DE69030163T2

DE69030163T2 - Photonisches Vermittlungssystem

Info

Publication number: DE69030163T2
Application number: DE69030163T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Fujimoto; Hiroyuki Rokugawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2010-12-29
Also published as: US5274487A; EP0435307B1; EP0435307A2; EP0435307A3; CA2033369C; DE69030163D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Photonen-Schaltsystem mit einer Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem ersten Ende sowie einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende,
bei welchem vorgesehen sind: eine Vielzahl Licht erzeugender Elemente, welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen; Verknüpfungseinrichtungen zur Verknüpfung der von den Licht aussendenden Elementen empfangenen optischen Signale zu einem optischen Signal, welches optische Signalkomponenten mit einer Vielzahl von Wellenlängen umfaßt; eine Vielzahl von Lichtausgabeanschlüssen, welche in konstantem Abstand am zweiten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind; sowie Ablenkeinrichtungen zur Ablenkung der optischen Signale aus den Verknüpfungseinrichtungen in einen beliebigen der Lichtausgabeanschlüsse.
Ein schneller Photonen-Raumschalter mit Vielfachumsetzung unter Verwendung akustisch-optischer Bragg-Zellen ist in den Proceedings of the l4th European Conference on Optical Communication, 11 September 1988, Brighton, GB, auf den Seiten 284 bis 287 beschrieben.
Ein optischer Schalter ist in GB-A-2 043 240 beschrieben.
In einem integrierten digitalen Dienstenetz (ISDN) mit Breitbandeigenschaften ist es erforderlich, eine Übertragungsvorrichtung mit einem Durchsatz in der Größenordnung von 42,3 Gbps einzusetzen. Mit anderen Worten: Es muß möglich sein, 155,520 Mbps von etwa 272 Kanälen über Kreuz zu verbinden, aufzuteilen oder einzufügen.
Bei einem herkömmlichen System, welches optische Signalverbindungen von einer Vielzahl von Kanälen über Kreuz verbindet, aufteilt oder einfügt, wird der Vorgang des gekreuzten Verbindens, Aufteilens oder Einfügens erst durchgeführt, nachdem das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wurde und das verarbeitete elektrische Signal wird wieder in ein optisches Signal zurück verwandelt, bevor es zu einem Anschluß, einem Teilnehmer oder einem nächsten Knoten übertragen wird.
Wenn dieser Vorgang elektrisch durchgeführt wird, ist es erforderlich, hochintegrierte Schaltungen (LSI) mit hoher Leistungsfähigkeit einzusetzen, die in der Lage sind, eine große Anzahl von Signalen, die mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden, zu verarbeiten. Die Leistungsfähigkeit vorhandener LSI vermag diese Anforderungen nicht zu erfüllen. Selbst wenn ein LSI mit einer solch hohen Leistungsfähigkeit verfügbar wäre, ergäbe sich eine extrem große Anzahl von Eingangs- und Ausgangs- Anschlußstiften und es wäre wiederum extrem mühsam, das System mit einem derartigen LSI auszurüsten. Die erforderlichen Koaxialkabel und Zwischenverbinder würden extrem kompliziert und groß in ihren Abmessungen. Aus diesen Gründen besteht ein großes Problem darin, daß es extrem schwierig ist, mittels konventioneller Verfahren ein Schaltsystem zu realisieren, das in der Lage ist, optische Signalverbindungen zu schalten, zumal sich die erforderliche Signalkapazität in Zukunft weiter vergrößern wird.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und brauchbares Photonen-Schaltsystem zu schaffen, bei welchem die oben beschriebenen Probleme berücksichtigt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, optische Signale mit hoher Geschwindigkeit und problemlos über Kreuz zu verbinden, aufzuteilen und einzufügen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine blockierungsfreie Leitweglenkung optischer Signale unter Verwendung von nur zwei Stufen von Plattengruppen zu realisieren.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist das eingangs beschriebene Photonen- Schaltsystem dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung derart betrieben werden kann, daß sie das optische Signal sequentiell als Reaktion auf ein Steuersignal derart ablenkt, daß das optische Signal an einem beliebigen Lichtausgabeanschluß eine Vielzahl optischer Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen umfaßt.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Photonen-Schaltsystem vorgesehen, welches umfaßt: eine erste Plattengruppe bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler erster Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen sowie eine zweite Plattengruppe bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler zweiter Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche senkrecht zu den ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe angeordnet sind;
wobei jede der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen dem ersten Aspekt entspricht; und
jede der zweiten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:
eine Vielzahl optischer Empfangsanschlüsse, die in einem konstanten Abstand an einem ersten Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und die von den Lichtausgabeanschlüssen einer entsprechenden der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegebenen optischen Signale empfangen;
eine optische Sternkopplereinrichtung zum Mischen der von den optischen Empfangsanschlüssen ausgegebenen optischen Signale und Ausgeben eines gemischten optischen Signals; und
eine Vielzahl von Wellenlängen-Selektionseinrichtungen, die in einem konstanten Abstand an einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind, um die gemischten optischen Signale von der optischen Sternkopplereinrichtung zu empfangen, und eine jede der Wellenlängen-Selektionseinrichtungen ein optisches Signal mit einer optischen Signalkomponente, die nur eine einzige Wellenlänge hat, ausgibt,
wobei jeder der Lichtausgabeanschlüsse der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem optischen Empfangsanschluß einer entsprechenden der zweiten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen gekoppelt ist.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Photonen-Schaltsystem mit einer Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem ersten Ende sowie einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende vorgesehen, welches umfaßt:
eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente, welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden; eine optische Sternkopplereinrichtung zum Mischen der von den Licht aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten zum Ausgeben eines gemischten optischen Signals; sowie eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter, welche in einem konstanten Abstand am zweiten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den in denjenigen optischen Signalkomponenten enthaltenen Wellenlängen enthält, die das gemischte optische Signal ausmachen, wobei das für mehrere Wellenlängen selektive Filter umfaßt: einen ersten optischen Sternkoppler, welcher das von der Sternkopplereinrichtung empfangene gemischte Signal aufteilt und optische Signale ausgibt, eine Vielzahl wellenlängenselektiver Elemente, welche die optischen Signale vom ersten Sternkoppler empfangen und jeweils eine optische Signalkomponente mit einer einzigen Wellenlänge ausgeben, sowie einen zweiten optischen Sternkoppler, welcher die optischen Signalkomponenten von den wellenlängenselektiven Elementen empfängt und das optische Signal ausgibt, welches die optischen Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen enthält.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Photonen-Schaltsystem mit einer ersten Plattengruppe bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler erster Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen sowie einer zweiten Plattengruppe bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler zweiter Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche senkrecht zu den ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe angeordnet sind, vorgesehen,
wobei jede der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:
eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente, welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden;
einen ersten optischen Sternkoppler zum Mischen der von den Licht veränderlicher Wellenlänge aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten und Ausgeben eines gemischten optischen Signals;
sowie eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter, welche in einem konstanten Abstand am zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den Wellenlängen enthält, die das gemischte optische Signal ausmachen
und jede der zweiten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:
eine Vielzahl optischer Empfangsanschlüsse, die in einem vorgegebenen Abstand an einem dritten Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und die von den für mehrere Wellenlängen selektiven Filtern einer entsprechenden der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegebenen optischen Signale empfangen;
einen zweiten optischen Sternkoppler zum Mischen der von den optischen Empfangsanschlüssen ausgegebenen optischen Signale und Ausgeben eines gemischten optischen Signals; und
eine Vielzahl von Wellenlängen-Selektionseinrichtungen, die in einem konstanten Abstand an einem vierten, dem dritten Ende gegenüberliegenden Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind, um die gemischten optischen Signale von der zweiten optischen Sternkopplereinrichtung zu empfangen, und eine jede der Wellenlängen-Selektionseinrichtungen ein optisches Signal mit einer einzigen Wellenlänge ausgibt,
wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen an einen entsprechenden der Lichtempfangsanschlüsse der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen gekoppelt ist und das für mehrere Wellenlängen selektive Filter umfaßt: einen dritten optischen Sternkoppler, welcher das vom ersten optischen Sternkoppler empfangene gemischte optische Signal aufteilt und optische Signale ausgibt, eine Vielzahl wellenlängenselektiver Elemente, welche die optischen Signale vom dritten optischen Sternkoppler empfangen und jeweils eine optische Signalkomponente mit einer einzigen Wellenlänge ausgeben, sowie einen vierten optischen Sternkoppler, welcher die optischen Signalkomponenten von den wellenlängenselektiven Elementen empfängt und das optische Signal ausgibt, welches die gewünschten Wellenlängenkomponenten enthält. Nach einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Photonen-Schaltsystem mit einer Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem ersten Ende sowie einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende vorgesehen, welches umfaßt:
eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente, welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden; eine optische Sternkopplereinrichtung zum Mischen der von den Licht aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten zum Ausgeben eines gemischten optischen Signals; sowie eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter, welche in einem konstanten Abstand am zweiten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den Wellenlängen enthält, die das gemischte optische Signal ausmachen, wobei das für mehrere Wellenlängen selektive Filter umfaßt: eine Vielzahl von Ausschlußeinrichtungen zum Ausschließen einer optischen Signalkomponente mit einer bestimmten Wellenlänge, eine Vielzahl von an die entsprechenden Ausschlußeinrichtungen angeschlossenen Schalteinrichtungen, um ein optisches Signal als Reaktion auf ein Steuersignal, so wie es ist, durchzulassen oder den entsprechenden Ausschlußeinrichtungen zuzuleiten sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern des Schaltens der Schal teinrichtungen durch Abgabe des Steuersignals an jede der Schalteinrichtungen, wobei die Schalteinrichtungen in n Stufen in Reihe geschaltet sind sowie die Schalteinrichtung der ersten Stufe das optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfängt und das optische Signal aus optischen Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängenkomponenten von der Schalteinrichtung in der n-ten Stufe ausgegeben wird.
Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung ist ein Photonen-Schaltsystem mit einer ersten Plattengruppe bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler erster Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen sowie einer zweiten Plattengruppe bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler zweiter Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche senkrecht zu den ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe angeordnet sind, vorgesehen; wobei jede der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:
eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente, welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden;
einen ersten optischen Sternkoppler zum Mischen der von den Licht veränderlicher Wellenlänge aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten und zum Ausgeben eines gemischten optischen Signals; sowie
eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter, welche in einem konstanten Abstand am zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal vom ersten optischen Sternkoppler empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den Wellenlängen enthält, die das gemischte optische Signal ausmachen,
und jede der zweiten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:
eine Vielzahl optischer Empfangsanschlüsse, die in einem vorgegebenen Abstand an einem dritten Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und die von den für mehrere Wellenlängen selektiven Filter einer entsprechenden der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegebenen optischen Signale empfangen;
einen zweiten optischen Sternkoppler zum Mischen der von den optischen Empfangsanschlüssen ausgegebenen optischen Signale und Ausgeben eines gemischten optischen Signals; und
eine Vielzahl von Wellenlängen-Selektionseinrichtungen, die in einem konstanten Abstand an einem vierten, dem dritten Ende gegenüberliegenden Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind, um die gemischten optischen Signale vom zweiten optischen Sternkoppler zu empfangen, und eine jede der Wellenlängen-Selektionseinrichtungen ein optisches Signal mit einer einzigen Wellenlänge ausgibt,
wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem optischen Empfangsanschluß einer entsprechenden der zweiten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen gekoppelt ist, und wobei
das für mehrere Wellenlängen selektive Filter umfaßt: eine Vielzahl von Ausschlußeinrichtungen zum Ausschließen einer optischen Signalkomponente mit einer bestimmten Wellenlänge, eine Vielzahl von an die entsprechenden Ausschlußeinrichtungen angeschlossenen Schalteinrichtungen, um ein optisches Signal als Reaktion auf ein Steuersignal, so wie es ist, durchzulassen oder den entsprechenden Ausschlußeinrichtungen zuzuleiten sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern des Schaltens der Schalteinrichtungen durch Abgabe des Steuersignals an jede der Schalteinrichtungen, wobei die Schalteinrichtungen in n Stufen in Reihe geschaltet sind sowie die Schalteinrichtung der ersten Stufe das optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfängt und das optische Signal aus optischen Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängenkomponenten von der Schalteinrichtung in der n-ten Stufe ausgegeben wird.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich werden, wobei diese Fig. 1 ein Blockschaltbild ist, welches allgemein eine Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen eines denkbaren Photonen-Schaltsystems zeigt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines denkbaren Photonen-Schaltsystems.
Fig. 3 ist ein System-Blockschaltbild, welches allgemein eine Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen eines anderen denkbaren Photonen-Schaltsystems zeigt.
Fig. 4 ist ein System-Blockschaltbild, welches eine Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen einer ersten Ausführungsform eines Photonen-Schaltsystems nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist ein System-Blockschaltbild, welches eine Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen einer zweiten Ausführungsform eines Photonen-Schaltsystems nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 und 7 sind System-Blockschaltbilder zur Erläuterung der Blockierung, welche in Abhängigkeit von der Anzahl der Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen auftritt.
Fig. 8 und 9 sind System-Blockschaltbilder, welche Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten beziehungsweise zweiten Plattengruppe zeigen, wie sie in einer dritten Ausführungsform eines Photonen-Schaltsystems nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, welche allgemein die dritte Ausführungsform des Photonen-Schaltsystems nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 11 ist ein System-Blockschaltbild, welches eine Ausführungsform eines für mehrere Wellenlängen selektiven Filters zeigt.
Fig. 12 ist ein System-Blockschaltbild, welches allgemein eine Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen einer ersten Plattengruppe solcher Platten zeigt, wie sie in einer vierten Ausführungsform eines Photonen-Schaltsystems nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 13A bis 13C sind Darstellungen zur Erläuterung der vierten Ausführungsform des Photonen-Schaltsystems.
Fig. 14 ist ein System-Blockschaltbild zur Erläuterung einer anderen Ausführungsform eines für mehrere Wellenlängen selektiven Filters.
Fig. 15 ist ein System-Blockschaltbild, welches das in Fig. 14 dargestellte, für mehrere Wellenlängen selektive Filter mit mehr Einzelheiten zeigt.
Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform eines in Fig. 15 dargestellten Faser- Schmalbandfilters λ.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Zuerst wird eine Beschreibung eines denkbaren Photonen-Schaltsystems gegeben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Fig. 1 zeigt eine Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen des denkbaren Photonen-Schaltsystems. Die Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen besteht aus einem Lichtleitermaterial und ist im allgemeinen als ebene Form ausgebildet.
Ein Vielzahl von Wellenlängen-Umsetzerelementen 2, welche die Wellenlänge des Eingangslichtes (nachfolgend als optisches Signal bezeichnet) in eine beliebige Wellenlänge umzusetzen vermögen, sind am linken Ende der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen von Fig. 1 in einem konstanten Abstand vorgesehen. Jedes Wellenlängen-Umsetzerelement 2 von Fig. 1 hat links eine Lichteingabe-Stirnfläche und rechts eine Lichtausgabe-Stirnfläche. Beispielsweise sind 16 oder 17 Wellenlängen- Umsetzerelemente 2 vorgesehen. Eine Wellenlängen-Umsetzer-Laserdiode kann beispielsweise die Wellenlänge eines optischen Eingangssignals frei wählbar umsetzen, indem der im Wellenlängen-Umsetzerelement 2 fließende Strom zur Steuerung benutzt werden kann.
Ein Verknüpfer 5 verknüpft die optischen Ausgangssignale aller Wellenlängen- Umsetzerelemente und gibt ein optisches Signal an den Ablenker 3 aus. Beispielsweise wird ein Optokoppler als Verknüpfer 5 verwendet. Der Verknüpfer 5 ist im Mittelteil der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen vorgesehen und die Ausgangsenden der Wellenlängen-Umsetzerelemente 2 sowie der Verknüpfer 5 sind optisch über Leiteinrichtungen 9, wie optische Wellenleiter oder Lichtleitfasern gekoppelt.
Im Prinzip kann der Ablenker 3 die Brechung eines Prismas ausnutzen. Der Ablenker 3 lenkt das optische Signal des Verknüpfers 5 in Abhängigkeit von der Wellenlänge in verschiedene Richtungen ab und am rechten Ende der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen werden in einem konstanten Abstand optische Signale ausgegeben.
Demzufolge werden in die Wellenlängen-Umsetzerelemente 2 am linken Ende der Platte 1 zur Umsetzung optischer Signale eingegebene optische Signale in Abhängigkeit von der in jedem Wellenlängen-Umsetzerelement 2 umgesetzten Wellenlänge an unterschiedlichen Positionen am rechten Ende der Platte 1 zur Umsetzung optischer Signale ausgegeben.
Mit anderen Worten: Durch Steuerung der Wellenlänge bei jedem Wellenlängen- Umsetzerelement 2 kann jedes optische Signal an einer beliebigen Position am rechten Ende der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegeben werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt, wird eine Vielzahl der oben beschriebenen Platten 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen parallel zur Bildung einer Plattengruppe zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet. Beispielsweise ist eine erste Plattengruppe 1a zur Umsetzung optischer Verbindungen aus 16 Platten 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen zusammengesetzt, welche senkrecht und untereinander parallel angeordnet sind. Beispielsweise ist eine zweite Plattengruppe 1b zur Umsetzung optischer Verbindungen aus 17 Platten 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen zusammengesetzt, welche waagerecht und untereinander parallel angeordnet sind. Beispielsweise ist eine dritte Plattengruppe lc zur Umsetzung optischer Verbindungen aus 16 Platten 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen zusammengesetzt, welche senkrecht und untereinander parallel angeordnet sind.
Jedes Lichteingabeende (Wellenlängen-Umsetzerelement 2) der ersten Plattengruppe 1a zur Umsetzung optischer Verbindungen ist so angeordnet, daß es mit einer der Lichtausgabepositionen von 16 (waagerecht) x 17 (senkrecht) = 272 Kanälen eines optischen Übertragungsteils zusammenfällt. Zusätzlich sind die erste Plattengruppe 1a zur Umsetzung optischer Verbindungen und die zweite Plattengruppe 1b zur Umsetzung optischer Verbindungen in Reihe gekoppelt und senkrecht zueinander angeordnet, so daß die Lichtausgabepositionen der ersten Plattengruppe 1a zur Umsetzung optischer Verbindungen mit den entsprechenden Lichteingabeenden (Wellenlängen- Umsetzerelemente 2) der zweiten Plattengruppe 1b zur Umsetzung optischer Verbindungen zusammentreffen.
In gleicher Weise werden die zweite und dritte Plattengruppe 1b und 1c zur Umsetzung optischer Verbindungen in Reihe gekoppelt und senkrecht zueinander angeordnet, so daß die Lichtausgabepositionen der zweiten Plattengruppe 1b zur Umsetzung optischer Verbindungen mit den entsprechenden Lichteingabeenden (Wellenlängen- Umsetzerelemente 2) der dritten Plattengruppe 1c zur Umsetzung optischer Verbindungen zusammentreffen. In diesem Falle weist jede Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten und der dritten Plattengruppe 1a und 1c je 17 Wellenlängen-Umsetzerelemente 2 auf, während jede Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen der zweiten Plattengruppe 1b zur Umsetzung optischer Verbindungen 16 Wellenlängen-Umsetzerelemente 2 aufweist.
Bei diesem gedachten Photonen-Schaltsystem kann die Wellenlänge des optischen Ausgangssignals in jeder der ersten bis dritten Plattengruppe la bis lc einzeln eingestellt werden, um das von jedem optischen Kommunikationskanal des Übertragungsteils 101 ausgegebene optische Signal zu einem beliebigen optischen Übertragungskanal eines optischen Empfangsteus 102 zu leiten.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die erste und dritte Plattengruppe 1a und lc zur Umsetzun optischer Verbindungen in bezug auf den optischen Übertragungsteil 101 und den optisc en Empfangsteil 102 waagerecht und die zweite Plattengruppe 1b zur Umsetzung optischer Verbindungen senkrecht anzuordnen.
Wenn eine Blockierung zugelassen wird, ist es möglich, die dritte Plattengruppe 1c zur Umsetzun optischer Verbindungen wegzulassen und ein Photonen-Schaltsystem unter Verwendu g von nur zwei Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen aufzubauen (das heißt aus der ersten und zweiten Plattengruppe 1a und 1b zur Umsetzung optischer Verbindungen). Wenn jedoch, wie in Fig. 2 dargestellt, drei Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen vorgesehen werden, wird es möglich, eine blockierungsfreie Leitweglenkung optischer Signale durchzuführen.
Fig. 3 zeigt eine Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen eines anderen denkbaren Photonen-Schaltsystems. In Fig. 3 wurden diejenigen Teile, die solchen aus Fig. 1 und 2 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und deren Beschreibung weggelassen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen ist anstelle des Wellenlängen-Umsetzerelements 2 ein Licht veränderlicher Wellenlänge aussendendes Element 4 vorgesehen, welches ein optisches Signal beliebiger Wellenlänge auszusenden vermag. Zusätzlich können die Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe la zur Umsetzung optischer Verbindungen und der optische Übertragungsteil 101 integriert ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine wellenlängenabstimmbare Laserdiode, welche durch Variation des fließenden Stromes Laserstrahlen verschiedener Wellenlängen erzeugt, als ein Licht veränderlicher Wellenlänge aussendendes Element 4 verwendet werden.
Als nächstes soll unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform eines Photonen-Schaltsystems entsprechend der vorliegenden Erfindung gegeben werden. In Fig. 4 wurden diejenigen Teile, die solchen aus Fig. 1 und 3 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und deren Beschreibung weggelassen.
Die in Fig. 4 dargestellte Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen kann für jede der in Fig. 3 dargestellten Plattengruppen 1a bis 1c zur Umsetzung optischer Verbindungen verwendet werden. In Fig. 4 wird ein Optokoppler 5 als Verknüpfer verwendet sowie eine akustisch-optische Einrichtung 23 als Ablenker. Ein Kollimator 6 formt das Ausgangslicht des Optokopplers 5 zu parallelen Lichtstrahlen und ein optischer Verstärker 7 kompensiert den optischen Verlust in der akustisch-optischen Einrichtung 23. Eine Linse 8 bündelt den Lichtstrahl an der Position der Lichtausgabe.
Ein Signal mit der Hochfrequenz f wird an die akustisch-optische Einrichtung 23 angelegt. Ein Beugungswinkel θ der akustisch-optischen Einrichtung 23 kann durch θ = fλ/v beschrieben werden, wobei λ die Wellenlänge und v die Schallgeschwindigkeit innerhalb des akustisch-optischen Mediums bezeichnen.
Demzufolge werden, um θ zu ändern, die Frequenz f oder die Geschwindigkeit v geändert. Wenn ein optisches Signal mit optischen Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen in die akustisch-optische Einrichtung 23 eingegeben wird, dann nimmt das eingegebene optische Signal (Licht) einen von der Wellenlänge abhängigen Beugungswinkel ein und wird in verschiedene Richtungen abgelenkt, ohne daß die Frequenz f geändert werden muß. Wenn daher eine geeignete Hochfrequenz f gewählt wird, dann können die optischen Signalkomponenten am rechten Ende der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen sequentiell in konstanten Abständen in Abhängigkeit von der Wellenlänge ausgegeben werden.
Fig. 5 zeigt eine Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen in einer zweiten Ausführungsform des Photonen-Schaltsystems entsprechend der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 5 wurden diejenigen Teile, die solchen aus Fig. 3 und 4 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und deren Beschreibung weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform ist anstelle des Wellenlängen-Umsetzerelements 2 der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe la zur Umsetzung optischer Verbindungen ein Licht veränderlicher Wellenlänge aussendendes Element 4 vorgesehen.
Zusätzlich ist es möglich, das optische Signal durch Eingabe des optischen Eingangssignals in verschiedene akustisch-optische Einrichtungen 23 und das Anlegen von HF-Signalen unterschiedlicher Frequenzen f an die akustisch-optischen Einrichtungen 23 in eine vorgegebene Lichtausgabeposition abzulenken.
Ferner ist es möglich, ein Beugungsgitter oder ein Hologramm als Strahlablenker zu benutzen. Anstelle der akustisch-optischen Einrichtung 23 kann ein Wellenlängenteiler verwendet werden und das optische Signal kann anschließend durch eine Lichtleitfaser oder dergleichen zur vorgegebenen Lichtausgabeposition geleitet werden.
Außerdem kann anstelle der akustisch-optischen Einrichtung 23 ein Lichtbrechungsindex- Kristall verwendet werden. In diesem Falle wird durch Anstrahlen des Kristalls von beiden Seiten unter einem Winkel von 45º und zwar sowohl aufwärts als auch abwärts ein Beugungsgitter gebildet.
Jedoch ist es bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform wegen des Auftretens der sogenannten Blockierung unmöglich, die optischen Signale frei wählbar von allen Eingabepositionen zu einer beliebigen Ausgabeposition zu leiten, wenn nur Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen verwendet werden. Aus diesem Grunde ist es notwendig, drei Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen zu verbinden, um eine blockierungsfreie Leitweglenkung der optischen Signale durchzuführen.
Fig. 6 zeigt einen Fall, wo nur zwei Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen verbunden sind und wo 3 x 3 = 9 Eingangs- und Ausgangsanschlüsse vorgesehen sind. Wenn die Eingangssignale der Eingangsanschlüsse a und b an den Ausgangsanschlüssen G und H auszugeben sind, ist es nur möglich, das Signal am Eingangsanschluß a am Ausgangsanschluß G oder das Signal am Eingangsanschluß b am Ausgabeanschluß G auszugeben, weil es nur einen Weg gibt, welcher die Platten 301 und 302 zur Umsetzung optischer Verbindungen verbindet, wie es in Fig. 6 mit einer dicken durchgehenden Linie gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten: Hier tritt Blockierung auf.
Andererseits zeigt Fig. 7 den Fall, wo drei Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen verbunden sind und wo es 3 x 3 = 9 Eingangs- und Ausgangsanschlüsse gibt. Wenn die Eingangssignale der Eingangsanschlüsse a und b an den Ausgangsanschlüssen G beziehungsweise H ausgegeben werden sollen, ist es möglich, das Signal vom Eingangsanschluß a am Ausgangsanschluß G auszugeben und das Signal vom Eingangsanschluß b am Ausgangsanschluß H, weil es, wie in Fig. 7 durch dicke ausgezogene Linien angedeutet, mehr als einen Leitweg zur Verbindung der Platten 201 und 202 zur Umsetzung optischer Verbindungen gibt. In Fig. 7 gibt es drei Leitwege zur Verbindung der Platten 201 und 202 zur Umsetzung optischer Verbindungen und es tritt keine Blockierung auf.
Als nächste sollen Ausführungsformen beschrieben werden, bei welchen die Blockierung auch dann verhindert werden kann, wenn nur zwei Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen verbunden sind.
Die Fig. 8 und 9 sind System-Blockschaltbilder, die jeweils Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen einer ersten und zweiten Plattengruppe zur Umsetzung optischer Verbindungen zeigen, welche in einer dritten Ausführungsform des Photonen- Schaltsystems nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In den Fig. 8 und 9 wurden diejenigen Teile, die solchen aus den Fig. 4 und 5 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und deren Beschreibung weggelassen.
In Fig. 8 weist eine Platte 11 zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche eine Plattengruppe 11a zur Umsetzung optischer Verbindungen bildet, Licht veränderlicher Wellenlänge aussendende Elemente 4 in ihrem (linken) Eingangsende auf, um optische Signale mit beliebiger Wellenlänge zu erzeugen. Im Mittelteil der Platte 11 zur Umsetzung optischer Verbindungen ist ein optischer Sternkoppler 15 vorgesehen, um die von allen Licht veränderlicher Wellenlänge aussendenden Elementen 4 ausgegebenen optischen Signale zu mischen. Das gemischte optische Signal wird zur Lichtausgabeposition am (rechten) Ausgangsende geleitet. An jeder Lichtausgabeposition ist ein für mehrere Wellenlängen selektives Filter 13 vorgesehen. Das für mehrere Wellenlängen selektive Filter 13 selektiert aus dem gemischten optischen Signal eine beliebige Wellenlänge. Da dies an jeder Lichtausgabeposition erfolgt, ist es möglich, eine beliebige Anzahl optischer Signalkomponenten mit beliebiger Wellenlänge oder auch gar kein optisches Signal auszugeben. Die Platte 11 zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe 11a zur Umsetzung optischer Verbindungen und das optische Übertragungsteil 101 können miteinander integriert oder nicht integriert ausgeführt sein.
In Fig. 9 ist eine Platte 12 zur Umsetzung optischer Verbindungen dargestellt, welche eine zweite Plattengruppe 12a zur Umsetzung optischer Verbindungen bildet, und sie weist Lichteingangsanschlüsse 16 an ihrem (linken) Eingangsende auf, die nur dem Empfang des optischen Eingangssignals dienen. Die Lichteingangsanschlüsse 16 sind in konstantem Abstand angeordnet. Am (rechten) Ausgangsende der Platte 12 zur Umsetzung optischer Verbindungen sind Wellenlängenfilter 17 vorgesehen. Auch die Wellenlängenfilter 17 sind in konstantem Abstand angeordnet. Jedes Wellenlängenfilter 17 gibt von dem optischen Signal, das es vom optischen Sternkoppler 15 empfängt, eine optische Signalkomponente mit beliebiger Wellenlänge selektiv aus.
Da die Platte 11 zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe 11a zur Umsetzung optischer Verbindungen den in Fig. 8 dargestellten Aufbau und die Platte 12 zur Umsetzung optischer Verbindungen der zweiten Plattengruppe 12a zur Umsetzung optischer Verbindungen den in Fig. 9 dargestellten Aufbau hat, kann die Mehrheit der von einer Lichtausgabeposition der Platte 11 zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegebenen optischen Signalkomponenten abgetrennt und von anderen Lichtausgabepositionen der Platte 12 zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegeben werden. Da die erste und zweite Plattengruppe 11a und 12a, wie in Fig. 10 dargestellt, verbunden sind, ist es möglich, die Leitweglenkung der optischen Signale vom optischen Übertragungsteil 101 zum optischen Empfangsteil 102 ohne das Auftreten von Blockierung durchzuführen, obwohl nur zwei Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen vorgesehen sind.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des für mehrere Wellenlängen selektiven Filters 13. Das für mehrere Wellenlängen selektive Filter 13 enthält optische Sternkoppler 13a und 13c sowie Wellenlängenfilter 13b. Die optischen Sternkoppler 13a teilen das optische Eingangssignal in eine Vielzahl optischer Signalkomponenten auf. Die vom optischen Sternkoppler 13a aufgeteilten optischen Signalkomponenten durchlaufen die Wellenlängenfilter 13b. Jedes Wellenlängenfilter 13b kann in Abhängigkeit von einem angelegten Steuersignal eine optische Signalkomponente mit beliebiger Wellenlänge selektiv ausgeben. Die optischen Signalkomponenten aus den Wellenlängenfiltern 13b werden vom optischen Sternkoppler 13c gemischt und ausgegeben. Die Anzahl der Wellenlängenfilter 13b ist beispielsweise gleich der Anzahl der Wellenlängen der in einem optischen Eingangssignal enthaltenen optischen Signalkomponenten. Es ist daher möglich, eine beliebige Anzahl optischer Signalkomponenten mit beliebigen Wellenlängen hindurchzuleiten, indem die Wellenlängenfilter 13 b unabhängig voneinander derart gesteuert werden, daß es allen optischen Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen gestattet oder nicht gestattet wird zu passieren.
Fig. 12 zeigt eine Platte 11 zur Umsetzung optischer Verbindungen aus einer Plattengruppe 1 la zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche in einer vierten Ausführungsform des Photonen-Schaltsystems nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In Fig. 12 sind diejenigen Teile, welche entsprechenden Teilen in den Fig. 4 und 8 gleichen mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und ihre Beschreibung wurde weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform wird anstelle des für mehrere Wellenlängen selektiven Filters 13 eine akustisch-optische Einrichtung 23 verwendet. Zusätzlich wird die akustisch-optische Einrichtung 23 durch eine Modulationsfrequenz f angesteuert, in welcher Frequenzen f&sub1;, f&sub2;, ..., f&sub1;&sub7; multiplex enthalten sein können. Der optische Sternkoppler 15, der Kollimator 6, der optische Verstärker 7 und die Linse 8 entsprechen denjenigen, die in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wurden.
Bei dieser Ausführungsform kann die zweite Plattengruppe 12a zur Umsetzung optischer Verbindungen aus Platten 12 zur Umsetzung optischer Verbindungen, wie in Fig. 9 dargestellt, aufgebaut sein. Durch Verwendung der zweiten Plattengruppe 12a zur Umsetzung optischer Verbindungen und der ersten Plattengruppe 1 la zur Umsetzung optischer Verbindungen, die aus den in Fig. 12 gezeigten Platten 11 zur Umsetzung optischer Verbindungen aufgebaut sind, ist es ebenfalls möglich, unter Verwendung von nur zwei Stufen von Plattengruppen zur Umsetzung optischer Verbindungen eine blockierungsfreie Leitweglenkung durchzuführen.
Bei dieser Ausführungsform lenkt die akustisch-optische Einrichtung 23 ein oder mehrere optische Signalkomponenten mit einer Vielzahl von Wellenlängen zu einer gewünschten Lichtausgabeposition der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen ab. Fig. 13A zeigt den Fall, wo die HF-Frequenz f = f&sub1; an die akustisch-optische Einrichtung 23 angelegt wird, um die optische Signalkomponente mit der Wellenlänge λ 1 zu einer Lichtausgabeposition LOP2 abzulenken. In entsprechender Weise zeigt die Fig. 13B den Fall, wo die HF-Frequenz f = f&sub1; an die akustisch-optische Einrichtung 23 angelegt wird, um die optische Signalkomponente mit der Wellenlänge λ2 zu einer Lichtausgabeposition LOP2 abzulenken. Fig. 13C zeigt den Fall, wo die RF-Frequenz f = f&sub1; + f&sub2; an die akustisch-optische Einrichtung 23 angelegt wird, um die optische Signalkomponente mit den Wellenlängen λ1 und λ2 zu einer Lichtausgabeposition LOP2 abzulenken.
Bei dieser Ausführungsform ist es demzufolge möglich, an einer Lichtausgabeposition der Platte 1 zur Umsetzung optischer Verbindungen ein optisches Signal auszugeben, welches eine Vielzahl optischer Signalkomponenten mit unterschiedlicher Wellenlänge enthält. Dies ist der Grund, warum es möglich wurde, eine blockierungsfreie Leitweglenkung optischer Signale unter Verwendung von nur zwei Stufen von Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen durchzuführen.
Selbstverständlich kann die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform in gleicher Weise abgewandelt werden wie beispielsweise die vierte Ausführungsform des Photonen- Schaltsystems.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es nicht erforderlich, die Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen direkt zu verbinden, sondern es können auch Lichtleitfasern oder Lichtleitfaserbündel verwendet werden, um die Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen zu verbinden. Wenn zusätzlich ein Halbleiter- Laserdioden-Verstärker oder eine mit dem Element Er dotierte Faser mit optischer Verstärkungswirkung in die Lichtleitfasern oder die Lichtleitfaserbündel eingesetzt wird, ist es möglich, die von jeder Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen verursachten Verluste zu kompensieren und eine Verschlechterung der Charakteristik der Lichtempfangsschaltung auf der Empfangsseite zu verhindern.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird ferner die sogenannte Verbindung über Kreuz als ein Beispiel für das optische Schalten erfaßt. Wenn jedoch ein Teil des Eingangs- oder Ausgangskanals aufgeteilt wird, ist es selbstverständlich möglich, das sogenannte Einfügen oder Aufteilen durchzuführen.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer anderen Ausführungsform des für mehrere Wellenlängen selektiven Filters vorgenommen. Bei dieser Ausführungsform des für mehrere Wellenlängen selektiven Filters ist es möglich, eine beliebige Anzahl optischer Signalkomponenten mit beliebigen Wellenlängen aus dem optischen Signal zu entnehmen, welches eine Vielzahl optischer Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen enthält.
Zuerst soll unter Bezugnahme auf Fig. 14 eine Beschreibung der Arbeitsweise des für mehrere Wellenlängen selektiven Filters erfolgen. Das in Fig. 14 dargestellte, für mehrere Wellenlängen selektive Filter weist eine Vielzahl Ausschlußeinrichtungen 501 für bestimmte Wellenlängen, eine Vielzahl Schalteinrichtungen 503 für optische Verbindungen sowie eine Steuereinrichtung 504 auf, die wie dargestellt verbunden ist.
Die Vielzahl von Ausschlußeinrichtungen 501 für bestimmte Wellenlängen schließt jeweils optische Signalkomponenten aus, die vom durchlaufenden optischen Signal abweichende Wellenlängen haben. Die Vielzahl von Schalteinrichtungen 503 für optische Verbindungen kann die optischen Verbindungen frei wählbar schalten, so daß das über eine optische Verbindung 502 übertragene optische Signal durch dieselbe, so wie es ist, übertragen wird oder es wird in den optischen Weg zurückgeführt, nachdem es die Ausschlußeinrichtung 501 für bestimmte Wellenlängen durchlaufen hat. Die Steuereinrichtung 504 steuert die Arbeitsweise einer jeden Schalteinrichtung 503 für optische Verbindungen. Es ist daher möglich, nur diejenigen optischen Signalkomponenten durchzulassen, die andere Wellenlängen haben als die von den Ausschlußeinrichtungen 501 für bestimmte Wellenlängen ausgeschlossenen Wellenlängen. Im Ergebnis ist es möglich, eine beliebige Anzahl optischer Signalkomponenten mit beliebigen Wellenlängen durchzulassen und von dem Fall, wo alle Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen durchgelassen werden, zu einem Fall überzugehen, bei welchem nicht alle optischen Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen durchgelassen werden.
Fig. 15 zeigt die Ausführungsform des in Fig. 14 dargestellten, für mehrere Wellenlängen selektiven Filters mit mehr Einzelheiten. In Fig. 15 wurden diejenigen Teile, die Teilen in Fig. 14 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und deren Beschreibung weggelassen.
In einem in Fig. 15 dargestellten, für mehrere Wellenlängen selektiven Filter 510 wird als Ausschlußeinrichtung 501 für bestimmte Wellenlängen ein Faser-Schmalbandfilter verwendet. Eine Lichtleitfaser ist als optische Verbindung 502 und ein optischer Schalter als Schalteinrichtung 503 für optische Verbindungen vorgesehen. Als Steuereinrichtung 504 wird eine Steuerschaltung verwendet. In die Lichtleitfaser 502 ist eine Vielzahl optischer Schalter 503 eingefügt, um die optische Verbindung beliebig schalten zu können. Die Anzahl der optischen Schalter 503 ist beispielsweise gleich der Anzahl optischer Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen, welche in dem optischen Signal enthalten sind, das über die Lichtleitfaser 502 übertragen wird. Mit anderen Worten: Wenn das optische Signal 10 Arten optischer Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen enthält, dann sind 10 optische Schalter 503 eingefügt.
Das Faser-Schmalbandfilter 501 schließt eine optische Signalkomponente mit einer bestimmten Wellenlänge vom Durchlauf des optischen Signais aus. Die Anzahl der vorgesehenen Faser-Schmalbandfilter Solist gleich der Anzahl der vorgesehenen optischen Schalter 503. Die Faser-Schmalbandfilter 501 schließen jeweils optische Signalkomponenten vom Durchlauf des optischen Signais aus, die untereinander unterschiedliche Wellenlängen haben.
Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform des Faser-Schmalbandfilters 501 mit einem ersten und zweiten Kopplerteil 511 und 513 sowie einer aus einer Lichtleitfaser bestehenden Verzögerungsschleife 512. Das eingegebene optische Signal wird zu gleichen Teilen in zwei optische Signalkomponenten aufgeteilt. Eine optische Signalkomponente wird vom ersten Kopplerteil 511 direkt dem zweiten Kopplerteil 513 zugeführt, während die andere optische Signalkomponente vom ersten Kopplerteil 511 dem zweiten Koppierteil 513 erst nach Durchlaufen der Verzögerungsschleife 512 zugeführt wird. Die optischen Signal komponenten aus dem ersten Kopplerteil 511 und der Verzögerungsschleife 512 werden zu einem optischen Signal gemischt und dann durch das zweite Kopplerteil 513 in zwei gleiche Signalkomponenten aufgeteilt. Nur eine der beiden optischen Signalkomponenten aus dem optischen Kopplerteil 513 wird vom Faser-Schmalbandfilter 501 ausgegeben.
Demzufolge haben die optischen Signalkomponenten, welche nach dem Durchlaufen zweier unterschiedlicher Wege im zweiten Kopplerteil 513 gemischt werden, eine Phasendifferenz, da eine der optischen Signalkomponenten die Verzögerungsschleife 512 durchlaufen hat. Im Ergebnis dessen wird die optische Signalkomponente mit einer bestimmten Wellenlänge gedämpft und durch Interferenz ausgelöscht. Nur die optische Signalkomponente mit den verbliebenen Wellenlängen wird ausgegeben. Die in Fig. 15 gezeigten Faser-Schmalbandfilter 501 können optische Signalkomponenten ausschließen, welche jeweils untereinander unterschiedliche Wellenlängen haben, weil die Länge der Verzögerungsschleife 512 für jedes Faser-Schmalbandfilter 501 eine andere ist.
Zur Beschreibung der Fig. 15 zurückkehrend wird auf vorgesehene optische Schalter 503 hingewiesen, so daß es möglich ist, einzeln auszuwählen, ob ein über die Lichtleitfaser 502 übertragenes Signal, so wie es ist, über die Lichtleitfaser 502 zu übertragen ist oder ob es nach Durchlaufen des Faser-Schmalbandfilters 501 in die Lichtleitfaser 502 zurückzuführen ist. Beispielsweise läßt der optische Schalter 503 an der rechten Seite von Fig. 15 das optische Signal, so wie es ist, durch die Lichtleitfaser 502 laufen, während der optische Schalter 503 an der linken Seite von Fig. 15 das optische Signal nach Durchlaufen des Faser-Schmalbandfilters 501 an die Lichtleitfaser 501 zurückgibt.
Das Schalten der optischen Schalter 503 kann durch Variieren der an den optischen Schaltern 503 anliegenden Spannungen erfolgen. Die Steuerschaltung 504 steuert dieses Schalten der optischen Schalter 503. Die Steuerschaltung 504 enthält Schalter 541 und Spannungserzeugungsschaltungen 542. Beispielsweise wird ein Steuersignal eines Computers (nicht dargestellt) in die Steuerschaltung 504 eingegeben und die im Zusammenhang mit den optischen Schaltern 503 vorgesehenen Schalter 541 werden als Reaktion auf das Steuersignal geöffnet oder geschlossen, wodurch die entsprechenden Spannungserzeugungsschaltungen 542 in den EIN- oder AUS-Zustand gesteuert werden. Die in den optischen Schaltern 503 fließenden Ströme werden unabhängig voneinander gesteuert, so daß auch der Schaltvorgang der optischen Schalter 503 bezüglich der optischen Verbindungen unabhängig gesteuert werden kann und daher das optische Signal beliebig durch eins oder mehrere der beliebigen Faser-Schmalbandfilter 501 geleitet wird.
Wenn daher das optische Signal keines der Faser-Schmalbandfilter 501 durchläuft, werden alle Wellenlängen des optischen Signals durch die Lichtleitfaser 502 übertragen. Wenn andererseits das optische Signal alle Faser-Schmalbandfilter 501 durchläuft, werden alle Wellenlängen des optischen Signals ausgeschlossen und kein optisches Signal von dem für mehrere Wellenlängen selektiven Filter 510 ausgegeben. Wenn ferner das optische Signal eine oder eine Mehrzahl der Faser-Schmalbandfilter 501 durchläuft, dann werden nur diejenigen optischen Signalkomponenten durch die Lichtleitfaser 502 übertragen und von dem für mehrere Wellenlängen selektiven Filter 510 ausgegeben, die andere Wellenlängen haben als diejenigen, die durch das eine oder durch die Mehrzahl der Faser-Schmalbandfilter 501 ausgeschlossen werden.
Selbstverständlich kann das für mehrere Wellenlängen selektive Filter 510 auch anstelle des für mehrere Wellenlängen selektiven Filters 13 in Fig. 8 verwendet werden.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es können vielmehr Varianten oder Änderungen angewandt werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind zum besseren Verständnis gedacht und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.

Claims

1. Photonen-Schaltsystem mit einer Platte (1, 11) zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem ersten Ende sowie einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende,

bei welcher vorgesehen sind: eine Vielzahl Licht erzeugender Elemente (2, 4), welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen; eine Verknüpfungseinrichtung (5 - 7) zur Verknüpfung der von den Licht aussendenden Elementen empfangenen optischen Signale zu einem optischen Signal, welches optische Signalkomponenten mit einer Vielzahl von Wellenlängen umfaßt; eine Vielzahl von Lichtausgabeanschlüssen, welche in konstantem Abstand am zweiten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind; sowie eine Ablenkeinrichtung (23, 8) zur Ablenkung der optischen Signale aus der Verknüpfungseinrichtung in einen beliebigen der Lichtausgabeanschlüsse, wobei die Ablenkeinrichtung (23, 8) derart betrieben werden kann, daß sie das optische Signal sequentiell als Reaktion auf ein Steuersignal derart ablenkt, daß das optische Signal an einem beliebigen Lichtausgabeanschluß eine Vielzahl optischer Signalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen umfaßt.

2. Photonen-Schaltsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Licht erzeugenden Elemente jeweils Wellenlängen-Umsetzerelemente (2) zur Umsetzung der eingegebenen optischen Signale in optische 5 ignalkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen sind.

3. Photonen-Schaltsystem nach Anspruch 1, bei welchem jedes Licht aussendende Element derart betrieben werden kann, daß es Licht veränderlicher Wellenlänge aussendet.

4. Photonen-Schaltsystem mit: einer ersten Plattengruppe (14 bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler erster Platten (1) zur Umsetzung optischer Verbindungen sowie einer zweiten Plattengruppe (12a) bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler zweiter Platten (12) zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche senkrecht zu den ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe angeordnet sind;

wobei jede der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen einem der vorhergehenden Ansprüche entspricht; und

jede der zweiten Platten (12) zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:

eine Vielzahl optischer Empfangsanschlüsse (16), die in einem konstanten Abstand an einem ersten Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und die von den Lichtausgabeanschlüssen einer entsprechenden der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegebenen optischen Signale empfangen;

eine optische Sternkopplereinrichtung (15) zum Mischen der von den optischen Empfangsanschlüssen ausgegebenen optischen Signale und Ausgeben eines gemischten optischen Signals; und

eine Vielzahl von Wellenlängen-Selektionseinrichtungen (17), die in einem konstanten Abstand an einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind, um die gemischten optischen Signale von der optischen Sternkopplereinrichtung zu empfangen, und eine jede der Wellenlängen-Selektionseinrichtungen ein optisches Signal mit einer optischen Signalkomponente, die nur eine einzige Wellenlänge hat, ausgibt,

wobei jeder der Lichtausgabeanschlüsse der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem optischen Empfangsanschluß einer entsprechenden der zweiten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen gekoppelt ist.

5. Photonen-Schaltsystem nach Anspruch 4, bei welchem die Ablenkeinrichtung (23, 8) ein akustisch-optisches Element (23) enthält, welches das optische Signal aus der Verknüpfungseinrichtung (5 - 7) als Reaktion auf das Steuersignal ablenkt, welches seinerseits von den Wellenlängen der an einen beliebigen Lichtausgabeanschluß auszugebenden optischen Signalkomponenten abhängig ist.

6. Photonen-Schaltsystem nach Anspruch 5, bei welchem die Ablenkeinrichtung (23, 8) weiterhin eine Linse (8) aufweist, um das vom akustisch-optischen Element (23) abgelenkte Qptische Signal im Bereich des beliebigen Lichtausgabeanschlusses zu bündeln.

7. Photonen-Schaltsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem die Verknüpfungseinrichtung (5 - 7) einen Verknüpfer (5) zum Empfang der optischen Signale von den lichterzeugenden Elementen (2, 4), einen optischen Verstärker (7) zur Verstärkung einer Ausgabe des Verknüpfers und einen Kollimator (6) zur Formung der Ausgabe des optischen Verstärkers zu parallelen Lichtstrahlen aufweist.

8. Photonen-Schaltsystem mit einer Platte (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem ersten Ende sowie einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende, umfassend:

eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente (4), welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden; eine optischen Sternkopplereinrichtung (15) zum Mischen der von den Licht aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten zum Ausgeben eines gemischten optischen Signals; sowie eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter (13, 510), welche in einem konstanten Abstand am zweiten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den in denjenigen optischen Signalkomponenten enthaltenen Wellenlängen enthält, welche das gemischte optische Signal ausmachen, wobei das für mehrere Wellenlängen selektive Filter (13) umfaßt: einen ersten optischen Sternkoppler (13a), welcher das von der Sternkopplereinrichtung (15) empfangene gemischte Signal aufteilt und optische Signale ausgibt, eine Vielzahl wellenlängenselektiver Elemente (13b), welche die optischen Signale vom ersten Sternkoppler empfangen und jeweils eine optische Signalkomponente mit einer einzigen Wellenlänge ausgeben, sowie einen zweiten optischen Sternkoppler (13c), welcher die optischen Signalkomponenten von den wellenlängenselektiven Elementen empfängt und das optische Signal ausgibt, welches die optischen Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen enthält.

9. Photonen-Schaltsystem mit einer ersten Plattengruppe (1 1a) bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler erster Platten (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen sowie einer zweiten Plattengruppe (12a) bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler zweiter Platten (12) zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche senkrecht zu den ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe angeordnet sind;

wobei jede der ersten Platten (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:

eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente (4), welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden;

einen ersten optischen Sternkoppler (15) zum Mischen der von den Licht veränderlicher Wellenlänge aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten und Ausgeben eines gemischten optischen Signals;

sowie eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter (13, 510), welche in einem konstanten Abstand am zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den Wellenlängen enthält, die das gemischte optische Signal ausmachen,

und jede der zweiten Platten (12) zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:

eine Vielzahl optischer Empfangsanschlüsse (16), die in einem vorgegebenen Abstand an einem dritten Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet

sind und die von den für mehrere Wellenlängen selektiven Filtern einer entsprechenden der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegebenen optischen Signale empfangen;

einen zweiten optischen Sternkoppler (15) zum Mischen der von den optischen Empfangsanschlüssen ausgegebenen optischen Signale und Ausgeben eines gemischten optischen Signals; und

eine Vielzahl von Wellenlängen-Selektionseinrichtungen (17), die in einem konstanten Abstand an einem vierten, dem dritten Ende gegenüberliegenden Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind, um die gemischten optischen Signale von der zweiten optischen Sternkopplereinrichtung zu empfangen, und eine jede der Wellenlängen-Selektionseinrichtungen ein optisches Signal mit einer einzigen Wellenlänge ausgibt,

wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen an einen entsprechenden der Lichtempfangsanschlüsse der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen gekoppelt ist und das für mehrere Wellenlängen selektive Filter (13) umfaßt: einen dritten optischen Sternkoppler (13a), welcher das vom ersten optischen Sternkoppler (15) empfangene gemischte optische Signal aufteilt und optische Signale ausgibt, eine Vielzahl wellenlängenselektiver Elemente (13b), welche die optischen Signale vom dritten optischen Sternkoppler empfangen und jeweils eine optische Signalkomponente mit einer einzigen Wellenlänge ausgeben, sowie einen vierten optischen Sternkoppler (1 3c), welcher die optischen Signalkomponenten von den wellenlängenselektiven Elementen empfängt und das optische Signal ausgibt, welches die gewünschten Wellenlängenkomponenten enthält.

10. Photonen-Schaltsystem mit einer Platte (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem ersten Ende sowie einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende; umfassend:

eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente (4), welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden; eine optische Sternkopplereinrichtung (15) zum Mischen der von den Licht aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten zum Ausgeben eines gemischten optischen Signais; sowie eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter (13, 510), welche in einem konstanten Abstand am zweiten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den Wellenlängen enthält, die das gemischte optische Signal ausmachen, wobei das für mehrere Wellenlängen selektive Filter (510) umfaßt: eine Vielzahl von Ausschlußeinrichtungen (501) zum Ausschließen einer optischen 5 ignalkomponente mit einer bestimmten Wellenlänge, eine Vielzahl von an die entsprechenden Ausschlußeinrichtungen angeschlossenen Schalteinrichtungen (503), um ein optisches Signal als Reaktion auf ein Steuersignal, so wie es ist, durchzulassen oder den entsprechenden Ausschlußeinrichtungen zuzuleiten sowie eine Steuereinrichtung (504) zum Steuern des Schaltens der Schalteinrichtungen durch Abgabe des Steuersignals an jede der Schalteinrichtungen, wobei die Schalteinrichtungen in n Stufen in Reihe geschaltet sind sowie die Schalteinrichtung der ersten Stufe das optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfängt und das optische Signal aus optischen Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängenkomponenten von der Schalteinrichtung in der n-ten Stufe ausgegeben wird.

11. Photonen-Schaltsystem mit einer ersten Plattengruppe (11a) bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler erster Platten (11) zur Umsetzung optischer Verbindungen sowie einer zweiten Plattengruppe (12a) bestehend aus einer Vielzahl untereinander paralleler zweiter Platten (12) zur Umsetzung optischer Verbindungen, welche senkrecht zu den ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen der ersten Plattengruppe angeordnet sind;

eine Vielzahl Licht veränderlicher Wellenlänge aussendender Elemente (4), welche in einem konstanten Abstand am ersten Ende der Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und optische Signalkomponenten unterschiedlicher Wellenlängen aussenden;

einen ersten optischen Sternkoppler (15) zum Mischen der von den Licht veränderlicher Wellenlänge aussendenden Elementen empfangenen optischen Signalkomponenten und zum Ausgeben eines gemischten optischen Signais; sowie

eine Vielzahl für mehrere Wellenlängen selektiver Filter (13, 510), welche in einem konstanten Abstand am zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und das gemischte optische Signal vom ersten optischen Sternkoppler empfangen, wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter ein optisches Signal selektiv ausgibt, welches optische Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängen von den Wellenlängen enthält, die das gemischte optische Signal ausmachen,

und jede der zweiten Platten (12) zur Umsetzung optischer Verbindungen umfaßt:

eine Vielzahl optischer Empfangsanschlüsse (16), die in einem vorgegebenen Abstand an einem dritten Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind und die von den für mehrere Wellenlängen selektiven Filtern einer entsprechenden der ersten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen ausgegebenen optischen Signale empfangen;

eine Vielzahl von Wellenlängen-Selektionseinrichtungen (17), die in einem konstanten Abstand an einem vierten, dem dritten Ende gegenüberliegenden Ende der zweiten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen angeordnet sind, um die gemischten optischen Signale vom zweiten optischen Sternkoppler zu empfangen, und eine jede der Wellenlängen-Selektionseinrichtungen ein optisches Signal mit einer einzigen Wellenlänge ausgibt,

wobei jedes der für mehrere Wellenlängen selektiven Filter der ersten Platte zur Umsetzung optischer Verbindungen mit einem optischen Empfangsanschluß einer entsprechenden der zweiten Platten zur Umsetzung optischer Verbindungen gekoppelt ist, und wobei

das für mehrere Wellenlängen selektive Filter (510) umfaßt: eine Vielzahl von Ausschlußeinrichtungen (501) zum Ausschließen einer optischen Signalkomponente mit einer bestimmten Wellenlänge, eine Vielzahl von an die entsprechenden Ausschlußeinrichtungen angeschlossenen Schalteinrichtungen (503), um ein optisches Signal als Reaktion auf ein Steuersignal, so wie es ist, durchzulassen oder den entsprechenden Ausschlußeinrichtungen zuzuleiten sowie eine Steuereinrichtung (504) zum Steuern des Schaltens der Schalteinrichtungen durch Abgabe des Steuersignals an jede der Schalteinrichtungen, wobei die Schalteinrichtungen in n Stufen in Reihe geschaltet sind sowie die Schalteinrichtung der ersten Stufe das optische Signal von der optischen Sternkopplereinrichtung empfängt und das optische Signal aus optischen Signalkomponenten mit den gewünschten Wellenlängenkomponenten von der Schalteinrichtung in der n-ten Stufe ausgegeben wird.