，ひとつの光デバイスで，信号発生手段が，様々なデータ速度を有する光ラベル信号と光ペイロード信号とを生成できるので，スケーラビリティを達成し，設備規模を縮小できる，光パケット通信のノードなどに用いられる光デバイスを提供することができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下，図面を用いて本発明の第一の態様にかかる光デバイスの例を説明する。図１は，本発明の光デバイスの基本構造を示すブロック図である。図１に示されるように本発明の第一の態様にかかる光デバイス１は，光源２からの光を入力する光入力手段３と，前記光入力手段３からの入力光に強度変調を施し，パルス信号４を生成するための強度変調手段５と，前記強度変調手段５によって生成するパスル信号の各パルスの位相を変調するための位相変調手段６と，前記強度変調手段及び前記位相変調手段に印加する電圧信号を発生するための信号発生手段７と，を具備し，前記強度変調手段が，前記光入力手段が入力する光に強度変調を施すことにより，パルス信号を生成し，前記信号発生手段が，前記強度変調手段によって生成するパルス信号の各パルスについての位相を変調することにより，各パルスに位相情報を有するパスル信号８を得るための光通信システムである。
【００１６】
光通信システムは，たとえば光ファイバなどの光伝送路とプレーナ光波回路とが適宜光学的に接続された光学系と電力系とを有する光学モジュールであっても良いし，ひとつの基板上に設けられたプレーナ光波回路と電力系とによって構成されるモジュールであってもよい。
【００１７】
光通信システムが，プレーナ光波回路（ＰＬＣ）を含む場合，基板及び各導波路は，光を伝播することができるものであれば，特に限定されない。例えば，ＬＮ基板上に，Ti拡散のニオブ酸リチウム導波路を形成しても良いし，シリコン（Si）基板上に二酸化シリコン（SiO2）導波路を形成しても良い。また，InPやGaAs基板上にInGaAsP，GaAlAs導波路を形成した光半導体導波路を用いても良い。基板として，ＸカットＺ軸伝搬となるように切り出されたニオブ酸リチウム （LiNbO3：LN）が好ましい。これは大きな電気光学効果を利用できるため低電力駆動が可能であり，かつ優れた応答速度が得られるためである。この基板のＸカット面（ＹＺ面）の表面に光導波路が形成され、導波光はＺ軸（光学軸）に沿って伝搬することとなる。Ｘカット以外のニオブ酸リチウム基板を用いても良い。また，基板として，電気光学効果を有する三方晶系、六方晶系といった一軸性結晶、又は結晶の点群がＣ3V，Ｃ3，Ｄ3，Ｃ3h，Ｄ3hである材料を用いることができる。これらの材料は、電界の印加によって屈折率変化が伝搬光のモードによって異符号となるような屈折率調整機能を有する。具体例としては、ニオブ酸リチウムの他に、タンタル酸リチウム （LiTO3：LT），β−BaB2O4（略称BBO），LiIO3等を用いることができる。
【００１８】
基板の大きさは，所定の導波路を形成できる大きさであれば，特に限定されない。基板の長辺の長さとして，１ｃｍ〜１０ｃｍがあげられ，２ｃｍ〜５ｃｍであれば好ましく，２ｃｍ〜４ｃｍであればより好ましい。各導波路の幅，長さ，及び深さも本発明のモジュールがその機能を発揮しうる程度のものであれば特に限定されない。各導波路の幅としては，たとえば１〜２０マイクロメートル程度，好ましくは５〜１０マイクロメートル程度があげられる。また，導波路の深さ（厚さ）として，１０ｎｍ〜１マイクロメートルがあげられ，好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００１９】
光入力手段は，光源からの光を本発明のデバイス内に入力するためのものであり，光源からの光を本発明の光通信システムに導入できるものであれば特に限定されない。光入力手段として，ＰＬＣ上に設けられた導波路であってもよいし，導波路と連結された光ファイバ，フォトカプラなどであってもよい。
【００２０】
強度変調手段は，光入力手段からの入力光に強度変調を施し，パルス信号を生成するためのものであり，光デバイスに用いられる公知の強度変調器を用いることができる。パルス信号は，１又は複数のパルスにより構成される信号であるが，通常は複数のパルスにより構成される信号である。強度変調手段として，電気光学効果を利用して変調を行うものがあげられる。また，強度変調手段として，マッハツェンダー型導波路とマッハツェンダー型導波路の両アームに形成された金属薄膜ヒータとによって構成されるプレーナ光波回路によって構成されるものがあげられる。そして，この金属薄膜ヒータには，後述する信号発生手段から任意に設定可能な電圧信号が印加され，これにより，入力光に強度変調を施し，パルス信号を生成できる。なお，強度変調手段として，好ましいものは，電気光学効果を利用して変調を行うものである。電気光学効果を利用する強度変調手段であれば,たとえば，ギガビット／秒を超えるような高速な変調をも行うことができるからである。強度変調手段により，例えば，パルスのある／なしを情報とした，ＯＯＫ信号を得ることができる。なお，信号発生手段からの電圧信号を制御することで，光ラベル部に相当する部位のパルス信号（シードパルス）と，光情報に相当する部位のパルス信号（光ペイロード信号）とのデータ速度を異ならせたパルスを生成できる。
【００２１】
シードパルスのデータ速度は，光ラベルが復号器によって物理的に分離されることが意図されているので，復号器側のチップ間隔に依存することになるが，例えばパルス周期として1GHz〜100GHzがあげられ，好ましくは5GHz〜50GHzであり，より好ましくは10GHz〜15GHzである。また，光ペイロード信号のデータ速度は，ネットワークのリンク速度に依存するので，通常は，10Gbit/sz〜40Gbit/szであり，10Gbit/s〜160Gbit/sであってもよい。このようにデータ速度が異なるパルス信号列を生成するために本発明の強度変調器はパルスパターン発生機能を具備し，ラベル信号とペイロードデータのパルス間隔が異なる信号を強度変調器に入力することにより，ひとつの強度変調器によってデータ速度が異なるパルス信号列を得ることができる。
【００２２】
なお，強度変調器による強度変調は，基本的には所定周期ごとに一定であればよく，これによりパルス列を生成できる。しかし，パルスがある，ないによって，ＯＯＫ（オンオフキーイング）情報をもたらすこともできるし，パルスの強度を多段階とし，多くの情報を含めさせてもよい。ただし，そのように強度が多段階となった場合に，それらのパルスについて，位相変調を施すための電圧値を制御することは容易ではないため，少なくとも光ラベル部の光パルス強度を一定とすることが好ましい。
【００２３】
位相変調手段は，強度変調手段によって生成するパスル信号の各パルスの位相を変調するためのものである。位相変調手段として，光学系において用いられる公知の位相変調器を用いることができる。位相変調手段として，電気光学効果を利用して変調を行うものがあげられる。また，位相変調手段として，導波路と，導波路に形成された金属薄膜ヒータとによって構成されるプレーナ光波回路を用いても良い。この位相変調器は，前記した強度変調器と基本的には同様な素材構成を採用することができる。そして，強度変調手段と位相変調手段とは，同一の基板上に設けられても良いし，別々の基板上に設けられてもよい。なお，位相変調手段として，好ましくは，電気光学効果を利用して変調を行うものである。位相変調手段が変調を加えるパルスは，例えば，光ラベルのパルス列のみであっても良いし，光ペイロード部のパルス列であっても，それら両方であってもよいが，好ましくは光ラベルのパルス列のみの位相を変調する。
【００２４】
本発明では，強度変調手段が生成したパルス信号の各パルスについて位相変調を施すので，パルスに位相変調を施すタイミングを制御する必要がある。このような制御は，後述の信号発生手段が制御しても良い。また，タイミングを制御するために，強度変調手段と前記位相変調手段との間にはパルス信号が前記位相変調手段へ到達する時間を調整する可変遅延手段が設けられることが好ましい。可変遅延手段によれば，パルス信号が位相変調手段へ到達する時間を調整することができるので，位相変調手段が所望のパルスの位相を変調できることとなる。
【００２５】
このような可変遅延手段として，例えば，位相変調手段における位相変調後の光パルススペクトルを観測して，それをフィードバックすることにより例えばミラーの位置を可動とすることにより光路の長さを調整するものがあげられる。また，それとは別の可変延長手段として，可変光遅延線があげられる。この可変延長手段は，光路長を物理的に変化させるため，ふさわしいタイミングに位相変調手段による変調のタイミングを制御ができる。
【００２６】
上記以外に，位相変調手段による変調のタイミングを制御する変調時間制御手段として電気遅延器を具備し，位相変調器に印加する電気信号のタイミングを制御することにより，位相変調手段による変調のタイミングを制御するものがあげられる。
【００２７】
位相変調手段によって，変調される位相として，０又はπ（パイ）の２種類の信号があげられ，これにより位相シフトキーイング（ＰＳＫ）を行うことができる。たたし，位相変調手段によって，変調される位相は，０とパイとに限定されず，０，２／３パイ（１２０度），及び４／３パイ（２４０度）であってもよいし，さらに複数種類の位相情報を含むように制御しても良い。このような位相は，ヒータに加えられる電圧量を制御することにより制御できる。
【００２８】
信号発生手段は，強度変調手段及び位相変調手段に印加する電圧信号を発生するためのものである。信号発生手段は，強度変調手段用と位相変調手段用とで別々に設けられていても良いし，ひとつのものが両方の手段に用いられる電圧信号を発生しても良い。信号発生手段として，公知の信号源を用いることができ，好ましくはＲＦ（ラジオ周波数）信号を発生できる信号源を用いることが好ましい。
【００２９】
本発明では，基本的には，信号発生手段が発生した電圧信号に基づいて，光パルス列が生成され，位相変調が施される。そこで，信号発生手段は，様々な速度の電圧信号を，生成可能なものであることが好ましい。また，位相変調を施すタイミングを制御しなければならないので，そのようなタイミングを制御する手段を有するものが好ましい。具体的には，先に述べたもののほか，電気的カウンタ等を用いて位相変調を開始する時刻を制御することによりタイミングを制御するものがあげられる。
【００３０】
光源として，連続光の光源が好ましい。連続光であれば，強度変調することによりパスル列を生成できるからである。光源として，レーザダイオード，固体レーザ，色素レーザ，ファイバリングレーザ及び気体レーザなどを用いることができ，小型で発振が容易なので，好ましくは，レーザダイオードである。光源の波長として，たとえば1550.92nmがあげられるが，これに限定されるものではなく，たとえば，光ファイバの全伝送帯域の波長があげられ，現実的には伝送路中の光増幅器の利得帯域内の波長が好ましく，C-band内の波長であればより好ましい。光源の強度として，たとえば，光ファイバ伝送システムにおいて中継器から中継器の間を信号が伝搬する時に，強度の減衰により，信号が雑音に埋もれてしまう事のない強度があげられ，逆に強度が大きすぎてファイバ中における非線形現象を引き起こすことのない強度が好ましく，通常は-20dBmから+10dBm程度であればより好ましい。
【００３１】
本発明の光デバイスにおける各構成は，先に説明したとおり，同一の基板上に設けられた導波路などによって構成されても良いし，様々なパーツに分解され，光路が，光ファイバやミラーなどによって連結されるものであっても良い。
【００３２】
以下では，本発明の光デバイスの動作例を説明する。まず，連続光が本発明の光デバイスに入力する。そして，強度変調手段が，連続光に強度変調を施す。これにより，複数のパルス信号が生成する。このパルス信号は，後にラベル信号とされる部位と，ペイロード信号とされる部位とを含んでおり，好ましくはこれらのデータ速度が異なっている。データ速度が異なっているので，後の復号器において，ラベル信号を有するヘッダ部分のみが分離されうる。このように，データ速度の異なる部分を有するパルス列は，先述の強度変調手段や信号発生手段により得られる。強度変調手段によって生成されたパルス列の各パルスには，位相変調器により位相変調が施され，位相変調情報が乗せられる。このようにして，光ラベル信号と光ペイロード信号とを有する光パケットが生成される。
【００３３】
本発明の光デバイスは，上記以外に以下のように動作しても良い。すなわち，光ネットワークのノードにおけるフォトニックルータ（光スイッチ）として機能しても良い。例えば，あるネットワークからアドレス情報を含むヘッダ部と，情報を含むペイロード部とを含む光パケットを，ほかのネットワークに転送する場合，そのヘッダ部を分析してアドレス情報をえる。そして，光パケットから，ヘッダ部を取り除き，本発明の光デバイスへと入力する。そして，そのペイロード部の前後（好ましくは前）に，アドレス情報を分析した新たらしい光ラベル信号を生成し，他のネットワークへ転送する。光ラベルの製造方法は，前記したとおりであり，強度変調手段によりシードパルスを生成し，シードパルスに位相変調を施せばよい。他のネットワークでは，復号器によって，ヘッダ部分が分離され，光ラベルのもつ情報が分析される。これにより光スイッチが達成される。また，本発明の光デバイスは，ヘテロダイン検波を行うためのローカル符号生成器としても使用されうる。これはＣＤＭＡの基本技術であるので，本発明の光デバイスを用いれば，光パケット通信ネットワークなどに用いられる光情報通信システムを効果的に構築できることとなる。
【実施例１】
【００３４】
以下，実施例を用いて本発明を具体的に説明する。図２は，実施例１における光デバイスを含む光パケット通信ネットワークを示す概念図である。図２に示されるように，このネットワーク１０は，光ラベル及びデータを生成するための光デバイス１１と，復号器１２とを含む。このネットワークでは，ＣＷ光源１３として，分布帰還型（DFB）レーザを用いた。この光源の波長は，1550.92nmであり，出力は，+5dBmであった。強度変調器１４として，LiNbO3強度変調器を用いた。また位相変調器１５として，LiNbO3位相変調器を用いた。各光路は，逆分散ファイバ（ＲＤＦ）で連結した。なお，逆分散ファイバは分散補償ファイバ（ＤＣＦ）として用いた。強度変調器が生成する光パルスのうちペイロード部のデータレートをネットワークのリンクの速度に合うように制御し，ラベル部のデータレートを復号器のチップ間隔に合わせるように制御した。このネットワークでは，光パケットの，物理的な時間間隔と位相情報とを用いてラベルを判別するため，ひとつの強度変調器で異なるレートのパルスを生成する工夫をした。具体的には，強度変調器とパルスパターン発生器１６とを用意し，ラベルとペイロードデータのパルス間隔を異なったものに変調することでこれを達成した。
【００３５】
強度変調器により生成した光パケットについて，位相変調器でラベル部分のパルスのみに位相変調をかけた。この際，位相変調器の変調電圧とラベルパルスのタイミングを厳密に合わせる必要があるため，可変遅延線を位相変調器の前段に挿入し，入力する光パルスの光路長を制御することによりタイミング調整を行った。このようにして生成した双極性光符号ラベルを持つ光パケットを，光トランスバーサルフィルタ型の光復号器を通過させることによる光符号のマッチトフィルタリングにより宛先を識別した。
【００３６】
この系の光復号器１２として，光トランスバーサルフィルタ型の光復号器を用いた。この光トランスバーサル型の光復号器は，従来から用いられているもので，複数の調整可能なタップ（Tunable Tap）と，位相変調器とそれらをつなぐ光路と具備する。光トランスバーサルフィルタ型の光復号器として，より具体的には，NEL製光トランスバーサルフィルタ型復号器を用いた。図２に示されるように復号器器の光路はタップにより分岐されており，各分岐の末端部と対抗する分岐間に位相変調器が設けられており，位相変調器を含む分岐間は，それぞれ光路の長さが異なるので，時間差（遅延）を生じるようにしてある。このような構成をとるので，この実施例の光復号器では，光符号のマッチトフィルタリングを行うことによりあて先を識別できる。
【００３７】
図３は，強度変調器によって生成したシードパルスの例を示すオシロスコープによるチャートである。オシロスコープのひとメモリは，200psを表す。なお，縦軸は強度であり，その単位は任意単位である。図３から，強度変調器により，強度がおおよそそろったパルス列（後の光ラベル）が生成したことがわかる。
【００３８】
そして，図２中に示されるように，パルス列は，位相変調器によりパルスごとに位相変調が施され，[０ππ００ππ０]といった位相情報を持つ光ラベル信号に変換される。さらに，復号器では，復号器の間隔などと光ラベル信号とがマッチした場合は，光信号が出力され，マッチしない場合は光信号強度が弱くなる。
【００３９】
図４〜図６に，本実施例の各点におけるラベル識別パルスの理論計算値を表すグラフと，実測値を表すグラフを示す。図４は，光ラベルが，[00000000]で，復号器が[00000000]である場合の，光ラベルの出力を示すグラフである。図４（Ａ）は，理論値を表すグラフであり，図４（Ｂ）は実測値を表すグラフである。グラフにおいて，縦軸はパルス強度（任意単位）を示し，横軸は時間（ひとめもり200ps）を示す。
【００４０】
図５は，光ラベルが，[0ππ00ππ0]で，復号器が[0ππ00ππ0]である場合の，光ラベルの出力を示すグラフである。図５（Ａ）は，理論値を表すグラフであり，図５（Ｂ）は実測値を表すグラフである。グラフにおいて，縦軸はパルス強度（任意単位）を示し，横軸は時間（ひとめもり200ps）を示す。図４と図５とから，光ラベルと復号器とがマッチする場合に，光パルスが理論値とほぼ一致する時間波形をもって観測されたことがわかる。
【００４１】
図６は，光ラベルが，[0000ππππ]で，復号器が[0ππ00ππ0]である場合の，光ラベルの出力を示すグラフである。図６（Ａ）は，理論値を表すグラフであり，図６（Ｂ）は実測値を表すグラフである。グラフにおいて，縦軸はパルス強度（任意単位）を示し，横軸は時間（ひとめもり200ps）を示す。図６から，光ラベルと復号器とがマッチしない場合，理論値とほぼ一致し，光パルスの強度が弱まることがわかる。この自己・相互相関波形の結果から，本実施例の光デバイスを用いれば，光パケットのアドレスを認識できることが確認された。
【実施例２】
【００４２】
図７は，実施例２におけるネットワークモデルを示す図である。図７に示されるように，このネットワークモデルは，リングネットワークのノードにおいて波長及びパケット単位でのデータの分岐挿入が可能なシステム(OADM)である。このシステムを利用することで，波長単位かつパケット単位でデータの分岐挿入を行うために波長の利用効率が向上し，柔軟なパス設定が可能なノードシステムが可能となる。図７に示されるように，この光波長/パケット分岐挿入装置（OADM：Optical Add/Drop Multiplexer）２１は，任意要素の増幅器２２と，カプラなどの光分波器又は光合波器２３と，音響光学光可変フィルタ（AOTF: Acousto-optic tunable filter）２４と，光パケット分岐挿入装置（PADM: Optical packet ADM）２５と，リジェクションフィルタ２６とを有する。
【００４３】
この実施例では，増幅器としてIPG製EAD-40-C2-W-FCを用いた。AOTFとして富士通製の音響光学光可変フィルタを用いた。波長多重信号（ＷＤＭsignal）が，ネットワークから，OADMに入力する。入力したWDM信号は，増幅器により増幅される。増幅されたWDM信号は，光分波器により分波される。AOTFが，分波されたWDM信号からひとつの波長信号を選択し，PADMへ伝える。PADMでは，光信号はアドレス認識部とスイッチング部に分岐される。アドレス認識部では，光復号器を用いて光信号（光パケット）のラベル信号（アドレス）を識別する。スイッチング部では，アドレス認識部の出力結果を受けて，光パケットの分岐挿入が行われる。PADMから出力された光信号（光パケット）は，リジェクションフィルタを通過したWDM信号と合波し，ネットワークに出力される。
【００４４】
図８は，図７のOADMを用いた実証実験を示す図である。ノードは，けいはんな，奈良間を折り返し３ノード構成とした。この実証実験では，JGNIIフィールド敷設ファイバを用いて行った。JGNIIフィールド敷設ファイバとは，超高速・高機能研究開発テストベッド・ネットワークとして，独立行政法人情報通信研究機構（NICT）が2004年4月から運用を開始したオープンなテストベッド・ネットワーク環境である。
【００４５】
図９は，光デバイスの具体的構成例を示す図である。キャリアバンドは，１６波長とし，ビットレート１０Gbpsでトータル９０ｋｍの伝送実験を行った。この実験ではノード番号１のけいはんな局で，パケットを生成した。パケット生成にあたり，１６個のＬＤ（レーザダイオード）からの出力光をＰＣ（偏光面調整器）に入力し，ＡＷＧ（アレー導波路回折格子）により合波し，波長多重（ＷＤＭ）を行った。また，信号源（ＳＧ）として，Anritsu（アンリツ）製MT9812Bを用いた。強度変調器（ＩＭ）のパルスパターンジェネレータとして，Anritsu製MP1775Aを用いた。また，４０Ｇマルチプレクサとして，Anritsu製MP1801Aを用いた。強度変調器として，ニオブ酸リチウム基板上にヒータを有する住友大阪セメント製T-MZ1.5-40を用いた。位相変調器（ＰＭ）のパルスパターンジェネレータとして，Anritsu製MP1775Aを用いた。また，４０Ｇマルチプレクサとして，Anritsu製MP1801Aを用いた。位相変調器として，ニオブ酸リチウム基板上にヒータを有するFujitsu（富士通）製位相変調器を用いた。強度変調器によりラベル信号として，１２．５Ｇｂｐｓの伝送速度を持つＲＺ信号を生成した。このシードパルスは，パスル間隔が約８０ｐｓであり，８個のＲＺ信号によって構成された。一方，ペイロード部として，１０Ｇｂｐｓの伝送速度を持つ，２０４８ビットのＲＺ信号によって構成される光パケット信号を生成した。位相変調器では，ペイロード部には変調を加えず，ラベル信号にのみ位相変調を加えた。第１の符号は，０ππ００ππ０であり，第２の符号は００００ππππであった。
【００４６】
図１０は，位相変調後の，光通信システムにより光コードラベル信号（ラベル信号）とペイロード信号とを有する第１及び第２のパケットを示す図面に変わるグラフである。図１０（Ａ）は，第１及び第２のパケット（符号は上記のとおり）を示す図面に変わるオシロスコープ図であり，横軸が時間（一メモリ当り５０ｎｓ）であり，縦軸は任意強度である。図１０（Ｂ）は，第１のパケットの一部を拡大したものであり，８チップからなる光コードラベル信号を示すものである。横軸が時間（一メモリ当り１００ｐｓ）であり，縦軸は任意強度である。図１０（Ｃ）は，光を波長領域にて観察したスペクトル図である。本実施例では，図１０（Ａ）に示されるとおり，第１及び第２のパケット（符号は上記のとおり）を生成できた。
【００４７】
図１１は，シングルモードファイバ（ＳＭＦ）及び逆分散ファイバ（ＲＤＦ）を分散補償ファイバ（ＤＣＦ）として用いて３２ｋｍ伝送後のノード番号２での分岐挿入動作の様子を示す図である。図１２は，ノード番号２の各点における光信号の図面に変わるグラフである。図１２（Ａ）は，ノード番号２に入力されるＷＤＭ信号を示すスペクトル図である。図１２（Ｂ）は，ＡＯＴＦにより選択された後の光信号を示すスペクトル図である。図１２（Ｃ）は，リジェクションフィルタを通過した光信号を示すスペクトル図である。図１２（Ｄ）は，ＰＡＤＭにより分岐（下図）及びスルー（上図）される光信号を示すオシロスコープ図である。図１２（Ｅ）は，ＰＡＤＭによりスルーされた光信号に加えられる光信号を示すオシロスコープ図である。図１２（Ｆ）は，ＰＡＤＭによりスルーされた光信号に新たなパケット（Add Packet）が挿入された光信号を示すオシロスコープ図である。図１２（Ｇ）は，第８チャネルが除かれたＷＤＭ信号（図１２（Ｃ））と，新たなパケットが挿入された信号（図１２（Ｅ））とが合波された光信号のスペクトル図である。
【００４８】
ノード番号２に入力されるＷＤＭ信号は，１６波長を有する光信号である（図１２（Ａ））。そして，ＡＯＴＦにより，たとえば第８チャネルの光信号（中心周波数１５４４．５３１５４５ｎｍ）のみが選択される（図１２（Ｂ））。リジェクションフィルタを通過するのは，この第８チャネルの光信号を除いた信号である（図１２（Ｃ））。第８チャネルの光信号は，ＰＡＤＭに入力され，アドレス認識が行われノードのアドレスとラベルのアドレスが一致する所望のパケットは分岐（ドロップ）され，それ以外はスルーする（図１２（Ｄ））。また，スルーした信号のうち，パケットが分岐されて空いた部分には新たなパケット（図１２（Ｅ））が挿入される（図１２（Ｆ））。そして，この光信号は，第８チャネルが除かれたＷＤＭ信号と合波され（図１２（Ｇ）），ノード番号３へと送られる。
【００４９】
図１３は，ノード番号３での光信号の様子を示す図である。図１４は，ノード番号３の各点における光信号の図面に変わるグラフである。図１４（Ａ）は，ノード番号３に入力されるＷＤＭ信号を示すスペクトル図である。図１４（Ｂ）は，ＡＯＴＦにより選択された後の光信号を示すスペクトル図である。図１４（Ｃ）及び図１４（Ｄ）は，ＰＡＤＭにより分岐（下図）及びスルー（上図）される光信号を示すオシロスコープ図である。図１３に示されるように，このノードでは，たとえば，第８番目の光信号が選択される。そして，ノード番号２の場合と同様にアドレス処理が行われ，光パケットの分岐処理が行われる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の光デバイスは，上記のとおり，光情報通信の分野で利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は，本発明の光デバイスの基本構造を示すブロック図である。
【図２】図２は，実施例１における光デバイスを含む光パケット通信ネットワークを示す概念図である。
【図３】図３は，強度変調器によって生成したシードパルスの例を示すオシロスコープによるチャートである。
【図４】図４は，光ラベルが，[00000000]で，復号器が[00000000]である場合の，光ラベルの出力を示すグラフである。図４（Ａ）は，理論値を表すグラフであり，図４（Ｂ）は実測値を表すグラフである。グラフにおいて，縦軸はパルス強度（任意単位）を示し，横軸は時間（ひとめもり200ps）を示す。
【図５】図５は，光ラベルが，[0ππ00ππ0]で，復号器が[0ππ00ππ0]である場合の，光ラベルの出力を示すグラフである。図５（Ａ）は，理論値を表すグラフであり，図５（Ｂ）は実測値を表すグラフである。グラフにおいて，縦軸はパルス強度（任意単位）を示し，横軸は時間（ひとめもり200ps）を示す。
【図６】図６は，光ラベルが，[0000ππππ]で，復号器が[0ππ00ππ0]である場合の，光ラベルの出力を示すグラフである。図６（Ａ）は，理論値を表すグラフであり，図６（Ｂ）は実測値を表すグラフである。
【図７】図７は，実施例２におけるネットワークモデルを示す図である。
【図８】図８は，図７のOADMを用いた実証実験を示す図である。
【図９】図９は，光デバイスの具体的構成例を示す図である。
【図１０】図１０は，位相変調後の，光通信システムにより光コードラベル信号（ラベル信号）とペイロードデータ信号とを有する第１及び第２のパケットを示す図面に変わるグラフである。図１０（Ａ）は，第１及び第２のパケット（符号は上記のとおり）を示す図面に変わるオシロスコープ図であり，横軸が時間（一メモリ当り５０ｎｓ）であり，縦軸は任意強度である。図１０（Ｂ）は，第１のパケットの一部を拡大したものであり，８チップからなる光コードラベル信号を示すものである。横軸が時間（一メモリ当り１００ｐｓ）であり，縦軸は任意強度である。図１０（Ｃ）は，光を波長領域にて観察したスペクトル図である。
【図１１】図１１は，シングルモードファイバ（ＳＭＦ）及び分散補償ファイバ（ＤＣＦ）で３２ｋｍ伝送後のノード番号２での分岐挿入動作の様子を示す図である。
【図１２】図１２は，ノード番号２の各点における光信号の図面に変わるグラフである。図１２（Ａ）は，ノード番号２に入力されるＷＤＭ信号を示すスペクトル図である。図１２（Ｂ）は，ＡＯＴＦにより選択された後の光信号を示すスペクトル図である。図１２（Ｃ）は，リジェクションフィルタを通過した光信号を示すスペクトル図である。図１２（Ｄ）は，ＰＡＤＭにより分岐（下図）及びスルー（上図）される光信号を示すオシロスコープ図である。図１２（Ｅ）は，ＰＡＤＭによりスルーされた光信号に加えられる光信号を示すオシロスコープ図である。図１２（Ｆ）は，ＰＡＤＭによりスルーされた光信号に新たなパケット（Add Packet）が挿入された光信号を示すオシロスコープ図である。図１２（Ｇ）は，第８チャネルが除かれたＷＤＭ信号（図１２（Ｃ））と，新たなパケットが挿入された信号（図１２（Ｅ））とが合波された光信号のスペクトル図である。
【図１３】図１３は，ノード番号３での光信号の様子を示す図である。
【図１４】図１４は，ノード番号３の各点における光信号の図面に変わるグラフである。図１４（Ａ）は，ノード番号３に入力されるＷＤＭ信号を示すスペクトル図である。図１４（Ｂ）は，ＡＯＴＦにより選択された後の光信号を示すスペクトル図である。図１４（Ｃ）及び図１４（Ｄ）は，ＰＡＤＭにより分岐（下図）及びスルー（上図）される光信号を示すオシロスコープ図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  光デバイス１
２  光源
３  光入力手段
４  パルス信号
５  強度変調手段
６  位相変調手段
７  信号発生手段
８  位相情報を有するパスル信号
１０  ネットワーク
１１  光デバイス
１２  復号器
１３  ＣＷ光源
１４  強度変調器
１５  位相変調器
２１  光波長/パケット分岐挿入装置（OADM）
２２  増幅器
２３  光分波器又は光合波器
２４  音響光学光可変フィルタ（AOTF）
２５  光パケット分岐挿入装置（PADM）
２６  リジェクションフィルタ
【図１】
2006251222.tif 000003
【図２】
2006251222.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006251222.tif 000006
【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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