(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変レーザを用いて複数の波長を切替えて可変長の光パケットのキャリア光を生成し、該キャリア光を用いて光パケット通信を行う可変長波長多重光パケット通信方法であって、
パケット長を可変にする際のパケット長とガードタイム長との合計及びガードタイム長を、波長可変レーザの出力光波長（光周波数）を切替え後の時間の対数に対して前記出力光波長（光周波数）が直線的に変化する領域の時間内に設定するとともに、ガードタイム長を、パケット長のｂ倍（ｂは任意の定数）に設定することを特徴とする可変長波長多重光パケット通信方法。
【請求項２】
前記波長可変レーザの出力光波長（光周波数）を切替え後の時間の対数に対して前記出力光波長（光周波数）が直線的に変化する領域が、前記切替え後の時間１０−７から１０−２秒であることを特徴とする請求項１記載の可変長波長多重光パケット通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変長波長多重光パケット通信方法に関する。詳しくは、可変長で波長多重の光パケットキャリアのガードタイム長とパケット長を一定割合とするこにより、ガードタイムの短縮を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信量の増加に対応し、光ファイバの伝送容量を増やすために導入されてきた波長多重（ＷＤＭ:Wavelength Division Multiplexing ）通信は、波長を単なる多重度増加の手段として用いていたポイントーポイント通信の段階を脱し、高速・効率的な光行路（パス）切替の手段としても用いられようとしている。
【０００３】
波長を用いて信号の行路を切り替えるフォトニックネットワークで高速な行路切替えを行うためには、波長の高速切替が重要な技術となる。
波長可変レーザ（波長切替光源）は、小型・低消費電力であるのみならず、高速波長可変の特性から、これらフォトニックネットワーク用光源として有望視されており、システム応用が検討されてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
波長可変レーザは、電流制御によって波長切替が可能であるが、発振波長の変化は、レーザ中のキャリア数変化と発熱状態の変化との複合的要因によって実現されている。
キャリア数の変化に伴う波長切替は、ｎｓ（１０-9秒）以下と高速に完了する。
しかし、発熱状態の変化が起こった後、熱的な平衡状態に到達するまでの時間は、図２に示すように数１０ｍｓ〜数秒を要するため、最終的に出力波長が安定するまでの時間としては数秒を要す。
【０００５】
そのため、波長可変レーザのシステム利用時には、熱応答が完了するまでに長時間の待機時間（ガードタイム）が必要とされていた。
可変パケット長を採用したシステムにおいては、最長パケットでも規定の波長範囲を保つようガードタイムが設定されていたため、パケット長によらず長いガードタイム（〜数秒）を要した。
【０００６】
そのため、波長変化を規定値以内に抑えつつガードタイムの短縮を実現することが必要とされていた。
本発明の目的は、波長変化量を規定値以内に抑えつつガードタイムを短縮した可変長波長多重光パケット通信方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の請求項１に係る可変長波長多重光パケット通信方法は、波長可変レーザを用いて複数の波長を切替えて可変長の光パケットのキャリア光を生成し、該キャリア光を用いて光パケット通信を行う可変長波長多重光パケット通信方法であって、パケット長を可変にする際のパケット長とガードタイム長との合計及びガードタイム長を、波長可変レーザの出力光波長（光周波数）を切替え後の時間の対数に対して前記出力光波長（光周波数）が直線的に変化する領域の時間内に設定するとともに、ガードタイム長を、パケット長のｂ倍（ｂは任意の定数）に設定することを特徴とする可変長波長多重光パケット通信方法である。
【０００８】
上記目的を達成する本発明の請求項２に係る可変長波長多重光パケット通信方法は、前記波長可変レーザの出力光波長（光周波数）を切替え後の時間の対数に対して前記出力光波長（光周波数）が直線的に変化する領域が、前記切替え後の時間１０-7から１０-2秒であることを特徴とする。
【００１０】
〔作用〕
本発明の目的を達するためには、波長可変レーザの発熱状態変化に伴う熱応答の時間変化を検証する必要がある。
以下では、フーリエ解析（シミュレーション）及び実験により熱応答の時間変化を検討して行く。
まず、フーリエ解析法（例えば E. G. Vicente de Vera and B. Glance, "Switching-Time Limitation in Tunable Multisection Lasers," IEEE Photonics Letters, 2 781-783 (1990).)）による熱応答解析について述べる。
【００１１】
ここでは、簡単のため素子の応答は、素子に用いられているインジウム・リン（ＩnＰ）基板の影響が支配的であるとの仮定の下に、ＩnＰ基板中の熱伝導解析を行う。
解析の座標は、図３のように定める。
ここで、Ｂ，Ｌ，ｈはそれぞれＩnＰ基板の幅、長さ、厚さを示し、Ｃｚ，Ｃｙは発熱領域の幅と長さを示す。
この時、ＩnＰ基板中の熱伝導は熱拡散方程式
【００１２】
【数１】
0003833482.tif 000002
【００１３】
を満たす。
ここで、Ｃは比熱、Ｔは温度、σは熱伝導率、ｑは単位時間・体積当たりの発熱量を表す。
ある点（ｘ，ｙ，ｚ）における定常状態での温度は、（１）式で時間項を０とした方程式を満たす解であり、
【００１４】
【数２】
0003833482.tif 000003
【００１５】
と書ける。
ここで、Ａml、ｒmlは、境界条件
【００１６】
【数３】
0003833482.tif 000004
【００１７】
から決定される係数である。
Ｊ（ｙ，ｚ）は単位時間・面積当たりの発熱量の変化分を表す。
一方、時間ｔ＝０において単位時間・面積あたりの発熱を０→Ｊとステップ状に変化させたときの熱応答は、一般に（１）式のＬａｐｌａｃｅ変換から
【００１８】
【数４】
0003833482.tif 000005
【００１９】
解析対象をＩnＰ基板だけに限ったことにより、
【００２０】
【数５】
0003833482.tif 000006
【００２１】
と記述される。
波長可変レーザの波長制御電流を切り替えた時の温度変化を計算し、図４に示すように温度変化から波長可変レーザの発振光周波数変化量が求められる。
同条件にて実験を行ったときの光周波数変動は図５に示す通りであり、解析と実験がよい一致を示している。
図４、図５に示されるように時間軸を対数表示したときの光周波数変動は、時間に対して直線的な応答を示すことが判る（図においては時間：１０-7〜１０-2）。
この範囲では、レーザの発振光周波数は
【００２２】
【数６】
0003833482.tif 000007
【００２３】
の形に書き表される。
波長切替後ｔ1，ｔ2における光周波数ｆ1，ｆ2の差Δｆ12は、図６に示すように、
【００２４】
【数７】
0003833482.tif 000008
【００２５】
となり、時間ｔ1，ｔ2間での光周波数シフト量は比ｔ1／ｔ2を固定することで、ｔ1，ｔ2の絶対的な長さによらず一定となる。
光パケット通信のパケット長とガードタイムをそれぞれ、ｔp，ｔgとすると、図６に示すように、
【００２６】
【数８】
0003833482.tif 000009
【００２７】
時間ｔ1，ｔ2の比が
【００２８】
【数９】
0003833482.tif 000010
【００２９】
を満たす時パケット中での光周波数シフト量は一定となる。
（８），（９）式から、
【００３０】
【数１０】
0003833482.tif 000011
【００３１】
ｄは定数であるからｂも定数となり、ガードタイムをパケット長の定数倍（ｂ倍）とすることでパケット長によらずパケット中での光周波数変化量を一定値とすることが可能である。
また、熱伝導方程式は線型方程式であるから、温度変化量は熱源での単位時間・面積あたりの発熱量の変化分Ｊに比例する。
従って、（７）式は改めて、
【００３２】
【数１１】
0003833482.tif 000012
【００３３】
と書け、（１＋１／ｂ）Jを一定とすることでパケット中の光周波数変化量を一定とすることが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を説明する。
光パケット通信用光源に応用した実施例を図１に示す。
図１において光パケット通信用光源１は、波長可変（ＤＢＲ:distributed Bragg Reflector）レーザ２と光スイッチ４とそれらをつなぐ光ファイバ３及び波長可変レーザ２と光スイッチ４の制御装置５とから成る。
【００３５】
図中（ａ）、（ｂ）はそれぞれ波長可変レーザ２の波長制御電極に印加する制御電流、光スイッチの制御信号を表す。
図中の（ａ）に示すように、時刻ｔ＝０において、波長可変レーザの波長制御電極に加える電流値を変化させて波長切替を行った。
受信機でのガードタイム部とパケット部との区別を可能にし、システム全体でガードタイム長可変に対応するため、本実施例ではガードタイム中には光パケット通信用光源１から光を出力しない構成としている。
そのために、光スイッチ４を用いた出力光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。
【００３６】
具体的には、波長切替時には光スイッチ４を開状態とし、波長切替後ｔgの後に時間ｔpだけ光スイッチを開状態としている。
ｔgとｔpの比を固定（ｔp／ｔg＝１０）したままｔpを変化させて波長切替を行い、時間分解光周波数測定装置６を用いて出力光周波数変化を測定した。
この結果、図７に示されるように、パケット長を４桁変化してもパケット中での光周波数変動はほぼ等しく０．４ＧＨｚ以内に抑えられた。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長変化量を規定値以内に抑えつつガードタイムを短縮した光パケット通信が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光パケット通信用光源の実施例を示すブロック図及びその制御電流、光スイッチの制御信号を示すグラフである。
【図２】波長可変レーザの波長切替に伴う光周波数変化を示すグラフである。
【図３】熱応答解析の座標系を示す説明図である。
【図４】波長可変レーザの熱応答解析結果を示すグラフである。
【図５】波長可変レーザの光周波数変動（実験）を示すグラフである。
【図６】パケット長とガードタイムを示す説明図である。
【図７】光パケット通信用光源の実施例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  光パケット通信用光源
２  波長可変レーザ
３  光ファイバ
４  光スイッチ
５  制御装置
６  時間分解光周波数測定装置
【図１】
0003833482.tif 000013
【図２】
0003833482.tif 000014
【図３】
0003833482.tif 000015
【図４】
0003833482.tif 000016
【図５】
0003833482.tif 000017
【図６】
0003833482.tif 000018
【図７】
0003833482.tif 000019