(57)【要約】【課題】大きな付加回路を必要せず、また光経路切り替え時に通信が途絶することなく、光経路切り替え時の光アンプのサージを防止する。【解決手段】光スイッチは、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられ、一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、上記光信号の出力を上記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、上記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられ、
一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、光スイッチ。
【請求項２】
一つの入力ポートから入力したダミー光を前記光信号の切り替え先の複数の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の複数の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の複数の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記一つの入力ポートから入力した前記ダミー光を、内部で分岐させ、前記光信号の切り替え先の複数の出力ポートに出力させる、請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記ダミー光の分岐比を可変とする、請求項３に記載の光スイッチ。
【請求項５】
位相シフタを有する複数のスイッチ素子を備え、
前記位相シフタの位相差を調整して前記ダミー光の分岐比を可変とする、請求項４に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記切り替え先の複数の出力ポートの光信号はお互いに光レベルが異なる、請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の光スイッチ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光スイッチと、前記光スイッチの出力ポートから出力される光信号を増幅する光アンプと、を含む、光経路切り替えシステム。
【請求項８】
複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられる光スイッチと、前記光スイッチの出力ポートから出力される光信号を増幅する光アンプと、を含むシステムの光経路切り替え方法であって、
前記光スイッチの一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、光経路切り替え方法。
【請求項９】
前記光スイッチの一つの入力ポートから入力したダミー光を前記光信号の切り替え先の複数の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の複数の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の複数の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、請求項８に記載の光経路切り替え方法。
【請求項１０】
前記切り替え先の複数の出力ポートの光信号はお互いに光レベルが異なる、請求項９に記載の光経路切り替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチ、光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法に関し、特に光スイッチによる光経路切り替えに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代高臨場感放送システムに期待されるスーパーハイビジョン（ＳＨＶ）放送は、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union-Radiocommunication）において、ＩＴＵ-Ｒ勧告ＢＴ．２０２０として２０１２年に承認され、２０１８年の実用化放送開始を目指し、ＮＨＫを中心に開発が進められている。フルスペックのＳＨＶは、実用化が完了しているハイビジョン放送の画素数１，９２０×１，０８０の１６倍である７，６８０×４，３２０（８Ｋ４Ｋ）の画素数、フレーム周波数１２０、階調１２、及び２２．２ｃｈの３次元音響を実現する超高精度システムである。フルスペックのＳＨＶの伝送には、非圧縮時１４４Ｇｐｂｓに上る極めて大容量な伝送容量を必要とする。放送される映像は、圧縮後各家庭に届けられるが、図１１に示すように、放送局内ではスタジオ、編集室、映像ストレージ室間で非圧縮信号のまま、ネットワーク及びルーティングスイッチャと呼ばれる大規模な電気スイッチを介してやり取りが行われる。
【０００３】
これまでのハイビジョンでは、１素材当たりの必要伝送帯域は１２Ｇｂｐｓであり、３ＧｂｐｓのＳＤＩ（Serial Digital Interface）を４本用いて電気ケーブルで伝送している。しかしながら、フルスペックＳＨＶでは必要伝送帯域が１４４Ｇｂｐｓに上るため、電気ケーブルを用いて伝送するのは困難である。例えば、１０Ｇｂｐｓを超える伝送容量を用いて電気ケーブルで伝送するのは伝送距離が不足するため、これまで通り３Ｇｂｐｓ程度の伝送速度を用いることが必要である。３Ｇｂｐｓ程度の伝送速度を用いる場合、実に４８本の電気ケーブルが１素材当たりの伝送に必要となり、配線作業が極めて困難となる。そこで、図１２に示すように、電気伝送より高速伝送が可能な光ファイバを用いて伝送する検討がなされている。例えば、非特許文献１では、１０Ｇｂｐｓ×１２ｃｈの光トランシーバとマルチモードファイバを用いた構成において、フルスペックＳＨＶの伝送が可能なことが示されている。
【０００４】
この様に、現在、伝送の光化の検討が進められているが、ルーティングスイッチャは電気スイッチのままである。このため、ルーティングスイッチャへの入力前に一旦電気に変換後、ルーティングスイッチャでスイッチングを行い、再度光化して伝送する必要があり、ルーティングスイッチャへの入力前及び出力後に光電変換用の光トランシーバが必要となる。これに対し、図１３に示すように、ルーティングスイッチャも光スイッチで置き換えることで、光電変換用の光トランシーバが不要となる利点がある。
【０００５】
次に、図１４に光スイッチの構成例を示す。ルーティングスイッチャには、例えば１つのスタジオから複数の編集室あるいは、映像ストレージに同時に配信するマルチキャスト機能が必須であるため、これを実現する光スイッチにもマルチキャスト機能が必要である。マルチキャストを実現するにはいくつかの方式があるが、ここでは、図１４に示すスプリット＆セレクト型と呼ばれるスイッチ構成について説明する。図１４では、入力ポートからの光信号を１×８スプリッタで８分岐し、出力ポートに接続する必要がある光信号のみを次段の８×１セレクタにおいて選択することにより、マルチキャストを含むスイッチングが可能となる。
【０００６】
なお、マルチキャストを実現する光スイッチでは光信号を光スイッチ内部で分岐するする必要があるため、光信号レベルがスイッチ内部で低下する。例えば、図１４に示すように、８×８スイッチ構成において、１つの入力ポートからの光信号を８つの出力ポートすべてにマルチキャストすると、８分岐が必要であり、１２ｄＢの光信号レベル低下が発生する。光信号レベル低下は受信側の光トランシーバの受信感度に影響するため、図１５に示すように、ルーティングスイッチャの後段に光アンプを設置して、損失を補償する必要がある。
【０００７】
次に、ルーティングスイッチャを用いて、映像素材を切り替える動作を図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示す。図１６（ｂ）では、入力ポート（１）からの光信号を、出力ポート（１）から出力ポート（４）へ切り替える動作を示している。この時の出力ポート（１）及び出力ポート（４）の光信号のレベルを、図１６（ｂ）に示す。出力ポート（１）の光レベルは切り替えにより、ある一定のレベルから０となり、出力ポート（４）の光レベルは切り替えにより、０からある一定のレベルとなる。この時、光アンプに光信号が入力されない光断時間に光アンプに蓄積されたエネルギーが、光信号の入力が再開された時に一挙に放出されることにより、サージが発生する。
【０００８】
光アンプのサージを防止する第一の方式として、図１７に示すような、光アンプへの入力光信号のレベル変化を検知し、検知した光レベル変化に応じて光アンプのゲインをサージが発生しないレベルに制御するものがある。例えば、入力光信号が０からある一定のレベルに上昇すると、ＰＤ（Photo Detector）がその変化を検知し、入力光信号が光アンプ前段に設置された遅延線を通過している間に励起光源への印加電流を絞ることで光アンプのゲインを適正値に下げ、サージを防止する。
【０００９】
また、光アンプのサージを防止する第二の方式として、図１８に示すような、スイッチ切り替え時に一旦ゲインを下げる方式がある。例えば、入力ポート（１）に入力された光信号を出力ポート（１）から出力ポート（２）に切り替える前に、一旦出力ポート（２）と接続されている光アンプのゲインを制御系の指示により下げる。そして切り替え後、徐々に光アンプのゲインを適正な値に上げることによりサージを防止する。
【００１０】
また、光アンプのサージを防止する第三の方式として、図１９に示すような、ダミー光を用いる方式がある。光スイッチの切り替え時、一旦光信号が切れ、その後、復旧するが、その際、光信号の途絶をＰＤで検出し、光信号の途絶中にダミー光を光信号の代わりに挿入することにより、急激な光レベル変化を防ぎ、光アンプのサージを防止する。特許文献１は伝送路が２重化された光通信システムに関するものであり、伝送路の切り替えに伴う光サージの発生を防止するために、ダミー光を用いることが提案されている。
【００１１】
特許文献２は光増幅器に関するものであり、光増幅器からの信号光の出力が所定のレベル以下になったことを検知してダミー光を光ファイバに挿入することにより、光サージパルスの発生を防止することが提案されている。特許文献３は光伝送装置に関するものであり、ノード間に配置されている光増幅器に信号光又はダミー光が入力されるように構成することにより、光サージの発生を抑圧することが提案されている。特許文献４は光送信装置に関するものであり、間欠的に発生する光パケットを増幅する光増幅部へ光パケットが存在しない期間にはダミー信号を挿入することにより、光サージの発生を抑えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３９０５０８３号公報
【特許文献２】特開平９−３２１３７３号公報
【特許文献３】特開平１１−８８２７０号公報
【特許文献４】特開２００３−２５８７２９号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「８Ｋスーパーハイビジョンにおける光インターフェースの開発と標準化動向」、ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ、Ｎｏ．１４６、２０１４．８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した光経路切り替えシステムには以下のような課題がある。
【００１５】
第１の課題は、付加回路を必要とすることである。その理由は、光アンプへの入力光信号のレベル変化を検知し、検知した光レベル変化に応じて光アンプのゲインをサージが発生しないレベルに制御する方式では、次の要素が必要となる。すなわち、光レベル変化の検知から光アンプのゲインを制御するまでの間、光信号を光アンプに入力させないための遅延線、光レベル変化検知用のＰＤ、や光信号の一部をＰＤに入力するための光カプラである。
【００１６】
第２の課題は、リアルタイム映像を配信するシステムには不向きなことである。その理由は、スイッチ切り替え時に光アンプのゲインをサージが発生しないレベルに一旦下げ、徐々に光アンプのゲインを適正な値に上げる方式では、光アンプのゲインが回復するまでに通信が途絶するためである。
【００１７】
第３の課題は、付加回路を必要とすることである。その理由は、光信号の途絶をＰＤで検出し、ダミー光を光信号途絶中に挿入することにより、光アンプのサージを防止する方式では、光レベル変化検知用のＰＤ、光信号の一部をＰＤに入力するための光カプラが必要となるためである。
【００１８】
特許文献２、特許文献３や特許文献４では、光スイッチを用いた光経路切り替えの具体的な内容や方法について、開示が見当たらない。
【００１９】
本発明の目的は、大きな付加回路を必要せず、また光経路切り替え時に通信が途絶することなく、光経路切り替え時の光アンプのサージを防止することのできる、光スイッチ、光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するため、本発明に係る光スイッチは、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられ、
一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、上記光信号の出力を上記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、上記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する。
【００２１】
本発明に係る光経路切り替えシステムは、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられ、一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、上記光信号の出力を上記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、上記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する光スイッチと、上記光スイッチの出力ポートから出力される光信号を増幅する光アンプと、を含む。
【００２２】
本発明に係る光経路切り替え方法は、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられる光スイッチと、上記光スイッチの出力ポートから出力される光信号を増幅する光アンプと、を含むシステムの光経路切り替え方法であって、
上記光スイッチの一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、上記光信号の出力を上記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、上記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、大きな付加回路を必要せず、また光経路切り替え時に通信が途絶することなく、光経路切り替え時の光アンプのサージを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態による光スイッチ切り替えシステムを説明するための機能ブロック図である。
【図２】（ａ）は光スイッチの一例を示す構成図であり、（ｂ）は光アンプを含む光スイッチシステムの一例を示す構成図である。
【図３】光スイッチを、ＭＺ干渉計型光スイッチで構成した態様を説明するための構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光スイッチの切り替え動作を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は光スイッチシステムの切り替え例を示す動作図であり、（ｂ）は、切り替え時の出力ポート（１）及び出力ポート（４）の光レベルを示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態における光アンプを含む光スイッチシステムの構成図である。
【図７】図６の光スイッチシステムの切り替え例を示す動作図である。
【図８】（ａ）は本発明の第３実施形態における光アンプを含む光スイッチシステムの構成図であり、（ｂ）は切り替え前の出力ポート（１）及び出力ポート（２）から出力される光信号の光レベルと、出力ポート（３）及び出力ポート（４）から出力されるダミー光の光レベルを示すグラフである。
【図９】（ａ）は図８の光スイッチシステムの切り替え例を示す動作図であり、（ｂ）は、切り替え時の出力ポート（３）及び出力ポート（４）の光レベルを示すグラフである。
【図１０】本発明の最上位概念による実施形態による光スイッチを示す構成図である。
【図１１】放送映像システムの構成図である。
【図１２】光伝送を用いた放送映像システムの構成図である。
【図１３】光伝送及び光スイッチを用いた放送映像システムの構成図である。
【図１４】光スイッチの構成図である。
【図１５】光アンプを含む光スイッチシステムの構成図である。
【図１６】（ａ）は図１５の光スイッチシステムを切り替える動作図であり、（ｂ）は切り替え時の出力ポート（１）及び出力ポート（４）の光レベルを示すグラフである。
【図１７】光アンプのサージを防止する第一の背景技術を示す構成図である。
【図１８】光アンプのサージを防止する第二の背景技術を示す構成図である。
【図１９】光アンプのサージを防止する第三の背景技術を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態による光スイッチ、光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【００２６】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態による光スイッチ、光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法について、説明する。図１は、本発明の第１実施形態による光スイッチ切り替えシステムを説明するための機能ブロック図である。図１は、光スイッチを用いたルーティングスイッチャシステム全体の機能ブロックの一例を示す。
【００２７】
図１の光経路切り替えシステムは、システムコントローラ１００、電気で伝送された映像素材を光信号に変換する光トランシーバ１０１、及び光トランシーバ１０１からの光信号を所望の経路に切り替える光スイッチを含む。さらに図１の光経路切り替えシステムは、光スイッチのポート接続状態を変更する駆動回路１０４、駆動回路１０４を制御する駆動回路制御部１０５、及び光スイッチから出力される光信号を増幅する光アンプを含む。さらに図１の光経路切り替えシステムは、光アンプからの光信号を伝送する光伝送路１０６、光スイッチの入力ポートに接続され、光スイッチの切り替え時に切り替え先のポートにあらかじめダミー光を出力するダミー光源１０７を含んで、構成される。
【００２８】
光トランシーバ１０１からの光信号を所望の経路に切り替える光スイッチは、送信側光スイッチの一例としての光スイッチ１０２１と、受信側光スイッチの一例としての光スイッチ１０２２と、を含む。光スイッチから出力される光信号を増幅する光アンプは、送信側光アンプの一例としての光アンプ１０３１と、受信側光アンプの一例としての光アンプ１０３２と、を含む。
【００２９】
図２（ａ）は光スイッチの一例を示す構成図であり、図２（ｂ）は光アンプを含む光スイッチシステムの一例を示す構成図である。一例として８×８スプリット＆セレクト型光スイッチを用いた場合の、光スイッチと、光アンプを含む光スイッチシステムの一例を示す。光スイッチシステムは、光スイッチ１０２及び光アンプ１０３を含む。光スイッチ１０２は、入力ポート（１）〜入力ポート（８）及び出力ポート（１）〜出力ポート（８）を備える。図２（ａ）の光スイッチ１０２は、入力ポートからの光信号を８分岐する１×８スプリッタ２０１、及び１×８スプリッタから入力された８本の光信号のうち１つを選択する８×１セレクタ２０２を含む。さらに図２（ａ）の光スイッチ１０２は、１×８スプリッタ２０１と８×１セレクタ２０２間を接続する光導波路２０３を含んで、構成される。また、ここでは、ダミー光を入力ポート（１）〜入力ポート（８）のうち、入力ポート（８）から入力した例を示しているが、未使用のポートであれば入力ポート（１）〜入力ポート（８）のどのポートを用いても良い。また８×８構成ではなく、入力ポート（１）〜入力ポート（８）及び出力ポート（１）〜出力ポート（８）に加えて、ダミー光入力専用の入力ポートを持つ９×８構成でも良い。
【００３０】
スプリット＆セレクト型光スイッチでは非常に多くのスイッチ素子を集積する必要があり、さまざまな技術によるスイッチが開発されてきた。スイッチに用いられるスイッチ素子としては、シリコン基板上に形成したマイクロミラーの角度を変化させることにより光路を切り替えるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）光スイッチがある。また、シリコン基板上に形成した液晶層の屈折率を変化させ入射光の反射角を変えることにより光路を切り替えるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）光スイッチがある。また、シリコン基板上に石英光導波路でマッハツェンダ干渉計を構成し光の通過／非通過を制御するＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）光スイッチがある。さらにまた、シリコン基板上にシリコン光導波路でマッハツェンダ干渉計（ＭＺ干渉計：Mach Zehnder干渉計）を構成し光の通過／非通過を制御するシリコン光スイッチ等がある。
【００３１】
本発明の実施形態においては、光アンプのサージ防止を実現するうえで必要な数１０μｓの高速切り替えが可能なシリコン光スイッチを用いる。シリコン光スイッチは、光信号の経路切り替え動作に、後段の光アンプが追従しない程度の高速スイッチングが可能である。
【００３２】
つぎに、前述したシリコン光スイッチで用いられるＭＺ干渉計を用いたスイッチ素子について説明する。図３は、ＭＺ干渉計型光スイッチ３０１で光スイッチを構成した態様を説明するための構成図である。図３の一つのＭＺ干渉計型光スイッチ３０１は、２つの光カプラ３０２、光カプラ３０２間を結ぶ等長の光導波路３０３、及び光導波路３０３の屈折率を変化させる位相シフタ３０４を含んで、構成される。入力された光信号は前段の光カプラ３０２で２分岐（５０：５０）され、後段の光カプラ３０２で再度合流される。スイッチング動作としては、位相シフタ３０４の非駆動時にクロスポートから１００％の光信号が出力される。また、位相シフタ３０４の駆動時に、光導波路３０３を進む光信号の速度が変化し、後段の光カプラ３０２で合流される際、位相差が生じる。この位相差を最適化することによりバーポートから１００％の光信号を出力することができる。また、位相差を変えることで、バーポート及びクロスポートに任意の分岐比で出力することも可能である。なお、位相シフタ３０４にはヒータ等を用いて光導波路３０３の屈折率を変化させる熱光学効果型や、光導波路３０３に電圧を印加することにより屈折率を変化させる電気工学効果型があるが、シリコンでは電気工学効果が小さいため、通常熱光学効果型が使われる。
【００３３】
次に、熱光学効果型の位相シフタ３０４について説明する。熱光学効果の位相シフタ３０４は、光導波路３０３上あるいは近傍に薄膜形成された抵抗体で構成され、この抵抗体に電流を流すことにより光導波路３０３の温度を上昇させ屈折率を変化させる。構造例としては、ＭＺ干渉計型光スイッチ３０１内の光カプラ３０２間を結ぶ２本の光導波路３０３に対応する薄膜抵抗体を１対形成し、電極を介して片側をグランド、片側を電源につなぐ切り替えスイッチに接続する形態をとることが多い。すなわち、位相を変化させたい位相シフタ３０４の切り替えスイッチをオンすることにより、位相シフタ３０４に電流が流れ、薄膜抵抗体の温度が上昇することによりＭＺ干渉計型光スイッチ３０１の切り替えが行われる。
【００３４】
（動作の説明）
次に、図１、図４、図５を用いて、本実施形態の光スイッチによる光経路切り替え方法について、説明する。図４は光スイッチの切り替え動作を示すフローチャートであり、図５（ａ）は光スイッチの切り替え例を示す動作図である。図５（ａ）は、切り替え前の光経路を実線で示し、切り替え後の光経路を点線で示す。図５（ｂ）は、切り替え時の出力ポート（１）及び出力ポート（４）の光レベルを示すグラフである。ここでは、送信側光スイッチ１０２１の一例としての光スイッチ１０２において、入力ポート（１）に入力された光信号が出力ポート（１）から出力されている状態から、出力ポート（４）から出力される状態への切り替え動作について説明する。なお、受信側においても動作は同じとなるので、受信側の動作については省略する。
【００３５】
映像素材の配信先を変更する場合、まず、システムコントローラ１００から光信号のスイッチポート切り替え要求を受け付ける（Ｓ１）。具体的には、システムコントローラ１００から駆動回路制御部１０５が、光信号のスイッチポート切り替え要求を受け付ける。駆動回路制御部１０５に光信号の切り替え情報を設定する（Ｓ２）。
【００３６】
次に、駆動回路制御部１０５に光信号の切り替え先出力ポート（出力ポート（４））とダミー光源の入力ポート（入力ポート（８））との間の接続を設定する（Ｓ３）。
【００３７】
次に、駆動回路１０４により光信号の切り替え出力ポートとダミー光源の入力ポートとの間を接続する（Ｓ４）。具体的には、駆動回路制御部１０５に設定された情報をもとに、駆動回路１０４を駆動し、光信号の切り替え先出力ポート（出力ポート（４））とダミー光源の入力ポート（入力ポート（８））間を接続する。これにより、ダミー光が出力ポート（４）から出力された状態となる。
【００３８】
次に、駆動回路１０４により、光信号の出力ポートを切り替える（Ｓ５）。具体的には、光信号の出力ポートを切り替える時刻Ｔにおいて、駆動回路１０４を駆動し、光信号の出力ポートを（１）から（４）に切り替えるとともに、ダミー光の出力ポート（４）への出力を切断する。なおここでダミー光の出力ポートへの出力切断とは、スイッチ素子を切り替えることにより、ダミー光が光スイッチの出力ポートから出力されなくなることを指す。また、ダミー光の出力停止は、スイッチ切り替えと同時、スイッチ切り替え後一定の時間後のどちらでも、動作は変わらない。
【００３９】
（効果の説明）
図５（ｂ）を参照すると、時刻Ｔまで、出力ポート（１）からは光信号が出力されるとともに、出力ポート（４）からはダミー光が出力される。時刻Ｔにおいて光信号の出力ポートが切り替えられると、出力ポート（１）の光レベルは０となり、出力ポート（４）からの光出力はダミー光から光信号へと切り替わる。この時、高速切り替えが可能なシリコン光スイッチでは切り替え時間が数１０μｓと短いので、後段の光アンプ１０３はほぼ連続信号と感じる。これにより、本実施形態による光スイッチ、光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法によれば、光スイッチの切り替え時に発生する光アンプのサージを防止することができる。
【００４０】
本実施形態によれば、大きな付加回路を必要せず、また光スイッチによる光経路切り替え時に通信が途絶することなく、光経路切り替え時の光アンプのサージを防止することができる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による光スイッチ、光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法について、説明する。本実施形態と第１実施形態とはダミー光を入力する構成のみが異なるので、光経路切り替えシステムについて同一構成の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４２】
図６は、一例として８×８スプリット＆セレクト型光スイッチを用いた場合の、光アンプを含む光スイッチシステムの一例を示す構成図である。光スイッチシステムは、光スイッチシステムは、光スイッチ１０２及び光アンプ１０３を含み、本実施形態の光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法に用いられる。光スイッチ１０２は、入力ポート（１）〜入力ポート（８）及び出力ポート（１）〜出力ポート（８）を備える。光スイッチ１０２は、入力ポートからの光信号を８分岐する１×８スプリッタ２０１、及び１×８スプリッタから入力された８本の光信号のうち１つを選択する８×１セレクタ２０２を含む。さらに光スイッチ１０２は、１×８スプリッタ２０１と８×１セレクタ２０２間を接続する光導波路２０３を含んで、構成される。ここでは、ダミー光は入力ポート（１）〜入力ポート（８）のうち入力ポート（８）から入力され、光スイッチ１０２内部で分岐され、光信号の切り替え先である出力ポート（３）及び出力ポート（４）にマルチキャスト方式で出力されている。なお、ここでは、１：２のマルチキャスト方式の出力を用いたが、１：３等、出力ポート数はこれにこだわらない。
【００４３】
８×８スプリット＆セレクト型光スイッチ１０２内でのダミー光の分岐比を、可変とすることができる。また図３のように複数のＭＺ干渉計型光スイッチ３０１で光スイッチを構成した場合、光スイッチ３０１の位相シフタ３０４の位相差を調整することにより、ダミー光の分岐比を可変とすることができる。
【００４４】
また、ここでは、ダミー光を入力ポート（８）から入力した例を示しているが、未使用のポートであれば入力ポート（１）〜入力ポート（８）のどのポートを用いても良い。また８×８構成ではなく、入力ポート（１）〜入力ポート（８）及び出力ポート（１）〜出力ポート（８）に加えて、ダミー光入力専用の入力ポートを持つ９×８構成でも良い。
【００４５】
（動作の説明）
次に、図７を用いて第２実施形態の光スイッチによる光経路切り替え方法を説明する。図７は、第２実施形態の光スイッチによる光経路の切り替え例を示す図である。切り替え前の光経路を実線で示し、切り替え後の光経路を点線で示す。ここでは、送信側光スイッチ１０２において、入力ポート（１）及び入力ポート（２）に入力された２つの光信号の出力ポートをそれぞれ切り替える動作について、説明する。具体的には、出力ポート（１）及び出力ポート（２）からそれぞれ出力された状態から、出力ポート（３）及び出力ポート（４）から出力される状態へ切り替える動作について、説明する。なお、受信側においても、切り替え動作は同じとなるので、受信側の動作については省略する。
【００４６】
映像素材の配信先を変更する場合、まず、システムコントローラ１００から光信号のスイッチポート切り替え要求を受け付ける（Ｓ１）。具体的には、システムコントローラ１００から光信号のスイッチポート切り替え要求を駆動回路制御部１０５が受け付ける。さらに、駆動回路制御部１０５に光信号の切り替え情報を設定する（Ｓ２）。
【００４７】
次に、駆動回路制御部１０５に光信号の切り替え先出力ポート（出力ポート（３）及び出力ポート（４））とダミー光源の入力ポート（入力ポート（８））間の接続を設定する（Ｓ３）。
【００４８】
次に、駆動回路１０４により光信号の切り替え先出力ポートとダミー光源入力ポート間を接続する（Ｓ４）。具体的には、駆動回路制御部１０５に設定された情報をもとに、駆動回路１０４を駆動し、光信号の切り替え先出力ポート（出力ポート（３）及び出力ポート（４））とダミー光源の入力ポート（入力ポート（８））間を接続する。これにより、ダミー光が出力ポート（３）及び出力ポート（４）から出力された状態となる。
【００４９】
次に、駆動回路１０４により光信号の出力ポートを切り替える（Ｓ５）。具体的には、光信号の出力ポートを切り替える時刻Ｔにおいて、駆動回路１０４を駆動し、光信号の出力ポートを（１）から（３）、及び（２）から（４）に切り替えるとともに、ダミー光の出力ポート（３）及び出力ポート（４）への出力を切断する。これにより、光信号とダミー光の出力が入れ替わる。なお、光信号とダミー光の各出力ポートでの光レベル、及び光アンプのサージが防止される原理は、第１実施形態の動作と同様のため省略する。
【００５０】
（効果の説明）
本実施形態の光スイッチ、光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法によれば、光スイッチのマルチキャスト機能を用いることにより、１つのダミー光源で複数の光信号切り替え時の光アンプサージを防止することができる。
【００５１】
本実施形態によれば第１実施形態と同様に、大きな付加回路を必要せず、また光スイッチによる光経路切り替え時に通信が途絶することなく、光経路切り替え時の光アンプのサージを防止することができる。
【００５２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態による光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法について、説明する。なお、本実施形態と第１実施形態とはダミー光の光レベルを調整する構成のみが異なるので、同一構成の部分は省略し、異なる部分のみ記載する。
【００５３】
図８（ａ）は、一例として８×８スプリット＆セレクト型光スイッチを用いた場合の、光アンプを含む光スイッチシステムの一例を示す構成図である。光スイッチシステムは、光スイッチシステムは、光スイッチ１０２及び光アンプ１０３を含み、本実施形態の光経路切り替えシステム、及び光経路切り替え方法に用いられる。光スイッチ１０２は、入力ポート（１）〜入力ポート（８）及び出力ポート（１）〜出力ポート（８）を備える。光スイッチ１０２は、入力ポートからの光信号を８分岐する１×８スプリッタ２０１、及び１×８スプリッタから入力された８本の光信号のうち１つを選択する８×１セレクタ２０２を含む。さらに光スイッチ１０２は、１×８スプリッタ２０１と８×１セレクタ２０２間を接続する光導波路２０３を含んで、構成される。ここでは、ダミー光は入力ポート（８）から入力され、光スイッチ１０２内部で分岐され、光信号の切り替え先である出力ポート（３）及び出力ポート（４）にマルチキャスト方式で出力されている。なお、ここでは、１：２のマルチキャスト方式の出力を用いたが、１：３等、出力ポート数はこれにこだわらない。８×８スプリット＆セレクト型光スイッチ内でのダミー光の分岐比を、可変とすることができる。また、ここでは、ダミー光を入力ポート（８）から入力した例を示しているが、未使用のポートであればどのポートを用いても良い。またスプリット＆セレクト型光スイッチは８×８構成ではなく、ダミー光入力ポート専用のポートを持つ９×８構成でも良い。
【００５４】
次に、本実施形態によるダミー光の光レベル調整について、説明する。図８（ｂ）は、切り替え前の出力ポート（１）及び出力ポート（２）から出力される光信号の光レベルと、出力ポート（３）及び出力ポート（４）から出力されるダミー光の光レベルを示すグラフである。波長多重方式を用いて伝送する場合、波長多重数により光信号の光レベルが異なる。ここでは、入力ポート（８）から入力され、出力ポート（３）及び出力ポート（４）にマルチキャスト方式で出力されるダミー光は、入力ポート（１）及び入力ポート（２）から入力される光信号の光レベルと同様になるように、制御される。なお、光スイッチ内で分岐されるダミー光の光レベルの調整は、光スイッチ１０２内の位相シフタの位相差を調整して分岐比を変更することにより、実現可能である。光レベルの調整は、光スイッチ内部に光減衰器を組み込む等、他の方法でも良い。
【００５５】
（動作の説明）
次に、図９（ａ）及び図９（ｂ）を用いて本実施形態の光スイッチによる光経路切り替え方法について、説明する。図９（ａ）は光スイッチの切り替え例を示す動作図である。図９（ａ）では、切り替え前の光経路を実線で示し、切り替え後の光経路を点線で示す。図９（ｂ）は、切り替え時の出力ポート（３）及び出力ポート（４）の光レベルを示すグラフである。ここでは、送信側光スイッチ１０２において、入力ポート（１）及び入力ポート（２）に入力された２つの光信号の出力ポートをそれぞれ切り替える動作について、説明する。具体的には、出力ポート（１）及び出力ポート（２）から出力された状態から、出力ポート（３）及び出力ポート（４）から出力される状態へ切り替える動作について、説明する。なお、受信側においても動作は同じとなるので、受信側の動作については省略する。
【００５６】
映像素材の配信先を変更する場合、まず、システムコントローラ１００から光信号のスイッチポート切り替え要求を受け付ける（Ｓ１）。具体的には、システムコントローラ（図示せず）から光信号のスイッチポート切り替え要求を駆動回路制御部１０５が受け付ける。さらに、駆動回路制御部１０５に光信号の切り替え情報を設定する（Ｓ２）。
【００５７】
次に、駆動回路制御部１０５に光信号の切り替え先出力ポート（出力ポート（３）及び出力ポート（４））とダミー光源の入力ポート（入力ポート（８））間の接続を設定する（Ｓ３）。本実施形態ではこの時、光信号の光レベルにダミー光の光レベルを合わせるように設定する。すなわち、光スイッチ内で分岐され、出力ポート（３）から出力されるダミー光の光レベルは、出力ポート（１）から出力される光信号の光レベルに合わせる。さらに光スイッチ内で分岐され、出力ポート（４）から出力されるダミー光の光レベルは、出力ポート（２）から出力される光信号の光レベルに合わせる。
【００５８】
次に、駆動回路１０４により光信号の切り替え先出力ポートとダミー光源入力ポート間を接続する（Ｓ４）。具体的には、駆動回路制御部１０５に設定された情報をもとに、駆動回路１０４を駆動し、光信号の切り替え先出力ポート（出力ポート（３）及び出力ポート（４））とダミー光源の入力ポート（入力ポート（８））間を接続する。これにより、ダミー光が出力ポート（３）及び出力ポート（４）から出力された状態となる。
【００５９】
次に、駆動回路１０４により光信号の出力ポートを切り替える（Ｓ５）。具体的には、光信号の出力ポートを切り替える時刻Ｔにおいて、駆動回路１０４を駆動し、光信号の出力ポートを（１）から（３）、及び（２）から（４）に切り替えるとともに、ダミー光の出力ポート（３）及び出力ポート（４）への出力を切断する。これにより、光信号とダミー光の出力が入れ替わる。なお、光信号とダミー光の各出力ポートでの光レベル、及び光アンプのサージが防止される原理は第１実施形態の動作と同様のため、省略する。本実施形態のように、光スイッチのマルチキャスト機能を用いることにより、１つのダミー光源で複数の光信号切り替え時の光アンプサージを防止することができる。
【００６０】
さらに本実施形態によれば、光スイッチのマルチキャスト機能及び分岐比を変えることで、光レベルの異なる光信号に対し、ダミー光の光出力を合わせることが可能となる。これにより、１つのダミー光源で光出力の異なる複数の光信号切り替え時の光アンプサージを防止することができる。
【００６１】
本発明の実施形態による光スイッチは、図１０に示す、本発明の最上位概念による実施形態の光スイッチで構成することができる。図１０の光スイッチは、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられる光スイッチである。複数の入力ポートのうち、一つの入力ポートからダミー光を入力し、光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、上記光信号の出力を上記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、上記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する。図１０の光スイッチによれば、光信号の経路切り替え時に通信が途絶することなく、光信号の経路切り替え時の光アンプのサージを防止することができる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【００６３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられ、
一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、光スイッチ。
（付記２）一つの入力ポートから入力したダミー光を前記光信号の切り替え先の複数の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の複数の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の複数の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、付記１に記載の光スイッチ。
（付記３）前記一つの入力ポートから入力した前記ダミー光を、内部で分岐させ、前記光信号の切り替え先の複数の出力ポートに出力させる、付記２に記載の光スイッチ。
（付記４）前記ダミー光の分岐比を可変とする、付記３に記載の光スイッチ。
（付記５）位相シフタを有する複数のスイッチ素子を備え、
前記位相シフタの位相差を調整して前記ダミー光の分岐比を可変とする、付記４に記載の光スイッチ。
（付記６）前記切り替え先の複数の出力ポートの光信号はお互いに光レベルが異なる、付記２乃至付記５のいずれか一つに記載の光スイッチ。
（付記７）付記１乃至付記６のいずれか一つに記載の光スイッチと、前記光スイッチの出力ポートから出力される光信号を増幅する光アンプと、を含む、光経路切り替えシステム。
（付記８）複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で光信号の経路が切り替えられる光スイッチと、前記光スイッチの出力ポートから出力される光信号を増幅する光アンプと、を含むシステムの光経路切り替え方法であって、
前記光スイッチの一つの入力ポートから入力したダミー光を光信号の切り替え先の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、光経路切り替え方法。
（付記９）前記光スイッチの一つの入力ポートから入力したダミー光を前記光信号の切り替え先の複数の出力ポートに出力させた後、前記光信号の出力を前記切り替え先の複数の出力ポートに切り替えるとともに、前記切り替え先の複数の出力ポートからのダミー光の出力を停止する、付記６に記載の光経路切り替え方法。
（付記１０）前記一つの入力ポートから入力した前記ダミー光を、内部で分岐させ、前記光信号の切り替え先の複数の出力ポートに出力させる、付記９に記載の光経路切り替え方法。
（付記１１）前記ダミー光の分岐比を可変とする、付記１０に記載の光経路切り替え方法。
（付記１２）前記光スイッチは、位相シフタを有する複数のスイッチ素子を備え、
位相シフタの位相差を調整して前記ダミー光の分岐比を可変とする、付記１１に記載の光経路切り替え方法。
（付記１３）前記切り替え先の複数の出力ポートの光信号はお互いに光レベルが異なる、付記８乃至付記１２のいずれか一つに記載の光経路切り替え方法。
【符号の説明】
【００６４】
１００    システムコントローラ
１０１    光トランシーバ
１０２、１０２１、１０２２    光スイッチ
１０３、１０３１、１０３２    光アンプ
１０４    駆動回路
１０５    駆動回路制御部
１０６    光伝送路
１０７    ダミー光源
２０１    １×８スプリッタ
２０２    ８×１セレクタ
２０３    光導波路
３０１    ＭＺ干渉計型光スイッチ
３０２    光カプラ
３０３    光導波路
３０４    位相シフタ
【図１】
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【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】
2017168916.tif 000009
【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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