(57)【要約】【課題】  従来の光ルーティングをベースとした光ネットワークにおいては、通信ノードからの出力光の波長制御不調により発生する干渉妨害で、ネットワーク障害が発生する問題があった。また、マルチキャスト送信時の、光信号到達時刻のばらつきや送信ノードの過負荷の問題があった。【解決手段】  従来通信ノードに配置されていた波長可変光源を、通信ノードを接続する波長ルーティング装置内に配置し、その波長可変光源からの出力光が、波長ルーティング装置内にあるアレイ導波路回折格子を２度通過することによって、光信号の衝突を防止して、マルチキャスト送信機能を付加することが出来る。【選択図】  図６
2006174301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムを構成する波長ルーティング装置において、
前記通信ノードの光変調器の入力ポートと第１の光導波路を介して接続される光出力ポートと、
前記通信ノードの光変調器の出力ポートと第２の光導波路を介して接続される装置入力ポートと、
前記通信ノードの光信号受信器と第３の光導波路を介して接続される装置出力ポートと、
前記通信ノードの制御部との間で、前記通信ノード間の通信接続を制御する接続制御信号を送受信する制御回路と、
前記制御回路からの光源制御信号により出力光の波長が定まるＮ個の波長可変光源と、
前記波長可変光源が入力ポートに接続され、前記光出力ポートが出力ポートに接続された第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子と、
前記装置入力ポートが入力ポートに接続され、前記装置出力ポートが出力ポートに接続された第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子とを備え、
送信元の通信ノードが発する送信先情報を含む前記接続制御信号によって前記波長可変光源の前記出力光の波長が定まり、前記出力光が前記送信元の通信ノードの光変調器で変調されることを特徴とする波長ルーティング装置。
【請求項２】
前記装置入力ポートと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の入力ポートとの間に接続された接続制御信号分離手段と、
前記装置出力ポートと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の出力ポートとの間に接続された接続制御信号合成手段とを備え、
前記接続制御信号を前記第２の光導波路および前記第３の光導波路によって伝送することを特徴とする請求項１に記載の波長ルーティング装置。
【請求項３】
Ｎ個の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムを構成する波長ルーティング装置において、
前記通信ノードの一端子光変調器と第１の光導波路を介して接続される入出力ポートと、
前記通信ノードの光信号受信器と第２の光導波路を介して接続される装置出力ポートと、
前記通信ノードの制御部との間で、前記通信ノード間の通信接続を制御する接続制御信号を送受信する制御回路と、
前記制御回路からの光源制御信号により出力光の波長が定まるＮ個の波長可変光源と、
前記波長可変光源が入力ポートに接続された第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子と、
前記第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子が第一ポートに接続され、前記入出力ポートが第二ポートに接続されたＮ個のサーキュレータと、
前記サーキュレータの第三ポートが入力ポートに接続され、前記装置出力ポートが出力ポートに接続された第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子とを備え、
送信元の通信ノードが発する送信先情報を含む前記接続制御信号によって前記波長可変光源の前記出力光の波長が定まり、前記出力光が前記送信元の通信ノードの一端子光変調器によって変調されることを特徴とする波長ルーティング装置。
【請求項４】
前記Ｎ個のサーキュレータと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の入力ポートとの間に接続された接続制御信号分離手段と、
前記装置出力ポートと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の出力ポートとの間に接続された接続制御信号合成手段とを備え、
前記接続制御信号を前記第１の光導波路および前記第２の光導波路によって伝送することを特徴とする請求項３に記載の波長ルーティング装置。
【請求項５】
Ｎ個の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムを構成する波長ルーティング装置において、
前記通信ノードの一端子光変調器と第１の光導波路を介して接続される入出力ポートと、
前記通信ノードの光信号受信器と第２の光導波路を介して接続される装置出力ポートと、
前記通信ノードの制御部との間で、前記通信ノード間の通信接続を制御する接続制御信号を送受信する制御回路と、
前記制御回路からの光源制御信号により出力光の波長が定まるＮ個の波長可変光源と、
前記波長可変光源が第一ポートに接続され、前記装置出力ポートが第三ポートに接続されたＮ個のサーキュレータと、
前記サーキュレータの第二ポートが入力ポートに接続され、前記入出力ポートが出力ポートに接続されたＮ×Ｎアレイ導波路回折格子とを備え、
送信元の通信ノードが発する送信先情報を含む前記接続制御信号によって前記波長可変光源の前記出力光の波長が定まり、前記出力光が前記通信元の通信ノードの一端子光変調器によって変調されることを特徴とする波長ルーティング装置。
【請求項６】
前記入出力ポートと前記Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子の出力ポートとの間に接続された接続制御信号分離手段と、
前記装置出力ポートと前記サーキュレータとの間に接続された接続制御信号合成手段とを備え、
前記接続制御信号を前記第１の光導波路および前記第２の光導波路によって伝送することを特徴とする請求項５に記載の波長ルーティング装置。
【請求項７】
前記第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子及び前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子及び前記Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子が波長周回性を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の波長ルーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムを構成するための波長ルーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンドサービスの普及や企業のインターネットを利用した情報交換の利用増加に伴い、通信トラフィックは恒常的に増加しており、通信ネットワークの大容量化及び高速化の要求は絶えることがない。
【０００３】
波長分割多重（ＷＤＭ）通信技術は、光ファイバ１本あたりの伝送容量を大幅に増加させ、２地点間で伝送される情報の大容量化を実現した。ＷＤＭ技術を使用した伝送を多くの通信ノード間に適用するためには、伝送路の合流点(分岐点)において多重化された多数の光信号を高速に交換、処理する機能が必要である。しかしながら、伝送速度の高速化や大容量化に伴い、通信ノードにおける、電気信号処理による経路制御処理が膨大な量となり、近い将来限界に達すると考えられる。
【０００４】
上述の問題の解決手段として、光信号を電気信号に変換して電気的にルーティングを行うのではなく、光信号のままでルーティングを行う技術が盛んに研究されている。光信号の波長に応じてルーティングを行う波長ルーティングは、代表的な技術である。波長ルーティングを実現する上でキーとなる光部品として、アレイ導波路回折格子がある。アレイ導波路回折格子は、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有する光部品であり、入力ポートに入力する光信号の波長に応じて出力ポートが変化する特性を有している。
【０００５】
図１は、アレイ導波路回折格子を用いて波長ルーティングを行う光ネットワークシステムの一例を示した図である。（例えば、非特許文献１に記載されている）。
【０００６】
図１に示した光ネットワークシステムは、４つの通信ノード１０−１〜１０−４および、４個の入力ポート１４−１〜１４−４及び４個の出力ポート１５−１〜１５−４を有する４×４アレイ導波路回折格子１１から構成されている。通信ノード１０−１〜１０−４から送出される光信号は、それぞれ上りの光導波路１２−１〜１２−４を通り、４×４アレイ導波路回折格子１１の入力ポート１４−１〜１４−４に入力されている。また、４×４アレイ導波路回折格子１１の出力ポート１５−１〜１５−４から出力された光信号は、下りの光導波路１３−１〜１３−４を通り、通信ノード１０−１〜１０−４に入力されている。
【０００７】
図２は、４×４アレイ導波路回折格子の各入力ポートと各出力ポートが波長によってどのような関係で結ばれているかを示す図である。図２（ａ）は波長周回性を有する４×４アレイ導波路回折格子の場合を、図２（ｂ）は波長周回性を有しない場合をそれぞれ示している。
【０００８】
例えば、図２（ａ）において、４×４アレイ導波路回折格子の第１入力ポートにλ３の波長の光信号が入力された時、λ３の光信号は４×４アレイ導波路回折格子の第３出力ポートより出力される。従って、図１の光ネットワークについて考えれば、通信ノード１０−１が波長λ３の光信号を送出すると、λ３の光信号は光導波路１２−１を通って４×４アレイ導波路回折格子１１の入力ポート１４−１に入力され、波長ルーティングにより、λ３の光信号は４×４アレイ導波路回折格子１１の出力ポート１５−３から出力される。その後、λ３の光信号は光導波路１３−３を通って通信ノード１０−３に届く。
【０００９】
このように、アレイ導波路回折格子の波長ルーティング機能を用いることにより、光信号を電気信号に変換することなく、光信号の波長に基づいてルーティングを行い通信ノード間の通信が可能となる。
【００１０】
通信ノードに設置する光信号送出用光源として、出力される光信号の波長が固定された波長固定光源と、出力される光信号の波長を可変することができる波長可変光源とがある。
【００１１】
図１に示した波長ルーティングを行う光ネットワークシステムにおいて、各通信ノードが同時に複数の通信ノードと通信を行わず、通信相手が不定期に変わるシステムの場合には、通信ノードに使用する全ての波長の波長固定光源を実装することはコスト的に有効ではない。即ち、波長固定光源の利用は、通信する相手が常に定まっている場合にコスト的に有効である。一方、状況に応じて通信相手が変わる場合には波長可変光源の利用がコスト的に有効となる。
【００１２】
波長可変光源を光信号送出用光源として用いる通信ノードにおいては、この波長可変光源の出力光波長や光出力のオンオフを制御する波長可変光源制御手段が設けられている。波長可変光源制御手段は、各通信ノード内に設けられた波長可変光源制御手段同士で波長可変光源制御などに関する情報をお互いにやりとりすることにより、光信号が波長ルーティング装置１１によって目的の通信ノードに届くように波長可変光源を制御する。以下、光ネットワークシステムの波長ルーティングについて、さらに詳細に説明する。
【００１３】
図３は、各通信ノードの光信号送出用光源として波長可変光源を用いて、波長ルーティングを行う光ネットワークシステムの一例を示す図である。例えば、特許文献１に詳細が記載されている。図３において、通信ノード２００−１〜２００−４は、それぞれ波長可変光源内蔵光信号送信器２１０、波長可変光源制御手段２２０、および光信号受信器２３０を備えている。但し、図３においては通信ノード２００−１内にのみ示しており、通信ノード２００−２〜２００−４については省略している。
【００１４】
各通信ノード２００−１〜２００−４の波長可変光源制御手段２２０同士は、波長可変光源制御などに関する情報をやりとりする制御信号線２７０によってお互いに接続されている。図３において、制御信号線２７０は、模式的に点線で示している。また、各波長可変光源内蔵光信号送信器２１０は、光導波路２８０−１〜２８０−４によって、４×４波長周回性アレイ導波路回折格子２５０の入力ポート２５１−１〜２５１−４にそれぞれ接続されている。さらに、４×４波長周回性アレイ導波路回折格子２５０の出力ポート２５２−１〜２５２−４は、光導波路２９０−１〜２９０−４によって各通信ノード２００−１〜２００−４の光信号受信器２３０にそれぞれ接続されている。
【００１５】
すなわち図３において、通信ノード２００−１は４×４波長周回性アレイ導波路回折格子２５０の第１入力ポート２５１−１と第１出力ポート２５２−１に、通信ノード２００−２は４×４波長周回性アレイ導波路回折格子２５０の第２入力ポート２５１−２と第２出力ポート２５２−２に、通信ノード２００−３は４×４波長周回性アレイ導波路回折格子２５０の第３入力ポート２５１−３と第３出力ポート２５２−３に、通信ノード２００−４は４×４波長周回性アレイ導波路回折格子２５０の第４入力ポート２５１−４と第４出力ポート２５２−４にそれぞれ接続されている。４×４波長周回性アレイ導波路回折格子２５０は、図２（ａ）に示したような入出力ポートと波長の関係を有している。
【００１６】
図４は、図３に示した構成の光ネットワークシステムが正常に動作している場合の光ルーティング動作の一例を示している。通信ノード２００−１から通信ノード２００−２へ、そして通信ノード２００−２から通信ノード２００−３へ、そして通信ノード２００−３から通信ノード２００−４へ、そして通信ノード２００−４から通信ノード２００−１へ、それぞれ光パスが確立され、通信がおこなわれている。この時、通信ノード２００−１の波長可変光源出力波長はλ２、通信ノード２００−２の波長可変光源出力波長はλ４、通信ノード２００−３の波長可変光源出力波長はλ２、通信ノード２００−４の波長可変光源出力波長はλ４である。
【００１７】
【特許文献１】特開２００４−０８８７０５号公報
【非特許文献１】K.Kato, A. Okada, Y. Sakai, K. Noguchi, T. Sakamoto, S.Suzuki, A. Takahara, S. Kamei, A. Kaneko, M. Matsuoka,“ 32 ×32 full-mesh(1024path) wavelength-routing WDM network based on uniform-loss cyclic-frequency arrayed-waveguide grating,”Electronics Letters, 2000/7/20, Volume 36 , Issue 15 , 1294-1296
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、通信ノードの波長可変光源制御手段２２０の異常、あるいは制御信号２７０の通信路障害などによって波長可変光源の波長が正常に制御されない状況が発生した場合、光信号同士の干渉妨害によってネットワーク運用に支障が生じるという問題があった。
【００１９】
例えば、図４に示した正常動作の状態から、通信ノード２００−１から通信ノード２００−４へ、そして通信ノード２００−２から通信ノード２００−３へ、そして通信ノード２００−３から通信ノード２００−２へ、そして通信ノード２００−４から通信ノード２００−１へ、それぞれ光パスを確立し通信を行うように、ルーティング経路を変更する場合を考える。
【００２０】
上記のルーティング経路変更をする場合には、本来通信ノード２００−１の波長可変光源内蔵光信号送信器２１０からの出力光信号波長はλ４に、通信ノード２００−２の波長可変光源内蔵光信号送信器２１０からの出力光信号波長はλ４に、通信ノード２００−３の波長可変光源内蔵光信号送信器２１０からの出力光信号波長はλ４に、通信ノード２００−４の波長可変光源内蔵光信号送信器２１０からの出力光信号波長はλ４にそれぞれ制御されなければならない。
【００２１】
図５は、図３に示した光ネットワークシステムに異常が発生した場合の光ルーティング動作の一例を示す。前述したように、波長可変光源制御手段２２０の異常、あるいは制御信号線２７０の通信路障害などによって、波長可変光源内蔵光信号送信器２１０からの出力光信号波長が正常に制御されない状況が発生する。例えば、通信ノード２００−３の波長可変光源内蔵光信号送信器２１０からの出力光信号波長がλ４に切り替わらず、波長がλ２の光信号が出力された場合を考える。この場合、本来第２出力ポート２５２−２にルーティングされるべき通信ノード２００−３からの光信号は、図５に示すように第４出力ポート２５２−４にルーティングされてしまい、通信ノード２００−１からの光信号と干渉する。その結果、通信ノード２００−１の波長可変光源の出力光波長は正常に切り替わったにも拘らず、通信ノード２００−３からの光信号との干渉があるために、通信ノード２００−１からの光信号は通信ノード２００−４によって正常に受信されない。
【００２２】
上記のように、通信ノードが波長可変光源を光信号送出用光源として用いる波長ルーティングを行う光ネットワークシステムにおいては、通信ノードに設置された波長可変光源の出力光波長制御の不調によって、正常に動作している他の通信ノード間の通信にまで妨害を引き起こす。従って、光ネットワークシステムの正常なネットワーク運用のためには、上述の通信妨害を防ぐ必要がある。
【００２３】
また、図３に示した光ネットワークシステムでは、ある一つの通信ノードが複数の通信ノードに同一のデータを送出する、いわゆるマルチキャストを行う場合、マルチキャストを行う通信ノードは、時間をずらして同一データを、複数回、複数の通信ノードに送信しなければならなかった。なぜなら、各通信ノードは、波長可変光源内蔵光信号送信器２１０を１つしか有しておらず、波長可変光源内蔵光信号送信器２１０は、同時に複数の異なる波長の光信号を送出することができないためである。
【００２４】
上記の問題点を、図３に示した光ネットワークシステムを用いて説明する。通信ノード１００−１が、通信ノード１００−２と通信ノード１００−４にマルチキャストを行う場合を考える。まず、通信ノード１００−１は通信ノード１００−２に向けて波長λ２の光信号を送信する。送信完了後、通信ノード１００−１は通信ノード１００−４に向けて波長λ４の光信号を送信する。例えば、通信ノード１００−１から通信ノード１００−２までの光路長と、通信ノード１００−１から通信ノード１００−４までの光路長とが等しい場合、少なくとも光信号の送信時間（光信号の長さ）分だけ、光信号が通信ノード２００−２へ届く時刻と通信ノード２００−４へ届く時刻に差が生じることになる。また、通信ノード１００−１は、少なくとも上記光信号の送信時間（光信号の長さ）の２倍の分、マルチキャスト送信に時間を費やすことになる。
【００２５】
例えば、光ネットワークシステムを用いて、多数のコンピュータを接続するコンピュータクラスタリングを行う場合などには、マルチキャスト送信における上述した光信号の到達時刻の時間差発生や送信時間の長時間化は、コンピュータクラスタリングの性能劣化につながる重大な問題となる。より具体的には、多数のコンピュータを光ネットワークによって接続して高速計算を行うような場合には、一つのコンピュータが他の多数のコンピュータに計算指示命令を出すためにマルチキャスト送信が必要になる。上述のような、光信号の到達時刻ばらつきや送信時間の長時間化は、光ネットワークシステムを用いた高速計算の性能を制限し、特定のコンピュータすなわち特定の送信ノードに重い負担が掛かることとなる。
【００２６】
以上に述べたように、図３に示した光ネットワークシステムにおいては、マルチキャストを行う場合、光信号を受信する通信ノードに光信号が到達する時間がばらつくという問題や、送信ノードに負荷がかかるという問題があった。
【００２７】
本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、波長ルーティングをベースとした、複数の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムにおいて、波長可変光源の波長設定制御不調などにより発生する上述のようなネットワーク障害を防ぎ、信頼性に優れた光ネットワークシステムを実現可能な波長ルーティング装置を提供することを目的とする。
【００２８】
更に、波長ルーティング装置にマルチキャスト機能を持たせることにより、受信ノードに光信号が到達する時刻のばらつきを抑え、且つ、送信ノードの負荷を軽減することが可能な波長ルーティング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｎ個の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムを構成する波長ルーティング装置において、前記通信ノードの光変調器の入力ポートと第１の光導波路を介して接続される光出力ポートと、前記通信ノードの光変調器の出力ポートと第２の光導波路を介して接続される装置入力ポートと、前記通信ノードの光信号受信器と第３の光導波路を介して接続される装置出力ポートと、前記通信ノードの制御部との間で、前記通信ノード間の通信接続を制御する接続制御信号を送受信する制御回路と、前記制御回路からの光源制御信号により出力光の波長が定まるＮ個の波長可変光源と、前記波長可変光源が入力ポートに接続され、前記光出力ポートが出力ポートに接続された第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子と、前記装置入力ポートが入力ポートに接続され、前記装置出力ポートが出力ポートに接続された第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子とを備え、送信元の通信ノードが発する送信先情報を含む前記接続制御信号によって前記波長可変光源の前記出力光の波長が定まり、前記出力光が前記送信元の通信ノードの光変調器で変調されることを特徴とする。
【００３０】
請求項２に記載の発明は、前記装置入力ポートと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の入力ポートとの間に接続された接続制御信号分離手段と、前記装置出力ポートと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の出力ポートとの間に接続された接続制御信号合成手段とを備え、前記接続制御信号を前記第２の光導波路および前記第３の光導波路によって伝送することを特徴とする。
【００３１】
請求項３に記載の発明は、Ｎ個の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムを構成する波長ルーティング装置において、前記通信ノードの一端子光変調器と第１の光導波路を介して接続される入出力ポートと、前記通信ノードの光信号受信器と第２の光導波路を介して接続される装置出力ポートと、前記通信ノードの制御部との間で、前記通信ノード間の通信接続を制御する接続制御信号を送受信する制御回路と、前記制御回路からの光源制御信号により出力光の波長が定まるＮ個の波長可変光源と、前記波長可変光源が入力ポートに接続された第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子と、前記第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子が第一ポートに接続され、前記入出力ポートが第二ポートに接続されたＮ個のサーキュレータと、前記サーキュレータの第三ポートが入力ポートに接続され、前記装置出力ポートが出力ポートに接続された第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子とを備え、送信元の通信ノードが発する送信先情報を含む前記接続制御信号によって前記波長可変光源の前記出力光の波長が定まり、前記出力光が前記送信元の通信ノードの一端子光変調器によって変調されることを特徴とする。
【００３２】
請求項４に記載の発明は、前記Ｎ個のサーキュレータと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の入力ポートとの間に接続された接続制御信号分離手段と、前記装置出力ポートと前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子の出力ポートとの間に接続された接続制御信号合成手段とを備え、前記接続制御信号を前記第１の光導波路および前記第２の光導波路によって伝送することを特徴とする。
【００３３】
請求項５に記載の発明は、Ｎ個の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムを構成する波長ルーティング装置において、前記通信ノードの一端子光変調器と第１の光導波路を介して接続される入出力ポートと、前記通信ノードの光信号受信器と第２の光導波路を介して接続される装置出力ポートと、前記通信ノードの制御部との間で、前記通信ノード間の通信接続を制御する接続制御信号を送受信する制御回路と、前記制御回路からの光源制御信号により出力光の波長が定まるＮ個の波長可変光源と、前記波長可変光源が第一ポートに接続され、前記装置出力ポートが第三ポートに接続されたＮ個のサーキュレータと、前記サーキュレータの第二ポートが入力ポートに接続され、前記入出力ポートが出力ポートに接続されたＮ×Ｎアレイ導波路回折格子とを備え、送信元の通信ノードが発する送信先情報を含む前記接続制御信号によって前記波長可変光源の前記出力光の波長が定まり、前記出力光が前記通信元の通信ノードの一端子光変調器によって変調されることを特徴とする。
【００３４】
請求項６に記載の発明は、前記入出力ポートと前記Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子の出力ポートとの間に接続された接続制御信号分離手段と、前記装置出力ポートと前記サーキュレータとの間に接続された接続制御信号合成手段とを備え、前記接続制御信号を前記第１の光導波路および前記第２の光導波路によって伝送することを特徴とする。
【００３５】
請求項７に記載の発明は、前記第一のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子及び前記第二のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子及び前記Ｎ×Ｎアレイ導波路回折格子が波長周回性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、複数の通信ノード間を任意に接続可能な光ネットワークシステムにおいて、光信号受信器における光信号同士の衝突を防ぎ、信頼性に優れた光ネットワークシステムを実現することが可能となる。
【００３７】
更には、波長ルーティング装置にマルチキャスト機能を持たせることにより、受信ノードに光信号が到達する時刻のばらつきを抑え、且つ、送信ノードの負荷を軽減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面に従って本発明を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態では、本発明の波長ルーティング装置の装置入力ポート及び装置出力ポートの数Ｎとして、それぞれＮ＝４の場合を例にとって説明しているが、これに限定されるものではなく、Ｎは２以上の整数であれば良い。
【００３９】
（実施の形態１）
図６は、本発明の第１の実施形態を示し、本発明にかかる波長ルーティング装置を含む光ネットワークシステムの全体構成を示す図である。
【００４０】
図６において、光ネットワークシステムは、通信ノード１０００−１〜１０００−４、波長ルーティング装置１０１０、波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４とを接続する光導波路１０２０−１〜１０２０−４、各通信ノード１０００−１〜１０００−４と波長ルーティング装置１０１０とを接続する光導波路１０３０−１〜１０３０−４及び波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４を接続する光導波路１０９０−１〜１０９０−４から構成される。
【００４１】
波長ルーティング装置１０１０は、光出力ポート４−１〜４−４、装置入力ポート５−１〜５−４および装置出力ポート６−１〜６−４を有している。光導波路１０２０−１〜１０２０−４はそれぞれ光出力ポート４−１〜４−４において、光導波路１０３０−１〜１０３０−４はそれぞれ装置入力ポート５−１〜５−４において、光導波路１０９０−１〜１０９０−４はそれぞれ装置出力ポート６−１〜６−４において、波長ルーティング装置１０１０と接続されている。
【００４２】
波長ルーティング装置１０１０は、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０及び制御回路１１２０を有している。さらに、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０は入力ポート１３６０−１〜１３６０−４及び出力ポート１３７０−１〜１３７０−４を、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０は入力ポート１０６０−１〜１０６０−４及び出力ポート１０７０−１〜１０７０−４をそれぞれ有している。
【００４３】
制御回路１１２０は、現在どの通信ノード間で通信が行われているかを常に把握しており、上記の通信状態に関する情報をデータベースとして所有している。
【００４４】
波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４は、制御回路１１２０からの光源制御信号により、光出力の波長を変化させることができる。波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４から出力された光は、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−１〜１３６０−４から第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０に入力される。
【００４５】
本実施の形態の第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０は波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）に示した関係となっている。
【００４６】
図２（ａ）の関係に従い、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−１〜１３６０−４に入力された光は、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１〜１３７０−４のいずれかから出力される。  
【００４７】
第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１〜１３７０−４から出力された光はそれぞれ、光出力ポート４−１〜４−４、光導波路１０２０−１〜１０２０−４を介し、通信ノード１０００−１〜１０００−４に到達する。
【００４８】
図１２（ａ）は、本発明の第１の実施形態における通信ノード１０００−１〜１０００−４の構成を示す図である。
【００４９】
図１２（ａ）において、通信ノード１０００−１〜１０００−４は、光変調器２０１０、制御部２０２０、光信号受信器２０３０を有する。通信ノード１０００−１〜１０００−４の各光変調器２０１０の入力ポートは、それぞれ光導波路１０２０−１〜１０２０−４と光出力ポート４−１〜４−４を介して第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１〜１３７０−４に接続されている。光変調器２０１０の出力ポートは、光導波路１０３０−１〜１０３０−４と装置入力ポート５−１〜５−４を介して第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１〜１０６０−４に接続されている。また、通信ノード１０００−１〜１０００−４の各光信号受信器２０３０は、それぞれ光導波路１０９０−１〜１０９０−４と装置出力ポート６−１〜６−４を介して第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−１〜１０７０−４に接続されている。
【００５０】
本実施形態の第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０は波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）に示した関係となっている。図２（ａ）の関係に従い、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０に入力された光は、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−１〜１０７０−４のいずれかから出力される。
【００５１】
第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−１〜１０７０−４はそれぞれ、光導波路１０９０−１〜１０９０−４を介し、通信ノード１０００−１〜１０００−４に接続されている。
【００５２】
波長可変光源１３４０−１から出力された波長λ１，λ２，λ３，λ４の光は、通信ノード１０００−〜１０００―４のいずれかを通過後、必ず第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の第１出力ポート１０７０−１から出力される。以下に、図面を用いて詳細に説明する。
【００５３】
図１３（ａ）は、波長可変光源から出力される波長の異なる光が、本波長ルーティング装置によりどのようにルーティングされるかを説明する図である。
【００５４】
図２（ａ）に示した入出力ポートと波長の関係によれば、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−１から入力された光が出力される出力ポートは、光の波長がλ１，λ２，λ３，λ４の時それぞれ、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１、１３７０−２、１３７０−３、１３７０−４となる。第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１、１３７０−２、１３７０−３、１３７０−４はそれぞれ通信ノード１０００−１、１０００−２、１０００−３、１０００−４を経由して、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１、１０６０−２、１０６０−３、１０６０−４に接続されている。従って、波長λ１、λ２、λ３、λ４の光はそれぞれ、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１、１０６０−２、１０６０−３、１０６０−４に入力される。図２（ａ）に示した入出力ポートと波長の関係によれば、上記の波長λ１、λ２、λ３、λ４の光はすべて第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の第１出力ポート１０７０−１から出力される。従って、図１３（ａ）に示したように、波長可変光源１３４０−１から出力された光は、必ず第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−１から出力される。
同様に、波長可変光源１３４０−２から出力された光は、必ず第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−２から出力される。
【００５５】
同様に、波長可変光源１３４０−３から出力された光は、必ず第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−３から出力される。
【００５６】
同様に、波長可変光源１３４０−４から出力された光は、必ず第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−４から出力される。
【００５７】
すなわち、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４は、出力光の波長にかかわらず、通信ノード１０００−１〜１０００−４の各光信号受信器２０３０とそれぞれ一対一に対応している。したがって、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４の出力光波長の制御不調が生じても、他の通信ノード間の通信に対する通信妨害が発生する恐れがない。
【００５８】
次に、本発明の波長ルーティング動作をさらに詳細に説明する。
【００５９】
例えば、通信ノード１０００−１が、通信ノード１０００−２に送信を行う場合を考える。通信ノード１０００−１内の制御部２０２０は、制御回路１１２０に、接続制御信号によって、通信ノード１０００−２への接続要求を伝える。制御回路１１２０は、通信ノード１０００−２の光信号受信器２０３０が空いているかどうかを、所有しているデータベースを参照して判断する。通信ノード１０００−２の光信号受信器２０３０が空いていなければ、制御回路１１２０は、接続制御信号により、空いていないことを通信ノード１０００−１に知らせる。通信ノード１０００−２の光信号受信器２０３０が空いていれば、制御回路１１２０は、波長可変光源１３４０−２の出力光の波長をλ２に設定する。
【００６０】
第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−２から入力された波長λ２の光は、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１より出力される。そして光導波路１０２０−１を伝搬後、波長λ２の光は通信ノード１０００−１の光変調器２０１０に入力される。波長λ２の光の先頭が光変調器２０１０を通過した後、通信ノード１０００−１の制御部２０２０は、送信したいデータ列を光変調器２０１０に伝えることにより、変調を開始する。変調を受けた光（以後、信号光と呼ぶ）は、光導波路１０３０−１を伝搬し、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１に入力され、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−２より出力される。そして光導波路１０９０−２を介して通信ノード１０００−２の光信号受信器２０３０にて受信される。
【００６１】
もう一つの波長ルーティング動作の例として、通信ノード１０００−１が、通信ノード１０００−２と１０００−３への送信（マルチキャスト送信）を行う場合を考える。通信ノード１０００−１内の制御部２０２０は、マルチキャスト送信をすべき通信ノードの行き先情報を含んだ接続制御信号を制御回路１１２０に送信する。制御回路１１２０は、通信ノード１０００−２と通信ノード１０００−３の光信号受信器２０３０がそれぞれ空いているかどうかを、所有しているデータベースを参照して判断する。空いていなければ、制御回路１１２０は、接続制御信号により、空いていないことを通信ノード１０００−１に知らせる。通信ノード１０００−２と通信ノード１０００−３の光信号受信器２０３０がそれぞれ空いていれば、制御回路１１２０は、波長可変光源１３４０−２、１３４０−３の出力波長をそれぞれλ２、λ３に設定する。
【００６２】
第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−２から入力された波長λ２の光は、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１より出力される。また、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−３から入力された波長λ３の光は、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１より出力される。すなわち、波長λ２の光と波長λ３の光は共に光導波路１０２０−１を伝搬し、通信ノード１０００−１の光変調器２０１０に入力される。波長λ２の光と波長λ３の光の両方の先頭が光変調器２０１０を通過した後、制御部２０２０は変調を開始する。この時波長λ２の光と波長λ３の光は、同時に同じデータ列で変調されることになる。波長λ２の信号光と波長λ３の信号光は、光導波路１０３０−１を伝搬し、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１に入力される。波長λ２の信号光は、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−２より出力される。そして光導波路１０９０−２を介して通信ノード１０００−２の光信号受信器２０３０にて受信される。一方波長λ３の信号光は、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−３より出力される。そして光導波路１０９０−３を介して通信ノード１０００−３の光信号受信器２０３０にて受信される。したがって、通信ノード１０００−１から通信ノード１０００−２と通信ノード１０００−３へマルチキャスト送信が行われたことになる。
【００６３】
すなわち、波長ルーティング装置にマルチキャスト機能を持たせることにより、受信ノードに光信号が到達する時刻のばらつきを抑え、且つ、送信ノードの負荷を軽減することが可能となる。
【００６４】
本実施形態では、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０及び第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０は波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）に示した関係を想定したが、図２（ｂ）に示すように波長周回性を持たなくても良い。なぜなら、波長周回性を持たなくとも、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４は、通信ノード１０００−１〜１０００−４の光信号受信器と、それぞれ一対一に対応しているからである。以下、詳細に説明する。
図１３（ｂ）は、第一の４×４アレイ導波路回折格子が周回性を持たない場合に、波長可変光源から出力される波長の異なる光が本波長ルーティング装置によりどのようにルーティングされるかを説明する図である。
【００６５】
例えば、図１３（ｂ）のように波長可変光源１３４０−３から出力される光を考える。図２（ｂ）に示した入出力ポートと波長の関係によれば、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−３から入力された光が出力される出力ポートは、波長可変光源１３４０−３の出力光波長がλ３，λ４，λ５，λ６の時、それぞれ第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１、１３７０−２、１３７０−３、１３７０−４となる。第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１、１３７０−２、１３７０−３、１３７０−４はそれぞれ通信ノード１０００−１、１０００−２、１０００−３、１０００−４を経由して、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１、１０６０−２、１０６０−３、１０６０−４に接続されている。従って、λ３，λ４，λ５，λ６の光はそれぞれ、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１、１０６０−２、１６００−３、１０６０−４に入力される。図２（ｂ）に示した入出力ポートと波長の関係によれば、λ３，λ４，λ５，λ６の光はいずれも第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−３から出力される。すなわち、波長可変光源１３４０−３と、通信ノード１０００−３の光受信器２０３０は一対一に対応している。
【００６６】
同様に、波長可変光源１３４０−１、１３４０−２、１３４０−４の場合も、通信ノード１０００−１、１０００−２、１０００−４の各光受信器２０３０とそれぞれ一対一に対応している。
【００６７】
上記の実施形態において、通信ノード１０００−１〜１０００−４の制御部２０２０と、波長ルーティング装置１０１０の制御回路１１２０との接続形態は問わない。
【００６８】
（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施形態を示し、接続制御信号の送受方法を変更した波長ルーティング装置を含む光ネットワークシステムの全体構成を示した図である。
【００６９】
図１２（ｂ）は、第２の実施形態における通信ノード１０００−１〜１０００−４の詳細な構成を示す図である。通信ノード１０００−１〜１０００−４の制御部２０２０と、波長ルーティング装置１０１０の制御回路１１２０との接続に光導波路１０３０−１〜１０３０−４及び光導波路１０９０−１〜１０９０−４を用いた例を示す。図７において、波長ルーティング装置１０１０は、制御用光分波器７−１〜７−４、制御用光合波器８−１〜８−４を有している。図１２（ｂ）において、通信ノード１０００−１〜１０００−４は、それぞれ送信用光合波器２０６０、受信用光分波器２０７０を有している。
【００７０】
各通信ノードの制御部２０２０が出力する接続制御信号の波長λcontrol を、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４が出力する光の波長と異なったものにすれば、送信用光合波器２０６０で接続制御信号と光信号を合波し、また制御用光分波器７−１〜７−４で分波することが可能である。また、波長ルーティング装置１０１０の制御回路１１２０が出力する接続制御信号の波長を、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４が出力する光の波長と異なったものにすれば、制御用光合波器８−１〜８−４で接続制御信号と光信号を合波し、また受信用光分波器２０７０で分波することが可能である。
【００７１】
なお、本実施形態の光導波路として光ファイバを用いても良いが、これに限定されない。第２の実施形態にかかる発明によれば、接続制御信号を光信号と同一の光導波路によって伝送することで、各通信ノードと波長ルーティング装置の制御回路との接続の制御信号接続を省略し、ネットワーク構成を簡略化できる効果がある。
【００７２】
（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施形態を示し、本発明にかかる波長ルーティング装置を含む光ネットワークシステムの全体構成を示す図である。
【００７３】
図８において、光ネットワークシステムは通信ノード１０００−１〜１０００−４、波長ルーティング装置１０１０、波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４とを接続する光導波路４０３０−１〜４０３０−４及び波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４とを接続する光導波路１０９０−１〜１０９０−４から構成される。
【００７４】
波長ルーティング装置１０１０は、入出力ポート３−１〜３−４および装置出力ポート６−１〜６−４を有している。光導波路４０３０−１〜４０３０−４はそれぞれ入出力ポート３−１〜３−４において、光導波路１０９０−１〜１０９０−４はそれぞれ装置出力ポート６−１〜６−４において、波長ルーティング装置１０１０と接続されている。
【００７５】
波長ルーティング装置１０１０は、サーキュレータ４５００を有する他は、第１の実施形態における波長ルーティング装置と同じ構成である。
【００７６】
波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４から出力された光は、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート１３６０−１〜１３６０−４から第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０に入力される。
【００７７】
本実施形態の第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０は波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）に示した関係となっている。
【００７８】
図２（ａ）に示した関係に従い、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０に入力された光は、第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１〜１３７０−４のいずれかから出力される。
【００７９】
第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート１３７０−１〜１３７０−４から出力された光はそれぞれ、サーキュレータ４５００、入出力ポート３−１〜３−４、光導波路４０３０−１〜４０３０−４を介し、通信ノード１０００−１〜１０００−４に到達する。
【００８０】
図１２（ｃ）は、本発明の第３の実施形態における通信ノード１０００−１〜１０００−４の構成を示す図である。
【００８１】
図１２（ｃ）において、通信ノード１０００−１〜１０００−４は、制御部２０２０、一端子光変調器４０１０及び光信号受信器２０３０から構成される。一端子光変調器４０１０は、光導波路４０３０−１〜４０３０−４に接続されている。
【００８２】
サーキュレータ４５００から光導波路４０３０−１〜４０３０−４を伝搬し一端子光変調器４０１０に入力された光は、一端子光変調器４０３０によって変調され、信号光として光導波路４０３０−１〜４０３０−４を逆方向に伝搬する。信号光はサーキュレータ４５００を再び通過後、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート１０６０−１〜１０６０−４に入力される。
【００８３】
本実施形態の第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０は波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）に示した関係となっている。
【００８４】
図２（ａ）に示した関係に従い、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０に入力された光は、第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−１〜１０７０−４のいずれかから出力される。
【００８５】
第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート１０７０−１〜１０７０−４はそれぞれ、光導波路１０９０−１〜１０９０−４を介し、通信ノード１０００−１〜１０００−４に接続されている。
【００８６】
上記に説明したように、本実施形態の構成は、サーキュレータ４５００によって、第１の実施形態における光伝送路１０２０−１〜１０２０−４と光伝送路１０３０−１〜１０３０−４を伝送路４０４０−１〜４０３０−４に置き換えた構成となっている。従って、各通信ノード１０００−１〜１０００−４と第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０及び第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０との接続関係は、第１の実施形態と同一である。従って、本実施形態のルーティング動作については、第１の実施形態と全く同様である。
【００８７】
すなわち、第１の実施形態同様、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４の出力光波長の制御不調が生じても、他の通信ノード間の通信に対する通信妨害が発生する恐れがない。
【００８８】
更に、第１の実施形態同様、波長ルーティング装置にマルチキャスト機能を持たせることにより、受信ノードに光信号が到達する時刻のばらつきを抑え、且つ、送信ノードの負荷を軽減することが可能となる。
【００８９】
本実施形態では、第１の４×４アレイ導波路回折格子１３５０及び第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）に示した関係を想定したが、図２（ｂ）に示したように波長周回性を持たなくても良い。第１の実施形態おいて説明したように、波長周回性を持たなくとも、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４は、通信ノード１０００−１〜１０００−４の光信号受信器と一対一に対応しているからである。
上記の実施形態において、通信ノード１０００−１〜１０００−４の制御部２０２０と波長ルーティング装置１０１０の制御回路１１２０との接続形態は問わない。
【００９０】
（実施の形態４）
図９は、本発明の第４の実施形態を示し、第３の実施形態における接続制御信号の送受方法を変更した波長ルーティング装置を含む光ネットワークシステムの全体構成を示した図である。
【００９１】
図１２（ｄ）は、第４の実施形態における通信ノード１０００−１〜１０００−４の詳細な構成を示す図である。通信ノード１０００−１〜１０００−４の制御部２０２０と波長ルーティング装置１０１０の制御回路１１２０との接続に、光導波路４０３０−１〜４０３０−４及び光導波路１０９０−１〜１０９０−４を用いた例を示す。図９において、波長ルーティング装置１０１０は、制御用光分波器７−１〜７−４、制御用光合波器８−１〜８−４を有している。図１２（ｄ）において、通信ノード１０００−１〜１０００−４は、それぞれ送信用光合波器４０６０、受信用光分波器２０７０を有している。
【００９２】
制御部２０２０が出力する接続制御信号の波長λcontrol を、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４が出力する光の波長と異なったものにすれば、送信用光合波器４０６０で接続制御信号と光信号を合波し、また制御用光分波器７−１〜７−４で分波することが可能である。また、波長ルーティング装置１０１０の制御回路１１２０が出力する接続制御信号の波長を、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４が出力する光の波長と異なったものにすれば、制御用光合波器８−１〜８−４で接続制御信号と光信号を合波し、また受信用光分波器２０７０で分波することが可能である。
【００９３】
第４の実施形態にかかる発明によれば、接続制御信号を光信号と同一の光導波路によって伝送することで、各通信ノードと波長ルーティング装置の制御回路との接続制御信号の接続を省略し、ネットワーク構成を簡略化できる効果がある。
【００９４】
なお、本実施形態の光導波路として光ファイバを用いても良いが、これに限定されない。
【００９５】
図１４は、第３の実施形態及び第４の実施形態における一端子光変調器４０１０の具体的な構成例を示し、サーキュレータ４７００と光変調器４７１０とから構成された場合を示す。光変調器４７１０は、入力ポート４７２０と出力ポート４７３０を持つ。波長ルーティング装置１０１０から光導波路４０３０−１〜４０３０−４を介して伝搬してきた光は、サーキュレータ４７００を通過後、光変調器４７１０の入力ポート４７２０に入射される。そして光は、光変調器４７１０を通過し、出力ポート４７３０から出力され、サーキュレータ４７００を通過後、光導波路４０３０−１〜４０３０−４を伝搬し、波長ルーティング装置１０１０へ向かう。
【００９６】
図１５は、一端子光変調器４０１０の他の構成例を示し、反射型光変調器４８００から構成された場合を示す。反射型光変調器４８００は、入出力ポート４８１０を持つ。波長ルーティング装置１０１０から光導波路４０３０−１〜４０３０−４を介して伝搬してきた光は、入出力ポート４８１０から、反射型光変調器４８００に入力される。光は、反射型光変調器４８００にて変調されると共に反射され、入出力ポート４８１０から出力され、光導波路４０３０−１〜４０３０−４を伝搬し、波長ルーティング装置１０１０へ向かう。
【００９７】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の第５の実施形態を示し、本発明にかかる波長ルーティング装置を含む光ネットワークシステムの全体構成を示す図である。
【００９８】
図１０において、光ネットワークシステムは通信ノード１０００−１〜１０００−４、波長ルーティング装置１０１０、波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４とを接続する光導波路４０３０−１〜４０３０−４及び波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４とを接続する光導波路１０９０−１〜１０９０−４から構成される。
【００９９】
波長ルーティング装置１０１０は、入出力ポート３−１〜３−４および装置出力ポート６−１〜６−４を有している。光導波路４０３０−１〜４０３０−４はそれぞれ入出力ポート３−１〜３−４において、光導波路１０９０−１〜１０９０−４はそれぞれ装置出力ポート６−１〜６−４において、波長ルーティング装置１０１０と接続されている。
【０１００】
波長ルーティング装置１０１０は、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４、４×４アレイ導波路回折格子４３５０、サーキュレータ４６００及び制御回路１１２０を有している。さらに、４×４アレイ導波路回折格子４３５０はポートＡ４３６０−１〜１３６０−４及びポートＢ４３７０−１〜４３７０−４を有している。
【０１０１】
ここで、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートは、入力ポートおよび出力ポートではなく、ポートＡおよびポートＢとしている。これは、後述するように、４×４アレイ導波路回折格子４３５０を一度通過した光が、再び、逆方向から伝播してきて４×４アレイ導波路回折格子４３５０を通過するため、このようにポートＡおよびポートＢとした。したがって、４×４アレイ導波路回折格子４３５０の構成および動作は、これまでに述べた実施形態におけるものと、なんら変わるものではない。
【０１０２】
波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４から出力された光は、サーキュレータ４６００を通過し、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−１〜４３７０−４から４×４アレイ導波路回折格子４３５０に入力される。
【０１０３】
本実施形態の４×４アレイ導波路回折格子４３５０は波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）に示した関係となっている。
【０１０４】
図２（ａ）に示した関係に従い、４×４アレイ導波路回折格子４３５０に入力された光は、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ４３６０−１〜４３６０−４のいずれかから出力される。
【０１０５】
４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ４３６０−１〜４３６０−４から出力された光はそれぞれ、入出力ポート３−１〜３−４、光導波路４０３０−１〜４０３０−４を介し、通信ノード１０００−１〜１０００−４に到達する。
【０１０６】
第５の実施形態における通信ノード１０００−１〜１０００−４の詳細は、第３の実施形態と全く同様であり、図１２（ｃ）に示した構成となっている。
【０１０７】
通信ノード１０００−１〜１０００−４内の一端子光変調器４０１０に入力された光は変調され、信号光として光導波路４０３０−１〜４０３０−４を再び逆方向に伝搬する。信号光は４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ４３６０−１〜４３６０−４に入力される。図２（ａ）に示した入出力ポートと波長との関係に従い、４×４アレイ導波路回折格子４３５０に入力された信号光は、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−１〜４３７０−４のいずれかから出力され、サーキュレータ４６００を再び通過後、それぞれ光導波路１０９０−１〜１０９０−４を伝搬し、通信ノード１０００−１〜１０００−４に到達する。
【０１０８】
波長可変光源１３４０−１から出力された波長λ１，λ２，λ３，λ４の光は、通信ノード１０００−〜１０００―４のいずれかを通過後、必ず４×４アレイ導波路回折格子４３５０の出力ポートＢ４３７０−１から出力される。以下に、図面を用いて詳細に説明する。
【０１０９】
図１３（ｃ）は、波長可変光源から出力される波長の異なる光が、本波長ルーティング装置によりどのようにルーティングされるかを説明する図である。
【０１１０】
図２（ａ）に示した入出力ポートと波長の関係によれば、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−１から入力された光が出力される出力ポートは、光の波長がλ１，λ２，λ３，λ４の時それぞれ、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ４３６０−１、４３６０−２、４３６０−３、４３６０−４となる。４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ４３６０−１、４３６０−２、４３６０−３、４３６０−４から出力された光はそれぞれ通信ノード１０００−１、１０００−２、１０００−３、１０００−４を経由して、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ４３６０−１、４３６０−２、４３６０−３、４３６０−４に再び戻ってくる。従って、波長λ１、λ２、λ３、λ４の光はそれぞれ、４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ４３６０−１、４３６０−２、４３６０−３、４３６０−４に入力される。図２（ａ）に示した入出力ポートと波長の関係によれば、上記の波長λ１、λ２、λ３、λ４の光はすべて４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−１から出力される。従って、図１３（ｃ）に示したように、波長可変光源１３４０−１から出力された光は、必ず４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−１から出力される。
【０１１１】
同様に、波長可変光源１３４０−２から出力された光は、必ず４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−２から出力される。
【０１１２】
同様に、波長可変光源１３４０−３から出力された光は、必ず４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−３から出力される。
【０１１３】
同様に、波長可変光源１３４０−４から出力された光は、必ず４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ４３７０−４から出力される。
【０１１４】
すなわち、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４は、出力光の波長にかかわらず、通信ノード１０００−１〜１０００−４の各光信号受信器２０３０とそれぞれ一対一に対応している。したがって、第１の実施形態同様に、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４の出力光波長の制御不調が生じても、他の通信ノード間の通信に対する通信妨害が発生する恐れがない。
【０１１５】
さらに、第１の実施形態同様、波長ルーティング装置にマルチキャスト機能を持たせることにより、受信ノードに光信号が到達する時刻のばらつきを抑え、且つ、送信ノードの負荷を軽減することが可能となる。
【０１１６】
以上の説明のように、第５の実施形態のルーティング動作については、第１の実施形態及び第３の実施形態と全く同様である。
【０１１７】
本実施形態では、４×４アレイ導波路回折格子４３５０は波長周回性を有し、入出力ポートと波長の関係は図２（ａ）を想定したが、図２（ｂ）のように波長周回性を持たなくても良い。第１の実施形態おいて説明したように、波長周回性を持たなくとも、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４は、通信ノード１０００−１〜１０００−４の光信号受信器とそれぞれ一対一に対応しているからである。
【０１１８】
通信ノード１０００−１〜１０００−４の制御部２０２０と、制御回路１１２０との接続形態は、第１の実施形態及び第３の実施形態と同様に問わない。
【０１１９】
（実施の形態６）
図１１は、本発明の第６の実施形態を示し、第５の実施形態における接続制御信号の送受方法を変更した波長ルーティング装置を含む光ネットワークシステムの全体構成を示した図である。
【０１２０】
図１１において、光ネットワークシステムは通信ノード１０００−１〜１０００−４、波長ルーティング装置１０１０、波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４とを接続する光導波路４０３０−１〜４０３０−４及び波長ルーティング装置１０１０と各通信ノード１０００−１〜１０００−４とを接続する光導波路１０９０−１〜１０９０−４から構成される。第５の実施形態の光ネットワークシステムと同一の構成である。
【０１２１】
波長ルーティング装置１０１０は、制御用光分波器７−１〜７−４、制御用光合波器８−１〜８−４を有している点で、第５の実施形態の波長ルーティング装置と異なっている。
【０１２２】
図１２（ｄ）は、第６の実施形態における通信ノード１０００−１〜１０００−４の詳細な構成を示す図である。図１２（ｄ）において、通信ノード１０００−１〜１０００−４は、それぞれ送信用光合波器４０６０、受信用光分波器２０７０を有している。
【０１２３】
制御部２０２０が出力する接続制御信号の波長λcontrol を、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４が出力する光の波長と異なったものにすれば、送信用光合波器４０６０で接続制御信号と光信号を合波し、また制御用光分波器７−１〜７−４で分波することが可能である。また、波長ルーティング装置１０１０の制御回路１１２０が出力する接続制御信号の波長を、波長可変光源１３４０−１〜１３４０−４が出力する光の波長と異なったものにすれば、制御用光合波器８−１〜８−４で接続制御信号と光信号を合波し、また受信用光分波器２０７０で分波することが可能である。
【０１２４】
なお、本実施形態の光導波路として光ファイバを用いても良いが、これに限定されない。第６の実施形態にかかる発明によれば、接続制御信号を光信号と同一の光導波路によって伝送することで、各通信ノードと波長ルーティング装置の制御回路との接続制御信号の接続を省略し、ネットワーク構成を簡略化できる効果がある。
【０１２５】
図１４は、第５の実施形態及び第６の実施形態における一端子光変調器４０１０が、サーキュレータ４７００と光変調器４７１０とから構成された場合を示す。第３の実施形態および第４の実施形態と同様の構成である。
【０１２６】
図１５は、第５の実施形態及び第６の実施形態における一端子光変調器４０１０が、反射型光変調器４８００から構成された場合を示す。第３の実施形態および第４の実施形態と同様の構成である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】従来の波長ルーティングをベースとした光ネットワークを示す図である。
【図２】４×４アレイ導波路回折格子の入出力ポートと波長の関係を示す図である。
【図３】波長可変光源を用いた波長ルーティングをベースとした光ネットワークを示す図である。
【図４】正常動作をしている光ネットワークシステムの動作例を示す図である。
【図５】異常動作をしている光ネットワークシステムの動作例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態を示す図である。
【図１２】通信ノードの構成を示す図である。
【図１３】本発明のルーティング動作を説明する図である。
【図１４】一端子光変調器の構成例を示す図である。
【図１５】一端子光変調器の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２８】
３−１〜３−４  入出力ポート
４−１〜４−４  光出力ポート
５−１〜５−４  装置入力ポート
６−１〜６−４  装置出力ポート
７−１〜７−４  制御用光分波器
８−１〜８−４  制御用光合波器
１０−１〜１０−４、２００−１〜２００−４、１０００−１〜１０００−４  通信ノード
１１  ４×４アレイ導波路回折格子
１２−１〜１２−４、１３−１〜１３−４、２８０−１〜２８０−４、２９０−１〜２９０−４、１０２０−１〜１０２０−４、１０３０−１〜１０３０−４、１０９０−１〜１０９０−４、４０３０−１〜４０３０−４  光導波路
１４−１〜１４−４  ４×４アレイ導波路回折格子１１の入力ポート
１５−１〜１５−４  ４×４アレイ導波路回折格子１１の出力ポート  
２１０  波長可変光源内蔵光信号送信器
２２０  波長可変光源制御手段
２３０  光信号受信器
２５０  ４×４波長周回性アレイ導波路回折格子
２５１−１〜２５１−４  入力ポート
２５２−１〜２５２−４  出力ポート
２７０  制御信号線  
１０１０  波長ルーティング装置
１０５０  第二の４×４アレイ導波路回折格子
１０６０−１〜１０６０−４  第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の入力ポート
１０７０−１〜１０７０−４  第二の４×４アレイ導波路回折格子１０５０の出力ポート
１１２０  制御回路
１３４０−１〜１３４０−４  波長可変光源
１３５０  第一の４×４アレイ導波路回折格子
１３６０−１〜１３６０−４  第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の入力ポート
１３７０−１〜１３７０−４  第一の４×４アレイ導波路回折格子１３５０の出力ポート
２０１０、４７１０  光変調器
２０２０  制御部
２０３０  光信号受信器
２０６０  送信用光合波器
２０７０  受信用光分波器
４０１０  一端子光変調器
４０６０  送信用光合波器
４３５０  ４×４アレイ導波路回折格子
４３６０−１〜４３６０−４  ４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＡ
４３７０−１〜４３７０−４  ４×４アレイ導波路回折格子４３５０のポートＢ
４５００、４６００，４７００  サーキュレータ
４７２０  入力ポート
４７３０  出力ポート
４８００  反射型光変調器
４８１０  入出力ポート
【図１】
2006174301.tif 000003
【図２】
2006174301.tif 000004
【図３】
2006174301.tif 000005
【図４】
2006174301.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006174301.tif 000008
【図７】
2006174301.tif 000009
【図８】
2006174301.tif 000010
【図９】
2006174301.tif 000011
【図１０】
2006174301.tif 000012
【図１１】
2006174301.tif 000013
【図１２】
2006174301.tif 000014
【図１３】
2006174301.tif 000015
【図１４】
2006174301.tif 000016
【図１５】
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