JP4170577B2 - 光スイッチ拡張方法および光スイッチ、ならびに、光クロスコネクト装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチに関し、光損失を低減することができる光スイッチの拡張方法および該拡張方法による光スイッチに関する。さらに、該光スイッチを備える光クロスコネクト装置に関する。
近年、インターネットを始めとするマルチメディア通信が急速に普及している。通信技術の分野では、この急速な普及によるトラヒック量の激増に対応するため、超長距離通信と大容量通信とを可能とする光通信技術が鋭意に研究・開発されている。そして、更なるトラヒック量の増加に対応するため、時分割多重(TDM)伝送の高速化および波長分割多重(WDM)伝送の高密度多重化の取り組みが行われている。これに応じて、光クロスコネクト装置(光XC)も入出力数を拡張する必要があり、その核となる光スイッチ(光SW)の適切な拡張方法が要望されてる。
【0002】
【従来の技術】
光XCは、複数の入出力光伝送路を収容し、入力光伝送路から入力されたWDM光信号を、波長ごとに所望の出力光伝送路に方路を変更する(ルーティングする)装置である。この方路変更は、光SWによって行われるから、光XCの入出力ポートを拡張(増設)する場合には、光SWの入出力ポートを拡張する必要がある。
【0003】
図13は、従来の光スイッチの拡張方法を説明する図である。図13Aは、拡張前の4×4光マトリクススイッチ(光MSW)を示し、図13Bは、拡張後の8×8光MSWを示す。
図13において、4×4光SW1001は、16個の2×2光SW素子1002を4行4列のマトリクス状に配置して構成される。このようなマトリクス状のn×n(n整数)光SWを、特に、n×n光マトリクススイッチ(光MSW)と呼び、n×n光MSWを構成する最小単位である2×2光SWを2×2光SW素子と呼ぶことにする。
【0004】
従来、このような4入力4出力の4×4光MSW1001-1を8入力8出力の8×8光MSW1011に入出力ポートを拡張する場合には、さらに3個用意された光MSW1001-2〜1001-4をマトリクス状に配置し、直交方向の隣接光MSW1001-1〜1001-4間においてその入出力ポートを接続することで拡張していた。
【0005】
ここで、8×8光MSW1011の各光SW素子1002において、第1入力ポートから第8入力ポートまで順に行番号を割り振り、さらに、入力ポートに幾何学的に最も近い光SW素子から順に列番号を割り振る。そして、割り振られた行番号および列番号を光SW素子1002に「行番号列番号」で添え字として付すことにする。例えば、図13Bにおいて、第2入力ポートの入力ポートから4番目の光SW素子1002は、第2行第4列であるから、1002-24 となり、第6入力ポートの入力ポートから8番目の光SW素子1002は、第6行第8列であるから、1002-68 となる。なお、図面の都合上、光SW素子1002に対する符号は、一部に限り付されている。
【0006】
そして、これら64個の光SW素子1002に対して、光MSW1011に入力された光信号を所望の出力ポートに出力することができるように制御するための制御符号を次のように割り振る。すなわち、所望の出力ポートに出力するために切り換える光SW素子1002を「入力ポートの位置」と「出力ポートの位置」とで指定することができるように割り振る。このような制御符号は、図13において、「S入力ポート番号出力ポート番号」で示されている。例えば、光SW素子1002-11 は、S11と割り振られ、第1ポートに入力する光信号を第1出力ポートに方路を切り換える場合には、S11である光SW1002-11 を切り換えればよく、光SW素子1002-75 は、S75と割り振られ、第7ポートに入力する光信号を第5出力ポートに方路を切り換える場合には、S75である光SW1002-75 を切り換えればよい。
【0007】
このような方法で4入力4出力の光MSW1001を8入力8出力に拡張した光MSW1011では、方路切り換えにおいて、最大で15個の光SW素子1002を透過することになり、光損失が大きい。例えば、第1入力ポートに入力する光信号を第8出力ポートに出力する場合では、S18である光SW素子1002-18 を切り換えることになるから、光信号は、光MSW1011において、15個の光SW素子1002-11 、1002-12 、1002-13 、1002-14 、1002-15 、1002-16 、1002-17 、1002-18 、1002-28 、1002-38 、1002-48 、1002-58 、1002-68 、1002-78 、1002-88 を透過する。光SW素子1002には、損失があるから大きな損失となってしまう。
【0008】
一方、第8入力ポートに入力する光信号を第1出力ポートに方路を切り換えたい場合では、S81である光SW素子1002-81 のみを切り換えるだけで済むから、かかる光信号は、光MSW1011において、1個の光SW素子1002-81 を透過する。
このため、1個の光SW素子1002を透過する場合と、15個の光SW素子1002を透過する場合とでは、光MSW1011の出力光レベルに光SW素子1002の損失の略14個分だけ格差が生じる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光MSWから出力される光信号は、光受信器の受光素子などの光部品に入力されるから、ある出力光レベルを確保しなければならない。そして、光SW素子には、損失がある。したがって、光MSWで方路を切り換える場合において透過する最大の光SW素子の個数で光MSWのスイッチサイズ(入出力数)が決まることになる。このため、従来の拡張方法および該拡張方法による光MSWでは、拡張にともない光SW素子の最大個数が増大して損失が激増するから、大きなスイッチサイズに拡張することができないという問題がある。
【0010】
そして、光MSWの各出力ポートの出力レベルに大きな格差があると、出力ポートに接続される光部品、例えば、光増幅器や受光素子などの入力ダイナミックレンジを大きくする必要があるという問題がある。あるいは、入力ダイナミックレンジ別に数種類の光部品を用意する必要があるという問題がある。
そこで、本発明では、従来より低損失で拡張することができる光SWの拡張方法および該拡張方法で接続された光SW、ならびに、該光SWを用いた光XCを提供することを目的とする。
【0011】
そして、本発明では、各出力光レベルの格差が従来より小さく拡張することができる光SWの拡張方法および該拡張方法で接続された光SW、ならびに、該光SWを用いた光XCを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明の原理構成図である。
【0013】
上述の目的は、図1において、複数の2入力2出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートPと複数の予備入力ポートXPと複数の出力ポートOと複数の予備出力ポートXOとを形成する第1ないし第4光マトリクススイッチ11-1〜11-4を備え、第1光マトリクススイッチ11-1の複数の予備出力ポートXPを第3光マトリクススイッチ11-3の複数の入力ポートPにそれぞれ接続し、第2光マトリクススイッチ11-2の複数の出力ポートOを第3光マトリクススイッチ11-3の複数の予備入力ポートXPにそれぞれ接続し、第1光マトリクススイッチ11-1の複数の出力ポートOを前記第4光マトリクススイッチ11-4の複数の予備入力ポートXPにそれぞれ接続し、第2光マトリクススイッチ11-2の複数の予備出力ポートXOを第4光マトリクススイッチ11-4の複数の入力ポートPにそれぞれ接続して成る光スイッチによって達成される。
【0014】
ここで、光MSW11は、例えば、クロスバー型の光スイッチやパイ・ロス型の光スイッチなどを利用することができ、光SW素子は、例えば、導波路型の光スイッチや半導体型の光スイッチや光微少電気機械システムの光スイッチなどを利用することができる。
4個のn×n光MSW11を従来の拡張方法によって接続して構成した2n×2n光MSWでは、方路を切り換える場合において、最大で3個のn×n光MSW11を透過し、最小で1個のn×n光MSW11を透過するが、このような拡張方法によって接続して構成した2n×2n光MSW21では、常に2個のn×n光MSW11を透過するので、従来に較べ損失を低減することができる。さらに、各出力ポート間における出力光レベルの格差を少なくすることができる。
【0015】
そして、このような2n×2n光MSW21の入力ポートに、入力光を波長ごとに分離する複数の分波部における複数の出力ポートを接続し、さらに、2n×2n光MSW21の出力ポートに、複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波部における複数の入力ポートを接続することで光クロスコネクト装置を構成することもできる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
(第1の実施形態の構成)
第1の実施形態は、本発明にかかる光XCの実施形態である。
【0017】
図2は、第1の実施形態の光XCの構成(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
図3は、第1の実施形態の光XCにおける制御符号対応テーブル(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
図2および図3において、光XC31は、光分波器(DEMUX)41-1、41-2、8×8光MSW32、光合波器(MUX)43-1、43-2、制御回路44およびメモリ45を備えて構成される。
【0018】
DEMUX41は、波長の異なる複数の光信号から構成される入射光を波長に応じて複数の出力ポートに射出する光受動部品である。本実施形態では、DEMUX41は、第1ないし第4出力ポートを備える。DEMUX41-1の入力ポートは、光伝送路46-1が接続され、DEMUX41-2の入力ポートは、光伝送路46-2が接続される。DEMUX41-1の第1ないし第4出力ポートは、光MSW32の第1ないし第4入力ポートに1対1でそれぞれ接続され、DEMUX41-2の第1ないし第4出力ポートは、光MSW32の第5ないし第8入力ポートに1対1でそれぞれ接続される。
【0019】
8×8光MSW32は、8入力8出力の光交換スイッチであり、4個の第1ないし第4の4×4光MSW42を備えて構成される。
光MSW42は、4入力4出力のクロスバースイッチであり、16個の2×2光SW素子49を4行4列でマトリクス状に配置することで構成される。2×2光SW素子49をマトリクス状に配置するので、マトリクス状の2辺に配置された光SW素子を入力ポートおよび出力ポートに当てると、入力可能なポートと出力可能なポートとが残りの2辺に配置された光SW素子に残ることになる。これらを予備入力ポートおよび予備出力ポートに当てることができる。光SW素子49は、入力端子aと出力端子dと接続しかつ入力端子bと出力端子cとを接続するクロス状態、および、入力端子aと出力端子cと接続しかつ入力端子bと出力端子dとを接続するバー状態を備えることで光路を切り換える。
【0020】
光SW素子49は、例えば、機械式光スイッチや光導波路スイッチなどを利用することができる。
機械式光スイッチは、プリズム、ロッドレンズおよび鏡などの微少光学素子や光ファイバ自体を移動・回転させることによって光路を切り換える光学部品である。さらに、近年では、半導体微細加工技術を用いて光導波路間に屈折率整合液を封入して該整合液を機械的に動かしたり、鏡を静電アクチュエータで動かしたりする光微少電気機械システム(Opto Micro ElectroMechanical Systems )の光スイッチもある。
【0021】
光導波路スイッチは、例えば、光導波路でマッハ・ツェンダ型干渉型を構成し、各光導波路アームに電界を印加することによって各光導波路アームの屈折率を変化させ、光路を切り換える光学部品である。ここで、熱光学効果により光導波路アームの屈折率を変化させる場合には、シリコン基板に形成された石英系光導波路が利用され、電気光学効果により光導波路アームの屈折率を変化させる場合では、強誘電体のニオブ酸リチウム基板に形成されたチタン系光導波路が利用される。また、キャリア注入による屈折率変化を利用した半導体光スイッチや光半導体増幅器をオン・オフのゲートとして用いた分配合流型の半導体光スイッチも知られている。
【0022】
第1光MSW42-1の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 は、光MSW32の第1ないし第4入力ポートとして、DEMUX41-1の各出力ポートに1対1でそれぞれ接続される。第1光MSW42-1の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、第4光MSW42-4の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 に1対1でそれぞれ接続される。すなわち、第1光MSW42-1の第1出力ポートO1 は、第4光MSW42-4の第1予備入力ポートXP1 に接続され、第1光MSW42-1の第2出力ポートO2 は、第4光MSW42-4の第2予備入力ポートXP2 に接続され、第1光MSW42-1の第3出力ポートO3 は、第4光MSW42-4の第3予備入力ポートXP3 に接続され、そして、第1光MSW42-1の第4出力ポートO4 は、第4光MSW42-4の第4予備入力ポートXP4 に接続される。第1光MSW42-1の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、第3光MSW42-3の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 に1対1でそれぞれ接続される。すなわち、第1光MSW42-1の第1予備出力ポートXO1 は、第3光MSW42-3の第1入力ポートP1 に接続され、第1光MSW42-1の第2予備出力ポートXO2 は、第3光MSW42-3の第2予備入力ポートP2 に接続され、第1光MSW42-1の第3予備出力ポートXO3 は、第3光MSW42-3の第3入力ポートP3 に接続され、そして、第1光MSW42-1の第4予備出力ポートXO4 は、第3光MSW42-3の第4入力ポートP4 に接続される。
【0023】
一方、第2光MSW42-2の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 は、光MSW32の第5ないし第8入力ポートとして、DEMUX41-2の各出力ポートに1対1でそれぞれ接続される。第2光MSW42-2の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、第3光MSW42-3の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 に1対1でそれぞれ接続される。すなわち、第2光MSW42-2の第1出力ポートO1 は、第3光MSW42-3の第1予備入力ポートXP1 に接続され、第2光MSW42-2の第2出力ポートO2 は、第3光MSW42-3の第2予備入力ポートXP2 に接続され、第2光MSW42-2の第3出力ポートO3 は、第3光MSW42-3の第3予備入力ポートXP3 に接続され、そして、第2光MSW42-2の第4出力ポートO4 は、第3光MSW42-3の第4予備入力ポートXP4 に接続される。第2光MSW42-2の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、第4光MSW42-4の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 に1対1でそれぞれ接続される。すなわち、第2光MSW42-2の第1予備出力ポートXO1 は、第4光MSW42-4の第1入力ポートP1 に接続され、第2光MSW42-2の第2予備出力ポートXO2 は、第4光MSW42-4の第2予備入力ポートP2 に接続され、第2光MSW42-2の第3予備出力ポートXO3 は、第4光MSW42-4の第3入力ポートP3 に接続され、そして、第2光MSW42-2の第4予備出力ポートXO4 は、第4光MSW42-4の第4入力ポートP4 に接続される。
【0024】
4個の光MSW42-1、42-2、42-3、42-4間の接続は、例えば、光ファイバや基板に光導波路を形成した光導波路基板などを利用することができる。
そして、第3光MSW42-3の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW32の第1ないし第4出力ポートとして、MUX43-1の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【0025】
第4光MSW42-4の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW32の第5ないし第8出力ポートとして、MUX43-2の各入力ポートにそれぞれ接続される。
このように接続された光MSW32は、4入力4出力の光MSW42を8入力8出力に拡張した光SWでもある。
【0026】
MUX43は、波長の異なる光信号をそれぞれ波長に対応する複数の入力ポートから入射し、1個の出力ポートから射出する光受動部品である。本実施形態では、MUX43は、第1ないし第4入力ポートを備える。MUX43-1の各入力ポートは、上述のように、光MSW32の第1ないし第4出力ポート(光MSW42-3の第1ないし第4出力ポート)にそれぞれ接続され、出力ポートは、光伝送路47-1に接続される。MUX43-2の各入力ポートは、上述のように、光MSW32の第5ないし第8出力ポート(第4光MSW42-4の第1ないし第4出力ポート)にそれぞれ接続され、出力ポートは、光伝送路47-2に接続される。
【0027】
DEMUX41およびMUX43は、例えば、干渉フィルタの1つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器(arrayed waveguide grating )などを利用することができる。
光伝送路46、47は、例えば、1.3μm帯単一モード光ファイバ、1.55μm帯分散シフト光ファイバおよび分散フラット光ファイバなどの光ファイバが利用することができる。
【0028】
メモリ45は、図3に示すように、光SW素子49の位置と制御符号Sxyとの関係を示す制御符号対応テーブル、交換制御のプログラムなどが格納される。光SW素子49の位置は、その列番号と行番号とで示される。制御符号Sxyは、制御符号Sxyが割り当てられた光SW素子49をクロス状態からバー状態に切り換えた場合における光信号の入力ポートと出力ポートとの関係を示している。図2および図3に示すように、例えば、光SW素子49-11 は、S15が割り当てられ、光SW素子49-11 がクロス状態からバー状態に切り換えられると第1入力ポートに入力する光信号は、第5出力ポートから出力されることになり、また、光SW素子49-57 は、S53が割り当てられ、光SW素子49-57 がクロス状態からバー状態に切り換えられると第5入力ポートに入力する光信号は、第3出力ポートから出力されることになる。
【0029】
制御回路44は、8×8光MSW32に入力された光信号を所望の出力ポートに出力する交換制御を行う。交換制御は、制御回路44がメモリ45に格納された制御符号対応テーブルを参照して、入力された光信号における入力ポートの番号と該光信号のルーティング情報とに基づいて光SW素子49を選択し、クロス状態からバー状態に切り換えることによって行われる。
【0030】
(第1の実施形態の動作・効果)
次に、光XCの動作および効果について説明する。
光XC31は、光伝送路46-1を伝送する光信号を光伝送路47-1または光伝送路47-2に、そして、光伝送路46-2を伝送する光信号を光伝送路47-1または光伝送路47-2に方路を切り換えることができる。この方路を切り換える際に、制御回路44は、メモリ45内の制御符号対応テーブルを参照して切り換えるべき光SW素子49を選択し、該光SW素子49をクロス状態からバー状態に切り換える制御を行う。
【0031】
例えば、互いに波長の異なる4波の光信号λ1 〜λ4 を波長多重したWDM光信号の光信号λ2 が光伝送路46-1から第2入力ポートに入力され、第7出力ポートに出力され、光伝送路47-2に送出される場合について説明する。
4波のWDM光信号は、光伝送路46-1を伝送し、光XC31のDEMUX41-1に入力され、波長ごとに4個に分波される。分波された光信号λ1 は、光MSW32の第1入力ポートP1 に入力され、分波された光信号λ2 は、光MSW32の第2入力ポートP2 に入力され、分波された光信号λ3 は、光MSW32の第3入力ポートP3 に入力され、そして、分波された光信号λ4 は、光MSW32の第4入力ポートP4 に入力される。
【0032】
制御回路44は、メモリ45に格納されている制御符号対応テーブルを参照し、第2入力ポートと第7出力ポートとを接続するための光SW素子49を選択する。制御回路44は、図2および図3に示すように、S27に対応する光SW素子49が2行3列の光SW素子49-23 であるから、該光SW素子49-23 をクロス状態からバー状態に切り換え、第2入力ポートと第7出力ポートとを結ぶ。
【0033】
第2入力ポートに入力された光信号λ2 は、光MSW42-1の第2入力ポートに入力され、光SW素子49-21 、49-22 、49-23 、49-33 、49-34 を介して光MSW42-1の第3出力ポートO3 から出力され、光MSW42-4の第3予備入力ポートXP3 に入力され、光SW素子49-57 、49-67 、49-77 、49-87 を介して光MSW42-4の第3出力ポートから出力され、さらに、光MSW32の第7出力ポートに出力される。
【0034】
そして、第7出力ポートから出力された光信号λ2 は、他の各出力ポートO5 、O6 、O8 から出力された光信号とMUX43-2で合波された後に、光伝送路47-2に送出される。
また、例えば、光信号λ4 が光伝送路46-2から第8入力ポートに入力され、第4出力ポートに出力され、光伝送路47-1に送出される場合について説明する。
【0035】
光信号λ4 を含む4波のWDM光信号は、光伝送路46-2を伝送し、光XC31のDEMUX41-2に入力され、波長ごとに4個に分波される。分波された各光信号λ1 〜λ4 は、光MSW32の各入力ポートP5 〜P8 にそれぞれ入力される。
制御回路44は、制御符号対応テーブルを参照することによって、第8入力ポートと第4出力ポートとを接続するための光SW素子49-84 を選択し、クロス状態からバー状態に切り換え、第8入力ポートと第4出力ポートとを結ぶ。
【0036】
第8入力ポートに入力された光信号λ8 は、光MSW42-2の第4入力ポートに入力され、光SW素子49-81 、49-82 、49-83 、49-84 、49-74 、49-64 、49-54 を介して光MSW42-2の第4出力ポートO4 から出力され、光MSW42-3の第4予備入力ポートXP4 に入力され、光SW素子49-48 、49-38 、49-28 、49-18 を介して光MSW42-3の第4出力ポートO4 から出力され、さらに、光MSW32の第4出力ポートに出力される。
【0037】
そして、第4出力ポートから出力された光信号λ4 は、他の各出力ポートO1 〜O3 から出力された光信号とMUX43-1で合波された後に、光伝送路47-1に送出される。
また、例えば、4波のWDM光信号λ1 〜λ4 が光伝送路46-1を伝送し、4波のWDM光信号λ5 〜λ8 が光伝送路46-2を伝送する場合において、第1入力ポートに入力する光信号λ1 を第1出力ポートへ、第2入力ポートに入力する光信号λ2 を第2出力ポートへ、第3入力ポートに入力する光信号λ3 を第7出力ポートへ、第4入力ポートに入力する光信号λ4 を第8出力ポートへ、第5入力ポートに入力する光信号λ5 を第5出力ポートへ、第6入力ポートに入力する光信号λ6 を第6出力ポートへ、第7入力ポートに入力する光信号λ7 を第3出力ポートへ、第8入力ポートに入力する光信号λ8 を第4出力ポートへ出力する場合について説明する。
【0038】
制御回路44は、制御符号対応テーブルを参照することによって、S11に対応する光SW素子49-15 、S22に対応する光SW素子49-26 、S37に対応する光SW素子49-33 、S48に対応する光SW素子49-44 、S55に対応する光SW素子49-55 、S66に対応する光SW素子49-66 、S73に対応する光SW素子49-73 、および、S84に対応する光SW素子49-84 をクロス状態からバー状態にそれぞれ切り換え、各入力ポートと各出力ポートとを結ぶ。
【0039】
そして、光信号λ1 は、第1入力ポートから、光SW素子49-11 、49-12 、49-13 、49-14 、49-15 を介して第1出力ポートへ出力される。他の光信号λ2 〜λ8 も同様に各入力ポートから所定の光SW素子49を介して各出力ポートから出力される。
このように第1の実施形態の8×8光MSWは、完全非閉塞スイッチである。
【0040】
なお、光伝送路46-1を伝送する第1WDM光信号における各光信号の波長と、光伝送路46-2を伝送する第2WDM光信号における各光信号の波長とが、同一の波長を使用している場合には、MUX43において、同一の波長の光信号が入力される場合がある。例えば、第1WDM光信号が波長λ1 〜λ4 を使用し第2WDM光信号も波長λ1 〜λ4 を使用している場合であって第1WDM光信号の光信号λ1 と第1WDM光信号の光信号λ1 とがMUX43に入力される場合である。このような場合では、光MSW32と各MUX43との間に光信号の波長を変換する波長変換器を備えることが好ましい。波長変換器は、例えば、光信号を電気信号に一旦変換した後に所望の波長の光を該電気信号で変調することで再び光信号に変換する光回路や、非線形光学効果の4光波混合で光信号を直接所望の波長に変換する光回路などを利用することができる。
【0041】
このような光XC31(光MSW32)は、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光SW素子49の個数は、最大で11個であり、最小で5個である。
したがって、入出力数が同じ光XC31(光MSW32)の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、光SW素子49の損失の略6個分だけにすることができ、小さくすることができる。このため、光XC31(光MSW32)の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを従来に較べより小さくすることができる。
【0042】
次に、第1の実施形態の変形形態について説明する。
(第1の実施形態の変形形態)
図4は、第1の実施形態の光XCの構成(パイ・ロススイッチの場合)を示す図である。
図5は、第1の実施形態の光XCにおける制御符号対応テーブル(パイ・ロススイッチの場合)を示す図である。
【0043】
この変形形態は、図4に示すように、第1の実施形態の4×4光MSW42をパイ・ロススイッチである4×4光MSW62に代える点を除き、第1の実施形態と同様な構成であるので、構成の説明を省略する。
パイ・ロススイッチは、例えば、特表昭63−500140号公報(特公平6−66982号公報)に開示されているように、何れの入力ポートから入力され何れの出力ポートから出力される場合でも透過する光SW素子49の個数が同一である光マトリクススイッチである。
【0044】
第1の実施形態の変形形態である光XC51は、パイ・ロススイッチの特性から、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光SW素子49の個数は、常に8個である。
【0045】
例えば、第7入力ポートに入力された光信号λ3 を第2出力ポートから出力させる場合では、制御回路44が、メモリ45に格納された図5に示す制御符号対応テーブルを参照することによって、S72に対応する光SW素子49-83 をクロス状態からバー状態に切り換えることによって、光信号λ3 は、第7入力ポートから入力され、光MSW62-2の第3入力ポートに入力され、光SW素子49-71 、49-82 、49-83 、49-84 を介して光MSW62-2の第4出力ポートO4 から出力され、光MSW62-3の第4予備入力ポートXP4 に入力され、光SW素子49-45 、49-46 、49-37 、49-28 を介して光MSW62-3の第2出力ポートから出力され、さらに、光MSW52の第2出力ポートに出力される。
【0046】
したがって、入出力数が同じ光XC51(光MSW52)の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、ほぼ零である。このため、光XC51(光MSW52)の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを第1の実施形態に較べより小さくすることができる。
【0047】
次に、別の実施形態について説明する。
(第2の実施形態の構成)
図6は、第2の実施形態の光XCの構成(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
図7ないし図10は、第2の実施形態の光XCの部分構成を示す図である。
【0048】
図11は、第2の実施形態の光XCにおける制御符号対応テーブル(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
図6ないし図11において、光XC33は、DEMUX41-1、41-2、41-3、41-4、16×16光MSW34、MUX43-1、43-2、43-3、43-4、制御回路44およびメモリ45を備えて構成される。
【0049】
第2の実施形態では、DEMUX41-1の入力ポートは、光伝送路46-1が接続され、DEMUX41-2の入力ポートは、光伝送路46-2が接続され、DEMUX41-3の入力ポートは、光伝送路46-3が接続され、そして、DEMUX41-4の入力ポートは、光伝送路46-4が接続される。DEMUX41-1の第1ないし第4出力ポートは、光MSW34の第1ないし第4入力ポートに1対1でそれぞれ接続され、DEMUX41-2の第1ないし第4出力ポートは、光MSW34の第5ないし第8入力ポートに1対1でそれぞれ接続される。さらに、DEMUX41-3の第1ないし第4出力ポートは、光MSW34の第9ないし第12入力ポートに1対1でそれぞれ接続され、DEMUX41-4の第1ないし第4出力ポートは、光MSW34の第13ないし第16入力ポートに1対1でそれぞれ接続される。
【0050】
16×16光MSW34は、16入力16出力の光交換スイッチであり、4個の第1ないし第4の8×8光MSW32-1、32-2、32-3、32-4を備えて構成される。この光MSW32は、第1の実施形態の光交換スイッチである。よって、第2の実施形態は、第1の実施形態の8入力8出力の光XC31(光MSW32)を16入力16出力に拡張した光XC33(光MSW34)である。
【0051】
図6および図7において、光MSW32-1は、第1の実施形態で説明したように4個の4×4光MSW42-11 、42-12 、42-13 、42-14 を備えて構成される。光MSW32-1の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 は、光MSW42-11 の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 にそれぞれ接続され、光MSW32-1の第5ないし第8入力ポートP5 〜P8 は、光MSW42-12 の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 にそれぞれ接続される。なお、光MSW32-1の第1ないし第8入力ポートP1 〜P8 は、光MSW34の第1ないし第8入力ポートP1 〜P8 にそれぞれ接続される。4個の光MSW42-11 、42-12 、42-13 、42-14 間における接続は、第1の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第1の実施形態では、光MSW42-13 、42-14 の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、使用されなかったが、第2の実施形態では、光MSW42-13 の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、光MSW32-1の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 として使用され、光MSW42-14 の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、光MSW32-1の第5ないし第8予備出力ポートXO5 〜XO8 として使用される。
【0052】
図6および図8において、光MSW32-2は、第1の実施形態で説明したように4個の4×4光MSW42-21 、42-22 、42-23 、42-24 を備えて構成される。光MSW32-2の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 は、光MSW42-21 の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 にそれぞれ接続され、光MSW32-2の第5ないし第8入力ポートP5 〜P8 は、光MSW42-22 の第1ないし第4入力ポートP1 〜P4 にそれぞれ接続される。なお、光MSW32-2の第1ないし第8入力ポートP1 〜P8 は、光MSW34の第9ないし第16入力ポートP9 〜P16にそれぞれ接続される。4個の光MSW42-21 、42-22 、42-23 、42-24 間における接続は、第1の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第1の実施形態では、光MSW42-23 、42-24 の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、使用されなかったが、第2の実施形態では、光MSW42-23 の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、光MSW32-2の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 として使用され、光MSW42-24 の第1ないし第4予備出力ポートXO1 〜XO4 は、光MSW32-2の第5ないし第8予備出力ポートXO5 〜XO8 として使用される。
【0053】
図6および図9において、光MSW32-3は、第1の実施形態で説明したように4個の4×4光MSW42-31 、42-32 、42-33 、42-34 を備えて構成される。光MSW42-33 の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW32-3の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 にそれぞれ接続され、光MSW42-34 の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW32-3の第5ないし第8出力ポートO5 〜O8 にそれぞれ接続される。なお、光MSW32-3の第1ないし第8出力ポートO1 〜O8 は、光MSW34の第1ないし第8出力ポートO1 〜O8 にそれぞれ接続される。4個の光MSW42-31 、42-32 、42-33 、42-34 間における接続は、第1の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第1の実施形態では、光MSW42-31 、42-32 の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 は、使用されなかったが、第2の実施形態では、光MSW42-31 の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 は、光MSW32-3の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 として使用され、光MSW42-32 の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 は、光MSW32-3の第5ないし第8予備入力ポートXP5 〜XP8 として使用される。
【0054】
図6および図10において、光MSW32-4は、第1の実施形態で説明したように4個の4×4光MSW42-41 、42-42 、42-43 、42-44 を備えて構成される。光MSW42-43 の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW32-4の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 にそれぞれ接続され、光MSW42-44 の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW32-4の第5ないし第8出力ポートO5 〜O8 にそれぞれ接続される。なお、光MSW32-4の第1ないし第8出力ポートO1 〜O8 は、光MSW34の第9ないし第16出力ポートO9 〜O16にそれぞれ接続される。4個の光MSW42-41 、42-42 、42-43 、42-44 間における接続は、第1の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第1の実施形態では、光MSW42-41 、42-42 の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 は、使用されなかったが、第2の実施形態では、光MSW42-41 の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 は、光MSW32-4の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 として使用され、光MSW42-42 の第1ないし第4予備入力ポートXP1 〜XP4 は、光MSW32-4の第5ないし第8予備入力ポートXP5 〜XP8 として使用される。
【0055】
図6に戻って、第1光MSW32-1の第1ないし第8出力ポートO1 〜O8 は、第4光MSW32-4の第1ないし第8予備入力ポートXP1 〜XP8 に1対1でそれぞれ接続される。例えば、第1光MSW32-1の第2出力ポートO2 は、第4光MSW32-4の第2予備入力ポートXP2 に接続される。第1光MSW32-1の第1ないし第8予備出力ポートXO1 〜XO8 は、第3光MSW32-3の第1ないし第8入力ポートP1 〜P8 に1対1でそれぞれ接続される。
【0056】
第2光MSW32-2の第1ないし第8出力ポートO1 〜O8 は、第3光MSW32-3の第1ないし第8予備入力ポートXP1 〜XP8 に1対1でそれぞれ接続される。第2光MSW32-2の第1ないし第8予備出力ポートXO1 〜XO8 は、第4光MSW32-4の第1ないし第8入力ポートP1 〜P8 に1対1でそれぞれ接続される。
【0057】
そして、第3光MSW32-3の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW34の第1ないし第4出力ポートとして、MUX43-1の各入力ポートにそれぞれ接続され、第3光MSW32-3の第5ないし第8出力ポートO5 〜O8 は、光MSW34の第5ないし第8出力ポートとして、MUX43-2の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【0058】
第4光MSW32-4の第1ないし第4出力ポートO1 〜O4 は、光MSW34の第9ないし第12出力ポートとして、MUX43-3の各入力ポートにそれぞれ接続され、第4光MSW32-4の第5ないし第8出力ポートO5 〜O8 は、光MSW34の第13ないし第16出力ポートとして、MUX43-4の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【0059】
MUX43-1の出力ポートは、光伝送路47-1に接続され、MUX43-2の出力ポートは、光伝送路47-2に接続され、MUX43-3の出力ポートは、光伝送路47-3に接続され、そして、MUX43-4の出力ポートは、光伝送路47-4に接続される。
【0060】
メモリ45は、図11に示す制御符号対応テーブル、交換制御のプログラムなどが格納される。
制御回路44は、第1の実施形態と同様に、メモリ45内の制御符号対応テーブルを参照して、16×16光MSW34の交換制御を行う。
(第2の実施形態の動作・効果)
第2の実施形態の光XC33の動作は、第1の実施形態の光XC31を拡張した装置であるから、第1の実施形態の光XC31の動作と同様である。
【0061】
すなわち、光XC33は、任意の光伝送路46-1〜46-4を伝送する光信号を任意の光伝送路47-1〜47-4に方路を切り換えることができる。この方路を切り換える際に、制御回路44は、メモリ45内の制御符号対応テーブルを参照して切り換えるべき光SW素子49を選択し、該光SW素子49をクロス状態からバー状態に切り換える制御を行う。
【0062】
例えば、光伝送路46-2を伝送する4波のWDM光信号の中の光信号λ2 が第6入力ポートに入力され、第15出力ポートに出力され、光伝送路47-4に送出される場合について説明する。制御回路44が、メモリ45に格納された図11に示す制御符号対応テーブルを参照して、S0615に対応する光SW素子49-0603 をクロス状態からバー状態に切り換えることにより、光信号λ2 は、第6入力ポートから入力され、光MSW42-12 の第2入力ポートに入力され、光SW素子49-0601 、49-0602 、49-0603 、49-0503 を介して光MSW42-12 の第3出力ポートO3 から出力され、光MSW42-13 の第3予備入力ポートXP3 に入力され、光SW素子49-0407 、49-0307 、49-0207 、49-0107 を介して光MSW42-13 の第3出力ポートO3 から出力され、さらに、光MSW32-1の第3出力ポートに出力される(図6および図7)。そして、光MSW32-1の第3出力ポートに出力された光信号λ2 は、光MSW32-4の第3予備入力ポートXP3 に入力され、光SW素子49-0911 、49-1011 、49-1111 、49-1211 を介して光MSW42-41 の第3出力ポートO3 から出力され、光MSW42-44 の第3予備入力ポートXP3 に入力され、光SW素子49-1315 、49-1415 、49-1515 、49-1615 を介して光MSW42-44 の第3出力ポートO3 から出力され、光MSW32-4の第7出力ポートに出力され、さらに、光MSW34の第15出力ポートO15から出力される(図6および図10)。
【0063】
このような光XC33(光MSW34)は、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光SW素子49の個数は、最大で19個であり、最小で13個である。
16入力16出力の光XCを4入力4出力の光MSWで従来の構成法によって構成すると、かかる光SW素子49の個数は、最大で31個であり、最小で1個である。
【0064】
したがって、入出力数が同じ光XC33(光MSW34)の場合では、従来に較べ損失を著しく低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、光SW素子49の損失の略6個分だけにすることができ、小さくすることができる。このため、光XC33(光MSW34)の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを従来に較べより小さくすることができる。
【0065】
ここで、第2の実施形態においても、第1の実施形態の変形形態と同様に、光MSW42の代わりにパイ・ロススイッチの光MSW62を利用することができる。この場合にでは、図12に示すように、光SW素子49に制御符号を割り当てればよい。
このようなパイ・ロススイッチを利用した第2の実施形態では、パイ・ロススイッチの特性から、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光SW素子49の個数は、常に16個である。
【0066】
したがって、このような光XC(光MSW)の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、ほぼ零である。
【0067】
なお、第1および第2の実施形態ならびにその変形形態では、WDM光信号の多重数が4波の場合について説明したが、これに限定されず、任意の多重数のWDM光信号について本発明を適用することができる。
そして、第1および第2の実施形態ならびにその変形形態では、光XCのDEMUX42が1入力4出力の場合について説明したが、これに限定されず、任意の出力数のDEMUXについて本発明を適用することができる。さらに、1個の光XCにおけるDEMUX42間で、出力数が互いに異なる場合も本発明を適用することができる。同様に、MUX43も任意の入力数について本発明を適用することができ、MUX43間で入力数が互いに異なる場合も本発明を適用することができる。
【0068】
以上、本明細書で開示された主な発明を以下に纏める。
(付記1) 複数の2入力2出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する光マトリクススイッチ、を備える光スイッチの入出力数を増設する光スイッチ拡張方法において、
前記光マトリクススイッチを第1光マトリクススイッチとして、該第1光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第1光マトリクススイッチと同一構成である第3光マトリクススイッチにおける複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第2光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第3光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートにそれぞれ接続するステップと、
前記第1光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第1光マトリクススイッチと同一構成である第4光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第2光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第4光マトリクススイッチの複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップとを備えること
を特徴とする光スイッチ拡張方法。
(付記2) 複数の2入力2出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する第1ないし第4光マトリクススイッチを備え、
前記第1光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第3光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第2光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第3光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第1光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第4光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第2光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第4光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続してなること、
を特徴とする光スイッチ。
(付記3) 前記第1ないし第4光マトリクススイッチは、クロスバー型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする付記2に記載の光スイッチ。
(付記4) 前記第1ないし第4光マトリクススイッチは、パイ・ロス型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする付記2に記載の光スイッチ。
(付記5) 前記光スイッチ素子は、導波路型の光スイッチであること
を特徴とする付記2に記載の光スイッチ。
【0069】
(付記6) 前記光スイッチ素子は、半導体型の光スイッチであること
を特徴とする付記2の光スイッチ。
(付記7) 前記光スイッチ素子は、光微少電気機械システムの光スイッチであること
を特徴とする付記2に記載の光スイッチ。
【0070】
(付記8) 入力光を波長ごとに分離して複数の出力ポートから出力する複数の分波手段と、
複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波手段と、
付記2に記載の光スイッチとを備え、
前記光スイッチの複数の入力ポートに前記複数の分波手段における複数の出力ポートを接続し、
前記光スイッチの複数の出力ポートに前記複数の合波手段における複数の入力ポートを接続して成ること
を特徴とする光クロスコネクト装置。
【0071】
【発明の効果】
本発明の光XC(光MSW)は、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、従来に較べ小さくすることができる。このため、光XC(光MSW)の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジをさらに小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】第1の実施形態の光クロスコネクト装置の構成(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
【図3】第1の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
【図4】第1の実施形態の光クロスコネクト装置の構成(パイ・ロススイッチの場合)を示す図である。
【図5】第1の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル(パイ・ロススイッチの場合)を示す図である。
【図6】第2の実施形態の光クロスコネクト装置の構成(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
【図7】第2の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成(その1)を示す図である。
【図8】第2の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成(その2)を示す図である。
【図9】第2の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成(その3)を示す図である。
【図10】第2の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成(その4)を示す図である。
【図11】第2の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル(クロスバースイッチの場合)を示す図である。
【図12】第2の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル(パイ・ロススイッチの場合)を示す図である。
【図13】従来の光スイッチの拡張方法を説明する図である。
【符号の説明】
11、21、32、42、52、62 光マトリクススイッチ
31、33、51 光クロスコネクト装置
41 光分波器
43 光合波器
44 制御回路
45 メモリ
49 光スイッチ素子
Claims (5)
- 複数の2入力2出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する光マトリクススイッチ、を備える光スイッチの入出力数を増設する光スイッチ拡張方法において、
前記光マトリクススイッチを第1光マトリクススイッチとして、該第1光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第1光マトリクススイッチと同一構成である第3光マトリクススイッチにおける複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第2光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第3光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートにそれぞれ接続するステップと、
前記第1光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第1光マトリクススイッチと同一構成である第4光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第2光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第4光マトリクススイッチの複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップとを備えること
を特徴とする光スイッチ拡張方法。 - 複数の2入力2出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する第1ないし第4光マトリクススイッチを備え、
前記第1光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第3光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第2光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第3光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第1光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第4光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第2光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第4光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続してなること、
を特徴とする光スイッチ。 - 前記第1ないし第4光マトリクススイッチは、クロスバー型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする請求項2に記載の光スイッチ。 - 前記第1ないし第4光マトリクススイッチは、パイ・ロス型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする請求項2に記載の光スイッチ。 - 入力光を波長ごとに分離して複数の出力ポートから出力する複数の分波手段と、
複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波手段と、
請求項2に記載の光スイッチとを備え、
前記光スイッチの複数の入力ポートに前記複数の分波手段における複数の出力ポートを接続し、
前記光スイッチの複数の出力ポートに前記複数の合波手段における複数の入力ポートを接続して成ること
を特徴とする光クロスコネクト装置。
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