JP7181456B2 - 光通信ノード - Google Patents

Description

本発明は、波長分割多重通信ネットワークに適用可能な光通信ノードに関する。

近年、大容量の光通信ネットワークの構築に伴い、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信技術が注目を集め、ＷＤＭ方式の設備が普及している。一般に、ＷＤＭノードにおいては、光信号は直接制御されず、一度電気信号に変換され、その後に電気信号の経路のスイッチングが行われる。ところが、光信号を電気信号に変換した後に経路がスイッチングされる方式では、ノードにおける処理能力の高負荷化、通信速度律速、高消費電力化が課題になっていた。

そこで、電気信号への変換及びスイッチングを介さず、光信号のまま信号処理を行うために、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）に代表されるトランスペアレントなネットワークシステムの重要度が増している。また、ＲＯＡＤＭを構成する光デバイスとして、例えば波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）等のスイッチングデバイスの開発が精力的に進められている。例えば、非特許文献１には、空間多重分割（ＳＤＭ：Spatial Division Multiplexing）通信技術におけるＲＯＡＤＭを構成するＷＳＳの一例が開示されている。

ＷＳＳの光信号処理デバイスにおける基本的な構成と動作原理を説明する。入力光ファイバから入力されたＷＤＭ信号は、コリメータにてコリメート光として空間を伝播し、複数のレンズ及び波長分波するための回折格子を通過した後、再びレンズを介して集光される。ＷＤＭ信号の集光位置には、光信号に所望の位相変化を与えるための空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）が配置される。ＳＬＭとしては、ＭＥＭＳ（Micro-electro mechanical system）技術によるマイクロミラーアレイ、液晶セルアレイ、ＤＭＤ（Digital mirror device）、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）等が用いられる。ＳＬＭによって各光信号には所望の位相変化を与えられ、位相が変化した各光信号はＳＬＭによって反射される。反射された各光信号は、レンズを介して回折格子に入射し、波長合波された後、レンズを介して出力ファイバに結合する。ＷＳＳには、少なくとも１本の入力ファイバの他、出力ファイバが複数本配置されている。ＳＬＭにおいて光信号を所望の角度に偏向することによって、反射された光信号が結合する出力ファイバを選択し、スイッチングを行うことができる。

ＷＤＭノードでは、上述のように動作する光スイッチが複数個実装される形態が知られている。図１は、１つのノードに複数個のＷＳＳが実装されたＷＤＭノード１００の構成を示す概略図である。ＷＤＭノード１００に入射した光信号は、ＷＳＳ群１０１によって波長選択的にドロップもしくはスルーの経路に進むように設定される。ＷＳＳ群１０１においてドロップされた光信号は、波長分波機能部群１０２において波長に応じて進む経路を決められ、受信器群１０３に入射し、所望の受信器に到達する。一方、ＷＤＭノード１００における送信器群１０４から送信された光信号は、波長合波機能部群１０５を経て、ＷＳＳ群１０６によって隣接するノード（図示略）に向けて伝送される。

ＷＤＭノード１００においてスルー設定を実施した場合、ＷＤＭノード１００に入射した光信号は、入力側に配置されたＷＳＳ群１０１、出力側に配置されたＷＳＳ群１０６、及びＷＳＳ群１０１とＷＳＳ群１０６とを互いに接続するシャッフル配線部１０７のそれぞれを通過する。以下、ＷＳＳ群１０１，１０６、シャッフル配線部１０７をまとめて波長クロスコネクト（ＷＸＣ：optical cross-connect）機能部１０８と称する。

ＷＤＭノード１００では、Ｄｒｏｐ側に配置された複数の方路Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎからの光信号が、ＷＳＳ群１０１の互いに異なるＷＳＳに入力される。ｎは、２以上の任意の自然数を表す。ＷＸＣに求められる機能は、いずれの方路Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎから入力された光信号でも、任意の方路Ａ１，Ａ２，…，Ａｎに切り替えて出力する機能である。そのため、ＷＳＳ群１０１に含まれる任意のＷＳＳ、例えば方路Ｄ１から光信号が入力されるＷＳＳ－Ｄ１では、光信号の出力先を、ＷＳＳ群１０６に接続される全ての方路Ａ１，Ａ２，…，Ａｎのいずれかに切り替え可能とする必要がある。したがって、ＷＳＳ群１０６に含まれる全てのＷＳＳに対して、ＷＳＳ群１０１に含まれるＷＳＳからの接続ポートを少なくとも１ポートずつ接続することになる。方路Ｄ２，…，Ｄｎに関しても方路Ｄ１に関する上述の構成が必要になる。その場合、ＷＳＳ群１０１及びＷＳＳ群１０６に含まれるＷＳＳ同士の間にはメッシュ状の光配線が設けられ、これらの光配線がシャッフル配線部１０７を構成する。従来は、Ａｄｄ側とＤｒｏｐ側には、互いに同一の構成を備えるＷＳＳが用いられていた。ＷＳＳの構成が同一となることによって、システム運用の現場で保持する用品数を削減することができ、また、装置故障時の交換も迅速になる等のメリットが生じるためである。このような構成によって、複数の方路Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎの信号を任意の方路Ａ１，Ａ２，…，Ａｎに出力できるＷＤＭノード１００が実現される。

鈴木賢哉，山口慶太，中島光雅，妹尾和則，橋本俊和，福徳光師，宮本裕：「ＳＤＭネットワーク用波長選択スイッチデバイス」，電子情報通信学会技術研究報告〔光通信インフラの飛躍的な高度化〕，pp. 14-19 (2017. 11).

しかしながら、上述のシャッフル配線部１０７をはじめとする従来のＷＸＣは、単芯の光ファイバをＷＳＳ群１０１，１０６の各ＷＳＳ同士を接続する接続ポートとして、１ポートずつ配線することによって構成されていた。このような構成は、ＷＤＭノード１００に接続される方路の数に増減が生じても、光ファイバの接続を再構成すれば対応できるため、高い拡張性を有する。その一方、非常に複雑な配線を作業者が確認しながら行うため、光ファイバをメッシュ状に複数配線する構成には、誤接続のリスクがあり、広いスペースが求められ、且つ配線作業に労力と時間がかかるという問題があった。

単芯の光ファイバがメッシュ状に複数配線された構成とは別のＷＸＣの構成として、Planar Lightwave Circuit（ＰＬＣ）に代表されるような平面光波回路を用いてシャッフル配線を行う構成が考えられる。ＷＳＳ同士を接続する配線が光導波路として平面光波回路に予め作り込まれ、且つ小型であるため、平面光波回路を用いる構成では、誤接続のリスク低減や接続作業の労力と時間の削減が期待される。

しかしながら、平面光波回路を用いるＷＸＣの構成では、ＰＬＣを経由することによる接続損失が生じ、さらに平面型のデバイスの所定の面内でシャッフル配線を実現しようとすることで光導波路の交差回数が非常に大きくなる。例えば、導波路の交差損失を仮に０．１ｄＢ程度と見積もると、光導波路の交差回数が１～２回程度であれば、交差損失の合計値は無視できる程度であると考えられる。ところが、ＷＤＭノードの規模の拡大に伴い、方路の数が１０以上になると、光導波路の交差回数が１００を超える場合も考えられる。その場合、交差損失の合計値が１０ｄＢ前後に達し、光伝送品質の劣化が懸念される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、低損失且つ接続作業の労力と時間を削減可能な光通信ノードを提供する。

本発明の光通信ノードは、Ｄｒｏｐ側に複数本の方路を有し、Ａｄｄ側に複数本の方路を有し、Ｄｒｏｐ側の任意の前記方路とＡｄｄ側の任意の前記方路とを自在に接続可能な光通信ノードであって、Ｄｒｏｐ側及びＡｄｄ側のいずれか一方側の前記方路の本数がｍ本であり、Ｄｒｏｐ側及びＡｄｄ側のいずれか他方側の前記方路の本数がｋ本であり、ｍ及びｋはそれぞれ２以上の自然数であり、前記一方側の前記方路に接続され、少なくとも１本の入力ポートと少なくともｋ本の出力ポートとを有する少なくともｍ台の波長選択スイッチと、前記他方側の前記方路に接続され、少なくとも１本の入力ポートと少なくともｍ本の出力ポートとを有する少なくともｋ台の波長選択スイッチと、を備え、前記一方側の前記方路に接続されたａ番目の前記波長選択スイッチにおけるｂ番目の前記出力ポートの第１接続番号がｆ（ａ，ｂ，ｋ）で表現され、前記他方側の前記方路に接続されたｃ番目の前記波長選択スイッチにおけるｄ番目の前記出力ポートの第２接続番号がｇ（ｃ，ｄ，ｋ）で表現されるとき、ｆ（ａ，ｂ，ｋ）≠ｇ（ｃ，ｄ，ｋ）である。但し、ａ，ｄは１以上ｍ以下の整数であり、ｂ，ｃは１以上ｋ以下の整数である。前記一方側の前記方路に接続されたａ番目の前記波長選択スイッチにおけるｂ番目の前記出力ポートの第１接続番号が（ａ－１）×ｋ＋ｂで表現され、前記他方側の前記方路に接続されたｃ番目の前記波長選択スイッチにおけるｄ番目の前記出力ポートの第２接続番号が（ｄ－１）×ｋ＋ｃで表現される。前記第２接続番号は、１台目からｋ台目までの前記波長選択スイッチのそれぞれの１本目の出力ポートに前記波長選択スイッチの番号順に付番され、続いて１台目からｋ台目までの前記波長選択スイッチの２本目、・・・、（ｍ－１）本目、ｍ本目の前記出力ポートの番号ごとに順次、互いに同じ番号の前記出力ポートに前記波長選択スイッチの番号順に付番されている。前記第１接続番号の前記出力ポートのそれぞれが同じ値の前記第２接続番号の前記出力ポートと接続されている。

本発明の光通信ノードでは、前記一方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチは、空間フーリエ変換を行う少なくとも１つのレンズと、１つの回折格子と、１つの空間光変調器と、を有してもよい。前記他方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチは、空間フーリエ変換を行う２つのレンズと、前記２つのレンズの間に配置された１つの回折格子と、１つの空間光変調器と、を有してもよい。

本発明の光通信ノードでは、前記一方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチ及び前記他方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチはそれぞれ、１つの平面光波回路を有してもよい。

本発明によれば、低損失且つ接続作業の労力と時間を削減可能な光通信ノードを提供できる。

１つのノードに複数個のＷＳＳが実装されたＷＤＭノードの構成を示す概略図である。 図１に示すＷＤＭノードの部分的な概略図である。 本発明の第１実施形態のＷＤＭノードの部分的な概略図である。 図２に示すＷＤＭノードのコネクタ配置の模式図である。 図２に示すＷＤＭノードのコネクタ配置の別の模式図である。 図３に示すＷＤＭノードのコネクタ配置の模式図である。 図３に示すＷＤＭノードのコネクタ配置の別の模式図である。 本発明の第２実施形態における多連集積ＷＳＳの平面図である。 図８に示す多連集積ＷＳＳの光導波路基板の平面図である。 図８に示す多連集積ＷＳＳの変形例の平面図である。 図９に示す多連集積ＷＳＳの光導波路基板の平面図である。 図８に示す多連集積ＷＳＳ及び図１０に示す多連集積ＷＳＳを備えるＷＤＭノードの概略図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態の光通信ノードについて説明する。
なお、本明細書及び図面において、同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。

図２は、ＷＤＭノード１００の部分概略図である。図２に示すように、ＷＤＭノード２００において、ＷＳＳ群１０１，１０６同士は、シャッフル配線部１０７を介して接続されている。ＷＤＭノード２００の機能をわかりやすく説明するために、図２では、Ａｄｄ側及びＤｒｏｐ側のポート及び各構成が省略されている。以下、Ｄｒｏｐ側のｍ番目のＷＳＳ（波長選択スイッチ）１１１に接続されている方路はＤｍと記載し、Ａｄｄ側のｋ番目のＷＳＳ１１６に接続されている方路はＡｋと記載する。ｍ，ｋは、２以上の任意の自然数を表し、光信号の行先を意味する。

各ＷＳＳ１１１は、少なくとも１本の入力ポートと複数の出力ポート１２１を有する。各ＷＳＳ１１６は、少なくとも１本の入力ポートと複数の出力ポート１２６を有する。本明細書及び図面等では、出力ポート１２１の各々に、各ＷＳＳ１１１に接続される方路の名称に加えて、頭文字Ｐとポート番号との数字の組合せを付し、ポート毎に識別する。例えば、方路Ｄ１に接続されるＷＳＳ１１１の２番目の出力ポートは、「Ｄ１－Ｐ２」と記載する。なお、図２では、１番目のＷＳＳ１１１がＷＳＳ－Ｄ１と付記されている。

図２に示すように、出力ポート１２１は、番号の小さい順に、Ａｄｄ側の小さい番号の出力ポート１２６へ配線されている。例えば、方路Ｄ１から方路Ａ１に接続する場合は、方路Ｄ１に接続されるＷＳＳ１１１の出力ポートＤ１－Ｐ１から、Ａｄｄ側の方路Ａ１に接続されたＷＳＳ１１６の出力ポートＡ１－Ｐ１まで間が接続されている。同様に、Ｄｒｏｐ側の方路Ｄｍと、Ａｄｄ側の方路Ａｋの間を接続する場合は出力ポートＤｍ－Ｐｋと出力ポートＡｋ－Ｐｍが接続されている。つまり、各出力ポート１２１のポート番号は、シャッフル配線部１０７を介して対向する方路の番号（行先番号）を意味する。

ここで、ＷＳＳ１１１，１１６に接続される各コネクタのコネクタ番号を導入する。コネクタ番号は、ＷＳＳ１１１毎に、ポート番号の若い順から小さい番号で割り当てられる。１番目のＷＳＳ１１１についてコネクタ番号の割り当て終わると、次の番号のＷＳＳ１１１に移り、コネクタ番号が連番で割り当てられる。ＷＤＭノード２００においては、方路を増設すると、ＷＳＳ単位で出力ポート１２１や出力ポート１２６が増設されるため、ＷＳＳ１１１毎及びＷＳＳ１１６毎に近い番号が割り振られている。

つまり、図２に示すように、出力ポートＤ１－Ｐ１にはＤｒｏｐ側のコネクタＣＤ（１）が接続され、出力ポートＤ１－ＰｋにはコネクタＣＤ（ｋ）が接続されている。出力ポートＤｍ－Ｐ１にはＤｒｏｐ側のコネクタＣＤ（（ｍ－１）ｋ＋１）が接続され、出力ポートＤｍ－ＰｋにはコネクタＣＤ（ｍｋ）が接続されている。

また、出力ポートＡ１－Ｐ１にはＡｄｄ側のコネクタＣＡ（１）が接続され、出力ポートＡ１－ＰｍにはコネクタＣＤ（ｋ）が接続されている。出力ポートＡｋ－Ｐ１にはコネクタＣＡ（（ｍ－１）ｋ＋１）が接続され、出力ポートＡｋ－ＰｍにはコネクタＣＡ（ｍｋ）が接続されている。

コネクタＣＤ，ＣＡの各カッコ内の数字は、コネクタ番号を示す。つまり、ａ番目のＷＳＳ１１１におけるｂ番目の出力ポート１２１のコネクタ番号（第１接続番号）は、（ａ－１）×ｍ＋ｂで表現される。

同一のＷＳＳ１１１，１１６に接続されるコネクタＣＤ，ＣＡの各コネクタ番号は順番に付されているため、接続先のＷＳＳ１１６が物理的に離散すると、コネクタ番号とポート番号との対応関係が解消され、シャッフル配線部１０７が必要となる。即ち、シャッフル配線部１０７を省略するためには、ＷＳＳ群１０１，１０６のいずれか一方において、コネクタ番号とポート番号の対応関係を、従来のようにＡｄｄ側とＤｒｏｐ側で同一のＷＳＳを用いた場合のコネクタ番号とポート番号の対応関係とは異ならせることが重要となる。

（第１実施形態）
図３は、本発明の第１実施形態のＷＤＭノード（光通信ノード）２００の部分概略図である。

Ｄｒｏｐ側のＷＤＭノード２００は、図２に示すＤｒｏｐ側（他方側）のＷＤＭ１００と同様に構成されている。Ｄｒｏｐ側のＷＳＳ群１０１においては、同一のＷＳＳ１１１の各出力ポート１２１に接続されるコネクタＣＤに、連番且つ比較的近いコネクタ番号が付されている。Ｄｒｏｐ側のコネクタ番号について比較的近いとは、両者の差がｋ以下であることを意味する。

一方、Ａｄｄ側（一方側）のＷＤＭノード２００では、コネクタ番号とポート番号との対応関係がＷＤＭ１００とは異なる。各ＷＳＳ２１６は、少なくとも１本の入力ポートと複数の出力ポート２２６を有する。ＷＤＭノード２００において、Ａｄｄ側のｃ番目のＷＳＳ２１６におけるｄ番目の出力ポート２２６のコネクタＣＡのコネクタ番号（第２接続番号）は、（ｄ－１）×ｋ＋ｃで表現される。Ａｄｄ側のＷＳＳ群２０６において、各ＷＳＳ２１６に接続されるコネクタＣＡに、共通のポート番号と、連番且つ比較的近いコネクタ番号が付されている。Ａｄｄ側のコネクタ番号について比較的近いとは、両者の差がｍ以下であることを意味する。

図４及び図５は、ＷＤＭノード１００のコネクタ配置の模式図である。図６及び図７は、ＷＤＭノード２００のコネクタ配置の模式図である。図４から図７において、コネクタ番号は、左上が最も小さくなっており、右方向に進むほど増え、右上から次の行の左端に移り、各行にて同様に順次ナンバリングされている。

図４は、図２に示すＷＤＭノード１００におけるＷＳＳ群１０１のコネクタ配置を示している。図５は、図２に示すＷＤＭノード１００におけるＷＳＳ群１０６のコネクタ配置を示している。ＷＳＳ１１１毎に接続される出力ポート１２１、及びＷＳＳ１１６毎に接続される出力ポート１２６は、図４及び図５の左端から順番に右端に向かって配置されている。また、図４及び図５では、あるＷＳＳ１１１の出力ポート１２１、及びあるＷＳＳ１１６の出力ポート１２６を全て配置し終わったら、１つ下の行に次の番号のＷＳＳ１１１に関わるコネクタＣＤ、及び次の番号のＷＳＳ１１６に関わるコネクタＣＡが配置されている。

一方、図６は図３に示すＷＤＭノード２００におけるＷＳＳ群１０１のコネクタ配置を示している。図７は図３に示すＷＤＭノード２００おけるＷＳＳ群２０６のコネクタ配置を示している。図６は図４と同様であるが、図７に示すように、ＷＳＳ２１６毎に接続される出力ポート２２６は上端から順番に下端に向かって配置されている。あるＷＳＳ２１６の出力ポート２２６を全て配置し終わったら、１つ右側の列に次の番号のＷＳＳ２１６に関わるコネクタＣＡが配置されている。

ここで、Ａｄｄ側の方路に接続されたａ番目のＷＳＳにおけるｂ番目の出力ポート１２１のコネクタ番号をｆ（ａ，ｂ，ｋ）と表現し、Ｄｒｏｐ側の方路に接続されたｃ番目のＷＳＳにおけるｄ番目の出力ポート２２６のコネクタ番号をｇ（ｃ，ｄ，ｋ）と表現する。このとき、ＷＤＭノード２００では、ｆ（ａ，ｂ，ｋ）≠ｇ（ｃ，ｄ，ｋ）となる。
例えば、ａ＝ｃ＝１，ｂ＝ｄ＝２である場合、ｆ（ａ，ｂ，ｋ）＝ｆ（１，２,ｋ）＝ＣＤ（Ｄ１－Ｐ２）＝ＣＤ（２）である。ｇ（ｃ，ｄ，ｋ）＝ｇ（１，２，ｋ）＝ＣＡ（Ａ１－Ｐ２）＝ＣＡ（ｋ＋１）である。ｋ≧２であるから、ＣＤ（２）≠ＣＡ（ｋ＋１）となっている。一方、ｆ（ａ，ｂ，ｋ）＝ｆ（１，２,ｋ）＝ＣＤ（Ｄ１－Ｐ２）＝ＣＤ（２）である。ｇ（ｃ，ｄ，ｋ）＝ｇ（１，２，ｋ）＝ＣＡ（Ａ１－Ｐ２）＝ＣＡ（２）であるから、ＣＤ（２）＝ＣＡ（２）となっている。

図２、図４及び図５からわかるように、ＷＤＭノード１００では、作業者が一定の規則に従って、誤りがないように細心の注意を払いながら、コネクタＣＤ，ＣＡ間を接続しなければならない。一方、図３、図６及び図７からわかるように、ＷＤＭノード２００では、コネクタ番号が同じ値になっている出力ポート１２１，２２６同士が接続されている。そのため、異なるポート番号且つ同一のコネクタ番号のコネクタＣＡをＷＳＳ２１６に接続すれば、従来のシャッフル配線部１０７と同様の効果が得られる。また、ＷＤＭノード２００では、コネクタ番号とポート番号との対応関係がわかりやすいため、作業者が単純な確認のみでコネクタＣＡをＷＳＳ２１６に接続でき、接続作業の労力と時間が低減される。

ＷＤＭノード２００では、シャッフル配線用のＰＬＣ等を用いなくてよいため、光学損失を抑えることができる。

図４及び図６では各出力ポート１２１に単芯のコネクタで接続するように示されているが、複数のコネクタを有する多芯のコネクタを用いて、一括で複数の出力ポート１２１が接続されてもよい。その場合、接続作業がより低減される。例えば、コネクタ番号１からｋまでのコネクタＣＡが集約されたｋ芯のコネクタが用いられてもよい。ＭＰＯ（Multi-fiber Push On）コネクタやＭＴ（Mechanically Transferable）コネクタ等が用いられることで、接続作業量は１／ｋに低減される。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ＷＳＳ１１１，２１６は互いに共通の構成を備えていることを前提としていたが、ＷＳＳ１１１，２１６の各構成が異なっていても、第１実施形態のＷＤＭノード２００と同様の機能は実現可能である。

図８は、図３に示すＷＳＳ群１０１が集積化された多連集積ＷＳＳ５００の平面図である。図８に示すように、多連集積ＷＳＳ５００は、光導波路基板（平面光波回路）５０１、レンズ５０２、回折格子５０３、レンズ５０４、空間光変調器５０５を備えている。光導波路基板５０１の出射側の端面から空間光変調器５０５の入射面までの間の自由空間光学系は、レンズ５０２，５０４の焦点距離をｆとしたとき、４×ｆの光学長に基づいて設計される４－ｆ光学系である。なお、本明細書におけるレンズについては、レンズの焦点距離に点光源を配置することを想定している。即ち、レンズ５０２，５０４は各々点光源をコリメート光に変換（即ち、空間フーリエ変換）できるように各レンズの焦点距離の位置に光源や像面が形成されるように配置される。例えば、焦点距離ｆ_１のレンズと焦点距離ｆ_２のレンズを距離ｔの間隔で配置した場合の合成焦点距離ｆｓは、以下の（１）式にて表すことができる。

上述の２枚のレンズを用いた場合でも、ｆｓの位置に光源を配置する場合には、空間フーリエ変換は１回であるとみなし、レンズは１枚分の機能を有するものと考えることができる。

図９は、光導波路基板５０１の平面図である。図９に示すように、光導波路基板５０１は、入出力導波路群５０６、入出力導波路群５０６が接続されたスラブ導波路５０７、スラブ導波路５０７に接続されたアレイ導波路５０８と、アレイ導波路５０８が接続されるスラブ導波路５０９を備えている。

アレイ導波路５０８は、全て等長で設計されている。アレイ導波路５０８は、入出力導波路群５０６に含まれる複数の入主力導波路のうち、いずれの入主力導波路を選ぶかによって、光導波路基板５０１を通過して自由空間光学系に出射される光ビームの角度とビーム径が決定される機能を有する。このような機能を有する光回路は、Spatial Beam Transformer（ＳＢＴ）と呼ばれている。

多連集積ＷＳＳ５００では、入出力導波路群５０６に含まれる導波路の１つから入力された光信号は、スラブ導波路５０７において、図８に示すｘ軸方向には閉じ込められた状態で、光導波路基板５０１の面内で拡がりつつ伝播する。拡がる光信号の波面は伝播距離に応じた曲率を有するため、スラブ導波路５０７の出射端は、光信号の波面と同じ曲率を有する形状で形成されている。スラブ導波路５０９の出射端には、各々の長さが等しいアレイ導波路５０８が接続されている。光導波路基板５０１の端面のうち、アレイ導波路５０８が接続している端面は、ｙ軸と平行になっている。

アレイ導波路５０８からスラブ導波路５０９を介して自由空間光学系に出射された光信号は、ｙ軸方向に沿って位相が揃った平面波であるため、ｙ軸方向にコリメートされたビームとして空間を伝播する。光信号は、レンズ５０２で平行光とされ、回折格子５０３によって波長毎に角度分波される。回折格子５０３の波長分散軸Ｗは、ｘ軸方向に向いている。波長毎に分波された各光信号は、レンズ５０４を通過し、波長毎に角度変換されて空間光変調器５０５に入射する。レンズ５０２，５０４は、光信号を空間フーリエ変換する。

光信号はそれぞれ波長ごとに空間光変調器５０５によって任意の角度で反射され、再びレンズ５０４、回折格子５０３、レンズ５０２を介して光導波路基板５０１に再結合する。上述の動作によって、多連集積ＷＳＳ５００におけるスイッチング動作が完了する。

上述の構成では、光導波路基板５０１から自由空間光学系にビームが出射する際のｙ軸座標、即ち光信号が出射したＳＢＴ回路の位置によって、空間光変調器５０５に集光するビームのｙ軸方向の位置が決まる。そのため、ｙ軸方向の互いに異なった位置に集光されたビームを空間光変調器５０５によって各々任意の角度に偏向させることによって、複数のＷＳＳ機能を１つの光学系に集積できる。

また、上述の構成では、１つのＳＢＴ回路内から異なる角度で出射した光信号は、空間光変調器５０５の同一の位置に出射される。そのため、あるＷＳＳ１１１における複数の出力ポート１２１を１つのＳＢＴ回路で共有していることになる。したがって、ＳＢＴ回路は、図３に示すＤｒｏｐ側のＷＳＳ群１０１における出力ポート１２１と同一の順で配置されている。

＜変形例＞
多連集積ＷＳＳの構成の変形例として、ＷＳＳ群２０６に含まれる機能を集積した多連集積ＷＳＳの構成例が挙げられる。図１０は、多連集積ＷＳＳ５００の変形例である多連集積ＷＳＳ６００の平面図である。図１０に示すように、多連集積ＷＳＳ６００は、２枚のレンズ５０２，５０４に替えて、１枚のレンズ６０３を備えている。レンズ６０３は、レンズ５０２，５０４と同様に、光信号を空間フーリエ変換する。即ち、多連集積ＷＳＳ６００は、光導波路基板（平面光波回路）６０１、回折格子６０２、レンズ６０３、空間光変調器６０４を備えている。

図１１は、光導波路基板６０１の平面図である。図１１に示すように、光導波路基板６０１の基本構成は、光導波路基板５０１の基本構成と同一である。多連集積ＷＳＳ６００では、自由空間に光信号がビームとして出射される際の角度に応じ、ビームが空間光変調器６０４のｙ軸方向において互いに異なった位置に集光する。

上述の構成では、単一のＳＢＴ回路から異なる角度で出射した光信号が空間光変調器６０４の異なった位置に出射する。そのため、あるＷＳＳ１１１における複数の出力ポート１２１は、１つのＳＢＴ回路で共有されておらず、異なるＷＳＳ１１１で共有されている。したがって、ＳＢＴ回路は、Ｄｒｏｐ側のＷＳＳ群１０１におけるポート番号と同一の順で配置されている。

図１２は、多連集積ＷＳＳ５００，６００を備えたＷＤＭノード７００の概略図である。ＷＤＭノード７００では、４－ｆ光学系を備える多連集積ＷＳＳ５００と、２－ｆ光学系を備える多連集積ＷＳＳ６００が出力ポート１２１，２２６等を挟んで対向している。ＷＤＭノード７００では、多連集積ＷＳＳ５００の光導波路基板５０１の入射側の端面と、多連集積ＷＳＳ６００の光導波路基板６０１の入射側の端面は、第１実施形態で説明した出力ポート１２１、コネクタＣＤ，ＣＡ及び出力ポート２２６によって接続されている。ＷＤＭノード７００によれば、シャッフル配線部１０７を省略したＷＤＭノードを構成できる。また、ＷＤＭノード７００においても、ｋ芯のコネクタが用いられることによって、簡便に構成され、接続作業の労力及び時間が削減される。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。本発明の構成を備えれば、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、可能になっている。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としてもよい。

２００，７００…ＷＤＭノード（光通信ノード）
１０１，１０６，２１６…ＷＳＳ（波長選択スイッチ）
１２１，２２６…出力ポート
５０２，５０４，５０５…レンズ
５０３，６０２…回折格子
５０５，６０４…空間光変調器

Claims (3)

1. Ｄｒｏｐ側に複数本の方路を有し、Ａｄｄ側に複数本の方路を有し、Ｄｒｏｐ側の任意の前記方路とＡｄｄ側の任意の前記方路とを自在に接続可能な光通信ノードであって、
   Ｄｒｏｐ側及びＡｄｄ側のいずれか一方側の前記方路の本数がｍ本であり、
   Ｄｒｏｐ側及びＡｄｄ側のいずれか他方側の前記方路の本数がｋ本であり、
   ｍ及びｋはそれぞれ２以上の自然数であり、
   前記一方側の前記方路に接続され、少なくとも１本の入力ポートと少なくともｋ本の出力ポートとを有する少なくともｍ台の波長選択スイッチと、
   前記他方側の前記方路に接続され、少なくとも１本の入力ポートと少なくともｍ本の出力ポートとを有する少なくともｋ台の波長選択スイッチと、
   を備え、
   前記一方側の前記方路に接続されたａ番目の前記波長選択スイッチにおけるｂ番目の前記出力ポートの第１接続番号がｆ（ａ，ｂ，ｋ）で表現され、
   前記他方側の前記方路に接続されたｃ番目の前記波長選択スイッチにおけるｄ番目の前記出力ポートの第２接続番号がｇ（ｃ，ｄ，ｋ）で表現されるとき、
   ｆ（ａ，ｂ，ｋ）≠ｇ（ｃ，ｄ，ｋ）であり、
   前記一方側の前記方路に接続されたａ番目の前記波長選択スイッチにおけるｂ番目の前記出力ポートの第１接続番号が（ａ－１）×ｋ＋ｂで表現され、
   前記他方側の前記方路に接続されたｃ番目の前記波長選択スイッチにおけるｄ番目の前記出力ポートの第２接続番号が（ｄ－１）×ｋ＋ｃで表現され、
   前記第２接続番号は、１台目からｋ台目までの前記波長選択スイッチのそれぞれの１本目の出力ポートに前記波長選択スイッチの番号順に付番され、続いて１台目からｋ台目までの前記波長選択スイッチの２本目、・・・、（ｍ－１）本目、ｍ本目の前記出力ポートの番号ごとに順次、互いに同じ番号の前記出力ポートに前記波長選択スイッチの番号順に付番され、
   前記第１接続番号の前記出力ポートのそれぞれが同じ値の前記第２接続番号の前記出力ポートと接続されてい る、
   光通信ノード。
2. 前記一方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチは、
   空間フーリエ変換を行う少なくとも１つのレンズと、
   １ つの回折格子と、
   １ つの空間光変調器と、
   を有し、
   前記他方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチは、
   空間フーリエ変換を行う２つのレンズと、
   前記２つのレンズの間に配置された １つの回折格子と、
   １つの空間光変調器と、
   を有する、
   請求項１に記載の光通信ノード。
3. 前記一方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチ及び前記他方側の前記方路に接続された前記波長選択スイッチはそれぞれ、１つの平面光波回路を有する、
   請求項１又は２に記載の光通信ノード。

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