特許 5982669 光パスクロスコネクト装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5982669

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】光パスクロスコネクト装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/27 20130101AFI20160818BHJP

   H04J 14/00 20060101ALI20160818BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   H04B9/00 270

   H04B9/00 E

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-221418(P2011-221418)

(22)【出願日】2011年10月5日

(65)【公開番号】特開2013-85011(P2013-85011A)

(43)【公開日】2013年5月9日

【審査請求日】2014年10月3日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、独立行政法人情報通信研究機構、高度通信・放送研究開発委託研究／研究開発課題：ダイナミック適応型フォトニックノード構成技術に関する研究、産業技術力強化法第１９条の適応を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】503360115

【氏名又は名称】国立研究開発法人科学技術振興機構

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 健一

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 浩

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４０９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６１６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２９５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８４３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００７６０１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１４０５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９５１３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ１０／００−１０／９０

Ｈ０４Ｊ１４／００−１４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光入力ファイバからの波長分割多重光を波長に応じて複数の光出力ファイバへルーティングする光パスクロスコネクト装置であって、
複数個の出力ポートを有し、前記複数の光入力ファイバからの各波長分割多重光を、該複数の光入力ファイバ毎の波長に応じて前記複数個の出力ポートのうちの任意の出力ポートへそれぞれ選択的に出力する複数の波長選択スイッチと、
該複数の波長選択スイッチの各々の複数個の出力ポート毎にそれぞれ設けられ、該複数の波長選択スイッチによりそれぞれ選択されて該波長選択スイッチの複数個の出力ポートからそれぞれ出力された光信号を、該複数個の出力ポート毎に、該複数個の出力ポートからの波長群に応じて前記複数本の光出力ファイバのうちの各々の隣接ノードに接続されるｎ本の任意の光出力ファイバへそれぞれ選択的に出力する複数の波長群選択スイッチと、
該波長群選択スイッチから前記ｎ本の光出力ファイバのいずれかへ向かってそれぞれ出力される波長群を該ｎ本の光出力ファイバ毎に合流して、該ｎ本の光出力ファイバへそれぞれ入力させる光合流器と
を、含むことを特徴とする光パスクロスコネクト装置。

【請求項2】

前記波長選択スイッチは、前記複数の光入力ファイバによりそれぞれ伝送されてくる波長分割多重光に含まれるドロップ波長を選択して電気レイヤの所定のルータへ出力するドロップ用出力ポートをさらに備え、
前記波長選択スイッチの出力ポート数をＤ（２以上の整数）とすると、該波長選択スイッチは、１×（Ｄ＋１）で構成されているものであることを特徴とする請求項１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項3】

前記光合流器は、前記電気レイヤの所定のルータから出力されたアド波長を受け入れるアド用入力ポートをさらに備え、（ｎＤ＋１）×１で構成されているものであることを特徴とする請求項２の光パスクロスコネクト装置。

【請求項4】

前記波長選択スイッチの出力ポート数は、前記光パスクロスコネクト装置に隣接するノードの数、或いは光ネットワーク内の各々のノードに隣接するノード数の最大値以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項5】

前記光パスクロスコネクト装置からそれに隣接する各ノードiへそれぞれ出力する各光出力ファイバの本数をAiとすると、該波長群選択スイッチの各光出力ファイバの本数Aiは、隣接する各ノードへの出力ファイバの本数Aiの最大値以上の本数であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項6】

前記波長分割多重光は、波長が順次異なる連続的波長の波長チャンネルから構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項7】

前記波長分割多重光は、波長が不連続な波長チャンネルから構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項8】

前記波長分割多重光は、信号のビットレートが相互に異なる波長チャンネルを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項9】

前記波長分割多重光は、波長間隔が相違する波長の波長チャンネルを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項10】

前記光合流器は、逆向きに用いる波長群乃至波長選択スイッチから構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項11】

前記光パスクロスコネクト装置の光入力ファイバが光出力ファイバとして用いられ、前記光パスクロスコネクト装置の光出力ファイバが光入力ファイバとして用いられて、逆方向の光パスクロスコネクト装置として機能させられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１の光パスクロスコネクト装置。

【請求項12】

前記ドロップ用出力ポートを備える波長選択スイッチは、アド入力ポートを備える光合流器として機能させられ、前記アド入力ポートを備える光合流器はドロップ用出力ポートを備える光分岐素子として機能させられることを特徴とする請求項３の光パスクロスコネクト装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ネットワークに設けられ、入力された光信号を所望の出力ポートから出力させるとともに終端処理を行なうことが可能な光パスクロスコネクト装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

たとえば、所定の通信波長帯のたとえば１００ＧＨｚ毎に分割された複数個の波長チャネル(wave channel or light path)にそれぞれ対応する複数の波長毎にＧＨｚからＴＨｚオーダの所定のビットレートの光信号が合波された１群の波長群が複数群たとえばＭ群含む波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光が、所定のノードから他の複数のノードへ複数本(ｎ本：各ノード間で一定でなくて構わない)ずつの光入力ファイバおよび光出力ファイバを介して並列的に伝送される光ネットワークが知られている。また、このような光ネットワークにおいて波長群単位で方路切換し或いは波長単位で方路切換(ルーティング)を行うノードでは、そのノードが目的地である信号に対して、ルータ等を用いて電気的信号と波長単位の光信号との間の信号変換を行う電気レイヤＥＬに対して、上記ｎ本の光入力ファイバを介して伝送されてきた波長群中にそれぞれ含まれるｍ個の波長チャンネルから所定波長の光信号を抽出してドロップさせ、或いは、電気信号から所定のルータで変換された光信号を所定の光ファイバ内の波長分割多重光へ加入(アド)するための、比較的大規模な多入力多出力光スイッチ装置である光マトリックススイッチ装置が用いられる。特許文献１には、その一例が記載されている。

【0003】

ところで、上記ノードとして、たとえば図８および図９にそれぞれ示す光パスクロスコネクト装置が提案されている。図８の光パスクロスコネクト装置は、波長選択スイッチベースで構成されており、Ｎ本の光入力ファイバＦin1〜ＦinN毎に設けられて、それら光入力ファイバＦin1〜ＦinNからの波長分割多重光を構成する波長群から複数本(Ｎ本)の光出力ファイバＦout1〜ＦoutNのうちの任意の光出力ファイバへ向かう波長を選択するＮ（ｎＤ）個の１×（ｎＤ＋１）波長選択スイッチＷＳＳと、複数本(Ｎ本)の光出力ファイバＦout1〜ＦoutN毎に設けられ、前記Ｎ（ｎＤ）個の１×（ｎＤ＋１）波長選択スイッチＷＳＳからそれぞれ出力される波長群を合波して複数本(Ｎ本)の光出力ファイバＦout1〜ＦoutNのうちその波長群が指向する所望の光出力ファイバへ出力するｎＤ個の（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣとを、備えている。図８に示す光パスクロスコネクト装置は、（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣは、上記１×（ｎＤ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ と同様に構成されて逆方向に用いられたものであり、入出力が反転しても同じ機能を出すことができる対称構造に構成されている。また、図９に示す光パスクロスコネクト装置は、図８に示す光パスクロスコネクト装置と比較して、（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣが光カップラにより構成されている点で相違し、他は同様に構成されている。図９に示す光パスクロスコネクト装置は、非対称構造に構成されており、（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣがホトカプラの組合せによっても構成されるが光合流器ＷＢＣの損失が大きいという特徴がある。図８および図９に示す光パスクロスコネクト装置では、電気レイヤＥＬのルータから所定波長で送信されるアド信号をＮ本の出力ファイバＦout1〜ＦoutNのうち、そのアド信号が指向する所望の光出力ファイバ内の波長分割多重光へ加えるためのアド用１×ｎＤ波長選択スイッチＷＳＳが設けられている。また、光入力ファイバＦin1〜ＦinNからの波長分割多重光に含まれる所定波長のドロップ信号を電気レイヤＥＬの所望のルータへドロップさせるためのドロップ用ｎＤ×１光合流器ＷＢＣが設けられている。

【0004】

ところで、光ネットワーク内の複数個(Ｄ個)のノード＃１〜＃Ｄから、ｎ本毎の光入力ファイバをそれぞれ介して上記の光パスクロスコネクト装置へ入力され、この光パスクロスコネクト装置において、他のｎ本毎の光出力ファイバをそれぞれ介して上記複数個（Ｄ個）のノード＃１〜＃Ｄへ、波長群単位で方路切換し或いは波長単位で方路切換が行われるとすると、図８および図９に示される光パスクロスコネクト装置では、それに用いられている波長選択スイッチは、Ｎ(＝ｎ・Ｄ)個の１×（ｎＤ＋１）波長選択スイッチＷＳＳから構成され、仮に、アドおよびドロップ機能を省いた上で、ｎ＝１０、Ｄ＝１０であるとして、光ファイバの本数Ｎ(＝ｎＤ)が１００本であるとすると、１００個の１×１００波長選択スイッチが必要となる。しかし、波長選択スイッチは、現状では、図１０に示す三次元ＭＥＭＳ光スイッチで構成されるか、或いは、図１１に示す、Ｎ本の光入力ファイバ毎に設けられてそれぞれ入力される波長分割多重光を波長毎に分波するＮ個の分波器と、Ｎ個の分波器で分波された波長毎に方路切り換えを行うＮ×ｍ個（ｍはファイバ当たりの波長数）の１×Ｎ光スイッチと、それらの１×Ｎ光スイッチからの出力波長をそれぞれ受けて合波し、Ｎ本の光出力ファイバへ出力するＮ×Ｎ個のＮ×１合波器とで構成される。このため、上記Ｎ個の１×Ｎ波長選択スイッチを図１０に示す三次元ＭＥＭＳ光スイッチで構成しようとすると、各波長選択スイッチ毎にＮ本の入光出力ファイバの他に、分光用グレーティングおよび集光レンズの他、１光入力ファイバ当たりの波長数ｍ個のマイクロミラーおよびそれを駆動するアクチュエータを必要とするため、装置が複雑且つ大規模となり、価格的にも極めて高価であるという問題があった。また、図１１に示す、Ｎ個の分波器で分波された波長毎に方路切り換えを行なうＮ×ｍ個（ｍはファイバ当たりの波長数）の１×Ｎ光スイッチと、それらの１×Ｎ光スイッチからの出力波長をそれぞれ受けるＮ×ｍ個のＮ×１合波器とで構成する場合には、ファイバ毎に対応する部品、即ち、１個の分波器、ｍ個の１×Ｎ光スイッチ、Ｎ個のＮ×１合波器をプレーナー光導波回路(ＰＬＣ)技術を用いて単一の基板上に集積化できるという可能性があるが、１×Ｎ光スイッチが多数の光スイッチから構成されるため、規模が大きく、これも実用が困難であるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２５２６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

これに対して、図１２に示す光パスクロスコネクト装置を考えることができる。この光パスクロスコネクト装置では、複数個(Ｄ個)のノード＃１〜＃Ｄから、ｎ本毎の光入力ファイバをそれぞれ介して所定の光パスクロスコネクト装置へ入力され、他のｎ本毎の光出力ファイバをそれぞれ介して上記複数個(Ｄ個)のノード＃１〜＃Ｄへ、波長群単位で方路切換し或いは波長単位で方路切換が行われるとともに、伝送されてきた波長群中に含まれる所定の波長チャンネルから所定波長の光信号が抽出されてドロップされ、或いは、逆に、電気信号から所定のルータで変換された光信号が所定の光ファイバ内へ加入(アド)される。このような光パスクロスコネクト装置は、たとえば、Ｎ(＝ｎ・Ｄ)本の光入力ファイバ毎に設けられて、その光入力ファイバで伝送されてきた１群の波長群を構成する波長から任意の波長を選択して任意の出力ファイバへそれを供給する２段構成のｎＤ個の１×（Ｄ＋１）第１波長選択スイッチ（１×（Ｄ＋１） ＷＳＳ）およびｎＤ^２個の１×ｎ第２波長選択スイッチ（１×ｎ ＷＳＳ）と、Ｎ(＝ｎ・Ｄ)本の出力ファイバ毎に設けられ、上記１×ｎ第２波長選択スイッチからそれぞれ出力される波長を合波して光出力ファイバへ出力するｎＤ個の（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣとを、備えている。

【0007】

一般に、波長選択スイッチは、今現在では１×９程度が最大規模であり、その価格は１個で１００万円程度である。このため、上記において、仮に、ｎ＝１０、Ｄ＝１０であるとして、光ファイバの本数Ｎ(＝ｎＤ)が１００本であるとすると、ｎＤ個の１×（Ｄ＋１）第１波長選択スイッチとｎＤ^２個の１×ｎ第２波長選択スイッチとで、１１００個となり、未だ、価格的に実用性に乏しいという問題があった。

【0008】

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、方路切換機能を有し且つ大幅に低価格な光パスクロスコネクト装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、複数の光入力ファイバからの波長分割多重光を波長に応じて複数の光出力ファイバへルーティングする光パスクロスコネクト装置であって、（ａ）複数個の出力ポートを有し、前記複数の光入力ファイバからの各波長分割多重光を、該複数の光入力ファイバ毎の波長に応じて前記複数個の出力ポートのうちの任意の出力ポートへそれぞれ選択的に出力する複数の波長選択スイッチと、（ｂ）該複数の波長選択スイッチの各々の複数個の出力ポート毎にそれぞれ設けられ、該複数の波長選択スイッチによりそれぞれ選択されて該波長選択スイッチの複数個の出力ポートからそれぞれ出力された光信号を、該複数個の出力ポート毎に、該複数個の出力ポートからの波長群に応じて前記複数本の光出力ファイバのうちの各々の隣接ノードに接続されるｎ本の任意の光出力ファイバへそれぞれ選択的に出力する複数の波長群選択スイッチと、（ｃ）該波長群選択スイッチから前記ｎ本の光出力ファイバのいずれかへ向かってそれぞれ出力される波長群を該ｎ本の光出力ファイバ毎に合流して、該ｎ本の光出力ファイバへそれぞれ入力させる光合流器とを、含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

このように構成された本発明の光パスクロスコネクト装置によれば、複数の光入力ファイバからの波長分割多重光を波長に応じて複数の光出力ファイバへルーティングするために、前記複数の光入力ファイバからの各波長分割多重光を、その複数の光入力ファイバ毎の波長に応じてＤ本の出力ポートのうちの任意の出力ポートへそれぞれ選択的に出力する複数の波長選択スイッチと、その複数の波長選択スイッチの各々の複数個の出力ポート毎にそれぞれ設けられ、その複数の波長選択スイッチによりそれぞれ選択されて該波長選択スイッチの複数の出力ポートからそれぞれ出力された光信号を、その出力ポート毎に、その出力ポートから波長群に応じて前記複数の光出力ファイバのうちの任意の光出力ファイバへそれぞれ選択的に出力する複数の波長群選択スイッチとから、２段構成の波長および波長群選択スイッチが採用されているので、１段構成の波長選択スイッチに比較して、波長選択スイッチの出力ポート数が（Ｄ＋１）/（ｎＤ＋１）と大幅に削減される。また、２段構成の波長選択スイッチを採用して、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチがＮ（＝ｎ・Ｄ）個、１×ｎ波長選択スイッチがＮＤ（＝ｎ・Ｄ^２）個を用いる場合に比較して、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチがＮ（＝ｎ・Ｄ）個、１×ｎ波長群選択スイッチがＮＤ（＝ｎ・Ｄ^２）個となり、波長選択スイッチの個数は１/（１＋Ｄ）と大幅に削減される。この波長群選択スイッチは、プレーナ技術により１基板の上に光集積導波回路として構成されることができるので、光パスクロスコネクト装置が小型に且つ経済的に実現できる。波長群選択スイッチは、その構成上、波長選択スイッチに比較して、装置規模や価格の制約は極めて小さい。

【0011】

ここで、好適には、前記波長選択スイッチは、前記複数の光入力ファイバ毎に設けられ、該光入力ファイバからの波長分割多重光を構成する波長群から前記複数の光出力ファイバのうちの任意の出力ファイバへ向かう波長を波長毎に選択するものであり、前記波長群選択スイッチは、前記複数の波長選択スイッチの出力ポート毎に設けられ、その波長選択スイッチから出力された複数の波長から成る波長群を、波長群毎に前記複数の光出力ファイバのうちの任意の出力ファイバへ出力するものであり、前記光合流器は、前記複数の出力ファイバ毎に設けられ、該波長群選択スイッチからそれぞれ出力される波長群を合波して該複数の出力ファイバのうち該波長群が指向する出力ファイバへ出力するものである。

【0012】

また、好適には、前記波長選択スイッチは、前記複数の光入力ファイバによりそれぞれ伝送されてくる波長分割多重光に含まれるドロップ波長を選択して電気レイヤの所定のルータへ出力するドロップ用出力ポートをさらに備え、前記波長選択スイッチの出力ポート数をＤ(２以上の整数)とすると、その波長選択スイッチは１×(Ｄ＋１)で構成されているものである。このようにすれば、光パスクロスコネクト装置は入力ファイバ毎にドロップ機能を備えることができる。

【0013】

また、好適には、前記光合流器は、前記電気レイヤの所定のルータから出力されたアド波長を受け入れるアド用入力ポートをさらに備え、（ｎＤ＋１）×１で構成されているものである。このようにすれば、光パスクロスコネクト装置は出力ファイバ毎にアド機能を備えることができる。

【0014】

また、好適には、前記波長選択スイッチの出力ポート数Ｄの値は、前記光パスクロスコネクト装置に隣接するノードの数、或いは光ネットワーク内の各々のノードに隣接するノード数の最大値以上である。このようにすれば、どのノードへ行くか或いはどの光出力ファイバを選択するかに関して、設計の自由度が高められる。

【0015】

また、好適には、前記光パスクロスコネクト装置からそれに隣接する各ノードｉへそれぞれ出力する各光出力ファイバの本数をＡｉとすると、波長群選択スイッチの各光出力ファイバの本数Ａｉは、隣接する各ノードへの出力ファイバの本数Ａｉの最大値以上の本数である。このようにすれば、隣接する各ノードとの間の信号伝送に関して、設計の自由度が高められる。

【0016】

また、好適には、前記波長分割多重光は、波長が順次異なる連続的波長の波長チャンネルから構成される。このようにすれば、連続的波長の波長チャンネルが用いられるので、設計が容易となる利点がある。

【0017】

また、好適には、前記波長分割多重光は、波長が不連続な波長チャンネルから構成される。このようにすれば、設計の自由度が高められる利点がある。

【0018】

また、好適には、前記波長分割多重光は、信号のビットレードが相互に異なる波長チャンネルを含んで構成される。このようにすれば、光パスクロスコネクト装置の汎用性が高められる。

【0019】

また、好適には、前記波長分割多重光は、波長間隔が相違する波長の波長チャンネルを含んで構成される。このようにすれば、光パスクロスコネクト装置の汎用性が高められる。

【0020】

また、好適には、前記光合流器は、逆向きに用いる波長群選択スイッチから構成されている。このようにすれば、光パスクロスコネクト装置を構成する要素の種類が少なくなり、製造が容易となるとともに、プレーナ光導波路技術を用いて共通の基板上に集積化し、モノリシック化できる利点がある。

【0021】

また、好適には、前記光パスクロスコネクト装置の光入力ファイバが光出力ファイバとして用いられ、その光パスクロスコネクト装置の光出力ファイバが光入力ファイバとして用いられて、逆方向の光パスクロスコネクト装置として機能させられるものである。このようにすれば、ノード設計の自由度が高められる。

【0022】

また、好適には、前記ドロップ用出力ポートを備える波長選択スイッチは、アド入力ポートを備える光合流器として機能し、前記アド入力ポートを備える光合流器はドロップ用出力ポートを備える光分岐素子として機能するものである。このようにすれば、ノード設計の自由度が高められる。

【0023】

また、好適には、前記光パスクロスコネクト装置は、プレーナー光導波回路(ＰＬＣ)技術を用いて、前記複数の波長選択スイッチ、波長群選択スイッチ、光合流器を共通基板上に形成して集積し、モノリシック構造とされる。このようにすれば、光パスクロスコネクト装置が、小型となるだけでなく、生産性が向上して一層低価格となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施例の光パスクロスコネクト装置を含む光ネットワークを説明するための概念図である。

【図2】図１の光ネットワークにおいてノードを構成する光パスクロスコネクト装置の機能を説明する図である。

【図3】図１の光ネットワークにおいて伝送される波長分割多重光であって、連続配置型波長群から構成される場合を説明する図である。

【図4】図１の光ネットワークにおいて伝送される波長分割多重光であって、不連続配置型波長群から構成される場合を説明する図である。

【図5】図１および図２の光パスクロスコネクト装置の要部構成を説明する概略図である。

【図6】図５の光パスクロスコネクト装置に用いられている波長群選択スイッチの構成を説明する図である。

【図7】図６の波長群選択スイッチに含まれるサイクリックＡＷＧの機能を説明する図である。

【図8】１段式波長選択スイッチを有する従来の光パスクロスコネクト装置の構成を説明する概略図である。

【図9】１段式波長選択スイッチを有する他の従来の光パスクロスコネクト装置の構成を説明する概略図である。

【図10】図８或いは図９の光パスクロスコネクト装置の波長選択スイッチが三次元ＭＥＭＳ光スイッチで構成された例を説明する図である。

【図11】図８或いは図９の光パスクロスコネクト装置の波長選択スイッチが、集積化可能な分波器、光スイッチ、合波器から構成された例を説明する図である。

【図12】２段式波長選択スイッチを有する光パスクロスコネクト装置の構成例を説明する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【実施例】

【0026】

図１は、複数個のノード＃０〜＃Ｄと、それらの間を接続する光ファイバＦとからなる光ネットワークＮＷの一部を例示している。Ｄは、ノード＃０を除いた隣接するノードの個数を示す正の整数である。図２は、ノード＃０を構成する光パスクロスコネクト装置ＯＸＣの入出力を示している。図２に示すように、光パスクロスコネクト装置ＯＸＣには、ノード＃０に隣接する各ノード＃１〜＃Ｄからの合計Ｎ本の光入力ファイバＦi1〜FiNが接続され、各ノード＃１〜＃Ｄへの合計Ｎ本の光出力ファイバＦo1〜FoNが接続されている。光入力ファイバＦi1〜FiNおよび光出力ファイバＦo1〜FoNがそれぞれｎ本ずつの束であるとすると、上記Ｎは、ｎ×Ｄにより表わされる。

【0027】

本実施例では、所定の通信波長帯のたとえば１００ＧＨｚ毎に分割された複数の波長チャネル(wave channel or light path)にそれぞれ対応するＬ個の複数波長の光が合波されることにより１つの波長群ＷＢが構成され、その波長群ＷＢがＭ個( Ｍ組)合波されて１つの波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光が構成され、その波長分割多重光が１本の光ファイバ毎に伝送される。すなわち、ＷＢ11〜ＷＢ1M、ＷＢ21〜ＷＢ2M、・・・ＷＢK1〜ＷＢNMが、入力側光ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNをそれぞれ介して並列に入力され、ルーティングされた新たな波長群ＷＢ11〜ＷＢ1M、ＷＢ21〜ＷＢ2M、・・・ＷＢK1〜ＷＢNMが、出力側光ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNをそれぞれ介して並列に出力される。上記Ｌ、Ｍ、Ｎは整数であり、たとえば、Ｌ＝４〜８、Ｍ＝８〜１０、Ｎ＝１０〜１２などに設定される。１本の光ファイバ毎の波長数ｍは、Ｌ×Ｍにより表わされる。

【0028】

ここで、たとえば波長群ＷＢ11に含まれる波長チャネルの波長はλ111 〜λ11L 、波長群ＷＢ12に含まれる波長チャネルの波長はλ121 〜λ12L 、波長群ＷＢ1Mに含まれる波長チャネルの波長はλ1M1 〜λ1ML 、波長群ＷＢKMに含まれる波長チャネルの波長はλKM1 〜λKML となるが、それらの波長、たとえばλ121 〜λ121L は、相互に順次連続的に増加するものであってもよいし、分散的なものであってもよい。

【0029】

図３および図４は、各波長群を構成する波長λの構成例を示している。図３は連続配置型波長群の例を示しており、連続する波長のうちから選択された互いに連続する１６波長毎に１群を構成するように順次選択された複数の波長群が設定されている。図４は、分散配置型波長群の例を示しており、連続する８波長の組の各々から分散的に選択された波長から１つの波長群が設定されることで、波長群を構成する。波長が該波長群内および該波長群間で不連続的に相違する波長により構成されるように１群が構成されている。

【0030】

上記図３及び図４において、波長分割多重信号を構成する波長チャンネルは、相互に同じビットレートの光信号であってもよいし、一部または全部が相互に異なるビットレードの光信号であってもよい。また、図４に示すように、波長チャンネルは必ずしも等間隔でなくてもよく、一部または全部が不等間隔の波長チャンネルであってもよい。

【0031】

図５に示すように、光パスクロスコネクト装置ＯＸＣは、Ｎ本の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNを介してそれぞれ入力された波長分割多重光に含まれる所定の波長群或いは波長を抽出して方路切り換えを行い、所望の他の波長分割多重光に組み入れてＮ本の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoＮのうちの所望の光出力ファイバを介して伝送する。このパスクロスコネクト装置ＯＸＣは、Ｎ本の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiN毎に設けられたＮ個（＝ｎ・Ｄ個）の１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDと、それら１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDのＤ個の出力ポート毎にそれぞれ設けられたｎ・Ｄ^２個の１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳと、Ｎ本の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoN毎に設けられ、１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳから所望の光出力ファイバへ向かってそれぞれ出力される波長群を合波してＮ本の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNへそれぞれ出力するｎＤ個の（ｎＤ＋１）×１合流器ＷＢＣとを備えている。

【0032】

１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDは、１入力に対して基本的には複数個の出力ポートすなわちノード＃０に隣接するノード＃１〜＃Ｄの数と同じＤ個の出力ポートと電気レイヤＥＬ内の所定の受信器（ルータ）ＰＤへドロップ出力させるドロップ用出力ポートＰodとを有している。１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDは、たとえば図１０に示す三次元ＭＥＭＳ光スイッチ、又は図１１に示す平面式波長選択スイッチから構成される。図１０に示す三次元ＭＥＭＳ光スイッチは、１本の光入力ファイバＦi1および4本の光出力ファイバＦo1〜Ｆo4を用いて説明されている。この三次元ＭＥＭＳ光スイッチは、分光用グレーティングＧ、集光レンズＬの他に、波長数ｍ個（図１０では４個）のマイクロミラーＭＭおよびそれを駆動する図示しないアクチュエータを備え、光入力ファイバＦi1から入力された波長が分光用グレーティングＧで波長単位に分光された後に集光レンズＬにより波長毎にマイクロミラーＭＭ上に集光され、マイクロミラーＭＭからの反射光が出力ファイバＦo1〜Ｆo4のうちの所望のファイバに入射するように駆動されることで、波長選択スイッチ機能が得られるようになっている。本実施例では、Ｄの値が９前後であるため、実用技術で構成される。

【0033】

図１１に示される平面式波長選択スイッチは、プレーナー光導波回路（ＰＬＣ）技術により共通の半導体或は石英などの基板上に導波路および素子が集積化されることにより構成される。この平面式波長選択スイッチは、たとえば、Ｎ本の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiN毎に設けられてそれぞれ入力される波長分割多重光を波長毎に分波するＮ個の１×ｍ（ｍはファイバ当たりの波長数）分波器ＷＳと、Ｎ個の１×ｍ分波器ＷＳでそれぞれ分波された波長毎に方路切り換えを行なうＮ×ｍ個の１×Ｎ光スイッチＰＷＣと、それらの１×Ｎ光スイッチＰＷＣからの出力波長をそれぞれ受けて合波し、Ｎ本の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNへ出力するＮ×Ｎ個のＮ×１合波器ＷＣとで構成される。図５の１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDとしてこの平面式選択スイッチが採用されると、図５の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣは、その全体が共通の半導体或は石英などの基板上に集積化されることも可能である。

【0034】

図５の１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳは、１入力に対して複数個の出力ポートすなわちノード＃０に隣接するノード＃１〜＃Ｄのいずれか１に向かう光出力ファイバの本数と同じｎ個の出力ポートを備え、その複数個の出力ポートのうちの１つからは、ノード＃０に隣接するノード＃１〜＃Ｄのいずれか１に向かう波長群を合波する１群(ｎ個)のｎＤ×１光合流器ＷＢＣへ、選択した波長群をそれぞれ出力する。この１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳは、仮にｎ＝５としたときを示す図６に示すように構成される。図６において、１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳは、第１周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧ１と、５個の１×５光スイッチＰＳＷと、５個の５×１第２周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧ２とから構成されている。上記の第１周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧ１および第２周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧ２は、出力ポート数と波長間隔との積をＦＳＲ（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ）に一致させることで出力に周回特性を持たせた周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧにより構成される。上記第１周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧ１は、その周回特性によって、１×Ｄ波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDのＤ個の出力ポートのうちの１つから入力された波長分割多重光を、図７に示すように５つの波長群に分波する。図７では、λ1〜λ40の４０波の波長群が１×Ｄ波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDから入力されたときに５つ群の波長群ＷＢ1〜ＷＢ5を出力する場合の例を示している。上記１×５光スイッチＰＳＷは、公知の光スイッチから構成され得るが、たとえば、マッハツェンダ−干渉計を利用したＭＺＩスイッチが、ＰＬＣを利用した光集積回路を採用する上で好都合である。上記５×１第２周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧ２は、周回性アレイ導波路回折格子ＡＷＧから構成されているが、逆向きに利用されることで、１×５光スイッチＰＳＷから出力された波長群を合波して方路切換え先の光出力ファイバへ向かって出力させる合波器として機能している。

【0035】

図５に戻って、（ｎＤ＋１）×１合流器ＷＢＣは、ｎＤ個の１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ毎に設けられたＤ個の１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳのうちの１つの１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳからそれぞれ出力された波長群がそれぞれ入力されるｎＤ個の入力ポートとノード＃０に隣接する各ノード＃１〜＃Ｄへのｎ本ずつ光出力ファイバのうちの１つへ出力する１つの出力ポートとを備え、その各１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳから複数の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのうちの所定の光出力ファイバへ向かって出力された波長群を合波し、その所定の光出力ファイバへ出力する。この（ｎＤ＋１）×１合流器ＷＢＣは、光カップラにより構成され得るが、本実施例の（ｎＤ＋１）×１合流器ＷＢＣは、上記１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳと同様の１×（ｎＤ＋１）波長群選択スイッチＷＢＳＳと同様の構成を有して逆向きに用いられるもので構成することができる。

【0036】

本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣは、Ｎ本の入力側光ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNを介してそれぞれ入力された波長分割多重光すなわちファイバ毎にM群の波長群ＷＢ11〜ＷＢ1M、ＷＢ21〜ＷＢ2M、・・・ＷＢN1〜ＷＢNMから所定(任意)のドロップ波長を選択して、ルータ等が設けられて電気的信号と波長単位の光信号との間の信号変換を行うための電気レイヤＥＬ内の複数の受信器（ルータ）ＰＤのうちの所定(任意)の受信器へドロップさせるドロップ機能と、電気レイヤＥＬ内の複数の送信器（ルータ）ＰＩのうちの所定(任意)の送信器から加入(アド)された光信号すなわちアド波長を所定の波長分割多重信号に加入してその所定の波長分割多重信号が伝送される光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのいずれかから伝送させるアド機能とを備えている。なお、光ネットワークＮＷでは、波長衝突を回避するために予めルートが定められて波長が重ならないように設計されている。上記送信器ＰＩは、空いている波長を探してその波長の光信号を出力させる。

【0037】

このため、図５の１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDは、Ｎ本の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNを介してそれぞれ入力された波長分割多重光から所定（任意）のドロップ波長を選択して、電気レイヤＥＬ内の所定の受信器（ルータ）ＰＤへドロップ出力させるドロップ用出力ポートＰodを、さらに備えている。それ故、入力数および出力数の構成は１×（Ｄ＋１）となるので、１×（Ｄ＋１） 波長選択スイッチＷＳＳと称される。また、図５の（ｎＤ＋１）×１合流器ＷＢＣは、電気レイヤＥＬ内の所定の送信器ＰＩから加入（アド）された所定波長の光信号すなわちアド波長を所定の波長分割多重信号に加入（アド）してその所定の波長分割多重信号が伝送される光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのいずれかから伝送させるアド入力ポートＰiaを、さらに備えている。それ故、入力数および出力数の構成は（ｎＤ＋１）×１となるので、 （ｎＤ＋１）×１合流器ＷＢＣと称される。

【0038】

以上のように、構成された本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣにおいて、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDの出力ポート数Ｄは、この光パスクロスコネクト装置ＯＸＣに隣接するノードの数、或いは光ネットワーク内の各々のノード＃０に隣接するノード＃１〜＃Ｄ数の最大値以上の値となるように設定されている。また、光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのうち光パスクロスコネクト装置ＯＸＣからそれに隣接する各ノードへそれぞれ出力する光出力ファイバの本数Aiとすると、その光出力ファイバの本数Aiは、各ノード＃１〜＃Ｄからノード＃０へそれぞれ入力される光入力ファイバの本数Aiの最大値と同じ本数であるか、或いはそれ以上の本数に設定されている。

【0039】

上述のように、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、複数の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNからの波長分割多重光に含まれる波長群或いは波長を、複数の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのいずれかへルーティングするために、複数の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNからの各波長分割多重光を、その複数の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiN毎の波長に応じてＤ本の出力ポートのうちの任意の出力ポートへそれぞれ選択的に出力する複数の１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDと、その複数の波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDによりそれぞれ選択されて該波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDのＤ本の出力ポートからそれぞれ出力された光信号を、そのＤ本の出力ポート毎にそのＤ本の出力ポートから波長群に応じてｎ本の光出力ファイバのうちの任意の光出力ファイバへそれぞれ選択的に出力する１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳとから、波長選択スイッチと波長群選択スイッチの２段構成が採用されているので、図８、図９の１段構成の波長選択スイッチＷＳＳに比較して、波長選択スイッチＷＳＳの出力ポート数が（Ｄ＋１）/（ｎＤ＋１）と大幅に削減される。また、図１２に示すように、波長選択スイッチを２段構成に組み合わせて、１×Ｄ波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDがＮ（ｎ・Ｄ）個、１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳがＮＤ（＝ｎ・Ｄ^２）個を用いる場合に比較しても、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳがＮ（＝ｎ・Ｄ）個、１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳがＮＤ（＝ｎ・Ｄ^２）個となり、波長選択スイッチＷＳＳの個数は１/（１＋Ｄ）と大幅に削減される。この波長群選択スイッチＷＢＳＳは、プレーナ技術により１基板の上に光集積導波回路として構成されることができるので、光パスクロスコネクト装置ＯＸＣが小型、且つ経済的に実現できる。波長群選択スイッチＷＢＳＳは、その構成上、波長選択スイッチＷＳＳに比較して、装置規模や価格の制約は極めて小さい。

【0040】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDは、複数の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiN毎に設けられて、その光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNからの波長分割多重光を構成する波長から複数の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのうちの任意の出力ファイバへ向かう波長を選択するものであり、１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳは、複数の１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDの出力ポート毎に設けられて、その波長選択スイッチＷＳＳから出力された複数の波長から成る波長群を、複数の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのうち、特定の隣接ノードに接続される任意の光出力ファイバへ出力するものであり、（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣは、複数の光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoN毎に設けられ、その波長群選択スイッチＷＢＳＳから対応するファイバに向けて出力される波長群を合波して複数の出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのうちその波長群が指向する光出力ファイバへ出力するものである。このため、波長選択スイッチＷＳＳの個数は、１/（１＋Ｄ）と大幅に削減されるだけでなく、波長群選択スイッチＷＢＳＳは、プレーナ技術により１基板の上に光集積導波回路として構成されることができるので、光パスクロスコネクト装置ＯＸＣが小型、且つ経済的に実現できる。

【0041】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣは、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDは、複数の光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNによりそれぞれ伝送されてくる波長分割多重光に含まれるドロップ波長を選択して電気レイヤＥＬの所定のルータへ出力するドロップ用出力ポートＰodをさらに備えているので、ドロップ機能を備えることができる。

【0042】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣは、（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣは、電気レイヤＥＬの所定のルータから出力されたアド波長を受け入れるアド用入力ポートＰiaをさらに備えているので、アド機能を備えることができる。

【0043】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ1〜ＷＳＳnDの数Ｄの値は、その光パスクロスコネクト装置ＯＸＣに隣接するノードの数、或いは光ネットワーク内の各々のノードに隣接するノード数の最大値と同じかそれ以上の値に設定されているので、波長チャンネルの光信号がどのノードへ行くか、或いは、どの光出力ファイバを選択するかに関して、設計の自由度が高められる。

【0044】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNのうちその光パスクロスコネクト装置ＯＸＣからそれに隣接する各ノードへそれぞれ出力する各光出力ファイバの本数ｎは、その各ノードからそれぞれ入力される各光入力ファイバの本数の最大値またはそれ以上の本数に設定されているので、隣接する各ノードとの間の信号伝送に関して、設計の自由度が高められる。

【0045】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、波長分割多重光は、図２に示すように波長が順次異なる連続的波長の波長チャンネルから構成されるので、設計が容易となる利点がある。

【0046】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、波長分割多重光は、図３に示すように波長が不連続な波長チャンネルを含んで構成されるので、設計の自由度が高められる利点がある。

【0047】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、波長分割多重光は、信号のビットレードが相互に異なる波長チャンネルを含んで構成されるので、光パスクロスコネクト装置ＯＸＣの汎用性が高められる。

【0048】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、波長分割多重光は、波長間隔が相違する波長の波長チャンネルを含んで構成されるので、光パスクロスコネクト装置ＯＸＣの汎用性が高められる。

【0049】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣによれば、（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣは、逆向きに用いる１×（ｎＤ＋１）波長群選択スイッチＷＢＳＳと同様に構成されているので、光パスクロスコネクト装置ＯＸＣを構成する要素の種類が少なくなり、製造プロセスの行程数が少なくなって容易となる。また、１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳ、１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳ、（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣを、プレーナ光導波路（ＰＬＣ）技術を用いて共通の基板上に集積化して、モノリシック化できる利点がある。

【0050】

また、本実施例の光パスクロスコネクト装置ＯＸＣにおいて、入力と出力、およびアドとドロップとを入れ替える利用形態により、逆向きでも光パスクロスコネクト装置ＯＸＣとして機能させることができる。この場合、光入力ファイバＦi1、Ｆi2、・・・ＦiNを光出力ファイバとして用い、光出力ファイバＦo1、Ｆo2、・・・ＦoNを光入力ファイバとして用い、ドロップ用出力ポートＰodを備える１×（Ｄ＋１）波長選択スイッチＷＳＳおよび１×ｎ波長群選択スイッチＷＢＳＳは、アド入力ポートを備える（ｎＤ＋１）×１光合流器として機能し、アド入力ポートＰiaを備える（ｎＤ＋１）×１光合流器ＷＢＣはドロップ用出力ポートを備える１×（ｎＤ＋１）波長選択スイッチとして機能するものである。これにより、たとえば、ノード配置などのノード設計の自由度が高められる。

【0051】

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

【符号の説明】

【0052】

ＮＷ：光ネットワーク
ＯＸＣ：光パスクロスコネクト装置
ＷＳＳ：波長選択スイッチ
ＷＢＳＳ：波長群選択スイッチ
ＷＢＣ：光合波器
Ｆo1、Ｆo2、・・・ＦoN：光出力ファイバ
Ｆi1、Ｆi2、・・・ＦiN：光入力ファイバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】