(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長の光を強度変調することによって得られる所定長の光信号列を含む光データパケットを形成し、
前記光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータを指示する情報を含む光符号パタンを付し、
前記光符号パタンが付された前記光データパケットを時系列に複数配列して前記所定波長の光チャネルを形成し、
互いに異なる複数の波長それぞれについて形成された複数の前記光チャネルを波長多重して光チャネル群を形成し、
前記光チャネル群を介して前記光データパケットを伝送する光データパケット伝送方式において用いられる光ルータであって、
前記光チャネル群が入力される光チャネル群入力ポートと、
前記光チャネル群入力ポートに入力された前記光チャネル群を、互いに波長の異なる前記複数の光チャネルに分解する光チャネル分解手段と、
前記光チャネル分解手段によって分解される前記複数の光チャネルそれぞれに対応して設けられ、前記光データパケットに付された前記光符号パタンに含まれる分岐先となる光ルータを指示する情報から当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する複数の光符号パタン識別手段と、
前記光チャネル分解手段によって分解される前記複数の光チャネルそれぞれに対応して設けられ、前記光符号パタン識別手段による識別結果に基づいて、当該光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットを分岐させるとともに、当該光ルータを通過させるべき光データパケットを通過させる複数の経路制御手段と、
前記複数の経路制御手段それぞれによって通過せしめられた光データパケットを含む前記複数の光チャネルを波長多重して光チャネル群を形成する光チャネル多重手段と、
前記光チャネル多重手段によって形成された前記光チャネル群を出力する光チャネル群出力ポートと、
前記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む１又は複数の光チャネルを出力する光チャネル分岐ポートと
を備えたことを特徴とする光ルータ。
【請求項２】
光データパケットを含む光チャネルを入力する光チャネル挿入ポートと、
前記光チャネル挿入ポートに入力された前記光チャネルに含まれる光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータを指示する情報を含む光符号パタンを付する光符号パタン付与手段と
をさらに備え、
前記光チャネル多重手段は、前記経路制御手段によって通過せしめられた光データパケットを含む前記複数の光チャネルと前記光符号パタン付与手段によって光符号パタンが付与された光データパケットを含む前記光チャネルとを波長多重して光チャネル群を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ルータ。
【請求項３】
前記光符号パタンは、光データパケットを識別する光信号列を強度分割して所定数の並列光信号列を形成し、前記所定数の並列光信号列それぞれに所定の時間遅延を与え、時間遅延の与えられた前記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、前記位相シフト変調又は強度変調が加えられた前記所定数の並列光信号列を強度合成し、その結果得られる時間軸上に拡散された光パルス列であり、
前記光符号パタン識別手段は、光データパケットに付された前記光符号パタンを強度分割して前記所定数の並列光信号列を形成し、前記所定数の並列光信号に当該光ルータについて定められた前記特定の位相シフト変調又は強度変調に応じた位相シフト変調又は強度変調を行い、位相シフト変調又は強度変調が加えられた前記所定数の並列光信号列それぞれに前記所定の時間遅延に応じた遅延時間を与え、時間遅延の与えられた前記所定数の並列光信号列を強度合成し、その結果得られた光信号列と前記光データパケットを識別する光信号列との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ルータ。
【請求項４】
前記光符号パタン付与手段は、光データパケットを識別する光信号列を強度分割して所定数の並列光信号列を形成し、前記所定数の並列光信号列それぞれに所定の時間遅延を与え、時間遅延の与えられた前記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、前記位相シフト変調又は強度変調が加えられた前記所定数の並列光信号列を強度合成し、その結果得られる時間軸上に拡散された光パルス列を光符号パタンとして光データパケットに付与する
ことを特徴とする請求項２に記載の光ルータ。
【請求項５】
前記光符号パタンは、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して互いに波長の異なる所定数の並列光信号列を形成し、前記所定数の並列光信号列それぞれに分岐点の光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、前記位相シフト変調又は強度変調が加えられた前記所定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる波長軸上に拡散された光パルス列であり、
前記光符号パタン識別手段は、光データパケットに付された前記光符号パタンを波長分割して互いに波長の異なる前記所定数の並列光信号列を形成し、前記所定数の並列光信号に当該光ルータについて定められた前記特定の位相シフト変調又は強度変調に応じた位相シフト変調又は強度変調を行い、位相シフト変調又は強度変調が加えられた前記所定数の並列光信号列それぞれを波長合成し、その結果得られた光信号列と前記光データパケットを識別する光信号列との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ルータ。
【請求項６】
前記光符号パタン識別手段は、アレイ導波路格子を備え、
前記アレイ導波路格子により波長分解及び波長合成を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の光ルータ。
【請求項７】
前記光符号パタン付与手段は、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して互いに波長の異なる所定数の並列光信号列を形成し、前記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、前記位相シフト変調又は強度変調が加えられた前記所定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる波長軸上に拡散された光パルス列を光符号パタンとして光データパケットに付与する
ことを特徴とする請求項２に記載の光ルータ。
【請求項８】
前記光符号パタン付与手段は、アレイ導波路格子を備え、
前記アレイ導波路格子により波長分解及び波長合成を行う
ことを特徴とする請求項７に記載の光ルータ。
【請求項９】
前記光符号パタンは、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して分岐先となる光ルータについて定められた互いに波長の異なる特定数の並列光信号列を形成し、前記特定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の時間遅延を与え、時間遅延を与えられた前記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる時間−波長空間上に拡散された光パルス列であり、
前記光符号パタン識別手段は、光データパケットに付された前記光符号パタンを波長分解して当該光ルータについて定められた互いに波長の異なる特定数の並列光信号列を形成し、前記特定数の並列光信号列それぞれに当該光ルータについて定められた前記特定の時間遅延に応じた時間遅延を与え、時間遅延の与えられた前記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られた光信号列と前記光データパケットを識別する光信号列との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の光ルータ。
【請求項１０】
前記光符号パタン付与手段は、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して分岐先となる光ルータについて定められた互いに波長の異なる特定数の並列光信号列を形成し、前記特定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の時間遅延を与え、時間遅延を与えられた前記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる時間−波長空間上に拡散された光パルス列を光符号パタンとして光データパケットに付与する
ことを特徴とする請求項２に記載の光ルータ。
【請求項１１】
前記光符号パタン識別手段は、前記特定数の反射回折格子を互いに異なる所定位置に形成した光ファイバグレーティングを備え、
前記光ファイバグレーティングを用いて波長分解を行い、時間遅延を与え、波長合成を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の光ルータ。
【請求項１２】
前記光符号パタン付与手段は、前記特定数の反射回折格子を互いに異なる所定位置に形成した光ファイバグレーティングを備え、
前記光ファイバグレーティングを用いて波長分解を行い、時間遅延を与え、波長合成を行う
ことを特徴とする請求項１０に記載の光ルータ。
【請求項１３】
前記経路制御手段は、
前記光符号パタン識別手段によって当該光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットであると識別された光データパケットが通過する時間帯は第１の電圧信号を発生し、それ以外の時間帯には第２の電圧信号を発生するスイッチ駆動信号発生手段と、
前記スイッチ駆動信号発生手段において前記第１の電圧信号が発生している時間帯においては光データパケットを前記光チャネル分岐ポート側に延びる分岐光導波路に導出し、前記スイッチ駆動信号発生手段において前記第２の電圧信号が発生している時間帯は当該光データパケットを前記光チャネル群出力ポート側に延びる出力光導波路に導出する光路スイッチ手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光ルータ。
【請求項１４】
前記光路スイッチ手段は、
前記光チャネル群入力ポート側からくる入力光導波路と前記光チャネル群出力ポート側にむかう出力光導波路とを略直線状に接続して主光導波路とし、前記光チャネル分岐ポート側にむかう分岐光導波路を副光導波路とし、前記主光導波路と前記副光導波路とをその一部が近接するように配置するとともに電気光学物質からなる光結合部を介して結合し、
前記光結合部に前記第１の電圧信号が入力されると前記主光導波路と前記副光導波路とが光学的に導通し、前記光結合部に前記第２の電圧信号が入力されると前記主光導波路と前記副光導波路とが光学的に遮断されるように構成した方向性光導波路結合器である
ことを特徴とする請求項１３に記載の光ルータ。
【請求項１５】
前記光路スイッチ手段は、
前記光チャネル群入力ポート側からくる入力光導波路と、前記光チャネル群出力ポート側にむかう出力光導波路及び光チャネル分岐ポート側にむかう分岐光導波路とを電気光学物質からなる光結合部を介してＹ分岐状に結合し、
前記光結合部に前記第１の電圧信号が入力されると前記入力光導波路と前記分岐光導波路とが光学的に導通し、前記光結合部に前記第２の電圧信号が入力されると前記入力光導波路と前記出力光導波路とが光学的に導通するように構成した方向性光導波路結合器である
ことを特徴とする請求項１３に記載の光ルータ。
【請求項１６】
前記光路スイッチ手段は、
前記光チャネル群入力ポート側からくる入力光導波路と前記光チャネル群出力ポート側にむかう出力光導波路とを接続して主光導波路とし、前記光チャネル分岐ポート側にむかう分岐光導波路を副光導波路とし、前記主光導波路と前記副光導波路とを互いに異なる２箇所においてその一部が近接するように配置するとともに前記主光導波路と前記副光導波路との少なくとも一方における前記２箇所の間の位置に電気光学物質からなるアーム部を形成し、
前記アーム部に前記第１の電圧信号が入力されると前記主光導波路と前記副光導波路とが光学的に導通し、前記アーム部に前記第２の電圧信号が入力されると前記主光導波路と前記副光導波路とが光学的に遮断されるように構成したマッハツェンダ干渉器である
ことを特徴とする請求項１３に記載の光ルータ。
【請求項１７】
前記複数の経路制御手段それぞれから出力される複数の光チャネルに含まれる光データパケットそれぞれに時間的遅延を与え、当該複数の光データパケットそれぞれを互いに時間的に重ならないように時系列に配列して前記光チャネル分岐ポートに出力するバッファリング手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光ルータ。
【請求項１８】
前記バッファリング手段は、
前記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む複数の光チャネルそれぞれに対応して設けられ、当該光チャネルの波長を特定波長に変換する複数の波長変換回路と、
前記複数の波長変換回路それぞれに対応して設けられ、前記波長変換回路から出力される前記特定波長の光チャネルに含まれる光データパケットを閉ループの伝送路に取り込んでバッファリングする複数の光遅延線ループと、
前記複数の光遅延線ループそれぞれに取り込まれてバッファリングされている複数の光データパケットそれぞれの取り出し時刻を調整し、当該複数の光データパケットそれぞれを互いに時間的に重ならないように時系列に配列して前記特定波長の光チャネルを形成し、当該特定波長の光チャネルを前記光チャネル分岐ポートに出力する取出制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１７に記載の光ルータ。
【請求項１９】
前記波長変換回路は、
前記特定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、
第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、前記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値以上である場合、前記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以下の小さな利得を得た光信号を光出力端子から出力し、前記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値未満である場合、前記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以上の大きな利得を得た光信号を光出力端子から出力する非線形光増幅素子と
を備え、
前記非線形光増幅素子の前記第1の光入力端子に前記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力し、前記第2の光入力端子に前記レーザ素子の出力する前記特定波長のレーザ光を入力する
ように構成されたことを特徴とする請求項１８に記載の光ルータ。
【請求項２０】
前記非線形光増幅素子は、半導体のPN接合構造、ヘテロ接合構造、または量子井戸構造のいずれかによって光増幅特性の非線形性がもたらされた電流注入型半導体光増幅素子である
ことを特徴とする請求項１９に記載の光ルータ。
【請求項２１】
前記波長変換回路は、
前記特定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、
第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、前記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値以上である場合、前記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以下の小さな吸収がなされた光信号を光出力端子から出力し、前記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値未満である場合、前記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以上の大きな吸収がなされた光信号を光出力端子から出力する非線形光吸収素子と
を備え、
前記非線形光吸収素子の前記第1の光入力端子に前記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力し、前記第2の光入力端子に前記レーザ素子の出力する前記特定波長のレーザ光を入力する
ように構成されたことを特徴とする請求項１８に記載の光ルータ。
【請求項２２】
前記非線形光吸収素子は、半導体の価電子帯と伝導帯間、量子井戸構造の価電子帯サブバンドと伝導帯サブバンド間、または量子井戸構造の伝導帯サブバンドの基底バンドと励起バンド間のいずれかの量子遷移を利用して光吸収特性の非線形性がもたらされた半導体光吸収素子である
ことを特徴とする請求項２１に記載の光ルータ。
【請求項２３】
前記波長変換回路は、
前記特定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、
主光導波路と副光導波路とを互いに異なる２箇所においてその一部が近接するように配置したマッハツェンダ干渉器と、
第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、前記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値以上である場合、前記第２の光入力端子から入力される光信号に所定量の位相シフト変調を与えた光信号を光出力端子から出力する光位相変調素子と
を備え、
前記マッハツェンダ干渉器の前記主光導波路に前記レーザ素子の出力する前記特定波長のレーザ光を入力し、前記マッハツェンダ干渉器の前記主光導波路と前記副光導波路との少なくとも一方における前記２箇所の間の位置に、前記光位相変調素子を前記第2の光入力端子と前記光出力端子とを介して前記主光導波路または前記副光導波路と直列に接続し、前記光位相変調素子の前記第1の光入力端子に、前記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力する
ように構成されたことを特徴とする請求項１８に記載の光ルータ。
【請求項２４】
前記光位相変調素子は、半導体の価電子帯と伝導帯間、量子井戸構造の価電子帯サブバンドと伝導帯サブバンド間、または量子井戸構造の伝導帯サブバンドの基底バンドと励起バンド間のいずれかの量子遷移を利用して光増幅に活性な領域の光電子密度の変調がもたらされた半導体光増幅素子であることを特徴とする請求項２３に記載の光ルータ。
【請求項２５】
前記波長変換回路は、
所定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、
第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、前記第１の光入力端子から入力される光信号が、前記第２の光入力端子から入力される連続光を励起光として四光波混合を生じさせる非線形光増幅素子と、
を備え、
前記非線形光増幅素子の前記第1の光入力端子に前記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力し、前記第2の光入力端子に前記レーザ素子の出力する前記所定波長のレーザ光を入力するように構成され、
前記非線形光増幅素子の前記光出力端子から出力される光の波長を前記特定波長とするために、前記レーザ素子の出力するレーザ光の波長（光周波数ｆｐ）と前記特定波長（光周波数ｆｉ）と前記光チャネルの波長（光周波数ｆｓ）とがｆｉ＝２ｆｐ−ｆｓとなるように、前記レーザ素子の出力するレーザ光の波長を決定した
ことを特徴とする請求項１８に記載の光ルータ。
【請求項２６】
前記非線形光増幅素子は、半導体のPN接合構造、ヘテロ接合構造、または量子井戸構造のいずれかによって光増幅特性の非線形性をもたらし、四光波混合を生じさせる電流注入型半導体光増幅素子である
ことを特徴とする請求項２５に記載の光ルータ。
【請求項２７】
前記非線形光増幅素子は、四光波混合を生じさせる光ファイバである
ことを特徴とする請求項２５に記載の光ルータ。
【請求項２８】
所定波長の光を強度変調することによって得られる所定長の光信号列を含む光データパケットを形成し、前記光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータを指示する情報を含む光符号パタンを付し、前記光符号パタンが付された前記光データパケットを時系列に複数配列して前記所定波長の光チャネルを形成し、互いに異なる複数の波長それぞれについて形成された複数の前記光チャネルを波長多重して光チャネル群を形成し、前記光チャネル群を介して前記光データパケットを伝送する光データパケット伝送方式によって光データパケットを伝送する光伝送路と、
前記光伝送路上の複数箇所それぞれに配置された光ルータとを備え、
前記光ルータは、請求項1〜２７のいずれか1項に記載の光ルータである
ことを特徴とする光ネットワーク。
【請求項２９】
前記光伝送路は閉ループとなっており、
前記光ルータは、請求項２に記載の光ルータであり、
前記光ルータの前記光チャネル挿入ポートに入力されて前記光チャネル多重手段によって他の光チャネルと波長多重される光チャネルの波長は、複数の前記光ルータそれぞれについて互いに異なっている
ことを特徴とする請求項２８に記載の光ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ルータおよび光ネットワークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速かつ大容量のデータを伝送する技術として、光データパケットを波長多重して伝送する光データパケット伝送方式が知られている。これは、所定波長の光を強度変調することによって得られる所定長の光信号列を含む光データパケットを形成し、このように構成された光データパケットを時系列に複数配列して当該所定波長の光チャネルを形成し、互いに異なる複数の波長それぞれについて形成された複数の上記光チャネルを波長多重して光チャネル群を形成し、この光チャネル群を介して光データパケットを伝送する方式である。
【０００３】
このような方式による光データパケットの伝送は、光伝送路上の複数箇所それぞれに光ルータを配置した光ネットワークを用いて行われ、これらの光ルータそれぞれにおいては、以下に示すような経路制御が行われる。すなわち、光ルータにおいては、まず、入力された光チャネル群に含まれる全ての光データパケットが一旦電気信号に変換される。続いて、電気信号に変換された光データパケットのヘッダ等が参照され、当該ヘッダ等に含まれる分岐先となる光ルータを指示する情報に基づいて、当該データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきかどうかが判断される。その結果、当該光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットは、当該光ルータから電気信号として取り出される。一方、当該光ルータにおいて分岐させるべきでない光データパケット（すなわち通過させるべき光データパケット）は、再度電気信号から光信号に変換されて光伝送路に送出される。
【０００４】
光ルータにおいてこのような経路制御をすることにより、光データパケットは、光ルータと光ルータとの間の光伝送路においては光速で伝送され、所望の分岐先となる光ルータから電気信号として取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術にかかる光ルータには、以下に示すような問題点があった。すなわち、上記従来の技術にかかる光ルータにおいては、入力された光チャネル群に含まれる全ての光データパケットを一旦電気信号に変換し、その光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットを分岐させたあと、他のパケット（すなわちその光ルータを通過させるべきパケット）を再度電気信号から光信号に変換して光伝送路に送出する。すなわち、その光ルータにおいて分岐を要しない光データパケットについても、光／電気信号変換、電気／光信号変換が行われる。その結果、光データパケットの伝送遅延時間が増加し、また、消費電力が増加する。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決し、光データパケットの伝送遅延時間が少なく、消費電力が少ない光ルータおよびこれを用いた光ネットワークを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光ルータは、所定波長の光を強度変調することによって得られる所定長の光信号列を含む光データパケットを形成し、上記光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータを指示する情報を含む光符号パタンを付し、上記光符号パタンが付された上記光データパケットを時系列に複数配列して上記所定波長の光チャネルを形成し、互いに異なる複数の波長それぞれについて形成された複数の上記光チャネルを波長多重して光チャネル群を形成し、上記光チャネル群を介して上記光データパケットを伝送する光データパケット伝送方式において用いられる光ルータであって、上記光チャネル群が入力される光チャネル群入力ポートと、上記光チャネル群入力ポートに入力された上記光チャネル群を、互いに波長の異なる上記複数の光チャネルに分解する光チャネル分解手段と、上記光チャネル分解手段によって分解される上記複数の光チャネルそれぞれに対応して設けられ、上記光データパケットに付された上記光符号パタンに含まれる分岐先となる光ルータを指示する情報から当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する複数の光符号パタン識別手段と、上記光チャネル分解手段によって分解される上記複数の光チャネルそれぞれに対応して設けられ、上記光符号パタン識別手段による識別結果に基づいて、当該光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットを分岐させるとともに、当該光ルータを通過させるべき光データパケットを通過させる複数の経路制御手段と、上記複数の経路制御手段それぞれによって通過せしめられた光データパケットを含む上記複数の光チャネルを波長多重して光チャネル群を形成する光チャネル多重手段と、上記光チャネル多重手段によって形成された上記光チャネル群を出力する光チャネル群出力ポートと、上記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む１又は複数の光チャネルを出力する光チャネル分岐ポートとを備えたことを特徴としている。
【０００８】
光データパケットに付された光符号パタンに含まれる分岐先となる光ルータを指示する情報から当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別し、その識別結果に基づいて、当該光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットを分岐させるとともに、当該光ルータを通過させるべき光データパケットを通過させることで、当該光ルータを通過させるべき光データパケットについて、当該光ルータにおける光／電気信号変換、電気／光信号変換が不要となる。
【０００９】
また、本発明の光ルータにおいては、光データパケットを含む光チャネルを入力する光チャネル挿入ポートと、上記光チャネル挿入ポートに入力された上記光チャネルに含まれる光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータを指示する情報を含む光符号パタンを付する光符号パタン付与手段とをさらに備え、上記光チャネル多重手段は、上記経路制御手段によって通過せしめられた光データパケットを含む上記複数の光チャネルと上記光符号パタン付与手段によって光符号パタンが付与された光データパケットを含む上記光チャネルとを波長多重して光チャネル群を形成することを特徴とすることが好適である。
【００１０】
光チャネル挿入ポートに入力された光チャネルに含まれる光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータを指示する情報を含む光符号パタンを付し、当該光チャネルを他の光チャネルと波長多重することで、当該光ルータから光データパケットを送出する（ａｄｄ）ことが可能となる。
【００１１】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタンは、光データパケットを識別する光信号列を強度分割して所定数の並列光信号列を形成し、上記所定数の並列光信号列それぞれに所定の時間遅延を与え、時間遅延の与えられた上記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、上記位相シフト変調又は強度変調が加えられた上記所定数の並列光信号列を強度合成し、その結果得られる時間軸上に拡散された光パルス列であり、上記光符号パタン識別手段は、光データパケットに付された上記光符号パタンを強度分割して上記所定数の並列光信号列を形成し、上記所定数の並列光信号に当該光ルータについて定められた上記特定の位相シフト変調又は強度変調に応じた位相シフト変調又は強度変調を行い、位相シフト変調又は強度変調が加えられた上記所定数の並列光信号列それぞれに上記所定の時間遅延に応じた遅延時間を与え、時間遅延の与えられた上記所定数の並列光信号列を強度合成し、その結果得られた光信号列と上記光データパケットを識別する光信号列との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別することが好適である。
【００１２】
上述の手法により付与された光符号パタンを用いて光データパケットを分岐させるべきか否かを光学的に識別することで、比較的簡易な識別が可能となる。
【００１３】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタン付与手段は、光データパケットを識別する光信号列を強度分割して所定数の並列光信号列を形成し、上記所定数の並列光信号列それぞれに所定の時間遅延を与え、時間遅延の与えられた上記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、上記位相シフト変調又は強度変調が加えられた上記所定数の並列光信号列を強度合成し、その結果得られる時間軸上に拡散された光パルス列を光符号パタンとして光データパケットに付与することを特徴とすることが好適である。
【００１４】
上述の手法により光符号パタンを付与することで、比較的簡易な光符号パタンの付与が可能となる。
【００１５】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタンは、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して互いに波長の異なる所定数の並列光信号列を形成し、上記所定数の並列光信号列それぞれに分岐点の光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、上記位相シフト変調又は強度変調が加えられた上記所定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる波長軸上に拡散された光パルス列であり、上記光符号パタン識別手段は、光データパケットに付された上記光符号パタンを波長分割して互いに波長の異なる上記所定数の並列光信号列を形成し、上記所定数の並列光信号に当該光ルータについて定められた上記特定の位相シフト変調又は強度変調に応じた位相シフト変調又は強度変調を行い、位相シフト変調又は強度変調が加えられた上記所定数の並列光信号列それぞれを波長合成し、その結果得られた光信号列と光データパケットを識別する光信号列との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別することを特徴とすることもできる。
【００１６】
上述の手法により付与された光符号パタンを用いて光データパケットを分岐させるべきか否かを光学的に識別することで、比較的簡易な識別が可能となる。
【００１７】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタン識別手段は、アレイ導波路格子を備え、上記アレイ導波路格子により波長分解及び波長合成を行うことを特徴とすることが好適である。
【００１８】
アレイ導波路格子を用いることで、波長分解及び波長合成を容易に行うことができる。
【００１９】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタン付与手段は、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して互いに波長の異なる所定数の並列光信号列を形成し、上記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の位相シフト変調又は強度変調を加え、上記位相シフト変調又は強度変調が加えられた上記所定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる波長軸上に拡散された光パルス列を光符号パタンとして光データパケットに付与することを特徴とすることもできる。
【００２０】
上述の手法により光符号パタンを付与することで、比較的簡易な光符号パタンの付与が可能となる。
【００２１】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタン付与手段は、アレイ導波路格子を備え、上記アレイ導波路格子により波長分解及び波長合成を行うことを特徴とすることが好適である。
【００２２】
アレイ導波路格子を用いることで、波長分解及び波長合成を容易に行うことができる。
【００２３】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタンは、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して分岐先となる光ルータについて定められた互いに波長の異なる特定数の並列光信号列を形成し、上記特定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の時間遅延を与え、時間遅延を与えられた上記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる時間−波長空間上に拡散された光パルス列であり、上記光符号パタン識別手段は、光データパケットに付された上記光符号パタンを波長分解して当該光ルータについて定められた互いに波長の異なる特定数の並列光信号列を形成し、上記特定数の並列光信号列それぞれに当該光ルータについて定められた上記特定の時間遅延に応じた時間遅延を与え、時間遅延の与えられた上記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られた光信号列と上記光データパケットを識別する光信号列との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別することを特徴とすることもできる。
【００２４】
上述の手法により付与された光符号パタンを用いて光データパケットを分岐させるべきか否かを光学的に識別することで、精度の高い識別が可能となる。
【００２５】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタン付与手段は、光データパケットを識別する光信号列を波長分解して分岐先となる光ルータについて定められた互いに波長の異なる特定数の並列光信号列を形成し、上記特定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータについて定められた特定の時間遅延を与え、時間遅延を与えられた上記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる時間−波長空間上に拡散された光パルス列を光符号パタンとして光データパケットに付与することを特徴とすることもできる。
【００２６】
上述の手法により光符号パタンを付与することで、識別精度の高い光符号パタンの付与が可能となる。
【００２７】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタン識別手段は、上記特定数の反射回折格子を互いに異なる所定位置に形成した光ファイバグレーティングを備え、上記光ファイバグレーティングを用いて波長分解を行い、時間遅延を与え、波長合成を行うことを特徴とすることが好適である。
【００２８】
ファイバグレーティングを用いることで、波長分解、時間遅延の付与、波長合成を容易に行うことができる。
【００２９】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光符号パタン付与手段は、上記特定数の反射回折格子を互いに異なる所定位置に形成した光ファイバグレーティングを備え、上記光ファイバグレーティングを用いて波長分解を行い、時間遅延を与え、波長合成を行うことを特徴とすることが好適である。
【００３０】
ファイバグレーティングを用いることで、波長分解、時間遅延の付与、波長合成を容易に行うことができる。
【００３１】
また、本発明の光ルータにおいては、上記経路制御手段は、上記光符号パタン識別手段によって当該光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットであると識別された光データパケットが通過する時間帯は第１の電圧信号を発生し、それ以外の時間帯には第２の電圧信号を発生するスイッチ駆動信号発生手段と、上記スイッチ駆動信号発生手段において上記第１の電圧信号が発生している時間帯においては光データパケットを上記光チャネル分岐ポート側に延びる分岐光導波路に導出し、上記スイッチ駆動信号発生手段において上記第２の電圧信号が発生している時間帯は当該光データパケットを上記光チャネル群出力ポート側に延びる出力光導波路に導出する光路スイッチ手段とを備えたことを特徴とすることが好適である。
【００３２】
スイッチ駆動信号発生手段が発生させた電圧信号に応じて光路スイッチ手段が光路を切り替えることで、光データパケットの分岐、通過を容易に制御することができる。
【００３３】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光路スイッチ手段は、上記光チャネル群入力ポート側からくる入力光導波路と上記光チャネル群出力ポート側にむかう出力光導波路とを略直線状に接続して主光導波路とし、上記光チャネル分岐ポート側にむかう分岐光導波路を副光導波路とし、上記主光導波路と上記副光導波路とをその一部が近接するように配置するとともに電気光学物質からなる光結合部を介して結合し、上記光結合部に上記第１の電圧信号が入力されると上記主光導波路と上記副光導波路とが光学的に導通し、上記光結合部に上記第２の電圧信号が入力されると上記主光導波路と上記副光導波路とが光学的に遮断されるように構成した方向性光導波路結合器であることを特徴とすることが好適である。
【００３４】
上述のような方向性光導波路結合器により、光路スイッチ手段を容易に構成することができる。
【００３５】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光路スイッチ手段は、上記光チャネル群入力ポート側からくる入力光導波路と、上記光チャネル群出力ポート側にむかう出力光導波路及び光チャネル分岐ポート側にむかう分岐光導波路とを電気光学物質からなる光結合部を介してＹ分岐状に結合し、上記光結合部に上記第１の電圧信号が入力されると上記入力光導波路と上記分岐光導波路とが光学的に導通し、上記光結合部に上記第２の電圧信号が入力されると上記入力光導波路と上記出力光導波路とが光学的に導通するように構成した方向性光導波路結合器であることを特徴とすることもできる。
【００３６】
上述のような方向性光導波路結合器により、光路スイッチ手段を容易に構成することができる。
【００３７】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光路スイッチ手段は、上記光チャネル群入力ポート側からくる入力光導波路と上記光チャネル群出力ポート側にむかう出力光導波路とを接続して主光導波路とし、上記光チャネル分岐ポート側にむかう分岐光導波路を副光導波路とし、上記主光導波路と上記副光導波路とを互いに異なる２箇所においてその一部が近接するように配置するとともに上記主光導波路と上記副光導波路との少なくとも一方における上記２箇所の間の位置に電気光学物質からなるアーム部を形成し、上記アーム部に上記第１の電圧信号が入力されると上記主光導波路と上記副光導波路とが光学的に導通し、上記アーム部に上記第２の電圧信号が入力されると上記主光導波路と上記副光導波路とが光学的に遮断されるように構成したマッハツェンダ干渉器であることを特徴とすることもできる。
【００３８】
上述のようなマッハツェンダ干渉器により、光路スイッチ手段を容易に構成することができる。
【００３９】
また、本発明の光ルータにおいては、上記複数の経路制御手段それぞれから出力される複数の光チャネルに含まれる光データパケットそれぞれに時間的遅延を与え、当該複数の光データパケットそれぞれを互いに時間的に重ならないように時系列に配列して上記光チャネル分岐ポートに出力するバッファリング手段をさらに備えたことを特徴とすることが好適である。
【００４０】
複数の光データパケットそれぞれに時間的遅延を与え、互いに時間的に重ならないように時系列に配列して出力することで、後段における光データパケットの取り扱いが容易となる。
【００４１】
また、本発明の光ルータにおいては、上記バッファリング手段は、上記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む複数の光チャネルそれぞれに対応して設けられ、当該光チャネルの波長を特定波長に変換する複数の波長変換回路と、上記複数の波長変換回路それぞれに対応して設けられ、上記波長変換回路から出力される上記特定波長の光チャネルに含まれる光データパケットを閉ループの伝送路に取り込んでバッファリングする複数の光遅延線ループと、上記複数の光遅延線ループそれぞれに取り込まれてバッファリングされている複数の光データパケットそれぞれの取り出し時刻を調整し、当該複数の光データパケットそれぞれを互いに時間的に重ならないように時系列に配列して上記特定波長の光チャネルを形成し、当該特定波長の光チャネルを上記光チャネル分岐ポートに出力する取出制御手段とを備えたことを特徴とすることが好適である。
【００４２】
経路制御手段によって分岐せしめられた複数の光チャネルそれぞれの波長を特定波長に変換し、上記特定波長の光チャネルに含まれる光データパケットを光遅延線ループに取り込んでバッファリングし、複数の光遅延線ループそれぞれに取り込まれてバッファリングされている複数の光データパケットそれぞれの取り出し時刻を調整し、互いに時間的に重ならないように時系列に配列して上記特定波長の光チャネルを形成し、当該特定波長の光チャネルを光チャネル分岐ポートに出力することで、光チャネル分岐ポートからは、上記特定波長のチャネルに時系列に配列された光データパケットを出力することが可能となる。
【００４３】
また、本発明の光ルータにおいては、上記波長変換回路は、上記特定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、上記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値以上である場合、上記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以下の小さな利得を得た光信号を光出力端子から出力し、上記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値未満である場合、上記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以上の大きな利得を得た光信号を光出力端子から出力する非線形光増幅素子とを備え、上記非線形光増幅素子の上記第1の光入力端子に上記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力し、上記第2の光入力端子に上記レーザ素子の出力する上記特定波長のレーザ光を入力するように構成されたことを特徴とすることが好適である。
【００４４】
上述の構成により、波長変換回路を容易に構成することができる。
【００４５】
また、本発明の光ルータにおいては、上記非線形光増幅素子は、半導体のPN接合構造、ヘテロ接合構造、または量子井戸構造のいずれかによって光増幅特性の非線形性がもたらされた電流注入型半導体光増幅素子であることを特徴とすることが好適である。
【００４６】
上述の構成により、所望の光増幅特性を有する非線形光増幅素子を容易に構成することができる。
【００４７】
また、本発明の光ルータにおいては、上記波長変換回路は、上記特定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、上記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値以上である場合、上記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以下の小さな吸収がなされた光信号を光出力端子から出力し、上記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値未満である場合、上記第２の光入力端子から入力される光信号に所定値以上の大きな吸収がなされた光信号を光出力端子から出力する非線形光吸収素子とを備え、上記非線形光吸収素子の上記第1の光入力端子に上記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力し、上記第2の光入力端子に上記レーザ素子の出力する上記特定波長のレーザ光を入力するように構成されたことを特徴とすることもできる。
【００４８】
上述の構成により、波長変換回路を容易に構成することができる。
【００４９】
また、本発明の光ルータにおいては、上記非線形光吸収素子は、半導体の価電子帯と伝導帯間、量子井戸構造の価電子帯サブバンドと伝導帯サブバンド間、または量子井戸構造の伝導帯サブバンドの基底バンドと励起バンド間のいずれかの量子遷移を利用して光吸収特性の非線形性がもたらされた半導体光吸収素子であることを特徴とすることが好適である。
【００５０】
上述の構成により、所望の光吸収特性を有する非線形光吸収素子を容易に構成することができる。
【００５１】
また、本発明の光ルータにおいては、上記波長変換回路は、上記特定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、主光導波路と副光導波路とを互いに異なる２箇所においてその一部が近接するように配置したマッハツェンダ干渉器と、第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、上記第１の光入力端子から入力される光信号の強度が一定値以上である場合、上記第２の光入力端子から入力される光信号に所定量の位相シフト変調を与えた光信号を光出力端子から出力する光位相変調素子とを備え、上記マッハツェンダ干渉器の上記主光導波路に上記レーザ素子の出力する上記特定波長のレーザ光を入力し、上記マッハツェンダ干渉器の上記主光導波路と上記副光導波路との少なくとも一方における上記２箇所の間の位置に、上記光位相変調素子を上記第2の光入力端子と上記光出力端子とを介して上記主光導波路または上記副光導波路と直列に接続し、上記光位相変調素子の上記第1の光入力端子に、上記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力するように構成されたことを特徴とすることもできる。
【００５２】
上述の構成により、波長変換回路を容易に構成することができる。
【００５３】
また、本発明の光ルータにおいては、上記光位相変調素子は、半導体の価電子帯と伝導帯間、量子井戸構造の価電子帯サブバンドと伝導帯サブバンド間、または量子井戸構造の伝導帯サブバンドの基底バンドと励起バンド間のいずれかの量子遷移を利用して光増幅に活性な領域の光電子密度の変調がもたらされた半導体光増幅素子であることを特徴とすることが好適である。
【００５４】
上述の構成により、所望の位相変調特性を有する光位相変調素子を容易に構成することができる。
【００５５】
また、本発明の光ルータにおいては、上記波長変換回路は、所定波長のレーザ光を出力するレーザ素子と、第1、第2の光入力端子と光出力端子とを有し、上記第１の光入力端子から入力される光信号が、上記第２の光入力端子から入力される連続光を励起光として四光波混合を生じさせる非線形光増幅素子とを備え、上記非線形光増幅素子の上記第1の光入力端子に上記経路制御手段によって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルを入力し、上記第2の光入力端子に上記レーザ素子の出力する上記所定波長のレーザ光を入力するように構成され、上記非線形光増幅素子の上記光出力端子から出力される光の波長を上記特定波長とするために、上記レーザ素子の出力するレーザ光の波長（光周波数ｆｐ）と上記特定波長（光周波数ｆｉ）と上記光チャネルの波長（光周波数ｆｓ）とがｆｉ＝２ｆｐ−ｆｓとなるように、上記レーザ素子の出力するレーザ光の波長を決定したことを特徴とすることもできる。
【００５６】
上述の構成により、波長変換回路を容易に構成することができる。
【００５７】
また、本発明の光ルータにおいては、上記非線形光増幅素子は、半導体のPN接合構造、ヘテロ接合構造、または量子井戸構造のいずれかによって光増幅特性の非線形性をもたらし、四光波混合を生じさせる電流注入型半導体光増幅素子であることを特徴とすることが好適である。
【００５８】
上述の構成により、所望の四光波混合特性を有する非線形光増幅素子を容易に構成することができる。
【００５９】
また、本発明の光ルータにおいては、上記非線形光増幅素子は、四光波混合を生じさせる光ファイバであることを特徴とすることもできる。
【００６０】
上述の構成により、所望の四光波混合特性を有する非線形光増幅素子を容易に構成することができる。
【００６１】
また、上記課題を解決するために、本発明の光ネットワークは、所定波長の光を強度変調することによって得られる所定長の光信号列を含む光データパケットを形成し、上記光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータを指示する情報を含む光符号パタンを付し、上記光符号パタンが付された上記光データパケットを時系列に複数配列して上記所定波長の光チャネルを形成し、互いに異なる複数の波長それぞれについて形成された複数の上記光チャネルを波長多重して光チャネル群を形成し、上記光チャネル群を介して上記光データパケットを伝送する光データパケット伝送方式によって光データパケットを伝送する光伝送路と、上記光伝送路上の複数箇所それぞれに配置された上記いずれかの光ルータとを備えたことを特徴としている。
【００６２】
光伝送路上の複数箇所それぞれに上記いずれかの光ルータを配置することで、光ルータにおける光データパケットの伝送遅延時間を少なくすることができる。
【００６３】
また、本発明の光ネットワークにおいては、上記光伝送路は閉ループとなっており、上記光ルータの上記光チャネル挿入ポートに入力されて上記光チャネル多重手段によって他の光チャネルと波長多重される光チャネルの波長は、複数の上記光ルータそれぞれについて互いに異なっていることを特徴とすることが好適である。
【００６４】
光伝送路を閉ループとすることで、光データパケットを一方向に送出することによってすべての分岐先となる光ルータに光データパケットを伝送することができる。また、複数の光ルータそれぞれにおいて挿入する光チャネルの波長を互いに異ならしめることにより、複数の光ルータそれぞれから送出された光データパケットを、複数の光ルータそれぞれに固有の光チャネルを介して伝送することが可能となる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる光ネットワークについて図面を参照して説明する。尚、本実施形態にかかる光ネットワークは、本発明の実施形態にかかる光ルータを含んでいる。
【００６６】
まず、本実施形態にかかる光ネットワークの構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる光ネットワーク１０の構成図である。光ネットワーク１０は、図１に示すように、閉ループ状に構成された光伝送路１２と、光伝送路１２上の複数箇所それぞれに配置されたn個の光ルータａ１〜ａｎ（ｎは2以上の整数）とを備えて構成される。また、ｎ個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれは、ｎ個のＯ／Ｅ変換器（光信号と電気信号とを相互に変換する光信号／電気信号変換器）ｂ１〜ｂｎそれぞれを介して、ｎ個の電子ルータｃ１〜ｃｎそれぞれに接続されている。
【００６７】
光伝送路１０は、物理的には、例えば光ファイバ線路を含む光ケーブルによって構成されており、光データパケットを波長多重して伝送することができるようになっている。ここで光データパケットを波長多重して伝送する方式について説明しておく。
【００６８】
図２は、光データパケットを波長多重して伝送する方式を説明する説明図である。本方式は、図2に示すように、所定波長λｉ（1≦ｉ≦ｎ）の光を強度変調することによって得られる所定長の光信号列を含む光データパケット１を形成し、この光データパケット１に当該光データパケット１の分岐先となる光ルータａｉ（1≦ｉ≦ｎ）を指示する情報を含む光ラベル２（光符号パタン）を付し、光ラベル２が付された光データパケット１を時系列に複数配列して所定波長λｉの光チャネルｃｈｉ（1≦ｉ≦ｎ）を形成し、互いに異なるｎ個の波長λ１〜λｎそれぞれについて形成されたｎ個の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎを波長多重して光チャネル群ｃｈを形成し、光チャネル群ｃｈを介して光データパケット１を伝送する光データパケット伝送方式である。
【００６９】
ここで、n個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれの光チャネル群入力ポートには、光伝送路１２から、ｎ個の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎを波長多重して形成された光チャネル群ｃｈが入力される。また、n個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれの光チャネル群出力ポートからは、光伝送路12に対して、ｎ個の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎを波長多重して形成された光チャネル群ｃｈが出力される。さらに、ｉ番目の光ルータａｉの光チャネル分岐ポートからは、これに接続されたＯ／Ｅ変換器ｂｉに対して、波長λｉの光チャネルが出力される。また、ｉ番目の光ルータａｉの光チャネル挿入ポートには、これに接続されたＯ／Ｅ変換器ｂｉから、波長λｉの光チャネルが入力される。
【００７０】
図３は、光ルータａｉの構成図である。光ルータａｉは、光チャネル群入力ポート１４と、光チャネル群出力ポート１６と、光チャネル分岐ポート１８と、光チャネル挿入ポート２０と、光ラベル付与部２６（光符号パタン付与手段）と、光チャネル分解部２４（光チャネル分解手段）と、ｎ個の光ラベル識別部ｄ１〜ｄｎ（光符号パタン識別手段）と、ｎ個の光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎ（経路制御手段）と、光チャネル多重部２６（光チャネル多重手段）と、パケットバッファ部２８（バッファリング手段）とを備えて構成される。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００７１】
光チャネル群入力ポート１４には、光伝送路１２から、光チャネル群ｃｈが入力される。光チャネル群出力ポート１６からは、光伝送路12に対して、光チャネル群ｃｈが出力される。光チャネル分岐ポート１８からは、Ｏ／Ｅ変換器ｂｉに対して波長λｉの光チャネルが出力される。光チャネル挿入ポート２０には、Ｏ／Ｅ変換器ｂｉから波長λｉの光チャネルが入力される。
【００７２】
光ラベル付与部２２は、光チャネル挿入ポート２０に入力された光チャネルに含まれる光データパケットに当該光データパケットの分岐先となる光ルータａｊを指示する情報を含む光ラベルを付する。図４は、光ラベル付与部2２の具体的構成を示す図である。光ラベル付与部２２は、具体的には、光チャネル挿入ポート２０に入力された光チャネルに含まれる光データパケットを構成する光信号列の一部（光データパケットを識別する光信号列）を強度分割して所定数（例えば４つ）の並列光信号列を形成する光強度分割器３０と、上記所定数の並列光信号列それぞれに所定の時間遅延（例えばτ1，τ２，τ３，τ４）を与える上記所定数の光遅延線を有する光遅延線列３２と、時間遅延の与えられた上記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータａｊについて定められた特定の位相シフト変調（例えばπ，０，π，０）を加える上記所定数の位相シフト変調器を有する位相シフト変調器列３４と、位相シフト変調が加えられた上記所定数の並列光信号列を強度合成する光強度合成器３６とを備えて構成され、光強度合成器３６から出力される時間軸上に拡散された光パルス列を光ラベルとして光データパケットに付与する。ここで、光データパケットを構成する光信号列の一部としては、例えばヘッダの一部やデータの一部を用いることができる。また、強度分割、遅延時間付与、位相シフト、強度合成を与える光信号列は、光データパケットを構成する光信号列の一部でなくても、光データパケットを識別する光信号列であればよい。また、ここでいう光信号列とは、複数のパルスによって構成されていても良いし、単一のパルスによって構成されていても良い。光ラベル付与部2２においては、上記位相シフト変調器列３４に代えて、光ルータａｊについて定められた特定の強度変調を加える上記所定数の強度変調器を有する強度変調器列を設けても良い。また、光ラベル付与部２２は、ファイバグレーティングによっても実現可能である。
【００７３】
光チャネル分解部２４は、光チャネル群入力ポート１４に入力された光チャネル群ｃｈを、互いに波長の異なるｎ個の光チャネルｃｈ１（波長λ１）〜ｃｈｎ（波長λｎ）に分解する。
【００７４】
ｎ個の光ラベル識別部ｄ１〜ｄｎは、光チャネル分解部２４によって分解されるｎ個の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎそれぞれに対応して設けられている。光ラベル識別部ｄｉ（1≦ｉ≦ｎ）は、光データパケットに付された光ラベルに含まれる分岐先となる光ルータａｊを指示する情報から当該光データパケットを当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する。
【００７５】
図５は、光ラベル識別部ｄｉの具体的構成を示す図である。光ラベル識別部ｄｉは、具体的には、光データパケットに付された光ラベルを強度分割して上記所定数（例えば４つ）の並列光信号列を形成する光強度分割器３８と、上記所定数の並列光信号に当該光ルータａｉについて定められた特定の位相シフト変調に応じた位相シフト変調（光ルータａｉについて定められた上記特定の位相シフト変調を所定数の並列光信号列相互間で相対的にキャンセルするような位相シフト変調、例えば０，π，０，π）を加える上記所定数の位相シフト変調器を有する位相シフト変調器列４０と、位相シフト変調が加えられた上記所定数の並列光信号列それぞれに上記所定の時間遅延に応じた遅延時間（光ラベル付与時に与えられた時間遅延を所定数の並列光信号列相互間で相対的にキャンセルするような時間遅延、例えばτ４，τ３，τ２，τ１）を与える上記所定数の光遅延線を有する光遅延線列４２と、時間遅延の与えられた上記所定数の並列光信号列を強度合成する光強度合成器４４とを備えて構成され、光強度合成器４４から出力される光信号列と光ラベルの元となる光データパケットを構成する光信号列の上記一部との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する。この一致度とは、光強度合成器４４から出力される光信号列が光ラベルの元となる光データパケットを構成する光信号列の上記一部をどの程度再現しているかを示すものであり、光ラベルの元となる光データパケットを構成する光信号列の上記一部がパルスである場合、光強度合成器４４から出力される光信号列が一定のしきい値以上の強度を有するシャープなパルスであれば一致度が高く、一定のしきい値未満の強度しか有しない鈍い波形であれば一致度が低いと判断できる。すなわち、このような構成の光ラベル識別部ｄｉによれば、当該光ルータａｉにおいて分岐させるべき光データパケットについては、図４および図5に示すように、光強度合成器４４から出力される光信号列と光ラベルの元となる光データパケットを構成する光信号列の上記一部とが一致する。一方、当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきでない（すなわち、通過させるべき）光データパケットについては、両者は一致しなくなる。したがって、両者の一致度により当該光データパケットを当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別することができる。尚、光ラベル識別部ｄｉにおいては、光ラベル付与部2２に対応させて、位相シフト変調器列４０に代えて、上記所定数の並列光信号に当該光ルータａｉについて定められた特定の強度変調に応じた強度変調（光ルータａｉについて定められた上記特定の強度変調を所定数の並列光信号列相互間で相対的にキャンセルするような強度変調）を加える上記所定数の強度変調器を有する強度変調器列を設けても良い。また、光ラベル識別部ｄｉは、ファイバグレーティングによっても実現可能である。
【００７６】
光ラベルの付与、光ラベルの識別を上述のごとく行うことで、光ラベルの付与、光ラベルの識別を比較的容易に行うことができる。また、上述のごとく付与された光ラベルは、波長空間への広がりを有さないため、波長空間に余裕のないときに有利である。
【００７７】
光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎは、光チャネル分解部２４によって分解されるｎ個の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎそれぞれに対応して設けられている。光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎそれぞれは、上記光ラベル識別部ｄ１〜ｄｎそれぞれによる識別結果に基づいて、当該光ルータａｉにおいて分岐させるべき光データパケットを分岐させるとともに、当該光ルータａｉを通過させるべき光データパケットを通過させる。
【００７８】
図６は、光データパケット分岐制御部ｅｉ（1≦ｉ≦ｎ）の具体的構成を示す図である。光データパケット分岐制御部ｅｉは、図６に示すように、スイッチ駆動信号発生回路４６（スイッチ駆動信号発生手段）と、光路スイッチ部４８（光路スイッチ手段）とを備えて構成される。
【００７９】
スイッチ駆動信号発生回路４６は、光ラベル識別部ｄｉによる識別結果が一致相関出力として入力され、ラベル識別部ｄｉによって当該光ルータａｉにおいて分岐させるべき光データパケットであると識別された光データパケットが通過する時間帯ｔａは第１の電圧信号ｖ１を発生し、それ以外の時間帯ｔｂには第２の電圧信号ｖ２を発生する。尚、連続する２つの光データパケット間には、上記電圧の切り替えに十分な時間間隔（ガードタイム）が設けられている。
【００８０】
光路スイッチ部４８は、スイッチ駆動信号発生回路４６において上記第１の電圧信号ｖ１が発生している時間帯ｔａにおいては、光チャネル分解部２４から入力光導波路５０を介して入力される光データパケットを、パケットバッファ部２８に接続される（光チャネル分岐ポート１８側に延びる）分岐光導波路５２に導出する。また、光路スイッチ部４８は、スイッチ駆動信号発生回路４６において第２の電圧信号ｖ２が発生している時間帯ｔｂにおいては、光チャネル分解部２４から入力光導波路５０を介して入力される光データパケットを、光チャネル多重部２６に接続される（光チャネル群出力ポート１６側に延びる）出力光導波路５４に導出する。
【００８１】
光データパケット分岐制御部ｅｉをこのようなスイッチ駆動信号発生回路４６と光路スイッチ部４８とで構成することにより、当該光ルータａｉにおいて分岐させるべき光データパケット１ａを分岐させるとともに当該光ルータａｉを通過させるべき光データパケット１ｂを通過させる制御を容易に行うことができる。
【００８２】
ここで、光路スイッチ部４８としては、例えば以下に示すような方向性光導波路結合器５６を用いることができる。図７は、方向性光導波路結合器５６の構成図である。方向性光導波路結合器５６は、光チャネル群入力ポート１４側からくる入力光導波路５０と光チャネル群出力ポート１６側にむかう出力光導波路５４とを略直線状に接続して主光導波路とし、光チャネル分岐ポート１８側にむかう分岐光導波路５２を副光導波路とし、主光導波路と副光導波路とをその一部が近接するように配置するとともに電気光学物質からなる光結合部５８を介して結合して構成される。また、方向性光導波路結合器５６は、光結合部５８を構成する電気光学物質の電圧誘起屈折率変化により、光結合部５８に上記第１の電圧信号ｖ１が入力されると主光導波路と副光導波路とが光学的に導通し、光結合部５８に上記第２の電圧信号ｖ２が入力されると主光導波路と副光導波路とが光学的に遮断されるように構成されている。従って、光結合部５８に上記第１の電圧信号ｖ１が入力されると、入力光導波路５０と分岐光導波路５２とが光学的に導通し、入力光導波路５０から入力された光データパケットが分岐光導波路５２に導出される（図７の点線矢印）。一方、光結合部５８に上記第２の電圧信号ｖ２が入力されると、入力光導波路５０と出力光導波路５４とが光学的に導通し、入力光導波路５０から入力された光データパケットが出力光導波路５４に導出される（図７の実線矢印）。
【００８３】
また、光路スイッチ部４８としては、以下に示すような方向性光導波路結合器６０を用いることもできる。図８は、方向性光導波路結合器６０の構成図である。方向性光導波路結合器６０は、光チャネル群入力ポート１４側からくる入力光導波路５０と、光チャネル群出力ポート１６側にむかう出力光導波路５４及び光チャネル分岐ポート１８側にむかう分岐光導波路５２とを電気光学物質からなる光結合部６２を介してＹ分岐状に結合して構成される。また、方向性光導波路結合器６０は、光結合部６２を構成する電気光学物質の電圧誘起屈折率変化により、光結合部６２に上記第１の電圧信号ｖ１が入力されると入力光導波路５０と分岐光導波路５２とが光学的に導通し、光結合部６２に第２の電圧信号ｖ２が入力されると入力光導波路５０と出力光導波路５４とが光学的に導通するように構成されている。従って、光結合部６２に上記第１の電圧信号ｖ１が入力されると、入力光導波路５０から入力された光データパケットが分岐光導波路５２に導出され（図８の点線矢印）、光結合部６２に上記第２の電圧信号ｖ２が入力されると、入力光導波路５０から入力された光データパケットが出力光導波路５４に導出される（図８の実線矢印）。
【００８４】
また、光路スイッチ部４８としては、以下に示すようなマッハツェンダ干渉器６４を用いることもできる。図９は、マッハツェンダ干渉器６４の構成図である。マッハツェンダ干渉器６４は、光チャネル群入力ポート１４側からくる入力光導波路５０と光チャネル群出力ポート１６側にむかう出力光導波路５４とを接続して主光導波路とし、光チャネル分岐ポート側にむかう分岐光導波路５２を副光導波路とし、主光導波路と副光導波路とを互いに異なる２箇所６６，６８においてその一部が近接するように配置するとともに、副光導波路における上記２箇所６６，６８の間の位置に電気光学物質からなるアーム部７０を形成して構成される。また、マッハツェンダ干渉器６４は、アーム部７０を構成する電気光学物質の電圧誘起屈折率変化により、アーム部７０に上記第１の電圧信号ｖ１が入力されると主光導波路と副光導波路とが光学的に導通し、アーム部７０に第２の電圧信号ｖ２が入力されると主光導波路と副光導波路とが光学的に遮断されるように構成されている。従って、アーム部７０に上記第１の電圧信号ｖ１が入力されると、入力光導波路５０と分岐光導波路５２とが光学的に導通し、入力光導波路５０から入力された光データパケットが分岐光導波路５２に導出される（図９の点線矢印）。一方、アーム部７０に上記第２の電圧信号ｖ２が入力されると、入力光導波路５０と出力光導波路５４とが光学的に導通し、入力光導波路５０から入力された光データパケットが出力光導波路５４に導出される（図９の実線矢印）。
【００８５】
上述の方向性光導波路結合器５６，６０、マッハツェンダ干渉器６４などを用いることにより、光路スイッチ部４８を容易に構成することができる。
【００８６】
光チャネル多重部２６は、ｎ個の光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎそれぞれによって通過せしめられた光データパケットを含むｎ個の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎを波長多重して光チャネル群ｃｈを形成する。この場合、光チャネル多重部２６は、光ラベル付与部２２によって光ラベルが付与された光データパケットを含む波長λｉの光チャネルをも波長多重して光チャネル群ｃｈを形成する。
【００８７】
図３に戻って、光チャネル多重部２６によって形成された光チャネル群ｃｈは、光チャネル群出力ポート１６に出力され、光チャネル群出力ポート１６から光伝送路１２に対して出力される。
【００８８】
パケットバッファ部２８は、ｎ個の光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎそれぞれから出力されるｎ個の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎに含まれる光データパケットそれぞれに時間的遅延を与え、当該複数の光データパケットそれぞれを互いに時間的に重ならないように時系列に配列して光チャネル分岐ポート１８に出力する。このようなパケットバッファ部２８を設けることで、後段における光データパケットの取り扱いが容易になる。
【００８９】
図１０は、パケットバッファ部２８の具体的構成を示す図である。パケットバッファ部２８は、より詳細には、図１０に示すように、ｎ個の波長変換回路ｆ１〜ｆｎと、ｎ個の光遅延線ループｇ１〜ｇｎと、タイミング制御部７２（取出制御手段）とを備えて構成される。
【００９０】
ｎ個の波長変換回路ｆ１〜ｆｎそれぞれは、光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎによって分岐せしめられた光データパケットを含むｎ個の光チャネルそれぞれに対応して設けられ、当該光チャネルの波長λ１〜λｎを波長λｉに変換する。なお、ここでは、説明の便宜上、波長λｉから波長λｉに変換する波長変換回路ｆｉをも備える構成となっているが、入力波長と出力波長とが同じ場合は、波長変換回路を設ける必要は無い（すなわち波長変換回路はｎ−１個でよい）。
【００９１】
ｎ個の光遅延線ループｇ１〜ｇｎそれぞれは、ｎ個の波長変換回路ｆ１〜ｆｎそれぞれに対応して設けられ、波長変換回路ｆ１〜ｆｎから出力される波長λｉの光チャネルに含まれる光データパケットを光ファイバなどからなる閉ループの光伝送路に取り込んでバッファリングする。
【００９２】
タイミング制御部７２は、ｎ個の光遅延線ループｇ１〜ｇｎそれぞれに取り込まれてバッファリングされている複数の光データパケットそれぞれの取り出し時刻を調整し、当該複数の光データパケットそれぞれを互いに時間的に重ならないように時系列に配列して波長λｉの光チャネルを形成し、この波長λｉの光チャネルを光チャネル分岐ポート１８に出力する。より具体的には、タイミング制御部７２は、ｎ個の光遅延線ループｇ１〜ｇｎそれぞれに設けられている光データパケットを取り込むための取り込みスイッチｈ１〜ｈｎの開閉タイミングを制御することにより、光データパケットを適時にｎ個の光遅延線ループｇ１〜ｇｎそれぞれに取り込む。また、タイミング制御部７２は、ｎ個の光遅延線ループｇ１〜ｇｎそれぞれに設けられている光データパケットを取り出すための取り出しスイッチｋ１〜ｋｎの開閉タイミングを制御することにより、複数の光データパケットそれぞれを互いに時間的に重ならないように時系列に配列して波長λｉの光チャネルを形成する。
【００９３】
上述のように、パケットバッファ部２８をｎ個の波長変換回路ｆ１〜ｆｎ、ｎ個の光遅延線ループｇ１〜ｇｎ、およびタイミング制御部７２によって構成することで、光データパケットを時系列に配列した波長λｉの光チャネルを構成して出力することができる。すなわち、光チャネル分岐ポート１８からシリアル出力が可能となる。
【００９４】
ここで、上記波長変換回路ｆｊ（１≦ｊ≦ｎ）としては、例えば、以下に示すような波長変換回路７４を用いることができる。図１１は、波長変換回路７４の構成図である。波長変換回路７４は、図１１に示すように、レーザ素子７６と非線形光増幅素子７８とを備えて構成される。
【００９５】
レーザ素子７６は、波長λｉのレーザ光を出力する。非線形光増幅素子７８は、第1光入力端子７８ａ、第2光入力端子７８ｂおよび光出力端子７８ｃを有し、第1光入力端子７８ａから入力される光信号の強度が一定値以上である場合、第２光入力端子７８ｂから入力される光信号に所定値以下の小さな利得を得た光信号を光出力端子７８ｃから出力し、第１光入力端子７８ａから入力される光信号の強度が一定値未満である場合、第２光入力端子７８ｂから入力される光信号に所定値以上の大きな利得を得た光信号を光出力端子７８ｃから出力するような光特性を有する素子である。このような非線形光増幅素子７８としては、例えば半導体のPN接合構造、ヘテロ接合構造、または量子井戸構造のいずれかによって光増幅特性の非線形性がもたらされた電流注入型半導体光増幅素子を用いることができる。非線形光増幅素子７８をこのような電流注入型半導体光増幅素子とすることで、所望の光増幅特性を容易に実現できる。
【００９６】
非線形光増幅素子７８の第1光入力端子７８ａには、光データパケット分岐制御部ｅｊによって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルｃｈｊが入力され、第2の光入力端子７８ｂには、レーザ素子７６の出力する波長λｉのレーザ光が入力される。
【００９７】
このような構成をとることで、非線形光増幅素子７８の光出力端子７８ｃからは、第１光入力端子７８ａに入力された光データパケットに含まれる信号の論理反転信号（波長λｉ）が得られる。
【００９８】
また、上記波長変換回路ｆｊ（１≦ｊ≦ｎ）としては、以下に示すような波長変換回路８０を用いることができる。図１２は、波長変換回路８０の構成図である。波長変換回路８０は、図１２に示すように、レーザ素子８２と非線形光吸収素子８４とを備えて構成される。
【００９９】
レーザ素子８２は、波長λｉのレーザ光を出力する。非線形光吸収素子８４は、第1光入力端子８４ａ、第2光入力端子８４ｂおよび光出力端子８４ｃを有し、第1光入力端子８４ａから入力される光信号の強度が一定値以上である場合、第２光入力端子８４ｂから入力される光信号に所定値以下の小さな吸収がなされた光信号を光出力端子８４ｃから出力し、第１光入力端子８４ａから入力される光信号の強度が一定値未満である場合、第２光入力端子８４ｂから入力される光信号に所定値以上の大きな吸収がなされた光信号を光出力端子８４ｃから出力するような光特性を有する素子である。このような非線形光吸収素子８４としては、例えば半導体の価電子帯と伝導帯間、量子井戸構造の価電子帯サブバンドと伝導帯サブバンド間、または量子井戸構造の伝導帯サブバンドの基底バンドと励起バンド間のいずれかの量子遷移を利用して光吸収特性の非線形性がもたらされた半導体光吸収素子を用いることができる。非線形光吸収素子８４をこのような半導体光吸収素子とすることで、所望の光吸収特性を容易に実現できる。
【０１００】
非線形光吸収素子８４の第1光入力端子８４ａには、光データパケット分岐制御部ｅｊによって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルｃｈｊが入力され、第2の光入力端子８４ｂには、レーザ素子８２の出力する波長λｉのレーザ光が入力される。
【０１０１】
このような構成をとることで、非線形光吸収素子８４の光出力端子８４ｃからは、第１光入力端子８４ａに入力された光データパケットに含まれる信号の論理非反転信号（波長λｉ）が得られる。
【０１０２】
さらに、上記波長変換回路ｆｊ（１≦ｊ≦ｎ）としては、以下に示すような波長変換回路８６を用いることもできる。図１３は、波長変換回路８６の構成図である。波長変換回路８６は、図１３に示すように、レーザ素子８８と、マッハツェンダ干渉器９０と、光位相変調素子９２とを備えて構成される。
【０１０３】
レーザ素子８８は、波長λｉのレーザ光を出力する。マッハツェンダ干渉器９０は、主光導波路９０ａと副光導波路９０ｂとを互いに異なる２箇所９０ｃ，９０ｄにおいてその一部が近接するように配置して構成される。位相変調素子９２は、第1光入力端子９２ａ、第2光入力端子９２ｂおよび光出力端子９２ｃを有し、第１光入力端子９２ａから入力される光信号の強度が一定値以上である場合、第２光入力端子９２ｂから入力される光信号に所定量の位相シフト変調を与えた光信号を光出力端子９２ｃから出力する。このような光位相変調素子９２は、例えば半導体の価電子帯と伝導帯間、量子井戸構造の価電子帯サブバンドと伝導帯サブバンド間、または量子井戸構造の伝導帯サブバンドの基底バンドと励起バンド間のいずれかの量子遷移を利用して光増幅に活性な領域の光電子密度の変調がもたらされた半導体光増幅素子を用いることができる。光位相変調素子９２をこのような半導体光増幅素子とすることで、所望の位相変調特性を容易に実現できる。
【０１０４】
マッハツェンダ干渉器９０の主光導波路９０ａには、レーザ素子８８の出力する波長λｉのレーザ光が入力される。また、光位相変調素子９２は、マッハツェンダ干渉器９０の副光導波路９０ｂにおける上記２箇所９０ｃ，９０ｄの間の位置に、第2光入力端子９２ｂと光出力端子９２ｃとを介して副光導波路９０ｂと直列に接続される。また、光位相変調素子９２の第1光入力端子９２ａには、光データパケット分岐制御部ｅｊによって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルが入力される。
【０１０５】
このような構成をとることで、マッハツェンダ干渉器９０の主光導波路９０ａからは、光位相変調素子９２の第１光入力端子９２ａに入力された光データパケットに含まれる信号の論理反転信号あるいは論理非反転信号（波長λｉ）が得られる。尚、出力信号を論理反転信号とするか論理非反転信号とするかは、光位相変調素子９２の位相変調特性を適宜設計することによって自由に決定することができる。また、マッハツェンダ干渉器９０の主光導波路９０ａにおける上記２箇所９０ｃ，９０ｄの間の位置に光位相変調素子９４をさらに設け、光位相変調素子９４の位相変調特性を適宜設計することにより、出力信号を論理反転信号とするか論理非反転信号とするかを決定することもできる。
【０１０６】
また、上記波長変換回路ｆｊ（１≦ｊ≦ｎ）としては、以下に示すような波長変換回路９６を用いることもできる。図１４は、波長変換回路９６の構成図である。波長変換回路９６は、図１４に示すように、レーザ素子９８と非線形光増幅素子１００とを備えて構成される。
【０１０７】
レーザ素子９８は、波長λｐ（光周波数ｆｐ）のレーザ光を出力する。非線形光増幅素子１００は、第1光入力端子１００ａ、第2光入力端子１００ｂおよび光出力端子１００ｃを有し、第１光入力端子１００ａから入力される光信号が、第２光入力端子１００ｂから入力される連続光を励起光として四光波混合を生じさせる非線形光増幅素子である。このような非線形光増幅素子１００としては、例えば半導体のPN接合構造、ヘテロ接合構造、または量子井戸構造のいずれかによって光増幅特性の非線形性をもたらし、四光波混合を生じさせる電流注入型半導体光増幅素子や、四光波混合を生じさせる光ファイバ（例えば分散シフトファイバ）などを用いることができる。非線形光増幅素子１００としてこのような電流注入型半導体光増幅素子や光ファイバを用いることにより、四光波混合を容易に生じさせることができる。
【０１０８】
ここで、非線形光増幅素子１００の第1光入力端子１００ａには、光データパケット分岐制御部ｅｊによって分岐せしめられた光データパケットを含む光チャネルが入力され、第2光入力端子１００ｂには、レーザ素子９８の出力する波長λｐ（光周波数ｆｐ）のレーザ光が入力される。
【０１０９】
また、この場合、非線形光増幅素子１００の光出力端子１００ｃから出力される光の波長をλｉとするために、レーザ素子９８の出力するレーザ光の波長λｐ（光周波数ｆｐ）と、波長λｉ（光周波数ｆｉ）と、非線形光増幅素子１００の第1光入力端子１００ａに入力される光チャネルの波長λｊ（光周波数ｆｊ）とが、ｆｉ＝２ｆｐ−ｆｊとなるように、レーザ素子９８の出力するレーザ光の波長λｐ（光周波数ｆｐ）が決定される。
【０１１０】
波長変換回路ｆｊを上記いずれかの構成とすることで、波長変換回路ｆｊを容易に構成できる。
【０１１１】
続いて、本実施形態にかかる光ネットワークの作用および効果について説明する。本実施形態にかかる光ネットワーク１０は、光伝送路１２上の複数箇所それぞれに、以下のような光ルータａ１〜ａｎを配置している。すなわち光ルータａ１〜ａｎは、光データパケットに付された光ラベルに含まれる分岐先となる光ルータを指示する情報から当該光データパケットを当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別し、その識別結果に基づいて、当該光ルータａｉにおいて分岐させるべき光データパケットを分岐させるとともに、当該光ルータａｉを通過させるべき光データパケットを通過させる。したがって、当該光ルータａｉを通過させるべき光データパケットについては、当該光ルータａｉにおける光／電気信号変換、電気／光信号変換が不要となる。その結果、当該光ルータａｉにおける光データパケットの伝送遅延時間を少なくすることができ、消費電力を少なくすることができる。よって、光ネットワーク１０全体においても、光データパケットの伝送遅延時間を少なくすることができるとともに消費電力を少なくすることができ、光ネットワーク１０におけるスループットを高めることが可能となる。
【０１１２】
また、本実施形態にかかる光ネットワーク１０においては、光伝送路１２を閉ループとしている。したがって、光データパケットを一方向に送出することによってすべての分岐先となる光ルータに光データパケットを伝送することができる。
【０１１３】
また、本実施形態にかかる光ネットワーク１０においては、ｎ個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれにおいて挿入する光チャネルの波長をλ１〜λｎとし、互いに異ならしめている。したがって、ｎ個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれから送出された光データパケットを、ｎ個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれに固有の光チャネルｃｈ１〜ｃｈｎを介して伝送することが可能となる。
【０１１４】
また、ｎ個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれにおいては、光チャネル分岐ポート１８から出力する光チャネルの波長と、光チャネル挿入ポート２０に入力される光チャネルの波長とを等しくしている。したがって、ｎ個の光ルータａ１〜ａｎそれぞれに接続されるＯ／Ｅ変換器ｂ１〜ｂｎそれぞれにおける処理を簡易にすることができる。
【０１１５】
上記実施形態にかかる光ルータａｉ（１≦ｉ≦ｎ）においては、パケットバッファ部２８に設けられた波長変換回路ｆ１〜ｆｎにより、光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎから出力されたｎ個の異なる波長λ１〜λｎの光チャネルを波長λｉの光チャネルに変換し、光チャネル分岐ポート１８から当該波長λｉの光チャネルをシリアルに出力していたが、例えば、図１５に示すように、光データパケット分岐制御部ｅ１〜ｅｎから出力されたｎ個の異なる波長λ１〜λｎの光チャネルを光チャネル分岐ポート１８からパラレルに出力し、Ｏ／Ｅ変換器ｂｉに設けられたｎ個のＯ／Ｅ変換部ｌ１〜ｌｎにおいてパラレルに光信号／電気信号変換を行い、ｎ個の電気記憶セルｍ１〜ｍｎそれぞれに電気データパケットをバッファリングし、タイミング制御部１０２により、ｎ個の電気記憶セルｍ１〜ｍｎそれぞれにバッファリングされている電気データパケットそれぞれを適時に読み出し、互いに時間的に重ならないように時系列に配列して出力するようにしてもよい。このようにすることで、光ルータａｉに波長変換回路を設ける必要がなくなり、光ルータａｉを簡易な構成にすることができる。
【０１１６】
また、光ラベルの付与および光ラベルの識別には種々の変形例が考えられ、したがって、光ラベル付与部２２および光ラベル識別部ｄ１〜ｄｎにも種々の変形が考えられる。以下、光ラベル付与部２２および光ラベル識別部ｄ１〜ｄｎの変形例について説明する。
【０１１７】
まず、第１の変形例にかかる光ラベル付与部１０４および光ラベル識別部１０６について説明する。図１６は、光ラベル付与部１０４の具体的構成を示す図であり、図１７は、光ラベル識別部１０６の具体的構成を示す図である。
【０１１８】
光ラベル付与部１０４は、図１６に示すように、具体的には、光チャネル挿入ポート２０に入力された光チャネルに含まれる光データパケットを構成する光信号列の一部（例えばヘッダの一部やデータの一部）を波長分解して互いに波長の異なる所定数（例えばλ１，λ２，λ３、λ４の４つ）の並列光信号列を形成する光分波器１０８と、上記所定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータａｊについて定められた特定の位相シフト変調（例えばπ，０，π，０）を加える上記所定数の位相シフト変調器を有する位相シフト変調器列１１０と、位相シフト変調が加えられた上記所定数の並列光信号列を波長合成する光合波器１１２とを備えて構成され、光合波器１１２から出力される波長軸上に拡散された光パルス列を光ラベルとして光データパケットに付与する。
【０１１９】
光ラベル識別部１０６は、図１７に示すように、具体的には、光データパケットに付された光ラベルを波長分解して互いに波長の異なる上記所定数の並列光信号列（例えばλ１，λ２，λ３，λ４の４つ）を形成する光分波器１１４と、上記所定数の並列光信号に当該光ルータａｉについて定められた特定の位相シフト変調に応じた位相シフト変調（光ルータａｉについて定められた上記特定の位相シフト変調を所定数の並列光信号列相互間で相対的にキャンセルするような位相シフト変調、例えば−π，０，−π，０）を加える上記所定数の位相シフト変調器を有する位相シフト変調器列１１６と、位相シフト変調が加えられた上記所定数の並列光信号列それぞれを波長合成する光合波器１１８とを備えて構成され、光合波器１１８から出力される光信号列と光ラベルの元となる光データパケットを構成する光信号列の上記一部との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する。すなわち、このような構成の光ラベル識別部１０６によれば、当該光ルータａｉにおいて分岐させるべき光データパケットについては、図１６および図１７に示すように、光合波器１１８から出力される光信号列と光ラベルの元となる光データパケットを構成する光信号列の上記一部とが一致する。一方、当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきでない（すなわち、通過させるべき）光データパケットについては、両者は一致しなくなる。したがって、両者の一致度により当該光データパケットを当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別することができる。
【０１２０】
ここで、光ラベル付与部１０４における光分波器１０８、光合波器１１２、および光ラベル識別部１０６における光分波器１１４、光合波器１１８は、アレイ導波路格子によって構成することができる。アレイ導波路格子を用いることで、波長分解、波長合成を容易に行うことができる。
【０１２１】
この場合、波長分割、位相シフト、波長合成を与える光信号列は、光データパケットを構成する光信号列の一部でなくても、光データパケットを識別する光信号列であればよい。
【０１２２】
また、光ラベル付与部１０４、光ラベル識別部１０６においては、光ラベル付与部2２、光ラベル識別部ｄｉと同様に、位相シフト変調器列に代えて、強度変調器列を設けても良い。
【０１２３】
光ラベルの付与、光ラベルの識別を上述のごとく行うことで、光ラベルの付与、光ラベルの識別を比較的容易に行うことができる。また、上述のごとく付与された光ラベルは、時間空間への広がりが小さく、光データパケットの送出間隔が短いときに有利である。
【０１２４】
続いて、第２の変形例にかかる光ラベル付与部１２０および光ラベル識別部１２２について説明する。図１８は、光ラベル付与部１２０の具体的構成を示す図であり、図１９は、光ラベル識別部１２２の具体的構成を示す図である。
【０１２５】
光ラベル付与部１２０は、光データパケットを構成する光信号列の一部を波長分解して分岐先となる光ルータａｊについて定められた互いに波長の異なる特定数（例えばλ１，λ２，λ３，λ４の４つ）の並列光信号列を形成し、上記特定数の並列光信号列それぞれに分岐先となる光ルータａｊについて定められた特定の時間遅延（例えばｔ1，ｔ２，ｔ３，ｔ４）を与え、時間遅延を与えられた上記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られる時間−波長空間上に拡散された光パルス列を光ラベルとして光データパケットに付与する。
【０１２６】
光ラベル識別部１２２は、光データパケットに付された光ラベルを波長分解して当該光ルータａｉについて定められた互いに波長の異なる上記特定数（例えばλ１，λ２，λ３，λ４の４つ）の並列光信号列を形成し、上記特定数の並列光信号列それぞれに当該光ルータａｉについて定められた上記特定の時間遅延に応じた時間遅延（光ラベル付与時に与えられた時間遅延を所定数の並列光信号列相互間で相対的にキャンセルするような時間遅延、例えばｔ４，ｔ３，ｔ２，ｔ１）を与え、時間遅延の与えられた上記特定数の並列光信号列を波長合成し、その結果得られた光信号列と光データパケットを構成する光信号列の上記一部との一致度に基づいて、当該光データパケットを当該光ルータａｉにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別する。
【０１２７】
このような光ラベル付与部１２０および光ラベル識別部１２２は、例えば、特定数（例えば４つ）の反射回折格子を互いに異なる所定位置に形成した光ファイバグレーティングによって簡易かつコンパクトに構成することができる。
【０１２８】
光ラベルの付与、光ラベルの識別を上述のごとく行うことで、光ラベルの識別精度が高まる。
【０１２９】
この場合、波長分割、遅延時間付与、波長合成を与える光信号列は、光データパケットを構成する光信号列の一部でなくても、光データパケットを識別する光信号列であればよい。
【０１３０】
また、光ラベル付与部１２０及び光ラベル識別部１２２には、上記光ラベル付与部2２、光ラベル識別部ｄｉと同様に、位相シフト変調器列又は強度変調器列を設け、さらに識別精度を高めることも可能である。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明の光ルータは、光データパケットに付された光符号パタンに含まれる分岐先となる光ルータを指示する情報から当該光データパケットを当該光ルータにおいて分岐させるべきか否かを光学的に識別し、その識別結果に基づいて、当該光ルータにおいて分岐させるべき光データパケットを分岐させるとともに、当該光ルータを通過させるべき光データパケットを通過させる。したがって、当該光ルータを通過させるべき光データパケットについては、当該光ルータにおける光／電気信号変換、電気／光信号変換が不要となる。その結果、光データパケットの伝送遅延時間を少なくすることができ、消費電力を少なくすることができる。
【０１３２】
また、本発明の光ネットワークは、光伝送路上の複数箇所それぞれに上述の光ルータを配置する。したがって、光ルータにおける光データパケットの伝送遅延時間を少なくすることができる。その結果、スループットを高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ネットワークの構成図である。
【図２】光データパケットを波長多重して伝送する方式を説明する説明図である。
【図３】光ルータａｉの構成図である。
【図４】光ラベル付与部2２の具体的構成を示す図である。
【図５】光ラベル識別部ｄｉの具体的構成を示す図である。
【図６】光データパケット分岐制御部ｅｉの具体的構成を示す図である。
【図７】方向性光導波路結合器５６の構成図である。
【図８】方向性光導波路結合器６０の構成図である。
【図９】マッハツェンダ干渉器６４の構成図である。
【図１０】パケットバッファ部２８の具体的構成を示す図である。
【図１１】波長変換回路７４の構成図である。
【図１２】波長変換回路８０の構成図である。
【図１３】波長変換回路８６の構成図である。
【図１４】波長変換回路９６の構成図である。
【図１５】光ルータａｉの光チャネル分岐ポート１８およびＯ／Ｅ変換器ｂｉの構成を示す図である。
【図１６】光ラベル付与部１０４の具体的構成を示す図である。
【図１７】光ラベル識別部１０６の具体的構成を示す図である。
【図１８】光ラベル付与部１２０の具体的構成を示す図である。
【図１９】光ラベル識別部１２２の具体的構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…光ネットワーク、１２…光伝送路、ａ１〜ａｎ…光ルータ、ｂ１〜ｂｎ…Ｏ／Ｅ変換器、ｃ１〜ｃｎ…電子ルータ、１４…光チャネル群入力ポート、１６…光チャネル群出力ポート、１８…光チャネル分岐ポート、２０…光チャネル挿入ポート、２２…光ラベル付与部、２４…光チャネル分解部、ｄ１〜ｄｎ…光ラベル識別部、ｅ１〜ｅｎ…光データパケット分岐制御部、２６…光チャネル多重部、２８…パケットバッファ部
【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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【図１９】
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