(57)【要約】  本発明は、製造コストを低減可能であり、かつサイズを低減可能な光信号のスイッチ装置を提供することを目的とする。本発明の一実施形態に係るスイッチ装置１００は、１個のスプリッタ部１２０と、４個のスイッチ部１３０とを備え、スプリッタ部とスイッチ部とは、立体的に組み替えられた複数の光ファイバ１７３を含むシャッフルファイバアレイ１７０によって接続されている。各スイッチ部は、４個の１×８光スイッチ１３１と、８個の１×４光スプリッタ１８１を含む交差スプリッタ１８０とを備えており、交差スプリッタに含まれる８個の光スプリッタの導波路同士は平面上で交差されている。このスイッチ装置では、分岐されたチャネルの順番の組み替えを光ファイバと交差スプリッタで分担して行っている。
2014171083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号の分岐および挿入を行うスイッチ装置であって、
前記光信号の分割および合流を行うためのスプリッタ部と、
前記光信号の経路選択を行うためのスイッチ部と、
前記スプリッタ部と前記スイッチ部とを接続する複数の光ファイバと、
前記スプリッタ部と前記スイッチ部との少なくとも一方に設けられており、複数の光スプリッタを有するとともに、該複数の光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路同士が平面上で互いに交差している交差スプリッタと、
を備えることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記交差スプリッタの一端における導波路の並び順と、他端における導波路の並び順とが一致するように、前記複数の光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路が互いに交差していることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記スイッチ部に接続される部分における前記複数の光ファイバの並び順と、前記スイッチ部に含まれる光スイッチの分岐ポートの並び順とが一致するように、前記複数の光ファイバが立体的に組み替えられていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
第１の前記交差スプリッタと第２の前記交差スプリッタとが前記スプリッタ部に設けられており、
前記第１の交差スプリッタと前記スイッチ部とは、前記複数の光ファイバの一部が被覆されて形成された第１のテープ心線で接続されており、
前記第２の交差スプリッタと前記スイッチ部とは、前記複数の光ファイバの別の一部が被覆されて形成された第２のテープ心線で接続されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記スイッチ部に含まれる光スイッチの分岐ポートの一部が前記第１のテープ心線に含まれる光ファイバに接続され、前記スイッチ部に含まれる光スイッチの分岐ポートの別の一部が前記第２のテープ心線に含まれる光ファイバに接続されていることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記導波路同士が互いに交差している部分において、該導波路同士が６０〜９０度の角度で交差していることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記導波路同士が互いに交差している部分において、該導波路の一方が途切れていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記交差スプリッタに含まれる導波路同士の最大交差回数が少なくなるように、前記導波路同士が互いに交差している部分において、該導波路の一方が途切れていることを特徴とする請求項７に記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号のスイッチ装置、特に波長多重伝送において光信号の分岐および挿入に用いられるスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の高速化および大容量化のために、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable  Optical  Add/Drop  Multiplexer）技術が考案された。ＲＯＡＤＭによる光ネットワークでは、波長多重伝送方式が用いられており、任意の波長の光信号を電気信号に変換せずに分岐および挿入することができる。また、ＲＯＡＤＭによる光ネットワークでは、それぞれの波長の光信号の通るべき経路を変更する（又は新設する、廃止する）際に、接続工事等の作業を行わずに経路を変更、すなわち、再構成することが可能である（Reconfigurable）。【０００３】
ＲＯＡＤＭを実現するためには、複数の波長の入出力が可能であり、かつ経路を変更可能なスイッチ装置（マルチキャストスイッチともいう）が必要となる。すなわち、ＲＯＡＤＭで用いられるスイッチ装置は、クライアント機器から光信号の入力を受けてＲＯＡＤＭネットワークの方路に挿入する機能と、ＲＯＡＤＭネットワークの方路から分岐された光信号をクライアント機器に出力する機能とを有しており、光信号の通る経路は、動的に変更可能である。【０００４】
図１１は、ＲＯＡＤＭで用いられるスイッチ装置９００の一例の上面図である。スイッチ装置９００は、筐体９６０中に、２個のスプリッタ部９２０と、４個のスイッチ部９３０とを備える。それぞれのスプリッタ部９２０は所定の数の光スプリッタを有しており、それぞれのスイッチ部９３０は所定の数の光スイッチを有している。スプリッタ部９２０の一端はネットワーク側ファイバ９４０を介してＲＯＡＤＭネットワークに接続されており、他端は分岐されてスイッチ部９３０の一端に接続されている。さらに、スイッチ部９３０の他端はクライアント側ファイバ９５０を介してクライアント機器に接続されている。スプリッタ部９２０とスイッチ部９３０とは、立体的に組み替えられた複数の光ファイバを含むシャッフルファイバアレイ９７０によって接続されている。このような構成により、ＲＯＡＤＭネットワークとクライアント機器との間で光信号の分岐および挿入を行うことができる。【０００５】
スイッチ装置９００では、立体的に組み替えられた複数の光ファイバによりスプリッタ部９２０とスイッチ部９３０とが接続されているため、平面光導波路回路（ＰＬＣ）によって接続するよりも、各部材の配置の自由度が高く、またスプリッタ部９２０およびスイッチ部９３０の数を変更することが容易で拡張性が高い。
【発明の概要】
【０００６】
図１１に記載のスイッチ装置９００において、シャッフルファイバアレイ９７０に含まれる光ファイバは、スプリッタ部９２０のチャネルの並び順とスイッチ部９３０のチャネルの並び順とが対応するように立体的に組み替えられて接続される。ここで、立体的に組み替えることとは、光ファイバ同士を空間的にずらして配置することにより両端での並び順を変えることをいう。そのため、特にスプリッタ部９２０およびスイッチ部９３０の入出力数が多い場合に、光ファイバの組み替え接続作業に時間が掛かり、シャッフルファイバアレイ９７０の製造コストが大きくなるという問題がある。また、光ファイバの数が多くなると、筐体９６０内でのシャッフルファイバアレイ９７０の取り回しが煩雑になるため、スイッチ装置９００全体のサイズが大きくなるという問題もある。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みて行われたものであって、製造コストを低減し、かつサイズを低減することが可能な光信号のスイッチ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の一態様は、光信号の分岐および挿入を行うスイッチ装置であって、前記光信号の分割および合流を行うためのスプリッタ部と、前記光信号の経路選択を行うためのスイッチ部と、前記スプリッタ部と前記スイッチ部とを接続する複数の光ファイバと、前記スプリッタ部と前記スイッチ部との少なくとも一方に設けられており、複数の光スプリッタを有するとともに、該複数の光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路同士が平面上で互いに交差している交差スプリッタと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、スプリッタ部とスイッチ部との少なくとも一方に導波路同士が平面上で互いに交差している交差スプリッタが設けられているため、光ファイバの組み替えのみによってチャネルの並び順の変更を行うよりも光ファイバの数を減らすことができる。そのため、光ファイバの組み替え作業を容易に行うことができ、製造コストを低減できる。また、スイッチ装置内での光ファイバの取り回しが容易になるため、スイッチ装置のサイズを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の模式図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタの模式図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタの模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の模式図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタの模式図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタの模式図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタの模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタの模式図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係るファイバアレイの接続方式を説明するための図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態に係るファイバアレイの接続方式を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の模式図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタにおける導波路同士の交差部を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態に係る交差スプリッタにおける導波路同士の交差部を示す図である。
【図１１】従来のスイッチ装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るスイッチ装置１００の上面図である。スイッチ装置１００は、複数の方路を有するＲＯＡＤＭネットワークと複数のクライアント機器との間に接続可能である。これにより、スイッチ装置１００は、ＲＯＡＤＭネットワークの方路から所望のクライアント機器に光信号を分岐し、又はクライアント機器からＲＯＡＤＭネットワークの所望の方路に信号を挿入することができる。本明細書では、スイッチ装置１００においてＲＯＡＤＭネットワークの方路に接続可能な数を方路数といい、クライアント機器に接続可能な数を波長数という。また、各方路に入出力される光信号が通るべき一連の経路（導波路および光ファイバを含む）をチャネルという。
【００１３】
スイッチ装置１００は、１個のスプリッタ部１２０と、４個のスイッチ部１３０とを備える。スプリッタ部１２０およびスイッチ部１３０は、筐体１６０に収納されている。スプリッタ部１２０の一端はネットワーク側ファイバ１４０を介してＲＯＡＤＭネットワークに接続されており、他端は分岐されて複数のスイッチ部１３０の一端に接続されている。さらに、スイッチ部１３０の他端はクライアント側ファイバ１５０を介してクライアント機器に接続されている。スプリッタ部１２０とスイッチ部１３０とは、立体的に組み替えられた複数の光ファイバ１７３と、該光ファイバの両端に形成されたファイバアレイ１７１、１７２とを有するシャッフルファイバアレイ１７０によって接続されている。
ここでは例示的に方路数が８であり、波長数が１６であるスイッチ装置１００を示しているが、本発明はこれらの具体的な数に限定されるものではなく、任意の方路数および波長数に適用可能である。また、スプリッタ部１２０およびスイッチ部１３０のチップ数も、本発明の機能を損なわない限り１または複数の任意の数でよい。
【００１４】
図２は、スイッチ装置１００の配線方式を示す模式図である。スプリッタ部１２０は、１枚のチップ（基板）上に、８個の光スプリッタ１２１を備える。本実施形態で用いられる光スプリッタ１２１は１×４光スプリッタであり、一端に１の共通ポート１２１ａと他端に４の分岐ポート１２１ｂとを有する。共通ポート１２１ａから入力された光信号は、各分岐ポート１２１ｂに分割されて出力される。又は、各分岐ポート１２１ｂから入力された光信号は、共通ポート１２１ａに合流されて出力される。スプリッタ部１２０は、例えば石英基板上に形成されたＰＬＣを用いて作製されており、コアとクラッドの比屈折率差Δは０．４％程度（０．３％〜０．５％）である。このように低い比屈折率差Δを用いることにより、接続損失を低減できる。
【００１５】
スプリッタ部１２０とスイッチ部１３０とは、シャッフルファイバアレイ１７０によって接続されている。シャッフルファイバアレイ１７０は、スプリッタ部１２０の端面に接続されるスプリッタ側ファイバアレイ１７１と、スイッチ部１３０の端面に接続されるスイッチ側ファイバアレイ１７２と、スプリッタ側ファイバアレイ１７１とスイッチ側ファイバアレイ１７２との間に立体的に組み替えられて設けられた複数（本実施形態では３２本）の光ファイバ１７３とを有する。光ファイバ１７３の端面から所定の長さの領域はガラス等からなる固定部材により並列に固定され、スプリッタ側ファイバアレイ１７１およびスイッチ側ファイバアレイ１７２を形成している。
【００１６】
スプリッタ側ファイバアレイ１７１がスプリッタ部１２０の端面に接続されることにより、３２本の光ファイバ１７３は、スプリッタ部１２０に含まれる８個の光スプリッタ１２１の分岐ポート１２１ｂ（合計３２）にそれぞれ接続される。光スプリッタ１２１の各チャネルは交差されないため、スプリッタ側ファイバアレイ１７１において、３２本の光ファイバ１７３のチャネルは、順に１ｃｈ、１ｃｈ、１ｃｈ、１ｃｈ、〜８ｃｈ、８ｃｈ、８ｃｈ、８ｃｈのように並ぶ。
【００１７】
スプリッタ側ファイバアレイ１７１とスイッチ側ファイバアレイ１７２との間で３２本の光ファイバ１７３は立体的に組み替えられて、４個のスイッチ側ファイバアレイ１７２のそれぞれに１ｃｈ〜８ｃｈの８本の光ファイバ１７３が分配される。この場合には、光ファイバ１７３同士は交差しないため、交差損失は生じない。その結果、各スイッチ側ファイバアレイ１７２において、８本の光ファイバ１７３のチャネルは、１ｃｈ〜８ｃｈの順に連続に並んで配置される。これにより、光ファイバ１７３の並び順と、光スイッチ１３１の分岐ポート１３１ｂの並び順とが一致するようになる。このようなスイッチ側ファイバアレイ１７２がスイッチ部１３０の端面に接続されることにより、スイッチ側ファイバアレイ１７２に含まれる８本の光ファイバ１７３は、スイッチ部１３０に含まれる８個の光スプリッタ１８１の共通ポート１８１ａ（合計８）にそれぞれ接続される。
【００１８】
各スイッチ部１３０は、４個の光スイッチ１３１と、８個の光スプリッタ１８１を含む交差スプリッタ１８０とを備える。光スイッチ１３１は１×８光スイッチであり、一端に１の共通ポート１３１ａと他端に８の分岐ポート１３１ｂとを有する。共通ポート１３１ａから入力された光信号は、制御に応じていずれかの分岐ポート１３１ｂに出力される。又は、各分岐ポート１３１ｂから入力された光信号は、制御に応じて共通ポート１３１ａに出力される又は出力されずに廃棄される。
光スイッチ１３１は、例えばシリコン基板上に形成されたＰＬＣを用いて作製されており、コアとクラッドの比屈折率差Δは１．５％程度（１．４％〜１．６％）である。このように高い比屈折率差Δを用いることにより、小型化が可能である。
なお、コアの屈折率を高めるドーパントとして、一般的にはＧｅが用いられるが、これに替えてＺｒ等のより大きく屈折率を高めることができるドーパントを用いてもよい。これによりコアとクラッドの比屈折率差Δを５％程度（２．５％〜１２％）まで高めることができ、光スイッチ１３１のよりいっそうの小型化が可能となる。
【００１９】
交差スプリッタ１８０に含まれる８個の光スプリッタ１８１の導波路同士は平面上で交差されている。図３Ａは、本実施形態に係る交差スプリッタ１８０の模式図である。交差スプリッタ１８０において、８個の光スプリッタ１８１は並列に配置されている。各光スプリッタ１８１は１×４光スプリッタであり、一端に１の共通ポート１８１ａと他端に４の分岐ポート１８１ｂとを有する。交差スプリッタ１８０において、共通ポート１８１ａの導波路の並び順と分岐ポート１８１ｂの導波路の並び順とが一致するように、８個の光スプリッタ１８１の導波路は交差されている。具体的には、図３Ａに示すように、８個の光スプリッタ１８１の共通ポート１８１ａ（合計８）は１ｃｈ〜８ｃｈの順で並んでおり、８個の光スプリッタ１８１の分岐ポート１８１ｂ（合計３２）は１ｃｈ〜８ｃｈの順で４組並んでいる。
【００２０】
分岐された導波路をこのような順に並べるために、光スプリッタ１８１は導波路同士を互いに交差させる交差部Ａを２箇所に有している。交差部Ａにおいては、導波路同士が交差する際の損失（交差損失という）が発生する。本実施形態では、交差スプリッタ１８０は、例えば石英基板上に形成されたＰＬＣを用いて作製されており、コアとクラッドの比屈折率差Δは０．４％程度（０．３％〜０．５％）である。このように低い比屈折率差Δを用いることにより、導波路の交差損失を低減できる。本実施形態においては、導波路によって交差回数が異なるものの、最も多く（１４回）交差が発生する導波路では交差損失は０．２ｄＢ程度となる。なお、交差損失は、交差回数が多いほど（すなわち、交差部Ａが多いほど）大きくなり、交差回数が少ないほど小さくなる。
【００２１】
スイッチ部１３０は、交差スプリッタ１８０の設けられている基板の端面と、光スイッチ１３１の設けられている基板の端面とを接着剤等を用いて固定することによって形成されている。これにより、交差スプリッタ１８０の一端において１ｃｈ〜８ｃｈの順で連続に並んだ分岐ポート１８１ｂが、光スイッチ１３１の８の分岐ポート１３１ｂにそれぞれ接続される。
【００２２】
本実施形態では交差スプリッタ１８０は光スイッチ１３１とは異なる基板上に設けられているが、交差スプリッタ１８０を、光スイッチ１３１の設けられている基板上に作製し、コアとクラッドの比屈折率差ΔをΔ１．５％程度としてもよい。この場合には、導波路の交差損失は増加するが、交差スプリッタ１８０のサイズを小さくすることができ、また光スイッチ１３１の設けられている基板と交差スプリッタ１８０の設けられている基板との接続部分の損失を無くすことができる。
【００２３】
以上の構成により、ＲＯＡＤＭネットワークの各チャネルは、該チャネルに接続された光スプリッタ１２１により分割され、シャッフルファイバアレイ１７０により並び順が組み替えられ、さらに交差スプリッタ１８０により分割および交差された後、各光スイッチ１３１の該チャネルに対応する分岐ポート１３１ｂに接続される。以下にスイッチ装置１００の分岐動作を具体的に説明する。ＲＯＡＤＭネットワークのある方路（例えば、１ｃｈ）から光スプリッタ１２１の共通ポート１２１ａに光信号が入力されると、該光信号は光スプリッタ１２１の４の分岐ポート１２１ｂに分割される。分割された該光信号は、スプリッタ側ファイバアレイ１７１を介してそれぞれ異なる光ファイバ１７３に入力され、さらにスイッチ側ファイバアレイ１７２を介してそれぞれ異なるスイッチ部１３０に入力される。その後、分割された該光信号は各スイッチ部１３０の交差スプリッタ１８０によってさらに４分割（合計１６分割）されると共に交差され、それぞれ異なる光スイッチ１３１の分岐ポート１３１ｂに入力される。該光信号が各光スイッチ１３１において共通ポート１３１ａに接続されたクライアント機器に出力されるべきものである場合に透過され、そうでない場合に消光されるように、該光スイッチ１３１は制御装置により制御される。
【００２４】
次に、スイッチ装置１００の挿入動作を具体的に説明する。あるクライアント機器から光スイッチ１３１の共通ポート１３１ａに光信号が入力されると、該クライアント機器が挿入動作を行うべき所定のチャネル（例えば、１ｃｈ）に対応する分岐ポート１３１ｂに該光信号が出力されるように、該光スイッチ１３１は制御装置により制御される。該光信号は、光スイッチ１３１の該分岐ポート１３１ｂから出力され、交差スプリッタ１８０、スイッチ側ファイバアレイ１７２、光ファイバ１７３およびスプリッタ側１７１を順に通って、１ｃｈに対応する光スプリッタ１２１の分岐ポート１２１ｂに入力される。その後、該光信号は、該光スプリッタ１２１の共通ポート１２１ａに接続されたＲＯＡＤＭネットワークの方路に挿入される。
【００２５】
交差スプリッタ１８０の構成は、図３Ａに示すものに限られない。例えば、図３Ｂは、図３Ａよりも分岐数が少ない交差スプリッタ１８０の模式図である。図３Ｂの交差スプリッタ１８０に含まれる１６個の光スプリッタ１８１は、それぞれ１×２光スプリッタであり、１の共通ポート１８１ａを２の分岐ポート１８１ｂに分岐する。図３Ｂの交差スプリッタ１８０では、交差部Ａは一箇所に設けられている。この場合には、方路数および波長数が同じであれば、図３Ａよりも交差スプリッタ１８０における分岐数が減る分、スプリッタ部１２０に含まれる光スプリッタ１２１の分岐数を増やす必要がある。そのため、シャッフルファイバアレイに含まれる光ファイバ１７３の本数を増やす必要があり、シャッフルファイバアレイ１７０の製造コストが増大する。その一方で、交差スプリッタ１８０内の交差回数が最大７回に減るため、最大の交差損失を０．１ｄＢ程度に低減できる。逆に、図３Ａ、３Ｂよりも分岐数が多い交差スプリッタ１８０を用いる場合には、交差スプリッタ１８０内の交差回数が増えるため交差損失が増加するが、シャッフルファイバアレイ１７０に含まれる光ファイバ１７３の本数を減らすことができ、シャッフルファイバアレイ１７０の製造コストが減少する。したがって、損失や製造コスト等を総合的に勘案して所望の分岐数の交差スプリッタ１８０を選択し、それに合わせて光スプリッタ１２１の分岐数を変更すればよい。
【００２６】
本実施形態に係るスイッチ装置１００では、分岐されたチャネルの順番の組み替えを光ファイバ１７３と交差スプリッタ１８０とで分担して行っている。このような構成により、シャッフルファイバアレイ１７０の組み替えのみによってチャネルの順番の変更を行うよりも、シャッフルファイバアレイ１７０に含まれる光ファイバ１７３の数を減らすことができる。そのため、ファイバアレイ１７１、１７２間での光ファイバ１７３の組み替え作業を容易にすることができ、シャッフルファイバアレイ１７０の製造コストを低減できる。また、シャッフルファイバアレイ１７０に含まれる光ファイバ１７３の数が少ないため、スイッチ装置１００内での取り回しが容易になり、スイッチ装置１００のサイズを低減できる。なお、交差スプリッタ１８０では導波路同士が交差するため交差損失が生じるが、本実施形態では最大０．２ｄＢ程度であり、実用的には問題ないものである。
【００２７】
また、図１１のスイッチ装置９００のようにシャッフルファイバアレイ９７０のみで組み替えを行う場合にはスプリッタ部９２０の光スプリッタの分岐数は、スイッチ装置９００が対応する所定の方路数および波長数により一意に決定される。それに対して、本実施形態に係るスイッチ装置１００では、スプリッタ部１２０の光スプリッタ１２１の分岐数と交差スプリッタ１８０の光スプリッタ１８１の分岐数とを、スイッチ装置１００が対応する方路数および波長数を満たす範囲で自由に変更することができる。そのため、シャッフルファイバアレイ１７０の製造コストと、交差スプリッタ１８０の交差損失とを所望に調整することが可能である。
【００２８】
（第２の実施形態）
図４は、本実施形態に係るスイッチ装置２００の配線方式を示す模式図である。本実施形態は第１の実施形態と同様の基本的な構成を有するため、第１の実施形態と共通の符号を用いている。スイッチ装置２００では、第１の実施形態とはスイッチ部１３０の数およびスイッチ部１３０の１チップあたりの光スイッチ１３１の数（アレイ数という）が異なる。本実施形態に係るスイッチ装置２００は、１個のスプリッタ部１２０と、２個のスイッチ部１３０とを備える。スプリッタ部１２０とスイッチ部１３０とは、立体的に組み替えられた複数の光ファイバ１７３と、該光ファイバの両端に形成されたファイバアレイ１７１、１７２とを有するシャッフルファイバアレイ１７０によって接続されている。
【００２９】
スプリッタ部１２０は、１枚のチップ（基板）上に、８個の光スプリッタ１２１を備える。本実施形態で用いられる光スプリッタ１２１は１×２光スプリッタであり、一端に１の共通ポート１２１ａと他端に２の分岐ポート１２１ｂとを有する。
【００３０】
各スイッチ部１３０は、８個の光スイッチ１３１と、８個の光スプリッタ１８１を含む交差スプリッタ１８０とを備える。光スイッチ１３１は１×８光スイッチであり、一端に１の共通ポート１３１ａと他端に８の分岐ポート１３１ｂとを有する。
【００３１】
交差スプリッタ１８０に含まれる８個の光スプリッタ１８１の導波路同士は平面上で交差されている。図５Ａは、本実施形態に係る交差スプリッタ１８０の模式図である。交差スプリッタ１８０において、８個の光スプリッタ１８１は並列に配置されている。各光スプリッタ１８１は１×８光スプリッタであり、一端に１の共通ポート１８１ａと他端に８の分岐ポート１８１ｂとを有する。交差スプリッタ１８０において、共通ポート１８１ａの並び順と分岐ポート１８１ｂの並び順とが一致するように、８個の光スプリッタ１８１の導波路は交差されている。すなわち、８個の光スプリッタ１８１の共通ポート１８１ａ（合計８）は１ｃｈ〜８ｃｈの順で並んでおり、８個の光スプリッタ１８１の分岐ポート１８１ｂ（合計６４）は１ｃｈ〜８ｃｈの順で８組並んでいる。本実施形態に係る交差スプリッタ１８０は交差部Ａを３箇所に有しており、最も多く（２１回）交差が発生する導波路の交差損失は０．３ｄＢ程度となる。
【００３２】
以上の構成により、第１の実施形態と同様に、ＲＯＡＤＭネットワークの各チャネルは、該チャネルに対応する光スプリッタ１２１により分割され、シャッフルファイバアレイ１７０により並び順が組み替えられ、さらに交差スプリッタ１８０により分割および交差された後、各光スイッチ１３１の該チャネルに対応する分岐ポート１３１ｂに接続される。
【００３３】
本実施形態に係る交差スプリッタ１８０の構成は、図５Ａに示すものに限られない。例えば、図５Ｂおよび５Ｃは、図５Ａよりも分岐数が少ない交差スプリッタ１８０の模式図である。図５Ｂの交差スプリッタ１８０に含まれる１６個の光スプリッタ１８１は、それぞれ１×４光スプリッタであり、１の共通ポート１８１ａを４の分岐ポート１８１ｂに分岐する。図５Ｂの交差スプリッタ１８０では、交差部Ａは２箇所に設けられている。また、図５Ｃの交差スプリッタ１８０に含まれる３２個の光スプリッタ１８１は、それぞれ１×２光スプリッタであり、１の共通ポート１８１ａを２の分岐ポート１８１ｂに分岐する。図５Ｃの交差スプリッタ１８０では、交差部Ａは１箇所に設けられている。図５Ｂおよび５Ｃの場合には、方路数および波長数が同じであれば、図５Ａよりも交差スプリッタ１８０における分岐数が減る分、スプリッタ部１２０に含まれる光スプリッタ１２１の分岐数を増やす必要がある。そのため、シャッフルファイバアレイ１７０に含まれる光ファイバ１７３の本数を増やす必要があり、シャッフルファイバアレイ１７０の製造コストが増大する。その一方で、交差スプリッタ１８０内の交差回数が図５Ｂで最大１４回、図５Ｃで最大７回に減るため、最大の交差損失をそれぞれ０．２ｄＢ、０．１ｄＢ程度に低減できる。逆に、図５Ａ〜５Ｃよりも分岐数が多い交差スプリッタ１８０を用いる場合には、交差スプリッタ１８０内の交差回数が増えるため交差損失が増加するが、シャッフルファイバアレイ１７０に含まれる光ファイバ１７３の本数を減らすことができ、シャッフルファイバアレイ１７０の製造コストが減少する。したがって、損失や製造コスト等を総合的に勘案して所望の分岐数の交差スプリッタ１８０を選択し、それに合わせて光スプリッタ１２１の分岐数を変更すればよい。
【００３４】
本実施形態に係るスイッチ装置２００においても、第１の実施形態と同様に、シャッフルファイバアレイ１７０に含まれる光ファイバ１７３の数を減らすことができ、またスプリッタ部１２０の光スプリッタ１２１の分岐数と交差スプリッタ１８０の光スプリッタ１８１の分岐数とを、所定の方路数および波長数を満たす範囲で自由に変更することができる。
【００３５】
第１および第２の実施形態では、スイッチ部１３０において、１チップ上に４個の光スイッチ１３１が設けられている構成、および１チップ上に８個の光スイッチ１３１が設けられている構成を示したが、本発明はこれらのチップ構成に限られるものでない。全ての光スイッチ１３１は１枚のチップ上に設けられてもよく、または光スイッチ１３１を２以上の任意の数のチップ上に分けて設けられてもよい。また、異なる数の光スイッチ１３１が各チップ上に設けられてもよい。１チップ上の光スイッチ１３１の数に応じて、交差スプリッタ１８０に含まれる光スプリッタ１８１の分岐数を変更する必要がある。同様に、スプリッタ部１２０の光スプリッタ１２１も１枚のチップ上に設けられてもよく、または２以上の任意の数のチップ上に分けて設けられてもよい。
【００３６】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、スプリッタ部１２０において導波路を交差させないため、スプリッタ側ファイバアレイ１７１においてチャネルは１ｃｈ〜８ｃｈの順に連続に並んでいない。すなわち、１ｃｈ、１ｃｈ、〜８ｃｈ、８ｃｈのように階段状に並んでいる。そして、シャッフルファイバアレイ１７０において光ファイバ１７３を一本ずつ組み替えることによって、スイッチ側ファイバアレイ１７２においてチャネルが１ｃｈ〜８ｃｈの順に連続に並ぶようにしている。そのため、第１および第２の実施形態において光ファイバ１７３が８心ずつ被覆され、すなわちテープ化して一般的なテープ心線（８心テープともいう）とする場合に、スプリッタ側ファイバアレイ１７１側とスイッチ側ファイバアレイ１７２側とで１本のテープ心線に含まれるべきチャネルが異なってしまう。そのため、スプリッタ側ファイバアレイ１７１側のテープ心線を分離して組み替えてから、スイッチ側ファイバアレイ１７２側で再テープ化する必要が生じる。それに対して、本実施形態はテープ心線を分離して組み替える再テープ化が不要になる構成を有するため、シャッフルファイバアレイにテープ心線を用いる場合の製造コストを低減できる。
【００３７】
図６は、本実施形態に係るスイッチ装置３００の配線方式を示す模式図である。スイッチ装置３００において第１および第２の実施形態とは異なる点は、スイッチ部だけでなくスプリッタ部に設けられている光スプリッタに含まれる導波路同士も互いに交差されて交差スプリッタを形成していることである。スイッチ装置３００は、１個のスプリッタ部３２０と、４個のスイッチ部３３０とを備える。スプリッタ部３２０とスイッチ部３３０とは、それぞれ８本（８心）の光ファイバを樹脂等により被覆して形成される８本のテープ心線３７４ａ、３７４ｂと、該テープ心線の両端に形成されたファイバアレイ３７１、３７２とを有するシャッフルファイバアレイ３７０によって接続されている。
【００３８】
スプリッタ部３２０は、１枚のチップ（基板）上に、それぞれ４個の光スプリッタ３９１を含む交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂを備える。交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂに含まれる４個の光スプリッタ３９１の導波路同士は平面上で互いに交差されている。図７は、本実施形態に係る交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂの模式図である。交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂのそれぞれにおいて、４個の光スプリッタ３９１は並列に配置されている。各光スプリッタ３９１は１×８光スプリッタであり、一端に１の共通ポート３９１ａと他端に８の分岐ポート３９１ｂとを有する。
【００３９】
共通ポート３９１ａは、チャネルが１つおきに並ぶように配置されている。すなわち、図７に示すように、第１の交差スプリッタ３９０ａの共通ポート３９１ａ（合計４）は１ｃｈ、３ｃｈ、５ｃｈ、７ｃｈの順で並んでおり、第２の交差スプリッタ３９０ｂの共通ポート３９１ａ（合計４）は２ｃｈ、４ｃｈ、６ｃｈ、８ｃｈの順で並んでいる。さらに、交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂのそれぞれの分岐ポート３９１ｂにおいて、同じチャネルがペアを形成して共通ポート３９１ａの並び順になるように、４個の光スプリッタ３９１の導波路は交差されている。すなわち、図７に示すように、第１の交差スプリッタ３９０ａの分岐ポート３９１ｂ（合計３２）は１ｃｈ、１ｃｈ、３ｃｈ、３ｃｈ、５ｃｈ、５ｃｈ、７ｃｈ、７ｃｈの順で４組並んでおり、第２の交差スプリッタ３９０ｂの分岐ポート３９１ｂ（合計３２）は２ｃｈ、２ｃｈ、４ｃｈ、４ｃｈ、６ｃｈ、６ｃｈ、８ｃｈ、８ｃｈの順で４組並んでいる。交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂのそれぞれには、交差部Ａが２箇所に存在しており、最も多く（６回）交差が発生する導波路では交差損失は０．１ｄＢ未満程度となる。なお、本実施形態に係る交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂでは１ｃｈ、３ｃｈ、５ｃｈ、７ｃｈと２ｃｈ、４ｃｈ、６ｃｈ、８ｃｈとの間で交差が起こらない。そのため、図３Ａ、３Ｂおよび図５Ａ〜５Ｃに記載の交差スプリッタ１８０に比べて、同じ分岐数であっても交差回数が少なくなるため、交差損失を低減できる。
【００４０】
交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂの分岐ポート３９１ｂを、隣り合うチャネルがペアをなすように配置しているため、テープ心線３７４ａ、３７４ｂの接続が容易である。ここで、テープ心線３７４ａ、３７４ｂのうち、第１の交差スプリッタ３９０ａに接続されるものを第１のテープ心線３７４ａとし、第２の交差スプリッタ３９０ｂに接続されるものを第２のテープ心線３７４ｂとする。図８Ａは、スプリッタ側ファイバアレイ３７１と第１のテープ心線３７４ａとの接続状態を説明するための図である。図８Ａでは、簡略化のため第１のテープ心線３７４ａの接続部分のみを示しているが、第２のテープ心線３７４ｂの接続部分もチャネル番号が異なる点以外は同様である。
【００４１】
図８Ａに示すように、２本の第１のテープ心線３７４ａは厚さ方向に重ねられ、それらに含まれる複数の光ファイバ３７３がスプリッタ側ファイバアレイ３７１の内部に固定されている。このとき、上側の第１のテープ心線３７４ａの光ファイバ３７３と、下側の第１のテープ心線３７４ａの光ファイバ３７３とが、スプリッタ側ファイバアレイ３７１の内部で交互に一列に配置される。このような構成のスプリッタ側ファイバアレイ３７１を第１の交差スプリッタ３９０ａに接続すると、第１の交差スプリッタ３９０ａにおいて隣同士が同一のペアとして並べられたチャネルが２本の第１のテープ心線３７４ａに交互に振り分けられて接続される。その結果、２本の第１のテープ心線３７４ａに含まれるチャネルは同一となり、第１のテープ心線３７４ａに含まれる光ファイバ３７３は第１の交差スプリッタ３９０ａの共通ポート３９１ａと同じ順で並ぶことになる。具体的には、第１のテープ心線３７４ａの光ファイバ３７３は、１ｃｈ、３ｃｈ、５ｃｈ、７ｃｈの順で２組並んでいる。これと同様に、第２のテープ心線３７４ｂの光ファイバ３７３は、第２の交差スプリッタ３９０ｂに接続され、２ｃｈ、４ｃｈ、６ｃｈ、８ｃｈの順で２組並んでいる。
【００４２】
スプリッタ側ファイバアレイ３７１とスイッチ側ファイバアレイ３７２との間で８本のテープ心線３７４ａ、３７４ｂは立体的に組み替えられて、４個のスイッチ側ファイバアレイ３７２のそれぞれに第１のテープ心線３７４ａと第２のテープ心線３７４ｂとが接続される。図８Ｂは、スイッチ側ファイバアレイ３７２とテープ心線３７４ａ、３７４ｂとの接続状態を説明するための図である。図８Ｂに示すように、第１のテープ心線３７４ａと第２のテープ心線３７４ｂとは厚さ方向に重ねられ、それらに含まれる複数の光ファイバ３７３がスイッチ側ファイバアレイ３７２の内部に固定されている。このとき、第１のテープ心線３７４ａの光ファイバ３７３と、第２のテープ心線３７４ｂの光ファイバ３７３とが、スイッチ側ファイバアレイ３７２の内部で交互に一列に配置される。その結果、スイッチ側ファイバアレイ３７２内の光ファイバ３７３は、１ｃｈ〜８ｃｈの順で２組並んだ状態になる。
【００４３】
各スイッチ部３３０は、４個の光スイッチ３３１と、１６個の光スプリッタ３８１を含む交差スプリッタ３８０とを備える。光スイッチ３３１は１×８光スイッチであり、一端に１の共通ポート３３１ａと他端に８の分岐ポート３３１ｂとを有する。
【００４４】
交差スプリッタ３８０に含まれる８個の光スプリッタ３８１は１×２光スプリッタであり、一端に１の共通ポート３８１ａと他端に２の分岐ポート３８１ｂとを有する。第１の実施形態に係る図３Ｂの構成と同様に、交差スプリッタ３８０において、共通ポート３８１ａの並び順と分岐ポート３８１ｂの並び順とが一致するように、１６個の光スプリッタ３８１の導波路は交差されている。すなわち、１６個の光スプリッタ３８１の共通ポート３８１ａ（合計１６）は１ｃｈ〜８ｃｈの順で２組並んでおり、１６個の光スプリッタ３８１の分岐ポート３８１ｂ（合計３２）は１ｃｈ〜８ｃｈの順で４組並んでいる。本実施形態に係る交差スプリッタ３８０は交差部Ａを１箇所に有しており、最も多く（７回）交差が発生する導波路の交差損失は０．１ｄＢ程度となる。
【００４５】
スイッチ部３３０は、交差スプリッタ３８０の設けられている基板の端面と、光スイッチ３３１の設けられている基板の端面とを接着剤等を用いて固定することによって形成されている。これにより、交差スプリッタ３８０の一端において１ｃｈ〜８ｃｈの順に並んだ分岐ポート３８１ｂが、光スイッチ３３１の８の分岐ポート３３１ｂにそれぞれ接続される。また、交差スプリッタ３８０と、光スイッチ３３１とが同一基板上に設けられてもよい。
【００４６】
本実施形態によれば、スプリッタ側ファイバアレイ３７１とスイッチ側ファイバアレイ３７２との間でテープ心線（光ファイバ）が分断されている構成であっても、それらのテープ心線を容易に融着接続をすることができる。すなわち、スプリッタ側ファイバアレイ３７１からスプリッタ側テープ心線が延びており、スイッチ側ファイバアレイ３７２からスイッチ側テープ心線が延びている場合において、スプリッタ側テープ心線におけるチャネルの並び順とスイッチ側テープ心線におけるチャネルの並び順とが一致しているため、光ファイバの組み替えおよび再テープ化の必要がなく、単純に対応するテープ心線の端面同士を合わせて融着作業をすればよい。
【００４７】
このように、本実施形態では、スプリッタ部３２０においてそれぞれ異なるチャネルを分岐および交差させる２種類の交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂを設け、それぞれに対応する２種類のテープ心線３７４ａ、３７４ｂを用いてスプリッタ部３２０とスイッチ部３３０とを接続している。そのため、スプリッタ部３２０とスイッチ部３３０とを接続するテープ心線を再テープ化しなくともチャネルを連続した並び順にすることが可能になるため、シャッフルファイバアレイ３７０の製造コストを低減可能である。
【００４８】
（第４の実施形態）
第１および第２の実施形態では交差スプリッタはスイッチ部のみに設けられ、第３の実施形態では交差スプリッタはスプリッタ部とスイッチ部との両方に設けられている。それに対して、本実施形態では、交差スプリッタはスプリッタ部のみに設けられている。図９は、本実施形態に係るスイッチ装置４００の配線方式を示す模式図である。本実施形態は、第３の実施形態と同様の基本的な構成を有するため、第３の実施形態と共通の符号を用いている。スイッチ装置４００では、第３の実施形態からスイッチ部３３０の交差スプリッタ３８０が省略され、それに合わせて光スイッチ３３１および光スプリッタ３９１の分岐数が変更されている。
【００４９】
本実施形態では、第３の実施形態とは異なりスイッチ部３３０に光スプリッタが設けられていないため、その分スプリッタ部３２０の光スプリッタ３９１の分岐数が多くなっている。具体的には、光スプリッタ３９１は１×１６光スプリッタであり、一端に１の共通ポート３９１ａと他端に１６の分岐ポート３９１ｂとを有する。また、スプリッタ部３２０の機能に影響するものではないが、第１の交差スプリッタ３９０ａと第２の交差スプリッタ３９０ｂとは異なる基板（チップ）上に分割されて設けられており、スプリッタ側ファイバアレイ３７１もスプリッタ部３２０の各基板に接続されるように分割されている。チップの分割数はこの形態に限られるものではなく、任意に設定されてよい。
【００５０】
スプリッタ部３２０とスイッチ部３３０とは、第３の実施形態と同様にスプリッタ側ファイバアレイ３７１、第１のテープ心線３７４ａ、第２のテープ心線３７４ｂおよびスイッチ側ファイバアレイ３７２を介して接続されている。スプリッタ側ファイバアレイ３７１における光ファイバ３７３はチャネルが１つおきになるように並んでおり、スイッチ側ファイバアレイ３７２における光ファイバ３７３は１ｃｈ〜８ｃｈの順に連続に並んでいる。スイッチ側ファイバアレイ３７２がスイッチ部３３０の端面に接続されることにより、スイッチ側ファイバアレイ３７２において１ｃｈ〜８ｃｈの順に並んだ光ファイバ３７３は、光スイッチ３３１の８の分岐ポート３３１ｂにそれぞれ接続される。
【００５１】
本実施形態のようにスプリッタ部３２０のみに交差スプリッタ３９０ａ、３９０ｂを設ける場合であっても、第３の実施形態と同様に、テープ心線を再テープ化しなくともチャネルを連続した並び順にすることが可能になるため、シャッフルファイバアレイ３７０の製造コストを低減可能である。
【００５２】
（第５の実施形態）
図３Ａ、３Ｂおよび図５Ａ〜５Ｃに示す交差スプリッタ１８０では、交差部Ａにおいて平面上で導波路同士を交わらせることによってチャネルの順番を組み替えている。図１０Ａは、交差スプリッタ１８０の交差部Ａの拡大図である。交差部Ａにおいては、導波路同士は６０〜９０度の角度で交わっており、この点を交点Ｂとする。交点Ｂで交差損失が発生するが、交差スプリッタ１８０に含まれる導波路ごとに交差回数（交点Ｂの数）が異なるため交差損失が異なる。例えば、図３Ａでは交差回数は最大１４回（交差損失０．２ｄＢ程度）であり、最小０回（交差損失０ｄＢ）である。本実施形態では、導波路同士の交差損失を平均することによって、交差スプリッタの最大交差損失を低減できる。
【００５３】
図１０Ｂは、本実施形態に係る交差スプリッタの交差部Ａの拡大図である。交差部Ａにおいて、交差させる２本の導波路のうち、一方の導波路が途切れており、該導波路の破断面が他方の導波路を挟むように配置されている。この部分を破断部Ｃという。破断部Ｃでは、途切れている導波路の破断面同士の間で光信号が通過するが、その際に交差損失が発生する。一方、途切れていない導波路では交差損失は発生せずに光信号が通過するため、交差していないものとみなせる。すなわち、交差部Ａにおいて、交差させる２本の導波路のうち一方のみを交差した状態にできるため、全体として交差回数および交差損失を低減できる。
【００５４】
本実施形態では、図３Ａ、３Ｂおよび図５Ａ〜５Ｃに示す交差スプリッタ１８０の交差部Ａにおいて、交差回数が多い導波路の交点Ｂのうち少なくとも一部に破断部Ｃを形成し、該導波路を途切れていない導波路としている。すなわち、交差回数の異なる導波路同士が交わる交点Ｂの少なくとも一部に破断部Ｃを形成し、交差回数の多い方の導波路を途切れていない導波路とし、交差回数の少ない方の導波路を途切れている導波路としている。それによって、交差スプリッタ１８０全体の交差回数および交差損失を平均化し、最大交差損失を低減できる。交差スプリッタ１８０全体としての最大交差回数がより少なくなるように破断部Ｃを設けることが望ましい。本実施形態に係る交差スプリッタは、上述の第１〜４の実施形態のいずれの交差スプリッタにも利用可能である。
【００５５】
発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上述の各実施形態では方路数が８、波長数が１６の場合の例示的なスイッチ装置の構成を示したが、シャッフルファイバアレイと交差スプリッタとを協同して用いることによって、光信号のチャネルを所望の分岐数に分岐させて所望の並び順に組み替えられる構成であれば、方路数および波長数は任意に定められる。スイッチ装置が対応すべき波長数および方路数に応じて、光スプリッタ、交差スプリッタおよび光スイッチの構成を決定してそれらを１以上のチップ上に実装し、シャッフルファイバアレイを介して接続すればよい。
【図１】
2014171083.tif 000003
【図２】
2014171083.tif 000004
【図３Ａ】
2014171083.tif 000005
【図３Ｂ】
2014171083.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2014171083.tif 000009
【図５Ｃ】
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【図６】
2014171083.tif 000011
【図７】
2014171083.tif 000012
【図８Ａ】
2014171083.tif 000013
【図８Ｂ】
2014171083.tif 000014
【図９】
2014171083.tif 000015
【図１０Ａ】
2014171083.tif 000016
【図１０Ｂ】
2014171083.tif 000017
【図１１】
2014171083.tif 000018
【国際調査報告】
2014171083.tif 000019
2014171083.tif 000020