(57)【要約】【課題】多段光スイッチの構成をより簡単にし、かつ、その製造コストをより安価にする。【解決手段】多段光スイッチ(200)は、該スイッチを介して信号を伝えるために異なるタイプのスイッチング素子を使用する。本発明によるいくつかの実施形態は、１つ以上の段に電気スイッチング素子(214)含み、１つ以上の異なる段に光スイッチング素子(220)を含む。光−電気変換器(212)が、電気スイッチング素子(214)の各信号ライン入力に接続され、電気−光変換器(216)が電気スイッチング素子(214)の各信号ライン出力に接続される。光ファイバケーブル(218)を使用して、段間で信号を伝送することができる。任意の所望の数の段を有する多段光スイッチを本発明にしたがって構成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気スイッチング要素（２１４）と光スイッチング要素（２２０）の組み合わせから構成される多段光スイッチ（２００）であって、
前記多段光スイッチ（２００）内の少なくとも１つの段（２０２）は、電気スイッチング要素（２１４）を含み、前記多段光スイッチ（２００）内の少なくとも１つの異なる段（２０４）は、光スイッチング要素（２２０）を含むことを特徴とする多段光スイッチ（２００）。
【請求項２】
前記電気スイッチング要素（２１４）のそれぞれに入力される対応する信号ラインにそれぞれが電子的に接続された複数の光／電気コンバータ（２１２）と、
前記電気スイッチング要素（２１４）のそれぞれから出力される対応する信号ラインにそれぞれが電子的に接続された複数の電気／光コンバータ（２１６）と、
を更に有する請求項１記載の多段光スイッチ（２００）。
【請求項３】
複数の光ファイバケーブル（２１８）が、前記多段光スイッチ（２００）内の段間において信号を伝送することを特徴とする請求項１又は２記載の多段光スイッチ（２００）。
【請求項４】
多段光スイッチ（２００）を構築する方法であって、
前記多段光スイッチ（２００）の第１段内に、複数の第１タイプの信号をスイッチングするための複数の第１タイプのスイッチング要素を提供するステップと、
前記多段光スイッチ（２００）の最終段内に、前記複数の第１タイプの信号をスイッチングするための複数の前記第１タイプのスイッチング要素を提供するステップと、
前記多段光スイッチ（２００）の前記第１段と最終段の間に位置する１つ又は複数の中間段に、複数の第２タイプの信号をスイッチングするための複数の第２タイプのスイッチング要素を提供するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項５】
前記複数の第１タイプの信号は、複数の電気信号を有し、前記複数の第２タイプの信号は、複数の光信号を有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記複数の第１タイプのスイッチング要素は、複数の電気スイッチング要素（２１４）を有し、前記複数の第２タイプのスイッチング要素は、複数の光スイッチング要素（２２０）を有することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記電気スイッチング要素（２１４）のそれぞれに入力される対応する信号ラインに、それぞれが電子的に接続された複数の光／電気コンバータ（２１２）を提供するステップと、
前記電気スイッチング要素（２１４）のそれぞれから出力される対応する信号ラインに、それぞれが電子的に接続された複数の電気／光コンバータ（２１６）を提供するステップと、
を更に有する請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記複数の第１タイプの信号は、複数の光信号を有し、前記複数の第２タイプの信号は、複数の電気信号を有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項９】
前記第１タイプのスイッチング要素は、光スイッチング要素（２２０）を有し、前記第２タイプのスイッチング要素は、電気スイッチング要素（２１４）を有することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記電気スイッチング要素（２１４）のそれぞれに入力される対応する信号ラインに、それぞれが電子的に接続された複数の光／電気コンバータ（２１２）を提供するステップと、
前記電気スイッチング要素（２１４）のそれぞれから出力される対応する信号ラインに、それぞれが電子的に接続された複数の電気／光コンバータ（２１６）を提供するステップと、
を更に有する請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に光通信に関し、更に詳しくは、光スイッチ及び光スイッチングシステムに関する。そして、更に詳しくは、本発明は、多段光スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年及び現在も進行中の光ファイバ技術の進展の結果、光通信を含むいくつかのアプリケーションにおいて、光ファイバの使用が増加している。そして、この使用の増加が、光ファイバを介したデータ伝送を支援する効率的な周辺装置に対するニーズをもたらしている。このような周辺装置の１つが光スイッチである。光スイッチは、１つの光ファイバを第２の光ファイバに対して選択的に結合し、この結果、結合されたこれらの光ファイバを相互通信状態とするべく機能するものである。
【０００３】
光スイッチの１つのタイプが多段スイッチであり、通常、小さな単一段のクロスポイントスイッチを相互接続し、多段スイッチが形成されている。多段スイッチの周知のモデルの１つが、その名称がベル研究所（Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）のチャールス・クロス（Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｃｌｏｓ）に由来するクロス（Ｃｌｏｓ）アーキテクチャである。クロスアーキテクチャは、その設計により、ＮｘＮスイッチを実現するのに必要なスイッチの数がＮ２から（２Ｎ−１）に削減されるため、大規模なスイッチにおいて有効なるアーキテクチャである。
【０００４】
図１は、従来技術による３段光スイッチの概略図である。光スイッチ１００は、クロスアーキテクチャによって構築されており、第１段１０２、第２段１０４、及び第３段１０６を含んでいる。入力伝送媒体（または入力側伝送媒体。以下同じ）１０８は、光信号を第１段１０２に入力し、出力伝送媒体（または出力側伝送媒体。以下同じ）１１０は、第３段１０６から光信号を受信する。光スイッチングコンポーネント及び電気スイッチコンポーネントによってそれぞれ生成される損失及びジッタの両方を最小化するべく、これら２つが光スイッチ１００内において組み合わせられ、光及び電気コンポーネントの両方を使用するクロススイッチ（Clos switch）が提供されている。
【０００５】
この図１の実施形態では、電気コンポーネントがスイッチング動作を実行する。しかしながら、通常、多段スイッチ全体を単一の回路基板上に実装することはできない。このため、基板間において光信号を伝送するべく、光ファイバケーブルが使用される。従って、この多段光スイッチ１００は、段間において光信号を、そして、それぞれの段内においては電気信号を伝搬しており、この結果、光ファイバケーブル上で信号を伝送する前の電気から光への変換と、光信号を電気スイッチング要素に入力する前の光から電気への変換を実行することが必要となる。
【０００６】
光スイッチ１００の第１段１０２には、光信号を受信し、この信号を電気信号に変換する光／電気コンバータ（光−電気変換器）１１２が含まれている。次いで、この電気信号は、必要なスイッチング動作のために、電気スイッチング要素１１４に入力される。そして、信号を第２段１０４に伝送する前に、この電気信号は、電気／光コンバータ（電気−光変換器）１１６によって光信号に変換される。次いで、この光信号は、光ファイバケーブル１１８を介して第２段１０４に伝送される。第２及び第３段１０４、１０６は、光／電気コンバータ１１２、電気スイッチング要素１１４、及び電気／光コンバータ１１６を有しており、第１段１０２と同様に機能する。光信号は、光ファイバケーブル１２０を介して第３段１０６に伝送される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この図１の多段光スイッチは、光／電気コンバータ１１２（１２０、１２８）が、通常、フォトダイオードとして、そして、電気／光コンバータ１１６（１２４、１３２）がレーザとして実装されるため、実施するのにコストがかかるスイッチである。即ち、多段スイッチ内のそれぞれの段が、段を通じて伝播するそれぞれの信号ごとに１つのフォトダイオードと１つのレーザを必要とするため、大規模な多段光スイッチを構築するコストが大きなものになりうるのである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、スイッチを介して信号を伝搬するべく２つの異なるタイプのスイッチング要素を利用する多段光スイッチが提供される。本発明による実施形態では、１つ又は複数の段に、電気スイッチング要素が、そして、１つ又は複数の異なる段には、光スイッチング要素が含まれている。光／電気コンバータが、電気スイッチング要素へのそれぞれの信号ライン入力（電気スイッチング要素に入力する信号ライン）に接続されており、電気／光コンバータが、電気スイッチング要素のそれぞれの信号ライン出力（電気スイッチング要素から出る信号ライン）に接続されている。光ファイバケーブルを使用して、段間において信号を伝送することができる。本発明によれば、任意の所望の数の段を有する多段光スイッチを構築することができる。
【実施例】
【０００９】
本発明は、第１及び最終段においては、１つのタイプのスイッチング要素を、そして、１つ又は複数の中間段においては、別のタイプのスイッチング要素を利用する多段光スイッチに関するものである。尚、以下の説明は、当業者による本発明の実施及び利用を可能にするべく提示するものであり、特許出願及びその要件の観点から提供するものである。当業者には、開示されるこれらの実施形態に対する様々な変更が容易に明らかであり、本明細書における一般的な原理は、その他の実施形態にも適用可能である。従って、本発明は、提示する実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、並びに本明細書において記述する原理及び特徴に適合する最も広い範囲に一致するものである。
【００１０】
図２には、本発明による第１の３段光スイッチの概略平面図が示されている。光スイッチ２００は、第１段２０２、第２段２０４、及び第３段２０６を含んでいる（但し、これらに限定されるものではない）。入力伝送媒体２０８は、複数の光信号を第１段２０２に入力し、出力伝送媒体２１０は、第３段２０６から複数の光信号を受信する。尚、本発明によるこの実施形態では、光スイッチ２００は、クロスアーキテクチャを利用している。
【００１１】
フォトダイオードなどの光／電気コンバータ２１２が入力伝送媒体２０８から光信号を受信し、この光信号を電気信号に変換する。次いで、この電気信号は、電気スイッチング要素２１４に入力される。この電気スイッチング要素２１４は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロ電子技術システム、またはマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）スイッチ、バブルスイッチ、光学機械式スイッチ、熱スイッチ（サーマルスイッチ）、圧電光学式スイッチ、及び１ｘ２スイッチのアレイを含む任意の適切な電気スイッチング装置として構成することができる。
【００１２】
所望のスイッチング動作を実行した後に、電気スイッチング要素２１４は、電気信号を電気／光コンバータ２１６に伝送する。この電気／光コンバータ２１６は、図２の実施形態では、例えば、レーザから構成することができる。そして、この電気信号が光信号に変換され、この光信号が光ファイバケーブル２１８を介して第２段２０４に伝送される。
【００１３】
第２段２０４における光スイッチング要素２２０は、この光信号を受信し、所望のスイッチング動作を実行した後に、光ファイバケーブル２２２を介して第３段に光信号を伝送する。尚、この光スイッチング要素２２０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）スイッチ、バブルスイッチ、光学機械式スイッチ、熱スイッチ、圧電光学式スイッチ、及び１ｘ２スイッチのアレイを含む任意の適切な光スイッチング装置として構成することができる。
【００１４】
第３段２０６内の光／電気コンバータ２１２は、この光信号を受信し、この光信号を電気信号に変換する。次いで、この電気信号は、電気スイッチング要素２１４に入力される。そして、所望のスイッチング動作を実行した後に、電気スイッチング要素２１４は、電気信号を電気／光コンバータ２１６に伝送する。次いで、この電気信号が光信号に変換され、光信号が出力伝送媒体２１０に出力される。
【００１５】
従って、多段光スイッチ２００は、第１及び第３段においては、電気スイッチング要素を、そして、第２段においては、光スイッチング要素を利用している。この構成によれば、有利なことに、スイッチ内において使用される光／電気コンバータと電気／光コンバータの数が削減される。即ち、図１に関連して説明したように、従来技術による構造においては、それぞれの段において、それぞれの信号ごとに１つの光／電気コンバータと１つの電気／光コンバータを使用している。従って、３段スイッチの場合には、これは、スイッチ内において、それぞれの信号ごとに６つのコンバータが使用されることを意味している。一方、このような従来技術による構造とは異なり、本発明による図２の実施形態では、スイッチ内のそれぞれの信号ごとに４つのコンバータ（２つの光／電気コンバータと２つの電気／光コンバータ）が利用されている。従って、多段スイッチ２００を構築するための複雑性とコストは、従来のクロスタイプの光スイッチに比べて低減されている。
【００１６】
図３は、本発明による第２の３段光スイッチの概略平面図である。光スイッチ３００は、第１段３０２、第２段３０４、及び第３段３０６を含んでいる（但し、これらに限定されない）。入力伝送媒体２０８が複数の光信号を第１段３０２に入力し、出力伝送媒体２１０が第３段３０６から複数の光信号を受信する。尚、本発明によるその他の実施形態では、光スイッチ３００は、図３の実施形態との関連で説明するものに加え（又は、それらの代わりに）、様々なコンポーネント及び構成を使用して実施することができる。
【００１７】
本発明によるこの実施形態では、光スイッチ３００は、クロスアーキテクチャを利用している。第１段３０２における光スイッチング要素２２０が入力伝送媒体２０８から光信号を受信する。そして、所望のスイッチング動作を実行した後に、光スイッチング要素２２０は、光信号を光ファイバケーブル２１８を介して第２段３０４に伝送する。
【００１８】
光／電気コンバータ２１２は、この光信号を受信し、光信号を電気信号に変換する。そして、この電気信号が電気スイッチング要素２１４に入力され、所望のスイッチング動作が実行される。次いで、この電気信号が電気／光コンバータ２１６に入力され、光信号に変換される。そして、この光信号が光ファイバケーブル２２２を介して第３段に伝送される。第３段３０６における光スイッチング要素２２０は、この光信号を受信し、所望のスイッチング動作を実行した後に、光信号を出力伝送媒体２１０に伝送する。
【００１９】
このように、光スイッチ３００は、第１及び第３段においては、光スイッチング要素を、そして、第２段においては、電気スイッチング要素を利用している。この構成によれば、スイッチ内において使用される光／電気コンバータと電気／光コンバータの数が更に削減されることになる。図３の光スイッチ３００は、スイッチ内において、それぞれの信号ごとに２つのコンバータ（１つの光／電気コンバータと１つの電気／光コンバータ）を利用している。この結果、光スイッチ３００を構築するための複雑性とコストは、従来のクロスタイプの光スイッチアーキテクチャより低減される。
【００２０】
但し、本発明による実施形態は、３段光スイッチへの適用に限定されるものではない。従来の帰納法（または反復技法）を使用して、３段又は５段スイッチなどの多段スイッチにより、単一段のスイッチを置き換えることが可能である。例えば、５段スイッチの第２、第３、及び第４段を除去し、これらを３段スイッチに置き換えることにより、１１段スイッチを構築することができる。このように、本発明にしたがって構築される多段光スイッチは、任意の所望の数の段を含むことができる。
【００２１】
当業者であれば、本発明による多段スイッチにおけるタイプの異なるスイッチング要素の使用順序に、いくつかの要因が影響を与えうることを理解するであろう。例えば、後続段に信号を伝送する前に光信号の増幅が必要な場合には、設計者は、当該段において、電気スイッチング要素を増幅器と共に利用することを所望するであろう。代替的には、光スイッチング要素が電気スイッチング要素よりも安価な場合には、設計者は、大部分の段において、光スイッチング要素を使用する多段スイッチ構造を利用し、これにより、結果的に、より安価なスイッチを実現することを所望するであろう。又、多段光スイッチのアプリケーションのタイプも、タイプの異なるスイッチング要素の使用順序に影響を与えうる。
【００２２】
本発明による多段光スイッチ(200)は、該スイッチを介して信号を伝えるために異なるタイプのスイッチング素子を使用する。本発明によるいくつかの実施形態は、１つ以上の段に電気スイッチング素子(214)含み、それらとは異なる１つ以上のそれぞれの段に光スイッチング素子(220)を含む。光−電気変換器(212)が、電気スイッチング素子(214)の各信号ライン入力に接続され、電気−光変換器(216)が電気スイッチング素子(214)の各信号ライン出力に接続される。光ファイバケーブル(218)を使用して、段間で信号を伝送することができる。任意の所望の数の段を有する多段光スイッチを、本発明にしたがって構成することができる。
【００２３】
以下簡単に説明する添付図面を参照しつつ、本発明による実施形態についての上記詳細な説明を参照することにより、本発明について十分に理解することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術による３段光スイッチの略平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における３段光スイッチの略平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における３段光スイッチの略平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
２００  多段光スイッチ（３ステージ光スイッチ）
２０２、２０４、２０６  段（ステージ）
２１２  光−電気コンバータ
２１４  電気スイッチング要素
２１６  電気−光コンバータ
２１８、２２２  光ファイバケーブル
２２０  光スイッチング要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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