マルチ入出力波長選択スイッチ装置
【課題】マルチ入出力波長選択スイッチ装置において、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】マルチ入出力波長選択スイッチ装置１は、Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０と波長選択器２０及びコントローラ４０によって構成される。Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０は夫々の入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力されたＮチャンネル分のＷＤＭ信号をＭ個のＷＤＭ信号とする。波長選択器２０は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方路Ｒout１〜ＲoutＭより出力することができる。
【解決手段】マルチ入出力波長選択スイッチ装置１は、Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０と波長選択器２０及びコントローラ４０によって構成される。Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０は夫々の入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力されたＮチャンネル分のＷＤＭ信号をＭ個のＷＤＭ信号とする。波長選択器２０は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方路Ｒout１〜ＲoutＭより出力することができる。
【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数を有するマルチ入出力波長選択スイッチ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のマルチ入出力波長選択スイッチ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有するマルチ入出力波長選択スイッチ装置を実現することができる。図１は入力方路数Ｎが４、入力方路数Ｍが６の場合のマルチ入出力波長選択スイッチ装置の一例を示す図である。本図において、マルチ入出力波長選択スイッチ装置は入力方路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６個の４×１の波長選択スイッチ１２０−１〜１２０−６に出力され、その選択出力が出力方路Ｒout１〜Ｒout６より出力される。これによってマルチ入出力波長選択スイッチが実現できる。
【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マルチ入出力波長選択スイッチを実現するため、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、本発明のマルチ入出力波長選択スイッチ装置は、Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λLの第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、前記光クロスコネクトスイッチは、前記入力方路に加えられたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個の分岐カップラと、前記各分岐カップラの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するものである。
【００１０】
この課題を解決するために、本発明のマルチ入出力波長選択スイッチ装置は、Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λLの第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、前記光クロスコネクトスイッチは、前記入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号を夫々１つ選択するＮ個の１×Ｍ光スイッチと、前記各１×Ｍ光スイッチの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するものである。
【００１１】
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。
【００１２】
ここで前記波長選択素子はＬＣＯＳ素子としてもよい。
【００１３】
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】
【００１４】
以上詳細に説明したように本発明によれば、波長選択スイッチを内を全体として構成しており、複数の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マルチ入出力波長選択スイッチ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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スイッチ装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の基本構成によるマルチ入出力波長選択スイッチの一例を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施の形態によるマルチ入出力波長選択スイッチ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１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２の実施の形態によるマルチ入出力波長選択スイッチの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（本発明の基本構成）
本発明の基本構成によるマルチ入出力波長選択スイッチ装置の構成図を示す。このマルチ入出力波長選択スイッチ装置１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。このマルチ入出力波長選択スイッチ装置１は、Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０と波長選択器２０及びコントローラ４０によって構成される。ここで入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力される光信号は、夫々波長λ1〜λL（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。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Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０に入力される。光クロスコネクトスイッチ１０は、コントローラ４０からの制御によりＮチャンネル分の入力の任意のＷＤＭ信号を任意のＭ個のＷＤＭ信号として出力することができる光スイッチである。Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０はＭ個のＷＤＭ信号を波長選択器２０に与える。
【００１７】
波長選択器２０はＭ個の各ＷＤＭ信号入力に対して夫々をλ1〜λLまでの波長毎に分離し、各波長の光に対してフィルタ操作を行い、更に合成してＭ個のＷＤＭ信号として出力方路Ｒout１〜ＲoutＭより出力するものである。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。
【００１８】
次にコントローラ４０は光クロスコネクトスイッチ１０のスイッチング状態を制御する。又コントローラ４０は波長選択器２０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。
【００１９】
本発明によるマルチ入出力波長選択スイッチ装置では光クロスコネクトスイッチ１０と波長選択器２０を用いることによって各入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力されたＷＤＭ信号を波長毎に選択操作を行って任意の出力方路Ｒout１〜ＲoutＭのいずれか出力方路に出力することができる。
【００２０】
（第１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１の実施の形態によるマルチ入出力波長選択スイッチ装置の構成図である。本実施の形態においては光クロスコネクトスイッチ１０Ａは、Ｎ個の分岐カップラ１１−１〜１１−ＮとＭ個のＮ×１光スイッチ（ＯＳＷと表記する）１２−１〜１２−Ｍによって構成される。分岐カップラ１１−１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、分岐した第１チャンネルの各出力をＭ個の光スイッチ１２−１〜１２−Ｍに夫々入力するものである。分岐カップラ１１−２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夫々光スイッチ１２−１〜１２−Ｍに出力するものである。その他の分岐カップラ１１−３〜１１−Ｎについても同様である。光スイッチ１２−１〜１２−Ｍはコントローラ４０Ａからの出力に基づいて夫々入力されているＮチャンネル分のＷＤＭ信号入力信号のうちいずれか１つのＷＤＭ信号を選択して波長選択器２０Ａに出力するものである。これによって入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち任意のＭ個のＷＤＭ信号を波長選択器２０Ａの入力として与えることができる。この実施の形態では同一チャンネルの複数のＷＤＭ信号を波長選択器２０Ａ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。ここで光クロスコネクトスイッチ１０Ａを小型化するため、Ｎ個の分岐カップラ１１−１〜１１−Ｎと、Ｍ個の光スイッチ１２−１〜１２−Ｍを同一の平面光導波路に形成してもよい。
【００２１】
次に本実施の形態における波長選択器２０Ａの詳細な構成について説明する。図４において入射光の番号を第１〜第Ｍとすると、波長選択器２０Ａへの入射光はＭ個のＷＤＭ信号であり、夫々コリメートレンズ２１−１〜２１−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−Ｍを介して出力方路Ｒout１〜ＲoutＭより出力される。
【００２２】
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４０Ａ内の設定部４１がドライバ４２を介して接続されている。設定部４１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４２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。
【００２３】
ここで第１〜第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ＭのＷＤＭ光の入射領域Ｒ１〜ＲＭ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〜ＲＭに加わる光は夫々第１〜第ＭのＷＤＭ光を波長選択素子２５への入力番号ｉ（ｉ＝１〜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２０Ａ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。
【００２４】
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４２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
第１の実施の形態では夫々がλ1〜λLのＬの波長帯を有するＭ個のＷＤＭ信号に対して例えば３Ｍ×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〜３ｉ＋２，３ｊ〜３ｊ＋２の９ドットの画素を正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。
【００２８】
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チャンネルの波長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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
本実施の形態ではＮ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０ＡをＮ個の分岐カップラと、Ｍ個のＮ×１光スイッチから構成している。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。
【００３２】
又本実施の形態では波長選択器２０Ａ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を波長選択スイッチ装置を実現することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態では光クロスコネクトスイッチ１０Ｂとして、分岐カップラに代えてＮ個の１×Ｍ光スイッチ（ＯＳＷ）１３−１〜１３−Ｎを用い、その出力をＭ個のＮ×１光スイッチ１２−１〜１２−Ｍに加えるように構成したものである。本実施の形態では分岐カップラを用いたものに比べて分岐損を回避することができ、効率を向上させることができる。こうすれば入力方路Ｒin１〜ＲinＮに加わったＷＤＭ信号は光スイッチ１２−１〜１２−Ｍのいずれからも出力することができ、波長選択器２０Ｂに加えることができる。波長選択器２０Ｂの構成については前述した第１の実施の形態の波長選択器２０Ａと同様である。又コントローラ４０Ｂは１×Ｍ光スイッチ１３−１〜１３−Ｎと、Ｎ×１光スイッチ１２−１〜１２−Ｍのスイッチングを制御すると共に、波長選択器１０Ａのフィルタタリングの制御を行うものである。この場合もＮ＋Ｍ個の光スイッチから構成されるため、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。
【００３６】
尚第１，第２の実施の形態では波長選択器としてＬＣＯＳによる波長選択素子を用いているが、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波長ブロッカをＭ個用いて波長選択器を構成することもできる。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】
【００３７】
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】
【００３８】
１ マルチ入出力波長選択スイッチ装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ
１１−１〜１１−Ｎ 分岐カップラ
１２−１〜１２−Ｍ Ｎ×１光スイッチ
１３−１〜１３−Ｎ １×Ｍ光スイッチ
２０，２０Ａ，２０Ｂ 波長選択器
２１−１〜２１−Ｎ，２９−１〜２９−Ｎ コリメートレンズ
２２，２４，２６，２８ レンズ
２３，２７ 波長分散素子
２５ 波長選択素子
２５Ａ ＬＣＯＳ素子
３１，３３ 透明電極
３２ 液晶
３４，２５ 偏光子
４０，４０Ａ，４０Ｂ コントローラ
【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数を有するマルチ入出力波長選択スイッチ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のマルチ入出力波長選択スイッチ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有するマルチ入出力波長選択スイッチ装置を実現することができる。図１は入力方路数Ｎが４、入力方路数Ｍが６の場合のマルチ入出力波長選択スイッチ装置の一例を示す図である。本図において、マルチ入出力波長選択スイッチ装置は入力方路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６個の４×１の波長選択スイッチ１２０−１〜１２０−６に出力され、その選択出力が出力方路Ｒout１〜Ｒout６より出力される。これによってマルチ入出力波長選択スイッチが実現できる。
【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マルチ入出力波長選択スイッチを実現するため、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、本発明のマルチ入出力波長選択スイッチ装置は、Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λLの第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、前記光クロスコネクトスイッチは、前記入力方路に加えられたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個の分岐カップラと、前記各分岐カップラの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するものである。
【００１０】
この課題を解決するために、本発明のマルチ入出力波長選択スイッチ装置は、Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λLの第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、前記光クロスコネクトスイッチは、前記入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号を夫々１つ選択するＮ個の１×Ｍ光スイッチと、前記各１×Ｍ光スイッチの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するものである。
【００１１】
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。
【００１２】
ここで前記波長選択素子はＬＣＯＳ素子としてもよい。
【００１３】
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】
【００１４】
以上詳細に説明したように本発明によれば、波長選択スイッチを内を全体として構成しており、複数の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マルチ入出力波長選択スイッチ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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スイッチ装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の基本構成によるマルチ入出力波長選択スイッチの一例を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施の形態によるマルチ入出力波長選択スイッチ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１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２の実施の形態によるマルチ入出力波長選択スイッチの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（本発明の基本構成）
本発明の基本構成によるマルチ入出力波長選択スイッチ装置の構成図を示す。このマルチ入出力波長選択スイッチ装置１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。このマルチ入出力波長選択スイッチ装置１は、Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０と波長選択器２０及びコントローラ４０によって構成される。ここで入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力される光信号は、夫々波長λ1〜λL（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。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Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０に入力される。光クロスコネクトスイッチ１０は、コントローラ４０からの制御によりＮチャンネル分の入力の任意のＷＤＭ信号を任意のＭ個のＷＤＭ信号として出力することができる光スイッチである。Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０はＭ個のＷＤＭ信号を波長選択器２０に与える。
【００１７】
波長選択器２０はＭ個の各ＷＤＭ信号入力に対して夫々をλ1〜λLまでの波長毎に分離し、各波長の光に対してフィルタ操作を行い、更に合成してＭ個のＷＤＭ信号として出力方路Ｒout１〜ＲoutＭより出力するものである。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。
【００１８】
次にコントローラ４０は光クロスコネクトスイッチ１０のスイッチング状態を制御する。又コントローラ４０は波長選択器２０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。
【００１９】
本発明によるマルチ入出力波長選択スイッチ装置では光クロスコネクトスイッチ１０と波長選択器２０を用いることによって各入力方路Ｒin１〜ＲinＮに入力されたＷＤＭ信号を波長毎に選択操作を行って任意の出力方路Ｒout１〜ＲoutＭのいずれか出力方路に出力することができる。
【００２０】
（第１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１の実施の形態によるマルチ入出力波長選択スイッチ装置の構成図である。本実施の形態においては光クロスコネクトスイッチ１０Ａは、Ｎ個の分岐カップラ１１−１〜１１−ＮとＭ個のＮ×１光スイッチ（ＯＳＷと表記する）１２−１〜１２−Ｍによって構成される。分岐カップラ１１−１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、分岐した第１チャンネルの各出力をＭ個の光スイッチ１２−１〜１２−Ｍに夫々入力するものである。分岐カップラ１１−２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夫々光スイッチ１２−１〜１２−Ｍに出力するものである。その他の分岐カップラ１１−３〜１１−Ｎについても同様である。光スイッチ１２−１〜１２−Ｍはコントローラ４０Ａからの出力に基づいて夫々入力されているＮチャンネル分のＷＤＭ信号入力信号のうちいずれか１つのＷＤＭ信号を選択して波長選択器２０Ａに出力するものである。これによって入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち任意のＭ個のＷＤＭ信号を波長選択器２０Ａの入力として与えることができる。この実施の形態では同一チャンネルの複数のＷＤＭ信号を波長選択器２０Ａ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。ここで光クロスコネクトスイッチ１０Ａを小型化するため、Ｎ個の分岐カップラ１１−１〜１１−Ｎと、Ｍ個の光スイッチ１２−１〜１２−Ｍを同一の平面光導波路に形成してもよい。
【００２１】
次に本実施の形態における波長選択器２０Ａの詳細な構成について説明する。図４において入射光の番号を第１〜第Ｍとすると、波長選択器２０Ａへの入射光はＭ個のＷＤＭ信号であり、夫々コリメートレンズ２１−１〜２１−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−Ｍを介して出力方路Ｒout１〜ＲoutＭより出力される。
【００２２】
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４０Ａ内の設定部４１がドライバ４２を介して接続されている。設定部４１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４２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。
【００２３】
ここで第１〜第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ＭのＷＤＭ光の入射領域Ｒ１〜ＲＭ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〜ＲＭに加わる光は夫々第１〜第ＭのＷＤＭ光を波長選択素子２５への入力番号ｉ（ｉ＝１〜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２０Ａ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。
【００２４】
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４２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
第１の実施の形態では夫々がλ1〜λLのＬの波長帯を有するＭ個のＷＤＭ信号に対して例えば３Ｍ×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〜３ｉ＋２，３ｊ〜３ｊ＋２の９ドットの画素を正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。
【００２８】
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チャンネルの波長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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
本実施の形態ではＮ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ１０ＡをＮ個の分岐カップラと、Ｍ個のＮ×１光スイッチから構成している。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。
【００３２】
又本実施の形態では波長選択器２０Ａ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を波長選択スイッチ装置を実現することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態では光クロスコネクトスイッチ１０Ｂとして、分岐カップラに代えてＮ個の１×Ｍ光スイッチ（ＯＳＷ）１３−１〜１３−Ｎを用い、その出力をＭ個のＮ×１光スイッチ１２−１〜１２−Ｍに加えるように構成したものである。本実施の形態では分岐カップラを用いたものに比べて分岐損を回避することができ、効率を向上させることができる。こうすれば入力方路Ｒin１〜ＲinＮに加わったＷＤＭ信号は光スイッチ１２−１〜１２−Ｍのいずれからも出力することができ、波長選択器２０Ｂに加えることができる。波長選択器２０Ｂの構成については前述した第１の実施の形態の波長選択器２０Ａと同様である。又コントローラ４０Ｂは１×Ｍ光スイッチ１３−１〜１３−Ｎと、Ｎ×１光スイッチ１２−１〜１２−Ｍのスイッチングを制御すると共に、波長選択器１０Ａのフィルタタリングの制御を行うものである。この場合もＮ＋Ｍ個の光スイッチから構成されるため、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。
【００３６】
尚第１，第２の実施の形態では波長選択器としてＬＣＯＳによる波長選択素子を用いているが、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波長ブロッカをＭ個用いて波長選択器を構成することもできる。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】
【００３７】
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】
【００３８】
１ マルチ入出力波長選択スイッチ装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ Ｎ×Ｍ光クロスコネクトスイッチ
１１−１〜１１−Ｎ 分岐カップラ
１２−１〜１２−Ｍ Ｎ×１光スイッチ
１３−１〜１３−Ｎ １×Ｍ光スイッチ
２０，２０Ａ，２０Ｂ 波長選択器
２１−１〜２１−Ｎ，２９−１〜２９−Ｎ コリメートレンズ
２２，２４，２６，２８ レンズ
２３，２７ 波長分散素子
２５ 波長選択素子
２５Ａ ＬＣＯＳ素子
３１，３３ 透明電極
３２ 液晶
３４，２５ 偏光子
４０，４０Ａ，４０Ｂ コントローラ
【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の第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、
Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、
前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、
前記光クロスコネクトスイッチは、
前記入力方路に加えられたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個の分岐カップラと、
前記各分岐カップラの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項２】
Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λLの第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、
Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、
前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、
前記光クロスコネクトスイッチは、
前記入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号を夫々１つ選択するＮ個の１×Ｍ光スイッチと、
前記各１×Ｍ光スイッチの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項３】
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又は２記載のマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項４】
前記波長選択素子はＬＣＯＳ素子である請求項３記載のマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項５】
前記波長選択器は波長ブロッカである請求項１又は２記載のマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【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の第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、
Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、
前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、
前記光クロスコネクトスイッチは、
前記入力方路に加えられたＷＤＭ信号をＭ個の出力に分岐するＮ個の分岐カップラと、
前記各分岐カップラの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項２】
Ｎ個の入力方路（Ｎは２以上の自然数）に夫々波長λ1〜λLの第１〜第Ｎチャンネルの波長多重光信号が加えられ、任意のチャンネルの波長多重光信号をＭ個の出力方路（Ｍは２以上の自然数）により出力するマルチ入出力波長選択スイッチ装置であって、
Ｎ個の入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号のうち、任意のＷＤＭ光をＭ個出力する光クロスコネクトスイッチと、
前記光クロスコネクトスイッチの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、Ｍ個のＷＤＭ信号として出力する波長選択器と、を具備し、
前記光クロスコネクトスイッチは、
前記入力方路に加えられたＮチャンネルのＷＤＭ信号を夫々１つ選択するＮ個の１×Ｍ光スイッチと、
前記各１×Ｍ光スイッチの全ての出力が夫々入力として与えられ、入力の１つを選択するＭ個のＮ×１光スイッチと、を有するマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項３】
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又は２記載のマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項４】
前記波長選択素子はＬＣＯＳ素子である請求項３記載のマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【請求項５】
前記波長選択器は波長ブロッカである請求項１又は２記載のマルチ入出力波長選択スイッチ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０００５（Ｐ２０１２−１０００５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４２６４６（Ｐ２０１０−１４２６４６）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５９１１０２６９３）サンテック株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（５９１１０２６９３）サンテック株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
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