(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー透過率を低減させることなく、入出力ポート数を増やすことができる光スイッチ装置を提供すること。【解決手段】光スイッチ装置１は、光スイッチ装置の入力ポートに接続され、入力ポートからの信号を所望の信号波長で送出するＭ×Ｎ個の波長可変送信器２０１と、波長可変送信器の各々と接続されたＭ×Ｎ個の１入力Ｍ出力型光スイッチ２０２と、光スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ×Ｎ個のＭ入力１出力型波長選択スイッチ２０３と、波長選択スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ個のＮ入力Ｎ出力型波長ルーティング装置２０４とを備える。光スイッチおよび波長選択スイッチの各々は、各光スイッチおよび各波長選択スイッチの相互接続により、Ｍ入力Ｍ出力の分配合流型光スイッチ２０５がＮ組構成されており、分配合流型光スイッチおよび波長ルーティング装置の各々はすべての入出力系統の経路選択ができる組合せで互いに接続されている。【選択図】図２
2017055169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ×Ｎ入力Ｍ×Ｎ出力（Ｍ，Ｎともに自然数）の光スイッチ装置であって、
前記光スイッチ装置の入力ポートに接続され、前記入力ポートからの信号を所望の信号波長で送出するＭ×Ｎ個の波長可変送信器と、
前記波長可変送信器の各々と接続されたＭ×Ｎ個の１入力Ｍ出力型光スイッチと、
前記光スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ×Ｎ個のＭ入力１出力型波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ個のＮ入力Ｎ出力型波長ルーティング装置と
を備え、
前記光スイッチおよび前記波長選択スイッチの各々は、各光スイッチおよび各波長選択スイッチの相互接続により、Ｍ入力Ｍ出力の分配合流型スイッチがＮ組構成されており、
前記分配合流型スイッチおよび前記波長ルーティング装置の各々は、すべての入出力系統の経路選択ができる組合せで互いに接続されている
ことを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
Ｍ×Ｎ入力Ｍ×Ｎ出力の光スイッチ装置であって、
前記光スイッチ装置の入力ポートに接続され、前記入力ポートからの信号を所望の信号波長で送出するＭ×Ｎ個の波長可変送信器と、
前記波長可変送信器の各々と接続されたＭ×Ｎ個の１入力Ａ出力の第１光スイッチと、
前記第１光スイッチのうちのいずれかと接続されたＡ（Ａは自然数）×Ｍ×Ｎ個の１入力（Ｍ／Ａ）出力の第２光スイッチと、
前記第２光スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ×Ｎ個のＭ入力（Ｍ／Ａ）出力型波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ個のＮ入力Ｎ出力型波長ルーティング装置と
を備え、
前記第２光スイッチおよび前記波長選択スイッチの各々は、各第２光スイッチおよび各波長選択スイッチの相互接続により、Ｍ入力（Ｍ／Ａ）出力の分配合流型スイッチがＡ×Ｎ組構成されており、
前記分配合流型スイッチおよび前記波長ルーティング装置の各々は、すべての入出力系統の経路選択ができる組合せで互いに接続されている
ことを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項３】
前記分配合流型スイッチは、モジュールとして構成されていることを特徴とする請求項１または２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、光通信ネットワークに用いられる光スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及に伴い、データ通信ネットワークに対する需要が急激に増えている。特に局内（LAN: Local Area network）系のネットワーク用途では、極めてポート数の多い光スイッチの実用化が求められる。このような要求に対し、現実に実用化されている光スイッチのポート数は、全部で数10程度に留まる。
【０００３】
近年、波長可変送信器と、Ｍ入力Ｍ出力の分配合流型（DC: Delivery and Couple）光スイッチ（Ｎ個）と、アレイ導波路回折格子と同等の波長入出力特性を有するＮ入力Ｎ出力デバイス（Ｍ個）とを使用することで、最大でＭ×Ｎの入出力ポート数を有する、拡張性の高い光スイッチ装置が提案されている（非特許文献１）。
【０００４】
図１は、かかる光スイッチ装置１００の構成を示す図である。この従来の光スイッチ装置１００は、入力された信号を所望の信号波長で送出するＭ×Ｎ個の波長可変送信器１０１と、Ｎ個のＭ入力Ｍ出力分配合流型光スイッチ１０５と、Ｍ個のＮ入力Ｎ出力型アレイ導波路回折格子（AWG: Arrayed Waveguide Grating）１０４とを備える。ＭおよびＮは２以上の整数である。図１では、Ｍ＝３、Ｎ＝４で示してある。
【０００５】
Ｎ個の分配合流型光スイッチ１０５の各々は、スイッチングにより、入力光を所望のアレイ導波路回折格子１０４へ出力するように構成されており、Ｍ個の１入力Ｍ出力型光スイッチ１０２と、Ｍ個のＭ入力１出力型光カプラ１０３とを備える。
【０００６】
なお、以下の説明では、Ｍ×Ｎ個の波長可変送信器１０１の各々に共通の説明では波長可変送信器１０１として参照し、Ｍ×Ｎ個の光スイッチ１０２の各々に共通の説明では光スイッチ１０２として参照し、Ｍ×Ｎ個の光カプラ１０３の各々に共通の説明では光カプラ１０３として参照する。さらに、Ｍ個のアレイ導波路回折格子１０４の各々に共通の説明ではアレイ導波路回折格子１０４として参照し、Ｎ個の分配合流型光スイッチ１０５の各々に共通の説明では分配合流型光スイッチ１０５として参照する。
【０００７】
４個の分配合流型光スイッチ１０５の各々において、Ｍ個の光スイッチ１０２とＭ個の光カプラ１０３との間はフルメッシュ接続される。同一の分配合流型光スイッチ１０５に属する３個の光カプラ１０３の各々は、それぞれ、異なるアレイ導波路回折格子１０４と接続される。
【０００８】
光信号を入力した光スイッチ装置１００は、波長可変送信器１０１でその信号を適切な波長にして光スイッチ１０２に送出する。光スイッチ１０２では、光スイッチ装置１００の所望の出力ポートへ信号を出力することができるように、当該信号を所望の光カプラ１０３へ出力する。光カプラ１０３からの信号は、アレイ導波路回折格子１０４へ入力され、入力ポートと信号波長とにより決定される出力ポートへ出力される。このように、光スイッチ装置では、波長可変送信器１０１から所定の波長を有する信号を送出すること、および光スイッチ１０２の出力ポートを適切に設定（選択）することで、当該信号を所望のポートに送ることができる。
【０００９】
従来の光スイッチ装置１００では、最大で３（＝Ｍ）個の波長可変送信器１０１が同一のアレイ導波路回折格子１０４の１つのポートに信号を同時に送ることがあるため、光カプラ１０３によって、波長可変送信器１０１から送出される信号を合流できるようにする必要がある。ただし、すべての波長可変送信器１０１から送出される信号が同一のアレイ導波路回折格子１０４に同時に送出されるために合流する場合には、最終的にそれらの信号が出力されるポート先が異なるから、当該信号の波長は全て異なる。
【００１０】
従来の光スイッチ装置１００では、光カプラ１０３とアレイ導波路回折格子１０４との間で同一の配線を経由して信号が送出されることになるが、上記のとおり、信号の波長が異なるため、混信することなく信号出力させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】T. Niwa, H. Hasegawa, K. Sato, “A 270 × 270 optical cross-connect switch utilizing wavelength routing with cascaded AWGs,” Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC) 2013，OTh1A.3 (2013).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の光スイッチ装置では、Ｍ入力１出力の光カプラが使用されることになるが、光カプラは一般に、その分岐数により光スイッチ装置のパワー透過率が低下し損失が生じる。例えば、Ｍ入力１出力の光カプラの場合には、パワー透過率は１／Ｍとなり、結果として、光スイッチ装置から出力される信号のパワーも低減する。
【００１３】
光スイッチ装置の出力信号のパワーは、一定値以上にする必要があるものの、光カプラの分岐数を増やした場合には、パワー透過率の損失により出力信号のパワーが一定値よりも小さくなり得る。このため、従来の光スイッチ装置では、光カプラの分岐数が制限され、結果として、合流分配型光スイッチ装置の入出力ポート数も制限されるという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような状況下においてなされたものであり、その目的は、パワー透過率を低減させることなく、入出力ポート数を従来よりも増やすことができる光スイッチ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するための発明は、Ｍ×Ｎ入力Ｍ×Ｎ出力（Ｍ，Ｎともに２以上の整数）の光スイッチ装置であって、前記光スイッチ装置の入力ポートに接続され、前記入力ポートからの信号を所望の信号波長で送出するＭ×Ｎ個の波長可変送信器と、前記波長可変送信器の各々と接続されたＭ×Ｎ個の１入力Ｍ出力型光スイッチと、前記光スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ×Ｎ個のＭ入力１出力型波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ個のＮ入力Ｎ出力型波長ルーティング装置とを備え、前記光スイッチおよび前記波長選択スイッチの各々は、各光スイッチおよび各波長選択スイッチの相互接続により、Ｍ入力Ｍ出力の分配合流型スイッチがＮ組構成されており、前記分配合流型スイッチおよび前記波長ルーティング装置の各々は、すべての入出力系統の経路選択ができる組合せで互いに接続されている。
【００１６】
また、上記の課題を解決するための発明は、Ｍ×Ｎ入力Ｍ×Ｎ出力（Ｍ，Ｎともに２以上の整数）の光スイッチ装置であって、前記光スイッチ装置の入力ポートに接続され、前記入力ポートからの信号を所望の信号波長で送出するＭ×Ｎ個の波長可変送信器と、前記波長可変送信器の各々と接続されたＭ×Ｎ個の１入力Ａ出力の第１光スイッチと、前記第１光スイッチのうちのいずれかと接続されたＡ（Ａは２以上の整数）×Ｍ×Ｎ個の１入力（Ｍ／Ａ）出力の第２光スイッチと、前記第２光スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ×Ｎ個のＭ入力（Ｍ／Ａ）出力型波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチのうちのいずれかと接続されたＭ個のＮ入力Ｎ出力型波長ルーティング装置とを備え、前記第２光スイッチおよび前記波長選択スイッチの各々は、各第２光スイッチおよび各波長選択スイッチの相互接続により、Ｍ入力（Ｍ／Ａ）出力の分配合流型スイッチがＡ×Ｎ組構成されており、前記分配合流型スイッチおよび前記波長ルーティング装置の各々は、すべての入出力系統の経路選択ができる組合せで互いに接続されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パワー透過率を低減させることなく、入出力ポート数を従来よりも増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態における光スイッチ装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態における光スイッチ装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態の光スイッチ装置１について説明する。この実施形態の光スイッチ装置１は、Ｍ×Ｎ個の入力、およびＭ×Ｎ個の出力を有する。ＭおよびＮは２以上の整数である。
【００２０】
図２は、第１実施形態における光スイッチ装置１の構成例を示す概略図である。図２では、一例として、Ｍ＝４、Ｎ＝３とし、１２入力１２出力の光スイッチ装置１を示している。なお、Ｍ，Ｎの数はこの例に限られず変更するようにしてもよい。
【００２１】
図２に示すように、光スイッチ装置１は、１２個の波長可変送信器２０１と、１２個の１入力４出力型光スイッチ２０２と、１２個の４入力１出力型波長選択スイッチ２０３と、４個の３入力３出力型波長ルーティング装置２０４とを備える。
【００２２】
この実施形態では、１２個の光スイッチ２０２および１２個の波長選択スイッチ２０３は、４個１組で、分配合流型光スイッチ２０５が３個構成されている。
【００２３】
本実施形態の以下の説明では、１２個の波長可変送信器２０１の各々に共通の説明では波長可変送信器２０１として参照し、１２個の光スイッチ２０２の各々に共通の説明では光スイッチ２０２として参照し、１２個の波長選択スイッチ２０３の各々に共通の説明では波長選択スイッチ２０３として参照する。さらに、４個の波長ルーティング装置２０４の各々に共通の説明では波長ルーティング装置２０４として参照し、３個の分配合流型光スイッチ２０５の各々に共通の説明では分配合流型光スイッチ２０５として参照する。
【００２４】
波長可変送信器１０１は、光スイッチ装置１の入力ポートＩｎ１，Ｉｎ２，・・・，Ｉｎ１２に対応して接続され、入力ポートからの信号を、所望の波長に変換して光スイッチ２０２へ送出する。
【００２５】
光スイッチ２０２は１入力４出力で構成されており、波長選択スイッチ２０３は４入力１出力で構成されている。４個の光スイッチ２０２および４個の波長選択スイッチ２０３を備えた分配合流型光スイッチ２０５は、スイッチングにより、入力光を所望のアレイ導波路回折格子１０４へ出力する。なお、３個の分配合流型光スイッチ２０５のうち、全てあるいは１個以上をモジュール化してもよい。モジュールを作製する方法は、例えば、文献（Yuichiro Ikuma, Kenya Suzuki, Naru Nemoto, Etsu Hashimoto, Osamu Moriwaki, and Tetsuo Takahashi, “8 × 24 Wavelength Selective Switch for Low-loss Transponder Aggregator,” Proceedings of Optical Fiber Communication Conference 2015, Th5A.4）に示されている。
【００２６】
同一の分配合流型光スイッチ２０５において、光スイッチ２０２は、同一の分配合流型光スイッチ２０５を構成する４個すべての波長選択スイッチ２０３への経路選択ができるように、波長選択スイッチ２０３とフルメッシュ接続されている。
【００２７】
分配合流型光スイッチ２０５は、すべての波長ルーティング装置２０４と接続されている。
【００２８】
波長選択スイッチ２０３は、WSS (Wavelength Selective Switch)であり、信号波長ごとに、１つの入力ポートを選択してこの入力ポートと出力ポートとを結合させるように構成される。WSSの場合、パワーの透過率は、入力ポート数にかぎらず、一定の値を維持することができる。
【００２９】
波長ルーティング装置２０４は、例えばアレイ導波路回折格子（AWG: Arrayed Waveguide Grating）であり、入力ポートと信号波長とにより選定される出力ポートを決定するように構成されている。波長ルーティング装置２０４の出力ポートは、光スイッチ装置１の出力ポートＯｕｔ１，Ｏｕｔ２，・・・，Ｏｕｔ１２に対応して接続されている。
【００３０】
［光スイッチ装置での経路設定の概略］
光スイッチ装置１で実現される経路設定の概略について、再度図２を参照して説明する。
【００３１】
光スイッチ装置１では、入力ポートＩｎ１，Ｉｎ２，・・・，Ｉｎ１２から出力ポートＯｕｔ１，Ｏｕｔ２，・・・，Ｏｕｔ１２までの経路が設定されるが、各入力ポートから各出力ポートまでの経路は、複数あるのではなく、一つに限られる。
【００３２】
上記経路設定時において、まず、波長可変送信器２０１で送出する信号が、波長ルーティング装置２０４の入力ポートおよび出力ポートに対応するように、波長可変送信器２０１で変換する当該信号の波長を設定する。
【００３３】
次に、光スイッチ２０２で信号が通過できるように、光スイッチ２０２の出力ポートを設定する。さらに、波長選択スイッチ２０３で信号が通過できるように、波長可変送信器２０１から送出した波長について、波長選択スイッチ２０３の入力ポートを、波長選択スイッチ２０３の出力ポートと結合させる。これにより、波長可変送信器２０１で変換された波長の信号が、所望の光スイッチ２０２、波長選択スイッチ２０３および波長ルーティング装置２０４を介して、所望の（信号を出力したい）出力ポートＯｕｔ１，Ｏｕｔ２，・・・，Ｏｕｔ１２のいずれかから出力される。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の光スイッチ装置１によれば、波長可変送信器２０１からの信号が、光スイッチ２０２および波長選択スイッチ２０３を介して、波長ルーティング装置２０４へ送出されて出力ポートＯｕｔ１，Ｏｕｔ２，・・・，Ｏｕｔ１２のいずれかから出力される。ここで、波長選択スイッチ２０３は、光カプラと異なり、入力ポート数にかぎらず、パワーの透過率を一定の値に維持しつつ、信号の波長により所望の波長ルーティング装置２０４へ当該信号を送出することができるので、仮に入力ポート数を増やした場合でも、一定以上のパワー透過率とすることができる。この点で、この光スイッチ装置１によれば、光カプラを備えた従来の光スイッチ装置よりも、多ポートを有する大規模の光スイッチ装置を構成することができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態の光スイッチ装置１Ａについて、図３を参照して説明する。
【００３６】
図３は、第２実施形態の光スイッチ装置１Ａの構成例を示す概略図である。
【００３７】
第１実施形態の光スイッチ装置１では、（Ｍ×Ｎ）個の１入力Ｍ出力型光スイッチ２０２を備えていたが、必ずしもこの構成とする必要はない。本実施形態の光スイッチ装置１Ａは、第１実施形態のものと同様に、Ｍ×Ｎ個の入力、およびＭ×Ｎ個の出力を実現するものである（ＭおよびＮは２以上の整数である。）が、（Ｍ×Ｎ）個の１入力Ｍ出力型光スイッチ２０２に代えて、（Ｍ×Ｎ）個の１入力Ａ出力型の光スイッチ３０２と、（Ａ×Ｍ×Ｎ）個の１入力（Ｍ／Ａ）出力型の光スイッチ３０３とを備える（Ａは２以上の整数である。）。
【００３８】
図３では、一例として、Ｍ＝４、Ｎ＝３、Ａ＝２とし、１２入力１２出力の光スイッチ装置１を示している。なお、Ｍ，Ｎ，Ａの数はこの例に限られず変更するようにしてもよい。
【００３９】
図３において、光スイッチ装置１Ａは、１２個の波長可変送信器３０１と、１２個の１入力２出力型光スイッチ３０２と、２４個の１入力２出力型光スイッチ３０３と、４入力１出力型波長選択スイッチ３０４と、４個の３入力３出力型波長ルーティング装置３０５とを備える。
【００４０】
光スイッチ３０２は、４個１組でモジュール３０７として構成されている。さらに、４個の光スイッチ３０３および２個の波長選択スイッチ３０４を組み合わせることによって、１個の分配合流型光スイッチ３０６が構成されている。この分配合流型光スイッチ３０６は、本実施形態においても図２で示した分配合流型光スイッチ２０５と同様にモジュールとして構成することができる。
【００４１】
本実施形態の以下の説明では、１２個の波長可変送信器３０１の各々に共通の説明では波長可変送信器３０１として参照し、１２個の光スイッチ３０２の各々に共通の説明では光スイッチ３０２として参照し、２４個の光スイッチ３０３の各々に共通の説明では光スイッチ３０３として参照する。さらに、１２個の波長選択スイッチ３０４の各々に共通の説明では波長選択スイッチ３０４として参照し、４個の波長ルーティング装置３０５の各々に共通の説明では波長ルーティング装置３０５として参照する。
【００４２】
図３における波長可変送信器３０１と、波長選択スイッチ３０４と、波長ルーティング装置３０５はそれぞれ、図２における波長可変送信器２０１と、波長選択スイッチ２０３と、波長ルーティング装置２０４と同一である。
【００４３】
４（＝Ｍ）個の光スイッチ３０３と２（＝Ａ）個の分配合流型光スイッチ３０６とを１組として、各光スイッチ３０３と各分配合流型光スイッチ３０６は、すべての組合せが実現するようにフルメッシュで接続される。  
【００４４】
光スイッチ装置１Ａでは、光スイッチ装置１の入力ポートＩｎ１，Ｉｎ２，・・・，Ｉｎ１２からの信号は、波長可変送信器３０１によって所望の波長に変換されて光スイッチ３０２へ送出され、さらに光スイッチ３０３へ送出される。光スイッチ３０３からの信号は、波長選択スイッチ３０４および波長ルーティング装置３０５を介して、出力ポートＯｕｔ１，Ｏｕｔ２，・・・，Ｏｕｔ１２から出力される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の光スイッチ装置１Ａのように構成しても、第１実施形態と同様に波長選択スイッチ３０４は、光カプラと異なり、入力ポート数にかかわらず、パワー透過率を一定の値に維持して所望の出力ポートに信号を送出することができるので、一定以上のパワー透過率とすることができる。よって、光カプラを備えた従来の光スイッチ装置よりも、多ポートを有する大規模の光スイッチ装置１Ａを構成することができる。
【００４６】
さらに、光スイッチ装置１Ａによれば、第１実施形態の１入力Ｍ出力型光スイッチ２０２に代えて、（Ｍ×Ｎ）個の１入力Ａ出力型の光スイッチ３０２と、（Ａ×Ｍ×Ｎ）個の１入力（Ｍ／Ａ）出力型の光スイッチ３０３とを備えることで、分配合流型光スイッチ３０６内の波長選択スイッチ３０４の個数が第１実施形態の分配合流型光スイッチ２０５で示したものよりも２個少なくなる。複雑な機能を持つ波長選択スイッチの数が２個少なくなる分、光スイッチ装置１Ａの作製が容易になる。また、第１実施形態のものよりもポート数の多い光スイッチ装置を実現できる。
【００４７】
各実施形態を詳述してきたが、具体的な光スイッチ装置１，１Ａの入出力ポートの数等は各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１Ａ  光スイッチ装置
２０１，３０１  波長可変送信器  
２０２，３０２，３０３  光スイッチ
２０３，３０４  波長選択スイッチ
２０４，３０５  波長ルーティング装置
【図１】
2017055169.tif 000003
【図２】
2017055169.tif 000004
【図３】
2017055169.tif 000005