(57)【要約】【目的】パケット長の如何にかかわらず、目的とするパケットを光学的にスイッチングする。【解決手段】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を具えて構成される光パケットスイッチング装置である。パケット生成部は、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。光トリガー信号抽出部は、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。光スイッチコントロール信号生成部は、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。光パケットスイッチング部は、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、スイッチングを行なう。【選択図】      図１
2004282117.tif 000002
【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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