(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークノードであって、
WDM光信号を光伝送ネットワークの異なる光伝送経路にそれぞれ向け、光伝送ネットワークの異なる光伝送経路からWDM光信号を受け取る、複数のネットワーク方路インターフェースであって、前記ネットワーク方路インターフェースの各々は、前記ネットワーク方路インターフェースのいずれか1つで受け取られるWDM光信号のいずれか1つまたは複数の波長成分が、前記ネットワーク方路インターフェースの他のいずれかに向きを変えることができるように、互いに光学的に結合される、複数のネットワーク方路インターフェースと、
分岐波長選択スイッチ(WSS)および挿入WSSを含む挿入/分岐インターフェースであって、前記分岐WSSは、各々が前記ネットワーク方路インターフェースの異なる1つから波長成分を受け取るように光学的に結合される複数の入力および複数の出力を有し、前記挿入WSSは、各々が前記ネットワーク方路インターフェースの異なる1つに波長成分を向けるように光学的に結合される複数の出力および複数の入力を有し、前記挿入および分岐WSSはそれぞれ、前記入力の任意の2つによって受け取られる光ビームの前記波長成分が前記出力の共通する1つに同時に向かないように、その入力のいずれかで受け取られる前記波長成分の任意のサブセットをその光出力の異なる1つに選択的に向けるように構成され、前記挿入または分岐WSSの少なくとも1つは、前記光ビームを空間的に分離し、各々の光ビームを複数の波長成分に分散させるための波長分散素子、および前記光ビームの前記複数の波長成分を受け取り、前記波長成分を前記入力と前記出力との間に選択的に向けるためのスイッチング配置を備え、前記複数の入力に対応する分散された光ビームは、分散される方向にずらして配置され、前記スイッチング配置は、空間的に分離された波長成分が向けられる第1のスイッチング素子および波長成分の前記選択的に向けられるサブセットの各々が、前記サブセットの各々内の前記波長成分が互いに再合成された後に向けられる第2のスイッチング素子を有する少なくとも1つの光ビームステアリング配置を含む、挿入/分岐インターフェースと、
各々が前記分岐WSSの異なる出力および前記挿入WSSの異なる入力に光学的に結合される、複数のトランスポンダポートと、
を備える、ネットワークノード。
【請求項２】
前記挿入および分岐WSSはそれぞれ、任意の所与の時間に前記出力のいずれか所与の1つに前記波長成分のただ1つだけを選択的に向けるようにさらに構成される、請求項1に記載のネットワークノード。
【請求項３】
前記少なくとも1つの光ビームステアリング配置は、前記第1および第2のスイッチング素子が位置する単一光ビームステアリング配置を含む、請求項1に記載のネットワークノード。
【請求項４】
前記光ビームステアリング配置は、第1および第2の光ビームステアリング配置を含み、前記第1のスイッチング素子は、前記第1の光ビームステアリング配置上に位置し、前記第2のスイッチング素子は、前記第2の光ビームステアリング配置上に位置する、請求項1に記載のネットワークノード。
【請求項５】
前記少なくとも1つの光ビームステアリング配置は、プログラム可能な光位相変調器を含む、請求項1に記載のネットワークノード。
【請求項６】
前記第1および第2の光ビームステアリング配置は、第1および第2のプログラム可能な光位相変調器を含む、請求項4に記載のネットワークノード。
【請求項７】
前記第1および第2の光ビームステアリング配置は、プログラム可能な光位相変調器およびMEMSベースのデバイスを含む、請求項4に記載のネットワークノード。
【請求項８】
前記第1の光ビームステアリング配置は、プログラム可能な光位相変調器であり、前記第2の光ビームステアリング配置は、MEMSベースのデバイスである、請求項4に記載のネットワークノード。
【請求項９】
前記スイッチング配置は、前記分散される波長成分のうちの選択される波長成分を切り替えるように構成される、請求項1に記載のネットワークノード。
【請求項１０】
複数のネットワークノードと、
前記ネットワークノードの各々を他のネットワークノードの少なくとも1つに光学的に結合する複数の光伝送経路と、
を備える光伝送ネットワークであって、前記ネットワークノードの少なくとも1つは、    WDM光信号を光伝送ネットワークの異なる光伝送経路にそれぞれ向け、光伝送ネットワークの異なる光伝送経路からWDM光信号を受け取る、複数のネットワーク方路インターフェースであって、前記ネットワーク方路インターフェースの各々は、前記ネットワーク方路インターフェースのいずれか1つで受け取られるWDM光信号のいずれか1つまたは複数の波長成分が、前記ネットワーク方路インターフェースの他のいずれかに向きを変えることができるように、互いに光学的に結合される、複数のネットワーク方路インターフェースと、
分岐波長選択スイッチ(WSS)および挿入WSSを含む挿入/分岐インターフェースであって、前記分岐WSSは、各々が前記ネットワーク方路インターフェースの異なる1つから波長成分を受け取るように光学的に結合される複数の入力および複数の出力を有し、前記挿入WSSは、各々が前記ネットワーク方路インターフェースの異なる1つに波長成分を向けるように光学的に結合される複数の出力および複数の入力を有する、挿入/分岐インターフェースと、
各々が前記分岐WSSの異なる出力および前記挿入WSSの異なる入力に光学的に結合される複数のトランスポンダポートと、
を含み、前記挿入および分岐WSSはそれぞれ、
光ビームを前記入力から受け取り、前記光ビームを空間的に分離し、各々の光ビームを複数の波長成分に分散させるための波長分散配置であって、前記複数の入力に対応する分散された光ビームは、分散される方向にずらして配置される、波長分散配置と、
前記空間的に分離された波長成分が向けられる第1のスイッチング素子および前記光ビームの各々の前記複数の波長成分の任意のサブセットが、前記サブセットの各々内の前記波長成分が互いに再合成された後に選択的に向けられる第2のスイッチング素子を有する少なくとも1つの光ビームステアリング配置であって、前記複数の波長成分の前記サブセットの各々を前記出力の異なる1つに選択的に向ける前記少なくとも1つの光ビームステアリング配置と、
を含む、光伝送ネットワーク。
【請求項１１】
前記少なくとも1つの光ビームステアリング配置は、前記第1および第2のスイッチング素子が位置する単一のプログラム可能な光位相変調器を含む、請求項10に記載の光伝送ネットワーク。
【請求項１２】
前記少なくとも光ビームステアリング配置は、第1および第2のプログラム可能な光位相変調器を含み、前記第1のスイッチング素子は、前記第1のプログラム可能な光位相変調器上に位置し、前記第2のスイッチング素子は、前記第2のプログラム可能な光位相変調器上に位置する、請求項10に記載の光伝送ネットワーク。
【請求項１３】
前記第2のスイッチング素子は、波長成分の前記再合成されたサブセットが、前記少なくとも1つの光ビームステアリング配置によって選択的に向きを変えることができる複数の位置を含み、前記位置の各々は、前記位置の所与の1つに向けられる前記サブセットのいずれかが、前記所与の位置と関連する前記出力によって受け取られるように、前記出力の異なる1つと関連付けられる、請求項10に記載の光伝送ネットワーク。
【請求項１４】
前記少なくとも光ビームステアリング配置は、プログラム可能な光位相変調器およびMEMSベースのデバイスを含み、前記第1のスイッチング素子は、前記プログラム可能な光位相変調器上に位置し、前記第2のスイッチング素子は、前記MEMSベースのデバイス上に位置する、請求項10に記載の光伝送ネットワーク。
【請求項１５】
ネットワークノードであって、
WDM光信号を光伝送ネットワークの異なる光伝送経路にそれぞれ向け、光伝送ネットワークの異なる光伝送経路からWDM光信号を受け取る、複数のネットワーク方路インターフェースであって、前記ネットワーク方路インターフェースの各々は、前記ネットワーク方路インターフェースのいずれか1つで受け取られるWDM光信号のいずれか1つまたは複数の波長成分が、前記ネットワーク方路インターフェースの他のいずれかに向きを変えることができるように、互いに光学的に結合される、複数のネットワーク方路インターフェースと、
分岐波長選択スイッチ(WSS)および挿入WSSを含む挿入/分岐インターフェースであって、前記分岐WSSは、各々が前記ネットワーク方路インターフェースの異なる1つから波長成分を受け取るように光学的に結合される複数の入力および複数の出力を有し、前記挿入WSSは、各々が前記ネットワーク方路インターフェースの異なる1つに波長成分を向けるように光学的に結合される複数の出力および複数の入力を有し、前記挿入および分岐WSSはそれぞれ、その入力のいずれかで受け取られる前記波長成分の任意のサブセットをその光出力の異なる1つに選択的に向けるように構成され、前記挿入または分岐WSSの少なくとも1つは、前記入力から受け取られる光ビームを空間的に分離し、各々の光ビームを複数の波長成分に分散させるための波長分散素子、および前記光ビームの前記複数の波長成分を受け取り、前記波長成分を前記入力と前記出力との間に選択的に向けるためのスイッチング配置を備え、前記複数の入力に対応する分散された光ビームは、分散される方向にずらして配置され、前記スイッチング配置は、空間的に分離された波長成分が向けられる第1のスイッチング素子および波長成分の前記選択的に向けられるサブセットの各々が、前記サブセットの各々内の前記波長成分が互いに再合成された後に向けられる第2のスイッチング素子を有する少なくとも1つの光ビームステアリング配置を含む、挿入/分岐インターフェースと、
各々が前記分岐WSSの異なる出力および前記挿入WSSの異なる入力に光学的に結合される、複数のトランスポンダポートと、
を備える、ネットワークノード。
【請求項１６】
前記挿入および分岐WSSはそれぞれ、任意の所与の時間に前記出力のいずれか所与の1つに前記波長成分のただ1つだけを選択的に向けるようにさらに構成される、請求項15に記載のネットワークノード。
【請求項１７】
前記少なくとも1つの光ビームステアリング配置は、前記第1および第2のスイッチング素子が位置する単一光ビームステアリング配置を含む、請求項15に記載のネットワークノード。
【請求項１８】
前記光ビームステアリング配置は、第1および第2の光ビームステアリング配置を含み、前記第1のスイッチング素子は、前記第1の光ビームステアリング配置上に位置し、前記第2のスイッチング素子は、前記第2の光ビームステアリング配置上に位置する、請求項15に記載のネットワークノード。
【請求項１９】
前記少なくとも1つの光ビームステアリング配置は、プログラム可能な光位相変調器を含む、請求項15に記載のネットワークノード。
【請求項２０】
前記第1および第2の光ビームステアリング配置は、第1および第2のプログラム可能な光位相変調器を含む、請求項18に記載のネットワークノード。
【請求項２１】
前記第1および第2の光ビームステアリング配置は、プログラム可能な光位相変調器およびMEMSベースのデバイスを含む、請求項18に記載のネットワークノード。
【請求項２２】
前記第1の光ビームステアリング配置は、プログラム可能な光位相変調器であり、前記第2の光ビームステアリング配置は、MEMSベースのデバイスである、請求項18に記載のネットワークノード。
【請求項２３】
前記スイッチング配置は、前記分散される波長成分のうちの選択される波長成分を切り替えるように構成される、請求項15に記載のネットワークノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、2014年11月26日に出願された、「Modular Optical Systems for High-Speed and High-Degree of Connectivity」と題する米国仮出願第62/084,843号の非仮出願であり、2014年2月9日に出願された米国仮出願第62/113,738号の非仮出願である、2015年5月12日に出願された、「Multipoint, Contentionless Wavelength Selective Switch (WSS)」と題する米国特許出願第14/709,770号に関連し、それらの出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
光WDM伝送ネットワークでは、個別波長に複数の光チャンネルを有する光信号は、1つの位置から別の位置に伝送される。WDM技術での重要な要素は、再構成可能な光挿入/分岐多重化(ROADM)ベースのノードであり、それは、多重波長の信号を取り入れ、局所的にこれらの波長のいくつかを選択的に分岐し、一方他のものは通過させることができる。そのような能力は、柔軟性および再構成可能性を有するWDMネットワークを提供する。
【０００３】
理想的なROADMベースのノードは、3つの重要な特徴を有し、それらは、カラーレス、ディレクションレスおよびコンテンションレスと呼ばれる。カラーレスノードは、ノードの各挿入/分岐（add/drop）ポートが、波長選択的でない、ノードであり、任意の波長が、任意のトランスポンダポートにおいて挿入されまたは分岐されてもよい。ディレクションレスノードは、ノードにおける挿入/分岐チャンネルが、方路(degree)選択的でない、ノードであり、トランスポンダポートに挿入される任意の波長が、任意のアウトバウンドノード方路に向けられてもよく、逆もまた同様である。コンテンションレスノードは、同じ波長が、任意の利用可能なトランスポンダポートに対して同じ時間に多重方路に挿入されまたは多重方路から分岐されてもよい、ノードである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願「整理番号第2062/31号」
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、ネットワークノードは、WDM光信号を光伝送ネットワークの異なる光伝送経路にそれぞれ向け、光伝送ネットワークの異なる光伝送経路からWDM光信号を受け取る、複数のネットワーク方路インターフェースを含む。ネットワーク方路インターフェースの各々は、ネットワーク方路インターフェースのいずれか1つで受け取られるWDM光信号のいずれか1つまたは複数の波長成分が、ネットワーク方路インターフェースの他のいずれかに向きを変えることができるように、互いに光学的に結合される。ネットワークノードはまた、分岐波長選択スイッチ(WSS)および挿入WSSを含む挿入/分岐インターフェースも含む。分岐WSSは、各々がネットワーク方路インターフェースの異なる1つから波長成分を受け取るように光学的に結合される複数の入力および複数の出力を有する。挿入WSSは、各々がネットワーク方路インターフェースの異なる1つに波長成分を向けるように光学的に結合される複数の出力および複数の入力を有する。挿入および分岐WSSはそれぞれ、入力の任意の2つによって受け取られる光ビームの波長成分が、出力の共通する1つに同時に向けることができないならば、その入力のいずれかで受け取られる波長成分の任意のサブセットをその光出力の異なる1つに選択的に向けるように構成される。複数のトランスポンダポートはそれぞれ、分岐WSSの異なる出力および挿入WSSの異なる入力に光学的に結合される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】カラーレスおよびディレクションレスだが、コンテンションレスではない、従来のノードアーキテクチャの概略図である。
【図２】カラーレス、ディレクションレスおよびコンテンションレスであるノードの一例を示す図である。
【図３Ａ】マルチポイントコンテンションレス波長選択スイッチなどの簡略化された光学デバイスの一例の上面図である。
【図３Ｂ】マルチポイントコンテンションレス波長選択スイッチなどの簡略化された光学デバイスの一例の側面図である。
【図４】入力ビームがその上に結像される、図3Aおよび図3Bの波長選択スイッチに用いられる第1のスイッチング素子の平面図である。
【図５】非分散光ビームがその上に結像される、図3Aおよび図3Bの波長選択スイッチに用いられる第2のスイッチング素子の平面図である。
【図６】入力ポートで受け取られる波長の様々なサブセットが出力ポートの様々なものに向けられているのを示す図3Aおよび図3Bの光学デバイスの側面図である。
【図７】スイッチング配置が行うことができない2つの波長成分を切り替える仕方を例示する図3Aおよび図3Bの光学デバイスの側面図である。
【図８】単一スイッチング素子だけがそこで用いられる、波長選択スイッチの代替実施形態に用いられるスイッチング素子の平面図である。
【図９】図3Aおよび図3Bの波長選択スイッチの代替実施形態に用いられる第1のスイッチング素子の平面図である。
【図１０】本明細書で述べられる種類の1つまたは複数のCDCノードを組み込んでもよいWDM伝送ネットワークの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
カラーレス-ディレクションレス-コンテンションレス(CDC)ノードは、特に多数のトランスポンダポートを用いるノードについて、実際に達成するのは困難である可能性がある。ROADMベースのノードのキーコンポーネントは、波長選択スイッチ(WSS)である。CDCノードを提供する上での困難の1つの理由は、それ自体コンテンションレスである実際の波長選択スイッチ(WSS)の欠如である。コンテンションレスWSSの使用なしに実施されるCDCノードは、一般に複雑であり、多数のポートが用いられるとき、高い分割損失などの障害に悩まされる。それに応じて、一般に利用できるノードは、時にはカラーレスでもありディレクションレスでもあるが、しかしコンテンションレスではない。
【０００８】
図1は、カラーレスおよびディレクションレスだが、コンテンションレスではない、従来のノードアーキテクチャの概略図である。ノード100は、ネットワーク方路インターフェース1201、1202および1203を含む三方路ノードである。各ネットワーク方路インターフェースは、一対の光増幅器102に結合され、入力は、1×N光学的ファンインデバイス、例えばパワースプリッタ(PS)または1×N波長選択スイッチ(WSS)104に接続され、出力は、N×1光学的ファンアウトデバイス、すなわちWSS106に接続される。ネットワーク方路1からの入力ポート1081上の多重化光信号は、PS/WSS104を介してネットワーク方路2および3についてのWSS106ならびに関連する出力ポート1102および/または1103にそれぞれ選択的に向けられる。同じように、入力ポート1082および1083(ネットワーク方路2および3)上の多重化光信号は、システムの他のネットワーク方路に同様に送られてもよい。
【０００９】
挿入/分岐端末130は、波長を局所的に挿入しかつ/または分岐するために使用される。各挿入/分岐端末は、一対の1×N WSS132および134を含む分岐部分を有する。第1のWSS132は、分岐トラフィックを異なる方向から集めるために使用され、第2のWSS134は、どの波長がどのトランスポンダポートに分岐されるべきかを選択するために使用される。挿入/分岐端末の挿入部分は、トラフィックを異なるトランスポンダから集約するためのコンバイナ135および合成されたトラフィックを異なる方向に向けるためのスプリッタ137を含む。挿入/分岐端末130内の第1の1×N WSS132の使用のために、1つの固有の波長だけが、任意の所与の時間に分岐されてもよい。それ故に、ノード100は、コンテンションに悩まされる。
【００１０】
一態様では、本明細書で開示される主題は、カラーレス、ディレクションレスおよびコンテンションレスであるノードに関係する。この結果は、一実施では、波長選択スイッチ(WSS)を含む挿入/分岐端末を使用することによって達成され、その動作は、それが実際的な仕方で実施されることを可能にするが、なおそれにもかかわらずノードがコンテンションレスに動作することを可能にする仕方で制限される。図2に示されるように、CDCノード200は、四方路ノードとして例示される。もちろん、より一般的に、ノード200は、任意の所望数の方路を有するように構成されてもよい。
【００１１】
CDCノード200は、ネットワーク方路インターフェース2201、2202、2203および2204を含む四方路ノードである。各ネットワーク方路インターフェースは、一対の光増幅器202に結合され、入力は、1×N光ファンインデバイス、例えばパワースプリッタ(PS)または1×N波長選択スイッチ(WSS)204に接続され、出力は、N×1光ファンアウトデバイス、例えばN×1 WSS206に接続される。ネットワーク方路1からの入力ポート20081上への多重化光信号は、PS/WSS204を介してネットワーク方路2,3および4についてのWSS206ならびに関連する出力ポート2102、2103および/または2104にそれぞれ選択的に向けられる。同じように、入力ポート2082、2083および2084(ネットワーク方路2、3および4)上への多重化光信号は、システムの他のネットワーク方路に同様に送られてもよい。すなわち、WSS204の入力ポートおよびWSS206の出力ポートを接続する線によって図2で論理的に示されるように、ネットワーク方路インターフェースの各々は、ネットワーク方路インターフェースのいずれか1つで受け取られるWDM光信号のいずれか1つまたは複数の波長成分が、ネットワーク方路インターフェースの他のいずれかに向きを変えることができるように、互いに光学的に結合される。
【００１２】
CDCノード200はまた、波長を局所的に挿入しかつ/または分岐するための挿入/分岐インターフェースも含む。各挿入/分岐端末は、第1のM×P WSS250を含む分岐部分を有し、ただしMは、ノード内の方路の数に等しく、Pは、ノード内で利用できるトランスポンダポートの数である。第1のM×P WSS250のM個の入力ポートの各々は、1×N光ファンインデバイス204の出力に光学的に接続され、第1のM×P WSS250のP個の出力ポートの各々は、トランスポンダポート270の1つに接続される。同様に、各挿入/分岐端末は、第2のM×P WSS260を含む挿入部分を有する。第2のM×P WSS260のM個の出力ポートの各々は、光学的ファンアウトデバイス、すなわちN×1 WSS206の入力に光学的に接続され、第2のM×P WSS260のP個の入力ポートの各々は、トランスポンダポート270の1つに接続される。簡単にするために、第1および第2のWSS250および260は、4つのトランスポンダに光学的に結合されて示されるだけである。
【００１３】
前に述べられたように、M×P WSS250および260の動作は、それらがCDCノードの動作に悪影響を及ぼさない実際的で、比較的簡単な仕方で実施されることを可能にするような方法に制限される。特に、M×P WSS250および260の各々は、入力ポートの任意の2つによって受け取られる光ビームの波長成分が、出力ポートの共通する1つに同時に向けることができないならば、その入力ポートのいずれかで受け取られるWDM光信号の各々の波長成分の任意のサブセットをその光出力ポートの異なる1つに選択的に向けることができるように構成される。この制限に従って動作するWSSはなお、ノードがコンテンションレスであることを可能にするが、そのようなWSSは、この制限に従って動作しないWSSよりも、製造者にとってあまり複雑でなく、より簡単にすることができ、従ってより安価にすることができる。
【００１４】
CDCノード200の挿入/分岐端末内で使用されるWSS250および260の1つまたは両方に用いられてもよい、適切なWSSの一例は、同時係属の米国特許出願「整理番号第2062/31号」に示され、それは、参照により全体としてこれによって組み込まれる。この例示的WSSは、図3〜図9を参照して以下で例示されることになる。もちろん、本明細書で開示されるCDCノードは、それらの機能性への前述の制限に従って動作する他のWSSを用いてもよい。その上、いくつかの実施形態では、WSS250および260は、より制限的仕方で機能してさえもよい。具体的には、1つの個別波長成分だけが、任意の所与の時間に任意の所与の出力へ向けられてもよいという、追加の制限が、課せられてもよい。
【００１５】
図3Aおよび図3Bは、WSS100のそれぞれ上面図および側面図である。図3Aの上面図はまた、本明細書では分散平面図とも呼ばれ、図3Bの側面図はまた、本明細書ではスイッチング平面図とも呼ばれる。光は、入力および出力ポートとしての役割を果たす光ファイバなどの光導波路を通ってWSS100に入力され、出力される。図3Bで最も良く見られるように、入力ポートアレイ101は、コリメータ1021、1022、1023・・・102mにそれぞれ結合される複数の個別入力ファイバ1011、1012、1013・・・101mを備えてもよい。入力ファイバ101の1つまたは複数からの光は、コリメータ102によって自由空間ビームに変換される。入力ポートアレイ101から出る光は、z軸に平行である。入力ポートアレイ101は、図3Bでは4つの光ファイバ/コリメータ対を示すだけだが、より一般的には、任意の適切な数の光ファイバ/コリメータ対が、用いられてもよい。
【００１６】
図3Aおよび図3Bでは、2つの軸の光に影響を及ぼす光学素子は、両方の図では両凸光学系として実線を用いて例示される。他方では、1つの軸の光に影響を及ぼすだけである光学素子は、影響を受けるその軸において実線を用いて例示される。1つの軸の光に影響を及ぼすだけである光学素子はまた、それらが影響を及ぼさない軸において点線によって例示されもする。例えば、図3Aおよび図3Bでは、光学素子102、106、109および111は、両方の図において実線を用いて例示される。他方では、光学素子103、104、105、107および110は、図3Aでは実線を用いて描写され(それらは、分散平面内で焦点合わせする能力を有するので)、図3Bでは点線を用いて描写される(それらは、ビームがスイッチング平面内で影響を受けないままにするので)。光学素子108は、図3Bでは実線を用いて描写され(それは、スイッチング平面内でビームに影響を及ぼすので)、図3Aでは点線を用いて描写される(それは、ビームが分散平面内で影響を受けないままにするので)。
【００１７】
入力ポートアレイ101から出るビームは、コリメータ102に向けられ、それらは、ビームをスイッチング平面内で1つの軸に沿ってコリメートし、ビームが分散平面内で発散し続けることを可能にする円柱レンズである。円柱レンズ103は、コリメータ102からビームを受け取り、分散平面内でビームをコリメートする。レンズ103は、スイッチング平面内でビームに有意な影響を有さない。ビームは今では、分散平面およびスイッチング平面の両方においてコリメートされる。
【００１８】
円柱レンズ103によって分散平面内でコリメートされた後、ビームは、第1の波長分散素子104(例えば、回折格子またはプリズム)に向けられ、それは、自由空間光ビームを分散平面内でそれらの構成波長成分(もしくは単に「波長」)またはチャンネルに分ける。第1の波長分散素子104の構成(例えば、格子の向き)に起因して、それは、スイッチング平面内でビームに有意な影響を有さない。分散された波長は次いで、円柱レンズ105に向けられ、それは、波長を分散平面内で第1の透過スイッチング素子106に焦点合わせする。円柱レンズ105は、波長をスイッチング平面内でほとんど影響を受けないままにする。
【００１９】
この時点において、入力ビームは、互いに空間的に分離されるが、しかし各々は、スイッチング素子106上で分散される。これは、図4に例示され、それは、入力ビームがその上に結像される第1のスイッチング素子106の、また光学的フットプリント図としても知られる平面図である。入力ビーム2021、2022、2023・・・202mの各1つは、入力アレイ101内のファイバ1011、1012、1013・・・101mの1つから受け取られる。図示されるように、任意の特定の入力ビーム2021、2022、2023・・・202nは、x軸に沿ってその構成波長成分に分散され、y軸に沿って他の入力ビームから空間的に分離される。
【００２０】
第1のスイッチング素子106は次いで、入力ビームをスイッチング平面内で波長に依存する仕方で進ませる。第1のスイッチング素子による切り替えは、第2のスイッチング素子109と協調して行われる。この切り替えが行われる仕方は、図3Aおよび図3Bに示される光学デバイスの例において残りの光学素子を明示した後、以下で説明されることになる。
【００２１】
第1のスイッチング素子106によって進められた後、入力ビームの各々の構成波長成分のいくつかまたはすべては、円柱レンズ107によって分散平面内で再度コリメートされる。第2の波長分散素子108(例えば、回折格子またはプリズム)が次いで、分散平面内でビームのコリメートされた構成成分を合成するまたは非分散にするために使用される。円柱レンズ107および第2の波長分散素子108は、スイッチング平面内で有意な影響を有さない。
【００２２】
第2のスイッチング素子109は、分散素子108から再合成されたビームを受け取る。ビームの各々が第2のスイッチング素子109上で受け取られる位置は、第1のスイッチング素子106によって行われる切り替えによって決定される。具体的には、再合成されたビームはそれぞれ、図3Bに示される位置A、B、C・・・の1つに選択的に向けられる。図5は、第2のスイッチング素子109上で様々な位置A、B、C・・・に到着するビーム2041、2042、2043・・・204nを示し、それらは、分散されないけれども、第2のスイッチング素子109上で他の入力ビーム2041、2042、2043・・・204nから物理的に分離される。
【００２３】
円柱レンズ110、円柱小型レンズアレイ111およびファイバアレイ112は、同様の方法で入力光学系101、102および103への出力光学的結合を形成する。特に、円柱レンズ110は、スイッチング平面内でビームをコリメートし、ビームを円柱小型レンズアレイ111内の円柱レンズ1111、1112、1113・・・111nのそれぞれの1つに向ける。各円柱レンズ1111、1112、1113・・・111nは、そのそれぞれのビームを出力ファイバポートアレイ112内の出力ポート1121、1122、1123・・・112nの対応する1つに向ける。
【００２４】
図3Bに示されるように、第2のスイッチング素子109上の位置A、B、C・・・と出力ポート1121、1122、1123・・・112nとの間には1対1の関係がある。すなわち、入力ポートのいずれかから向けられる各ビーム内の再合成された波長の任意のサブセットについて言うと(to say)、第2のスイッチング素子109上の位置Aは常に、第2のスイッチング素子109によって出力ポートの同じ所定の1つに向けられることになる。より一般的には、入力ポートのいずれかによって第2のスイッチング素子109上の任意の特定の位置A、B、C・・・に向けられる各ビーム内の再合成された波長の任意のサブセットは常に、第2のスイッチング素子109によって第2のスイッチング素子109上の特定のA、B、C・・・に対応する出力ポートの同じ所定の1つに向けられることになる。
【００２５】
動作中は、第1および第2のスイッチング素子106および109は、任意の所与の出力ポートが、任意の一時に単一入力ポートから波長のサブセットを受け取ることができるだけであるならば、任意の所与の入力ポート101によって受け取られる光ビームの波長の任意のサブセットが任意の所与の出力ポート112に送られてもよいように協働する。すなわち、スイッチング素子106および109は、出力ポートが、同時に多数入力ではなく、任意の所与の時に1つの入力への接続を支援するだけであるという点で制限されるように配置される。この切り替え挙動は、図6および図7を参照して例示されることになる。
【００２６】
図6は、入力ポート101上で受け取られる波長の様々なサブセットが出力ポートの様々なものに向けられているのを示す。各入力ポートは、波長成分λ1〜λnを含むWDM光ビームを受け取る。例えば、図6では、入力ポート1011によって受け取られる光ビームの波長成分λ1およびλ5〜λ7は、出力ポート1129に向けられ、入力ポート1012によって受け取られる光ビームの波長成分λ1は、出力ポート1121に向けられ、入力ポート1013によって受け取られる光ビームの波長成分λ1〜λnは、出力ポート1125に向けられ、入力ポート101nによって受け取られる光ビームの波長成分λ3〜λ4、λ6およびλ10〜λnは、出力ポート1127に向けられる。
【００２７】
図6と対照的に、図7は、波長成分が、第1のスイッチング素子106から第2のスイッチング素子109に送られる、仮想的で、容認できない状況を示す。具体的には、図7に示される切り替え挙動は、第2のスイッチング素子109上の位置Dが入力ポート1011および入力ポート1013の両方から波長成分を同時に受け取るのを示すので、容認できない。
【００２８】
第1および第2のスイッチング素子106および109は、いろいろな異なる技術基盤のいずれかに基づいてもよい。例えば、第1および第2のスイッチング素子は、例えばプログラム可能な光位相変調器または微小電気機械(MEMS)ベースのデバイスなどのビームステアリング素子であってもよい。適切なプログラム可能な光位相変調器の一例は、反射型液晶(LCoS: liquid crystal on silicon)デバイスである。MEMSベースのデバイスの一例は、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)である。いくつかの実施形態では、第1および第2のスイッチング素子106および109の両方は、同じ技術基盤または異なる技術基盤に基づいている。例えば、後者の場合は、第1のスイッチング素子106は、プログラム可能な光位相変調器であってもよく、第2のスイッチング素子109は、MEMSベースのデバイスであってもよい。
【００２９】
一代替実施形態では、単一スイッチング素子が、図3〜図7に示される2つのスイッチング素子の代わりに用いられる。すなわち、図3〜図7に示される第1および第2のスイッチング素子の両方の機能は、1つの物理的スイッチング素子を用いて成し遂げられる。図8は、そのような複合スイッチング素子301の光学的フットプリント図を示す。分散ビーム302および非分散ビーム303は、物理的に分離され、多数の方法で配向されまたは配列されることもあり得る。例えば、分散ビーム302および非分散ビーム303の両方は、図5では水平方向に延びるけれども、他の実施形態では、それらは、互いに異なる方向に延びてもよい(例えば、分散ビーム302は、水平方向に延びてもよく、非分散ビーム303は、垂直方向に延びてもよい)。
【００３０】
別の代替実施形態では、クロストークは、空間的に分離された入力ビームが、入力ビームが互いに関して整列されないようにスイッチング素子106上に結像されるように、入力ポートを配向することによって低減されてもよい。これは、図9に示され、それは、図4の平面図に似たスイッチング素子106の平面図である。図9では、しかしながら、入力ビームは、任意の2つの異なる入力ビーム内の同じ波長が、y軸に沿って整列されないように、x軸に沿ってずらして配置される。
【００３１】
図3〜図9に関して本明細書で述べられるWSSは、入力ポートが、出力ポートとしての役割を果たし、出力ポートが、入力ポートとしての役割を果たしてもよいような、相反的仕方で動作してもよいことに留意すべきである。それに応じて、用語入力および出力は、このデバイスの説明に関して交換可能に使用される。
【００３２】
図10は、本明細書で述べられる種類の1つまたは複数のCDCノードを組み込んでもよいWDM伝送ネットワーク200の一例を示す。WDM伝送ネットワーク200は、ネットワークノード210〜215を含む。各ノードは、光リンク220〜224によって少なくとも1つの他のノードに接続され、その光リンクは、WDM信号がそれを通って伝搬する光ファイバを備えてもよい。例えば、ノード210は、リンク220によってノード211に接続され、ノード211は、リンク221によってノード212に接続される。加えて、ノード211は、リンク222によってノード214に接続され、ノード214は、リンク223によってノード213に接続される。さらに、ノード214は、リンク224によってノード215に接続される。この例では、ノード211および214は、三方路ノードである。各リンクは、WDM信号を増幅するための1つまたは複数の光増幅器230〜235を含んでもよい。例えば、リンク220、221、223および224はそれぞれ、光増幅器230、231、234および235を含む。同様に、リンク222は、光増幅器232および233を含む。情報は、データを波長上にエンコードするために1つまたは複数の光波長の変調によってWDM伝送ネットワーク200を通じて伝送され、受け取られる。様々な変調光波長は、伝送リンクを通じて伝送される単一WDM信号に合成される。
【００３３】
WDM伝送ネットワークは、終端ノードを有するポイントツーポイント光ネットワーク、リング型光ネットワーク、メッシュ型光ネットワーク、または任意の他の適切な光ネットワークもしくは光ネットワークの組合せを備えてもよい。図2に示されるノードおよび光リンクの数は、例示的であり、説明を簡単にするために提供される。
【００３４】
光増幅器230〜235は、任意の適切な種類の全光増幅器(すなわち、どんな光/電気変換もない増幅器)であってもよい。例えば、光増幅器は、エルビウムドープの光増幅器またはラマン光増幅器などの、希土類ドープの光増幅器であってもよい。任意の所与の伝送ネットワークに用いられる光増幅器は、すべて同じ種類または異なる種類であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
100  ノード、WSS
101  入力ポートアレイ、入力ファイバ、入力光学系
1011、1012、1013・・・101m  入力ファイバ、入力ポート
102  光増幅器、コリメータ、光学素子、入力光学系
1021、1022、1023・・・102m  コリメータ
103  光学素子、円柱レンズ、入力光学系
104  パワースプリッタ(PS)または波長選択スイッチ(WSS)、PS/WSS、光学素子、第1の波長分散素子
105  光学素子、円柱レンズ
106  WSS、光学素子、第1のスイッチング素子
107  光学素子、円柱レンズ
108  光学素子、第2の波長分散素子
1081、1082、1083  入力ポート
109  光学素子、第2のスイッチング素子
110  光学素子、円柱レンズ
1101、1102、1103  出力ポート
111  光学素子、円柱小型レンズアレイ
1111、1112、1113・・・111n  円柱レンズ
112  ファイバアレイ、出力ファイバポートアレイ、出力ポート
1121、1122、1123・・・112n  出力ポート
1201、1202、1203  ネットワーク方路インターフェース
130  挿入/分岐端末
132  第1のWSS
134  第2のWSS
135  コンバイナ
137  スプリッタ
200  CDCノード、WDM伝送ネットワーク
202  一対の光増幅器
2021、2022、2023・・・202m  入力ビーム
204  PS/WSS
2041、2042、2043・・・204n  入力ビーム
206  WSS
2081、2082、2083、2084  入力ポート
210  ネットワークノード
211  ネットワークノード
212  ネットワークノード
213  ネットワークノード
214  ネットワークノード
215  ネットワークノード
2101、2102、2103、2104  出力ポート
220  光リンク
221  光リンク
222  光リンク
223  光リンク
224  光リンク
2201、2202、2203、2204  ネットワーク方路インターフェース
230  光増幅器
231  光増幅器
232  光増幅器
233  光増幅器
234  光増幅器
235  光増幅器
250  第1のM×P WSS
260  第2のM×P WSS
270  トランスポンダポート
301  複合スイッチング素子
302  分散ビーム
303  非分散ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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