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JPH0754994B2 - Optical time division exchange method and device - Google Patents

Optical time division exchange method and device

Info

Publication number
JPH0754994B2
JPH0754994B2 JP61048255A JP4825586A JPH0754994B2 JP H0754994 B2 JPH0754994 B2 JP H0754994B2 JP 61048255 A JP61048255 A JP 61048255A JP 4825586 A JP4825586 A JP 4825586A JP H0754994 B2 JPH0754994 B2 JP H0754994B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
signal
time
wavelength
signals
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61048255A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62206997A (en
Inventor
克之 井本
捷樹 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61048255A priority Critical patent/JPH0754994B2/en
Publication of JPS62206997A publication Critical patent/JPS62206997A/en
Publication of JPH0754994B2 publication Critical patent/JPH0754994B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q11/00Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062Network aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光波長多重伝送を利用して時分割交換を行う
光時分割交換方法およびその装置に関する。
The present invention relates to an optical time division switching method and apparatus for performing time division switching using optical wavelength division multiplexing transmission.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光ファイバ伝送の普及に伴って、交換までを含めた光通
信網構成が検討されるようになってきた。特に、加入者
サービスの中心ノードである加入者線交換機および中継
線交換機への光技術の適用は、網のディジタル統合化時
代へ向けての大きなインパクトを与えることが予想さ
れ、究極の形態として光ファイバケーブルからの光信号
をそのまま交換する光交換機の実現が望まれている。こ
の光交換機の研究は緒についた段階であるが、方式アイ
ディアはいくつか報告されている。
With the spread of optical fiber transmission, an optical communication network configuration including exchange has been studied. In particular, the application of optical technology to subscriber line exchanges and trunk line exchanges, which are the core nodes of subscriber services, is expected to have a great impact toward the digital integration era of networks, and as an ultimate form, It is desired to realize an optical switch that directly exchanges optical signals from fiber cables. Although research on this optical switch is in its infancy, some system ideas have been reported.

第2図および第3図は従来の光交換方式の概略構成図を
示したものであり、共に時分割型方式の例である。ま
ず、第2図から説明する。複数の加入者からの画像信号
を多重化装置201で電気的に時分割多重化した信号は、
電気−光交換器202で光信号に変換される。この光信号
は、各タイムスロットごとに光時間スイッチ203を構成
する第1の光スイッチ204において異なる長さを有する
光ファイバ遅延線205に送り込まれ、各光ファイバ所定
の遅延時間後、第2の光スイッチ206で読み出される。
第2の光スイッチ206が読み出す光信号の順序は、第1
の光スイッチ204で、どの光信号をどの光ファイバ遅延
線205に送り込んだかによって変るので、光信号の時分
割交換が実現される。つまり、光ファイバ遅延線205は
光メモリとして動作していることになる。その後、光信
号は光−電気変換器207で再び電気信号に変換され、分
離装置208で各々の電気信号に分離される。また、第3
図の場合は、光ファイバ遅延線の代りに双安定半導体レ
ーザ304a〜dを用いたもので、この双安定半導体レーザ
は微弱な入力光によって大きな出力を出す発振状態に移
行するメモリ機能を有しており、書込み光スイッチ303
によって各タイムスロットごとに分けられた光信号の有
無が双安定半導体レーザ304a〜dのレーザ発振の有無の
形で記憶される。この記憶された状態を、希望する順序
で読出し光スイッチ305によって読み出せば、時分割交
換が行われる。しかし、これら従来例は、多重化装置、
分離装置は電気系であり、交換機内の通話路系が光・電
気混合型で構成されているため、超高速および広帯域、
超多チャネル伝送を実現する上での課題が残されてい
る。また、時分割交換のために光スイッチを用いている
が、挿入損失および消光比ならびに帯域特性にまだ課題
があり、長距離伝送化が難しく、超高速および広帯域、
超多チャネル伝送を行う上で問題がある。
2 and 3 are schematic configuration diagrams of a conventional optical switching system, both of which are examples of a time division system. First, FIG. 2 will be described. A signal obtained by electrically time-division multiplexing the image signals from a plurality of subscribers by the multiplexer 201 is
It is converted into an optical signal by the electric-optical switch 202. This optical signal is sent to the optical fiber delay lines 205 having different lengths in the first optical switch 204 configuring the optical time switch 203 for each time slot, and after a predetermined delay time of each optical fiber, the second optical signal is transmitted. It is read by the optical switch 206.
The order of the optical signals read by the second optical switch 206 is the first order.
The optical switch 204 changes depending on which optical signal is sent to which optical fiber delay line 205, so that time-division exchange of optical signals is realized. That is, the optical fiber delay line 205 operates as an optical memory. Then, the optical signal is converted into an electric signal again by the optical-electrical converter 207, and separated into each electric signal by the separating device 208. Also, the third
In the case of the figure, bistable semiconductor lasers 304a to 304d are used instead of the optical fiber delay line, and this bistable semiconductor laser has a memory function of shifting to an oscillation state in which a large output is generated by a weak input light. And write optical switch 303
The presence / absence of an optical signal divided for each time slot is stored in the form of presence / absence of laser oscillation of the bistable semiconductor lasers 304a to 304d. When the stored states are read by the read optical switch 305 in a desired order, time division exchange is performed. However, these conventional examples include a multiplexer,
The separation device is an electrical system, and since the communication path system in the exchange is composed of a mixed optical and electrical type, ultra-high speed and broadband,
There remains a problem in realizing ultra-multi-channel transmission. In addition, although an optical switch is used for time-division switching, there are still problems with insertion loss, extinction ratio, and band characteristics, making long-distance transmission difficult, ultra-high speed and wide band,
There is a problem in performing super multi-channel transmission.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術は、高速広帯域情報信号の交換という点に
配慮がされておらず、交換機内の通話路系が光・電気混
合型であるため、超高速および広帯域、超多チャネル伝
送の実現に障害となるという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned prior art does not consider the point of exchanging high-speed broadband information signals, and since the communication path system in the exchange is an optical / electric mixed type, it is possible to achieve ultra-high speed and broadband. However, there is a problem that it becomes an obstacle to the realization of super multi-channel transmission.

本発明の目的は、簡単な構成で時分割多重交換を行うこ
とができ、かつ超高速および広帯域、超多チャネル伝送
ならびに長距離伝送も実現することができる新規の光時
分割交換方法とその装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel optical time division switching method and apparatus capable of performing time division multiplex switching with a simple configuration and realizing super high speed and wide band, super multi channel transmission and long distance transmission. To provide.

[課題を解決するための手段] 上記目的は、複数の端末側から、情報信号を含んだ波長
λの光信号と交換制御信号を含んだ波長λの光信号
とを合波した光信号をそれぞれの光ファイバケーブルに
より光交換機に伝送させ、光交換機において、波長λ
の光信号を分波し、これから交換制御信号を抽出してタ
イムスロット変換制御信号をつくり出し、一方、波長λ
の光信号のなかの情報信号の時分割多重化、時分割交
換および多重分離を上記タイムスロット変換制御信号を
用いて実行し、分離された情報信号を含む波長λの光
信号を、再び複数の端末側へ別の光ファイバケーブルに
より並列伝送することによって、達成される。
[Means for Solving the Problem] The above object is to provide an optical signal obtained by multiplexing an optical signal of wavelength λ 1 containing an information signal and an optical signal of wavelength λ 2 containing an exchange control signal from a plurality of terminals. Are transmitted to the optical switch through the respective optical fiber cables, and the wavelength λ 2
Of the optical signal of, and the switching control signal is extracted from this to generate the time slot conversion control signal, while the wavelength λ
1 time-division multiplexing, time-division switching, and demultiplexing of the information signal among the 1 optical signals are performed by using the time slot conversion control signal, and the optical signal of the wavelength λ 1 including the separated information signal is re-generated. This is achieved by parallel transmission to a plurality of terminals by another optical fiber cable.

〔作用〕[Action]

上記の構成により、複数の送信側端末からの情報信号を
含んだ波長λの光信号と交換制御信号を含んだλ
が合波された光信号は第1の光ファイバケーブル内を伝
送して光交換機に入り、光交換機内では、情報信号の光
信号により、光信号のままで時分割多重化及び分離交換
を行った後、第2の光ファイバケーブルの内対応する光
ファイバケーブルにより複数の受信側端末へ伝送され
る。伝送に用いられる光ファイバケーブルは2本だけで
あり、また波長もλおよびλの2波長だけで行われ
る。これにより、光交換機内では、時分割多重化および
分離交換をすべて光信号のままで行い、通話系もすべて
光化することができる。
With the above configuration, an optical signal obtained by multiplexing an optical signal of wavelength λ 1 containing information signals from a plurality of transmission side terminals and λ 2 containing an exchange control signal is transmitted in the first optical fiber cable. Then, in the optical switch, the optical signal of the information signal is used in the optical switch to perform time division multiplexing and demultiplexing with the optical signal as it is, and then by the corresponding optical fiber cable of the second optical fiber cable. It is transmitted to a plurality of receiving terminals. Only two optical fiber cables are used for transmission, and the wavelength is only two wavelengths λ 1 and λ 2 . As a result, all the time division multiplexing and demultiplexing and switching can be performed with the optical signal in the optical switch, and the communication system can be all opticalized.

また、上記時分割多重化、分離交換に必要なタイムスロ
ット変換制御信号は、光交換機に入った光信号のうちの
交換制御信号分の光信号を分波してつくり出すので、装
置を簡単にすることができる。
Further, the time-slot conversion control signal required for the time division multiplexing and demultiplexing is generated by demultiplexing the optical signal of the exchange control signal of the optical signals entering the optical switch, which simplifies the apparatus. be able to.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図により本発明の実施例を説明する。本実施
例は、テレビ電話システムを想定した加入者と子局交換
機間の光交換系の構成例であり、加入者の数が16の場合
のものである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The present embodiment is an example of the configuration of an optical switching system between a subscriber and a local station switch, assuming a videophone system, and is the case where the number of subscribers is 16.

第1図において、1−1〜1−16は各加入者のカメラ装
置である。3−1〜3−16は各加入者ごとに設けられ
た、電気−光変換部と光合波装置とからなる装置であ
る。すなわち、この装置は、カメラ装置からの映像情報
を波長λの光信号に変換する機能、交換制御信号を波
長λの光信号に変換する機能、および上記波長λ
λの2つの光信号を合波器で合波して、その光信号を
矢印17−1〜17−16のごとく光ファイバケーブル5−1
〜5−16内を伝搬させ光交換機へ伝送させる機能を有
している。光交換機は、光時分割多重化機能と時分割
交換機能とを有する光装置部、光時分割多重分離部
、交換制御信号受光用光デバイス部10、およびタイム
スロット変換制御用電子回路部11からなっている。各加
入者からの光信号は光装置部に入力するが、その光信
号のうち、交換制御信号を含んだ波長λの各光信号は
交換制御信号受光用光デバイス部10に分波されて、それ
ぞれ光−電気変換され、タイムスロット変換制御用電子
回路部11に入力される。そして、タイムスロット変換制
御用電子回路部11の出力信号14と15を、光装置部と光
時分割多重分離部にそれぞれフィードバックすること
により、時分割多重交換を行った光信号と、時分割多重
分離を行った光信号を得ることができる。上記タイムス
ロット変換制御用電子回路部11の出力信号14と15は、光
装置部および光時分割多重分離部のサンプリング光
パルス信号発生用のレーザアレイの発光時間順序を制御
する。光装置部で時分割交換された光信号19は、光時
分割多重分離部に入力され、ここで光多重分離が実行
され、光ファイバケーブル6−1〜6−16により所望の
加入者へそれぞれ伝送される。以上のように、本実施例
では、時分割多重化、交換、および分離の各処理をすべ
て光で行うことができるので、超高速および広帯域、超
多チャネル伝送に適している。
In FIG. 1, 1-1 to 1-16 are camera devices of respective subscribers. 3-1 to 3-16 are devices provided for each subscriber, each of which includes an electro-optical converter and an optical multiplexer. That is, this device has a function of converting image information from a camera device into an optical signal of wavelength λ 1 , a function of converting an exchange control signal into an optical signal of wavelength λ 2 , and the wavelength λ 1 ,
The two optical signals of λ 2 are combined by the multiplexer, and the optical signals are indicated by arrows 17-1 to 17-16 in the optical fiber cable 5-1.
It has the function of propagating in 5-16 and transmitting to the optical switch 7 . The optical switch 7 includes an optical device section 8 having an optical time division multiplexing function and a time division switching function, an optical time division demultiplexing section.
9 , an exchange control signal light receiving optical device section 10, and a time slot conversion control electronic circuit section 11. The optical signal from each subscriber is input to the optical device section 8. Among the optical signals, each optical signal of wavelength λ 2 including the exchange control signal is demultiplexed to the exchange control signal receiving optical device section 10. Then, the light-to-electricity is converted respectively, and the converted signals are input to the time slot conversion control electronic circuit section 11. Then, the output signals 14 and 15 of the time slot conversion control electronic circuit section 11 are fed back to the optical device section 8 and the optical time division demultiplexing section 9 , respectively. It is possible to obtain an optical signal subjected to division demultiplexing. The output signals 14 and 15 of the time slot conversion control electronic circuit section 11 control the emission time sequence of the laser array for generating the sampling optical pulse signal of the optical device section 8 and the optical time division demultiplexing section 9 . The optical signal 19 time-division exchanged by the optical device unit 8 is input to the optical time-division demultiplexing unit 9 , where optical demultiplexing is performed, and the desired subscribers are sent by the optical fiber cables 6-1 to 6-16. Respectively transmitted to. As described above, this embodiment is suitable for ultra-high speed, wide band, and ultra-multi-channel transmission because the time division multiplexing, exchange, and demultiplexing processing can all be performed by light.

第4図は、本発明で用いる光装置部の原理を説明する
ための図である。第4図において、17−1〜17−16は第
1図に示したように、それぞれの光ファイバケーブル5
−1〜5−16内を伝搬してきた光信号である。これらの
光信号は、分布屈折率平板マイクロレンズアレイ20内に
入り、それぞれのレンズ20−1〜20−16で平行光に変換
される。上記マイクロレンズアレイ20の出力光信号は、
マトリクス型光合分波器27に入射する。このマトリクス
型光合分波器27は、例えば、入射側に干渉膜フィルタ
を、そのすぐ後にハーフミラーをそれぞれ設けた構成の
素子27−1〜27−16からなる。そして、上記干渉膜フィ
ルタは、それぞれ波長λの光信号を透過させ、波長λ
の光信号を反射させるものであり、またハーフミラー
は、それぞれ波長λの光信号に対して約半分を透過さ
せ、残りの約半分の光信号を反射させるものである。従
って、上記素子27−1〜27−16に入射した光信号のう
ち、まず波長λの交換制御信号を含んだ光信号は、上
記素子27−1〜27−16でそれぞれ反射され、波長λ
光信号のみを通す干渉膜フィルタ25に入射する。そし
て、この干渉膜フィルタ25を通過した光信号は受光素子
アレイ26の各々の受光素子26−1〜26−16に入射し、光
−電気変換されてタイムスロット変換制御用電子回路部
11に入力される。他方、上記素子27−1〜27−16に入射
した波長λの光信号(各加入者からの映像情報信号)
は、該素子27−1〜27−16でそれぞれ約3dB減衰して通
過し、光ANDゲートアレイ28に入射する。また、上記素
子27−1〜27−16には、図の下方側から、レーザアレイ
22のそれぞれのレーザ22−1〜22−16からのサンプリン
グ用の光パルス信号(波長λ)が、分布屈折率平板マ
イクロレンズアレイ21のそれぞれのレンズ21−1〜21−
16を通して入射され、該素子27−1〜27−16でそれぞれ
約3dB減衰して反射し、上記光ANDゲートアレイ28に入射
する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the optical device unit 8 used in the present invention. In FIG. 4, 17-1 to 17-16 are the respective optical fiber cables 5 as shown in FIG.
These are optical signals propagating in -1 to 5-16. These optical signals enter the distributed index flat plate microlens array 20 and are converted into parallel light by the respective lenses 20-1 to 20-16. The output optical signal of the microlens array 20 is
The light enters the matrix type optical multiplexer / demultiplexer 27. The matrix type optical multiplexer / demultiplexer 27 is composed of, for example, elements 27-1 to 27-16 each having an interference film filter on the incident side and a half mirror immediately behind it. The interference film filters transmit the optical signals of wavelength λ 1 and
The half mirror transmits approximately half of the optical signal of wavelength λ 1 and reflects the remaining approximately half of the optical signal. Therefore, among the optical signals incident on the elements 27-1 to 27-16, the optical signals containing the exchange control signal of the wavelength λ 2 are reflected by the elements 27-1 to 27-16, respectively, and the wavelength λ 2 is reflected. The light enters the interference film filter 25 that passes only the two optical signals. The optical signal that has passed through the interference film filter 25 is incident on each of the light receiving elements 26-1 to 26-16 of the light receiving element array 26, is optoelectrically converted, and is an electronic circuit section for time slot conversion control.
Entered in 11. On the other hand, the optical signal of wavelength λ 1 incident on the elements 27-1 to 27-16 (video information signal from each subscriber)
Passes through the elements 27-1 to 27-16 after being attenuated by about 3 dB and enters the optical AND gate array 28. Further, the elements 27-1 to 27-16 include laser arrays from the lower side in the figure.
The sampling optical pulse signals (wavelength λ 1 ) from the respective 22 lasers 22-1 to 22-16 are supplied to the respective lenses 21-1 to 21- of the distributed index flat plate microlens array 21.
The light enters through the element 16, is reflected by the elements 27-1 to 27-16 after being attenuated by about 3 dB, and enters the optical AND gate array 28.

この光ANDゲートアレイ28は、光ANDゲート素子28−1〜
28−16がアレイ状に配列されたもので、例えば、エス
ディー スミス(S.D.Smith)氏ほかによる「ルーム
テンペレイチャ ビジブル ウェイブレングス オプテ
ィカル バイスタビリティ イン ZnSe インターフェ
レンス フィルタズ(Room Temperature,Visible Wave
−length Optical Bistability In ZnSe Inter−ferenc
e Filters)」、オプティックス コンミュニケーショ
ンズ(Optics Communications)、Vol.51、No.5、p357
〜362、1984、なる文献に記載の半導体差動利得デバイ
スを用いることによって実現可能である。すなわち、第
5図に上記光素子の入出力特性を示すが、同図31に示す
ような光入出力特性において、サンプリング光パルス信
号発生用のレーザ(例えば22−1)の光ANDゲート入力
端での光パルス振幅を、入出力の非線形的変化が生ずる
光入力レベルよりわずか低い値に設定しておき、加入者
からの光信号(例えば17−1)と合流した光レベル32−
1が、上記非線形的変化が生ずる光入力レベルを超える
ように設定すれば、サンプリング光パルスが存在する時
間だけ出力光パルスが生ずることになり、光サンプリン
グを行うことができる。
The optical AND gate array 28 includes optical AND gate elements 28-1 to 28-2.
28-16 are arranged in an array.
Room by SDSmith and others
Temperer Visible Wavelengths Optical Bistability in ZnSe Interference Filters (Room Temperature, Visible Wave
−length Optical Bistability In ZnSe Inter−ferenc
e Filters) ", Optics Communications, Vol.51, No.5, p357
, 362, 1984, it can be realized by using the semiconductor differential gain device. That is, FIG. 5 shows the input / output characteristics of the optical element. In the optical input / output characteristics shown in FIG. 31, the optical AND gate input terminal of the sampling optical pulse signal generating laser (for example, 22-1) is used. The optical pulse amplitude at is set to a value slightly lower than the optical input level at which a non-linear change of input and output occurs, and the optical level 32- that merges with the optical signal from the subscriber (for example, 17-1)
If 1 is set so as to exceed the optical input level at which the above-mentioned non-linear change occurs, the output optical pulse is generated only during the time when the sampling optical pulse exists, and the optical sampling can be performed.

以上のようにして得られた時系列光信号は、分布屈折率
平板マイクロレンズアレイ29のそれぞれのレンズ29−1
〜29−16を通ってファイバカプラ30に入力される。この
ファイバカプラ30は、入力ポートが16で出力ポートが1
のいわゆる16対1型ファイバカプラである。従って、上
記レンズ29−1〜29−16で集光されたそれぞれの光信号
は、ファイバカプラ30のそれぞれの入力ポートに入射
し、出力ポートには16個の合波された時系列光信号が取
り出され、第1図に矢印19で示すごとく伝搬し、次段の
光時分割多重分離部に入力される。
The time-series optical signal obtained as described above is used for each lens 29-1 of the distributed index flat plate microlens array 29.
It is input to the fiber coupler 30 through .about.29-16. This fiber coupler 30 has 16 input ports and 1 output port.
Is a so-called 16 to 1 type fiber coupler. Therefore, the respective optical signals collected by the lenses 29-1 to 29-16 are incident on the respective input ports of the fiber coupler 30, and 16 multiplexed time-series optical signals are output to the output port. It is taken out, propagated as shown by arrow 19 in FIG. 1, and input to the optical time division demultiplexer 9 in the next stage.

また、第4図において、タイムスロット変換制御用電子
回路部11の出力信号14は、レーザアレイ22のサンプリン
グ光パルス信号発生用の駆動回路アレイ23のそれぞれの
駆動回路23−1〜23−16を駆動するための順序指定回路
24にフィードバックされている。すなわち、加入者から
送られてきた光信号17−1〜17−16のパルス幅τに対し
て、τ/16周期ずつ時間をずらしてサンプリング光パル
ス信号を出すように発光時間順序を制御する。なお、時
分割多重化の方式には、電気系においてよく知られてい
るように、各チャネルの信号を1フレーム内に1ビット
ずつ多重化するビットインタリーブ、1つのチャネルに
何ビットかをまとめて多重化するワードインタリーブな
どがあるが、ここでは簡単のため、ビットインタリーブ
の場合を示す。また、フレーム内には同期用の信号等も
必要となるが、信号交換においては本質的ではないの
で、ここでは説明を省略する。
Further, in FIG. 4, the output signal 14 of the electronic circuit section 11 for controlling the time slot conversion is the driving circuits 23-1 to 23-16 of the driving circuit array 23 for generating the sampling light pulse signal of the laser array 22. Ordering circuit for driving
Has been fed back to 24. That is, the light emission time sequence is controlled so that the sampling optical pulse signal is output by shifting the time by τ / 16 period with respect to the pulse width τ of the optical signals 17-1 to 17-16 sent from the subscriber. In the time division multiplexing method, as is well known in the electrical system, bit interleaving that multiplexes the signals of each channel one bit at a time in one frame, and how many bits are combined in one channel are collected. There is word interleaving for multiplexing, but here, for simplicity, the case of bit interleaving is shown. Further, a signal for synchronization and the like are also required in the frame, but since they are not essential in signal exchange, description thereof will be omitted here.

第6図に、以上に説明した光装置部の具体例を示す。
同図において、第1図、第4図と同一符号を付したもの
は同じ機能を有するものである。同図において、光ファ
イバケーブル5−1〜5−16は4行4列に配列されてい
る。符号20、21、29で示す分布屈折率平板マイクロレン
ズアレイは、第7図に示すように、4行4列に配列され
たレンズからなっている。このレンズアレイはすでによ
く知られたものである。符号27で示すマトリクス型光合
分波器は、例えば第8図に示すように、2つの三角形状
のガラスブロック33−1〜33−2との間に干渉膜フィル
タ34とハーフミラー35とを挿入してなるものである。符
号22はサンプリング用の光パルス信号を発振させるレー
ザアレイであり、内山、伊賀両氏による「GaInAsP/InP
面発光2次元レーザアレイ(昭和60年度電子通信学会総
合全国大会、No.932)」なる文献に記載のものを応用す
ることにより、例えば第9図に示すような構成のものが
考えられる。これは、面発光レーザ22−1〜22−16が4
行4列に16個形成されたものである。第6図において符
号25は干渉膜フィルタであり、これは具体的にはガラス
平板に誘電体多層膜が形成されたもので、よく知られて
いるものである。符号26は4行4列の受光素子からなる
受光素子アレイであり、これも、例えば第9図のような
構造のもので、同様に実現可能である。なお、干渉膜フ
ィルタ25と受光素子アレイ26との間に光信号集光用の分
布屈折率平板マイクロレンズアレイを挿入してもよい。
符号28で示す光ANDゲートアレイは、光ANDゲート素子が
4行4列に16個配列されたものである。符号30は16対1
型ファイバカプラで第10図にその概略図を示す。これ
は、入力側ファイバが4行4列に配列されており、出力
側はテーパ状にひねり、融着、延伸された形状部36を有
しており、出力側にそれぞれの光が合波されて矢印19方
向に出射される。
FIG. 6 shows a specific example of the optical device section 8 described above.
In the figure, those denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 4 have the same functions. In the figure, the optical fiber cables 5-1 to 5-16 are arranged in 4 rows and 4 columns. The distributed index flat plate microlens array denoted by reference numerals 20, 21, and 29 is composed of lenses arranged in 4 rows and 4 columns, as shown in FIG. This lens array is already well known. In the matrix type optical multiplexer / demultiplexer denoted by reference numeral 27, for example, as shown in FIG. 8, an interference film filter 34 and a half mirror 35 are inserted between two triangular glass blocks 33-1 to 33-2. It will be done. Reference numeral 22 is a laser array that oscillates an optical pulse signal for sampling, and "GaInAsP / InP" by Uchiyama and Iga.
By applying the one described in the document "Surface emitting two-dimensional laser array (1985 National Electrotechnical Society General Conference, No.932)", a structure as shown in FIG. 9 can be considered. This is because the surface emitting lasers 22-1 to 22-16 are 4
16 are formed in 4 rows. In FIG. 6, reference numeral 25 is an interference film filter, which is specifically a well-known one in which a dielectric multilayer film is formed on a glass plate. Reference numeral 26 is a light-receiving element array composed of light-receiving elements arranged in 4 rows and 4 columns, which also has a structure as shown in FIG. 9 and can be similarly realized. A distributed index flat plate microlens array for collecting optical signals may be inserted between the interference film filter 25 and the light receiving element array 26.
The optical AND gate array indicated by reference numeral 28 is an array of 16 optical AND gate elements arranged in 4 rows and 4 columns. Code 30 is 16 to 1
Fig. 10 shows a schematic view of a type fiber coupler. The input side fibers are arranged in 4 rows and 4 columns, and the output side has a shape portion 36 which is twisted, fused, and stretched in a taper shape, and the respective lights are multiplexed on the output side. And is emitted in the direction of arrow 19.

次に、前に述べた光時分割多重分離部の具体例を説明
する。第11図にその概略図を示す。同図において、第6
図と同一符号を付したものは同じ機能を有するものであ
る。同図中、符号37は符号22と同様のレーザアレイであ
るが、第13図のタイムチャート(d)に示すようなホー
ルドパルス光を発生させるようにしたものである。な
お、このレーザアレイ37は、もう一つのレーザアレイ22
と同期がとられている。符号38は双安定半導体デバイス
アレイであり、前に述べた エス ディー スミス氏ら
の文献にある差動利得デバイスの使用条件を変えること
により、得ることができる。その光入出力特性を第12図
に示すが、光入力信号に対して光出力はヒステリシス特
性をもっている。
Next, a specific example of the optical time division demultiplexing unit 9 described above will be described. Figure 11 shows the schematic diagram. In the figure, the sixth
Those given the same reference numerals as those in the figure have the same functions. In the figure, reference numeral 37 is a laser array similar to reference numeral 22, but it is adapted to generate hold pulse light as shown in the time chart (d) of FIG. This laser array 37 is the other laser array 22.
Is synchronized with. Reference numeral 38 is a bistable semiconductor device array, which can be obtained by changing the usage conditions of the differential gain device described in the above-mentioned S. Smith et al. The optical input / output characteristics are shown in FIG. 12, and the optical output has a hysteresis characteristic with respect to the optical input signal.

次に、第11図に示した光時分割多重分離部の動作を、
第13図のタイムチャートを用いて説明する。第11図にお
いて、光装置部からの出力光信号19は、16対1型ファ
イバカプラ30内に入射される。該ファイバカプラ30の4
行4列に配列された16本の光ファイバの出射端には、上
記光信号が16に分かれて出力され、分布屈折率平板マイ
クロレンズアレイ20に入射する。該マイクロレンズアレ
イ20に入射した各々の光信号は平行光に変換され、マト
リクス型光合分波器27に達し、ここで、サンプリング光
パルスを発振させるレーザアレイ22の光信号が合流さ
れ、光ANDゲートアレイ28に入射する。上記の光信号系
において、ファイバカプラ30の各出射ファイバからの時
系列信号は、例えば第13図(a)に示すようなもので、
時間幅τの1フレーム内に16チャネルの信号が1ビット
ずつ多重化されている。また、第13図(b)は、レーザ
アレイ22の1つのレーザからのサンプリング光パルスの
波形を示したもので、前に述べた光装置部の場合と同
様に、光ANDゲートの動作により、同図(c)のよう
な、時分割多重化信号から1チャネル分の信号を抽出し
た波形が得られる。このような操作が16対1型ファイバ
カプラ30の各出力ファイバの出力光に対してなされ、時
分割多重化信号は16の空間的に分割された各チャネル信
号に変換される。光ANDゲートアレイ28の光出力信号
は、第2のマトリクス型光合分波器27に入り、前に述べ
たレーザアレイ37からのホールドパルス光(第13図
(d))と合流して、双安定半導体デバイスアレイ38に
入射する。この双安定半導体デバイスアレイ38の各素子
は、前述した第12図のような光入出力特性を有している
ので、ホールドパルスの振幅を、双安定半導体デバイス
アレイ38の各双安定素子の入力側で第12図のの値とな
るように設定し、各チャネルの信号パルス幅との和が各
双安定素子の出力側でのレベルを超えるようにしてお
けば、入力パルスがない場合は、光双安定素子からの出
力はホールドパルスが存在しても→→の軌跡をた
どるが、入力パルスがあると、→→→→の軌
跡をたどり、入力パルスが消滅してもホールドパルスが
存在するかぎり光出力が得られる。従って、ホールドパ
ルスの終端部に、第13図(d)に示すようなリセット部
分を設けておけば、双安定半導体デバイスアレイ38の各
双安定素子の出力には、第13図(e)に示すような時分
割多重化以前のパルス幅を有する光信号が得られ、光多
重分離が行われる。そして、その光信号は分布屈折率平
板マイクロレンズアレイ29で集光されて、光ファイバケ
ーブル6−1〜6−16の中の1本の光ファイバ内に入射
し、加入者側に送られる。
Next, the operation of the optical time division demultiplexer 9 shown in FIG.
This will be described with reference to the time chart of FIG. In FIG. 11, the output optical signal 19 from the optical device section 8 is incident on the inside of the 16: 1 type fiber coupler 30. 4 of the fiber coupler 30
The optical signals are divided into 16 and output to the emission ends of the 16 optical fibers arranged in 4 rows, and are incident on the distributed refractive index flat plate microlens array 20. The respective optical signals incident on the microlens array 20 are converted into parallel light and reach the matrix type optical multiplexer / demultiplexer 27, where the optical signals of the laser array 22 that oscillates the sampling optical pulse are merged, and the optical AND It is incident on the gate array 28. In the above optical signal system, the time-series signals from the respective output fibers of the fiber coupler 30 are as shown in FIG. 13 (a),
A 16-channel signal is multiplexed one bit at a time within one frame of time width τ. Further, FIG. 13 (b) shows a waveform of a sampling light pulse from one laser of the laser array 22, and as in the case of the optical device section 8 described above, the operation of the optical AND gate is performed. A waveform obtained by extracting a signal for one channel from the time division multiplexed signal is obtained as shown in FIG. Such an operation is performed on the output light of each output fiber of the 16: 1 type fiber coupler 30, and the time division multiplexed signal is converted into 16 spatially divided channel signals. The optical output signal of the optical AND gate array 28 enters the second matrix type optical multiplexer / demultiplexer 27, merges with the hold pulse light (FIG. 13 (d)) from the laser array 37 described above, and outputs a dual signal. It is incident on the stable semiconductor device array 38. Since each element of the bistable semiconductor device array 38 has the optical input / output characteristics as shown in FIG. 12 described above, the amplitude of the hold pulse is changed to the input of each bistable element of the bistable semiconductor device array 38. If the input pulse does not exist, the sum of the signal pulse width of each channel exceeds the level at the output side of each bistable element. The output from the optical bistable element follows the locus of →→ even if there is a hold pulse, but if there is an input pulse, it follows the locus of →→→→ and there is a hold pulse even if the input pulse disappears. As long as the light output is obtained. Therefore, if a reset portion as shown in FIG. 13 (d) is provided at the end of the hold pulse, the output of each bistable element of the bistable semiconductor device array 38 will be as shown in FIG. 13 (e). An optical signal having a pulse width before time division multiplexing as shown is obtained, and optical demultiplexing is performed. Then, the optical signal is condensed by the distributed index flat plate microlens array 29, is incident on one optical fiber in the optical fiber cables 6-1 to 6-16, and is sent to the subscriber side.

以上の実施例は加入者と子局交換機との間の光交換系の
場合について説明したが、本発明は上記実施例のみに限
定されるものではなく、例えば、一つの子局から他の子
局へ、あるいは子局から親局へつながるようにする場合
にも適用できる。また、加入者数も16に限定されるもの
ではなく、さらに多くてもまた少なくてもよい。さら
に、加入者側からの送信情報も、従来考えられているも
のを使うことができる。情報伝送サービスとしては、上
記映像情報以外に、電話、データ、ファクシミリ、さら
にはこれらを複合したものでもよい。また、用いた符号
については、単極NRZ符号で示したが、他の符号、例え
ば単極RZ符号でもよい。また、レーザアレイ22の代り
に、発光ダイオードを用いてもよい。
The above embodiments have been described with respect to the case of the optical switching system between the subscriber and the slave station switch, but the present invention is not limited to the above embodiments, and for example, one slave station to another slave station may be used. It can also be applied when connecting to a station or from a child station to a parent station. Further, the number of subscribers is not limited to 16, and may be larger or smaller. Further, as the transmission information from the subscriber side, the conventionally considered information can be used. The information transmission service may be a telephone, data, a facsimile, or a combination of these, in addition to the above video information. The code used is a unipolar NRZ code, but other codes such as a unipolar RZ code may be used. A light emitting diode may be used instead of the laser array 22.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、時分割多重化および光分離を電気信号
に変換することなくすべて光で行い、また回線交換を行
う通話系もすべて光で行えるので高速広帯域情報信号を
取扱うことができる。また、2本の光ファイバケーブル
を用いて2つの波長を有する光で信号処理を行うので、
耐雑音性を大幅に向上させることが可能となり、さら
に、小形化、経済性の向上も期待できる。
According to the present invention, high-speed wideband information signals can be handled because time division multiplexing and optical demultiplexing are all performed by light without conversion to electrical signals, and a call system for circuit switching can also be performed entirely by light. Also, since signal processing is performed with light having two wavelengths using two optical fiber cables,
It is possible to significantly improve noise resistance, and further miniaturization and improved economic efficiency can be expected.

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

第1図は本発明の実施例の装置を示す構成図、第2図お
よび第3図は従来の光交換方式を示す概略構成図、第4
図は本発明で用いる光装置部の原理を説明するための
図、第5図は該光装置部で用いる光ANDゲート素子の原
理を説明するための特性図、第6図は該光装置部の具体
例を示す図、第7図ないし第10図は該光装置部に用いる
光デバイスの具体例を説明するための図、第11図は本発
明で用いる時分割多重分離部の具体例を示す構成図、第
12図は該分離部に用いる光デバイスの具体例を説明する
ための図、第13図は該分離部の動作を説明するためのタ
イムチャートである。 符号の説明 1−1〜1−16……カメラ装置 2−1〜2−16……モニタ装置 3−1〜3−16……電気−光変換部と光合波装置からな
る装置 5−1〜5−16、6−1〜6−16……光ファイバケーブ
……光交換機 ……光装置部 ……光時分割多重分離部 10……交換制御信号受光用光デバイス部 11……タイムスロット変換制御用電子回路部
FIG. 1 is a configuration diagram showing an apparatus of an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are schematic configuration diagrams showing a conventional optical switching system, and FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the optical device unit used in the present invention, FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining the principle of the optical AND gate element used in the optical device unit, and FIG. 6 is the optical device unit. FIG. 7 to FIG. 10 are diagrams for explaining specific examples of the optical device used in the optical device section, and FIG. 11 is a specific example of the time division demultiplexing section used in the present invention. Configuration diagram shown, No.
FIG. 12 is a diagram for explaining a specific example of the optical device used in the separating section, and FIG. 13 is a time chart for explaining the operation of the separating section. Explanation of reference numerals 1-1 to 1-16 ... Camera device 2-1 to 2-16 ... Monitor device 3-1 to 3-16 ... Device composed of electric-optical conversion unit and optical multiplexing device 5-1 to 5-1 5-16, 6-1 to 6-16 ...... Optical fiber cable 7 ...... Optical switch 8 ...... Optical device section 9 ...... Optical time division demultiplexing section 10 ...... Optical device section for receiving exchange control signal 11 ...... Electronic circuit for time slot conversion control

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の端末側から、情報信号を含んだ波長
λの光信号と交換制御信号を含んだ波長λの光信号
とを合波した光信号をそれぞれの第1の光ファイバケー
ブルにより光交換機に並列伝送させ、該光交換機におい
て、伝送されてきた光信号のうち波長λの光信号から
交換制御信号を抽出してタイムスロット変換制御信号を
つくり出すとともに、該タイムスロット変換制御信号を
用いて、波長λの光信号のなかの情報信号の時分割多
重化と、時分割多重化された光信号列に基づく各回線ご
との光信号の時分割交換と、時分割交換された光信号列
に基づく情報信号の各回線ごとの多重分離とを行い、分
離された情報信号を含んだ波長λの光信号を、再び複
数の端末側へ第2の光ファイバケーブルにより並列伝送
することを特徴とする光時分割交換方法。
1. An optical signal obtained by multiplexing an optical signal having a wavelength λ 1 containing an information signal and an optical signal having a wavelength λ 2 containing an exchange control signal from a plurality of terminals, respectively. The signals are transmitted in parallel to the optical switch by a cable, and in the optical switch, the exchange control signal is extracted from the optical signal of wavelength λ 2 among the transmitted optical signals to generate the time slot conversion control signal, and the time slot conversion control is performed. Signals are used to perform time-division multiplexing of information signals among optical signals of wavelength λ 1 , time-division switching of optical signals for each line based on the time-division multiplexed optical signal sequence, and time-division switching. The information signal based on the optical signal train is demultiplexed for each line, and the optical signal having the wavelength λ 1 including the separated information signal is transmitted again in parallel to the plurality of terminals by the second optical fiber cable. Characterized by Optical time division switching how.
【請求項2】複数の端末側からそれぞれ第1の光ファイ
バケーブルにより並列伝送されてきた、情報信号を含ん
だ波長λの光信号と交換制御信号を含んだ波長λ
光信号とを合波した光信号を入力して、波長λの光信
号を分波するとともに、波長λの光信号のなかの情報
信号を時分割多重化し、時分割多重化された光信号列に
基づいて各回線ごとの光信号の時分割交換を行う光装置
部と、時分割交換された光信号列に基づいて情報信号を
各回線ごとに分離し、分離された情報信号を含んだ波長
λの光信号を、再び複数の端末側へ第2の光ファイバ
ケーブルにより並列伝送させる光時分割多重分離部と、
前記光装置部で分波された波長λの光信号を受光する
交換制御信号受光用光デバイス部と、該交換制御信号受
光用光デバイス部からの信号を入力して、前記光装置部
および前記光時分割多重分離部にそれぞれ交換制御信号
を出力するタイムスロット変換制御用電子回路部とから
構成されたことを特徴とする光時分割交換装置。
2. An optical signal of wavelength λ 1 containing an information signal and an optical signal of wavelength λ 2 containing an exchange control signal, which have been transmitted in parallel by a first optical fiber cable from a plurality of terminals, respectively. The multiplexed optical signal is input, the optical signal of wavelength λ 2 is demultiplexed, the information signal in the optical signal of wavelength λ 1 is time-division multiplexed, and based on the time-division multiplexed optical signal sequence. And an optical device section for time-division-switching optical signals for each line, and an information signal for each line based on the time-division-switched optical signal train, and a wavelength λ 1 containing the separated information signals. And an optical time division demultiplexing unit for transmitting the optical signal of 1 to the terminal side again in parallel by the second optical fiber cable,
An exchange control signal receiving optical device unit that receives an optical signal having a wavelength λ 2 demultiplexed by the optical device unit, and a signal from the exchange control signal receiving optical device unit are input to input the optical device unit and the optical device unit. An optical time division switching apparatus comprising: a time slot conversion control electronic circuit section for outputting a switching control signal to each of the optical time division demultiplexing sections.
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