(57)【要約】【課題】各光経路の挿入損失の均一性を向上させつつ、処理負担を軽減し且つ処理速度を高速化する光クロスコネクト装置を提供する。【解決手段】Ｎ個の光入力ポートとＭ個の光出力ポートを備えるＮ×Ｍマトリックス型光スイッチと、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチと各光入力ポート或いは各光出力ポートの間に配置される可変光減衰器と、Ｎ×Ｍ個の経路に対応する光減衰量を経路番号と関連付けて記憶する設定値テーブルと、設定値テーブル内を検索及び所望の光減衰量を抽出する制御手段を有し、外部から光パス切替指示が入力されると、制御手段は、光パス切替指示に含まれる経路番号に対応する光減衰量を設定値テーブルから抽出して可変光減衰器に出力することで、出力された光を所望の減衰値に減衰させることができる。その結果、タップカプラやモニタ用ＰＤを追加することなく、Ｍ個の光出力ポートの挿入損失の均一性を向上させることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の光入力ポートとＭ個の光出力ポートを備えるＮ×Ｍマトリックス型光スイッチと、該Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチの光入出力ポートの切替制御を行う制御手段とを備え、光入力ポートから入力された伝播光を任意の出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、
前記光入力ポート或いは前記光出力ポートのどちらか一方または両方と、該Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチとの間に可変光減衰手段を配置し、
前記制御手段に、前記Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチのＮ×Ｍ個の光経路それぞれに所定の光減衰量を対応付けて構成した設定値テーブルと、該設定値テーブル内を検索及び所定の光減衰量を抽出する制御プログラムとを記憶させ、
外部から光パス切替指示を取得すると、前記制御手段は、該光パス切替指示から光経路を抽出し、該光パス番号に対応する光減衰量を前記設定値テーブルから抽出して前記可変光減衰手段に出力することを特徴とする光クロスコネクト装置。
【請求項２】
前記設定値テーブルに格納される光減衰量は、
前記Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチのＮ×Ｍ個の光経路のうち最大挿入損失を基準とし、該最大挿入損失と他の各光経路の挿入損失との差から求められることを特徴とする請求項１記載の光クロスコネクト装置。
【請求項３】
前記設定値テーブルに格納される光減衰量は、
前記Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチのＮ×Ｍ個の各光経路毎の挿入損失に加え、前記光入力ポート及び前記光出力ポートの外部に接続されている光コネクタの挿入損失を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光クロスコネクト装置。
【請求項４】
前記設定値テーブルに格納される光減衰量は、更に、
前記可変光減衰手段の挿入損失を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置。
【請求項５】
前記設定値テーブルは、
前記光減衰量に代えて、該光減衰量に対応する前記可変光減衰手段に設定すべき設定電圧との設定電圧−光減衰量特性から求められる電圧値を格納することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置。
【請求項６】
前記設定値テーブルは、
前記光減衰量に代えて、該光減衰量に対応する前記光減衰手段に設定すべき設定電流との設定電流−光減衰量特性から求められる電流値を格納することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ及び前記可変光減衰手段のうち応答速度の遅い方に対して先に制御信号を出力し、速い方の光部品に対しては先に制御した光部品より後に制御信号を出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野のうちメトロエリアなどにおいて光パス切替に利用される小規模・中規模の光クロスコネクト装置に関し、特にポート間の挿入損失の均一性を向上させる光クロスコネクト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信分野において、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチを内蔵した光クロスコネクト装置が光パス切り替えに利用されている。図１２は、従来の光クロスコネクト装置１０１の構成例である。実際の光クロスコネクト装置１０１は、図１２の構成に加え、更に高密度波長多重通信用の光波長合分波器や、光スイッチの動作状態をモニタするための監視機構等が追加され、複雑な構成を有している場合が多い。
【０００３】
図１２に示すように、この光クロスコネクト装置１０１は、内部に制御部１０２と、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３とを少なくとも備え、制御部１０２を介して入力された制御通信入出力回線からの光パス切替指示を受けてＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３内のスイッチを切り替えることにより、光入力ポート１〜Ｎに入射された光を所望の光出力ポート１〜Ｍに出力する。
【０００４】
このようなＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３としては、特開平５−７２５７５号公報等に記載されている石英系ガラスによる熱光学効果型基板導波路光スイッチや、Ａ．Ｂｏｒｒｅｍａｎ他「Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ８×８  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ｍａｔｒｉｘ」等に記載の高分子材料による熱光学効果型基板導波路光スイッチ、西本他「偏光無依存ＬｉＮｂＯ３８×８マトリックス光スイッチ」等に記載のニオブ酸リチウム結晶などによる電気光学効果型基板導波路光スイッチ、特許第２９２１７１２号明細書及び特開平１０−９０７３５号公報等に記載の基板型光導波路の交差部に閉じこめた液体を制御し光の通過する方向を切り換える光スイッチ、特開２００２−２１４５４７号公報等に記載の基板型光導波路と小型の可動ミラーとを組み合わせた光スイッチなど多様な技術が利用可能であるが、それぞれ一長一短である。
【０００５】
近年では、特開平５−１３４１９５号公報記載のレンズによりコリメートされた光を可動ミラーで反射させるマトリックス型光スイッチがマイクロマシン技術を用いたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーを利用することにより小型化され、二次元ＭＥＭＳ光スイッチとして注目を集めている。
【０００６】
また、特開２００１−１７４７２４号公報記載の三次元ＭＥＭＳ光スイッチは、大規模光クロスコネクト装置を構成することが可能な技術として注目を集めている。
【０００７】
このような光クロスコネクト装置は、メトロエリアネットワーク・長距離幹線系ネットワークなど、その用途に応じて４×４程度の小規模なものから１，０００×１，０００といった大規模なものまで各種製造され利用されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−７２５７５号公報
【０００９】
【特許文献２】
特許第２９２１７１２号明細書
【００１０】
【特許文献３】
特開平１０−９０７３５号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開２００２−２１４５４７号公報
【００１２】
【特許文献５】
特開平５−１３４１９５号公報
【００１３】
【特許文献６】
特開２００１−１７４７２４号公報
【００１４】
【非特許文献１】
Ａ．Ｂｏｒｒｅｍａｎ，他４名「Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ８ｘ８  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ｍａｔｒｉｘ」，Ｐｒｏｃ．２２ｎｄ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  （ＥＣＯＣ’９６），Ｏｓｌｏ，Ｖｏ１．５，ｐｐ．５９−６２
【００１５】
【非特許文献２】
西本裕，他３名，「偏光無依存ＬｉＮｂＯ３８×８マトリックス光スイッチ」，電子情報通信学会技術報告ＯＱＥ８８−１４７，ｐ．６７−７４
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に光部品の挿入損失は小さい方が良いことは知られているが、特にＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３においては、システム設計上の問題から光の経路によらず挿入損失が一定であることが求められる。
【００１７】
そのため挿入損失を一定とするマトリックス型光スイッチとして、Ｐａｔｈ  Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ  型光スイッチ（以下、ＰＩ−ＬＯＳＳ光スイッチという。）が提案されており、例えば前述の西本裕，他３名，「偏光無依存ＬｉＮｂＯ３８×８マトリックス光スイッチ」，電子情報通信学会技術報告ＯＱＥ８８−１４７，ｐ．６９，図４（１）等に記載されている。
【００１８】
このＰＩ−ＬＯＳＳ光スイッチは、入射した伝搬光が必ず所定個数のスイッチ要素を通るように構成されたもので、どの光経路を選択しても挿入損失が均一になるものである。このようなＰＩ−ＬＯＳＳ光スイッチを含むマトリックス型光スイッチのほとんどは、挿入損失が均一になるように意図して構成されている。
【００１９】
しかしながら、マトリックス型光スイッチの各光経路の挿入損失均一性は十分とはいえず、数ｄＢのばらつきを持っていることがある。つまり、各スイッチ要素は個々に数ｄＢの損失ばらつきを有するため、同数のスイッチ要素を通過させることで挿入損失を均一化させようとしても、スイッチ要素固有の損失ばらつきにより厳密には均一化することができない。
【００２０】
この問題を解決するためには、マトリックス型光スイッチに含まれる個々の光スイッチ要素の光学特性を向上させ、損失ばらつきを低減する必要があるが、マトリックス型光スイッチに採用した技術の種類によっては、原理上損失ばらつきの低減が難しい場合もある。また、多くの場合、製造精度の問題や製造コストを考慮すると、多数の光スイッチ要素の損失を均一化することは困難な場合が多い。
【００２１】
図１３に、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチの具体的構成の一例を示す。図１３では、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３は、入出力ポートにそれぞれコリメータレンズ１０８を介して、光入力ポートには入力光ファイバ１０９を、光出力ポートには出力光ファイバ１１０を接続し、外部から光パス切替指示が入力されると、ＭＥＭＳミラー１０７を駆動させるアクチュエータをＯＮにして、所望の光経路を確立する。これにより、入力光ファイバ１０９内を伝搬してきた光は、光入力ポートのコリメートレンズ１０８でコリメートされ、ＭＥＭＳミラー１０７で反射され、光出力ポートのコリメートレンズ１０８で出力光ファイバ１１０に結合される。
【００２２】
ここで、コリメータレンズ１０８やＭＥＭＳミラー１０７の光学特性の製造ばらつきや、コリメータレンズ１０８とＭＥＭＳミラー１０７とを調心接続する工程での製造ばらつきなどに起因し、光経路による損失ばらつきが発生する。また、コリメータレンズ１０８からの出力光が理想的なコリメート光であれば問題は無いが、実際にはそうではないため、入力コリメータレンズ１０８からＭＥＭＳミラー１０７までの距離と、ＭＥＭＳミラー１０７から出力コリメータレンズ１０８までの距離とが異なる場合にも、損失が発生する。
【００２３】
図１４は、図１３に示したＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３を４入力４出力で構成した場合の、各光経路の挿入損失の一例である。この例では、入力２−出力１の経路において２．５ｄＢと最大挿入損失を示し、入力３−出力４及び入力４−出力４の経路において１．３ｄＢと最小挿入損失を示した。最大挿入損失と最小挿入損失の差は１．２ｄＢであった。
【００２４】
用途によっては、この程度の挿入損失ばらつきがあっても問題のない場合もあるが、光増幅器を利用する高密度波長多重通信システムなどでは波長チャネル間の挿入損失差が問題となることが考えられる。
【００２５】
かかる問題を解決するために、図１５に示すように、出力ポートの光強度をタップカプラ１０５とフォトダイオード１０６（以下、ＰＤという。）を用いてモニタし、可変光減衰器１０４（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ。以下、ＶＯＡという。）をＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の光入力ポート又は光出力ポートに接続して、損失を均一化するように光クロスコネクト装置１０１を構成することを容易に考えつくことができる。このような構成では、ＶＯＡ１０４に設定すべき光減衰量を決定するために出力光強度をモニタしており、そのためにタップカプラ１０５とＰＤ１０６を設ける必要がある。
【００２６】
このように図１５に示す光クロスコネクト装置は、ＶＯＡ１０４から出力された光をタップカプラ１０５で分岐し、一方の光をモニタ用ＰＤ１０６で検出し制御回路にフィードバックすることでＶＯＡ１０４の出力を制御する。これにより各出力ポートからの挿入損失を均一化することができる。
【００２７】
図１５に示す光クロスコネクト装置は、各出力ポートの出力損失を均一化することができるという利点は有しているが、光出力ポート毎にタップカプラ１０５とＰＤ１０６を設けなければならないという点で部品コストが高くなるという欠点がある。１，０００×１，０００のマトリックス型光スイッチにおいてこの問題は顕著に現れる。
【００２８】
また、光出力ポートの本数分だけタップカプラ１０５とＰＤ１０６を備えると、光クロスコネクト装置の装置自体が大きくなるという問題もある。
【００２９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、各光経路の挿入損失の均一性を向上させつつ、部品コストを低減させ且つ小型の光クロスコネクト装置を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、Ｎ個の光入力ポートとＭ個の光出力ポートを備えるＮ×Ｍマトリックス型光スイッチと、このＮ×Ｍマトリックス型光スイッチの光入出力ポートの切替制御を行う制御手段とを備え、光入力ポートから入力された伝搬光を任意の出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、光入力ポート或いは光出力ポートのどちらか一方または両方と、このＮ×Ｍマトリックス型光スイッチとの間に可変光減衰手段を配置し、制御手段に、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチのＮ×Ｍ個の光経路それぞれに所定の光減衰量を対応付けて構成した設定値テーブルと、この設定値テーブル内を検索及び所定の光減衰量を抽出する制御プログラムとを記憶させ、外部から光パス切替指示を取得すると、制御手段は、この光パス切替指示から光経路を抽出し、この光経路に対応する光減衰量を前記設定値テーブルから抽出して可変光減衰手段に出力することを要旨とする。
【００３１】
本発明にあっては、光クロスコネクト装置の挿入損失を、入出力ポート及び光経路によらず均一化させることができる。また、損失を均一化するにあたり、タップカプラとＰＤとを用いないため、装置を小型化できる。
【００３２】
請求項２記載の発明は、設定値テーブルに格納される光減衰量は、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチのＮ×Ｍ個の光経路のうち最大挿入損失を基準とし、この最大挿入損失と他の各光経路の挿入損失との差から、この光減衰量を求めることを要旨とする。
【００３３】
本発明にあっては、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチの損失は光経路により決まるので、予め各光経路の挿入損失を測定し、この測定値のうち最大挿入損失を基準として、この最大挿入損失に合わせるように他の経路の挿入損失を設定することで、光の強度を均一化するに際し損失の増加を最小限とすることができる。
【００３４】
請求項３記載の発明は、設定値テーブルに格納される光減衰量は、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチのＮ×Ｍ個の各光経路毎の挿入損失に加え、光入力ポート及び光出力ポートの外部に接続されている光コネクタの挿入損失を含むことを要旨とする。
【００３５】
本発明にあっては、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチの光入力ポート及び光出力ポートの外部に接続されている光コネクタの挿入損失を含めて各光経路の挿入損失を測定し、その測定値のうち最大挿入損失を基準として、この最大挿入損失に合わせるように他の経路の挿入損失を設定することで、更に損失均一性を向上させる。
【００３６】
請求項４記載の発明は、設定値テーブルに格納される光減衰量は、更に、可変光減衰手段の挿入損失を含むことを要旨とする。
【００３７】
本発明にあっては、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチの光入力ポート及び光出力ポートの外部に接続されている光コネクタの挿入損失に加えて更に可変光減衰手段をも含めた各光経路の挿入損失を測定し、その測定値のうち最大挿入損失を基準として、この最大挿入損失に合わせるように他の経路の挿入損失を設定することで、更に損失均一性を向上させる。
【００３８】
請求項５記載の発明は、設定値テーブルは、光減衰量に代えて、この光減衰量に対応する可変光減衰手段に設定すべき設定電圧との設定電圧−光減衰量特性から求められる電圧値を格納することを要旨とする。
【００３９】
本発明にあっては、可変光減衰手段が設定電圧により光減衰量を制御するものである場合に、これまで設定値テーブルに光減衰量を格納していたのに代えて、設定電圧−光減衰量特性から求められる電圧値を格納することで、制御部の制御プログラムをより簡便なものにすることができる。また、これにより、光減衰量の制御精度を向上させることができる。
【００４０】
請求項６記載の発明は、設定値テーブルは、光減衰量に代えて、この光減衰量に対応する可変光減衰手段に設定すべき設定電流との設定電流−光減衰量特性から求められる電流値を格納することを要旨とする。
【００４１】
本発明にあっては、可変光減衰手段が設定電流により光減衰量を制御するものである場合に、これまで設定値テーブルに光減衰量を格納していたのに代えて、設定電流−光減衰量特性から求められる電流値を格納することで、制御部の制御プログラムをより簡便なものにすることができる。また、これにより、光減衰量の制御精度を向上させることができる。
【００４２】
請求項７記載の発明は、制御手段は、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ及び可変光減衰手段のうち応答速度の遅い方に対して先に制御信号を出力し、速い方の光部品に対しては先に制御した光部品より後に制御信号を出力することを要旨とする。
【００４３】
本発明にあっては、マトリックス型光スイッチや可変光減衰器は、供給電圧或いは供給電力を変更しても直ぐには動作を完了するわけではなく、出力光強度が定常状態に達するまでに一定時間を要することから、応答速度の遅い順から先に制御することで全体の処理時間を短縮化する。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００４５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光クロスコネクト装置１の構成を示す図である。図２は、光クロスコネクト装置１に内蔵されるＶＯＡ４１〜４４の具体構造を示す図である。また図３は、ＶＯＡ４１〜４４の挿入損失特性を示すグラフであり、図４は、光クロスコネクト装置１に内蔵される設定値テーブル２１の内容を示す表である。
【００４６】
まず図１に示すように、本発明の光クロスコネクト装置１は、外部から制御通信入出力回線を介して光パス切替指示を取得すると、この光パス切替指示から切替えミラーの番号を抽出し経路切替信号を生成すると共に、ミラー切り替えにより確立する光経路に与えるべき光減衰量を電圧値又は電流値に変換して出力する制御部２と、Ｎ個の光入力ポートとＭ個の光出力ポートを有する光スイッチであって制御部２から経路切替信号を受け取るとＮ×Ｍ個のＭＥＭＳミラーのうち指定されたミラーの駆動切替を行うＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３と、制御部２から供給された電圧値又は電流値に応じて、入力された光を減衰させて出力するＶＯＡ４１〜４４とを備えている。
【００４７】
ここでＶＯＡ４１〜４４は、熱光学効果型の可変光減衰器であり、温度変化により生じる熱光学効果を利用して光導波路内の屈折率を変化させることにより、導波路内の光の伝搬量を可変させるものである。
【００４８】
ＶＯＡ４１〜４４は、図２に示すような積層構造を有している。図２（ａ）はＶＯＡを上面からみた図であり、図２（ｂ）はＶＯＡのＡ−Ａ断面図である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、ＶＯＡ４１〜４４は、平坦な１ｍｍ厚のシリコン基板４１１上にプラズマＣＶＤ装置を用いてシリカ系ガラスからなるクラッド層４１２を堆積し、この十分な厚さのクラッド層４１２にコア層４１３ａ，４１３ｂを埋め込んでなる比屈折率差が０．３％を有する埋め込み型光導波路である。
【００４９】
このコア層４１３ａ，４１３ｂ上部のクラッド層４１２表面には、コア層４１３ａ，４１３ｂに熱を加える熱源としてニクロムをスパッタしてなる薄膜ヒータ４１４が形成されている。このコア層４１３ａ，４１３ｂ及び薄膜ヒータ４１４のパターニングはフォトリソ法とＲＩＥ法を用いて形成される。
【００５０】
このようにしてなるＶＯＡ４１〜４４は、薄膜ヒータ４１４を加熱すると、その周囲のコア層４１３ｂ及びクラッド層４１２の屈折率が増加し実効光路長が長くなるので、この作用を利用しマッハツェンダ干渉計を構成することでＶＯＡの出力ポートから出力される光を減衰させることができる。
【００５１】
ここで図３を参照して、ＶＯＡの減衰特性、即ち挿入損失特性を説明する。このグラフは、横軸が薄膜ヒータ４１４に供給する設定電圧（Ｖ）、縦軸が設定電圧に対する挿入損失（ｄＢ）を示しており、設定電圧（Ｖ）を増加させると一定の増加量までは挿入損失（ｄＢ）が増大する特性を有している。このような特性を有するＶＯＡを光クロスコネクト装置の出力ポートに適用し、薄膜ヒータ４１４に供給する電圧値を可変させると、出力ポートから出力させる光量を可変減衰させることができる。尚、この特性グラフは、設定電圧（Ｖ）に対する挿入損失（ｄＢ）として近似式に変換することができる。
【００５２】
本実施の形態においては、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の各光出力ポートにＶＯＡ４１〜４４がそれぞれ接続されており、ＶＯＡ４１〜４４に埋め込まれているコア層４１３ａ，４１３ｂの出力のうち一方が外部装置に接続され、他方は使用しないので終端処理が施されている。
【００５３】
尚、本実施の形態においては、ＶＯＡ４１〜４４を、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の光出力ポートに接続するようにしたが、接続ポートは出力側に限らず、光入力ポートに接続するようにしても良い。望ましくはポート数の少ない側に接続する。
【００５４】
また、本実施の形態においては、ＶＯＡ４１〜４４は、具体的に石英系基板型光導波路で作製したマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）型ＶＯＡを用いたが、可変光減衰器は、これに限らず、光可変減衰できる機能素子であれば、例えば高分子材料を利用したＹ分岐型の熱光学効果型基板導波路光スイッチを光減衰器として利用しても良い。
【００５５】
一方、制御部２が擁する不揮発性記憶媒体には、設定値テーブル２１と、この設定値テーブル２１を制御する制御プログラム（図示せず）が記憶されている。制御プログラムは、外部から制御通信入出力回線を介して入力された光パス切替指示を解読して光経路番号を抽出し、この光経路番号をＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３に出力する一方、この光経路番号に基づいて設定値テーブル２１内を検索し、検出された光減衰量を得るために必要な設定電圧値を算出して、ＶＯＡ４１〜４４に出力する処理を行う。尚、設定する電圧と得られる光減衰量との関係である設定電圧−光減衰量特性はあらかじめ制御プログラム中にその関係式が近似式で記述されており、これによりある光減衰量を得るために必要な設定電圧値を算出することが可能となっている。更に、制御部２は、ＶＯＡ４１〜４４に電力を供給する定電圧制御電力供給回路または定電流制御電力供給回路を擁する。
【００５６】
ここで設定値テーブル２１は、図４に示すように、予め測定されたＮ×Ｍ個の各光経路の減衰量を経路毎にデータベース化したものである。この設定値テーブル２１の「経路」欄には、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の光入力ポート番号（例えば、入力１）と光出力ポート番号（例えば、出力１）が記載されており、「ＶＯＡ番号」欄には「経路」欄に記載された光出力ポートに接続されるＶＯＡの番号が記載されている。また「設定すべき減衰量」欄には、この経路を伝搬した光をどのくらい減衰させるかｄＢ（デシベル）で記載されている。
【００５７】
本実施の形態においては、「項番」ごとに「経路」と「ＶＯＡ番号」、「設定すべき減衰量」とを関連付けて設定値テーブル２１中に記憶させ、制御プログラムが「経路」を検索することにより「ＶＯＡ番号」と「設定すべき減衰量」とを得られるように構成したが、「経路」を設定値テーブル２１中に記憶せず、制御プログラム中で経路から「項番」を算出し、直接設定値テーブル２１中の該当する「項番」の「ＶＯＡ番号」と「設定すべき減衰量」とを参照するように構成しても良い。
【００５８】
ここで「設定すべき減衰量」欄に記載されている各減衰量は、Ｎ×Ｍ個の光経路のうち最も挿入損失の高い経路を基準とし、この最大挿入損失と他経路の挿入損失との差分を補正光減衰量として定めたものである。尚、この補正光減衰量は、装置の製造時に測定され、上述のようにデータベース化された後、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスク（ＨＤＤ）等の不揮発性記憶媒体に記憶される。
【００５９】
また本実施の形態においては、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の光入力ポート数を４本、光出力ポート数を４本とし、総経路数１６本の４×４マトリックス型光スイッチとする。Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の具体的構成は、従来技術で示した図１３と同じ構成であるので詳細説明は省略する。
【００６０】
次に、図５のフローチャートを参照して、本発明の光クロスコネクト装置１の作用効果を説明する。
【００６１】
上記構成を有する光クロスコネクト装置１の制御部２は、先ずステップＳ１で、制御通信入力回線から光パス切替指示を受け取ると、この光パス切替指示を解読して、切り替える光入力ポート番号と光出力ポート番号が記載された光経路番号を取得する。
【００６２】
次いで、ステップＳ２で制御部２は、この光経路番号を４×４マトリックス型光スイッチ１０３に出力し、所望のＭＥＭＳミラーのスイッチをオンして経路の確立を行う。
【００６３】
一方、ステップＳ３で制御部２は、設定値テーブル２１を参照し、光経路番号に基づいてこの光経路を含むデータを検索し、検出されたデータから「ＶＯＡ番号」と「設定すべき減衰量」を抽出して、「設定すべき減衰量」に相当する設定電圧値または設定電流値を算出する。
【００６４】
次いで、ステップＳ４で制御部２はＶＯＡに算出された設定電圧値または設定電流値を出力する。これにより、ＶＯＡの薄膜ヒータ４１４に電力を供給し、ＶＯＡのコア層４１３ｂ及びその周囲のクラッド層の屈折率を変化させることができるので、光出力ポートから出力された光を所定の減衰値に減衰させることができる。
【００６５】
つまり具体的には、制御部２は、制御通信入力回線を介して入力１−出力３を切り替える光パス切替指示を取得すると、まず４×４マトリックス型光スイッチ１０３に光経路番号を出力し、入力１−出力３間のＭＥＭＳミラー１０７のスイッチをオンさせて光経路の確立を行う。次いで、設定値テーブル２１を参照して、入力１−出力３に対応するＶＯＡ番号（ＶＯＡ４３）と、設定すべき減衰量（０．５ｄＢ）を抽出し、０．５ｄＢの減衰に対応する設定電圧値または設定電流値を算出する。これをＶＯＡ４３に出力することで、ＶＯＡ４３の薄膜ヒータ４１４に電力を供給する。これによりＶＯＡ４３のコア層４１３ｂ及びその周囲のクラッド層の屈折率が変化するので、入力１から入力された光を所望の光強度まで減衰させて出力させることができる。
【００６６】
従って、本発明の第１の実施の形態によれば、制御部２に各光経路に対応する減衰量を予めデータベース化（設定値テーブル２１）して記憶させておくことで、タップカプラやモニタ用ＰＤなどの光部品を追加することなく、ＶＯＡ（ＶＯＡ駆動部を含む）の追加のみで挿入損失均一性の優れた光クロスコネクト装置を実現することができる。
【００６７】
つまり、Ｎ×Ｍのマトリックス型光スイッチの損失は経路によって決まるので、予め経路ごとに減衰量を測定しておき、各光経路の挿入損失を把握しておくことにより、選択された光経路に応じたＶＯＡ設定値を決定することが可能となる。
【００６８】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光クロスコネクト装置３１の構成を示す図である。図７は、光クロスコネクト装置３１の全光経路の挿入損失を測定した結果を示す表である。図８は、本発明の光クロスコネクト装置３１に内蔵される設定値テーブル２３の具体的内容を示す表である。
【００６９】
本発明の第２の実施の形態に係る光クロスコネクト装置３１は、第１の実施の形態とほぼ同じ構成及び制御プログラムからなるが、設定値テーブル２３の「設定すべき減衰量」を決めるにあたり、第１の実施の形態がＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の挿入損失のみから決めていたのに対し、第２の実施の形態は、光クロスコネクト装置３１の外部に設けられているＳＣ光コネクタ６及びＶＯＡ４１〜４４のばらつきをも含めた挿入損失から減衰量を決める点で異なる。
【００７０】
そこでまず図７を参照して、４×４マトリックス型光スイッチ１０３の１６本の全光経路の挿入損失を波長１５５０ｎｍで測定した結果を示す。
【００７１】
図７の表から明らかなように、ＳＣ光コネクタ６及びＶＯＡ４１〜４４のばらつきを含めた分、挿入損失の均一性、即ち最大挿入損失（４．５ｄＢ）と最小挿入損失（３．１ｄＢ）との差は１．４ｄＢとなり、４×４マトリックス型光スイッチ１０３単体の測定結果よりも損失均一性が悪くなっている。
【００７２】
図８は、この挿入損失差１．４ｄＢを考慮して作成された設定値テーブル２３である。本実施の形態においても、「項番」ごとに「経路」と「ＶＯＡ番号」、「設定すべき減衰量」とを関連付けて設定値テーブル２３中に記憶させているが、「経路」を設定値テーブル２３中に記憶せず、制御プログラム中で経路から「項番」を算出し、直接設定値テーブル２３中の該当する「項番」の「ＶＯＡ番号」と「設定すべき減衰量」とを参照するように構成しても良い。
【００７３】
尚、本発明の第２の実施の形態に係る光クロスコネクト装置３１の制御手順は、参照する設定値テーブルが異なる以外は第１の実施の形態と同様のため、説明は省略する。
【００７４】
従って、本発明の第２の実施の形態によれば、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３単体の挿入損失のみならず、外部に接続されているＳＣ光コネクタ６やＶＯＡ４１〜４４で生じる挿入損失も含めた補正減衰量を予め測定し、この補正減衰量に基づいてＶＯＡの出力光強度を減衰調整することで、第１の実施の形態と比較して、更に０．２〜０．３ｄＢ、損失均一性を改善することができる。
【００７５】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る光クロスコネクト装置５１の構成を示す図である。図１０は、本発明の光クロスコネクト装置５１に内蔵される設定値テーブル２５の具体的内容を示す表である。
【００７６】
第３の実施の形態の特徴は、第１及び第２の実施の形態において設定値テーブル２１，２３には「設定すべき減衰量」を記憶させていたのに対し、「設定すべき電圧値」を直接記憶させる点にある。
【００７７】
これにより、これまでＶＯＡに電力を供給するときは、制御部２で抽出された減衰量をもとに制御プログラムが近似式から設定電圧値または設定電流値を算出していたが、本実施の形態を適用することにより制御部２が計算過程を経ることなく直接ＶＯＡに設定すべき値を供給できるので、制御プログラムが簡便になるとともにＶＯＡに設定する値をより適切なものとすることができ、光減衰量の制御精度を向上させることができる。
【００７８】
図１０は、前述した図３のグラフをもとに、減衰量を電圧値に置き換えて作成した設定値テーブル２５である。例えば図４の第１の実施の形態に係る設定値テーブル２１では、項番「３」、経路「入力１−出力３」の設定すべき減衰量は「０．５ｄＢ」であるが、これを図３のグラフを参照して電圧値に変換すると６．５Ｖとなる。このようにして減衰量を電圧値に置き換えることで図１０を作成することができる。
【００７９】
このように、図３に示すような設定電圧と挿入損失の関係グラフを予め取得しておき、ここから求めた設定電圧値を設定値テーブル２５に直接記憶させることで、制御プログラムで計算することなく直接制御部２がＶＯＡの減衰量を設定できる。
【００８０】
尚、本実施の形態においても、「項番」ごとに「経路」と「ＶＯＡ番号」、「設定すべき電圧値」とを関連付けて設定値テーブル２５中に記憶させているが、「経路」を設定値テーブル２５中に記憶せず、制御プログラム中で経路から「項番」を算出し、直接設定値テーブル２５中の該当する「項番」の「ＶＯＡ番号」と「設定すべき電圧値」とを参照するように構成しても良い。また、可変光減衰器ＶＯＡを定電流制御する場合には、電圧値ではなく電流値を記憶するようにする。
【００８１】
次に、本発明の光クロスコネクト装置５１の作用効果を説明する。この制御手順は、第１の実施の形態と略同じであるため、フローチャートは省略する。尚、第１の実施の形態と異なる点は、減衰量を電圧値に変換するステップが減ることである。
【００８２】
そこで先ず、制御部２は、制御通信入出力回線から光パス切替指示を受け取ると、この光パス切替指示を解読して、切り替える光入力ポート番号と光出力ポート番号が記載された光経路番号を取得する。
【００８３】
次いで制御部２は、この光経路番号を４×４マトリックス型光スイッチ１０３に出力し、所望のＭＥＭＳミラーのスイッチをオンして経路の確立を行う。
【００８４】
続いて制御部２は、設定値テーブル２５を参照し、光経路番号に基づいてこの光経路に対応する「ＶＯＡ番号」と「設定すべき電圧値」を抽出し、抽出した電圧値をＶＯＡに供給して薄膜ヒータ４１４を介してコア層４１３ｂ及びその周囲のクラッド層の屈折率を変えることでＶＯＡの出射ポートから出力される光を減衰させることができる。
【００８５】
つまり具体的には、制御部２は、制御通信入出力回線を介して入力１−出力３を切り替える光パス切替指示を取得すると、まず４×４マトリックス型光スイッチ１０３に光経路番号を出力し、入力１−出力３間のＭＥＭＳミラー１０７のスイッチをオンさせて光経路の確立を行う。次いで、設定値テーブル２５を参照して、入力１−出力３に対応するＶＯＡ番号（ＶＯＡ４３）と、設定すべき電圧値（６．５Ｖ）を抽出し、ＶＯＡ４３に直接この電圧を設定することでＶＯＡ４３の薄膜ヒータ４１４に電力を供給する。これによりＶＯＡ４３のコア層４１３ｂ及びその周囲のクラッド層の屈折率が変化するので、出力３から出力された光を減衰させることができる。
【００８６】
従って、本発明の第３の実施の形態によれば、これまで減衰量をもとに制御プログラムでＶＯＡの設定電圧値又は設定電流値を算出していたのに対し、設定値テーブル２５に直接「設定すべき電圧値」を記憶させておくことで、制御プログラムが簡便になる。また、ＶＯＡに設定される値をより適切なものとすることができ、光減衰量の制御精度を向上させることができる。
【００８７】
（第４の実施の形態）
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る光クロスコネクト装置の制御手順を示すフローチャートである。ここで、ＶＯＡの応答速度は、マトリックス型光スイッチの応答速度よりも遅いものとする。
【００８８】
第４の実施の形態の特徴は、光クロスコネクト装置に内蔵されるマトリックス型光スイッチやＶＯＡ等の光デバイスの制御を、応答速度の遅い順から先に制御することで全体の処理速度を短縮化しようとする点にある。
【００８９】
つまり、マトリックス型光スイッチやＶＯＡは、供給電圧或いは供給電力を変更しても直ぐには動作を完了するわけではなく、出力光強度が定常状態に達するまでに一定時間を要する。
【００９０】
例えば、ある二次元ＭＥＭＳ光スイッチではその動作時間は１０ｍｓ前後であり、石英系基板型光導波路の熱光学効果型ＭＺＩ型ＶＯＡでは２〜４ｍｓ程度である。しかし場合によってはＶＯＡの方が二次元ＭＥＭＳ光スイッチよりも応答速度が遅い場合もある。このようにＶＯＡの方が二次元ＭＥＭＳ光スイッチよりも応答時間が遅いにも拘わらず、制御処理手順を取り決めていない場合、光クロスコネクト装置全体の応答時間は、制御を開始してからこれら光デバイスの一番応答速度が遅い時間、つまりＶＯＡが定常状態に達するまでの時間、が必要となる。
【００９１】
そこで、制御プログラムを構築するに際して、予め分かっている各光デバイスの応答速度をもとに、遅いデバイスを先に制御する方法を採用する。
【００９２】
具体的には図１１に示すように、ステップＳ１０で制御部２は、制御通信入出力回線から光パス切替指示を受け取ると、この光パス切替指示を解読して、切り替える光入力ポート番号と光出力ポート番号が記載された光経路番号を取得する。
【００９３】
続いて、ステップＳ１１で制御部２は、この光経路番号をもとに設定値テーブル２１から指定の経路に対応する「ＶＯＡ番号」と「設定すべき減衰量」を抽出する。
【００９４】
次いで、ステップＳ１２で制御部２は、この「設定すべき減衰量」に対応する設定電圧値又は設定電流値を算出し、それをＶＯＡに出力することで、ＶＯＡの薄膜ヒータ４１４に供給して、ＶＯＡのコア層４１３ｂ及びその周囲のクラッド層の屈折率を変えて光強度を減衰させる。
【００９５】
そして最後に、ステップＳ１３で制御部２は、この光経路番号を４×４マトリックス型光スイッチ１０３に出力し、所望のＭＥＭＳミラーのスイッチをオンして経路の確立を行う。これにより光出力ポートから出力された光を所定の減衰値に減衰させることができると共に、動作速度の遅いデバイスから先に制御することで光クロスコネクト装置全体の処理時間を短縮化することができる。
【００９６】
尚、本実施の形態においては、ＶＯＡを最も応答速度が遅いデバイスとしたが、これに限らず、光クロスコネクト装置に内蔵されるデバイスを動作速度順に順番を付し、その遅い方から順に処理させるようにすれば、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
従って、本実施の形態によれば、光クロスコネクト装置に内蔵される光デバイスのうち、応答速度の遅い順から先に制御することで全体の処理時間を短縮化することができる。
【００９８】
【発明の効果】
従って、請求項１記載の本発明によれば、予め制御部が擁する不揮発性記憶媒体に、制御プログラムと共に、Ｎ×Ｍ個の光経路と所定の光減衰量を対応付けた設定値テーブルを記憶させ、外部から光経路を切り替える光パス切替指示を受けると、制御部は、設定値テーブルからこの光経路に対応する光減衰量を抽出し、ＶＯＡに出力することで、可変光減衰器を通過する伝搬光を所望の減衰値まで減衰させることができ、タップカプラとモニタ用ＰＤを使用せずに、各光経路の挿入損失の均一性を向上させつつ、光クロスコネクト装置自体を小型化することができる。また、タップカプラとモニタ用ＰＤを使用しないことで部品コストを削減することができる。
【００９９】
請求項２記載の本発明によれば、設定値テーブルに格納される光減衰量を、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチのＮ×Ｍ個の光経路のうち最大挿入損失を基準として、この最大挿入損失に合わせるように他の経路の挿入損失を設定することで、光の強度を均一化するに際し損失の増加を最小限とすることができる。
【０１００】
請求項３記載の本発明によれば、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチの光入力ポート及び光出力ポートの外部に接続されている光コネクタの挿入損失を含めて各光経路の挿入損失を測定し、その測定値のうち最大挿入損失を基準として、この最大挿入損失に合わせるように他の経路の挿入損失を設定することで、更に損失均一性を向上させる。
【０１０１】
請求項４記載の本発明によれば、Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチの光入力ポート及び光出力ポートの外部に接続されている光コネクタの挿入損失に加えて更に可変光減衰器をも含めた各光経路の挿入損失を測定し、その測定値のうち最大挿入損失を基準として、この最大挿入損失に合わせるように他の経路の挿入損失を設定することで、更に損失均一性を向上させる。
【０１０２】
請求項５記載の本発明によれば、これまで設定値テーブルに光減衰量を格納していたのに代えて、設定電圧−光減衰量特性から求められる電圧値を格納することで、制御部の制御プログラムをより簡便なものにすることができる。また、これにより、光減衰量の制御精度を向上させることができる
請求項６記載の本発明によれば、これまで設定値テーブルに光減衰量を格納していたのに代えて、設定電流−光減衰量特性から求められる電流値を格納することで、制御部の制御プログラムをより簡便なものにすることができる。また、これにより、光減衰量の制御精度を向上させることができる。
【０１０３】
請求項７記載の本発明によれば、マトリックス型光スイッチや可変光減衰器は、供給電圧或いは供給電力を変更しても直ぐには動作を完了するわけではなく、出力光強度が定常状態に達するまでに一定時間を要することから、応答速度の遅い順から先に制御することで全体の処理時間を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光クロスコネクト装置１の構成を示す図である。
【図２】本発明の光クロスコネクト装置１に内蔵されるＶＯＡ４１〜４４の具体構造を示す図である。
【図３】本発明の光クロスコネクト装置１に内蔵されるＶＯＡ４１〜４４の設定電圧と挿入損失の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の光クロスコネクト装置１に内蔵される設定値テーブル２１の具体的内容を示す表である。
【図５】本発明の光クロスコネクト装置１の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光クロスコネクト装置３１の構成を示す図である。
【図７】本発明の光クロスコネクト装置３１の全光経路の挿入損失を測定した結果を示す表である。
【図８】本発明の光クロスコネクト装置３１に内蔵される設定値テーブル２３の具体的内容を示す表である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る光クロスコネクト装置５１の構成を示す図である。
【図１０】本発明の光クロスコネクト装置５１に内蔵される設定値テーブル２５の具体的内容を示す表である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る光クロスコネクト装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】従来のＮ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の構成例である。
【図１３】二次元ＭＥＭＳ光スイッチの構成例である。
【図１４】４×４マトリックス型光スイッチ１０３の１６本の全光経路の挿入損失を測定した結果を示す表である。
【図１５】Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ１０３の出力ポートに接続される可変光減衰器にタップカプラ１０５とモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）１０６を設ける場合の構成図である。
【符号の説明】
１…光クロスコネクト装置
２…制御部
６…ＳＣ光コネクタ
２１，２３，２５…設定値テーブル
３１，５１…光クロスコネクト装置
４１〜４４…ＶＯＡ（可変光減衰器）
１０１…光クロスコネクト装置
１０２…制御部
１０３…Ｎ×Ｍマトリックス型光スイッチ
１０４…ＶＯＡ
１０５…タップカプラ
１０６…ＰＤ
１０７…ＭＥＭＳミラー
１０８…コリメータレンズ
１０９…入力光ファイバ
１１０…出力光ファイバ
４１１…シリコン基板
４１２…クラッド層
４１３ａ，４１３ｂ…コア層
４１４…薄膜ヒータ
【図１】
2004364042.tif 000003
【図２】
2004364042.tif 000004
【図３】
2004364042.tif 000005
【図４】
2004364042.tif 000006
【図５】
2004364042.tif 000007
【図６】
2004364042.tif 000008
【図７】
2004364042.tif 000009
【図８】
2004364042.tif 000010
【図９】
2004364042.tif 000011
【図１０】
2004364042.tif 000012
【図１１】
2004364042.tif 000013
【図１２】
2004364042.tif 000014
【図１３】
2004364042.tif 000015
【図１４】
2004364042.tif 000016
【図１５】
2004364042.tif 000017