(57)【要約】【課題】必要な単位スイッチの数を小さくすることが可能な光スイッチを提供すること。【解決手段】Ｎ入力×Ｍ出力（但し、Ｎは、自然数ｎについてＮ＝２ｎ−１又はＮ＝２ｎを満たす整数である。）の光スイッチは、ｎ個の振分部１１０を有する入力部１００と、３つの中間部２００と、Ｍ個の連結部３１０を有する出力部３００とを備えている。振分部１１０は、１対の外部入力ポート１１２，１１４に入力された光信号を、中間部２００のいずれかに出力する。中間部２００は、振分部１１０から出力された光信号を、連結部３１０のいずれかに出力する。【選択図】図１
2016178508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ入力×Ｍ出力（但し、Ｎは、自然数ｎについてＮ＝２ｎ−１又はＮ＝２ｎを満たす整数であり、Ｍは、自然数ｍについてＭ＝２ｍ又はＭ＝２ｍ＋１を満たす整数である。）の光スイッチであって、
前記光スイッチは、ｎ個の振分部を有する入力部と、３つの中間部と、Ｍ個の連結部を有する出力部とを備えており、
前記振分部の夫々には、１つ又は２つの外部入力ポートと、３つの第１内部出力ポートと、３つの第２内部出力ポートとが割り当てられており、これにより、前記入力部は、全体として、Ｎ個の前記外部入力ポートと、３ｎ個の前記第１内部出力ポートと、３ｎ個の前記第２内部出力ポートとを有しており、
前記振分部の夫々は、割り当てられた前記外部入力ポートの夫々に入力された光信号を、割り当てられた前記第１内部出力ポート及び前記第２内部出力ポートのうちの１つに出力可能であり、
前記中間部の夫々は、ｎ行×（Ｍ−ｍ）列のクロスバースイッチであり、且つ、ｎ個の第１中間入力ポートと、ｎ個の第２中間入力ポートと、（Ｍ−ｍ）個の第１中間出力ポートと、（Ｍ−ｍ）個の第２中間出力ポートとを有しており、
前記振分部の夫々に割り当てられた３つの前記第１内部出力ポートは、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第１中間入力ポートに夫々接続されており、前記振分部の夫々に割り当てられた３つの前記第２内部出力ポートは、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第２中間入力ポートに夫々接続されており、
前記第１中間入力ポートに入力された光信号は、前記第１中間出力ポートに出力可能であり、前記第２中間入力ポートに入力された光信号は、前記第２中間出力ポートに出力可能であり、
前記連結部の夫々には、３つの内部入力ポートと、１つの外部出力ポートとが割り当てられており、これにより、前記出力部は、全体として、３Ｍ個の前記内部入力ポートと、Ｍ個の前記外部出力ポートとを有しており、
前記連結部の夫々に割り当てられた３つの内部入力ポートは、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第１中間出力ポート、又は、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第２中間出力ポートに夫々接続されており、
前記連結部の夫々は、割り当てられた前記内部入力ポートのいずれかに入力された光信号を、割り当てられた前記外部出力ポートに出力可能である
光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ入力×Ｍ出力（但し、Ｎは１以上の整数であり、Ｍは２以上の整数である。）の光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、このタイプの光スイッチが開示されている。
【０００３】
特許文献１には、従来の光スイッチとして、４入力×４出力の光スイッチが示されている（特許文献１の図５参照）。図１３及び図１４を参照すると、この従来の光スイッチ９０は、複数の単位スイッチ１９０からなるクロスバースイッチである。
【０００４】
図１３を参照すると、単位スイッチ１９０の夫々は、光信号を入出力するために使用される４つのポート、具体的には、第１ポート１９２と、第２ポート１９４と、第３ポート１９６と、第４ポート１９８とを有している。また、単位スイッチ１９０の夫々は、制御装置（図示せず）から受けた制御信号１９０Ｃによって、２つの状態の間を遷移可能である。
【０００５】
詳しくは、制御装置（図示せず）は、１ビットの制御信号１９０Ｃとして、バー接続を指示する信号”０”又はクロス接続を指示する信号”１”のいずれかを出力する。単位スイッチ１９０は、制御信号１９０Ｃとして信号”０”を受けると、バー接続された第１状態に遷移し、光信号は、第１ポート１９２と第４ポート１９８との間や、第２ポート１９４と第３ポート１９６との間を通過可能になる（図１３（Ａ）参照）。一方、単位スイッチ１９０は、制御信号１９０Ｃとして信号”１”を受けると、クロス接続された第２状態に遷移し、光信号は、第１ポート１９２と第３ポート１９６との間や、第２ポート１９４と第４ポート１９８との間を通過可能になる（図１３（Ｂ）参照）。
【０００６】
以上の説明から理解されるように、第１ポート１９２及び第２ポート１９４の夫々は、単位スイッチ１９０の入力ポートして使用でき、第３ポート１９６及び第４ポート１９８の夫々は、単位スイッチ１９０の出力ポートして使用できる。換言すれば、単位スイッチ１９０は、２入力×２出力の光スイッチとして使用できる。このような単位スイッチ１９０は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いて構成できる。
【０００７】
図１４を参照すると、光スイッチ９０においては、１６個の単位スイッチ１９０が、４行×４列に配置されている。単位スイッチ１９０の第３ポート１９６は、右端の列の単位スイッチ１９０を除き、右方の単位スイッチ１９０の第１ポート１９２に接続されている。また、単位スイッチ１９０の第４ポート１９８は、下端の行の単位スイッチ１９０を除き、下方の単位スイッチ１９０の第２ポート１９４に接続されている。
【０００８】
この構成により、左端の列の４つの単位スイッチ１９０の第１ポート１９２は、光スイッチ９０全体の入力ポート９０２として機能する。また、下端の行の４つの単位スイッチ１９０の第４ポート１９８は、光スイッチ９０全体の出力ポート９０８として機能する。制御信号１９０Ｃによって単位スイッチ１９０の状態を遷移させることで、入力ポート９０２に入力された光信号を、出力ポート９０８に出力できる。例えば、上から２行目の入力ポート９０２に入力された光信号を左から３列目の出力ポートに出力する場合、上から２行目かつ左から３列目の単位スイッチ１９０を第１状態とし、他の単位スイッチ１９０を第２状態とすればよい。
【０００９】
以上の説明から理解されるように、Ｎ×Ｍ個の単位スイッチ１９０をＮ行×Ｍ列に配置することで、Ｎ個の入力ポートとＭ個の出力ポートの間で光信号を交換する光スイッチが構成できる。このようなクロスバースイッチは、光スイッチとして広く使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２５８７０５号公報（従来技術を示す図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
クロスバースイッチの単位スイッチの数はＮ×Ｍである。例えば、Ｎ＝Ｍの場合、単位スイッチの数は、Ｎ２である。このことから理解されるように、従来の光スイッチは、入力ポートや出力ポートが増えて回路規模が大きくなると、必要な単位スイッチの数が急激に増加する。これにより光スイッチのコストが増加する。
【００１２】
そこで、本発明は、必要な単位スイッチの数を小さくすることが可能な光スイッチ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】
【００１３】
本発明は、第１の光スイッチとして、
Ｎ入力×Ｍ出力（但し、Ｎは、自然数ｎについてＮ＝２ｎ−１又はＮ＝２ｎを満たす整数であり、Ｍは、自然数ｍについてＭ＝２ｍ又はＭ＝２ｍ＋１を満たす整数である。）の光スイッチであって、
前記光スイッチは、ｎ個の振分部を有する入力部と、３つの中間部と、Ｍ個の連結部を有する出力部とを備えており、
前記振分部の夫々には、１つ又は２つの外部入力ポートと、３つの第１内部出力ポートと、３つの第２内部出力ポートとが割り当てられており、これにより、前記入力部は、全体として、Ｎ個の前記外部入力ポートと、３ｎ個の前記第１内部出力ポートと、３ｎ個の前記第２内部出力ポートとを有しており、
前記振分部の夫々は、割り当てられた前記外部入力ポートの夫々に入力された光信号を、割り当てられた前記第１内部出力ポート及び前記第２内部出力ポートのうちの１つに出力可能であり、
前記中間部の夫々は、ｎ行×（Ｍ−ｍ）列のクロスバースイッチであり、且つ、ｎ個の第１中間入力ポートと、ｎ個の第２中間入力ポートと、（Ｍ−ｍ）個の第１中間出力ポートと、（Ｍ−ｍ）個の第２中間出力ポートとを有しており、
前記振分部の夫々に割り当てられた３つの前記第１内部出力ポートは、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第１中間入力ポートに夫々接続されており、前記振分部の夫々に割り当てられた３つの前記第２内部出力ポートは、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第２中間入力ポートに夫々接続されており、
前記第１中間入力ポートに入力された光信号は、前記第１中間出力ポートに出力可能であり、前記第２中間入力ポートに入力された光信号は、前記第２中間出力ポートに出力可能であり、
前記連結部の夫々には、３つの内部入力ポートと、１つの外部出力ポートとが割り当てられており、これにより、前記出力部は、全体として、３Ｍ個の前記内部入力ポートと、Ｍ個の前記外部出力ポートとを有しており、
前記連結部の夫々に割り当てられた３つの内部入力ポートは、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第１中間出力ポート、又は、３つの前記中間部から１つずつ選択された３つの前記第２中間出力ポートに夫々接続されており、
前記連結部の夫々は、割り当てられた前記内部入力ポートのいずれかに入力された光信号を、割り当てられた前記外部出力ポートに出力可能である
光スイッチを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるＮ入力×Ｍ出力の光スイッチによれば、中間部は、３ｎ（Ｍ−ｍ）個の単位スイッチによって構成できる。また、入力部は、高々１２ｎ個の単位スイッチによって構成できる。例えば、Ｎ及びＭが偶数であり且つ互いに等しい場合（即ち、Ｎ＝２ｎ且つＭ＝２ｎの場合）、必要な単位スイッチの数は高々（３Ｎ２／４＋６Ｎ）である。このため、回路規模が大きくなるほど、必要な単位スイッチの数を、従来のクロスバースイッチに必要な単位スイッチの数（Ｎ２）に比べて削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光スイッチを示す構成図である。
【図２】図１の光スイッチの入力部の振分部を示す構成図である。
【図３】図１の光スイッチの入力部の他の振分部を示す構成図である。
【図４】図１の光スイッチの中間部を示す構成図である。
【図５】図４の中間部の単位スイッチを示す構成図である。図５（Ａ）に示された単位スイッチは第１状態にあり、図５（Ｂ）に示された単位スイッチは第２状態にある。
【図６】図１の光スイッチの出力部の連結部を示す構成図である。
【図７】図１の光スイッチであって２入力×２出力の光スイッチを示す構成図である。
【図８】図７の光スイッチにおける光信号の経路の例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による光スイッチを示す構成図である。
【図１０】図９の光スイッチの振分部を示す構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による光スイッチの振分部を示す構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による光スイッチの振分部を示す構成図である。
【図１３】振分部の単位スイッチを示す構成図である。図１３（Ａ）に示された単位スイッチは第１状態にあり、図１３（Ｂ）に示された単位スイッチは第２状態にある。
【図１４】従来の光スイッチ（クロスバースイッチ）を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態による光スイッチ１０は、Ｎ入力×Ｍ出力（但し、Ｎは、自然数ｎについてＮ＝２ｎ−１又はＮ＝２ｎを満たす整数であり、Ｍは、自然数ｍについてＭ＝２ｍ又はＭ＝２ｍ＋１を満たす整数である。）の光スイッチである。光スイッチ１０は、１以上の振分部１１０を有する入力部１００と、３つの中間部２００と、Ｍ個の連結部３１０を有する出力部３００とを備えている。
【００１７】
図２及び図３を参照すると、本実施の形態においてＮが偶数の場合（即ち、Ｎ＝２ｎの場合）、入力部１００は、ｎ個の振分部１１０から構成される。一方、Ｎが奇数の場合（即ち、Ｎ＝２ｎ−１の場合）、入力部１００は、（ｎ−１）個の振分部１１０と、１つの振分部１１０′とから構成される。換言すれば、入力部１００は、ｎ個の振分部１１０，１１０′を有している。
【００１８】
図２に示されるように、振分部１１０の夫々は、１２個の単位スイッチ１９０からなる２行×６列のクロスバースイッチである。詳しくは、振分部１１０の夫々は、２つの外部入力ポート１１２，１１４と、３つの第１内部出力ポート（内部出力ポート）１１６と、３つの第２内部出力ポート（内部出力ポート）１１８とを有している。振分部１１０は、従来のクロスバースイッチ（図１４参照）と同様に機能する。詳しくは、外部入力ポート１１２，１１４に入力された光信号は、制御信号１９０Ｃ（図１３参照）によって単位スイッチ１９０の状態を遷移させることで、６つの内部出力ポート１１６，１１８のいずれかに出力される。
【００１９】
図３に示されるように、振分部１１０′は、６個の単位スイッチ１９０からなる１行×６列のクロスバースイッチである。詳しくは、振分部１１０′は、１つの外部入力ポート１１２と、３つの第１内部出力ポート１１６と、３つの第２内部出力ポート１１８とを有している。振分部１１０′も、従来のクロスバースイッチ（図１４参照）と同様に機能する。
【００２０】
図１乃至図３を参照すると、振分部１１０，１１０′は、入力部１００に入力される光信号を２つずつｎ対に分けて制御し、６つに振り分けて出力するための部位である。振分部は、このように機能する限り、どのように構成されていてもよい。例えば、入力部１００は、Ｎが奇数の場合も、ｎ個の振分部１１０を有していてもよい。この場合、１つの振分部１１０の外部入力ポート１１２，１１４のうちの１つは、実際には使用されない。更に、入力部１００は、全体としてｎ個の振分部として機能できる限り、どのように構成されていてもよい。例えば、入力部１００は、単位スイッチ１９０以外の光部品から構成されていてもよい。
【００２１】
以上の説明から理解されるように、振分部１１０，１１０′の夫々には、１つ又は２つの外部入力ポート１１２，１１４と、３つの第１内部出力ポート１１６と、３つの第２内部出力ポート１１８とが割り当てられている。これにより、入力部１００は、全体として、Ｎ個の外部入力ポート１１２，１１４と、３ｎ個の第１内部出力ポート１１６と、３ｎ個の第２内部出力ポート１１８とを有している。また、振分部１１０，１１０′の夫々は、割り当てられた外部入力ポート１１２，１１４の夫々に入力された光信号を、割り当てられた第１内部出力ポート１１６及び第２内部出力ポート１１８のうちの１つに出力可能である。
【００２２】
図１及び図４を参照すると、中間部２００の夫々は、ｎ×（Ｍ−ｍ）個の単位スイッチ２９０からなるｎ行×（Ｍ−ｍ）列のクロスバースイッチである。図５を図１３と併せて参照すると、単位スイッチ２９０は、単位スイッチ１９０と実質的に同一の構造を有している。換言すれば、中間部２００（図４参照）は、実際には、入力部１００（図２及び図３参照）の単位スイッチ１９０を使用して構成できる。
【００２３】
図５を参照すると、単位スイッチ２９０の夫々は、光信号を入出力するために使用される４つのポート、具体的には、第１ポート２９２と、第２ポート２９４と、第３ポート２９６と、第４ポート２９８とを有している。また、単位スイッチ２９０の夫々は、単位スイッチ１９０（図１３参照）と同様に、制御装置（図示せず）から受けた制御信号２９０Ｃによって、第１状態（図５（Ａ）に示すバー接続状態）と、第２状態（図５（Ｂ）に示すクロス接続状態）との間を遷移可能である。
【００２４】
詳しくは、単位スイッチ２９０が第１状態にあるとき、光信号は、第１ポート２９２と第３ポート２９６との間や、第２ポート２９４と第４ポート２９８との間を通過可能になる（図５（Ａ）参照）。一方、単位スイッチ２９０が第２状態にあるとき、光信号は、第１ポート２９２と第２ポート２９４との間や、第３ポート２９６と第４ポート２９８との間を通過可能になる（図５（Ｂ）参照）。
【００２５】
図４を参照すると、中間部２００の夫々においては、単位スイッチ２９０が、ｎ行×（Ｍ−ｍ）列に配置されている。右端の列の単位スイッチ２９０を除き、単位スイッチ２９０の第２ポート２９４は、右方の単位スイッチ２９０の第１ポート２９２に接続されている。また、下端の行の単位スイッチ２９０を除き、単位スイッチ２９０の第４ポート２９８は、下方の単位スイッチ２９０の第３ポート２９６に接続されている。
【００２６】
この構成により、左端の列の単位スイッチ２９０の第１ポート２９２は、中間部２００全体の入力ポートである第１中間入力ポート（中間入力ポート）２０２として機能し、右端の列の単位スイッチ２９０の第２ポート２９４は、中間部２００全体の入力ポートである第２中間入力ポート（中間入力ポート）２０４として機能する。また、上端の行の単位スイッチ２９０の第３ポート２９６は、中間部２００全体の出力ポートである第１中間出力ポート（中間出力ポート）２０６として機能し、下端の行の単位スイッチ２９０の第４ポート２９８は、中間部２００全体の出力ポートである第２中間出力ポート（中間出力ポート）２０８として機能する。
【００２７】
これにより、中間部２００の夫々は、ｎ個の第１中間入力ポート２０２と、ｎ個の第２中間入力ポート２０４と、（Ｍ−ｍ）個の第１中間出力ポート２０６と、（Ｍ−ｍ）個の第２中間出力ポート２０８とを有している。
【００２８】
図４及び図５を参照すると、第１中間入力ポート２０２に入力された光信号は、各単位スイッチ２９０において、右方又は上方のいずれか一方に進むことができる。同様に、第２中間入力ポート２０４に入力された光信号は、各単位スイッチ２９０において、左方又は下方のいずれか一方に進むことができる。このため、制御信号２９０Ｃによって単位スイッチ２９０の状態を遷移させることで、第１中間入力ポート２０２に入力された光信号は、第１中間出力ポート２０６に出力可能であり、第２中間入力ポート２０４に入力された光信号は、第２中間出力ポート２０８に出力可能である。
【００２９】
図１乃至図４を参照すると、ｎ個の振分部１１０，１１０′（より具体的には、振分部ＡＳ１乃至ＡＳｎ）の夫々に割り当てられた３つの第１内部出力ポート１１６は、３つの中間部２００（より具体的には、中間部ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３）から１つずつ選択された３つの第１中間入力ポート２０２に夫々接続されている。また、振分部１１０，１１０′の夫々に割り当てられた３つの第２内部出力ポート１１８は、３つの中間部２００から１つずつ選択された３つの第２中間入力ポート２０４に夫々接続されている。これにより、光信号は、入力部１００の外部入力ポート１１２，１１４のいずれに入力された場合も、制御信号２９０Ｃ（図５参照）によって単位スイッチ２９０の状態を遷移させることで、３つの中間部２００の中間出力ポート２０６，２０８のいずれから出力することも可能である。
【００３０】
図１及び図６を参照すると、本実施の形態による連結部３１０の夫々は、１つの光カプラ３９０から構成されている。光カプラ３９０は、３つの内部入力ポート３１２と、１つの外部出力ポート３１６とを有している。換言すれば、連結部３１０の夫々には、３つの内部入力ポート３１２と、１つの外部出力ポート３１６とが割り当てられており、これにより、出力部３００は、全体として、３Ｍ個の内部入力ポート３１２と、Ｍ個の外部出力ポート３１６とを有している。
【００３１】
連結部３１０の夫々において、光信号は、内部入力ポート３１２のいずれに入力された場合も、外部出力ポート３１６から出力される。換言すれば、連結部３１０の夫々は、割り当てられた内部入力ポート３１２のいずれかに入力された光信号を、割り当てられた外部出力ポート３１６に出力可能である。後述するように、３つの内部入力ポート３１２の２以上に同時に光信号が入力されることはない。従って、連結部３１０は、内部入力ポート３１２のいずれか１つに入力された光信号を外部出力ポート３１６に出力できる限り、光カプラ３９０以外の光部品から構成してもよい。また、出力部３００は、全体としてＭ個の連結部３１０として機能できる限り、どのように構成されていてもよい。
【００３２】
図１及び図６を参照すると、連結部３１０（より具体的には、連結部ＣＳ１乃至ＣＳＭ）の夫々に割り当てられた３つの内部入力ポート３１２は、３つの中間部２００から１つずつ選択された３つの第１中間出力ポート２０６、又は、３つの中間部２００から１つずつ選択された３つの第２中間出力ポート２０８に夫々接続されている。
【００３３】
詳しくは、Ｍが偶数の場合（即ち、Ｍ＝２ｍの場合）、ｍ個の連結部３１０の夫々の３つの内部入力ポート３１２は、３つの中間部２００から１つずつ選択された３つの第１中間出力ポート２０６に夫々接続されており、他のｍ個の連結部３１０の夫々の３つの内部入力ポート３１２は、３つの中間部２００から１つずつ選択された３つの第２中間出力ポート２０８に夫々接続されている。
【００３４】
一方、Ｍが奇数の場合（即ち、Ｍ＝２ｍ＋１の場合）、（ｍ＋１）個の連結部３１０の夫々の３つの内部入力ポート３１２は、３つの中間部２００から１つずつ選択された３つの第１中間出力ポート２０６に夫々接続されており、他のｍ個の連結部３１０の夫々の３つの内部入力ポート３１２は、３つの中間部２００から１つずつ選択された３つの第２中間出力ポート２０８に夫々接続されている。従って、Ｍが奇数の場合、３つの中間部２００の夫々は、実際には使用されない第２中間出力ポート２０８を１つずつ有している。
【００３５】
図１を参照すると、光信号は、入力部１００の外部入力ポート１１２，１１４のいずれに入力された場合も、制御信号２９０Ｃ（図５参照）によって単位スイッチ２９０の状態を遷移させることで、Ｍ個の外部出力ポート３１６のいずれから出力することも可能である。換言すれば、本実施の形態による光スイッチ１０は、Ｎ入力×Ｍ出力の光スイッチである。
【００３６】
図１４を参照すると、従来のクロスバースイッチにおいては、入力ポート９０２や出力ポート９０８の位置によって、光信号の伝達経路が限定される。例えば、光信号を、左端の出力ポート９０８に出力する場合、光信号の伝達経路は１つしか存在しない。
【００３７】
一方、図１を参照すると、本実施の形態において、中間部２００は、入力部１００と出力部３００との間に、３並列に配置されている。中間部２００の中間入力ポート２０２，２０４は、第１中間入力ポート２０２と第２中間入力ポート２０４とに２分され、これによって６つの中間入力ポート２０２，２０４が複数組形成されている。更に、外部入力ポート１１２，１１４は、２つずつの組に分けられており、各組の６つの内部出力ポート１１６，１１８は、各組の６つの中間入力ポート２０２，２０４に夫々接続されている。この構成により、外部入力ポート１１２，１１４の夫々は、いずれの外部出力ポート３１６についても、３つ以上の伝達経路を有している。このように構成された光スイッチ１０は、光信号が外部入力ポート１１２，１１４の全てに入力された場合であっても、光信号の全てを所望の外部出力ポート３１６から夫々出力できる。換言すれば、Ｎ個の光信号の伝達経路は、互いにブロックされないように選択可能である。
【００３８】
光信号の好適な伝達経路を選択するためには、例えば、光信号の好適な伝達経路の組み合わせを、予め制御装置（図示せず）の記憶装置（図示せず）に記憶しておけばよい。
【００３９】
以下、Ｎ＝４且つＭ＝４の場合の光スイッチ１０について、より具体的に構造及び機能を説明する。
【００４０】
図７に示されるように、本実施の形態による４入力×４出力の光スイッチ１０Ａは、２つの振分部ＡＳＡ１，ＡＳＡ２を有する入力部１００Ａと、３つの中間部２００Ａ（中間部ＭＳＡ１，ＭＳＡ２，ＭＳＡ３）と、４つの連結部ＣＳＡ１，ＣＳＡ２，ＣＳＡ３，ＣＳＡ４を有する出力部３００Ａとを備えている。中間部ＭＳＡ１は、４つの単位スイッチ２９０（２９０ａ，２９０ｂ，２９０ｃ，２９０ｄ）からなり、中間部ＭＳＡ２は、４つの単位スイッチ２９０（２９０ｅ，２９０ｆ，２９０ｇ，２９０ｈ）からなり、中間部ＭＳＡ３は、４つの単位スイッチ２９０（２９０ｋ，２９０ｍ，２９０ｎ，２９０ｐ）からなる。
【００４１】
図８を参照すると、光スイッチ１０Ａは、全ての外部入力ポート１１２，１１４に光信号が入力された場合であっても、光信号を所望の外部出力ポート３１６から出力できる。例えば、振分部ＡＳＡ１の外部入力ポート１１２に入力された光信号を連結部ＣＳＡ１の外部出力ポート３１６から出力する場合、光信号を単位スイッチ２９０ａ，２９０ｅ，２９０ｋのいずれに出力してもよい。この場合、光信号が出力される単位スイッチ２９０ａ，２９０ｅ，２９０ｋを制御信号２９０Ｃ（図５参照）を使用して第１状態にすることで、光信号を連結部ＣＳＡ１の外部出力ポート３１６から出力できる。他の外部入力ポート１１２，１１４に入力された光信号についても、３つ以上の伝達経路から、他の光信号によってブロックされない伝達経路を選択できる。
【００４２】
具体的には、図８に示された例において、振分部ＡＳＡ１の外部入力ポート１１２に入力された光信号は、第１状態の単位スイッチ２９０ａを経由して連結部ＣＳＡ１の外部出力ポート３１６に出力され、振分部ＡＳＡ１の外部入力ポート１１４に入力された光信号は、第１状態の単位スイッチ２９０ｆ及び第２状態の単位スイッチ２９０ｈを経由して連結部ＣＳＡ４の外部出力ポート３１６に出力される。同様に、振分部ＡＳＡ２の外部入力ポート１１２に入力された光信号は、連結部ＣＳＡ３の外部出力ポート３１６に出力され、振分部ＡＳＡ２の外部入力ポート１１４に入力された光信号は、連結部ＣＳＡ２の外部出力ポート３１６に出力される。このとき、いずれの光信号も、他の光信号の伝達経路によってブロックされることなく、外部出力ポート３１６に出力される。
【００４３】
図１乃至図４を参照すると、本実施の形態において、中間部２００は、従来のクロスバースイッチにおける未使用ポートを、入出力ポートとして使用する。これにより、３つの中間部２００は、３ｎ（Ｍ−ｍ）個の単位スイッチ２９０によって構成できる。また、本実施の形態において、入力部１００は、１２ｎ個の単位スイッチ１９０によって構成できる。従って、光スイッチ１０は、３ｎ（Ｍ−ｍ）個＋１２ｎ個の単位スイッチ１９０，２９０によって構成できる。このため、光スイッチの回路規模が大きくなるほど、必要な単位スイッチの数を、従来のクロスバースイッチに比べて効果的に削減できる。例えば、Ｎ及びＭが互いに等しい偶数である場合、必要な単位スイッチ１９０，２９０の数は、３Ｎ２／４＋６Ｎであり、Ｎ＞２４の場合、従来のクロスバースイッチに必要な単位スイッチ１９０の数よりも小さくなる。
【００４４】
本発明による光スイッチは、既に説明した変形例に加えて様々に変形可能である。例えば、図８を参照すると、振分部ＡＳＡ１の外部入力ポート１１２に入力された光信号を単位スイッチ２９０ａを経由して連結部ＣＳＡ１の外部出力ポート３１６に出力し、振分部ＡＳＡ１の外部入力ポート１１４に入力された光信号を単位スイッチ２９０ｂを経由して連結部ＣＳＡ３の外部出力ポート３１６に出力する場合、単位スイッチ２９０ａにおいてクロストークが生じる。このようなクロストークを避けるため、同じ振分部１１０Ａに入力された２つの光信号を、夫々異なる中間部２００Ａに出力するように制御してもよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図９を参照すると、本発明の第２の実施の形態による光スイッチ１０Ｂは、光スイッチ１０Ａ（図７参照）と同じ３つの中間部２００Ａ及び出力部３００Ａを備える一方、光スイッチ１０Ａと異なる入力部１００Ｂを備えている。
【００４６】
図９及び図１０を参照すると、入力部１００Ｂは、２つの振分部ＡＳＢ１，ＡＳＢ２を有している。振分部ＡＳＢ１，ＡＳＢ２の夫々は、２つの光カプラ１７０と、２つの半振分部（振分部）ＨＳＢ１，ＨＳＢ２とを有している。
【００４７】
図１０に示されるように、振分部ＨＳＢ１，ＨＳＢ２の夫々は、第１の実施の形態の振分部１１０（図２参照）と同様に構成されている。より具体的には、振分部ＨＳＢ１，ＨＳＢ２の夫々は、６つの単位スイッチ１９０からなる２入力×３出力のクロスバースイッチである。振分部ＨＳＢ１は、２つの外部入力ポート１１２Ｂ，１１４Ｂと、３つの第１内部出力ポート１１６とを有している。第１内部出力ポート１１６は、３つの中間部２００Ａから１つずつ選択された３つの第１中間入力ポート２０２に夫々接続されている。一方、振分部ＨＳＢ１２は、２つの外部入力ポート１１２Ｂ，１１４Ｂと、３つの第２内部出力ポート１１８とを有している。第２内部出力ポート１１８は、３つの中間部２００Ａから１つずつ選択された３つの第２中間入力ポート２０４に夫々接続されている。
【００４８】
振分部ＨＳＢ１と振分部ＨＳＢ２とは、２つの光カプラ１７０によって互いに連結されている。光カプラ１７０のうちの１つは、外部入力ポート１１２を有しており、外部入力ポート１１２に入力された光信号を２つに分岐させて、振分部ＨＳＢ１及び振分部ＨＳＢ２の外部入力ポート１１２Ｂに出力する。光カプラ１７０のうちの他の１つは、外部入力ポート１１４を有しており、外部入力ポート１１４に入力された光信号を２つに分岐させて、振分部ＨＳＢ１及び振分部ＨＳＢ２の外部入力ポート１１４Ｂに出力する。
【００４９】
上述の構成から理解されるように、振分部ＡＳＢ１，ＡＳＢ２の夫々には、２つの外部入力ポート１１２，１１４と、３つの第１内部出力ポート１１６と、３つの第２内部出力ポート１１８とが割り当てられており、これにより、入力部１００Ｂは、全体として、Ｎ個（４つ）の外部入力ポート１１２，１１４と、３ｎ個（６つ）の第１内部出力ポート１１６と、３ｎ個（６つ）の第２内部出力ポート１１８とを有している。振分部ＡＳＢ１，ＡＳＢ２の夫々に割り当てられた３つの第１内部出力ポート１１６は、３つの中間部２００Ａ（図９参照）から１つずつ選択された３つの第１中間入力ポート２０２に夫々接続されている。同様に、振分部ＡＳＢ１，ＡＳＢ２の夫々に割り当てられた３つの第２内部出力ポート１１８は、３つの中間部２００Ａから１つずつ選択された３つの第２中間入力ポート２０４に夫々接続されている。
【００５０】
図７及び図９から理解されるように、光スイッチ１０Ｂは、光スイッチ１０Ａと同様にに機能する。より具体的には、振分部ＡＳＢ１，ＡＳＢ２の夫々は、制御信号１９０Ｃ（図１３参照）によって単位スイッチ１９０を制御することにより、割り当てられた外部入力ポート１１２，１１４の夫々に入力された光信号を、割り当てられた第１内部出力ポート１１６及び第２内部出力ポート１１８のうちの１つに出力可能である。これにより、光スイッチ１０Ｂの外部入力ポート１１２，１１４のいずれに入力された光信号も、他の光信号の伝達経路によってブロックされることなく、外部出力ポート３１６に出力される。
【００５１】
本実施の形態による光スイッチ１０Ｂは、４入力×４出力の光スイッチであるが、本発明は、これに限られない。ｎ個の振分部ＡＳＢを有するＮ入力×Ｍ出力（但し、Ｎは、自然数ｎについてＮ＝２ｎ−１又はＮ＝２ｎを満たす整数であり、Ｍは、自然数ｍについてＭ＝２ｍ又はＭ＝２ｍ＋１を満たす整数である。）の光スイッチを構成できる。この光スイッチは、光スイッチ１０（図１参照）と同様に、３ｎ（Ｍ−ｍ）個＋１２ｎ個の単位スイッチ１９０，２９０によって構成できる。
【００５２】
振分部ＨＳＢ１，ＨＳＢ２は、様々に変形可能である。以下、振分部ＨＳＢ１，ＨＳＢ２の変形例を備えるＮ入力×Ｍ入力の光スイッチの実施の形態について、振分部ＨＳＢ１，ＨＳＢ２を中心に説明する。以下の説明において、Ｎ（＝２ｎ）は偶数である。但し、いずれの実施の形態も、Ｎが奇数である場合にも応用可能である。
【００５３】
（第３の実施の形態）
図１１を参照すると、本発明の第３の実施の形態による光スイッチ（図示せず）は、入力部１００Ｂ（図９参照）の変形例による入力部１００Ｃを備えていることを除き、光スイッチ１０（図１参照）と同じ構造及び機能を有している。入力部１００Ｃは、ｎ個の振分部ＡＳＣｉ（ｉは、１以上ｎ以下の整数）を有している。振分部ＡＳＣｉは、２つの光カプラ１７０と、２つの半振分部（振分部）ＨＳＣ１，ＨＳＣ２とを有している。
【００５４】
振分部ＨＳＣ１，ＨＳＣ２の夫々は、４つの単位スイッチ１９０からなる光スイッチである。単位スイッチ１９０は、２行×２列に配置され網目状に接続されている。左の列に配置された単位スイッチ１９０のポートの１つは解放されている。また、右の列において上の行に配置された単位スイッチ１９０のポートの１つは解放されている。これにより、振分部ＨＳＣ１，ＨＳＣ２の夫々は、振分部ＨＳＢ１，ＨＳＢ２（図１０参照）と同様に、２入力×３出力の光スイッチとして機能する。
【００５５】
振分部ＨＳＣ１と振分部ＨＳＣ２とは、振分部ＨＳＢ１及び振分部ＨＳＢ２（図１０参照）と同様に、２つの光カプラ１７０によって互いに連結されている。これにより、振分部ＡＳＣｉには、２つの外部入力ポート１１２，１１４と、３つの第１内部出力ポート１１６と、３つの第２内部出力ポート１１８とが割り当てられている。即ち、入力部１００Ｃは、全体として、Ｎ個の外部入力ポート１１２，１１４と、３ｎ個の第１内部出力ポート１１６と、３ｎ個の第２内部出力ポート１１８とを有しており、入力部１００（図１参照）と同様に機能する。
【００５６】
本実施の形態の光スイッチは、３ｎ（Ｍ−ｍ）個＋８ｎ個の単位スイッチ１９０，２９０によって構成できる。例えば、Ｎ及びＭが互いに等しい偶数である場合、必要な単位スイッチ１９０，２９０の数は、３Ｎ２／４＋４Ｎであり、Ｎ＞１６の場合、従来のクロスバースイッチに必要な単位スイッチ１９０の数よりも小さくなる。即ち、本実施の形態によれば、光スイッチの回路規模が大きくなるほど、必要な単位スイッチの数を更に効果的に削減できる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
図１２を参照すると、本発明の第４の実施の形態による光スイッチ（図示せず）は、入力部１００Ｂ（図９参照）の他の変形例による入力部１００Ｄを備えていることを除き、光スイッチ１０（図１参照）と同じ構造及び機能を有している。入力部１００Ｄは、ｎ個の振分部ＡＳＤｉ（ｉは、１以上ｎ以下の整数）を有している。振分部ＡＳＤｉは、２つの光カプラ１７０と、２つの半振分部（振分部）ＨＳＤ１，ＨＳＤ２とを有している。
【００５８】
振分部ＨＳＤ１，ＨＳＤ２の夫々は、３つの単位スイッチ１９０と１つの光カプラ１８０とからなる光スイッチである。光カプラ１８０は、振分部ＨＳＣ１，ＨＳＣ２（図１１参照）において右の列における上の行に配置された単位スイッチ１９０の代わりに使用されている。振分部ＨＳＤ１の光カプラ１８０は、光信号が外部入力ポート１１２Ｂ，１１４Ｂのいずれから入力された場合も、光信号を内部出力ポート１１６に出力する。振分部ＨＳＤ２の光カプラ１８０も同様に機能する。これにより、振分部ＨＳＤ１，ＨＳＤ２の夫々は、振分部ＨＳＣ１，ＨＳＣ２（図１１参照）と同様に、２入力×３出力の光スイッチとして機能する。
【００５９】
振分部ＨＳＤ１と振分部ＨＳＤ２とは、振分部ＨＳＣ１及び振分部ＨＳＣ２（図１１参照）と同様に、２つの光カプラ１７０によって互いに連結されている。これにより、振分部ＡＳＤｉには、２つの外部入力ポート１１２，１１４と、３つの第１内部出力ポート１１６と、３つの第２内部出力ポート１１８とが割り当てられている。即ち、入力部１００Ｄは、全体として、Ｎ個の外部入力ポート１１２，１１４と、３ｎ個の第１内部出力ポート１１６と、３ｎ個の第２内部出力ポート１１８とを有しており、入力部１００（図１参照）と同様に機能する。
【００６０】
本実施の形態の光スイッチは、３ｎ（Ｍ−ｍ）個＋６ｎ個の単位スイッチ１９０，２９０によって構成できる。例えば、Ｎ及びＭが互いに等しい偶数である場合、必要な単位スイッチ１９０，２９０の数は、３Ｎ２／４＋３Ｎであり、Ｎ＞１２の場合、従来のクロスバースイッチに必要な単位スイッチ１９０の数よりも小さくなる。即ち、本変形例によれば、光スイッチの回路規模が大きくなるほど、必要な単位スイッチの数を更に効果的に削減できる。
【００６１】
以上の説明から理解されるように、本発明による光スイッチは、ＮやＭが十分大きい場合には、概ね３ＮＭ／４個の単位スイッチによって構成できる。これにより、従来のクロスバースイッチに比べて、必要な単位スイッチの数を、約７５％に削減できる。
【００６２】
本発明は、既に述べた変形例に加えて、更に様々に変形可能であり応用可能である。例えば、上述した実施の形態や変形例による光スイッチを使用する際、光信号の経路を逆転してもよい。これにより、光スイッチは、Ｍ入力×Ｎ入力の光スイッチとして機能する。また、上述した実施の形態や変形例は、様々に組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明による光スイッチは、光信号を利用する測定器、光ネットワークにおける光交換システム、光クロスコネクトシステム、並列計算機における光インターコネクション等に適用可能であり、広範囲な利用が期待できる。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ                    光スイッチ
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ          入力部
１１０，１１０′，ＡＳ，ＡＳＡ，ＡＳＢ，ＡＳＣ，ＡＳＤ  振分部
ＨＳＢ，ＨＳＣ，ＨＳＤ                  半振分部（振分部）
１１２，１１４，１１２Ｂ，１１４Ｂ      外部入力ポート
１１６                                  第１内部出力ポート（内部出力ポート）
１１８                                  第２内部出力ポート（内部出力ポート）
１７０，１８０                          光カプラ
１９０                                  単位スイッチ
１９２                                  第１ポート
１９４                                  第２ポート
１９６                                  第３ポート
１９８                                  第４ポート
１９０Ｃ                                制御信号
２００，２００Ａ，ＭＳ，ＭＳＡ          中間部
２０２                                  第１中間入力ポート（中間入力ポート）
２０４                                  第２中間入力ポート（中間入力ポート）
２０６                                  第１中間出力ポート（中間出力ポート）
２０８                                  第２中間出力ポート（中間出力ポート）
２９０                                  単位スイッチ
２９２                                  第１ポート
２９４                                  第２ポート
２９６                                  第３ポート
２９８                                  第４ポート
２９０Ｃ                                制御信号
３００，３００Ａ                        出力部
３１０，ＣＳ，ＣＳＡ                    連結部
３１２                                  内部入力ポート
３１６                                  外部出力ポート
３９０                                  光カプラ
９０                                    光スイッチ
９０２                                  入力ポート
９０８                                  出力ポート
【図１】
2016178508.tif 000003
【図２】
2016178508.tif 000004
【図３】
2016178508.tif 000005
【図４】
2016178508.tif 000006
【図５】
2016178508.tif 000007
【図６】
2016178508.tif 000008
【図７】
2016178508.tif 000009
【図８】
2016178508.tif 000010
【図９】
2016178508.tif 000011
【図１０】
2016178508.tif 000012
【図１１】
2016178508.tif 000013
【図１２】
2016178508.tif 000014
【図１３】
2016178508.tif 000015
【図１４】
2016178508.tif 000016