JP3974490B2 - 光信号処理回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において光ラベル信号用の光パルス列を認識する光信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光パケットの伝送を行う場合、光ラベル信号用光パルス列を認識して光パケットの宛先を判断する必要がある。
【０００３】
このように光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路として、従来、図７に示すような回路構成のものがある（例えば、非特許文献１および２参照）。
【０００４】
この従来の光信号処理回路では、光ラベル信号用の光パルス列を光伝送路１０１から光電変換器である受光器１０３に入射して電気信号に変換し、この電気信号を電気配線１０５を回してラベル認識用電子回路１０７に入力して処理し、宛先を認識している。
【０００５】
【非特許文献１】
B.Meagher et al.,“Design and implementation of ultra-low latency optical label switching for packet-switched WDM networks”,Journal of Lightwave Technology,vol.18,no.12,pp.1978-1987,2000。
【０００６】
【非特許文献２】
D.J.Blumenthal et al.,“All-optical label swapping networks and technologies”,Journal of Lightwave Technology,vol.18,no.12,pp.2058-2075,2000。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の光信号処理回路では、光ラベル信号用光パルス列を光電変化して電気領域での処理を行うため、例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓを超えるような高速光信号に対しては、電子回路の動作速度の制限により処理が困難になるという問題がある。
【０００８】
また、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てる時間／波長領域光ラベル信号の認識は不可能であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高速の時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる光信号処理回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、タイムスロットごとに異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路であって、前記時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を各光波長の光信号に分波する光波長分波器と、この光波長分波器で分波された各光波長の光信号を各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けする複数の重み付け手段と、この複数の重み付け手段で重み付けされた複数の光信号を合波する光波長合波器と、この光波長合波器で合波された光信号を複数の光信号として等分配する光強度スプリッタと、この光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔に相当する時間ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させ、この遅延させられた複数の光信号をそれぞれの遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または前記光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間分遅延させる複数の遅延兼重み付け手段と、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を結合する光強度コンバイナと、この光強度コンバイナからの光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートする光ゲート手段とを有し、前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であることを要旨とする。
【００１１】
請求項１記載の本発明にあっては、時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を光波長分波器で各光波長の光信号に分波し、この分波された各光波長の光信号を複数の重み付け手段で各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号を光波長合波器で合波し、この合波された光信号を光強度スプリッタで複数の光信号として等分配し、この等分配された複数の光信号を複数の遅延兼重み付け手段でそれぞれパルス間隔ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させてから遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または遅延時間に応じて重み付けしてから前記設定遅延時間分遅延させ、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を光強度コンバイナで結合し、この結合された光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを光ゲート手段で取り出し、前記前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であるため、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明は、タイムスロットごとに異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路であって、前記時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を複数の光信号として等分配する光強度スプリッタと、この光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔に相当する時間ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させ、この遅延させられた複数の光信号をそれぞれの遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または前記光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間分遅延させる複数の遅延兼重み付け手段と、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を結合する光強度コンバイナと、入射される光信号を各光波長の光信号に分波する光波長分波器と、
この光波長分波器で分波された各光波長の光信号を各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けする複数の重み付け手段と、この複数の重み付け手段で重み付けされた複数の光信号を合波する光波長合波器と、前記光強度コンバイナの出射端に接続され、該光強度コンバイナからの光信号からすべての光ラベル信号が遅延時間による重み付けをなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートして前記光波長分波器に入射し、前記光波長合波器からの光信号を出力するか、または前記光強度コンバイナの出射端を光波長分波器の入射端に接続して、該光強度コンバイナからの光信号を前記光波長分波器に入射し、前記光波長合波器の出射端に接続され、該光波長合波器からの光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートして出力する光ゲート手段とを有し、前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であることを要旨とする。
【００１３】
請求項２記載の本発明にあっては、時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を光強度スプリッタで複数の光信号として等分配し、この等分配された複数の光信号を複数の遅延兼重み付け手段でそれぞれパルス間隔ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させてから遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または設定遅延時間に応じて重み付けしてから前記設定遅延時間分遅延させ、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を光強度コンバイナで結合し、この結合された光信号からすべての光ラベル信号が遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを光ゲート手段で取り出してから光波長分波器で各光波長毎に分波し、この分波された各光波長の光信号を重み付け手段で各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号を光波長合波器で合波して出力するかまたは光強度コンバイナで結合された光信号を光波長分波器で各波長毎に分波し、この分波された各光波長の光信号を重み付け手段で各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号を光波長合波器で合波し、この合波された光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを光ゲート手段で取り出して出力し、前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であるため、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【００１４】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記重み付け手段が、対称マッハツェンダ型干渉計であることを要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、前記光波長分波器または光波長合波器の少なくとも一方が、アレイ導波路格子であることを要旨とする。
【００１６】
また、請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記光強度スプリッタまたは光強度コンバイナの少なくとも一方が、多モード干渉型方向性結合器であることを要旨とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光信号処理回路の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号処理回路は、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域の光ラベル信号用の光パルス列を認識して光パケットの宛先を判断するものであり、例えば図２（ａ）に示すようにパルス間隔Ｔを有するｎ個のパルスからなる時間／波長領域光ラベル信号の光パルス列は光導波路５１から光波長分波器６に入射されて、各波長成分λ１，λ２，…λｎに分波され、それぞれ光路長の等しい光導波路５２１，５２２，…５２ｎに入射される。
【００１８】
なお、この光ラベル信号は、各タイムスロットに異なるｎ個の波長の組み合わせからなるパルス信号を配置するものであるため、ラベル数を多く生成することができる。同一波長のパルス列を並べてパルスのオン−オフでラベルを生成する方法において、例えば８ビットのラベルを用いる場合、ラベルの種類は、２８＝２５６通りであるのに対して、時間／波長領域光ラベル信号の場合には、８種類の波長を用いて８ビットのラベルを生成する場合、８！＝４０，３２０通りのラベルを生成することができ、前者の約１５８倍である。そして、この両者によるラベル生成数の差は、ビット数が多くなるほど顕著になる。
【００１９】
なお、時間／波長領域光ラベル信号の生成器としては、例えば光ファイバの長手方向に複数のファイバグレーティングを作製し、各グレーティングの反射波長を温度や引っ張り力を変化させることによって可変としたものが用いられる。この光ラベル生成器に広帯域光パルスを入射すれば、反射光として時間／波長領域光ラベル信号を得ることができる。
【００２０】
上述したように、光波長分波器６から各光波長λ１，λ２，…λｎの光信号がそれぞれ入射される複数の光導波路５２１，５２２，…５２ｎのそれぞれには、複数の重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎがそれぞれ直列に接続されていて、複数の光導波路５２１，５２２，…５２ｎからの各光信号に対してそれぞれの波長に応じて異なる値の光電界（または強度）の重み付けを行う。なお、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎの各光路長は等しいものとする。
【００２１】
重み付け素子７１は、例えば図３に示すように、対称マッハツェンダ型干渉計によって実現することができる。図３において、１４ａ〜１４ｆは、光導波路であり、１５ａ，１５ｂは３ｄＢ方向性結合器であり、１６は導波路屈折率の制御部分である。
【００２２】
図３に示す重み付け素子７１において、導波路屈折率の制御部分１６を用いて光導波路の位相を０から２πまで変化させた場合、対称マッハツェンダ型干渉計のスイッチング特性を用いて、入出力ポート間の強度結合率を０から１００％の間で任意の値に設定可能である。なお、作製誤差などにより３ｄＢ方向性結合器の強度結合率が５０％からずれた場合には、図３に示す構成の対称マッハツェンダ型干渉計では任意の結合率を得ることが困難になるが、この場合には対称マッハツェンダ型干渉計を多段構成とすることにより任意の結合率を得ることができる。導波路屈折率の制御部分１６は、被制御導波路部を例えばガラス導波路・ポリマー導波路で構成した場合には、薄膜ヒータ（熱光学効果）、誘電体導波路、半導体導波路で構成した場合には、電極（電気光学効果）などを用いて構成される。
【００２３】
次に、複数の重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎからの重み付けされた複数の光信号は、光波長合波器８で合波される。この光波長合波器８で合波された光信号は、光強度スプリッタ９に入射され、光強度が等分配され、複数の同じ光信号として出射される。
【００２４】
光強度スプリッタ９から出射された複数の光信号は、それぞれ遅延手段を構成する複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎに入射され、この複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎを通過して遅延させられてから、それぞれ複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎに入射され、時間位置に応じて光電界（または強度）の重み付けを施される。なお、図１に示す実施形態では、光導波路５４１，５４２，…５４ｎで遅延させてから、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎで重み付けしているが、本発明はこれに限定されるものでなく、光導波路５４１，５４２，…５４ｎと重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎの順序を逆に接続して、最初に重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎで重み付けしてから、光導波路５４１，５４２，…５４ｎで遅延させてもよいものである。なお、光導波路５４１，５４２，…５４ｎおよび重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎは、本発明の複数の遅延兼重み付け手段を構成しているものである。
【００２５】
遅延手段を構成する複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎのそれぞれの長さは、光パルス列のパルス間隔である信号時間間隔をＴとした場合、この光導波路５４１，５４２，…５４ｎの順に順次ｃＴ／ｎ（但し、ｃは真空中の光速、ｎは光導波路の群屈折率）だけ短くなるように設定されている。なお、複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎの光路長は等しいものとする。この結果、複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎは、光強度スプリッタ９からの複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔Ｔずつ順次ずらすように複数の光信号のそれぞれを遅延させる。そして、この遅延させられた複数の光信号は、それぞれ複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎに入射され、遅延時間に応じて光電界（または強度）の重み付けを施される。
【００２６】
この複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎから出射する複数の光信号は、光強度コンバイナ１０で結合され、光ゲート素子１１に入射される。光ゲート素子１１は、光強度コンバイナからの複数の光信号から時間領域不要パルス成分を除去し、すべての光ラベル信号が同時に存在して結合された光信号のみを取り出し、ラベリングに応じたアナログ光信号として出力する。すなわち、光強度コンバイナ１０を通過した後の光ラベル信号は、遅延が最も短い光導波路５４ｎを通過する光ラベル信号のうち最後段ビットに一致したタイムスロットにおいてのみ、後述する図２（ｃ）の破線で囲んで示すように、波長に加えて遅延時間による重み付けもなされた光ラベル信号の情報が、信号が直列−並列変換された状態で保持している。従って、このタイムスロット部のみを光ゲート素子１１で取り出す。この取り出される信号は単一パルスのアナログ信号であり、光電変換器である受光器１２で電気信号に変換され、電気配線１３から出力される。
【００２７】
すなわち、光は異なる波長成分間で干渉を起こさないので、光ゲート素子１１で取り出される光ラベル信号では各波長間の強度成分は加算される。元々の光ラベル信号の情報に応じて決まる光強度成分が受光器１２に入射して光電変換され、電気配線１３から出力される電気信号の光強度成分を判別する。なお、光ゲート素子１１から出力される信号は単一パルスの光アナログ信号であり、光ラベル信号の速度に依存しないので、光電変換器である受光器１２で電気信号に変換されることにより、電子回路の動作速度に律速されることなく、時間／波長領域光速光ラベル信号を認識することができる。
【００２８】
なお、光ゲート素子１１は、例えばＬＮなどの誘電体またはポリマー強度変調器、半導体ＥＡ変調器、半導体レーザ増幅器などを用いて構成することができる。
【００２９】
また、光波長分波器６および光波長合波器８またはいずれか一方は、ラティス型光素子をツリー状に縦続接続した光回路を用いて構成することができるが、サイズ、集積度の観点からアレイ導波路格子構成が最適であると考えられる。光強度スプリッタ９および光強度コンバイナ１０またはいずれか一方は、方向性結合器をツリー状に縦続接続した光回路、Ｙ分岐光導波路をツリー状に縦続接続した光回路、対称マッハツェンダ型干渉計をツリー状に縦続接続した光回路などを用いて構成することができるが、上記と同様な観点から多モード干渉型（ＭＭＩ）方向性結合器による構成が最適であると考えられる。
【００３０】
次に、図２に示す波形図を参照して、図１に示す実施形態の光信号処理回路の動作について説明する。なお、図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図１の光信号処理回路の光導波路５１，５３，５５，５６における光パルス列の様子を示す図である。
【００３１】
まず、光波長分波器６は、光導波路５１から図２（ａ）に示すようなパルス間隔Ｔを有するｎ個のパルスからなる時間／波長領域光ラベル信号の光パルス列を入射されると、この光パルス列を各波長成分λｍ，λｉ，…λｐに分波し、それぞれ光路長の等しい光導波路５２１，５２２，…５２ｎに入射する。
【００３２】
この複数の波長成分λｍ，λｉ，…λｐは、更に光導波路５２１，５２２，…５２ｎから複数の重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎにそれぞれ入射され、この重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎによって各波長に応じて異なる値で光電界（または強度）の重み付けを施されてから、光波長合波器８で合波され、光導波路５３に出射される。
【００３３】
なお、図２の例では、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎによる重み付けは、波長成分λｍに対しては、１／２、波長成分λｉに対しては、１／２０＝１、波長成分λｐに対しては、１／２２＝１／４の光強度の重み付けを行うように設定されているので、光導波路５３には図２（ｂ）に示すように光強度の重み付けを施された光パルス列が現れる。
【００３４】
この図２（ｂ）に示すような光強度の重み付けを施された光パルス列は、光導波路５３から光強度スプリッタ９に入射し、光強度が等分配され、複数の同じ光パルス列として複数の遅延手段を構成する光導波路５４１，５４２，…５４ｎに入射され、この光導波路５４１，５４２，…５４ｎを通過すると、更に複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎに入射され、ここで異なる値で光電界（または強度）の重み付けを施される。この遅延され更に重み付けされた複数の光パルス列は、光強度コンバイナ１０で結合され、光導波路５５に出射される。
【００３５】
光導波路５４１，５４２，…５４ｎは、上述したように、長さがこの順に順次ｃＴ／ｎだけ短くなるように設定され、これにより光強度スプリッタ９からの複数の光パルス列をそれぞれパルス間隔Ｔずつ順次ずらすように複数の光パルス列のそれぞれを遅延させる。また更に、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎは、図２の例では、光導波路５４１を通過する光パルスに対しては、１／３0＝１、光導波路５４２を通過する光パルスに対しては、１／３２＝１／９、そして光導波路５４ｎを通過する光パルスに対しては、１／３の光強度の重み付けを施すため、光強度コンバイナ１０から出射された光パルス列は、光導波路５５において図２（ｃ）に示すようになっている。
【００３６】
すなわち、図２（ｃ）では、光導波路５４ｎを通過した光パルス列は、一番上のパルス列で示すように光強度が１／３に低減され、また光導波路５４２を通過した光パルス列は、その下のパルス列で示すように、（ｎ−２）×パルス間隔Ｔだけずらされるとともに光強度が１／９に低減され、更に光導波路５４１を通過した光パルス列は、図２（ｃ）で一番下のパルス列で示すようにその上の光導波路５４２を通過した光パルス列よりもパルス間隔Ｔだけずらされるとともに図２（ｂ）と同じ光強度を有して光強度コンバイナ１０に入射する。
【００３７】
従って、図２（ｃ）において点線で囲んで示すことからわかるように、光強度コンバイナ１０を通過した光パルス列は、最も短い光導波路５４ｎを通過する光ラベル信号のうち最後段ビットに一致したタイムスロットにおいてのみ、波長に加えて遅延時間による重み付けも施された光ラベル信号の情報が、信号が直並列変換された状態で保持されている。
【００３８】
そこで、このタイムスロット部のみを光ゲート素子１１で取り出すことにより、図２（ｄ）に示すように、波長間の強度成分が加算され、元々の光ラベル信号の情報によるラベリングに応じた光強度分布のアナログ光信号が光導波路５６に出射される。この光アナログ信号は、光ラベル信号の速度に依存せず、受光器１２で電気信号に変換され、電気配線１３から電気信号として出力される。この電気信号の強度成分を判別することにより、時間／波長領域光速光ラベル信号を認識することができる。すなわち、本実施形態では、時間／波長領域光ラベル信号の情報をパルスの波長、位置情報に応じて異なった出力値として認識することができる。なお、波長成分と時間位置による重み付けの例としては、本実施形態のように、強度を互いに素の整数値の整数乗分の１に設定する方法が挙げられる。
【００３９】
次に、図４を参照して、本発明の他の実施形態の係る光信号処理回路について説明する。
【００４０】
同図に示す他の実施形態の光信号処理回路は、図１に示した光信号処理回路において光ラベル信号用光パルス列が入射される光導波路５１に続いて接続されている「光波長分波器６、光導波路５２１，５２２，…５２ｎ、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎ、光波長合波器８および光導波路５３」とこれらの後段に接続されている「光強度スプリッタ９、光導波路５４１，５４２，…５４ｎ、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎ、光強度コンバイナ１０、光導波路５５、光ゲート素子１１および光導波路５６」とを前後逆に接続した点、すなわち「光強度スプリッタ９、光導波路５４１，５４２，…５４ｎ、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎ、光強度コンバイナ１０、光導波路５５、光ゲート素子１１および光導波路５６」を光導波路５１に接続し、このように接続した光導波路５６の後に「光波長分波器６、光導波路５２１，５２２，…５２ｎ、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎ、光波長合波器８および光導波路５３」を接続し、この光導波路５３を受光器１２に接続した点が図１の光信号処理回路と異なるものであり、その他の構成および構成要素は図１と同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図４の光信号処理回路の光導波路５１，５５，５６，５３における光パルス列の様子を示す図である。なお、重み付け値は、波長成分、光路長（遅延時間）に応じて図１に示した実施形態と同じ値に設定している。
【００４２】
図５からわかるように、波長成分、遅延時間に応じた重み付けの順番を変えても、図５（ｄ）に示すように波長成分毎の強度および総強度は図２（ｄ）と一致している。
【００４３】
なお、図４に示す実施形態では、光ゲート素子１１を光強度コンバイナ１０と光波長分波器６との間に設けているが、本発明はこれに限定されるものでなく、光波長合波器８と受光器１２との間に設けてもよく、光信号処理回路の光ラベル信号認識器としての動作に変わりはない。
【００４４】
また、上述した各実施形態に使用されている各光導波路５１，５２１，５２２，…５２ｎ，５３，５４１，５４２，…５４ｎ，５５，５６は、例えば石英系ガラス光導波路を用いて構成されている。この光導波路の作製方法について図６に示す断面図を用いて説明する。なお、図６は、図３に示した重み付け素子を構成している光回路において線Ａから右側を見た断面図である。
【００４５】
図６では、まずＳｉ基板２６上に火災堆積法によりＳｉＯ２下部クラッド層２７を堆積する。それから、ＧｅＯ２をドーパントとして添加したＳｉＯ２ガラスのコア層を堆積した後、電気炉で透明ガラス化する。次に、図１、図３、図４に示すようなパターンを用いてコア層をエッチングしてコア部２８−１，２８−２を作製する。そして、最後にＳｉＯ２上部クラッド層２９を堆積し、更に所定の光導波路上に薄膜ヒータ３０および電気配線を蒸着する。
【００４６】
なお、本発明の光信号処理回路を構成する光導波路部分は、ガラス光導波路に限られるものでなく、誘電体光導波路、半導体光導波路、ポリマー光導波路、光ファイバなどを用いて実現できることは明白である。また、いくつかの種類の光導波路を組み合わせたハイブリッド構成を用いても実現できることは明らかである。また、本発明の光信号処理回路は、個別の素子からなる光導波路、光ゲート素子を組み合わせて構成することも可能であるが、これらをハイブリッド集積化して構成することが可能であることも明らかである。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ラベル信号用光パルス列の各光信号を分波し、各波長に応じて重み付けし合波し等分配し、この等分配された複数の光信号を順次ずらすように遅延させてから遅延時間に応じて重み付けするかまたは重み付けしてから順次ずらすように遅延させ結合し、この結合された光信号から波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみをゲートするので、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【００４８】
また、本発明によれば、光ラベル信号用光パルス列の各光信号を等分配し、この等分配された複数の光信号を順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させてから遅延時間に応じて重み付けするかまたは遅延時間に応じて重み付けしてから前記設定遅延時間分遅延させ結合し、この結合された光信号から遅延時間による重み付けをなされて同時に存在して結合された光信号のみをゲートし取り出してから分波し重み付けし合波して出力するかまたは結合された光信号を分波し重み付けし合波し、この合波された光信号から波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみをゲートするので、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施形態の光信号処理回路の各光導波路における光パルス列の様子を示す波形図である。
【図３】図１に示す光信号処理回路に使用されている重み付け素子を構成する対称マッハツェンダ型干渉計の構成を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す他の実施形態の光信号処理回路の各光導波路における光パルス列の様子を示す波形図である。
【図６】本発明の各実施形態の光信号処理回路に使用されている光導波路を構成する石英系ガラス光導波路の断面図である。
【図７】従来の光信号処理回路であるアドレス認識装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
６ 光波長分波器
８ 光波長合波器
９ 光強度スプリッタ
１０ 光強度コンバイナ
１１ 光ゲート素子
１２ 受光器
５１，５２１，５２２，…５２ｎ，５３，５５，５６ 光導波路
５４１，５４２，…５４ｎ 光導波路からなる遅延手段
７１１，７１２，…７１ｎ，７２１，７２２，…７２ｎ 重み付け素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において光ラベル信号用の光パルス列を認識する光信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光パケットの伝送を行う場合、光ラベル信号用光パルス列を認識して光パケットの宛先を判断する必要がある。
【０００３】
このように光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路として、従来、図７に示すような回路構成のものがある（例えば、非特許文献１および２参照）。
【０００４】
この従来の光信号処理回路では、光ラベル信号用の光パルス列を光伝送路１０１から光電変換器である受光器１０３に入射して電気信号に変換し、この電気信号を電気配線１０５を回してラベル認識用電子回路１０７に入力して処理し、宛先を認識している。
【０００５】
【非特許文献１】
B.Meagher et al.,“Design and implementation of ultra-low latency optical label switching for packet-switched WDM networks”,Journal of Lightwave Technology,vol.18,no.12,pp.1978-1987,2000。
【０００６】
【非特許文献２】
D.J.Blumenthal et al.,“All-optical label swapping networks and technologies”,Journal of Lightwave Technology,vol.18,no.12,pp.2058-2075,2000。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の光信号処理回路では、光ラベル信号用光パルス列を光電変化して電気領域での処理を行うため、例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓを超えるような高速光信号に対しては、電子回路の動作速度の制限により処理が困難になるという問題がある。
【０００８】
また、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てる時間／波長領域光ラベル信号の認識は不可能であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高速の時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる光信号処理回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、タイムスロットごとに異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路であって、前記時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を各光波長の光信号に分波する光波長分波器と、この光波長分波器で分波された各光波長の光信号を各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けする複数の重み付け手段と、この複数の重み付け手段で重み付けされた複数の光信号を合波する光波長合波器と、この光波長合波器で合波された光信号を複数の光信号として等分配する光強度スプリッタと、この光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔に相当する時間ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させ、この遅延させられた複数の光信号をそれぞれの遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または前記光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間分遅延させる複数の遅延兼重み付け手段と、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を結合する光強度コンバイナと、この光強度コンバイナからの光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートする光ゲート手段とを有し、前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であることを要旨とする。
【００１１】
請求項１記載の本発明にあっては、時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を光波長分波器で各光波長の光信号に分波し、この分波された各光波長の光信号を複数の重み付け手段で各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号を光波長合波器で合波し、この合波された光信号を光強度スプリッタで複数の光信号として等分配し、この等分配された複数の光信号を複数の遅延兼重み付け手段でそれぞれパルス間隔ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させてから遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または遅延時間に応じて重み付けしてから前記設定遅延時間分遅延させ、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を光強度コンバイナで結合し、この結合された光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを光ゲート手段で取り出し、前記前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であるため、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明は、タイムスロットごとに異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路であって、前記時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を複数の光信号として等分配する光強度スプリッタと、この光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔に相当する時間ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させ、この遅延させられた複数の光信号をそれぞれの遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または前記光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間分遅延させる複数の遅延兼重み付け手段と、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を結合する光強度コンバイナと、入射される光信号を各光波長の光信号に分波する光波長分波器と、
この光波長分波器で分波された各光波長の光信号を各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けする複数の重み付け手段と、この複数の重み付け手段で重み付けされた複数の光信号を合波する光波長合波器と、前記光強度コンバイナの出射端に接続され、該光強度コンバイナからの光信号からすべての光ラベル信号が遅延時間による重み付けをなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートして前記光波長分波器に入射し、前記光波長合波器からの光信号を出力するか、または前記光強度コンバイナの出射端を光波長分波器の入射端に接続して、該光強度コンバイナからの光信号を前記光波長分波器に入射し、前記光波長合波器の出射端に接続され、該光波長合波器からの光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートして出力する光ゲート手段とを有し、前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であることを要旨とする。
【００１３】
請求項２記載の本発明にあっては、時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を光強度スプリッタで複数の光信号として等分配し、この等分配された複数の光信号を複数の遅延兼重み付け手段でそれぞれパルス間隔ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させてから遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または設定遅延時間に応じて重み付けしてから前記設定遅延時間分遅延させ、この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を光強度コンバイナで結合し、この結合された光信号からすべての光ラベル信号が遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを光ゲート手段で取り出してから光波長分波器で各光波長毎に分波し、この分波された各光波長の光信号を重み付け手段で各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号を光波長合波器で合波して出力するかまたは光強度コンバイナで結合された光信号を光波長分波器で各波長毎に分波し、この分波された各光波長の光信号を重み付け手段で各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号を光波長合波器で合波し、この合波された光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを光ゲート手段で取り出して出力し、前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素であるため、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【００１４】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記重み付け手段が、対称マッハツェンダ型干渉計であることを要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、前記光波長分波器または光波長合波器の少なくとも一方が、アレイ導波路格子であることを要旨とする。
【００１６】
また、請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記光強度スプリッタまたは光強度コンバイナの少なくとも一方が、多モード干渉型方向性結合器であることを要旨とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光信号処理回路の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号処理回路は、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域の光ラベル信号用の光パルス列を認識して光パケットの宛先を判断するものであり、例えば図２（ａ）に示すようにパルス間隔Ｔを有するｎ個のパルスからなる時間／波長領域光ラベル信号の光パルス列は光導波路５１から光波長分波器６に入射されて、各波長成分λ１，λ２，…λｎに分波され、それぞれ光路長の等しい光導波路５２１，５２２，…５２ｎに入射される。
【００１８】
なお、この光ラベル信号は、各タイムスロットに異なるｎ個の波長の組み合わせからなるパルス信号を配置するものであるため、ラベル数を多く生成することができる。同一波長のパルス列を並べてパルスのオン−オフでラベルを生成する方法において、例えば８ビットのラベルを用いる場合、ラベルの種類は、２８＝２５６通りであるのに対して、時間／波長領域光ラベル信号の場合には、８種類の波長を用いて８ビットのラベルを生成する場合、８！＝４０，３２０通りのラベルを生成することができ、前者の約１５８倍である。そして、この両者によるラベル生成数の差は、ビット数が多くなるほど顕著になる。
【００１９】
なお、時間／波長領域光ラベル信号の生成器としては、例えば光ファイバの長手方向に複数のファイバグレーティングを作製し、各グレーティングの反射波長を温度や引っ張り力を変化させることによって可変としたものが用いられる。この光ラベル生成器に広帯域光パルスを入射すれば、反射光として時間／波長領域光ラベル信号を得ることができる。
【００２０】
上述したように、光波長分波器６から各光波長λ１，λ２，…λｎの光信号がそれぞれ入射される複数の光導波路５２１，５２２，…５２ｎのそれぞれには、複数の重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎがそれぞれ直列に接続されていて、複数の光導波路５２１，５２２，…５２ｎからの各光信号に対してそれぞれの波長に応じて異なる値の光電界（または強度）の重み付けを行う。なお、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎの各光路長は等しいものとする。
【００２１】
重み付け素子７１は、例えば図３に示すように、対称マッハツェンダ型干渉計によって実現することができる。図３において、１４ａ〜１４ｆは、光導波路であり、１５ａ，１５ｂは３ｄＢ方向性結合器であり、１６は導波路屈折率の制御部分である。
【００２２】
図３に示す重み付け素子７１において、導波路屈折率の制御部分１６を用いて光導波路の位相を０から２πまで変化させた場合、対称マッハツェンダ型干渉計のスイッチング特性を用いて、入出力ポート間の強度結合率を０から１００％の間で任意の値に設定可能である。なお、作製誤差などにより３ｄＢ方向性結合器の強度結合率が５０％からずれた場合には、図３に示す構成の対称マッハツェンダ型干渉計では任意の結合率を得ることが困難になるが、この場合には対称マッハツェンダ型干渉計を多段構成とすることにより任意の結合率を得ることができる。導波路屈折率の制御部分１６は、被制御導波路部を例えばガラス導波路・ポリマー導波路で構成した場合には、薄膜ヒータ（熱光学効果）、誘電体導波路、半導体導波路で構成した場合には、電極（電気光学効果）などを用いて構成される。
【００２３】
次に、複数の重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎからの重み付けされた複数の光信号は、光波長合波器８で合波される。この光波長合波器８で合波された光信号は、光強度スプリッタ９に入射され、光強度が等分配され、複数の同じ光信号として出射される。
【００２４】
光強度スプリッタ９から出射された複数の光信号は、それぞれ遅延手段を構成する複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎに入射され、この複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎを通過して遅延させられてから、それぞれ複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎに入射され、時間位置に応じて光電界（または強度）の重み付けを施される。なお、図１に示す実施形態では、光導波路５４１，５４２，…５４ｎで遅延させてから、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎで重み付けしているが、本発明はこれに限定されるものでなく、光導波路５４１，５４２，…５４ｎと重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎの順序を逆に接続して、最初に重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎで重み付けしてから、光導波路５４１，５４２，…５４ｎで遅延させてもよいものである。なお、光導波路５４１，５４２，…５４ｎおよび重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎは、本発明の複数の遅延兼重み付け手段を構成しているものである。
【００２５】
遅延手段を構成する複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎのそれぞれの長さは、光パルス列のパルス間隔である信号時間間隔をＴとした場合、この光導波路５４１，５４２，…５４ｎの順に順次ｃＴ／ｎ（但し、ｃは真空中の光速、ｎは光導波路の群屈折率）だけ短くなるように設定されている。なお、複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎの光路長は等しいものとする。この結果、複数の光導波路５４１，５４２，…５４ｎは、光強度スプリッタ９からの複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔Ｔずつ順次ずらすように複数の光信号のそれぞれを遅延させる。そして、この遅延させられた複数の光信号は、それぞれ複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎに入射され、遅延時間に応じて光電界（または強度）の重み付けを施される。
【００２６】
この複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎから出射する複数の光信号は、光強度コンバイナ１０で結合され、光ゲート素子１１に入射される。光ゲート素子１１は、光強度コンバイナからの複数の光信号から時間領域不要パルス成分を除去し、すべての光ラベル信号が同時に存在して結合された光信号のみを取り出し、ラベリングに応じたアナログ光信号として出力する。すなわち、光強度コンバイナ１０を通過した後の光ラベル信号は、遅延が最も短い光導波路５４ｎを通過する光ラベル信号のうち最後段ビットに一致したタイムスロットにおいてのみ、後述する図２（ｃ）の破線で囲んで示すように、波長に加えて遅延時間による重み付けもなされた光ラベル信号の情報が、信号が直列−並列変換された状態で保持している。従って、このタイムスロット部のみを光ゲート素子１１で取り出す。この取り出される信号は単一パルスのアナログ信号であり、光電変換器である受光器１２で電気信号に変換され、電気配線１３から出力される。
【００２７】
すなわち、光は異なる波長成分間で干渉を起こさないので、光ゲート素子１１で取り出される光ラベル信号では各波長間の強度成分は加算される。元々の光ラベル信号の情報に応じて決まる光強度成分が受光器１２に入射して光電変換され、電気配線１３から出力される電気信号の光強度成分を判別する。なお、光ゲート素子１１から出力される信号は単一パルスの光アナログ信号であり、光ラベル信号の速度に依存しないので、光電変換器である受光器１２で電気信号に変換されることにより、電子回路の動作速度に律速されることなく、時間／波長領域光速光ラベル信号を認識することができる。
【００２８】
なお、光ゲート素子１１は、例えばＬＮなどの誘電体またはポリマー強度変調器、半導体ＥＡ変調器、半導体レーザ増幅器などを用いて構成することができる。
【００２９】
また、光波長分波器６および光波長合波器８またはいずれか一方は、ラティス型光素子をツリー状に縦続接続した光回路を用いて構成することができるが、サイズ、集積度の観点からアレイ導波路格子構成が最適であると考えられる。光強度スプリッタ９および光強度コンバイナ１０またはいずれか一方は、方向性結合器をツリー状に縦続接続した光回路、Ｙ分岐光導波路をツリー状に縦続接続した光回路、対称マッハツェンダ型干渉計をツリー状に縦続接続した光回路などを用いて構成することができるが、上記と同様な観点から多モード干渉型（ＭＭＩ）方向性結合器による構成が最適であると考えられる。
【００３０】
次に、図２に示す波形図を参照して、図１に示す実施形態の光信号処理回路の動作について説明する。なお、図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図１の光信号処理回路の光導波路５１，５３，５５，５６における光パルス列の様子を示す図である。
【００３１】
まず、光波長分波器６は、光導波路５１から図２（ａ）に示すようなパルス間隔Ｔを有するｎ個のパルスからなる時間／波長領域光ラベル信号の光パルス列を入射されると、この光パルス列を各波長成分λｍ，λｉ，…λｐに分波し、それぞれ光路長の等しい光導波路５２１，５２２，…５２ｎに入射する。
【００３２】
この複数の波長成分λｍ，λｉ，…λｐは、更に光導波路５２１，５２２，…５２ｎから複数の重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎにそれぞれ入射され、この重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎによって各波長に応じて異なる値で光電界（または強度）の重み付けを施されてから、光波長合波器８で合波され、光導波路５３に出射される。
【００３３】
なお、図２の例では、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎによる重み付けは、波長成分λｍに対しては、１／２、波長成分λｉに対しては、１／２０＝１、波長成分λｐに対しては、１／２２＝１／４の光強度の重み付けを行うように設定されているので、光導波路５３には図２（ｂ）に示すように光強度の重み付けを施された光パルス列が現れる。
【００３４】
この図２（ｂ）に示すような光強度の重み付けを施された光パルス列は、光導波路５３から光強度スプリッタ９に入射し、光強度が等分配され、複数の同じ光パルス列として複数の遅延手段を構成する光導波路５４１，５４２，…５４ｎに入射され、この光導波路５４１，５４２，…５４ｎを通過すると、更に複数の重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎに入射され、ここで異なる値で光電界（または強度）の重み付けを施される。この遅延され更に重み付けされた複数の光パルス列は、光強度コンバイナ１０で結合され、光導波路５５に出射される。
【００３５】
光導波路５４１，５４２，…５４ｎは、上述したように、長さがこの順に順次ｃＴ／ｎだけ短くなるように設定され、これにより光強度スプリッタ９からの複数の光パルス列をそれぞれパルス間隔Ｔずつ順次ずらすように複数の光パルス列のそれぞれを遅延させる。また更に、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎは、図２の例では、光導波路５４１を通過する光パルスに対しては、１／３0＝１、光導波路５４２を通過する光パルスに対しては、１／３２＝１／９、そして光導波路５４ｎを通過する光パルスに対しては、１／３の光強度の重み付けを施すため、光強度コンバイナ１０から出射された光パルス列は、光導波路５５において図２（ｃ）に示すようになっている。
【００３６】
すなわち、図２（ｃ）では、光導波路５４ｎを通過した光パルス列は、一番上のパルス列で示すように光強度が１／３に低減され、また光導波路５４２を通過した光パルス列は、その下のパルス列で示すように、（ｎ−２）×パルス間隔Ｔだけずらされるとともに光強度が１／９に低減され、更に光導波路５４１を通過した光パルス列は、図２（ｃ）で一番下のパルス列で示すようにその上の光導波路５４２を通過した光パルス列よりもパルス間隔Ｔだけずらされるとともに図２（ｂ）と同じ光強度を有して光強度コンバイナ１０に入射する。
【００３７】
従って、図２（ｃ）において点線で囲んで示すことからわかるように、光強度コンバイナ１０を通過した光パルス列は、最も短い光導波路５４ｎを通過する光ラベル信号のうち最後段ビットに一致したタイムスロットにおいてのみ、波長に加えて遅延時間による重み付けも施された光ラベル信号の情報が、信号が直並列変換された状態で保持されている。
【００３８】
そこで、このタイムスロット部のみを光ゲート素子１１で取り出すことにより、図２（ｄ）に示すように、波長間の強度成分が加算され、元々の光ラベル信号の情報によるラベリングに応じた光強度分布のアナログ光信号が光導波路５６に出射される。この光アナログ信号は、光ラベル信号の速度に依存せず、受光器１２で電気信号に変換され、電気配線１３から電気信号として出力される。この電気信号の強度成分を判別することにより、時間／波長領域光速光ラベル信号を認識することができる。すなわち、本実施形態では、時間／波長領域光ラベル信号の情報をパルスの波長、位置情報に応じて異なった出力値として認識することができる。なお、波長成分と時間位置による重み付けの例としては、本実施形態のように、強度を互いに素の整数値の整数乗分の１に設定する方法が挙げられる。
【００３９】
次に、図４を参照して、本発明の他の実施形態の係る光信号処理回路について説明する。
【００４０】
同図に示す他の実施形態の光信号処理回路は、図１に示した光信号処理回路において光ラベル信号用光パルス列が入射される光導波路５１に続いて接続されている「光波長分波器６、光導波路５２１，５２２，…５２ｎ、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎ、光波長合波器８および光導波路５３」とこれらの後段に接続されている「光強度スプリッタ９、光導波路５４１，５４２，…５４ｎ、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎ、光強度コンバイナ１０、光導波路５５、光ゲート素子１１および光導波路５６」とを前後逆に接続した点、すなわち「光強度スプリッタ９、光導波路５４１，５４２，…５４ｎ、重み付け素子７２１，７２２，…７２ｎ、光強度コンバイナ１０、光導波路５５、光ゲート素子１１および光導波路５６」を光導波路５１に接続し、このように接続した光導波路５６の後に「光波長分波器６、光導波路５２１，５２２，…５２ｎ、重み付け素子７１１，７１２，…７１ｎ、光波長合波器８および光導波路５３」を接続し、この光導波路５３を受光器１２に接続した点が図１の光信号処理回路と異なるものであり、その他の構成および構成要素は図１と同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図４の光信号処理回路の光導波路５１，５５，５６，５３における光パルス列の様子を示す図である。なお、重み付け値は、波長成分、光路長（遅延時間）に応じて図１に示した実施形態と同じ値に設定している。
【００４２】
図５からわかるように、波長成分、遅延時間に応じた重み付けの順番を変えても、図５（ｄ）に示すように波長成分毎の強度および総強度は図２（ｄ）と一致している。
【００４３】
なお、図４に示す実施形態では、光ゲート素子１１を光強度コンバイナ１０と光波長分波器６との間に設けているが、本発明はこれに限定されるものでなく、光波長合波器８と受光器１２との間に設けてもよく、光信号処理回路の光ラベル信号認識器としての動作に変わりはない。
【００４４】
また、上述した各実施形態に使用されている各光導波路５１，５２１，５２２，…５２ｎ，５３，５４１，５４２，…５４ｎ，５５，５６は、例えば石英系ガラス光導波路を用いて構成されている。この光導波路の作製方法について図６に示す断面図を用いて説明する。なお、図６は、図３に示した重み付け素子を構成している光回路において線Ａから右側を見た断面図である。
【００４５】
図６では、まずＳｉ基板２６上に火災堆積法によりＳｉＯ２下部クラッド層２７を堆積する。それから、ＧｅＯ２をドーパントとして添加したＳｉＯ２ガラスのコア層を堆積した後、電気炉で透明ガラス化する。次に、図１、図３、図４に示すようなパターンを用いてコア層をエッチングしてコア部２８−１，２８−２を作製する。そして、最後にＳｉＯ２上部クラッド層２９を堆積し、更に所定の光導波路上に薄膜ヒータ３０および電気配線を蒸着する。
【００４６】
なお、本発明の光信号処理回路を構成する光導波路部分は、ガラス光導波路に限られるものでなく、誘電体光導波路、半導体光導波路、ポリマー光導波路、光ファイバなどを用いて実現できることは明白である。また、いくつかの種類の光導波路を組み合わせたハイブリッド構成を用いても実現できることは明らかである。また、本発明の光信号処理回路は、個別の素子からなる光導波路、光ゲート素子を組み合わせて構成することも可能であるが、これらをハイブリッド集積化して構成することが可能であることも明らかである。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ラベル信号用光パルス列の各光信号を分波し、各波長に応じて重み付けし合波し等分配し、この等分配された複数の光信号を順次ずらすように遅延させてから遅延時間に応じて重み付けするかまたは重み付けしてから順次ずらすように遅延させ結合し、この結合された光信号から波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみをゲートするので、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【００４８】
また、本発明によれば、光ラベル信号用光パルス列の各光信号を等分配し、この等分配された複数の光信号を順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させてから遅延時間に応じて重み付けするかまたは遅延時間に応じて重み付けしてから前記設定遅延時間分遅延させ結合し、この結合された光信号から遅延時間による重み付けをなされて同時に存在して結合された光信号のみをゲートし取り出してから分波し重み付けし合波して出力するかまたは結合された光信号を分波し重み付けし合波し、この合波された光信号から波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみをゲートするので、タイムスロット毎に異なる波長のパルスを割り当てられた高速の時間／波長領域の光ラベル信号用光パルス列を適確に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施形態の光信号処理回路の各光導波路における光パルス列の様子を示す波形図である。
【図３】図１に示す光信号処理回路に使用されている重み付け素子を構成する対称マッハツェンダ型干渉計の構成を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す他の実施形態の光信号処理回路の各光導波路における光パルス列の様子を示す波形図である。
【図６】本発明の各実施形態の光信号処理回路に使用されている光導波路を構成する石英系ガラス光導波路の断面図である。
【図７】従来の光信号処理回路であるアドレス認識装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
６ 光波長分波器
８ 光波長合波器
９ 光強度スプリッタ
１０ 光強度コンバイナ
１１ 光ゲート素子
１２ 受光器
５１，５２１，５２２，…５２ｎ，５３，５５，５６ 光導波路
５４１，５４２，…５４ｎ 光導波路からなる遅延手段
７１１，７１２，…７１ｎ，７２１，７２２，…７２ｎ 重み付け素子
Claims (5)
- タイムスロットごとに異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路であって、
前記時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を各光波長の光信号に分波する光波長分波器と、
この光波長分波器で分波された各光波長の光信号を各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けする複数の重み付け手段と、
この複数の重み付け手段で重み付けされた複数の光信号を合波する光波長合波器と、
この光波長合波器で合波された光信号を複数の光信号として等分配する光強度スプリッタと、
この光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔に相当する時間ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させ、この遅延させられた複数の光信号をそれぞれの遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または前記光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間分遅延させる複数の遅延兼重み付け手段と、
この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を結合する光強度コンバイナと、
この光強度コンバイナからの光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートする光ゲート手段と
を有し、
前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素である
ことを特徴とする光信号処理回路。 - タイムスロットごとに異なる波長のパルスを割り当てられた時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列を認識する光信号処理回路であって、
前記時間／波長領域光ラベル信号用光パルス列の各光信号を複数の光信号として等分配する光強度スプリッタと、
この光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ光パルス列のパルス間隔に相当する時間ずつ順次ずらすように設定された設定遅延時間分遅延させ、この遅延させられた複数の光信号をそれぞれの遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けするか、または前記光強度スプリッタで等分配された複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第１の整数値の整数乗分の１に重み付けし、この重み付けされた複数の光信号をそれぞれ前記設定遅延時間分遅延させる複数の遅延兼重み付け手段と、
この複数の遅延兼重み付け手段からの複数の光信号を結合する光強度コンバイナと、
入射される光信号を各光波長の光信号に分波する光波長分波器と、
この光波長分波器で分波された各光波長の光信号を各波長に応じてそれぞれ異なる値となるように、強度または光電界を第２の整数値の整数乗分の１に重み付けする複数の重み付け手段と、
この複数の重み付け手段で重み付けされた複数の光信号を合波する光波長合波器と、
前記光強度コンバイナの出射端に接続され、該光強度コンバイナからの光信号からすべての光ラベル信号が遅延時間による重み付けをなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートして前記光波長分波器に入射し、前記光波長合波器からの光信号を出力するか、または前記光強度コンバイナの出射端を光波長分波器の入射端に接続して、該光強度コンバイナからの光信号を前記光波長分波器に入射し、前記光波長合波器の出射端に接続され、該光波長合波器からの光信号からすべての光ラベル信号が波長に加えて遅延時間による重み付けもなされて同時に存在して結合された光信号のみを取り出すようにゲートして出力する光ゲート手段と
を有し、
前記第１の整数値と前記第２の整数値は互いに素である
ことを特徴とする光信号処理回路。 - 前記重み付け手段は、対称マッハツェンダ型干渉計であることを特徴とする請求項１または２記載の光信号処理回路。
- 前記光波長分波器または光波長合波器の少なくとも一方は、アレイ導波路格子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光信号処理回路。
- 前記光強度スプリッタまたは光強度コンバイナの少なくとも一方は、多モード干渉型方向性結合器であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光信号処理回路。
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