JP3987368B2

JP3987368B2 - Optical routing method and apparatus

Info

Publication number: JP3987368B2
Application number: JP2002108642A
Authority: JP
Inventors: 毅小西; 芳樹一岡
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP2003304201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光信号で構成されたパケット信号の転送経路の選択を光信号処理のみを用いて行う光ルーティング方法およびその装置であって，特に多数の転送経路を選択することが可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，光通信ネットワークにおいては，インターネットの普及により急激に通信トラフィックが増加しており，更なる通信の高速化が求められている。
そのため，光通信で伝送されてくる光信号の転送経路の選択を行うルーティングにおいては，伝送されてきたパケット信号に含まれるヘッダ信号を高速に認識し転送経路を決定するために，光信号を電気信号に変換して信号処理することなく，光信号を光のままで信号処理をする光信号処理を行う技術が開発されている。
例えば，小西等の論文，"ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓｖｏｌ．２６，１４４５（２００１）"において時空間変換を適用した手法が開示されている。
また，Ｉ．Ｇｌｅｓｋ，Ｐ．Ｐｒｕｃｎａｌ，ａｎｄＫ．Ｉ１Ｋａｎｇ等の論文，"ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ，１，１２６（１９９７），或いは北山，和田等の論文"ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，１１，１６８９（１９９９）"等において位相シフタを適用した手法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述した従来公知の手法に基づいた光ルーティング方法では，該光ルーティング装置に入射された光信号を光信号処理のみによって転送経路を選択することを可能としているものの，選択することが可能な上記転送経路が，単一若しくは複数であっても限られた数量であるために，実際の光通信において要求される転送経路（１０³以上であることが望ましい）に対応できるものではない。
そこで，本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，光通信で伝送されてくる光信号の転送経路の選択を光信号処理のみによって高速に実現しうる光ルーティング方法，及びその装置であって，該光ルーティング方法，及びその装置が選択しうる転送経路を，任意に拡張することが可能な光ルーティング方法，及びその装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，光信号で構成され，通信すべきデータを含むデータ信号と通信すべき転送経路に対応した周波数成分とを含むヘッダ認識信号とによって構成されるパケット信号の一部を，上記パケット信号から分離させる第１の工程と，上記一部の光信号を，第１の分散素子によって時間軸方向に分散し，更にフーリエ変換光学系に入射し，上記時間軸方向と直交する周波数方向へのスペクトル分布に変換する第２の工程と，上記スペクトル分布を，転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号の周波数成分と同一の周波数成分を有するスペクトル分布が入射された場合にのみスペクトル分布を出力するヘッダ認識フィルタを上記周波数軸方向に複数配置した空間フィルタ群に入射する第３の工程と，上記空間フィルタ群から出力されたスペクトル分布を，逆フーリエ変換光学系によって逆フーリエ変換し，更に第２の分散素子に入射し，超短パルス光の制御光として，上記ヘッダ認識信号毎に対応した位置に出力する第４の工程と，上記制御光が入射される位置に対応する転送経路に対して上記第１の工程で分離された残部の光信号を出力する第５の工程とを具備してなることを特徴とする光ルーティング方法として構成される。
このように構成することによって，光通信で伝送されてくる光信号を，高速に光信号処理すると共に，該光ルーティング方法によって選択される転送経路を，空間垂直方向に複数配置されるヘッダ認識フィルタに応じて任意に拡張することが可能となり，実際の光通信において要求される転送経路（１０³以上であることが望ましい）に対応できる。
また，上記第１，及び第２の分散素子としては，それぞれ回折格子を用いることが可能である。
更にまた，上記フーリエ変換光学系，及び逆フーリエ変換光学系としては，それぞれ円筒レンズを用いることが可能である。
【０００５】
また，請求項１に記載の発明に係る各工程を具備してなることを特徴とする光ルーティング方法を実現する装置の発明と捉えることによって本発明は，光信号で構成され，通信すべきデータを含むデータ信号と通信すべき転送経路に対応した周波数成分とを含むヘッダ認識信号とによって構成されるパケット信号の転送経路の選択を，光の信号のまま処理する光ルーティング装置において，上記パケット信号の一部を，上記パケット信号から分離する分光手段と，上記一部の光信号を，時間軸方向に分散する第１の分散素子と，分散された上記一部の光信号をフーリエ変換し，上記時間軸方向と直交する周波数方向へのスペクトル分布に変換するフーリエ変換光学系と，上記スペクトル分布が入射され，転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号の周波数成分と同一の周波数成分を有するスペクトル分布が入射された場合にのみスペクトル分布を出力するヘッダ認識フィルタを上記周波数軸方向に複数配置した空間フィルタ群と，該空間フィルタ群から出力されるスペクトル分布を，逆フーリエ変換する逆フーリエ変換光学系と，逆フーリエ変換された上記スペクトル分布を，超短パルス光の制御光として，上記ヘッダ認識信号毎に対応した位置に出力する第２の分散素子と，上記制御光が入射される位置に対応する転送経路に対して上記第１の工程で分離された残部の光信号を出力する経路選択手段とを具備してなることを特徴とする光ルーティング装置と考えることができる。
また，上述同様に上記第１，及び第２の分散素子としては，それぞれ回折格子を用いると良く，上記フーリエ変換光学系，及び逆フーリエ変換光学系としては，それぞれ円筒レンズを用いると良い。
更にまた，上記経路選択手段は，上記制御光と上記データ信号との間で形成される四光波混合による自己回折現象により反応が生じる非線形媒質，或いは光カー効果或いはフォトクロミック効果により反応が生じる非線形媒質，更には量子井戸構造の半導体を用いた光−光制御スイッチのいずれかとすることによって，上記制御光に基づいて，上記パケット信号のヘッダ認識信号に対応する転送経路を選択することが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明に係る光ルーティング方法の処理手順を示すフローチャート，図２は本発明に係る光ルーティング方法を実現する光ルーティング装置の概略構成図である。
【０００７】
先ず，図１を用いて，本発明に係る光ルーティング方法の手順の概要を説明する。以下Ｓ１，Ｓ２，，は処理手順（ステップ）の番号を示す。
ここで，図１の手順で処理される光通信で伝送されてくる光信号は，通信すべきデータを含むデータ信号と，通信すべき転送経路に対応した周波数成分を含むヘッダ認識信号とによって構成されたものであって，例えば光信号で構成されたパケット信号である。
本発明の一実施形態に係る光ルーティング装置Ａに上記光信号が入射されると，先ずステップＳ１では，上記光信号が，第１の光信号と第２の光信号とに分離される。（第１の工程）
続いて，ステップＳ２では，上記第１の光信号が，時間軸方向に分散され，更には，上記時間軸方向に対してフーリエ変換されることによって，上記時間軸方向に直交する周波数軸方向へのスペクトル分布に変換される。（第２の工程）
続いて，ステップＳ３では，上記第１の光信号の上記スペクトル分布を，ある特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号の周波数成分と同一の周波数成分を有するスペクトル分布が入射された場合にのみ所定のスペクトル分布を出力する空間フィルタを上記周波数軸方向に複数配置した空間フィルタ群に入射することによって，該所定のスペクトル分布が通信すべき転送経路に対応した上記周波数軸方向の所定の位置に出力される。（第３の工程）
続いて，ステップＳ４では，上記空間フィルタ群から出力された所定のスペクトル分布を持つ光信号が，上記時間軸方向に対して逆フーリエ変換されると共に，上記時間軸方向への分散が補償されることによって超短パルス光よりなる制御光が生成され，該制御光が，上記周波数軸方向の所定の位置に出力される。（第４の工程）
最後に，ステップＳ５では，上記出力された上記制御光の上記周波数軸方向の所定の位置に基づいて上記第１の工程で分離された第２の光信号を転送する転送経路が選択される。（第５の工程）
【０００８】
以下に，上述した各処理手順の詳細について，図２を用いてＳ１から順に説明する。
ここで，図２に示す通り，本発明に係る光ルーティング装置Ａは，半透明鏡１（上記分光手段の一例に該当）と，回折格子２（上記第１の分散素子の一例に該当）と，円筒レンズ３（上記フーリエ変換光学系の一例に該当）と，ヘッダ認識フィルタ４ａ〜４ｄを上記周波数軸方向に複数配置したヘッダ認識フィルタ群４と，円筒レンズ５（上記逆フーリエ変換光学系の一例に該当）と，回折格子６（上記第２の分散素子の一例に該当）と，鏡７と，直角プリズム９と，鏡１０と，非線形媒質群１１（上記経路選択手段の一例に該当）とを具備して概略構成される。
（Ｓ１）
先ず，光ルーティング装置Ａに入射された超短パルス光である上記光信号１２が，上記半透明鏡１によって，第１の光信号１３と，第２の光信号１４とに分離される。
（Ｓ２）
上記ステップＳ１で分離された上記第１の光信号１３は，入射される光信号を所定の幅に拡張するためのエキスパンダ１ａを介して上記回折格子２に入射される。ここで，上記回折格子２は，上記第１の光信号１３が所定の角度で斜め入射されるように配置されている。これにより，所定の幅を有する上記第１の光信号１３は，回折の式に基づく方向に偏光されると共に，上記回折格子２上での入射位置によって時間的な遅延が生じることになるため，時間軸方向（図中に矢印ｔで示す）に分散した光波に変換される。
続いて，上記光波は，上記円筒レンズ３に入射される。これにより，上記光波は，上記時間軸方向に対してフーリエ変換され，上記時間軸方向に直交する周波数軸方向（図中に矢印λで示す）へのスペクトル分布へと変換される。
（Ｓ３）
上記ステップ２で得られた上記スペクトル分布は，上記ヘッダ認識フィルタ４ａ〜４ｄを上記周波数軸方向に複数配置した上記ヘッダ認識フィルタ群４に入射される。ここで，上記ヘッダ認識フィルタ４ａ〜４ｄは，それぞれ，入射される上記スペクトル分布の周波数成分が，転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号の周波数成分と同一の周波数成分を有するスペクトル分布である場合にのみ，所定のスペクトル分布を出力するものである。
ここで，上記ヘッダ認識フィルタとしては，Ｙ．Ｔ．Ｍａｚｕｒｅｎｋｏ，Ｏｐｔ．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｅ．（ＵＳＳＲ）５７，３４３（１９８４）或いはＲ．Ｎ．Ｔｈｕｒｓｔｏｎ，Ｊ．Ｐ．Ｈｅｒｉｔａｇｅ，Ａ．Ｍ．Ｗｅｉｎｅｒ，ａｎｄＷ．Ｊ．Ｔｏｍｌｏｎｓｏｎ，ＩＥＥＥＪ．ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ．２２，６８２（１９８６）等において開示されているホログラムを用いることが可能である。
ここで，上記ホログラムとは，該ホログラムを生成する際に用いられた物体光と同一の光信号が再び入射された場合にのみ，参照光を再生するものであるため，本発明の実施の形態においては，上記物体光が，転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号のスペクトル分布であって，上記参照光が，単一超短パルス光のスペクトル分布である上記ホログラムを予め生成し，上記ヘッダ認識フィルタとして用いると良い。
これにより，上記ヘッダ認識フィルタは，該ヘッダ認識フィルタに入射される上記第１の光信号１３の上記スペクトル分布の周波数成分が，該ヘッダ認識フィルタ（ホログラム）を生成する際に用いられた上記転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号のスペクトル分布と同一である場合にのみ，上記単一超短パルス光のスペクトル分布を再生することが可能となる。
即ち，上記ヘッダ認識フィルタ群４は，該ヘッダ認識フィルタ群４に入射される上記第１の光信号１３の上記スペクトル分布の周波数成分に応じて，任意に設定された上記周波数軸方向の所定の位置に上記単一超短パルス光のスペクトル分布を再生することが可能となり，上記第２の光信号１４を転送する転送経路を，上記スペクトル分布が再生される上記周波数軸方向の位置に基づいて判断することができる。
ここで図２は，上記ヘッダ認識フィルタ群４に入射される上記第１の光信号１３の上記スペクトル分布が，上記ヘッダ認識フィルタ（ホログラム）４ｂを生成する際に用いられ，上記転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号のスペクトル分布と同一である場合を例示しており，上記ヘッダ認識フィルタ４ｂによって再生される上記単一超短パルス光のスペクトル分布が，任意に設定された上記周波数軸方向の所定の位置に再生されている。
（Ｓ４）
上記ステップ３で任意に設定された上記周波数軸方向の所定の位置に再生される上記単一超短パルス光のスペクトル分布は，先ず，上記円筒レンズ５に入射される。即ち，該スペクトル分布は，上記時間軸方向に逆フーリエ変換される。
続いて，上記フーリエ変換された上記単一超短パルス光のスペクトル分布は，上記回折格子６に入射される。即ち，該フーリエ変換された上記単一超短パルス光のスペクトル分布は，上記時間軸方向に対する分散を補償され，単一の超短パルス光の制御光１５として任意に設定された上記周波数軸方向の所定の位置に出力される。
これにより，上記回折格子６から出力される上記制御光１５は，上記転送対象とする上記第１の光信号１３の上記ヘッダ認識信号毎に異なる上記周波数軸方向の所定の位置に出力されることになるため，上記光信号１２の転送経路を，上記制御光１５が出力される上記周波数軸方向の所定の位置に基づいて判断することが可能となる。
（Ｓ５）
上記ステップ４で任意に設定された上記周波数軸方向の所定の位置に出力される上記制御光１５は，上記非線形媒質群１１に入射される。
ここで，上記非線形媒質群１１とは，Ｄ．Ｊ．Ｂｉｓｈｏｐ，Ｃ．Ｒ．Ｇｉｌｅｓ，Ｓ．Ｒ．Ｄａｓの論文"ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＡｍｅｒｉｃａｎｓ，２８４，８８，２００１"，田島等の論文"Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒ，６７，３７０９，１９９５"，高橋の論文"Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒ，６８，１５３，１９９６"，或いは吉田等の論文"ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ３４，９１３，１９９８において開示されているものであって，例えば，上記制御光１５と上記第２の光信号１４との間で形成される四光波混合による自己回折現象により反応が生じる非線形媒質，或いは光カー効果或いはフォトクロミック効果により反応が生じる非線形媒質，更には量子井戸構造を用いた超高速半導体スイッチングデバイスである。
そのため，上記ステップ４において所定の転送対象とする上記第１の光信号１３の上記ヘッダ認識信号に対応した上記周波数軸方向の位置に出力された上記制御光１５と，上記第２の光信号１４とが上記非線形媒質群１１に同時入射することによって，該第２の光信号１４は，上記制御光１５が入射された上記所定の位置に対応する所定の転送経路（図中ではａ〜ｄで示す）に対して出力されることとなり，上記第２の光信号１４を所定の方向に対して抜き出すことができる。
これにより，上記非線形媒質群１１から出力される転送信号１６は，上記転送対象とする上記第１の光信号１３の上記ヘッダ認識信号に対応して異なる上記周波数軸方向の所定の位置に入射される上記制御信号１５に基づいて，上記第２の光信号１４を転送する転送経路を，正確に選択することが可能となる。
ここで，図２は，上記制御光１５が転送経路ｂに対応する上記周波数軸方向の所定の位置に入射した場合を示しており，上記第２の光信号１４は該周波数軸方向の所定の位置に対応した転送経路ｂにルーティングされている。
また，上記鏡７，三角プリズム９，及び鏡１０は，入射される上記第２の光信号１４と，上記制御光１５とを，上記非線形媒質群１１に対して同時入射させるために，上記第２の光信号１４の光路長と上記制御光１５の光路長との光路差を調整するための光路差調節光学系の一例である。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，光信号で構成され，通信すべきデータを含むデータ信号と通信すべき転送経路に対応した周波数成分とを含むヘッダ認識信号とによって構成されるパケット信号の一部を，上記パケット信号から分離させる第１の工程と，上記一部の光信号を，第１の分散素子によって時間軸方向に分散し，更にフーリエ変換光学系に入射し，上記時間軸方向と直交する周波数方向へのスペクトル分布に変換する第２の工程と，上記スペクトル分布を，転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号の周波数成分と同一の周波数成分を有するスペクトル分布が入射された場合にのみスペクトル分布を出力するヘッダ認識フィルタを上記周波数軸方向に複数配置した空間フィルタ群に入射する第３の工程と，上記空間フィルタ群から出力されたスペクトル分布を，逆フーリエ変換光学系によって逆フーリエ変換し，更に第２の分散素子に入射し，超短パルス光の制御光として，上記ヘッダ認識信号毎に対応した位置に出力する第４の工程と，上記制御光が入射される位置に対応する転送経路に対して上記第１の工程で分離された残部の光信号を出力する第５の工程とを具備してなることを特徴とする光ルーティング方法として構成される。
このように構成することによって，光通信で伝送されてくる光信号を，高速に光信号処理すると共に，該光ルーティング方法によって選択される転送経路を，空間垂直方向に複数配置されるヘッダ認識フィルタに応じて任意に拡張することが可能となり，実際の光通信において要求される転送経路（１０³以上であることが望ましい）に対応できる。
また，上記第１，及び第２の分散素子としては，それぞれ回折格子を用いることが可能である。
更にまた，上記フーリエ変換光学系，及び逆フーリエ変換光学系としては，それぞれ円筒レンズを用いることが可能である。
【００１０】
また，請求項１に記載の発明に係る各工程を具備してなることを特徴とする光ルーティング方法を実現する装置の発明と捉えることによって本発明は，光信号で構成され，通信すべきデータを含むデータ信号と通信すべき転送経路に対応した周波数成分とを含むヘッダ認識信号とによって構成されるパケット信号の転送経路の選択を，光の信号のまま処理する光ルーティング装置において，上記パケット信号の一部を，上記パケット信号から分離する分光手段と，上記一部の光信号を，時間軸方向に分散する第１の分散素子と，分散された上記一部の光信号をフーリエ変換し，上記時間軸方向と直交する周波数方向へのスペクトル分布に変換するフーリエ変換光学系と，上記スペクトル分布が入射され，転送対象とする特定の上記光信号の上記ヘッダ認識信号の周波数成分と同一の周波数成分を有するスペクトル分布が入射された場合にのみスペクトル分布を出力するヘッダ認識フィルタを上記周波数軸方向に複数配置した空間フィルタ群と，該空間フィルタ群から出力されるスペクトル分布を，逆フーリエ変換する逆フーリエ変換光学系と，逆フーリエ変換された上記スペクトル分布を，超短パルス光の制御光として，上記ヘッダ認識信号毎に対応した位置に出力する第２の分散素子と，上記制御光が入射される位置に対応する転送経路に対して上記第１の工程で分離された残部の光信号を出力する経路選択手段とを具備してなることを特徴とする光ルーティング装置と考えることができる。
また，上述同様に上記第１，及び第２の分散素子としては，それぞれ回折格子を用いると良く，上記フーリエ変換光学系，及び逆フーリエ変換光学系としては，それぞれ円筒レンズを用いると良い。
更にまた，上記経路選択手段は，上記制御光と上記データ信号との間で形成される四光波混合による自己回折現象により反応が生じる非線形媒質，或いは光カー効果或いはフォトクロミック効果により反応が生じる非線形媒質，更には量子井戸構造の半導体を用いた光−光制御スイッチのいずれかとすることによって，上記制御光に基づいて，上記パケット信号のヘッダ認識信号に対応する転送経路を選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ルーティング方法の処理手順を示すフローチャート。
【図２】光ルーティング装置の概略構成図。
【符号の説明】
Ａ …光ルーティング装置
１ …半透明鏡
２ …回折格子
３ …円筒レンズ
４ …ヘッダ認識フィルタ群
４ａ〜ｄ …ヘッダ認識フィルタ
５ …円筒レンズ
６ …回折格子
７ …鏡
９ …直角プリズム
１０ …鏡
１１ …非線形媒質群
１２ …光信号
１３ …第１の光信号
１４ …第２の光信号
１５ …制御光
１６ …転送光
Ｓ１，Ｓ２，，…処理手順（ステップ）の番号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical routing method and apparatus for selecting a transfer path of a packet signal composed of optical signals by using only optical signal processing, and particularly to an apparatus capable of selecting a large number of transfer paths. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, in optical communication networks, communication traffic has increased rapidly due to the widespread use of the Internet, and further speeding up of communication has been demanded.
For this reason, in routing that selects the transfer path of an optical signal transmitted by optical communication, the optical signal is transmitted in order to recognize the header signal included in the transmitted packet signal at high speed and determine the transfer path. There has been developed a technique for performing optical signal processing in which an optical signal is processed as it is without being converted into a signal and processed.
For example, Konishi et al., “Optics Letters vol. 26, 1445 (2001)” discloses a technique that applies space-time transformation.
I. Glesk, P.M. Prucnal, and K.M. I1 Kang et al., “Optics Express, 1, 126 (1997), or Kitayama, Wada et al.“ IEEE Photon. Technol. Letters, 11, 1689 (1999) "etc. proposes a method using a phase shifter.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the optical routing method based on the above-described conventionally known method, although it is possible to select a transfer path for an optical signal incident on the optical routing device only by optical signal processing, it is possible to select it. Even if the number of the transfer paths is single or plural, the number is limited, so that the transfer paths that are required in actual optical communication (desirably 10 ³ or more) cannot be handled.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical routing that can realize high-speed selection of a transfer path of an optical signal transmitted by optical communication only by optical signal processing. It is an object of the present invention to provide an optical routing method, and an apparatus thereof, which can arbitrarily expand a transfer path that can be selected by the optical routing method and the apparatus.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a packet signal composed of an optical signal and comprising a data signal including data to be communicated and a header recognition signal including a frequency component corresponding to a transfer path to be communicated. A first step of separating a part of the packet signal from the packet signal; and the part of the optical signal is dispersed in the time axis direction by the first dispersive element, and further incident on a Fourier transform optical system. A second step of converting to a spectrum distribution in a frequency direction orthogonal to the spectrum distribution, and a spectrum distribution having the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal of the specific optical signal to be transferred. A third step of entering a plurality of header recognition filters that output a spectral distribution only when they are incident on the spatial filter group arranged in the frequency axis direction; The spectral distribution output from the filter group, the inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform optical system, and further enters the second dispersive element, as the control light of ultrashort pulse light, a position corresponding to each said header recognition signal A fourth step of outputting, and a fifth step of outputting the remaining optical signal separated in the first step with respect to the transfer path corresponding to the position where the control light is incident. It is configured as an optical routing method characterized by this.
With this configuration, an optical signal transmitted by optical communication is optically processed at high speed, and a plurality of transfer paths selected by the optical routing method are arranged in the vertical direction in the space. Can be arbitrarily expanded according to the transmission path, and can cope with a transfer path (desirably 10 ³ or more) required in actual optical communication.
In addition, a diffraction grating can be used as each of the first and second dispersion elements.
Furthermore, a cylindrical lens can be used for each of the Fourier transform optical system and the inverse Fourier transform optical system.
[0005]
Further, by grasping the invention as an invention of an apparatus for realizing an optical routing method characterized by comprising the steps according to the invention of claim 1, the present invention comprises data to be communicated comprising optical signals. In the optical routing device that processes the selection of the transfer path of the packet signal composed of the data signal including the header recognition signal including the frequency component corresponding to the transfer path to be communicated with the optical signal, the packet signal A Fourier transform of the dispersed part of the optical signal, a spectral means for separating the part of the optical signal from the packet signal, a first dispersion element for dispersing the part of the optical signal in the time axis direction, A Fourier transform optical system for converting the spectrum distribution into a frequency direction orthogonal to the time axis direction, and the above-mentioned spectrum distribution is incident on the specific optical signal to be transferred. A spatial filter group in which a plurality of header recognition filters that output a spectral distribution only when a spectral distribution having the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal is incident are arranged in the frequency axis direction, and output from the spatial filter group An inverse Fourier transform optical system that performs inverse Fourier transform on the spectrum distribution to be output, and the spectrum distribution that has been subjected to the inverse Fourier transform is output to a position corresponding to each header recognition signal as control light of ultrashort pulse light. And a path selecting means for outputting the remaining optical signal separated in the first step with respect to the transfer path corresponding to the position where the control light is incident. It can be considered as an optical routing device.
As described above, diffraction gratings may be used as the first and second dispersion elements, and cylindrical lenses may be used as the Fourier transform optical system and the inverse Fourier transform optical system.
Furthermore, the path selection means is a non-linear medium in which a reaction occurs due to a self-diffraction phenomenon caused by four-wave mixing formed between the control light and the data signal, or a non-linear medium in which a reaction occurs due to an optical Kerr effect or a photochromic effect. , more light using a semiconductor quantum well structure - by the one of the light control switch, on the basis of the control light, it is possible to select the transfer path corresponding to the header recognition signal of the packet signal .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. It should be noted that the following embodiments and examples are examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of an optical routing method according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical routing apparatus for realizing the optical routing method according to the present invention.
[0007]
First, the outline of the procedure of the optical routing method according to the present invention will be described with reference to FIG. In the following, S1, S2, and so on indicate process procedure (step) numbers.
Here, the optical signal transmitted by the optical communication processed in the procedure of FIG. 1 is composed of a data signal including data to be communicated and a header recognition signal including a frequency component corresponding to the transfer path to be communicated. For example, it is a packet signal composed of an optical signal.
When the optical signal is incident on the optical routing device A according to the embodiment of the present invention, first, in step S1, the optical signal is separated into a first optical signal and a second optical signal. (First step)
Then, in step S2, the first No. Mitsunobu is dispersed in the time axis direction, and further, by being Fourier transform to the time axis, the frequency axis direction orthogonal to the time axis direction Is converted to the spectral distribution of (Second step)
Subsequently, in step S3, the spectral distribution of the first optical signal is determined only when a spectral distribution having the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal of a specific optical signal is incident. By entering a plurality of spatial filters arranged in the frequency axis direction, the predetermined spectral distribution is output to a predetermined position in the frequency axis direction corresponding to a transfer path to be communicated. Is done. (Third step)
Subsequently, in step S4, the optical signal having a predetermined spectral distribution output from the spatial filter group is subjected to inverse Fourier transform with respect to the time axis direction, and dispersion in the time axis direction is compensated. As a result, control light comprising ultrashort pulse light is generated, and the control light is output to a predetermined position in the frequency axis direction. (Fourth process)
Finally, in step S5, a transfer path for transferring the second optical signal separated in the first step is selected based on a predetermined position in the frequency axis direction of the output control light. (Fifth step)
[0008]
Details of each processing procedure described above will be described in order from S1 with reference to FIG.
Here, as shown in FIG. 2, the optical routing device A according to the present invention includes a translucent mirror 1 (corresponding to an example of the spectroscopic means), a diffraction grating 2 (corresponding to an example of the first dispersive element), and , A cylindrical lens 3 (corresponding to an example of the Fourier transform optical system), a header recognition filter group 4 in which a plurality of header recognition filters 4a to 4d are arranged in the frequency axis direction, and a cylindrical lens 5 (of the inverse Fourier transform optical system). Corresponding to one example), diffraction grating 6 (corresponding to one example of the second dispersion element), mirror 7, right-angle prism 9, mirror 10, and nonlinear medium group 11 (corresponding to one example of the path selection means) And is schematically configured.
(S1)
First, the optical signal 12, which is an ultrashort pulse light incident on the optical routing device A, is separated into a first optical signal 13 and a second optical signal 14 by the translucent mirror 1.
(S2)
The first optical signal 13 separated in step S1 is incident on the diffraction grating 2 via an expander 1a for expanding the incident optical signal to a predetermined width. Here, the diffraction grating 2 is arranged so that the first optical signal 13 is obliquely incident at a predetermined angle. As a result, the first optical signal 13 having a predetermined width is polarized in a direction based on the diffraction equation, and a time delay occurs depending on the incident position on the diffraction grating 2. It is converted into a light wave dispersed in the time axis direction (indicated by an arrow t in the figure).
Subsequently, the light wave is incident on the cylindrical lens 3. Thereby, the light wave is Fourier-transformed with respect to the time axis direction, and converted into a spectrum distribution in a frequency axis direction (indicated by an arrow λ in the figure) orthogonal to the time axis direction.
(S3)
The spectrum distribution obtained in step 2 is incident on the header recognition filter group 4 in which a plurality of header recognition filters 4a to 4d are arranged in the frequency axis direction. Here, each of the header recognition filters 4a to 4d has a spectrum in which the frequency component of the incident spectrum distribution has the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal of the specific optical signal to be transferred. Only when it is a distribution, a predetermined spectral distribution is output.
Here, Y. T.A. Mazurenko, Opt. Spectrose. (USSR) 57, 343 (1984) or R.C. N. Thurston, J.A. P. Heritage, A.M. M.M. Weiner, and W.W. J. et al. Tomlonson, IEEE J.M. Quantum Electron. 22, 682 (1986) or the like can be used.
Here, since the above hologram reproduces the reference beam only when the same optical signal as the object beam used when generating the hologram is incident again, the embodiment of the present invention is used. In this case, the object light is a spectrum distribution of the header recognition signal of the specific optical signal to be transferred, and the hologram is generated in advance, wherein the reference light is a spectrum distribution of a single ultrashort pulse light. However, it may be used as the header recognition filter.
As a result, the header recognition filter uses the frequency component of the spectrum distribution of the first optical signal 13 incident on the header recognition filter to generate the header recognition filter (hologram). The spectral distribution of the single ultrashort pulse light can be regenerated only when it is the same as the spectral distribution of the header recognition signal of the specific optical signal of interest.
In other words, the header recognition filter group 4 has a predetermined predetermined frequency axis direction set according to the frequency component of the spectral distribution of the first optical signal 13 incident on the header recognition filter group 4. It becomes possible to reproduce the spectrum distribution of the single ultrashort pulse light at the position, and the transfer path for transferring the second optical signal 14 is set based on the position in the frequency axis direction where the spectrum distribution is reproduced. Judgment can be made.
Here, FIG. 2 is used when the spectral distribution of the first optical signal 13 incident on the header recognition filter group 4 is used to generate the header recognition filter (hologram) 4b, and is used as the transfer target. The case where the spectrum distribution of the header recognition signal of the specific optical signal is the same is illustrated, and the spectrum distribution of the single ultrashort pulse light reproduced by the header recognition filter 4b is arbitrarily set It is reproduced at a predetermined position in the frequency axis direction.
(S4)
The spectral distribution of the single ultrashort pulse light reproduced at a predetermined position in the frequency axis direction arbitrarily set in the step 3 is first incident on the cylindrical lens 5. That is, the spectrum distribution is inverse Fourier transformed in the time axis direction.
Subsequently, the spectral distribution of the single ultrashort pulse light subjected to the Fourier transform is incident on the diffraction grating 6. That is, the spectrum distribution of the single ultrashort pulse light subjected to the Fourier transform is compensated for dispersion with respect to the time axis direction, and is arbitrarily set as the control light 15 of the single ultrashort pulse light. Are output at predetermined positions.
As a result, the control light 15 output from the diffraction grating 6 is output to a predetermined position in the frequency axis direction that differs for each header recognition signal of the first optical signal 13 to be transferred. Therefore, the transfer path of the optical signal 12 can be determined based on the predetermined position in the frequency axis direction where the control light 15 is output.
(S5)
The control light 15 output at a predetermined position in the frequency axis direction arbitrarily set in step 4 is incident on the nonlinear medium group 11.
Here, the nonlinear medium group 11 refers to D.I. J. et al. Bishop, C.I. R. Giles, S.M. R. Das's paper "Scientific Americans, 284, 88, 2001", Tajima et al.'S paper "Appl. Phys. Letter, 67, 3709, 1995", Takahashi's paper "Appl. Phys. Letter, 68, 153, 1996", or Yoshida et al., “Electronic Letters, Vol 34, 913, 1998”, for example, self-diffraction by four-wave mixing formed between the control light 15 and the second optical signal 14. It is a non-linear medium in which a reaction is caused by a phenomenon, a non-linear medium in which a reaction is caused by an optical Kerr effect or a photochromic effect, and an ultrafast semiconductor switching device using a quantum well structure.
Therefore, the control light 15 output to the position in the frequency axis direction corresponding to the header recognition signal of the first optical signal 13 to be transferred in the step 4 and the second optical signal 14. bets is by co-incident on the nonlinear medium group 11, the optical signal 14 of said second, predetermined transfer path corresponding to the predetermined position where the control light 15 is incident (in the drawing in a~d The second optical signal 14 can be extracted in a predetermined direction.
As a result, the transfer signal 16 output from the nonlinear medium group 11 is incident on a predetermined position in the frequency axis direction that is different from the header recognition signal of the first optical signal 13 to be transferred. Based on the control signal 15, the transfer path for transferring the second optical signal 14 can be accurately selected.
Here, FIG. 2 shows a case where the control light 15 is incident on a predetermined position in the frequency axis direction corresponding to the transfer path b, and the second optical signal 14 has a predetermined frequency axis direction. It is routed to the transfer path b corresponding to the position.
The mirror 7, the triangular prism 9, and the mirror 10 are arranged so that the incident second optical signal 14 and the control light 15 are simultaneously incident on the nonlinear medium group 11. 2 is an example of an optical path difference adjusting optical system for adjusting the optical path difference between the optical path length of the optical signal 14 of No. 2 and the optical path length of the control light 15.
[0009]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is an optical signal, and is a packet signal composed of a data signal including data to be communicated and a header recognition signal including a frequency component corresponding to a transfer path to be communicated. And a part of the optical signal are dispersed in the time axis direction by the first dispersive element and incident on the Fourier transform optical system, and the time axis direction is separated from the packet signal. A second step of converting into a spectrum distribution in an orthogonal frequency direction, and a spectrum distribution having the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal of the specific optical signal to be transferred is incident on the spectrum distribution; A third step of entering a plurality of header recognition filters that output a spectral distribution only in the frequency axis direction into the spatial filter group disposed in the frequency axis direction; The spectral distribution output from the filter group, the inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform optical system, and further enters the second dispersive element, as the control light of ultrashort pulse light, a position corresponding to each said header recognition signal A fourth step of outputting, and a fifth step of outputting the remaining optical signal separated in the first step with respect to the transfer path corresponding to the position where the control light is incident. It is configured as an optical routing method characterized by this.
With this configuration, an optical signal transmitted by optical communication is optically processed at high speed, and a plurality of transfer paths selected by the optical routing method are arranged in the vertical direction in the space. Can be arbitrarily expanded according to the transmission path, and can cope with a transfer path (desirably 10 ³ or more) required in actual optical communication.
In addition, a diffraction grating can be used as each of the first and second dispersion elements.
Furthermore, a cylindrical lens can be used for each of the Fourier transform optical system and the inverse Fourier transform optical system.
[0010]
Further, by grasping the invention as an invention of an apparatus for realizing an optical routing method characterized by comprising the steps according to the invention of claim 1, the present invention comprises data to be communicated comprising optical signals. In the optical routing device that processes the selection of the transfer path of the packet signal composed of the data signal including the header recognition signal including the frequency component corresponding to the transfer path to be communicated with the optical signal, the packet signal A Fourier transform of the dispersed part of the optical signal, a spectral means for separating the part of the optical signal from the packet signal, a first dispersion element for dispersing the part of the optical signal in the time axis direction, A Fourier transform optical system for converting the spectrum distribution into a frequency direction orthogonal to the time axis direction, and the above-mentioned spectrum distribution is incident on the specific optical signal to be transferred. A spatial filter group in which a plurality of header recognition filters that output a spectral distribution only when a spectral distribution having the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal is incident are arranged in the frequency axis direction, and output from the spatial filter group An inverse Fourier transform optical system that performs inverse Fourier transform on the spectrum distribution to be output, and the spectrum distribution that has been subjected to the inverse Fourier transform is output to a position corresponding to each header recognition signal as control light of ultrashort pulse light. And a path selecting means for outputting the remaining optical signal separated in the first step with respect to the transfer path corresponding to the position where the control light is incident. It can be considered as an optical routing device.
As described above, diffraction gratings may be used as the first and second dispersion elements, and cylindrical lenses may be used as the Fourier transform optical system and the inverse Fourier transform optical system.
Furthermore, the path selection means is a non-linear medium in which a reaction occurs due to a self-diffraction phenomenon caused by four-wave mixing formed between the control light and the data signal, or a non-linear medium in which a reaction occurs due to an optical Kerr effect or a photochromic effect. , more light using a semiconductor quantum well structure - by the one of the light control switch, on the basis of the control light, it is possible to select the transfer path corresponding to the header recognition signal of the packet signal .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of an optical routing method.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical routing device.
[Explanation of symbols]
A ... Optical routing device 1 ... Translucent mirror 2 ... Diffraction grating 3 ... Cylindrical lens 4 ... Header recognition filter groups 4a to d ... Header recognition filter 5 ... Cylindrical lens 6 ... Diffraction grating 7 ... Mirror 9 ... Right angle prism 10 ... Mirror 11 ... Nonlinear medium group 12 ... Optical signal 13 ... First optical signal 14 ... Second optical signal 15 ... Control light 16 ... Transfer light S1, S2, ... Numbers of processing procedures (steps)

Claims

A part of a packet signal composed of an optical signal and including a header recognition signal including a data signal including data to be communicated and a frequency component corresponding to a transfer path to be communicated is separated from the packet signal. 1 process,
A second step of dispersing the part of the optical signal in the time axis direction by the first dispersive element, entering the Fourier transform optical system, and converting the spectral signal into a frequency distribution perpendicular to the time axis direction; When,
A header recognition filter that outputs a spectrum distribution only when a spectrum distribution having the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal of the specific optical signal to be transferred is incident on the frequency axis. A third step of entering a plurality of spatial filter groups arranged in the direction;
The spectral distribution output from the spatial filter group is subjected to inverse Fourier transform by an inverse Fourier transform optical system, and further incident on the second dispersion element, and corresponds to each header recognition signal as control light of ultrashort pulse light . A fourth step of outputting to the position ;
A fifth step of outputting the remaining optical signal separated in the first step to the transfer path corresponding to the position where the control light is incident ;
An optical routing method comprising:

The optical routing method according to claim 1, wherein the first and second dispersion elements are diffraction gratings.

3. The optical routing method according to claim 1, wherein the Fourier transform optical system and the inverse Fourier transform optical system are cylindrical lenses.

Selection of the transfer path of a packet signal composed of an optical signal and including a data signal including data to be communicated and a header recognition signal including a frequency component corresponding to the transfer path to be communicated is left as an optical signal. In the optical routing device to process,
A spectroscopic means for separating a part of the packet signal from the packet signal;
A first dispersive element that disperses the partial optical signal in the time axis direction;
A Fourier transform optical system that performs Fourier transform on the part of the dispersed optical signal and transforms it into a spectral distribution in a frequency direction orthogonal to the time axis direction;
A header recognition filter that outputs a spectrum distribution only when the spectrum distribution is incident and a spectrum distribution having the same frequency component as the frequency component of the header recognition signal of the specific optical signal to be transferred is incident. A group of spatial filters arranged in the frequency axis direction;
An inverse Fourier transform optical system for inverse Fourier transforming the spectral distribution output from the spatial filter group;
A second dispersive element that outputs the spectrum distribution obtained by inverse Fourier transform as control light of ultrashort pulse light to a position corresponding to each header recognition signal ;
Path selection means for outputting the remaining optical signal separated in the first step with respect to the transfer path corresponding to the position where the control light is incident ;
An optical routing device comprising:

The optical routing device according to claim 4, wherein the spectroscopic means is a translucent mirror.

6. The optical routing device according to claim 4, wherein the first and second dispersion elements are diffraction gratings.

The optical routing device according to any one of claims 4 to 6, wherein the Fourier transform optical system and the inverse Fourier transform optical system are cylindrical lenses.

The optical routing device according to any one of claims 4 to 7, wherein the path selection means is a nonlinear medium in which a reaction occurs due to a self-diffraction phenomenon caused by four-wave mixing formed between the control light and the data signal.

The optical routing device according to any one of claims 4 to 7, wherein the route selection means is a nonlinear medium in which a reaction occurs due to an optical Kerr effect or a photochromic effect.

The optical routing device according to any one of claims 4 to 7, wherein the path selection means is an optical-optical control switch using a semiconductor having a quantum well structure.