(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力ポートおよび複数の出力ポートと、
前記各入力ポートより入力される信号光が一方向に伝播する複数の入力光路と、
前記各出力ポートに出力される信号光が一方向に伝播する複数の出力光路と、
前記各入力光路および前記各出力光路の間に切り替え可能な光方路を設定する光スイッチモジュールと、を含む光スイッチ装置において、
前記各入力ポートより入力される信号光の波長帯域内について波長可変の基準光を発生する基準光発生部と、
前記各出力光路上にそれぞれ配置され、前記各出力光路を一方向に伝播する信号光を透過するとともに、前記基準光発生部から出力される基準光を前記各出力光路に信号光の伝播方向とは逆方向に与える複数の基準光供給部と、
前記光スイッチモジュールおよび前記各基準光供給部の間に位置する前記各出力光路上にそれぞれ配置された複数の光増幅器と、
前記各入力光路上にそれぞれ配置され、前記各入力光路を一方向に伝播する信号光を透過するとともに、前記光スイッチモジュールを通過し前記各入力光路を信号光とは逆方向に伝播する基準光を取り出す複数の基準光分離部と、
前記各基準光分離部で取り出された基準光のパワーをモニタする基準光パワーモニタと、
前記基準光パワーモニタのモニタ結果を用いて前記光スイッチモジュールの損失に関するデータを取得し、該取得したデータに基づいて補正を行った制御パラメータに従って前記光スイッチモジュールを制御する制御回路と、
を備えて構成されたことを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
前記基準光発生部は、前記光スイッチモジュールから前記各出力光路に出力される信号光と同一波長若しくはその近傍の波長を有する基準光を発生することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
前記各基準光供給部は、前記基準光発生部の出力端に接続される第１ポート、前記光増幅器側に位置する前記出力光路に接続される第２ポートおよび前記出力ポート側に位置する前記出力光路に接続される第３ポートを有し、前記第１ポートに入力される基準光を前記第２ポートに出力し、前記第２ポートに入力される信号光を前記第３ポートに出力する出力側光サーキュレータを備え、
前記各基準光分離部は、前記入力ポート側に位置する前記入力光路に接続される第１ポート、前記光スイッチモジュール側に位置する前記入力光路に接続される第２ポートおよび前記基準光パワーモニタの入力端に接続される第３ポートを有し、前記第１ポートに入力される信号光を前記第２ポートに出力し、前記第２ポートに入力される基準光を前記第３ポートに出力する入力側光サーキュレータを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
前記光スイッチモジュールおよび前記各光増幅器の間に位置する前記各出力光路上に、信号光とは逆方向に伝播する光に対するアイソレーションが３０ｄＢ以下となる光アイソレータをそれぞれ配置したことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ装置。
【請求項５】
前記各基準光供給部は、前記基準光発生部の出力端に接続される第１入力端、前記光増幅器側に位置する前記出力光路に接続される第２入力端および前記出力ポート側に位置する前記出力光路に接続される第１出力端を有する光カプラと、該光カプラの第１入力端および前記基準光発生部の出力端の間に挿入した光アイソレータと、を備え、
前記各基準光分離部は、前記入力ポート側に位置する前記入力光路に接続される第１入力端、前記光スイッチモジュール側に位置する前記入力光路に接続される第１出力端および前記基準光パワーモニタの入力端に接続される第２出力端を有する光カプラと、前記入力ポートおよび前記光カプラの第１入力端の間に挿入した光アイソレータと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項６】
前記基準光発生部は、前記各光増幅器を利得クランプ可能なパワーを有する基準光を発生することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項７】
前記各光増幅器は、少なくとも前記光スイッチモジュールの損失を補償可能な利得を有することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記各入力ポートに信号光が入力される前の初期状態において、前記各入力光路および前記各出力光路の間に設定されるすべての光方路についての前記光スイッチモジュールの損失に関するデータを取得して記憶し、少なくとも１つの前記入力ポートに信号光が入力される運用状態においては、信号光の入力がない前記入力ポートに対応した前記入力光路および前記出力光路の間に設定される光方路についての前記光スイッチモジュールの損失に関するデータを取得し、初期状態に記憶したデータの更新を行うことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項９】
前記制御回路は、取得した前記光スイッチモジュールの損失に関するデータに基づいて、前記各出力ポートから出力される信号光のパワーが略均一になるように、前記光スイッチモジュールの制御パラメータの補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【請求項１０】
前記光スイッチモジュールは、前記各入力光路および前記各出力光路に対応した複数の光偏向素子を有し、該各光偏向素子における偏向角度が前記制御回路により制御されることで前記光方路の設定および切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の入出力ポート間における光方路の設定および切り替えを行う光スイッチ装置に関し、特に、大容量の情報を含む信号光を電気信号に変換せずに光の状態まま扱い得る光通信システムを構築する際に用いて好適な光スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メトロアクセスエリアにおけるフォトニックネットワークでは、アドドロップ（add drop multiplexing：ＡＤＭ）ノード等における回線や信号の交換および方路切り替えによって、頻繁にネットワーク構成が変更される。現在のネットワークにおける中継段などにおいては、光信号を電気信号に一旦変換した後に光信号に変換することで信号切り替えを行う構成も多く採用されている。
【０００３】
しかし、今後は、光信号のまま、所望の波長だけを分離するダイナミック光アドドロップ（optical add drop multiplexing：ＯＡＤＭ）ノードや、入出力方路の切り替えを光信号のまま波長単位に行う光クロスコネクト（optical cross connect：ＯＸＣ）ノード等に置き換わることが予想される。更に、その次の世代においては、回線使用効率を向上させるために、光信号を一定長のフレームに分割し、そのフレーム単位で光信号のまま交換および方路切り替えの処理（以下、当該処理の総称を「光バースト信号処理」として記述する）を行う機能が必要となることが見込まれている。
【０００４】
これらを実現するために必要となる重要な光部品の１つとして、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを有する光スイッチが挙げられる。従来の多入力・多出力ポート型光スイッチの一例として、以下に示す特許文献１〜６には、光偏向素子を用いた光スイッチモジュールに関する技術が記載されている。
具体的に、従来の光偏向素子を用いた光スイッチモジュールは、例えば図５に示すように、入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、入射側光偏向素子部１０３、共通光導波路１０４、出射側光偏向素子部１０５、集光部１０６および出射側光導波路部１０７を備えて構成される。このような構成の光スイッチモジュール１００では、例えば、入力ポート＃１ｉ（ただし、ｉ＝１，２，…，ｎ）に対応した入射側光導波路部１０１の光導波路１０１ａ−ｉの一端に与えられる信号光の方路を、出力ポート＃２ｊ（ただし、ｊ＝１，２，…，ｎ）に対応した出射側光導波路部１０７の光導波路１０７ａ−ｊに切り替えるような場合、光導波路１０１ａ−ｉの他端から出射される信号光が、コリメータ１０２ａ−ｉで平行光に変換されて入射側光偏向素子１０３ａ−ｉに与えられる。該入射側光偏向素子１０３ａ−ｉには、出力先の光導波路１０７ａ−ｊの位置に応じた電圧が図示しない制御回路より印加されており、コリメータ１０２ａ−ｉからの信号光の進行方向が曲げられる。そして、入射側光偏向素子１０３ａ−ｉで偏向された信号光は、共通光導波路１０４の自由空間を直進して、出射側光偏向素子１０５ａ−ｊに到達する。出射側光偏向素子１０５ａ−ｊでは、制御回路からの電圧印加により、信号光の進行方向が集光レンズ１０６ａ−ｊの位置に応じて曲げられ、該信号光が集光レンズ１０６ａ−ｊで集光されて光導波路１０７ａ−ｊに与えられる。これにより、入力ポート＃１ｉに与えられた信号光の方路が出力ポート＃２ｊに切り替えられるようになる。
【０００５】
なお、ここでは従来の多入力・多出力ポート型光スイッチの一例として光偏向素子を用いた構成を挙げたが、これ以外にも例えば半導体光アンプ（semiconductor optical amplifier：ＳＯＡ）やマイクロエレクトロメカニカルシステム（micro electro mechanical system：ＭＥＭＳ）ミラーなどを利用した構成も知られている。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５９８４号公報
【特許文献３】特開２０００−１１４６２９号公報
【特許文献４】特開２０００−２６９８９２号公報
【特許文献５】特開平７−２１２３１５号公報
【特許文献６】特開平１０−２２８００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような従来の光スイッチモジュールを利用して光バースト信号処理を行う装置では、上述したフレーム単位での信号光の交換および方路切り替えを実現するにあたって、少なくともミリ秒次元よりも小さい時間次元（例えばマイクロ秒次元）での切り替え処理を行うことが求められ、様々な経路から入力されるフレーム信号光について次々と方路切り替えを行う必要が生じる。しかし、このような処理を行う際、光スイッチモジュールへの入力パワーの違いや光スイッチモジュールの入出力ポート間での損失差等が影響して、出力されるフレーム信号光間での出力パワー値にばらつきが発生する場合があり、光受信機においてエラーフリー受信を行うにあたっての支障となってしまうという問題点があった。
【０００７】
上記のような光バースト信号処理における光スイッチモジュールの制御に関する問題点を解消するために、本出願人は、例えば図６に示すような構成の光スイッチ装置を提案している（特願２００５−１０２７６３号参照）。この先願発明による光スイッチ装置では、光スイッチモジュール１００の各入力ポート＃１１〜＃１ｎに与えられる信号光Ｌｓの波長帯域外に波長設定された基準光Ｌｂが、基準光源１１１から波長合波カプラ１１２−１〜１１２−ｎを介して光スイッチモジュール１００の各入力ポートに与えられ、光スイッチモジュール１００の各出力ポートから出力される光に含まれる基準光Ｌｂが波長分離カプラ１１３−１〜１１３−ｎで取り出されて各々のパワーが基準光パワーモニタ１１４でモニタされることにより、光スイッチモジュール１００の損失がモニタされ、そのモニタ結果が制御回路１１５に格納される。そして、入力信号光の方路設定制御や可変減衰制御を行う際に、上記の格納情報および入力信号光パワーモニタ１１０でモニタされる入力信号光パワーを基にして光スイッチモジュール１００の制御パラメータが算出され、該制御パラメータに従って光スイッチモジュール１００が制御される。これにより、各出力ポート＃２１〜＃２ｎから出力されるフレーム信号光間のパワーのばらつきが抑えられるようになる。
【０００８】
上記のような先願発明は、ミリ秒より小さい時間次元での光バースト信号処理において出力光パワーのばらつきを解消するための具体的な光スイッチ制御技術として非常に有効である。しかしながら、この先願発明においても次に示すような光スイッチモジュールの波長依存性に起因した課題が残されている。
すなわち、上記図６に示した装置構成では、信号光Ｌｓの伝播方向（図中の実線矢印）と、光スイッチモジュール１００の特性を把握するために使用される基準光Ｌｂの伝播方向（図中の破線矢印）とが同じ方向になる。このため、光スイッチ装置の出力光に基準光Ｌｂが入り込まないようにするには、基準光Ｌｂの波長を信号光Ｌｓの波長帯域外に設定し、波長分離カプラ１１３で信号光Ｌｓより基準光Ｌｂを分離しなければならない。よって、光スイッチモジュール１００の特性に波長依存性がある場合には、信号光Ｌｓとは波長の異なる基準光Ｌｂを用いて得られた情報（キャリブレーションデータ）には誤差が生じてしまうという課題がある。
【０００９】
なお、先願の明細書中には、信号光および基準光の波長が異なることによる誤差を補正するために、モニタされる基準光のパワー特性と信号光のパワー特性との対応関係を予め記憶しておく一例が記載してあるが、例えば温度変動や経時劣化などによって光スイッチモジュール１００の特性が変化した場合には十分な精度で誤差の補正を行うことは難しい。また、光方路が設定されていない入出力ポートに対して、信号光Ｌｓと同一波長の基準光Ｌｂを供給する場合も記載してあるが、この場合、光方路が設定されているか否かに応じて基準光Ｌｂの供給先を切り替えるための光スイッチを別途設けることが必要になり、その光スイッチについても少なくともミリ秒次元よりも小さい時間次元での高速動作が求められることになるため、構成が複雑化するとともにコストの上昇を招いてしまう。
【００１０】
さらに、上記図６に示した装置構成では、光スイッチモジュール１００で比較的大きな損失が生じることになるが、この損失は光スイッチ装置内では補償されていない。光スイッチ装置内に光増幅器を設置することで上記のような損失の補償は可能になるが、単に光増幅器を設けただけでは、光増幅器内における過渡応答が問題になる。具体的には、例えば図７に示すように、光スイッチ装置内に設置した光増幅器に対して図の左下のような波形のバースト信号光が入力されると、そのバースト信号光の立ち上がり時において、光増幅器で増幅された信号光の出力波形に図の右下のようなサージが発生してしまい、光スイッチ装置の下流に接続される様々な装置に悪影響を及ぼすことになる。このため、光増幅器の過渡応答を考慮した損失の補償が課題となる。
【００１１】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、光スイッチモジュールが波長依存性を有する場合でも、該光スイッチモジュールの損失に関する特性を正確に把握して光方路の設定および切り替えを行うことができ、かつ、出力信号光の波形劣化を最小限に抑えながら光スイッチモジュールの損失を補償可能な光スイッチ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】
【００１２】
上記の目的を達成するため本発明は、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートと、前記各入力ポートより入力される信号光が一方向に伝播する複数の入力光路と、前記各出力ポートに出力される信号光が一方向に伝播する複数の出力光路と、前記各入力光路および前記各出力光路の間に切り替え可能な光方路を設定する光スイッチモジュールと、を含む光スイッチ装置において、前記各入力ポートより入力される信号光の波長帯域内について波長可変の基準光を発生する基準光発生部と、前記各出力光路上にそれぞれ配置され、前記各出力光路を一方向に伝播する信号光を透過するとともに、前記基準光発生部から出力される基準光を前記各出力光路に信号光の伝播方向とは逆方向に与える複数の基準光供給部と、前記光スイッチモジュールおよび前記各基準光供給部の間に位置する前記各出力光路上にそれぞれ配置された複数の光増幅器と、前記各入力光路上にそれぞれ配置され、前記各入力光路を一方向に伝播する信号光を透過するとともに、前記光スイッチモジュールを通過し前記各入力光路を信号光とは逆方向に伝播する基準光を取り出す複数の基準光分離部と、前記各基準光分離部で取り出された基準光のパワーをモニタする基準光パワーモニタと、前記基準光パワーモニタのモニタ結果を用いて前記光スイッチモジュールの損失に関するデータを取得し、該取得したデータに基づいて補正を行った制御パラメータに従って前記光スイッチモジュールを制御する制御回路と、を備えて構成されたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成の光スイッチ装置では、基準光発生部から出力される信号光波長帯域内の基準光が、基準光供給部により各出力光路に与えられ、各々の出力光路を信号光とは逆方向に伝播し、光増幅器を通って光スイッチモジュールに送られる。光スイッチモジュールに供給された基準光は、設定された光方路に従って入力光路に導かれ、該入力光路上に配置された基準光分離部で入力光路より分離されて基準光パワーモニタに送られる。基準光パワーモニタでは、各基準光分離部からの基準光のパワーがモニタされ、そのモニタ結果が制御回路に伝えられることにより、光スイッチモジュールの損失に関するデータが取得される。そして、制御回路は、取得したデータに基づいて光スイッチモジュールの制御パラメータの補正を行い、該補正後の制御パラメータに従って光スイッチモジュールを制御する。
【発明の効果】
【００１４】
上記のような本発明の光スイッチ装置によれば、光スイッチモジュールに対して基準光を信号光の伝播方向とは逆方向に与えるようにしたことで、入力信号光の波長帯域内に波長設定された基準光を用いて光スイッチモジュールの損失をモニタすることができるため、光スイッチモジュールの波長依存性による誤差が低減された損失データを取得することが可能になる。そして、この損失データに基づいて光スイッチモジュールの制御パラメータを補正することにより、各出力ポートから出力される信号光のパワーのばらつきを抑えることができるようになる。また、信号光の発生状態に関係なく基準光が各光増幅器に供給されるようになるため、信号光の立ち上がり時における光増幅器の過渡応答を抑圧しながら光スイッチモジュールの損失補償を行うことも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明による光スイッチ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
図１において、本光スイッチ装置は、例えば、入力ポート＃１１〜＃１ｎおよび出力ポート＃２１〜＃２ｎと、上述の図５に示したような光偏向素子を用いた光スイッチモジュール１００と、入力ポート＃１１〜＃１ｎおよび光スイッチモジュール１００の各入力ポート間を接続する入力光路１１，１２，…，１ｎと、出力ポート＃２１〜＃２ｎおよび光スイッチモジュール１００の各出力ポート間を接続する出力光路２１，２２，…，２ｎと、を備える。また、この光スイッチ装置は、基準光Ｌｂを発生する基準光発生部としての波長可変光源３と、各出力光路２１〜２ｎ上にそれぞれ配置され、波長可変光源３から出力される基準光Ｌｂを対応する出力光路に信号光Ｌｓの伝播方向とは逆方向に与える、基準光供給部としての出力側光サーキュレータ４１，４２，…，４ｎと、光スイッチモジュール１００および出力側光サーキュレータ４１〜４ｎの間の各出力光路２１〜２ｎ上に配置された光増幅器５１，５２，…，５ｎと、各入力光路１１〜１ｎ上にそれぞれ配置され、光スイッチモジュール１００を通過して各入力光路１１〜１ｎに出力された基準光Ｌｂを取り出す、基準光分離部としての入力側光サーキュレータ６１，６２，…，６ｎと、該各入力側光サーキュレータ６１〜６ｎで取り出された各々の基準光Ｌｂのパワーをモニタする基準光パワーモニタ７と、該基準光パワーモニタ７のモニタ結果に基づいて光スイッチモジュール１００を制御する制御回路８と、を備える。
【００１６】
光スイッチモジュール１００は、上述したように入射側および出射側の光偏向素子における信号光の偏向角度を制御することで入出力ポート間の光方路の設定および切り替えを行う。この光スイッチモジュール１００は、信号光Ｌｓの波長によって光偏向素子等の特性が変化することにより、出力ポートに導かれる信号光のパワー（信号光に対する損失）が波長依存性を示すものとする。ただし、入力ポートから出力ポートへの伝播特性と出力ポートから入力ポートへの伝播特性とは光の波長に関係なく同一となる、すなわち、光スイッチモジュール１００に方向性はない。
【００１７】
上記のような特性を示す光スイッチモジュール１００の具体例としては、ＰＬＺＴ（Ｐｂ１−ｘＬａｘ（ＺｒｙＴｉ１−ｙ）１−ｘ／４Ｏ３）等の電気光学効果を有する結晶材料を用い、その結晶材料の上面および下面に互いに対向させて電極を設けることで光偏向素子を形成したものなどが挙げられる。なお、本発明が適用される光スイッチの構成は上記の具体例に限定されるものではなく、また、光偏向素子を利用した構成の他にも高速応答可能な公知の光スイッチに対して本発明を応用することが可能である。
【００１８】
波長可変光源３は、光スイッチモジュール１００に入力される信号光Ｌｓの波長帯域内について、基準光Ｌｂの波長を任意に設定可能な一般的な波長可変光源である。この波長可変光源３は、制御回路８から伝えられる入力信号光の波長情報に従って、各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎを介して各出力光路２１〜２ｎに与える基準光Ｌｂの波長を決定する。各出力光路２１〜２ｎ上に与えられる基準光Ｌｂの波長は、光スイッチモジュール１００の各出力ポートに導かれる信号光と同一波長若しくはその近傍の波長に設定されるのが望ましい。
【００１９】
上記波長可変光源３の具体例としては、市販されている波長可変光源（例えばSANTEC社製）を使用してもよく、或いは、市販されている広帯域ＳＬＥＤ（例えばDenceLight社製）と波長可変フィルタ（例えばSANTEC社製）との組み合せを使用してもよい。広帯域ＳＬＥＤと波長可変フィルタの組み合わせを使用する場合、基準光パワーが後述するアシスト光とて十分な光パワーを実現できない可能性があるため、このときには波長可変フィルタからの出力光を増幅するための光増幅器を設けるようにするのがよい。なお、本発明で用いる波長可変光源の構成は上記の具体例に限定されるものではない。
【００２０】
各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎは、３つのポートを有し、第１ポートに入力される光を第２ポートに出力し、第２ポートに入力される光を第３ポートに出力し、第３ポートに入力される光を第１ポートに出力する。ここでは、各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎの第１ポートが波長可変光源３の出力ポートに接続され、第２ポートが光増幅器５１〜５ｎ側に位置する出力光路２１〜２ｎに接続され、第３ポートが出力ポート＃２１〜＃２ｎ側に位置する出力光路２１〜２ｎに接続されている。
【００２１】
各光増幅器５１〜５ｎは、光スイッチモジュール１００の各出力ポートから出力される信号光Ｌｓを増幅して各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎの第２ポートに与えるとともに、各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎの第２ポートから出力される基準光Ｌｂを増幅して、光スイッチモジュール１００の各出力ポートに与える。各光増幅器５１〜５ｎの利得は、少なくとも光スイッチモジュール１００における損失を補償できるような値に設定されている。また、各光増幅器５１〜５ｎは、増幅後の基準光Ｌｂのパワーに関する情報を制御回路８に出力する機能を備えている。なお、一般的な光増幅器は、反射光による悪影響を防ぐために入出力端に光アイソレータを配置する場合が多いが、本実施形態に用いる光増幅器５１〜５ｎは、上記光アイソレータに相当する機能が入力側光サーキュレータ６１〜６ｎおよび出力側光サーキュレータ４１〜４ｎによって実現されているため、各々の入出力端には光アイソレータが基本的に設けられていない。
【００２２】
各入力側光サーキュレータ６１〜６ｎは、３つのポートを有し、第１ポートに入力される光を第２ポートに出力し、第２ポートに入力される光を第３ポートに出力し、第３ポートに入力される光を第１ポートに出力する。ここでは、各入力側光サーキュレータ６１〜６ｎの第１ポートが入力ポート＃１１〜＃１ｎ側に位置する入力光路１１〜１ｎに接続され、第２ポートが光スイッチモジュール１００側に位置する入力光路１１〜１ｎに接続され、第３ポートが基準光パワーモニタ７の入力ポートに接続されている。
【００２３】
基準光パワーモニタ７は、各入力側光サーキュレータ６１〜６ｎの第３ポートから出力される基準光Ｌｂのパワーをモニタし、そのモニタ結果を示す信号を制御回路８に出力する。
制御回路８は、入力光路１１〜１ｎおよび出力光路２１〜２ｎの間で設定すべき光方路に関する情報を受けて、光スイッチモジュール１００に対して光方路設定のための制御を行う。この制御回路８は、光方路設定と光スイッチモジュール１００に対する制御量との関係を記憶および更新する機能を備えており、該記憶および更新処理を行うために、各光増幅器５１〜５ｎおよび基準光パワーモニタ７からの出力情報が用いられる。
【００２４】
次に、本実施形態の動作について説明する。
上記のような構成の光スイッチ装置では、例えば、光バースト信号処理を開始する前の初期状態および光バースト信号処理を開始した後の運用状態の双方において、基準光Ｌｂを用いたキャリブレーションデータの取得および更新が行われる。
具体的に、初期状態における基準光Ｌｂを用いたキャリブレーションデータの取得動作について説明すると、まず、光スイッチ装置の各入力ポート＃１１〜＃１ｎに入力される信号光Ｌｓの波長情報が制御回路８から波長可変光源３に与えられ、波長可変光源３では、光スイッチモジュール１００を通過して出力光路２１に導かれ得る信号光Ｌｓのうちの１つと同一波長若しくその近傍の波長を有する基準光Ｌｂが出力側光サーキュレータ４１に出力される。出力側光サーキュレータ４１では、第１ポートに入力される波長可変光源３からの基準光Ｌｂが第２ポートから出力されて光増幅器５１に送られる。光増幅器５１では、出力側光サーキュレータ４１からの基準光Ｌｂが所要の利得で増幅されて光スイッチモジュール１００の対応する出力ポートに与えられるとともに、その基準光Ｌｂのパワーを示す信号が制御回路８に出力される。
【００２５】
光増幅器５１からの基準光Ｌｂが出力ポートに与えられた光スイッチモジュール１００では、まず、当該出力ポートと入力光路１１に接続された入力ポートとの間で光方路が形成されるように光偏向素子１０３ａ，１０５ａ（図５参照）への印加電圧が初期設定される。これにより、基準光Ｌｂは入力光路１１に導かれ、入力側光サーキュレータ６１に送られる。入力側光サーキュレータ６１では、第２ポートに入力される光スイッチモジュール１００からの基準光Ｌｂが第３ポートから出力されて基準光パワーモニタ７に送られる。基準光パワーモニタ７では、入力側光サーキュレータ６１からの基準光Ｌｂのパワーがモニタされ、その結果を示す信号が制御回路８に出力される。制御回路８では、光増幅器５１から伝えられる基準光Ｌｂの入力パワーと、基準光パワーモニタ７から伝えられる基準光Ｌｂの出力パワーとを用いて光スイッチモジュール１００の損失が計算され、その計算結果が基準光Ｌｂの波長および光方路設定に対応させて記憶される。
【００２６】
出力光路２１および入力光路１１の間に光方路を設定したときの損失が制御回路８に記憶されると、次に、出力光路２１および入力光路１２の間に光方路設定が切り替えられ、上記の場合と同様にして、光スイッチモジュール１００を通過して入力光路１２に導かれた基準光Ｌｂのパワーが基準光パワーモニタ７でモニタされ、光スイッチモジュール１００の損失の計算および記憶処理が制御回路８により行われる。以降、出力光路２１および入力光路１３〜１ｎの間に順次光方路を設定したときの損失の計算および記憶処理が繰り返される。出力光路２１および入力光路１１〜１ｎの間のすべての損失データが取得されると、さらに、波長可変光源３から出力側光サーキュレータ４１に出力される基準光Ｌｂの波長が、出力光路２１に導かれ得る別の信号光Ｌｓの波長に対応させて設定され、出力光路２１および入力光路１１〜１ｎの間に順次光方路を設定したときの損失の計算および記憶処理が繰り返される。
【００２７】
出力光路２１に導かれ得る信号光Ｌｓのすべての波長と、出力光路２１および入力光路１１〜１ｎの間のすべての光方路設定との組み合わせについて、光スイッチモジュール１００の損失の計算および記憶処理が完了すると、次に、波長可変光源３からの基準光Ｌｂの供給先が出力光路２２に変更され、上記の場合と同様にして、出力光路２２に導かれ得る信号光Ｌｓのすべての波長と、出力光路２２および入力光路１１〜１ｎの間のすべての光方路設定との組み合わせについて、光スイッチモジュール１００の損失が計算および記憶される。以降、他の出力光路２３〜２ｎに対応した光スイッチモジュール１００の損失の計算および記憶が順次繰り返される。そして、すべての条件の損失データが制御回路８に記憶されることにより、その記憶情報が初期状態におけるキャリブレーションデータとして運用時に参照される。
【００２８】
次に、光バースト信号処理が実行される運用状態での光スイッチ装置の動作について説明する。
運用状態においては、各入力ポート＃１１〜＃１ｎに入力される信号光Ｌｓの波長情報および該各入力信号光Ｌｓに対する光方路の設定情報等が、例えば本光スイッチ装置が適用されるネットワークに設定された制御チャンネル等を通じて制御回路８に与えられる。制御回路８では、その光方路設定情報に従って入力光路１１〜１ｎおよび出力光路２１〜２ｎの間に光方路が設定されるように、光スイッチモジュール１００の制御パラメータが算出される。この制御パラメータの算出処理は、制御回路８に記憶されたキャリブレーションデータを参照することにより、入力信号光Ｌｓの波長および光方路設定に対応した光スイッチモジュール１００の損失を判断し、その損失に基づいて、各出力ポート＃２１〜＃２ｎから出力される信号光Ｌｓのパワーが略均一になるように、光スイッチモジュール１００の光偏向素子１０３ａ，１０５ａへの印加電圧の初期値を補正して行われる。そして、算出した制御パラメータに従って、制御回路８により光スイッチモジュール１００が制御されることにより、光スイッチモジュール１００の波長依存性が補償された状態で、入力光路１１〜１ｎおよび出力光路２１〜２ｎの間に所要の光方路が設定される。
【００２９】
また、制御回路８は、入力信号光Ｌｓの波長情報および光方路設定情報に従って、波長可変光源３の駆動状態を制御し、光スイッチモジュール１００から各出力光路２１〜２ｎに出力される信号光Ｌｓと同一波長若しくはその近傍の波長を有する基準光Ｌｂが、波長可変光源３から各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎに出力されるようにする。これにより、波長可変光源３から各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎを介して各出力光路２１〜２ｎに信号光Ｌｓの波長に対応した基準光Ｌｂがそれぞれ供給され、各々の基準光Ｌｂが各光増幅器５１〜５ｎを通って光スイッチモジュール１００の各出力ポートに送られるようになる。
【００３０】
このとき、波長可変光源３から各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎを介して各光増幅器５１〜５ｎに基準光Ｌｂがそれぞれ与えられることにより、上述の図７に示したバースト信号光の立ち上がり時における過渡応答（サージの発生）が効果的に抑えられるようになる。この基準光Ｌｂによるサージ抑圧効果について図２を参照しながら説明すると、バースト信号光Ｌｓが入力される光増幅器５１〜５ｎに対して基準光Ｌｂが供給されるようになると、バースト信号光Ｌｓの発生状態に関係なく光増幅器５１〜５ｎは基準光Ｌｂを増幅し続けることになる。このため、バースト信号光Ｌｓが中断して消光状態にあるときでも、信号光Ｌｓに対応した波長の基準光Ｌｂがアシスト光として機能することにより光増幅器５１〜５ｎが利得クランプされるようになり、バースト信号光Ｌｓの立ち上がり時における過渡応答が抑えられる（図２の右下参照）。
【００３１】
つまり、本実施形態の構成によれば、光スイッチモジュール１００を通過した信号光Ｌｓを各光増幅器５１〜５ｎで増幅することにより光スイッチモジュール１００での損失を補償することができ、かつ、信号光Ｌｓの波長に対応した基準光Ｌｂを各光増幅器５１〜５ｎに供給することにより信号光Ｌｓ立ち上がり時のサージ発生を回避することが可能になる。
【００３２】
なお、本実施形態では基準光Ｌｂの波長を信号光Ｌｓと同一波長若しくはその近傍に設定するようにしているが、光増幅器５１〜５ｎの増幅帯域内の光をアシスト光として供給することで利得クランプは可能であるので、基準光Ｌｂの波長が少なくとも信号光Ｌｓの波長帯域内に設定されていれば、信号光Ｌｓの立ち上がり時におけるサージを抑圧することが可能である。このため、光スイッチモジュール１００の波長依存性が比較的小さい場合には、基準光Ｌｂの波長が信号光Ｌｓの波長近傍に設定されていなくても、信号光Ｌｓの波長帯域内に設定されていれば本発明は有効に機能する。
【００３３】
各光増幅器５１〜５ｎを通過して光スイッチモジュール１００の各出力ポートに与えられた基準光Ｌｂは、光スイッチモジュール１００の光方路設定に従って、信号光Ｌｓとは逆方向に光スイッチモジュール１００内を伝播し、対応する入力光路１１〜１ｎに導かれる。
このとき、入力ポート＃１１〜＃１ｎのうちで信号光Ｌｓの入力がなく、対応する光方路が光スイッチモジュール１００に設定されていないものがあれば、その未使用の入力光路および出力光路については、上述した初期状態におけるキャリブレーションデータの取得動作と同様にして、光スイッチモジュール１００の損失が基準光Ｌｂを用いてモニタされ、制御回路８に記憶されている損失データの更新処理が行われる。この運用状態におけるキャリブレーションデータの更新処理は、光方路の切り替えに追随して、更新対象となる未使用の入力光路および出力光路が逐次変更されるものとする。
【００３４】
上記のようにして信号光Ｌｓに対応した波長の基準光Ｌｂを用いてキャリブレーションデータが取得および更新され、そのキャリブレーションデータを基に光スイッチモジュール１００の制御パラメータの最適化が行われることにより、各入力ポート＃１１〜＃１ｎに入力される信号光Ｌｓは、光スイッチモジュール１００の波長依存性が補償された状態で所要の出力光路２１〜２ｎに導かれ、さらに、各光増幅器５１〜５ｎにおいて光スイッチモジュール１００での損失が補償された後、各出力側光サーキュレータ４１〜４ｎを介して各出力ポート＃２１〜＃２ｎから、パワーのばらつきが抑えられた信号光Ｌｓが出力されるようになる。
【００３５】
以上のように本実施形態の光スイッチ装置によれば、光スイッチモジュール１００に対して基準光Ｌｂを信号光Ｌｓの伝播方向とは逆方向に与えるようにしたことで、信号光Ｌｓと同一波長若しくはその近傍の波長の基準光Ｌｂを用いて光スイッチモジュール１００の損失をモニタすることができるため、光スイッチモジュール１００の波長依存性に影響されないキャリブレーションが可能になり、各出力ポート＃２１〜＃２ｎから出力される信号光Ｌｓのパワーのばらつきを抑えることができる。また、上記基準光Ｌｂが各光増幅器５１〜５ｎを利得クランプするためのアシスト光にもなるため、バースト信号光Ｌｓの立ち上がり時におけるサージを抑圧しながら光スイッチモジュール１００の損失補償を行うこともできる。さらに、出力側光サーキュレータ４１〜４ｎを利用して出力光路２１〜２ｎへの基準光Ｌｂの供給を行うとともに、入力側光サーキュレータ６１〜６ｎを利用して入力光路１１〜１ｎからの基準光Ｌｂの取り出しを行うようにしたことで、各光増幅器５１〜５ｎの前後に光アイソレータを特に設けなくても反射光の影響を防ぐことができるため、簡略な構成で低コストの光スイッチ装置を提供することが可能になる。
【００３６】
なお、上記の実施形態では、制御回路８による光スイッチモジュール１００の制御について、入力光路１１〜１ｎおよび出力光路２１〜２ｎの間の光方路の設定および切り替えを行う場合に、基準光Ｌｂを用いて取得および更新したキャリブレーションデータを参照して制御パラメータを計算する一例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、光方路設定後の光スイッチモジュール１００の偏向角度を微調整することにより出力信号光の可変減衰機能を実現するような場合（詳細は上述した特願０５−１０２７６３号を参照のこと）などにも、上記キャリブレーションデータを参照して制御パラメータの計算を行うようにしてもよい。
【００３７】
また、上記の実施形態では、出力光路２１〜２ｎへの基準光Ｌｂの供給および入力光路１１〜１ｎからの基準光Ｌｂの取り出しを光サーキュレータにより行う構成例を示したが、例えば図３に示すように、出力側光サーキュレータ４１に代えて光アイソレータ４１Ａおよび光カプラ４１Ｂの組み合わせを用い、入力側光サーキュレータ６１に代えて光アイソレータ６１Ａおよび光カプラ６１Ｂの組み合わせを用いるようにしてもよい。この場合、波長可変光源３から出力される基準光Ｌｂは、光アイソレータ４１Ａを通過して光カプラ４１Ｂにより出力光路２１上に合波される一方、光増幅器５１から出力される信号光Ｌｓは、光カプラ４１Ｂで２分岐されて一方が出力ポート＃２１から出力され、他方は光アイソレータ４１Ａにより波長可変光源３側への伝播が阻止される。なお、波長可変光源３の出力ポートに光アイソレータが内蔵されている場合には、上記の光アイソレータ４１Ａは省略することが可能である。また、光スイッチモジュール１００から入力光路１１に出力された基準光Ｌｂは、光カプラ６１Ｂで２分岐されて一方が基準光パワーモニタ７に送られ、他方は光アイソレータ６１Ａにより入力ポート＃１１側への伝播が阻止される。入力信号光Ｌｓは光アイソレータ６１Ａおよび光カプラ６１Ｂを通過して光スイッチモジュール１００に与えられる。
【００３８】
さらに、上記の実施形態では、通常、光増幅器の前後に配置される光アイソレータの機能が入力側および出力側の光サーキュレータ６１〜６１ｎ，４１〜４ｎに実現されるものとして説明を行ったが、入力側光サーキュレータ６１〜６１ｎと光増幅器５１〜５ｎの間に存在する部分における光の反射が比較的大きく、光増幅器５１〜５ｎに発振等の悪影響を及ぼす可能性がある場合には、例えば図４に示すように、光スイッチモジュール１００の出力ポートと光増幅器５１の間に、信号光Ｌｓが伝播する順方向に対して実質的に損失がなく逆方向に対して低アイソレーション（例えば３０ｄＢ以下）の光アイソレータ９１を設けるようにしてもよい。このような低アイソレーションの光アイソレータは一般的ではないが、市販されている高アイソレーションの光アイソレータに比べて設計は容易であるので実現可能である。
【００３９】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００４０】
（付記１）  複数の入力ポートおよび複数の出力ポートと、
前記各入力ポートより入力される信号光が一方向に伝播する複数の入力光路と、
前記各出力ポートに出力される信号光が一方向に伝播する複数の出力光路と、
前記各入力光路および前記各出力光路の間に切り替え可能な光方路を設定する光スイッチモジュールと、を含む光スイッチ装置において、
前記各入力ポートより入力される信号光の波長帯域内について波長可変の基準光を発生する基準光発生部と、
前記各出力光路上にそれぞれ配置され、前記各出力光路を一方向に伝播する信号光を透過するとともに、前記基準光発生部から出力される基準光を前記各出力光路に信号光の伝播方向とは逆方向に与える複数の基準光供給部と、
前記光スイッチモジュールおよび前記各基準光供給部の間に位置する前記各出力光路上にそれぞれ配置された複数の光増幅器と、
前記各入力光路上にそれぞれ配置され、前記各入力光路を一方向に伝播する信号光を透過するとともに、前記光スイッチモジュールを通過し前記各入力光路を信号光とは逆方向に伝播する基準光を取り出す複数の基準光分離部と、
前記各基準光分離部で取り出された基準光のパワーをモニタする基準光パワーモニタと、
前記基準光パワーモニタのモニタ結果を用いて前記光スイッチモジュールの損失に関するデータを取得し、該取得したデータに基づいて補正を行った制御パラメータに従って前記光スイッチモジュールを制御する制御回路と、
を備えて構成されたことを特徴とする光スイッチ装置。
【００４１】
（付記２）  前記基準光発生部は、前記光スイッチモジュールから前記各出力光路に出力される信号光と同一波長若しくはその近傍の波長を有する基準光を発生することを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００４２】
（付記３）  前記各基準光供給部は、前記基準光発生部の出力端に接続される第１ポート、前記光増幅器側に位置する前記出力光路に接続される第２ポートおよび前記出力ポート側に位置する前記出力光路に接続される第３ポートを有し、前記第１ポートに入力される基準光を前記第２ポートに出力し、前記第２ポートに入力される信号光を前記第３ポートに出力する出力側光サーキュレータを備え、
前記各基準光分離部は、前記入力ポート側に位置する前記入力光路に接続される第１ポート、前記光スイッチモジュール側に位置する前記入力光路に接続される第２ポートおよび前記基準光パワーモニタの入力端に接続される第３ポートを有し、前記第１ポートに入力される信号光を前記第２ポートに出力し、前記第２ポートに入力される基準光を前記第３ポートに出力する入力側光サーキュレータを備えたことを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００４３】
（付記４）  前記光スイッチモジュールおよび前記各光増幅器の間に位置する前記各出力光路上に、信号光とは逆方向に伝播する光に対するアイソレーションが３０ｄＢ以下となる光アイソレータをそれぞれ配置したことを特徴とする付記３に記載の光スイッチ装置。
【００４４】
（付記５）  前記各基準光供給部は、前記基準光発生部の出力端に接続される第１入力端、前記光増幅器側に位置する前記出力光路に接続される第２入力端および前記出力ポート側に位置する前記出力光路に接続される第１出力端を有する光カプラと、該光カプラの第１入力端および前記基準光発生部の出力端の間に挿入した光アイソレータと、を備え、
前記各基準光分離部は、前記入力ポート側に位置する前記入力光路に接続される第１入力端、前記光スイッチモジュール側に位置する前記入力光路に接続される第１出力端および前記基準光パワーモニタの入力端に接続される第２出力端を有する光カプラと、前記入力ポートおよび前記光カプラの第１入力端の間に挿入した光アイソレータと、を備えたことを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００４５】
（付記６）  前記基準光発生部は、前記各光増幅器を利得クランプ可能なパワーを有する基準光を発生することを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００４６】
（付記７）  前記各光増幅器は、少なくとも前記光スイッチモジュールの損失を補償可能な利得を有することを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００４７】
（付記８）  前記制御回路は、前記各入力ポートに信号光が入力される前の初期状態において、前記各入力光路および前記各出力光路の間に設定されるすべての光方路についての前記光スイッチモジュールの損失に関するデータを取得して記憶し、少なくとも１つの前記入力ポートに信号光が入力される運用状態においては、信号光の入力がない前記入力ポートに対応した前記入力光路および前記出力光路の間に設定される光方路についての前記光スイッチモジュールの損失に関するデータを取得し、初期状態に記憶したデータの更新を行うことを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００４８】
（付記９）  前記制御回路は、取得した前記光スイッチモジュールの損失に関するデータに基づいて、前記各出力ポートから出力される信号光のパワーが略均一になるように、前記光スイッチモジュールの制御パラメータの補正を行うことを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００４９】
（付記１０）  前記光スイッチモジュールは、前記各入力光路および前記各出力光路に対応した複数の光偏向素子を有し、該各光偏向素子における偏向角度が前記制御回路により制御されることで前記光方路の設定および切り替えを行うことを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００５０】
（付記１１）  前記基準光発生部は、波長可変光源を用いて構成されたことを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【００５１】
（付記１２）  前記基準光発生部は、広帯域光源および波長可変フィルタを用いて構成されたことを特徴とする付記１に記載の光スイッチ装置。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による光スイッチ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態におけるサージ抑圧効果を説明する図である。
【図３】上記実施形態について光サーキュレータに代わる他の構成例を示す図である。
【図４】上記実施形態について光増幅器付近の反射の影響を抑えた応用例を示す図である。
【図５】従来の光偏向素子を用いた光スイッチモジュールの一例を示す図である。
【図６】先願発明による光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図７】バースト信号光を増幅するときに発生する過渡応答を説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１〜１ｎ…入力光路
２１〜２ｎ…出力光路
３…波長可変光源
４１〜４ｎ…出力側光サーキュレータ
４１Ａ，６１Ａ，９１…光アイソレータ
４１Ｂ，６１Ｂ…光カプラ
５１〜５ｎ…光増幅器
６１〜６ｎ…入力側光サーキュレータ
７…基準光パワーモニタ
８…制御回路
１００…光スイッチモジュール
１０３ａ，１０５ａ…光偏向素子
＃１１〜＃１ｎ…入力ポート
＃２１〜＃２ｎ…出力ポート
Ｌｓ…信号光
Ｌｂ…基準光
【図１】
0004540620.tif 000002
【図２】
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【図３】
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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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