JP2827501B2 - Optical self-routing circuit - Google Patents

Optical self-routing circuit

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JP2827501B2 JP30764990A JP30764990A JP2827501B2 JP 2827501 B2 JP2827501 B2 JP 2827501B2 JP 30764990 A JP30764990 A JP 30764990A JP 30764990 A JP30764990 A JP 30764990A JP 2827501 B2 JP2827501 B2 JP 2827501B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光パケット信号のヘッダ部に応じてルーテ
ィングを行なう光セルフ・ルーティング回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical self-routing circuit that performs routing according to a header of an optical packet signal.

(従来の技術) 伝送路に光ファイバを用いた光通信は、光ファイバが
広帯域であることから多量の情報を伝送可能であること
や、光ファイバが誘導雑音を受けない等の利点があるこ
とから、今後広く使用されるものと予想される。この光
通信で使用される交換機には、光信号を光の領域で交換
できる光交換機が望ましい。なかでも、パケット化され
た光信号を扱う光パケット交換機は、色々な信号速度の
情報を効率よく交換出来る事から有望視されている。そ
のような光パケット交換機では光パケット信号のヘッダ
部を読み取り、それに応じてルーティング行なう光セル
フ・ルーティング回路が必要である。このような回路と
して従来第5図に示すものが知られていた。第5図にお
いて、光導波路501に入力された光パケット信号は光分
岐器502で2分岐され、一方は光導波路503経由で光分岐
器505、光遅延量子506、光合流器507から成る光相関器5
00に、また他方は、光導波路504経由で光スイッチ512に
送出される。光相関器500は光パケット信号のヘッド部
があらかじめ定められたパターンと同一であると大きな
光相関信号を発生させ、同一でないと小さな相関信号し
か発生させない。光相関器500の出力は光電変換器508で
電気信号に変えられ増幅器509経由で光スイッチ512の制
御電極に印加される。したがって光パケット信号のヘッ
ダ部が光相関器500の定められたパターンと一致するか
否かによって光スイッチ512は切り換わり光パケット信
号は光導波路510に出力されるか、または光導波路511に
出力されるかのルーティングが行なわれる。このような
光セルフ・ルーティング回路の詳細については、スプリ
ンガー・シリーズ・イン・エレクトロニクス・アンド・
フォトニクス(Springer Series in Electronics and P
hotonics)25巻、フォトニック・スイッチング(Photon
ic Switching)ページ193〜195に記載されている。
(Prior art) Optical communication using an optical fiber for a transmission path has advantages such as being able to transmit a large amount of information because the optical fiber is a wide band, and that the optical fiber does not receive induced noise. Therefore, it is expected to be widely used in the future. As an exchange used in this optical communication, an optical exchange capable of exchanging optical signals in an optical region is desirable. Above all, optical packet switches that handle packetized optical signals are promising because they can efficiently exchange information of various signal speeds. Such an optical packet switch requires an optical self-routing circuit that reads a header portion of an optical packet signal and performs routing in accordance with the header portion. A circuit shown in FIG. 5 has been known as such a circuit. In FIG. 5, an optical packet signal input to an optical waveguide 501 is split into two by an optical splitter 502, one of which is an optical correlation comprising an optical splitter 505, an optical delay quantum 506, and an optical coupler 507 via an optical waveguide 503. Container 5
00 and the other to the optical switch 512 via the optical waveguide 504. The optical correlator 500 generates a large optical correlation signal when the head portion of the optical packet signal has the same pattern as a predetermined pattern, and generates only a small correlation signal when the head portion is not the same. The output of the optical correlator 500 is converted into an electric signal by the photoelectric converter 508 and applied to the control electrode of the optical switch 512 via the amplifier 509. Therefore, the optical switch 512 switches depending on whether or not the header portion of the optical packet signal matches the predetermined pattern of the optical correlator 500, and the optical packet signal is output to the optical waveguide 510 or is output to the optical waveguide 511. Ruka routing is performed. For more information on such optical self-routing circuits, see Springer Series in Electronics and
Photonics (Springer Series in Electronics and P
hotonics, Volume 25, Photonic Switching (Photon)
ic Switching) pages 193-195.

(発明が解決しようとする課題) 従来の光セルフ・ルーティング回路では光相関器50
0、光電変換器508、増幅器509など多数の回路が必要と
なる問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In a conventional optical self-routing circuit, an optical correlator 50 is used.
0, a large number of circuits such as the photoelectric converter 508 and the amplifier 509 are required.

本発明の目的は、簡易な構成の光セルフ・ルーティン
グ回路を提供する事にある。
An object of the present invention is to provide an optical self-routing circuit having a simple configuration.

(課題を解決するための手段) 本発明の第1の光セルフ・ルーティング回路は、n個
のm光分岐器と、前記n個のm光分岐器の出力端に接続
され電気パルス信号が印加されるn×m個の光ゲート素
子と、互いに異なる前記m光分岐器の系統に属するn個
の光ゲートの出力を合流するm個のn光合流器とを含ん
で構成され、前記n個の入力端とm個の出力端の間で光
信号の交換を行うn個の入力端とm個の出力端を有する
光セルフ・ルーティング回路であって、 前記光信号は、行き先を示すヘッダとそれ以降に続く
データとから構成され前記ヘッダの時間位置が前記m個
の出力端の各々と対応しており、 前記電気パルス信号は高レベル電圧に保持された次に
これよりも小さな中レベル電圧に保持されその後更に小
さい低レベル電圧に降下されることが周期的に繰り返さ
れ、前記高レベル電圧が保持される時間位置が前記互い
に異なるm光分岐器の系統に属するn個の光ゲート素子
毎に異なり、 前記n×m個の光ゲート素子の各々が印加される前記
電気パルス信号の高レベル電圧の時間位置と前記光信号
のヘッダの時間位置とが一致する時に前記電気パルス信
号の中レベル電圧が保持される時間において前記光信号
のデータを通過させることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) A first optical self-routing circuit according to the present invention is configured such that n m optical splitters are connected to output terminals of the n m optical splitters and an electric pulse signal is applied. N × m optical gate elements, and m n optical multiplexers for merging outputs of n optical gates belonging to different m optical branching systems. An optical self-routing circuit having n input terminals and m output terminals for exchanging optical signals between an input terminal and m output terminals of the optical self-routing circuit, wherein the optical signal includes a header indicating a destination, A time position of the header corresponding to each of the m output terminals, wherein the electric pulse signal is held at a high level voltage, and then the next lower intermediate level voltage. And then dropped to a smaller low level voltage Is periodically repeated, and the time position at which the high-level voltage is held is different for each of the n optical gate elements belonging to the different m optical branching systems. When the time position of the high-level voltage of the electric pulse signal to which each is applied matches the time position of the header of the optical signal, the data of the optical signal is stored at the time when the medium-level voltage of the electric pulse signal is held. It is characterized by passing through.

また、本発明の第2の光セルフ・ルーティング回路
は、n個のm光分岐器と、前記n個のm光分岐器の出力
端が第1の端子に接続されたn×m個の光方向性分離器
と、前記n×m個の光方向性分離器の第2の端子が各々
接続され電気パルス信号が印加されるn×m個の光ゲー
ト素子と、互いに異なる前記m光分岐器の系統に属する
n個の前記光方向性分離器の第3の端子からの出力光信
号を合流するm個のn光合流器とを含んで構成され、前
記n個の入力端とm個の出力端の間で光信号の交換を行
うn個の入力端とm個の出力端を有する光セルフ・ルー
ティング回路にであって、 前記光方向性分離器は前記第1の端子に入力された光
信号を前記第2の端子から出力し、前記第2の端子に入
力された光信号を前記第3の端子から出力し、 前記光信号は行き先を示すヘッダとそれ以降に続くデ
ータとから構成され前記ヘッダの時間位置が前記m個の
出力端の各々と対応しており、 前記電気パルス信号は高レベル電圧に保持された次に
これよりも小さな中レベル電圧に保持されその後に更に
小さい低レベル電圧に降下されることが周期的に繰り返
され、前記高レベル電圧が保持される時間位置が前記互
いに異なるm光分岐器の系統に属するn個の光ゲート素
子毎に異なり、 前記n×m個の光ゲート素子の各々が印加される前記
電気パルス信号の高レベル電圧の時間位置と前記光信号
のヘッダの時間位置とが一致する時に前記電気パルス信
号の中レベル電圧が保持される時間において前記光信号
のデータを反射させることを特徴とする。
Further, the second optical self-routing circuit of the present invention comprises n m optical splitters, and n × m optical splitters having output terminals of the n m optical splitters connected to the first terminal. A directional separator, n × m optical gate elements to which second terminals of the n × m optical directional separators are respectively connected and to which an electric pulse signal is applied, and the m optical splitters different from each other M optical couplers for combining output optical signals from the third terminals of the n optical directional splitters belonging to the system, and the n input terminals and the m optical couplers An optical self-routing circuit having n input terminals and m output terminals for exchanging optical signals between output terminals, wherein the optical directional separator is input to the first terminal. Outputting an optical signal from the second terminal, outputting an optical signal input to the second terminal from the third terminal, The signal is composed of a header indicating the destination and data following the header, and the time position of the header corresponds to each of the m output terminals, and the electric pulse signal is held at a high level voltage. It is periodically repeated that the high-level voltage is held at a lower intermediate-level voltage and then dropped to a smaller low-level voltage. The time position of the high-level voltage of the electric pulse signal to which each of the n × m optical gate devices is applied coincides with the time position of the header of the optical signal. Sometimes, the data of the optical signal is reflected during a time when the middle level voltage of the electric pulse signal is held.

(作用) 本発明の光セルフ・ルーティング回路は、光信号と電
気パルス信号が同時に印加された場合のみ、以後光信号
を通過あるいは反射させる光ゲートを用いてルーティン
グを行なえるので簡単な構成で光セルフ・ルーティング
回路を構成出来る。
(Operation) The optical self-routing circuit of the present invention can perform routing using an optical gate that passes or reflects an optical signal only when an optical signal and an electric pulse signal are applied simultaneously, so that the optical self-routing circuit has a simple configuration. A self-routing circuit can be configured.

(実施例) 第1図は、本発明の第1の実施例である。(Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

第1図において、光導波路101、102に入力された光パ
ケット信号A、Bは各々光分岐器103、104で2分岐され
光ゲート105、106と107、108に入射される。光ゲート10
5、107の出力光信号は光合流器109で合流され光導波路1
11から出射される。光ゲート106、108の出力光信号は光
合流器110で合流され光導波路112から出射される。電気
パルス発生回路113は光ゲート105、107に同一の電気パ
ルスを、光ゲート106、108に別の電気パルスを印加供給
する。
In FIG. 1, optical packet signals A and B input to optical waveguides 101 and 102 are split into two by optical splitters 103 and 104, respectively, and are input to optical gates 105, 106 and 107 and 108, respectively. Light gate 10
The output optical signals of 5 and 107 are combined by the optical combiner 109 and the optical waveguide 1
Emitted from 11. The output optical signals of the optical gates 106 and 108 are combined by the optical combiner 110 and output from the optical waveguide 112. The electric pulse generation circuit 113 applies and supplies the same electric pulse to the optical gates 105 and 107 and another electric pulse to the optical gates 106 and 108.

第2図は第1図の光ゲート105〜108の一構造を説明す
るための図である。第2図において光ゲートは光ガイド
層210の一方の端面220と他方の端面230を有し、光ガイ
ド層210の一方の端面220に入力光信号200が入力され、
そして他方の端面230から出力光信号250を出力する。さ
らに電極240を介して制御信号Vが印加されている。こ
の光ゲートは、V=VHの時に入力光信号200が入射され
ると、以後V=VL(VL<VH)の電圧を印加されている間
入射された光信号を増幅して出力する。このような光ゲ
ートの詳細については応用物理学会平成2年度秋季大会
予稿集754ページ講演番号26p−H−2に記載されてい
る。
FIG. 2 is a view for explaining one structure of the optical gates 105 to 108 in FIG. In FIG. 2, the optical gate has one end face 220 and the other end face 230 of the light guide layer 210, and an input optical signal 200 is input to one end face 220 of the light guide layer 210,
Then, an output optical signal 250 is output from the other end surface 230. Further, a control signal V is applied via the electrode 240. This optical gate is, when the input optical signal 200 is incident when V = V H, amplifies the optical signal incident during being applied a voltage of subsequent V = V L (V L < V H) Output. The details of such an optical gate are described in Proceedings of the Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics 1990, 754 page, Lecture No. 26p-H-2.

第3図は第1図の動作を説明する為のタイム・チャー
トである。第3図において、301は第1図の光ゲート10
5、107への印加電気パルスを示し、時刻t1〜t2の間VH
なるt2〜t6の間VLを保つ。302は第1図の光ゲート106、
108への印加電気パルスを示し、時刻t2〜t3の間VHとな
りt3〜t6の間VLを保つ。第1図の光ゲート105、106へ入
射される光パケット信号Aは第3図の303に示すように
時刻t1〜t2の間のみヘッダ部光信号が存在する。したが
って光ゲート105では電気パルスがVHである時間とヘッ
ダ部光信号が存在する時間が一致するのが、光ゲート10
6では一致しない。よって光パケット信号Aのデータ部
の光ゲート105のみを通過して光合流器109経由で光導波
路111へルーティングされる。一方、光ゲート107、108
に入射される光パケット信号Bは、第3図の304に示す
ように時刻t2〜t3の間のみヘッダ部光信号が存在する。
したがって光ゲート108では電気パルスがVHである時間
とヘッダ部光信号が存在する時間が一致するが、光ゲー
ト107では一致しない。よって光パケット信号Bのデー
タ部は光ゲート108のみを通過して光合流器110経由では
光導波路112へルーティングされる。このように、第1
図の光セルフ・ルーティング回路は光パケット信号のヘ
ッダ部が時刻t1〜t2あるいはt2〜t3のいずれかにあるか
によって光導波路111あるいは112へセルフ・ルーティン
グする。
FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of FIG. In FIG. 3, reference numeral 301 denotes the optical gate 10 of FIG.
Shows the applied electrical pulse to 5,107, kept between V L of t 2 ~t 6 which is between V H at time t 1 ~t 2. 302 is the optical gate 106 of FIG.
Shows the applied electrical pulse to 108, kept between V L between V H becomes t 3 ~t 6 time t 2 ~t 3. Optical packet signal A which is incident to the optical gates 105 and 106 of FIG. 1 is a header section optical signal only during the time t 1 ~t 2 as shown in 303 of FIG. 3 is present. Thus the time period and the header section optical signal electrical pulses in the optical gate 105 is V H is present matching, optical gate 10
6 does not match. Therefore, the optical packet signal A is routed to the optical waveguide 111 via the optical coupler 109 through only the optical gate 105 in the data portion of the optical packet signal A. On the other hand, optical gates 107 and 108
Optical packet signal is incident on the B, the header portion optical signal only during the time t 2 ~t 3 as shown in 304 of FIG. 3 is present.
Therefore, in the optical gate 108, the time during which the electric pulse is at V H coincides with the time during which the header portion optical signal exists, but the optical gate 107 does not. Therefore, the data portion of the optical packet signal B passes through only the optical gate 108 and is routed to the optical waveguide 112 via the optical coupler 110. Thus, the first
Light self-routing circuit diagram for self-routing to the optical waveguide 111 or 112 depending on whether the header portion of the optical packet signal is in either the time t 1 ~t 2 or t 2 ~t 3.

第4図は本発明の第2の実施例を示す図で、第1図と
同一の番号を付したものは同じ構成要素で動作も同じで
ある。光分岐器103からの光信号はハーフ・ミラー401経
由で光ゲート105、106に入射され、光分岐器104からの
光信号はやはりハーフ・ミラー401経由で光ゲート107、
108に入射される。光ゲート105〜108は反射膜402〜405
が付加される為に、光パケット信号のヘッダ部の存在す
る時間と、電気パルスがVHである時間が一致した場合、
通過した光信号データ部は反射膜で反射されハーフ・ミ
ラー401経由で光合流器109、110から光導波路111、112
へルーティングされる。したがって本実施例でもやはり
ヘッダ部が時刻t1〜t2あるいはt2〜t3のいずれにあるか
に応じて光導波路111あるいは112へセルフ・ルーティン
グする事が出来る。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, in which the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same components and the same operations. The optical signal from the optical splitter 103 is input to the optical gates 105 and 106 via the half mirror 401, and the optical signal from the optical splitter 104 is also input to the optical gate 107 and the half mirror 401 via the half mirror 401.
It is incident on 108. Optical gates 105-108 are reflective films 402-405
For but to be added, the time and the presence of the header portion of the optical packet signal, if the time electrical pulses is V H match,
The transmitted optical signal data part is reflected by the reflection film and is transmitted from the optical couplers 109 and 110 to the optical waveguides 111 and 112 via the half mirror 401.
Routed to Again the header portion in this embodiment therefore the time t 1 ~t 2 or t 2 ~t it can be self-routing to the optical waveguide 111 or 112 according to any on whether three.

なお、ハーフ・ミラー401は、光分岐器103、104から
の光信号が光合流器109、110へ混入する事を防ぐ為のも
のであるので、替わりに方向性光結合器、光カプラ、光
サーキュレータを使用してもさしつかえない。
Since the half mirror 401 is for preventing the optical signals from the optical splitters 103 and 104 from being mixed into the optical couplers 109 and 110, a directional optical coupler, an optical coupler, and an optical You can use a circulator.

(発明の効果) 以上のべたように本発明により簡単な構成により光セ
ルフ・ルーティング回路を得る事が出来る。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, an optical self-routing circuit can be obtained with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例、第2図は、第1図の光
ゲート105〜108の構造図、第3図は第1図の動作を説明
する為のタイム・チャート、第4図は本発明の第2の実
施例、第5図は従来の光セルフ・ルーティング回路を示
す図である。 図において、101、102、111、112、501、503、504、51
0、511は光導波路、103、104、502、505は光分岐器、10
5〜108は光ゲート、109、110、507は光合流器、113は電
気パルス発生回路、401はハーフ・ミラー、402〜405は
反射膜、500は光相関器、506は光遅延素子、508は光電
変換器、509は増幅器、512は光スイッチである。
1 is a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a structural diagram of the optical gates 105 to 108 of FIG. 1, FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of FIG. FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a conventional optical self-routing circuit. In the figure, 101, 102, 111, 112, 501, 503, 504, 51
0, 511 are optical waveguides, 103, 104, 502, 505 are optical splitters, 10
5 to 108 are optical gates, 109, 110, 507 are optical combiners, 113 is an electric pulse generation circuit, 401 is a half mirror, 402 to 405 are reflection films, 500 is an optical correlator, 506 is an optical delay element, 508 Is a photoelectric converter, 509 is an amplifier, and 512 is an optical switch.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】n個のm光分岐器と、前記n個のm光分岐
器の出力端に接続され電気パルス信号が印加されるn×
m個の光ゲート素子と、互いに異なる前記m光分岐器の
系統に属するn個の光ゲートの出力を合流するm個のn
光合流器とを含んで構成され、前記n個の入力端とm個
の出力端の間で光信号の交換を行うn個の入力端とm個
の出力端を有する光セルフ・ルーティング回路であっ
て、 前記光信号は、行き先を示すヘッダとそれ以降に続くデ
ータとから構成され前記ヘッダの時間位置が前記m個の
出力端の各々と対応しており、 前記電気パルス信号は高レベル電圧に保持された次にこ
れよりも小さな中レベル電圧に保持されその後更に小さ
い低レベル電圧に降下されることが周期的に繰り返さ
れ、前記高レベル電圧が保持される時間位置が前記互い
に異なるm光分岐器の系統に属するn個の光ゲート素子
毎に異なり、 前記n×m個の光ゲート素子の各々が印加される前記電
気パルス信号の高レベル電圧の時間位置と前記光信号の
ヘッダの時間位置とが一致する時に前記電気パルス信号
の中レベル電圧が保持される時間において前記光信号の
データを通過させることを特徴とする光セルフ・ルーテ
ィング回路。
1. An n number of m optical splitters, and an nx connected to an output terminal of the n m optical splitters and to which an electric pulse signal is applied.
m optical gate elements and m n optical outputs merging outputs of n optical gates belonging to different m optical splitter systems
An optical self-routing circuit comprising an optical combiner and having n input terminals and m output terminals for exchanging optical signals between the n input terminals and the m output terminals. Wherein the optical signal is composed of a header indicating a destination and data following the header, and the time position of the header corresponds to each of the m output terminals; and the electric pulse signal is a high-level voltage. Then, it is periodically repeated that the high-level voltage is held at a lower middle-level voltage and then the lower-level voltage is further reduced. The time position of the high level voltage of the electric pulse signal applied to each of the n × m optical gate elements and the time of the header of the optical signal are different for each of the n optical gate elements belonging to the branching system. Matches position Light self-routing circuit, characterized in that passing data of the optical signal in the time level voltage in an electric pulse signal is held at that.
【請求項2】n個のm光分岐器と、前記n個のm光分岐
器の出力端が第1の端子に接続されたn×m個の光方向
性分離器と、前記n×m個の光方向性分離器の第2の端
子が各々接続され電気パルス信号が印加されるn×m個
の光ゲート素子と、互いに異なる前記m光分岐器の系統
に属するn個の前記光方向性分離器の第3の端子からの
出力光信号を合流するm個のn光合流器とを含んで構成
され、前記n個の入力端とm個の出力端の間で光信号の
交換を行うn個の入力端とm個の出力端を有する光セル
フ・ルーティング回路にであって、 前記光方向性分離器は前記第1の端子に入力された光信
号を前記第2の端子から出力し、前記第2の端子に入力
された光信号を前記第3の端子から出力し、 前記光信号は行き先を示すヘッダとそれ以降に続くデー
タとから構成され前記ヘッダの時間位置が前記m個の出
力端の各々と対応しており、 前記電気パルス信号は高レベル電圧に保持された次にこ
れよりも小さな中レベル電圧に保持されその後に更に小
さい低レベル電圧に降下されることが周期的に繰り返さ
れ、前記高レベル電圧が保持される時間位置が前記互い
に異なるm光分岐器の系統に属するn個の光ゲート素子
毎に異なり、 前記n×m個の光ゲート素子の各々が印加される前記電
気パルス信号の高レベル電圧の時間位置と前記光信号の
ヘッダの時間位置とが一致する時に前記電気パルス信号
の中レベル電圧が保持される時間において前記光信号の
データを反射させることを特徴とする光セルフ・ルーテ
ィング回路。
2. An n × m optical directional splitter having n output terminals connected to a first terminal, and n × m optical directional splitters connected to a first terminal. N × m optical gate elements to which the second terminals of the optical directional separators are respectively connected and to which an electric pulse signal is applied, and n optical directions belonging to different m optical branching systems from each other And m optical couplers for combining output optical signals from the third terminal of the sex separator, and exchanges optical signals between the n input terminals and the m output terminals. Performing an optical self-routing circuit having n input terminals and m output terminals, wherein the optical directional separator outputs an optical signal input to the first terminal from the second terminal. The optical signal input to the second terminal is output from the third terminal, and the optical signal is connected to a header indicating a destination and the subsequent header. And the time position of the header corresponds to each of the m output terminals, and the electric pulse signal is held at a high level voltage and then held at a smaller intermediate level voltage and thereafter Is periodically repeated, and the time position at which the high-level voltage is held is different for each of the n optical gate elements belonging to the different m optical branching systems. The middle level voltage of the electric pulse signal is held when the time position of the high level voltage of the electric pulse signal to which each of the n × m optical gate elements is applied coincides with the time position of the header of the light signal. An optical self-routing circuit, which reflects the data of the optical signal at a predetermined time.
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