(57)【要約】【課題】波長選択光クロスコネクト装置において、波長選択スイッチやＭＥＭＳ等の可動部品を用いることなく、小型で実装面積を小さくし、伝送信頼性を向上させること。【解決手段】波長選択光クロスコネクト装置１Ａは、経路選択素子１１−１〜１１−Ｎからなる経路選択部１０Ａ、波長選択器２０Ａ、経路選択素子４１−１〜４１−Ｍからなる経路選択部４０Ａ、及びコントローラ５０Ａによって構成される。経路選択素子１１−１〜１１−Ｎは入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力されたＮチャンネル分のＷＤＭ信号を経路を選択して波長選択器２０Ａに加える。波長選択器２０ＡはＮ×Ｍ個のＷＤＭ信号の夫々について波長毎に選択操作を行って出力する。波長選択素子４０−１〜４０−Ｍは夫々の経路選択素子から波長選択器２０Ａを介して得られた異なる出力を入力とし、経路を選択して出力方路Ｒout１〜ＲoutＭより出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λL（Ｌは２以上の自然数）の第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、夫々の入力の波長多重光信号について任意の複数の波長の信号を選択してＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）より出力する波長選択光クロスコネクト装置であって、
１つの入力端子とＭ個の出力端子を有し、各入力方路に加えられたＷＤＭ信号について経路を選択してＭ個の出力端子より出力する第１群のＮ個の経路選択素子と、
前記Ｎ個の経路選択素子のＮ×Ｍ個の出力を入力とし、入力された各ＷＤＭ信号について任意の波長の光信号を選択し、入力数と同一数のＷＤＭ信号を出力する波長選択器と、
Ｎ個の入力端子と１つの出力端子を有し、各入力方路に加えられたＭ個のＷＤＭ信号について経路を選択して１つの出力端子より出力する第２群のＭ個の経路選択素子と、を具備する波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項２】
前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個のスプリッタであり、
前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力に合成するＭ個のカップラである請求項１記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項３】
前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力のいずれかに選択的に伝えるＮ個の１×Ｍ光スイッチであり、
前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力に合成するＭ個のカップラである請求項１記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項４】
前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個のスプリッタであり、
前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力を選択するＭ個の１×Ｎ光スイッチである請求項１記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項５】
前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力のいずれかに選択的に伝えるＮ個の１×Ｍ光スイッチであり、
前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力を選択するＭ個の１×Ｎ光スイッチである請求項１記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項６】
前記第１群の夫々の経路選択素子は、光導波路上に縦続接続された分岐路によって出力を選択する導波路素子であり、
前記第２群の夫々の経路選択素子は、光導波路上に縦続接続された分岐路によって入力を選択する導波路素子である請求項１記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項７】
前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個のスプリッタであり、
前記波長選択器は、前記第１群の経路選択素子の夫々より得られた入力の波長操作後の出力の少なくとも一部をドロップとして出力するものであり、
前記第２群の経路選択素子は、夫々その入力の少なくとも一部はアド入力であり、その他の入力は前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力であり、これらを入力とし１つの出力に合成するＭ個のカップラである請求項１記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項８】
前記波長選択器は、
ｙ軸にそって配列され、多数の波長の光から成る第１〜第Ｎ×Ｍ個のＷＤＭ信号光をその波長に応じて空間的に分散させる第１の波長分散素子と、
前記第１の分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を平行光とする第１の集光素子と、
波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にＮ×Ｍ個のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の透過特性を切換えることにより任意のＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、
前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光透過特性を制御する波長選択素子駆動部と、
前記波長選択素子を透過した各波長の光を集光する第２の集光素子と、
前記第２の集光素子によって集光された分散光を合成する第２の波長分散素子と、を具備する請求項１〜７のいずれか１項記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項９】
前記波長選択器は、
ｙ軸にそって配列され、夫々が多数の波長の光から成る第１〜第Ｎ×Ｍ個のＷＤＭ信号光を入射し、各チャンネルについて選択された波長の光信号を出射する複数の入出射部と、
前記入射部より得られるＮ×Ｍ個のＷＤＭ信号光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散素子と、
前記波長分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を２次元のｘｙ平面上に集光する集光素子と、
波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にＮ×Ｍ個のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の反射特性を切換えることにより任意のＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、
前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部と、を具備する請求項１〜７のいずれか１項記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項１０】
前記波長選択素子は、ＬＣＯＳ素子である請求項８又は９記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項１１】
前記波長選択素子は、２次元液晶アレイ素子である請求項８又は９記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【請求項１２】
前記波長選択器は波長ブロッカである請求項１〜７のいずれか１項記載の波長選択光クロスコネクト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信分野における光ネットワーク網の分岐点に相当する光ノードに設けられる複数の入出力方路を有する波長選択光クロスコネクト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日の高度情報通信社会を支える高速大容量光ネットワークには、波長多重光通信技術が利用されている。光ネットワーク網の分岐点に相当する光ノードでは、再構成可能なアド、ドロップ機能を有するＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer）装置の導入が進められている。ＲＯＡＤＭ装置を実現するため、任意の波長を任意の方向に切り換える波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch、ＷＳＳともいう）が注目されている。現在の波長選択スイッチとしては、入力方路数Ｎが１、出力方路数Ｍが２以上のものが利用されているが、今後の大容量ネットワークを実現するためにはノード処理能力の向上が求められ、入力方路数及び出力方路数がいずれも複数で、入力方路の任意の複数の波長を選択して出力方路に変換することができる波長選択光クロスコネクト装置が求められている。
【０００３】
従来の方法では、特許文献１に示すように入力方路に接続されるＮ個の１×Ｍ波長選択スイッチと、その各出力を夫々入力とするＭ個のＮ×１波長選択スイッチとを用いて波長選択光クロスコネクト装置を実現することができる。図１は入力方路数Ｎが４、出力方路数Ｍが６の場合の波長選択光クロスコネクト装置の一例を示す図である。本図において、波長選択光クロスコネクト装置は入力方路Ｒin１〜Ｒin４に接続された４個の１×６の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１１０−１〜１１０−４を有している。各波長選択スイッチ１１０−１〜１１０−４の出力は夫々６個の４×１の波長選択スイッチ１２０−１〜１２０−６に入力され、その選択出力が出力方路Ｒout１〜Ｒout６より出力される。これによって波長選択光クロスコネクト装置が実現できる。
【０００４】
しかしながら波長選択スイッチは複雑な構造であるため、光伝送実装ボードに搭載が困難なほど、装置面積が大きくなり、装置の価格が高額になる。図１の構成では波長選択スイッチを（Ｎ＋Ｍ）個使用するので、故障率が高く、伝送信頼度が低いという欠点がある。
【０００５】
そこで、少ない部品点数で小型の波長選択光クロスコネクト装置を実現するため、特許文献１ではＭＥＭＳ（Micro Electric Mechanical System）微小ミラーの傾斜を利用した複数の２×Ｎ波長選択スイッチを利用することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４７８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながらこの方式では入力方路数Ｎと出力方路数Ｍが等しい場合に制限されている。又この場合も波長選択スイッチを２Ｎ個使用するので、１つの波長選択スイッチを用いたときに比べて故障率が２Ｎ倍になり、伝送信頼度が低下する。又ＭＥＭＳなどのミラーを機械的に駆動制御するため、本質的に振動や衝撃などの外乱に弱いという欠点があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、従来の波長選択スイッチやＭＥＭＳ等の可動部品を用いることなく、小型で実装面積を小さくし、伝送信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明の波長選択光クロスコネクト装置は、Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λL（Ｌは２以上の自然数）の第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、夫々の入力の波長多重光信号について任意の複数の波長の信号を選択してＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）より出力する波長選択光クロスコネクト装置であって、１つの入力端子とＭ個の出力端子を有し、各入力方路に加えられたＷＤＭ信号について経路を選択してＭ個の出力端子より出力する第１群のＮ個の経路選択素子と、前記Ｎ個の経路選択素子のＮ×Ｍ個の出力を入力とし、入力された各ＷＤＭ信号について任意の波長の光信号を選択し、入力数と同一数のＷＤＭ信号を出力する波長選択器と、Ｎ個の入力端子と１つの出力端子を有し、各入力方路に加えられたＭ個のＷＤＭ信号について経路を選択して１つの出力端子より出力する第２群のＭ個の経路選択素子と、を具備するものである。
【００１０】
ここで前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個のスプリッタであり、前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力に合成するＭ個のカップラとしてもよい。
【００１１】
ここで前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力のいずれかに選択的に伝えるＮ個の１×Ｍ光スイッチであり、前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力に合成するＭ個のカップラとしてもよい。
【００１２】
ここで前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個のスプリッタであり、前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力を選択するＭ個の１×Ｎ光スイッチとしてもよい。
【００１３】
ここで前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力のいずれかに選択的に伝えるＮ個の１×Ｍ光スイッチであり、前記第２群の経路選択素子は、前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力を入力とし、１つの出力を選択するＭ個の１×Ｎ光スイッチとしてもよい。
【００１４】
ここで前記第１群の夫々の経路選択素子は、光導波路上に縦続接続された分岐路によって出力を選択する導波路素子であり、前記第２群の夫々の経路選択素子は、光導波路上に縦続接続された分岐路によって入力を選択する導波路素子としてもよい。
【００１５】
ここで前記第１群の経路選択素子は、入力されたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個のスプリッタであり、前記波長選択器は、前記第１群の経路選択素子の夫々より得られた入力の波長操作後の出力の少なくとも一部をドロップとして出力するものであり、前記第２群の経路選択素子は、夫々その入力の少なくとも一部はアド入力であり、その他の入力は前記第１群の経路選択素子の夫々の出力の１つが前記波長選択器を通過した出力であり、これらを入力とし１つの出力に合成するＭ個のカップラとしてもよい。
【００１６】
ここで前記波長選択器は、ｙ軸にそって配列され、多数の波長の光から成る第１〜第Ｎ×Ｍ個のＷＤＭ信号光をその波長に応じて空間的に分散させる第１の波長分散素子と、前記第１の分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を平行光とする第１の集光素子と、波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にＮ×Ｍ個のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の透過特性を切換えることにより任意のＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光透過特性を制御する波長選択素子駆動部と、前記波長選択素子を透過した各波長の光を集光する第２の集光素子と、前記第２の集光素子によって集光された分散光を合成する第２の波長分散素子と、を具備するようにしてもよい。
【００１７】
ここで前記波長選択器は、ｙ軸にそって配列され、夫々が多数の波長の光から成る第１〜第Ｎ×Ｍ個のＷＤＭ信号光を入射し、各チャンネルについて選択された波長の光信号を出射する複数の入出射部と、前記入射部より得られるＮ×Ｍ個のＷＤＭ信号光をその波長に応じて空間的に分散させる波長分散素子と、前記波長分散素子によって分散した各チャンネルのＷＤＭ光を２次元のｘｙ平面上に集光する集光素子と、波長に応じてｘ軸方向に配列され、更にＮ×Ｍ個のＷＤＭ光が夫々ｙ軸の異なった位置に配列されてｘｙ平面に展開された入射光を受光する位置に配置され、ｘｙ平面に格子状に配列された多数の画素を有し、２次元の各画素の反射特性を切換えることにより任意のＷＤＭ信号について任意の波長帯の光を選択する波長選択素子と、前記波長選択素子のｘｙ方向に配列された各画素の電極を駆動することによってｘ軸及びｙ軸方向の所定の位置の画素の光反射特性を制御する波長選択素子駆動部と、を具備するようにしてもよい。
【００１８】
ここで前記波長選択素子は、ＬＣＯＳ素子としてもよい。
【００１９】
ここで前記波長選択素子は、２次元液晶アレイ素子としてもよい。
【００２０】
ここで前記波長選択器は波長ブロッカとしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳細に説明したように本発明によれば、波長選択光クロスコネクト装置を全体として構成しており、波長選択スイッチを用いることはないので、小型で実装面積が小さくなり、信頼性を向上させることができる。又ＭＥＭＳの可動部品を用いることがなく、振動や衝撃等に外乱の影響を受けにくい波長選択光クロスコネクト装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は入力方路数４、出力方路数６を有する従来の波長選択光クロスコネクト装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の第２の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置の一例を示すブロック図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第２の実施の形態による波長選択器のｘ軸方向から見た光学的な配置、図４（ｂ）はそのｙ軸方向からの光学的な配置を示す図である。
【図５】図５は本実施の形態による波長選択器に用いられるＬＣＯＳ素子を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは本実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の他の例を示す図である。
【図７】図７はＬＣＯＳ素子の駆動状態を示す図である。
【図８】図８はＬＣＯＳ素子の駆動状態に対応するフィルタの選択特性を示す図である。
【図９】図９は本発明の第３の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は本発明の第４の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は本発明の第５の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は第２〜第５の実施の形態の波長選択光クロスコネクト装置の機能をまとめた表である。
【図１３】図１３は本発明の第６の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置に用いられる経路選択素子の一例を示す図である。
【図１４】図１４は本発明の第７の実施の形態によるアドドロップ機能を加えた波長選択光クロスコネクト装置を示すブロック図である。
【図１５】図１５（ａ）は本発明の第８の実施の形態に用いられる反射型の波長選択器のｘ軸方向から見た光学的な配置、図１５（ｂ）はそのｙ軸方向からの光学的な配置を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは本発明の第８の実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の一例を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは本発明の第８の実施の形態に用いられるＬＣＯＳ素子の変調方式の他の例を示す図である。
【図１７】図１７は本発明の波長選択素子の他の例を示す図である。
【図１８】図１８は本発明の波長選択器の更に他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
図２は本発明の基本構成による波長選択光クロスコネクト装置１Ａの構成図である。波長選択光クロスコネクト装置１ＡはＮ個（Ｎは２以上の自然数）の入力方路Ｒin１〜ＲinＮと、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）の出力方路Ｒout１〜ＲoutＭを有している。この波長選択光クロスコネクト装置１Ａは、経路選択部１０Ａと、波長選択部２０Ａ、経路選択部４０Ａ及びコントローラ５０Ａによって構成される。ここで入力方路Ｒin１に入力される第１チャンネルの光信号はλ11〜λL1（Ｌは２以上の自然数）の光信号が多重化された波長多重光信号（以下、ＷＤＭ信号という）とする。入力方路Ｒin２に入力される第２チャンネルの光信号も同様に波長λ12〜λL2の光信号が多重化されたＷＤＭ信号とする。一般的に表現すると、入力方路Ｒin(k)に入力される第kチャンネルのＷＤＭ信号は、波長λ1k〜λLkの光信号が多重化されたＷＤＭ信号（ｋ＝１〜Ｎ）とする。ここで第１サフィックス（１〜Ｌ）が同一のものは同一波長を表し、第２サフィックス（１〜Ｎ）はチャンネルを表す。このＮチャンネルのＷＤＭ信号は光ファイバを介して又は直接に経路選択部１０Ａに入力される。
【００２４】
経路選択部１０Ａは夫々の入力方路に接続される第１群のＮ個の経路選択素子１１−１〜１１−Ｎを有している。夫々の経路選択素子は入力方路に加えられたＷＤＭ信号をＭ個の出力端に任意に選択して出力することができる素子である。ここで経路選択部１０Ａにおいて「経路選択」とは、出力端の少なくとも１つの経路を選択することに加えて、出力端の全ての経路を選択する場合も含む。
【００２５】
又波長選択器２０ＡはＮ×Ｍ個の入力端子とＮ×Ｍ個の出力端子を有し、夫々の入力端子に入力されるＷＤＭ信号に対して夫々波長毎に分離し、各波長に対してフィルタ操作を行って再び合成して、ＷＤＭ信号として出力するものである。波長選択器２０Ａはｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ×Ｍ）のＷＤＭ信号にフィルタ操作を行ってｉ番目のＷＤＭ信号として出力する。このフィルタ操作は典型的には特定の波長の光をブロックしたり、特定の波長の光を透過させるものである。又これに加えて透過させる波長の光レベルを等しいレベルに保つようなイコライザ機能を設けるようにしてもよい。
【００２６】
波長選択器２０Ａの出力端に接続される経路選択部４０Ａは第２群のＭ個の経路選択素子４１−１〜４１−Ｍを有している。夫々の経路選択素子はＮ個の入力端に加えられたＷＤＭ信号を選択して１つの出力端に任意に出力することができる素子である。波長選択素子４１−１は波長選択素子１１−１〜１１−Ｎの夫々の第１の出力が波長選択器２０Ａを通過した出力を入力とし、これを選択して１つのＷＤＭ信号として出力方路Ｒout１に出力するものである。この場合に１つの波長帯は１つのチャンネルのＷＤＭ信号からのものを用いる。又波長選択素子４１−２は波長選択素子１１−１〜１１−Ｎの夫々の第２の出力が波長選択器２０Ａを通過した出力を入力とし、これを選択して１つのＷＤＭ信号として出力方路Ｒout２に出力するものである。この場合に１つの波長帯は１つのチャンネルのＷＤＭ信号からのものを用いる。その他の波長選択素子についても同様である。一般的に表現すると波長選択素子４１−Ｐ（Ｐ＝１〜Ｍ）は波長選択素子１１−１〜１１−Ｎの夫々の第Ｐの出力が波長選択器２０Ａを通過した出力を入力とし、これを選択して１つのＷＤＭ信号として出力方路ＲoutＰに出力するものである。ここで経路選択部４０Ａにおいて「経路選択」とは、入力経路の少なくとも１つを選択することに加えて、入力経路の全てを選択して合成する場合も含む。
【００２７】
次にコントローラ５０ＡはＮ個の経路選択素子１１−１〜１１−Ｎ、波長選択器２０Ａ及びＭ個の経路選択素子４１−１〜４１−Ｍのスイッチング状態を制御する。又コントローラ５０Ａは波長選択器２０Ａの各ＷＤＭ信号の各波長の信号光のレベルを波長毎に制御するものである。
【００２８】
本発明による波長選択光クロスコネクト装置では波長選択部１０Ａ，４０Ａと波長選択器２０Ａを用いることによって各入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力されたＷＤＭ信号について任意の複数の波長を選択して任意の出力方路Ｒout１〜ＲoutＭに出力することができる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に本発明のより詳細な実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置１Ｂの構成図である。本実施の形態の波長選択光クロスコネクト装置１Ｂは、経路選択部１０Ｂ，波長選択器２０Ｂ，経路選択部４０Ｂとコントローラ５０Ｂによって構成される。経路選択部１０Ｂにおける第１群のＮ個の経路選択素子は、入力を出力方路数分に分岐するＮ個のスプリッタ１２−１〜１２−Ｎによって構成される。スプリッタ１２−１は入力方路Ｒin１より入力された第１チャンネルのＷＤＭ信号をＭ個に分岐し、各出力を波長選択器２０Ｂに出力するものである。スプリッタ１２−２も同様にして入力方路Ｒin２に加えられた第２チャンネルのＷＤＭ信号をＭ個に分岐して各出力を波長選択器２０Ｂに出力するものである。その他のスプリッタ１２−３〜１２−Ｎについても同様である。これによって入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号の全てについて夫々Ｍ個のＷＤＭ信号を波長選択器２０Ｂの入力とすることができる。
【００３０】
次に本実施の形態における波長選択器２０Ｂの詳細な構成について説明する。波長選択器２０ＢはＮ×Ｍ個の入力端及びＮ×Ｍ個の出力端を有している。図４において入射光の番号を第１〜第（Ｎ×Ｍ）とすると、波長選択器２０Ｂへの入射光はＮ×Ｍ個のＷＤＭ信号であり、夫々コリメートレンズ２１−１〜２１−Ｎ×Ｍに入射され、平行な光ビームとしてレンズ２２に与えられる。レンズ２２は各ＷＤＭ光をｙ軸方向に集束して一点に集光するもので、集光位置には第１の波長分散素子２３が設けられる。第１の波長分散素子２３は、回折格子やプリズム、もしくは回折格子とプリズムの組み合わせで実現することができる。波長分散素子２３は図４（ｂ）に示すように光の波長毎にｘｚ平面上で異なった方向に光を出射するものである。この光はいずれもレンズ２４に入射される。レンズ２４はｘｙ平面上で分散した光をｚ軸方向に平行に集光する第１の集光素子である。又レンズ２４の光軸に垂直に波長選択素子２５が配置される。波長選択素子２５はコントローラ５０Ｂからの出力に基づいて入射光を部分的に透過させるものであり、詳細については後述する。波長選択素子２５を透過した光はレンズ２６に入射される。レンズ２４、第１の波長分散素子２３とレンズ２６、第２の波長分散素子２７は波長選択素子２５の中心のｘｙ面に対して面対称である。レンズ２６はｘｚ平面上の平行な光を集光する第２の集光素子であり、波長分散素子２７は異なった波長成分の異なった方向からの光を合成して出射するものである。波長分散素子２７によって合成された光はレンズ２８によってｚ軸に平行でｙ軸方向に分離したＭ個のＷＤＭ光に変換される。各ＷＤＭ光はコリメートレンズ２９−１〜２９−Ｎ×Ｍを介してカップラ４２−１〜４２−Ｎ×Ｍに出力される。
【００３１】
次に実施の形態に用いられる波長選択素子２５について説明する。波長選択素子２５は図５に示すようにマトリックス状に配置された２次元のＰ×Ｑドットの画素構造の素子である。又波長選択素子２５にはコントローラ５０Ｂ内の設定部５１がドライバ５２を介して接続されている。設定部５１はｘｚ平面の光を透過する画素を選択チャンネルの選択波長に合わせて決定するものであり、ドライバ５２は所定の位置の画素の光透過特性を制御する波長選択素子の駆動部である。
【００３２】
ここで第１〜第（Ｎ×Ｍ）のＷＤＭ光を夫々ｙ軸方向に分散させると共に、波長によってｘ軸方向に分散させ、Ｍ本の平行な帯状の光として波長選択素子２５に入射したとき、第１〜第Ｎ×Ｍ番目のＷＤＭ光の入射領域Ｒ１〜Ｒ（Ｎ×Ｍ）は図５に示す長方形状の領域であるとする。即ち入射領域Ｒ１〜Ｒ（Ｎ×Ｍ）に加わる光は夫々第１〜第（Ｎ×Ｍ）のＷＤＭ光を波長選択素子２５への入力番号ｉ（ｉ＝１〜（Ｎ×Ｍ））と波長帯λｊ（ｊ＝１〜Ｌ）に応じてｘｙ平面に展開した光である。波長選択器２０Ｂでは、透過させる画素を選択することによって、任意の波長の光を選択することができる。
【００３３】
波長選択素子２５はＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）の液晶素子を用いて実現することができる。ＬＣＯＳ素子２５Ａは各画素の背面に液晶変調ドライバ５２を内蔵しているため、画素数を多くすることができ、例えば1000×1000の多数の格子状の画素から構成することができる。ＬＣＯＳ素子２５Ａでは各チャンネル毎及び波長毎に異なる位置に各光ビームが入射するので、その位置の画素を透過状態とすればその光信号を選択することができる。
【００３４】
ここでＬＣＯＳ素子２５Ａにおける変調方式の１つである位相変調方式について説明する。図６ＡはＬＣＯＳ素子を示す概略図であり、光が入射する面からｚ軸に沿って透明電極３１，液晶３２及び透明電極３３を積層して構成されている。ＬＣＯＳ素子２５Ａは１つのＷＤＭ信号の１つの波長帯を複数の画素で構成するため、複数画素について屈折率の凹凸を形成し、回折現象を発現することができる。従って透明電極３１と透明電極３３との間に電圧を印加することによって各周波数成分の回折角を独立に制御し、特定波長の入力光をｚ軸方向に直進させてそのまま透過させたり、他の波長成分の光を不要な光として回折させ、ｚ軸方向とは異なった方向に光を回折させることができる。このため各画素に印加する電圧を制御することによって、必要な画素を回折させずに透過状態とすることができる。
【００３５】
次にＬＣＯＳ素子の他の変調方式である強度変調方式について説明する。図６Ｂは強度変調方式による波長選択方法を示す図であり、入射光の入射する面には偏光子３４を配置する。偏光子３４は入射光を図中○で示す特定の偏光状態にしてＬＣＯＳ素子２５Ａに入射する。この場合にもＬＣＯＳ素子２５Ａは透明電極３１，液晶３２及び透明電極３３によって構成される。ＬＣＯＳ素子２５Ａを透過した出射光光軸上には偏光子３５を配置する。偏光子３５は入射光を図中○で示す特定の偏光状態の光のみを出射するものである。ＬＣＯＳ素子に光を入射すると、電圧の印加状態によって電極間の液晶の複屈折率差を制御することができる。従って印加する電圧の偏光状態を独立に制御することにより透過光の偏光状態を異ならせることができる。ここで液晶分子の配向成分によって電圧を制御したときに偏光面が回転するか保持されるかが決定される。例えば電圧を印加しない場合に偏光面が保持されるとすると、図中○状態で示す光がそのまま透過することとなる。一方電圧を印加すれば偏光面が回転して透過するため、透過光は偏光子３５によって遮蔽される。従って画素に加える電圧を制御して入射光を選択することができる。ここで任意数の画素を透過状態とすれば任意の複数のＷＤＭ信号光の、任意の複数の波長帯を選択することができる。
【００３６】
第２の実施の形態では夫々がλ1〜λLのＬの波長帯を有するＮ×Ｍ個のＷＤＭ信号に対して例えば３（Ｎ×Ｍ）×３Ｌの画素を有するＬＣＯＳ素子２５Ａを用いるものとする。そうすれば特定のＷＤＭ信号の特定波長、例えば図７（ａ）に示すようにｉ番目の入力のＷＤＭ光のλjの波長帯の信号を選択する場合には、３ｉ〜３ｊ＋２，３ｊ〜３ｊ＋２の９ドットの画素を透過状態とすることによってその入力番号のその波長を選択することができる。図７では透過状態とする画素を黒く示している。ここでＬＣＯＳ素子２５Ａの透過状態とした画素に光が入射すると、入射光はそのまま透過されて出力側に得られる。又選択されていない画素に入射した波長の光は回折又は遮蔽されるため、出力されない。このように特定の波長帯に対応する９画素を選択する場合には、図８（ａ）に示すようにフィルタ形状として信号スペクトル成分を包含しつつ隣接波長帯に影響のないフラットトップ型のスペクトル波形を得ることができる。
【００３７】
更にＬＣＯＳ素子２５Ａにおいてオンオフさせる画素数を制御することによってフィルタの形状も任意に設定することができる。即ち図７（ａ）においてその入力の特定波長帯の３×３の画素のうち一つの画素を選択すれば、低いレベルとすることができる。又ＬＣＯＳ素子２５Ａのｉ番目の入力の波長λj帯を選択する９画素のうち一部を選択すれば任意の波長とすることができる。こうすれば光がＬＣＯＳ素子２５Ａに入射すると、透過領域の幅に対応したパスバンドの幅が得られる。例えば図７（ｂ）に示すようにｉ番目の入力の波長λj帯を選択する９画素のうち中央の３画素を透過状態とすれば、図８（ｂ）に示すようにλj帯の中心部分の波長を選択する幅が狭い選択特性が得られる。
【００３８】
又図７（ｃ）に示すようにこれに隣接する中央の画素も同時に透過状態とすれば、図８（ｃ）に示すようにパスバンドの幅を少し広くし、ガウシアン状に近い選択特性とすることができる。
【００３９】
更に図７（ｄ）に示すように、波長λjの９画素に加えて隣接する画素の一部も透過状態とすれば、図８（ｄ）に示すようにパスバンドの幅をより広くすることができる。
【００４０】
次に波長選択器２０Ｂの出力側には、経路選択部４０Ｂが設けられる。経路選択部４０Ｂを構成する第２群の経路選択素子は、Ｍ個のカップラ４２−１〜４２−Ｍによって構成される。カップラ４２−１はスプリッタ１２−１〜１２−Ｎの夫々の第１の出力が波長選択器２０Ｂを通過した出力を入力とし、合成して１つのＷＤＭ信号として出力方路Ｒout１に出力するものである。この場合に１つの波長帯はあらかじめ波長選択器２０Ｂで１つだけ選択されているものとする。又カップラ４２−２はスプリッタ１２−１〜１２−Ｎの夫々の第２の出力が波長選択器２０Ｂを通過した出力を入力とし、合成して１つのＷＤＭ信号として出力方路Ｒout２に出力するものである。この場合に１つの波長帯はあらかじめ波長選択器２０Ｂで１つだけ選択されているものとする。その他のカップラへの入力についても同様である。一般的に表現すると、カップラ４２−Ｐ（Ｐ＝１〜Ｍ）はスプリッタ１２−１〜１２−Ｎの夫々の第Ｐの出力が波長選択器２０Ｂを通過した出力を入力とし、合成して１つのＷＤＭ信号として出力方路ＲoutＰに出力するものである。尚カップラとスプリッタとは部品としては同一のものであり、入出力を逆転させたものである。
【００４１】
この実施の形態では同一チャンネルのＷＤＭ信号を夫々Ｍ個波長選択器２０Ｂに入力し、複数の出力方路より出力することができるマルチキャスト機能が実現できる。又１つの出力方路が選択できる入力方路数はＮであるので、複数の入力方路から異なる波長帯の信号を組み合わせて１つの出力ＷＤＭ信号として出力することができる。
【００４２】
本実施の形態では波長選択光クロスコネクト装置１ＢはＮ個のスプリッタと、Ｍ個のカップラを有している。これらはいずれも波長選択スイッチと比べて故障率が極めて低い単機能部品であり、信頼性を向上させることができる。又いずれも小型な部品であり実装面積を少なくすることができるという効果が得られる。ここで波長選択光クロスコネクト装置１Ｂを小型化するため、Ｎ個のスプリッタ１１−１〜１１−Ｎと、Ｍ個のカップラ４２−１〜４２−Ｍとを同一の平面光導波路に形成してもよい。
【００４３】
又本実施の形態では波長選択器２０ＢとしてＬＣＯＳ素子を波長選択素子として用いている。このように波長選択器を構成することによって可動部品を用いる必要がないため、振動や衝撃等の外乱の影響のない波長選択光クロスコネクト装置を実現することができる。
【００４４】
又各ＬＣＯＳ素子２５Ａの画素は印加する電圧レベルを制御することによって透過率を連続的に変化させることができる。従って電圧を印加する画素とそのレベルを制御することによって種々のフィルタ特性を得ることができる。又波長選択器２０Ａの各ＷＤＭ信号出力について波長毎にパワーモニタを行い、透過させるべき波長の光についてはそのレベルを一定とするように帰還制御を行うことにより、イコライジングを実現することができる。
【００４５】
尚本実施の形態ではＷＤＭ信号の１つのチャンネルの各波長帯について３×３画素を対応させるようにしているが、更に多数の画素を対応させたり、夫々の画素について電圧レベルを制御すれば、より精密なフィルタ特性の制御が可能となる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は本発明の第３の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置１Ｃの構成図である。この実施の形態では、経路選択部１０Ｃの複数の経路選択素子を光スイッチによって構成したものである。即ち、経路選択部１０Ｃは経路選択素子としてスプリッタに代えてＮ個の１×Ｍ光スイッチ（ＯＳＷ）１３−１〜１３−Ｎを用いる。光スイッチ１３−１は第１チャンネルのＷＤＭ光信号を選択してＭ個の出力端子のうちいずれかの端子より波長選択器２０Ｂに出力するようにしたものである。光スイッチ１３−２は第２チャンネルのＷＤＭ光信号を選択してＭ個の出力端子のうちいずれかの端子より波長選択器２０Ｂに出力するようにしたものである。その他の光スイッチ１３−３〜１３−Ｎについても同様である。その他の構成は第２の実施の形態とほぼ同様であり、各光スイッチの出力を波長選択器２０Ｂに与え、波長選択器２０Ｂからの出力を経路選択部４０Ｂのカップラ４２−１〜４２−Ｍに出力する。又コントローラ５０Ｃは波長選択器２０Ｂの波長選択に加えて、光スイッチ１３−１〜１３−Ｎのスイッチング状態を制御するものとする。
【００４７】
この場合には１つの出力方路が選択できる入力方路はＮであるので、複数の入力方路から異なる波長帯の信号を組み合わせて１つの出力ＷＤＭ信号として出力することができる。又各出力方路の出力として入力方路Ｒin１〜ＲinＮの全てから任意の波長の光信号を選択することもできる。この場合には入力側の経路選択部１０Ｃに光スイッチを設けているため、光のロスは少なくなるが、１つの出力方路が全ての入力方路のＷＤＭ光信号を選択した場合には、他の出力方路からは光信号を出力することはなくなる。即ち、１つの入力方路に加わるＷＤＭ信号を複数の出力方路より出力するマルチキャスト機能を実現することはできない。
【００４８】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。図１０は本発明の第４の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置１Ｄの構成図である。この実施の形態では出力側の波長選択部４０Ｃは経路選択素子としてカップラ４２−１〜４２−Ｍに代えて、Ｍ個のＮ×１光スイッチ（ＯＳＷ）４３−１〜４３−Ｍを用いて構成したものである。その他の構成は第２の実施の形態と同様であり、入力方路には経路選択部１０Ｂとしてスプリッタ１２−１〜１２−Ｎを用い、夫々Ｍ個の出力を波長選択器２０Ｂに出力する。光スイッチ４３−１はスプリッタ１２−１〜１２−Ｎの夫々の第１の出力が波長選択器２０Ｂを通過した出力を入力とし、このうち１つを選択して１つのＷＤＭ信号として出力方路Ｒout１に出力するものである。又光スイッチ４３−２はスプリッタ１２−１〜１２−Ｎの夫々の第２の出力が波長選択器２０Ｂを通過した出力を入力とし、このうち１つを選択して１つのＷＤＭ信号として出力方路Ｒout２に出力するものである。他の光スイッチ４３−３〜４３−Ｍについても同様である。又コントローラ５０Ｄは波長選択器２０Ｂの波長を選択を制御するだけでなく、光スイッチ４３−１〜４３−Ｍのスイッチング状態を制御するものである。
【００４９】
この場合には出力側の経路選択素子を光スイッチとしているため、１つの出力方路から見て選択可能な入力方路数は１つとなる。一方入力側にスプリッタ１２−１〜１２−Ｎを設けているため、１つの入力方路に加えられたＷＤＭ光信号を複数の出力方路より出力するマルチキャスト機能を実現することができる。更に出力側の経路選択素子を光スイッチとしているため、光のロスは少なくなる。
【００５０】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態について説明する。図１１は本発明の第５の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置１Ｅの構成図である。この実施の形態では入力側の経路選択部１０Ｃの各素子を光スイッチ１３−１〜１３−Ｎとすると共に、出力側の経路選択部４０Ｃの各素子を光スイッチ４３−１〜４３−Ｍで構成したものである。コントローラ５０Ｅは波長選択器２０Ｂの波長選択に加えて光スイッチ１３−１〜１３−Ｎ，４３−１〜３２−Ｍのスイッチング状態を制御するものとする。
【００５１】
この場合には１つの出力方路の出力として複数の入力方路からの波長を混在して出力することはできなくなる。又１つの入力方路のＷＤＭ信号を複数の出力方路より出力することはできなくなるが、波長選択素子を用いているため、夫々の入力方路のＷＤＭ信号の波長を波長単位でフィルタリングすることができ、光ロスは最も少なくすることができる。
【００５２】
図１２は前述した第２〜第５の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置の経路選択部の構成とその機能を示したものである。ここで入力方路選択数とは、１つの出力方路が選択可能な入力方路の数である。
【００５３】
（第６の実施の形態）
次に本発明の第６の実施の形態について説明する。この実施の形態では経路選択素子として光スイッチやスプリッタ，カップラに代えて、図１３に示すように光導波路１４上に形成されたＹ字型の分岐回路を用い、分岐点に重畳して加熱層１５を配置し、選択的に加熱層に加える電流を制御することによってスプリッタやカップラと光スイッチの機能を外部から制御可能になるようにしたものである。その他の構成については第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５４】
例えば図１３の構成においては１つの入力方路にＹ字分岐路をツリー型に組み合わせることによって８つの出力としている。各分岐部分の加熱層に分岐を許容するレベルの電圧を印加することによって各出力端に等分割した出力を出すようにすることもできるし、又いずれかの出力端に入力端から加わったＷＤＭ信号をそのまま出力するようにすることもできる。このＹ字型分岐路に代えて、方向性結合器を用いて構成してよい。こうすればスイッチとして用いることもでき、スプリッタとして用いることもでき、これらの機能を制御することによっていずれかの機能を達成することもできる。出力側の経路選択素子についても図１３において入出力を逆方向とすることにより１つの入力を選択したり、各入力をそのまま重畳させて１つの出力とすることができる。こうして夫々の経路選択素子を光導波路上に形成することによって第２〜第５の実施の形態の機能を切り換えることができる。この場合は光導波路を用いて構成されるため、故障率が低く小型で実装面積が小さくなり、伝送信頼性を向上させることができる。
【００５５】
（第７の実施の形態）
次に本発明の第７の実施の形態について説明する。図１４は第７の実施の形態による波長選択光クロスコネクト装置１Ｆの構成図である。この実施の形態は前述した第２の実施の形態の波長選択光クロスコネクト装置にアドドロップ機能を加え、４入力４出力の波長選択光クロスコネクト装置１Ｆ（Ｎ＝Ｍ＝４）として構成したものである。この実施の形態では入力側の経路選択部は４つのスプリッタ１６−１〜１６−４により構成される。波長選択器は４入力４出力の４つの波長選択器２０Ｃ−１〜２０Ｃ−４によって構成される。又出力側の経路選択部は４つのカップラ４４−１〜４４−４によって構成される。
【００５６】
本図において入力方路Ｒin１〜Ｒin４には夫々スプリッタ１６−１〜１６−４が接続される。スプリッタ１６−１は入力信号を４つのＷＤＭ信号に分割し、波長選択器２０Ｃ−１に与えるものである。他のスプリッタ１６−２〜１６−４についても入力信号を４つのＷＤＭ信号に分割し、夫々波長選択器２０Ｃ−２〜２０Ｃ−４に与えるものである。波長選択器２０Ｃ−１は前述した波長選択器と同様に、４つの入力の夫々について、波長毎に分離してフィルタ操作を行う。スプリッタ１６−１から得られる第１の入力についてはフィルタ操作を行った後、ドロップ（Ｄｒｏｐ）出力とする。第２〜第４の入力については、同一の入出力チャンネルとは異なるチャンネルの３つのカップラ４４−２〜４４〜４に夫々出力するものである。他の波長選択器２０Ｃ−２〜２０Ｃ−４についても同様である。尚図１４では各波長選択器２０Ｃ−１〜２０Ｃ−４を制御するコントローラについては図示を省略している。
【００５７】
カップラ４４−１は３つの波長選択器２０Ｃ−２，２０Ｃ−３，２０Ｃ−４の夫々の１つの出力と、アド（Ａｄｄ）端子から加えられる特定波長の光信号とを合成して、出力端Ｒout１より出力するものである。カップラ４４−２は波長選択器２０Ｃ−１，２０Ｃ−３，２０Ｃ−４の夫々の１つの出力と、１つのアド（Ａｄｄ）端子から加えられる特定波長の光信号とを合成して、Ｒout２より出力するものである。又カップラ４４−３は２０Ｃ−１，２０Ｃ−２，２０Ｃ−４の１つの出力とアド端子に加わる特定波長の光信号とを合成して、Ｒout３より出力するものである。カップラ４４−４は２０Ｃ−１，２０Ｃ−２，２０Ｃ−３の１つの出力とアド端子に加わる特定波長の光信号とを合成して、Ｒout４より出力するものである。こうすれば光クロスコネクト装置にアドドロップ機能を加えてＲＯＤＡＭ装置を実現することができる。
【００５８】
ここでは波長選択器を４入力４出力の４つの波長選択器２０Ｃ−１〜２０Ｃ−４で構成しているが、１６入力１６出力の１つの波長選択器を用いて構成することもできる。
【００５９】
（第８の実施の形態）
第２〜第７の実施の形態では波長選択器としてＬＣＯＳによる透過型の波長選択器について説明しているが、反射型の波長選択器２０Ｄとすることもできる。図１５（ａ）は反射型の波長選択器２０Ｄの光学素子の構成を示すｘ軸方向から見た側面図、図１５（ｂ）はそのｙ軸方向から見た側面図である。入射光はＮ×ＭのＷＤＭ信号光であり、各ＷＤＭ光は夫々波長λ1〜λLの光信号が多重化されたものである。各ＷＤＭ光は夫々光ファイバ６１−１〜６１−Ｎ×Ｍを介してサーキュレータ６２−１〜６２−Ｎ×Ｍに与えられる。入射光は光ファイバ６１−１〜６１−Ｎ×Ｍを介してサーキュレータ６２−１〜６２−Ｎ×Ｍに入力してもよく、又直接入力してもよい。サーキュレータ６２−１〜６２−Ｎ×Ｍは入射光を光ファイバ６３−１〜６３−Ｎ×Ｍを介してコリメートレンズ６４−１〜６４−Ｎ×Ｍに出射すると共に、光ファイバ６３−１〜６３−Ｎ×Ｍから入射された光を光ファイバ６５−１〜６５−Ｎ×Ｍに出射するものである。又光ファイバ６３−１〜６３−Ｎ×Ｍを介してコリメートレンズ６４−１〜６４−Ｎ×Ｍから出射された光はｚ軸方向に互いに平行であり、全チャンネルのＷＤＭ光はレンズ６６によって焦点の位置で一点に集光され、集光された位置に配置された波長分散素子６７に入射される。波長分散素子６７は光を波長に応じてｘ軸方向の異なった方向に分散するものである。ここで波長分散素子６７としては、透過型又は反射型の回折格子であってもよく、又プリズム等を用いてもよい。又回折格子とプリズムを組み合わせた構成でもよい。こうして波長分散素子６７で分散された光は集光素子であるレンズ６８に与えられる。レンズ６８はｘｚ平面上で分散した光をｚ軸方向に平行に集光する集光素子であって、集光した光は波長選択素子６９に垂直に入射される。
【００６０】
尚ここでは図１５（ｂ）に最短波長λ1及び最長波長λLの光を例示しているが、入射光は波長λ1〜λLまでの間で多数のスペクトルを有するＷＤＭ信号光であるので、ｘｚ平面に沿って展開されたＮ×Ｍ個のＷＤＭ信号光が帯状に波長選択素子６９に加わる。波長選択素子６９は入射光を選択的に反射するものであり、その反射特性に応じて光フィルタの選択特性が決定される。波長選択素子６９によって反射された光は、同一の経路を通ってレンズ６８に加わり、再び波長分散素子６７に加わる。波長分散素子６７は反射光に対しては元の入射光と同一方向に集束し、集束した光をレンズ６６に入射する。レンズ６６は入射光と同一の経路で光をｚ軸に平行な光に変換し、コリメートレンズ６４−１〜６４−Ｎ×Ｍを介して光ファイバ６３−１〜６３−Ｎ×Ｍに出射する。この光はサーキュレータ６２−１〜６２−Ｎ×Ｍによって光ファイバ６５―１〜６５−Ｎ×Ｍに出射される。ここで光ファイバ６１−１〜６１−Ｎ×Ｍ，６３−１〜６３−Ｎ×Ｍ，６５―１〜６５−Ｎ×Ｍとサーキュレータ６２−１〜６２−Ｎ×Ｍ、コリメートレンズ６４−１〜６４−Ｎ×Ｍ、およびレンズ６６は、Ｎ×Ｍ個のＷＤＭ信号光を入射し、選択された光を出射する入出射部を構成している。尚サーキュレータ６２−１〜６２−Ｎ×Ｍはファイバ型である必要はなく、空間型を用いる場合は光ファイバ６３−１〜６３−Ｎ×Ｍは不要である。
【００６１】
次に反射型の波長選択器２０Ｄに用いられる波長選択素子６９は、前述したＬＣＯＳ素子を反射型とすることで実現できる。反射型のＬＣＯＳ素子６９Ａは各画素の背面に液晶変調ドライバを内蔵しているため、画素数を多くすることができる。ＬＣＯＳ素子６９Ａでは各ＷＤＭ信号毎及び波長毎に異なる位置に各光ビームが入射するので、その位置の画素を反射状態とすればその光信号を選択することができる。ここで透過型のＬＣＯＳ素子２５Ａと同様に、１つの入力ＷＤＭ信号の１つの波長を多数の画素で構成すれば、図７，図８に示すように種々のフィルタ形状とすることができる。
【００６２】
ここで波長型のＬＣＯＳ素子６９Ａにおける変調方式の１つである位相変調方式について説明する。図１６ＡはＬＣＯＳ素子６９Ａを示す概略図であり、光が入射する面からｚ軸に沿って透明電極７１，液晶７２及び背面反射電極７３を積層して構成されている。ＬＣＯＳ素子６９Ａは１つのチャンネルの１つの波長帯を複数の画素で構成するため、複数画素について屈折率の凹凸を形成し、回折現象を発現することができる。従って透明電極７１と背面反射電極７３との間に電圧を印加することによって各周波数成分の回折角を独立に制御し、特定波長の入力光をそのまま入射方向に反射させたり、他の波長成分の光を不要な光として回折させ、入射方向とは異なった方向に光を反射させることができる。このため各画素に印加する電圧を制御することによって、必要な画素を回折させずに正反射状態とすることができる。
【００６３】
次にＬＣＯＳ素子６９Ａの他の変調方式である強度変調方式について説明する。図１６Ｂは強度変調方式による波長選択方法を示す図であり、入出射光の入射する面には偏光子７４を配置する。偏光子７４は入射光を図中○で示す特定の偏光状態にして反射型のＬＣＯＳ素子６９Ａに入射する。この場合にもＬＣＯＳ素子６９Ａは透明電極７１，液晶７２及び背面反射電極７３によって構成される。ＬＣＯＳ素子６９Ａに光を入射すると、電圧の印加状態によって電極間の液晶の複屈折率差を制御することができる。従って印加する電圧の偏光状態を独立に制御することにより反射光の偏光状態を異ならせることができる。ここで液晶分子の配向成分によって電圧を制御したときに偏光面が回転するか保持されるかが決定される。例えば電圧を印加しない場合に偏光面が保持されるとすると、図中○状態で示す光がそのまま反射することとなる。一方電圧を印加すれば偏光面が回転して反射するため、反射光は偏光子７４によって遮蔽される。従って画素に加える電圧を制御して入射光を選択することができる。ここで任意数の画素を反射状態とすれば任意の複数のＷＤＭ信号光の任意の複数の波長帯を選択することができる。
【００６４】
次に前述した第１〜第７の実施の形態では波長選択器の波長選択素子２５としてＬＣＯＳ素子２５Ａを用いているが、波長選択素子２５としては、ＬＣＯＳ構造ではない２Ｄ電極アレイを有する液晶素子２５Ｂを用いることができる。ＬＣＯＳ素子の場合には画素の背面に液晶ドライバが内蔵されているが、２Ｄ電極アレイ液晶素子２５Ｂは液晶変調用のドライバ５２が素子の外部に装備されており、画素数をＬＣＯＳ素子のように多くすることは難しくなる。従って図１７に示すように、Ｎ×Ｍの入力ＷＤＭ信号について夫々λ1〜λLのＬ波長を２次元に展開した数Ｌ×Ｎ×Ｍに対応するように、Ｌ×Ｍ×Ｎ構成の画素とすることが好ましい。この場合にはフィルタ形状を変化させることはできないが、１つの入力ＷＤＭ信号から任意の複数波長帯を選択することができる。この場合は前述した強度変調方式のみを実現することができる。又画素について電圧レベルを変化させることによって透過レベルを変化させることが可能となる。尚、第８の実施の形態に用いた反射型のＬＣＯＳ素子６９Ａに代えて、反射型の２Ｄ電極アレイを有する液晶素子を用いてもよい。
【００６５】
また第２〜第８の実施の形態では波長選択器にＬＣＯＳによる波長選択素子２５Ａ又は波長選択素子６９Ａを用いているが、波長選択器として図１８に示すように第１〜第Ｎ×Ｍの入力に対してＮ×Ｍ個の波長ブロッカ２０Ｅ−１〜２０Ｅ−（Ｎ×Ｍ）を用いて波長選択器を構成することもできる。波長ブロッカはＷＤＭ信号の任意の波長の信号を透過したりブロックすることができる素子である。又この場合に各波長の信号レベルをパワーモニタによって検出し、出力を制御することによって通過させる帯域の波長のレベルを揃えるようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は光ネットワークの分岐点に設けられる光ノードの波長選択装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ  波長選択光クロスコネクト装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ  経路選択部
１１−１〜１１−Ｎ，４１−１〜４１−Ｍ  経路選択素子
１２−１〜１２−Ｍ，１４−１〜１４−４  スプリッタ
１３−１〜１３−Ｎ  １×Ｍ光スイッチ
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ−１〜２０Ｃ−４，２０Ｄ  波長選択器
２０Ｅ−１〜２０Ｅ−（Ｎ×Ｍ）  波長ブロッカ
２１−１〜２１−Ｎ×Ｍ，２９−１〜２９−Ｎ×Ｍ，６４−１〜６４−Ｎ×Ｍ  コリメートレンズ
２２，２４，２６，２８  レンズ
２３，２７，６７  波長分散素子
２５，６９  波長選択素子
２５Ａ，６９Ａ  ＬＣＯＳ素子
２５Ｂ  ２Ｄ電極アレイ液晶素子
３１，３３，７１  透明電極
３２，７２  液晶
３４，２５  偏光子
４２−１〜４２−Ｍ，４４−１〜４４−４  カップラ
４３−１〜４３−Ｍ  Ｎ×１光スイッチ
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ  コントローラ
７３  背面反射電極
【図１】
2012028929.tif 000003
【図２】
2012028929.tif 000004
【図３】
2012028929.tif 000005
【図４】
2012028929.tif 000006
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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