(57)【要約】【課題】  光のままでの自律的な高速ルーティングを実現する。【解決手段】  光信号発生装置１０は、信号波長λｓの光パケットに、その宛先に応じた波長のルート制御光を多重して、光ファイバ１２に出力する。光ルータ１４の分波器４４は、光ファイバ１２からの多重光を３分割する。光バンドパスフィルタ４６は波長λ１の第１のルート制御光を抽出し、光バンドパスフィルタ５０は、光パケットを抽出し、光バンドパスフィルタ５４は、波長λ２の第２のルート制御光を抽出する。ＭＺＩ光スイッチ９２は、第１のルート制御光が入力すると、光パケットを出力ポート７２に出力し、第２のルート制御光が入力すると、光パケットを出力ポート７４に出力する。【選択図】  図１
2005203989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号波長の信号光と、信号波長とは異なる第１のルート制御波長の第１のルート制御光と、当該信号及び当該第１のルート制御波長とは異なる第２のルート制御波長の第２のルート制御光とが多重された多重光が入力する多重光入力ポート（４０）と、
当該多重光から、当該信号波長の信号光と当該第１のルート制御光と当該第２のルート制御光とを分離する分離装置（４４，４６，５０，５２）と、
第１のアーム上に配置される第１光位相変調素子（６２，８２）と、第２のアーム上に配置される第２の光位相変調素子（６４，８４）と、第１及び第２の出力ポート（７２，７４）とを具備する干渉型光スイッチ（７６，９２）であって、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第１のルート制御光が当該第１の光位相変調素子に入射し、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第２のルート制御光が当該第２の光位相変調素子に入射し、当該第１のルート制御光に従い当該信号光を当該第１の出力ポート（７２）から出力し、当該第２のルート制御光に従い当該信号光を当該第２の出力ポート（７４）から出力する干渉型光スイッチ
とを具備することを特徴とする光ルータ。
【請求項２】
当該分離装置が、
当該多重光を３つに分割する分波器（４４）と、
当該分波器（４４）の第１の出力光から当該第１のルート制御波長の光を抽出する第１の光フィルタ（４６）と、
当該分波器（４４）の第２の出力光から当該信号波長の光を抽出する第２の光フィルタ（５０）と、
当該分波器（４４）の第３の出力光から当該第２のルート制御波長の光を抽出する第３の光フィルタ（５４）
とを具備することを特徴とする請求項１に記載の光ルータ。
【請求項３】
当該干渉型光スイッチ（７６）が、
当該分離装置からの当該信号光を２つに分割する信号光分波器（５６）と、
当該分離装置からの当該第１のルート制御光と当該信号光分波器（５６）の一方の出力光とを合波し、合波光を当該第１の光位相変調素子（６２）に供給する第１の合波器（５８）と、
当該分離装置からの当該第２のルート制御光と当該信号光分波器（５６）の他方の出力光とを合波し、合波光を当該第２の光位相変調素子（６４）に供給する第１の合波器（６０）と、
当該第１及び第２の光位相変調素子（６２，６４）から出力される当該信号波長の光を合分波し、一方を当該第１の出力ポート（７２）に供給し、他方を当該第２の出力ポート（７４）に供給する合分波器（６６）
とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ルータ。
【請求項４】
当該干渉型光スイッチ（９２）が、
当該分離装置からの当該信号光を２つに分割し、一方を当該第１の光位相変調素子（８２）に供給し、他方を当該第２の光位相変調素子（８４）に供給する信号光分波器（８０）と、
当該分離装置からの当該第１のルート制御光を、当該信号光分波器（８０）からの信号光とは逆方向で当該第１の光位相変調素子（８２）に供給する第１の光カップラ（８６）と、
当該分離装置からの当該第２のルート制御光を、当該信号光分波器（８０）からの信号光とは逆方向で当該第２の光位相変調素子（８４）に供給する第２の光カップラ（８８）と、
当該第１及び第２の光位相変調素子（８２，８４）から出力される当該信号波長の光を合分波し、一方を当該第１の出力ポート（７２）に供給し、他方を当該第２の出力ポート（７４）に供給する合分波器（９０）
とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ルータ。
【請求項５】
当該第１及び第２の光位相変調素子が、半導体光増幅器からなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光ルータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光をセルフルーティングする光ルータに関する。
【背景技術】
【０００２】
光パケットをセルフルーティングする方法が、非特許文献１，２に記載されている。非特許文献１，２に記載の方法では、光パケットのヘッダを解析し、その結果により、光パケットの経路を決定する。
【非特許文献１】Paul R. Prucnal, "optically Processed Self−Routing, Synchronization, and Contention resolution for 1−D and 2−D photonic Switching Architectures," IEEE journal of Quantum Electronics, Vol. 29, No. 2, pp. 600−612, February 1993
【非特許文献２】Euhene Park and Alan E. Willner, "Self−Routing of Wavelength Packets Using an All−Opyical Wavelength Shifter and QPSK Subcarrier Routing Control headers," IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 8, No. 7, pp. 938−940, July 1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の方法は、電気信号におけるルーティング方法を光信号に適用したものになっている。光ヘッダを解析するために電気信号に変換する必要がある。その結果、ノードに複雑で高速な電気回路が必要になる、高速化が難しい、自律的な高速ルーティングが困難である、といった課題がある。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決し、光のままでの自律的な高速ルーティングを実現する光ルータを提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光ルータは、信号波長の信号光と、信号波長とは異なる第１のルート制御波長の第１のルート制御光と、当該信号及び当該第１のルート制御波長とは異なる第２のルート制御波長の第２のルート制御光とが多重された多重光が入力する多重光入力ポートと、当該多重光から、当該信号波長の信号光と当該第１のルート制御光と当該第２のルート制御光とを分離する分離装置と、第１のアーム上に配置される第１光位相変調素子と、第２のアーム上に配置される第２の光位相変調素子と、第１及び第２の出力ポートとを具備する干渉型光スイッチであって、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第１のルート制御光が当該第１の光位相変調素子に入射し、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第２のルート制御光が当該第２の光位相変調素子に入射し、当該第１のルート制御光に従い当該信号光を当該第１の出力ポートから出力し、当該第２のルート制御光に従い当該信号光を当該第２の出力ポートから出力する干渉型光スイッチとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、簡単な構成でセルフルーティングを実現できる。光ヘッダを解析する機能を光ルータに装備しなくても良いので、光ルータを簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示し、図２は、本実施例の波形例を示す。
【０００９】
光信号発生装置１０は、セルフルーティングのための制御光（ルート制御光）付きの光パケットを発生する。光信号発生装置１０の出力光は、光ファイバ伝送路１２を伝送して、光ルータ１４に入力する。なお、本実施例では、光パケットは、いわゆる光バーストを含み、光ヘッダは光ラベルを含むものとする。
【００１０】
光信号発生装置１０の構成と動作を説明する。光パケット発生装置２０は、データ２２とクロック２４に従い、データ２２を搬送する波長λｓの光パケットＡ，Ｂ，Ｃ・・・（図２（ａ））を発生する。パルスレーザ２６、２８は、クロック２４に従い、光ルータ１４の制御周期のパルスレーザ光を発生する（図２（ｂ），（ｃ））。但し、パルスレーザ２６は、波長λ１のレーザパルスを出力し、パルスレーザ２８は、波長λ２のパルスレーザを出力する。パルスレーザ２６，２８の出力光はゲート＆セレクタ３０に入力する。波長λｓ，λ１，λ２は、互いに異なる。
【００１１】
制御装置３２は、光パケット発生装置２０の発生する各パケットの送付先を示す宛先情報３４に従い、ゲート＆セレクタ３０を制御する。ここでは、光パケットＡ，Ｂの宛先が同じであり、光パケットＣの宛先が、光パケットＡ，Ｂの宛先とは異なるとする。このとき、制御装置３２は、光パケットＡに対して波長λ１のルート制御光を選択通過し、光パケットＢに対して波長λ１のルート制御光を選択通過し、光パケットＣに対して波長λ２のルート制御光を選択通過する。図２（ｄ）は、ゲート＆セレクタ３０の出力するルート制御光を示す。ＷＤＭ光カップラ３６は、光パケット発生装置２０の出力信号光（図２（ａ））にゲート＆セレクタ３０の出力するルート制御光（図２（ｄ））を合波する。
【００１２】
ＷＤＭ光カップラ３６の出力光（図２（ｅ））は、光信号発生装置１０の出力光であり、光ファイバ伝送路１２を伝搬して、光ルータ１４の入力ポート４０に入力する。
【００１３】
光ルータ１４は基本的に、両アームに半導体光増幅器を配置したマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）を利用する光スイッチからなる。このようなＭＺＩ型光スイッチ自体は公知であるが、本実施例では、そのＭＺＩ型光スイッチをフリップフロップ動作させる点に特徴がある。
【００１４】
入力ポート４０に入力した光は、光アンプ４２により増幅され、分波器４４により３つに分割される。第１の分割光は、波長λ１を透過し、波長λ２，λｓを遮断する光ババンドパスフィルタ４６に入力する。第２の分割光は、位相調整器４８を介して、波長λｓを透過し、波長λ１，λ２を遮断する光バンドパスフィルタ５０に入力する。第３の分割光は、位相調整器５２を介して、波長λ２を透過し、波長λｓ，λ１を遮断する光バンドパスフィルタ５４に入力する。分波器４８及び光バンドパスフィルタ４６，５０，５４により、波長λｓの光パケットＡ，Ｂ，Ｃ・・・と、波長λ１のルート制御光と、波長λ２のルート制御光が、互いに分離される。位相調整器４８，５２は、光バンドパスフィルタ４６，５０，５４が配置される光パスの光路長を実質的に同一に調整する目的で配置される。その調整後では、位相調整器４８，５２の位相調整量は一定に維持される。後製造上で各光パスの光路長が等しくなると保証されるされる場合には、位相調整器４８，５２は不要になる。
【００１５】
分波器５６は、光バンドパスフィルタ５０の出力光（光パケット）を２分割する。合波器５８は、光バンドパスフィルタ４６の出力光（波長λ１のルート制御光）と分波器５６の一方の出力光（光パケット）を合波し、合波光を半導体光増幅器（ＳＯＡ）６２に印加する。図示を省略してあるが、半導体光増幅器６２は、一定バイアスを印加されており、相互位相変調（ＸＰＭ）により、波長λ１の制御光の有無に従い波長λｓの信号光の光位相をπだけ変化させるように設定されている。即ち、半導体光増幅器６２は、波長λ１のルート制御光に従い、信号波長λｓの光を位相変調する位相変調器として機能する。
【００１６】
合波器６０は、光バンドパスフィルタ５８の出力光（波長λ２のルート制御光）と分波器５６の他方の出力光（光パケット）を合波し、合波光を半導体光増幅器（ＳＯＡ）６４に印加する。半導体光増幅器６２と同様に、半導体光増幅器６４も、一定バイアスを印加されており、相互位相変調（ＸＰＭ）により、波長λ２の制御光の有無に従い波長λｓの信号光の光位相をπだけ変化させるように設定されている。即ち、半導体光増幅器６４も、半導体光増幅６２と同様に、波長λ２のルート制御光に従い、信号波長λｓの光を位相変調する位相変調器として機能する。
【００１７】
合分波器６６は、半導体光増幅器６２，６４の出力光を合波して分波し、一方の出力光を、信号波長λｓを透過し、ルート制御波長λ１，λ２を遮断する光バンドパスフィルタ６８に印加し、他方の出力光を、信号波長λｓを透過し、ルート制御波長λ１，λ２を遮断する光バンドパスフィルタ７０に印加する。光バンドパスフィルタ６８の出力光は、光ルータ１４の出力ポート７２から外部に出力される。光バンドパスフィルタ７０の出力光は、光ルータ１４の出力ポート７４から外部に出力される。
【００１８】
図２（ｅ）に示すような光が入力ポート４０に入力した場合、光パケットＡに対して、半導体光増幅器６２は、直前にルート制御光が入力するので、光パケットＡの光位相をπだけシフトする。他方、半導体光増幅器６２は、直前にルート制御光が入力しないので、光パケットＡをそのまま透過する。この結果、合分波器６６には、半導体光増幅器６２から光位相がπの光パケットＡが入射し、半導体光増幅器６４から光位相が０の光パケットＡが入射する。このとき、合分波器６６は、両入力光の干渉作用により、光パケットＡを光バンドパスフィルタ６８にのみ出力する。同様に、合分波器６６は、光パケットＢを光バンドパスフィルタ６８にのみ出力する。
【００１９】
光パケットＣに対して、半導体光増幅器６２は、直前にルート制御光が入力しないので、光パケットＣをそのまま透過する。他方、半導体光増幅器６４は、直前にルート制御光が入力するので、光パケットＣの光位相をπだけシフトする。この結果、合分波器６６には、半導体光増幅器６２から光位相が０の光パケットＣが入射し、半導体光増幅器６４から光位相がπの光パケットＣが入射する。光パケットＡ，Ｂとは光位相が逆の関係になっている。このとき、合分波器６６は、両入力光の干渉作用により、光パケットＣを光バンドパスフィルタ７０にのみ出力する。
【００２０】
分波器５６、合波器５８，６０、両アーム上の半導体光増幅器６２，６４、合分波器６６、及び光バンドパスフィルタ６８，７０は、マッハツェンダ干渉計型の光スイッチ７６を構成する。波長λ１，λ２のルート制御光は、ＭＺＩ光スイッチ７６に対しスイッチ制御光として作用する。
【００２１】
これらの結果、光ルータ１４は、その出力ポート７２から図２（ｆ）に示すように光パケットＡ，Ｂを出力し、出力ポート７４から図２（ｇ）に示すように光パケットＣを出力する。このように、本実施例では、信号光と物理的に同じ光伝送路を伝送するルート制御光により、光パケットの出力先を制御することができる。
【００２２】
図２では、理解を容易にするために、ルート制御光を光パケットより時間的に先行して図示した。ルート制御光の波長λ１，λ２と光パケットの波長λｓは異なるので、制御装置３２は、光パケットの先端とほぼ同時にルート制御光を多重しても良い。
【００２３】
また、図１に示す実施例では、光パケット発生装置２０の発生する光パケットのパケット長は一定であるとした。光パケットのパケット長が不定である場合、発生する光パケットのパケット長に応じて、制御装置３２が、パルスレーザ２６，２８の発生するルート制御光パルスの発生タイミングも制御する。
【００２４】
ルート制御光による半導体光増幅器６２，６４の制御の有効期間は、半導体光増幅器６２，６４のＸＰＭの緩和時間による。
【００２５】
図３は、半導体光増幅器６２，６４のキャリア緩和時間τｃが、一方の出力ポートへの出力の最長持続時間Δτmaxより長い場合のタイミングチャート例を示し、図４は、τｃがΔτmaxより短い場合のタイミングチャート例を示す。ＭＺＩ光スイッチ７６は、波長λ１のルート制御光（スイッチ制御光）が入力するとき、出力ポート７２に入力信号光を出力し、波長λ２のルート制御光（スイッチ制御光）が入力するとき、出力ポート７４に入力信号光を出力する。図３では、Δτ４がΔτmaxに等しい。図４では、Δτ３がΔτmaxに等しく、且つ、τｃより長い。図４に模式的に示すように、キャリア緩和時間τｃの経過により、同じ出力ポートからの信号光出力レベルが低下するが、早めに再び、ルート制御光を入力することで、同じ出力ポートからの出力を維持できる。
【実施例２】
【００２６】
実施例１では、ＭＺＩ干渉計光スイッチの両アーム上の半導体光増幅器６２，６４にスイッチ制御光と信号光を同方向で入射したが、互いに逆方向に入射するようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
図５は、光ルータ１４の変更構成の概略構成ブロック図を示す。図１に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。具体的には、ＭＺＩ光スイッチ７６をＭＺＩ光スイッチ９２に変更した。
【００２８】
変更部分の構成と動作を説明する。分波器８０は、光バンドパスフィルタ５０の出力光（光パケット）を２分割し、その一方を半導体光増幅器８２に供給し、他方を半導体光増幅器８４に供給する。半導体光増幅器８２の出力側には光カップラ８６が配備され、その光カップラ８６を介して、光バンドパスフィルタ４６の出力光（波長λ１のルート制御光）が半導体光増幅器８２に光パケットとは逆方向で入射する。同様に、半導体光増幅器８４の出力側には光カップラ８８が配備され、その光カップラ８８を介して、光バンドパスフィルタ５４の出力光（波長λ２のルート制御光）が半導体光増幅器８４に光パケットとは逆方向で入射する。
【００２９】
このＭＺＩ構成では、半導体光増幅器８２，８４内で信号光とルート制御光が相互作用する時間が、光スイッチ７６の構成に比べて短くなる。その結果、実質的に、上述のΔτｍａｘが短くなる。
【００３０】
半導体光増幅器８２で位相変調された信号光は、光カップラ８６を介して合分波器９０に入力し、半導体光増幅８４で位相変調された信号光は、光カップラ８８を介して合分波器９０に入射する。合分波器９０は、合分波器６６と同様に、入射する２つの信号光の位相関係に従い、信号光を光バンドパスフィルタ６８又は同７０に出力する。以降の動作は、図１に示す実施例と同じである。
【００３１】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】第１実施例の波形例である。
【図３】半導体光増幅器６２，６４のキャリア緩和時間τｃが光スイッチ７６の最長持続時間Δτmaxより長い場合のＭＺＩ光スイッチ７６のスイッチ作用を説明する波形図である。
【図４】キャリア緩和時間τｃがΔτmaxより短い場合のＭＺＩ光スイッチ７６のスイッチ作用を説明する波形図である。
【図５】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：光信号発生装置
１２：光ファイバ伝送路
１４：光ルータ
２０：光パケット発生装置
２２：データ
２４：クロック
２６，２８：パルスレーザ
３０：ゲート＆セレクタ
３２：制御装置
３４：宛先情報
３６：ＷＤＭ光カップラ
４０：入力ポート
４２：光アンプ
４４：分波器
４６：光バンドパスフィルタ
４８：位相調整器
５０：光バンドパスフィルタ
５２：位相調整器
５４：光バンドパスフィルタ
５６：分波器
５８，６０：合波器
６２，６４：半導体光増幅器（ＳＯＡ）
６６：合分波器
６８，７０：光バンドパスフィルタ
７２，７４：出力ポート
７６：ＭＺＩ光スイッチ
８０：分波器
８２，８４：半導体光増幅器
８６，８８：光カップラ
９０：合分波器
９２：ＭＺＩ光スイッチ
【図１】
2005203989.tif 000003
【図２】
2005203989.tif 000004
【図３】
2005203989.tif 000005
【図４】
2005203989.tif 000006
【図５】
2005203989.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月1日(2004.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
信号波長の信号光と、信号波長とは異なる第１のルート制御波長の第１のルート制御光、又は、当該信号及び当該第１のルート制御波長とは異なる第２のルート制御波長の第２のルート制御光とが多重された多重光が入力する多重光入力ポート（４０）と、
当該多重光から、当該信号波長の信号光と当該第１のルート制御光と当該第２のルート制御光とを分離する分離装置（４４，４６，５０，５２）と、
第１のアーム上に配置される第１光位相変調素子（６２，８２）と、第２のアーム上に配置される第２の光位相変調素子（６４，８４）と、第１及び第２の出力ポート（７２，７４）とを具備する干渉型光スイッチ（７６，９２）であって、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第１のルート制御光が当該第１の光位相変調素子に入射し、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第２のルート制御光が当該第２の光位相変調素子に入射し、当該第１のルート制御光に従い当該信号光を当該第１の出力ポート（７２）から出力し、当該第２のルート制御光に従い当該信号光を当該第２の出力ポート（７４）から出力する干渉型光スイッチ
とを具備することを特徴とする光ルータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
光パケットをセルフルーティングする方法が、非特許文献１，２に記載されている。非特許文献１，２に記載の方法では、光パケットのヘッダを解析し、その結果により、光パケットの経路を決定する。
【非特許文献１】Paul R. Prucnal, "optically Processed Self−Routing, Synchronization, and Contention resolution for 1−D and 2−D photonic Switching Architectures," IEEE journal of Quantum Electronics, Vol. 29, No. 2, pp. 600−612, February 1993
【非特許文献２】Eugene Park and Alan E. Willner, "Self−Routing of Wavelength Packets Using an All−Opyical Wavelength Shifter and QPSK Subcarrier Routing Control headers," IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 8, No. 7, pp. 938−940, July 1996
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明に係る光ルータは、信号波長の信号光と、信号波長とは異なる第１のルート制御波長の第１のルート制御光、又は、当該信号及び当該第１のルート制御波長とは異なる第２のルート制御波長の第２のルート制御光とが多重された多重光が入力する多重光入力ポートと、当該多重光から、当該信号波長の信号光と当該第１のルート制御光と当該第２のルート制御光とを分離する分離装置と、第１のアーム上に配置される第１光位相変調素子と、第２のアーム上に配置される第２の光位相変調素子と、第１及び第２の出力ポートとを具備する干渉型光スイッチであって、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第１のルート制御光が当該第１の光位相変調素子に入射し、当該分離装置から出力される当該信号光と当該第２のルート制御光が当該第２の光位相変調素子に入射し、当該第１のルート制御光に従い当該信号光を当該第１の出力ポートから出力し、当該第２のルート制御光に従い当該信号光を当該第２の出力ポートから出力する干渉型光スイッチとを具備することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図２（ｅ）に示すような光が入力ポート４０に入力した場合、光パケットＡに対して、半導体光増幅器６２は、直前にルート制御光が入力するので、光パケットＡの光位相をπだけシフトする。他方、半導体光増幅器６４は、直前にルート制御光が入力しないので、光パケットＡをそのまま透過する。この結果、合分波器６６には、半導体光増幅器６２から光位相がπの光パケットＡが入射し、半導体光増幅器６４から光位相が０の光パケットＡが入射する。このとき、合分波器６６は、両入力光の干渉作用により、光パケットＡを光バンドパスフィルタ６８にのみ出力する。同様に、合分波器６６は、光パケットＢを光バンドパスフィルタ６８にのみ出力する。