光路切替型光信号送受信装置および光信号の光路切替方法
【課題】 制御光に係る光源の発光スペクトル帯域、制御光吸収層の吸収スペクトル帯域を有効に活用し、信号光とは波長の異なる複数の制御光を波長多重方式に基づき当該信号光と同一の光路を伝搬させ、光制御方式の複数の光路切替装置を組み合わせる。
【解決手段】 本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、１対７対応の光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０を３段階で組合せ、各段階毎、波長の異なる６個の制御光１００１〜１０１６，１０２１〜１０２６，１０３１〜１０３６を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光１００１の光路を７個の異なる方向１２０１〜１２０７へ切り替える。各段階で、制御光および信号光と分離する分波器１１０等と、制御光を分配する分配器１３０等と、７個の合波器１４１〜１４７等とを備える。
【解決手段】 本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、１対７対応の光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０を３段階で組合せ、各段階毎、波長の異なる６個の制御光１００１〜１０１６，１０２１〜１０２６，１０３１〜１０３６を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光１００１の光路を７個の異なる方向１２０１〜１２０７へ切り替える。各段階で、制御光および信号光と分離する分波器１１０等と、制御光を分配する分配器１３０等と、７個の合波器１４１〜１４７等とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光情報処理等の光エレクトロニクスやフォトニクスの各分野において活用され、波長多重された複数の制御光の各々を利用して光路の切替を行う光路切替型光信号送受信装置、および光信号の光路切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者等は、先に、新しい原理に基づく光路切替の装置および方法を発明した（特許文献１参照）。この光路切替装置等では、熱レンズ形成素子内の制御光吸収領域に対して、制御光吸収領域が吸収する波長帯域の制御光と、制御光吸収領域が吸収しない波長帯域の信号光とを、各光軸が一致するように収束させて照射し得る構成を有している。この構成によれば、熱レンズ形成素子内の制御光吸収領域への信号光の照射に対して、制御光の照射は選択的に行われる。制御光の照射が信号光の照射と同時に行われないときには信号光が穴付きミラーの穴を通して直進し、他方、制御光の照射が信号光の照射と同時に行われるときには信号光の進行方向に対して傾けて設けた穴付きミラーで反射して光路を変更させる。特許文献１には、１種類の波長の制御光によって制御光の進行方向を２方向に切り替えることができる光制御型光路切替装置が開示されている。この光制御型光路切替装置は以下では「１対２対応光制御型光路切替装置」と記す。
【０００３】
さらに、本発明者等は、熱レンズ形成素子および穴付きミラーを複数組み合わせて用いて構成した光制御式の光路切替型光信号伝送装置および光信号光路切替方法を発明した（特許文献２参照）。この光路切替型光信号伝送装置等では、制御光吸収領域が吸収する波長帯域と制御光の波長とを１対１に対応させており、さらに、例えば吸収波長帯域の異なる色素を用いた３種類の制御光吸収領域の熱レンズ形成素子を合計７個組み合わせて使用し、併せて、３種類の波長の制御光の各々の明滅を制御することにより、例えばサーバのデータを８箇所に光制御方式で切り替えて配信するシステムが開示されている。
【０００４】
なお上記の特許文献１，２に開示された光路切替の方式では、制御光を照射した場合、熱レンズ効果によって信号光のビーム断面形状はリング状に変化する。そこで、この光路切替方式を以下では「リングビーム方式」と記すこととする。
【０００５】
さらに本発明者等は、その後、特許文献３〜６に開示される通り、光路変更方法および光路切替装置を提案した。これらの光路変更方法および光路切替装置によれば、熱レンズ形成光素子中の制御光吸収領域に、制御光吸収領域が吸収する波長帯域の制御光、および制御光吸収領域が吸収しない波長帯域の信号光を入射させ、制御光および信号光は、制御光収領域にて収束するように照射されかつ各々の光の収束点の位置が異なるように照射される。このため、制御光および信号光は、光の進行方向で制御光吸収領域の入射面またはその近辺で収束し、その後、拡散する。これにより、制御光吸収領域内で制御光を吸収した領域およびその周辺領域に温度上昇が起き、当該温度上昇に起因して可逆的に熱レンズの構造が変化し、屈折率が変化し、信号光の進行方向を変化させることができる。特許文献３〜６に記載される光路変更の方式では、制御光を照射しても信号光のビーム断面形状はほぼ円形に保たれる。そこで、当該光路変更の方式を以下では「丸ビーム方式」と記すこととする。
【０００６】
特許文献４，５には、１種類の波長の制御光によって制御光の進行方向を２方向に切り替える１対２対応光制御型光路切替装置が開示されている。また特許文献６には、例えば、７芯光ファイバーの中心ファイバーから出射する信号光の光路を、中心ファイバーの周辺に設けられた光ファイバーから出射する制御光によって７方向に切り替える光制御型光路切替装置が開示されている。この光制御型光路切替装置を以下では「１対７対応光制御型光路切替装置」と記す。また特許文献７には、１対７対応光制御型光路切替装置に用いられる端面近接多芯光ファイバーおよびその製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８０９９０８号公報
【特許文献２】特許第３９０６９２６号公報
【特許文献３】特開２００７−２２５８２５号公報
【特許文献４】特開２００７−２２５８２６号公報
【特許文献５】特開２００７−２２５８２７号公報
【特許文献６】特開２００８−０８３０９５号公報
【特許文献７】特開２００８−０７６６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特に、上記の特許文献２に開示された光路切替型光信号伝送装置等の構成によれば、制御光吸収領域が吸収する波長帯域と制御光の波長とを１対１に対応させているため、制御光波長を例えば５ｎｍ刻みに細かく、組み合わせて使用することが困難であるという課題があった。
【０００９】
そこで、近年、制御光の波長が例えば５ｎｍ刻みに細かく設定された多数の制御光を用意し、これらの制御光を組み合わせて利用することにより多数段階の光制御型光路切替装置を構築し、送信側の１種類以上の信号光の光路を、受信側の複数個の異なる方向へ切り替えるようにできる制御光波長多重方式に基づく光路切替型光信号送受信システムが要望されている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、制御光に係る光源の発光スペクトル帯域、および制御光吸収層の吸収スペクトル帯域を有効に活用し、信号光とは波長の異なる複数の制御光を波長多重方式に基づき当該信号光と同一の光路を伝搬させ、光制御方式の複数の光路切替装置を組み合わせてなる制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置および光信号の光路切替方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光路切替型光信号送受信装置および光信号の光路切替方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【００１２】
請求項１の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替えるＭ段階の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の制御光を出力するＫ個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
Ｋ種類の波長の制御光と信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
Ｍ段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
Ｌを１以上でかつＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光を、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
ＲＬを０以上でかつ（Ｎ＋１）以下の整数とするとき、Ｌ段目の光制御型光路切替装置で光路切替された信号光の光路に接続されるＲＬ個の受信側の光信号送受信装置と、
前記分波器で分離された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する制御光を（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配する分配器と、
Ｌ段目の光制御型光路切替装置で（Ｎ＋１）個の異なる方向に光路が切り替えられ、Ｌ段目以降への光路を進む信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことで特徴づけられる。
【００１３】
上記の構成において、Ｎを６とし、Ｍを３とし、Ｋを１８とし、Ｌを１〜３のうちいずれかの整数とし、ＲＬを０〜７のいずれかの整数とし、かつ信号光を１種類であるとするとき、光制御型光路切替装置は３段階で構成される。
【００１４】
上記の構成において、Ｐを２以上の整数とするとき、Ｍ段階の光制御型光路切替装置の各々は１対Ｐ対応光制御型光路切替装置である。
【００１５】
上記の構成において、Ｐは２または７である。
【００１６】
上記の構成において、１対７対応の光制御型光路切替装置は、信号光透過・制御光吸収層を有する熱レンズ形成素子を含み、制御光出射側および信号光受光側の光路は７芯光ファイバーである。
【００１７】
上記の構成において、信号光は１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用い、制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項７の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の制御光と１種類の信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の光制御型光路切替装置のうち１段目と２段目の段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の制御光を、当該段階以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
分波器で分離された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する制御光を７個に分配する分配器と、
当該段階での光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、７個に分配された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための７個の合波器とを備え、
３段階の光制御型光路切替装置のうち第３段目の段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の制御光を信号光と分離する分波器と、を備え、
当該段階での光制御型光路切替装置で、分波器から出力される６種類の波長の制御光を用いて、７個の異なる方向に光路が切り替えられ、これらの７個の光路のそれぞれに光信号送受信装置が接続される、ことで特徴づけられる。
【００１９】
請求項８の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
各段階毎、波長の異なる２個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を２個の異なる方向へ切り替える２段階の１対２対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、２種類の波長の制御光を出力する２個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
２種類の波長の制御光と１種類の信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
２段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための制御光を、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
当該段階の光制御型光路切替装置で２個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光と、分配された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことで特徴づけられる。
【００２０】
請求項９の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の制御光と１種類の信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の光制御型光路切替装置のうち１段目と２段目の段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の制御光を、当該段階以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
分波器で分離された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する制御光を７より小さい数で分配する分配器と、
光制御型光路切替装置で光路切替された信号光の一部の光路に接続される１以上の受信側の光信号送受信装置と、
光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための複数の合波器と、を備える、
ことで特徴づけられる。
【００２１】
請求項１１の本発明に係る光信号の光路切替方法は、
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替える光制御型光路切替装置をＭ段階組み合わせる光路切替方法であって、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の制御光光源を、信号光の目的とする光路に導くために所定時間で明滅させ、
Ｍ段階の各段階で、
信号光と制御光とを同一の光路で伝搬させ、
Ｋ種類の波長の制御光を混合して光路に導き、
Ｌを１以上であってＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光を、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分波し、
Ｌ段目の光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光のいずれか１つの波長の制御光を点灯することによってＬ段目の信号光の光路をＮ種類の方向のいずれか１つに切り替え、
分波された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を（Ｎ＋１）個に分配し、
ＲＬを０以上かつ（Ｎ＋１）以下の整数として、Ｌ段目で光路切替された信号光の光路をＲＬ個の光信号送受信装置に接続して送受信を行わせ、
Ｌ段目の光制御型光路切替装置でＮ種類の方向に光路が切替られた信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を合波して次段への光路に導き、
送信側の光信号送受信装置と受信側の光信号送受信装置と間の光路を選択的に切替接続させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る光路切替型光信号送受信装置および光信号の光路切替方法は、次の効果を奏する。
【００２３】
第１に、代表的に１対７対応光制御型光路切替装置または１対２対応光制御型光路切替装置等を利用して多段構造で、制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置を構築したため、制御光の波長が例えば５ｎｍ刻みに細かく設定された多数の制御光を利用でき、制御光に係る光源の発光スペクトル帯域、および制御光吸収層の吸収スペクトル帯域を有効に活用することができる。
【００２４】
第２に、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置、および終端側の光信号送受信装置等の各々については電子回路との接続があるが、その他の光信号伝送路および光路切替装置部分については、電気信号を一切用いず、光信号の光路切替伝送を行うことができる。特に、終端側の光信号送受信装置が電気信号を用いない受動型光センサー等の場合、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置の部分以外は、一切、電気信号を用いない光信号送受信システムを構築することができる。
【００２５】
第３に、光路切替に要する時間を、丸ビーム方式の１対７対応光制御型光路切替装置を用いる場合、１０ミリ秒以内、リングビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、２５０マイクロ秒以内とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置における第１段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第２段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第３段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図４】第１の実施形態において使用される丸ビーム方式光路切替装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ’線断面図であり、７芯光ファイバーの光出射側端面を模式的に示す図である。
【図６】図４におけるＢ−Ｂ’線断面図であり、７芯光ファイバーの受光側端面を模式的に示す図である。
【図７】第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置に用いられる制御光光源の半導体レーザーの発振スペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置に用いられる光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明の第２の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置を概念的に示すブロック構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置における第１段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１１】第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第２段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１２】第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第３段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置における第１段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１４】第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第２段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
〔第１の実施形態〕
図１〜図８を参照して本発明の第１の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置を説明し、併せて光信号の光路切替方法を説明する。第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、複数の光路切替装置を組合せ、例えば３段構造のような多段構造を有している。この場合、制御光送信側の光信号送受信装置と他端の光信号送受信装置の間を伝搬する信号光が経由する光路切替装置の個数は光路切替された全ての経路において３である。第１の実施形態に係る光路切替装置の各々には、特許文献６に記載された前述の１対７対応光制御型光路切替装置を使用しており、第１段目では光路切替装置を１個、第２段目では光路切替装置を７個、第３段目では光路切替装置を４９個、用いている。制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受装置は、波長の異なる複数の制御光を多重にして使用し、例えば、信号光の光路を第１段目の光路切替装置では７方向に切り替え、第２段目の光路切替装置では合計４９（７×７）方向に切り替え、第３段目の光路切替装置では合計３４３（７×７×７）方向に切り替えることにより、送信側（起点側）と受信側（最終段側）との間で光信号の送受信を行う。なお多段構造は、３段構造が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２９】
図１は１組の第１段目の光路切替装置の構成を示し、図２は７組が用いられる第２段目の光路切替装置のうちの１組の構成を示し、図３は４９組が用いられる第３段目の光路切替装置のうちの１組の構成を示す。第１段目から第３段目の光路切替装置はいずれも１対７対応光制御型光路切替装置である。図４は、合計５７組が用いられる１対７対応光制御型光路切替装置の具体的な構成例を示す。また図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示し、７芯光ファイバーの光出射側端面を模式的に示す。図６は図４のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示し、７芯光ファイバーの受光側端面を模式的に示す。さらに図７は第１の実施形態の光路切替型送受信装置に用いられる制御光光源の半導体レーザーの発振スペクトルを示す。図８は第１の実施形態の光路切替型信号送受信装置に用いられる光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層の吸収スペクトルを示す。
【００３０】
なお本実施形態では、特許文献７に記載した端面近接多芯光ファイバーのうち、図４〜図６に示したように７芯光ファイバーを用いた１対７対応光制御型光路切替装置を複数組み合わせて用いている。
【００３１】
ここで、特許文献６に記載のように７芯光ファイバーの中心光ファイバー・コアに信号光を、６本の周辺光ファイバー・コアに制御光（Ｎ種類制御光のＮが６の場合に相当）を伝搬させるが、６本の周辺光ファイバー・コア全てに制御光を伝搬させる必要はなく、周辺光ファイバー・コアのいずれか特定の１，２，３，４，５本にのみ制御光（Ｎ種類制御光のＮが1，２，３，４，５の場合に相当）を伝搬させることで、各々、１対Ｎ足す１、すなわち、１対２、１対３、１対４、１対５、および、１対６対応光制御型光路切替装置として作動させることができる。
【００３２】
また、特許文献７に記載の端面近接多芯光ファイバーは、同じクラッド径のシングルモード光ファイバーを１９芯、３７芯、６１芯等、最密充填構成で束ねて構成することができるが、その中心光ファイバー・コアに信号光を、周辺光ファイバー・コアに制御光を伝搬させることで、特許文献６に記載の１対７対応光制御型光路切替装置の場合と同様にして、１９芯光ファイバーを用いて１対８〜２０対応、３７芯光ファイバーを用いて１対２１〜３８対応、６１芯光ファイバーを用いて１対３９〜６２対応の光制御型光路切替装置を構成し、作動させることが可能である。
【００３３】
まず光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明し、次いで、光路切替型光信号送受信装置を構成する個々の部品の詳細について説明する。
【００３４】
図１〜図３において、第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、光ファイバー等からなる光路１００１の制御光送信側の一端に接続された１つの光信号送受信装置１と、多数の光路３２０１等の各々の終端に接続された複数の光信号送受信装置３３０１等との接続を、３段に組み合わされた光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０などによって切り替えるものである。
【００３５】
光信号送受信装置１は例えば送信側（起点側）の光信号送受信装置であり、その個数は１に限定されず、１以上であっても良い。複数の光信号送受信装置３３０１等は例えば受信側（最終段側）の光信号送受信装置である。以上の送信側と受信側は逆の役割にすることもできる。
なお、図１では光信号送受信装置１を１基のみ図示しているが、複数の光信号送受信装置から信号光１００１として複数の波長の信号光を多重に送信し、受信時に分波して各々受信しても良い。また、複数の光信号送受信装置が各々用いる、複数の異なる波長の信号光を分波した後、切り替えて送受信しても良い。
【００３６】
ここで「光路」とは、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路のことを意味する。
【００３７】
なお、伝搬する「光」そのものを図示することはできないので「空間を伝搬する光の光路」や「光ファイバーのコアを伝搬する光路」を図示することで、その光路を伝搬する「光」を表現するものとし、「光およびその光路」という表現をする。
【００３８】
光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０を駆動し、信号光の光路を予め選択された特定の組合せに切り替えるための複数の波長の制御光は、複数の制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６から選択的に発振される。光路の両端にある光信号送受信装置１および光信号送受信装置３３０１等との信号光のやり取りに同期するよう、信号光および制御光の電子制御装置１０から、信号光および制御光の電子制御配線１０１を通じて送られる制御電子信号によって、複数の制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６の明滅の組合せが選択される。制御光光源１１〜１６は第１段目（光制御型光路切替装置１２０）の光路切替用の制御光光源であり、制御光光源２１〜２６は第２段目（光制御型光路切替装置２２０）の光路切替用の制御光光源であり、制御光源３１〜３６は第３段目（光制御型光路切替装置３２０）の光路切替用の制御光光源である。
【００３９】
複数の制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６からの複数の波長の制御光１０１１〜１０１６，１０２１〜１０２６，１０３１〜１０３６と、光路１００１を正方向および逆方向に進む信号光は、合波器１００によって合波され、その後、共通の１つの光路１１００を進行し、分波器１１０にて、信号光１１０１および第１段目光路切替用の制御光１１１１〜１１１６の各々と、第２段目および第３段目光路切替用の制御光の一群１３００とに分波される。
【００４０】
分波器１１０にて独立に分波された信号光１１０１は、第１段目の光制御型光路切替装置１２０の中心の光ファイバー・コア（図５に示した符号４００に相当する）に接続される。また、分波器１１０にて波長別に分波された第１段目光路切替用の制御光１１１１〜１１１６の各々は、第１段目の光制御型光路切替装置１２０の周辺の光ファイバー・コア（図５に示された符号４０１〜４０６の各々に相当する）に接続される。第１段目光路切替用の制御光光源１１〜１６に対応した制御光１１１１〜１１１６の明滅に応じて、信号光１１０１は第１段目の光制御型光路切替装置１２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光１２０１〜１２０７のいずれかとして第２段目に進む。
【００４１】
ここで、分波器１１０で分波された第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群１３００は分配器１３０によって制御光群１３０１〜１３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器１４１〜１４７によって、上記の信号光１２０１〜１２０７と合波され、第２段目への光路１４１１，１４２１，１４３１，１４４１，１４５１，１４６１，１４７１を進む。第２段目の光路への切替は、第１段目の制御光光源１１〜１６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯した状態の１通りの合計７通りが選択される。
【００４２】
第２段目への７系統の光路を進む光の内容は、光路切替された信号光と７分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図２に示すように、７系統の光路の１つである光路１４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の６本の光路についても、以下同様にして第２段目以降の光路切替が行われる。
【００４３】
一筋の光路１４１１を進む信号光および制御光群は、分波器２１０にて、信号光２１０１および第２段目光路切替用の制御光２１２１〜２１２６の各々と、第３段目光路切替用の制御光の一群２３００に分波される。
【００４４】
分波器２１０にて独立に分波された信号光２１０１は、第２段目の光制御型光路切替装置２２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器２１０にて波長別に分波された第２段目光路切替用の制御光２１２１〜２１２６の各々は、第２段目の光制御型光路切替装置２２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第２段目光路切替用の制御光源２１〜２６に対応した制御光２１２１〜２１２６の明滅に応じて、信号光２１０１は第２段目の光制御型光路切替装置２２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光２２０１〜２２０７のいずれかとして第３段目に進む。
【００４５】
ここで、分波器２１０で分波された第３段目光路切替用の制御光の一群２３００は分配器２３０によって制御光群２３０１〜２３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器２４１〜２４７によって、信号光２２０１〜２２０７と合波され、第３段目への光路２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１を進む。第３段目の光路への切替は、第２段目の制御光光源２１〜２６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯状態の１通りの合計７通りが選択される。
【００４６】
第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０と同等のものが、全部で７個設けられ、各々で７方向の光路切替が行われる。従って、第１段目に続く第２段目では、７×７、すなわち４９通りの光路が合計１２個の制御光光源１１〜１６，２１〜２６の明滅の組合せで選択され、切り替えられる。
【００４７】
第３段目への４９系統の光路を進む光の内容は、光路切替された信号光と合計４９分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図３に示すように、４９本の光路の１つである光路２４１１が接続する第３段目の装置について述べる。他の４８本の光路についても、以下同様にして第３段目の光路切替が行われる。
【００４８】
一筋の光路２４１１を進む信号光および制御光群は、分波器３１０にて、信号光３１０１および第２段目光路切替用の制御光３１３１〜３１３６の各々に分波される。
【００４９】
分波器３１０にて独立に分波された信号光３１０１は第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置３２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器３１０にて波長別に分波された第３段目の光路切替用の制御光３１３１〜３１３６の各々は、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置３２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第３段目光路切替用の制御光源３１〜３６に対応した制御光３１３１〜３１３６の明滅に応じて、信号光３１０１は第３段目の光制御型光路切替装置３２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光３２０１〜３２０７のいずれかとして各々、終端の光信号送受信装置３３０１〜３３０７に進む。
【００５０】
第３段目の光制御型光路切替装置３２０と同等のものが合わせて４９個設けられ、各々で７方向の光路切替が行われる。従って、第１段目から第３段目では、７の３乗、すなわち３４３通りの光路が合計１８個の制御光光源の明滅の組合せで選択され、切り替えられる。
【００５１】
以下、個々の装置構成要素の詳細について説明する。
【００５２】
制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６と同じ側（送信側または起点）に設けられる光信号送受信装置１と、光路切替された終端（受信側または最終段）に設けられる光信号送受信装置３３０１等の仕様は、相補的に決定され、以下のような組合せを例示することができる。
【００５３】
（１） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１、および、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等、いずれも電気信号を光信号に変換して送信および受信を行うことのできる装置である。
具体的には、電気信号に対応して明滅する信号光光源、受光した信号光を電気信号に変換する受光部、自分が送信する信号光と受信する信号光とを、波長の違いによって分離するダイクロマティックミラー、信号光光源の温度を制御するためのペルチェ素子およびその制御電子回路等からなる光信号送受信装置である。
（２） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１は、光信号を送信する機能のみを有し、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等は光信号を受信する機能のみを有する。
（３） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１は、光信号を受信する機能のみを有し、光路切替された終端に設けられる光信号送受信機３３０１等は光信号を送信する機能のみを有する。
（４） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１は、光信号を送信する機能および受信する機能を有し、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等はミラーを設けた光ファイバーセンサーである。
この場合、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等は光学的受動素子であり、電気信号による制御および電力を必要としない。
【００５４】
ここで、光ファイバーセンサーとしては、例えば、光ファイバー末端のミラー部近傍の光ファイバー外周に回折格子を設け、温度変化による回折格子の寸法の変化を信号光の波長変化として検出する光ファイバー温度センサー、末端端面にミラーを設け、光ファイバーの屈曲状態変化をドップラー効果による波長変化として検出する光ファイバードップラーセンサー、光ファイバー末端のミラー部近傍の光ファイバー内部に放射線によって、当該光ファイバーを透過する波長の蛍光ないし燐光を放射する光ファイバー型シンチレーター等が用いられる。
【００５５】
信号光の波長としては、制御光の波長帯域とは異なる波長である。光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０を透過する波長であれば、光路の透過特性に応じて、任意の波長を用いることができる。光路として光通信用シングルモード光ファイバーを用いる場合、シングルモードで伝送可能な波長は概ね１２６０ｎｍから１６００ｎｍの間にある。例えば、制御光の波長帯域として１２６０ｎｍから１４００ｎｍを使用する場合、熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層として波長１２００ｎｍから１４５０ｎｍの光を吸収する色素を用いると、信号光として１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長の光を用いることができる。
【００５６】
従って、信号光として、例えば５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いることができる。信号光の光源としては、例えば、温度制御された半導体レーザーを好適に用いることができる。
【００５７】
制御光の波長としては、信号光の波長帯域とは異なる波長である。光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層に吸収される波長であれば、光路の透過特性に応じて、任意の波長を用いることができる。光路として光通信用シングルモード光ファイバーを用いる場合、シングルモードで伝送可能な波長は概ね１２６０ｎｍから１６００ｎｍの間にある。例えば、信号光の波長帯域として１５００ｎｍから１６００ｎｍを使用する場合、熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層として波長１２００ｎｍから１４５０ｎｍの光を吸収する色素を用いると、制御光として１２６０ｎｍから１４００ｎｍの波長の光を用いることができる。
【００５８】
従って、制御光として、例えば５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いることができる。
【００５９】
制御光の光源としては、例えば、ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット構造半導体レーザーを好適に用いることができる。半導体レーザーは素子中のレーザー発振キャビティの寸法に応じた波長で発振するため、発振波長を安定化させるためには温度制御を精密に行う必要がある。温度センサーとペルチェ素子を用いた温度制御装置によって制御光光源の温度を０℃近辺から５０℃程度の温度範囲において、±０．１℃よりも高精度で制御することができる。半導体レーザーの発振波長帯域は半導体素子に流す電流によっても変化する。制御光光源の半導体レーザーの温度および電流を適切に制御することによって、例えば５ｎｍ毎に波長の異なる制御光を発信させることができる。
【００６０】
また、半導体レーザーの構造によっては、複数の波長の光を安定して、同時に発振可能である。図７に制御光光源の半導体レーザーの発振スペクトルの例を示す。この半導体レーザー１個から、波長５ｎｍ毎に、平均出力２８ｍＷで波長１２６０ｎｍおよび１２７５ｎｍ、および、平均出力５８ｍＷで波長１２６５ｎｍおよび１２７０ｎｍの４種類の波長の制御光を取り出して使用することができる。１つの制御光光源から複数の波長の制御光が発振する場合、異なる波長の制御光を各々明滅するためには、制御光光源からの波長多重制御光を、波長選択透過フィルターにて分波し、波長毎に、例えば電気光学効果光スイッチにてオン・オフする。
制御光の強度については後に分波器１３０等に関連して述べる。
【００６１】
光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０としては、例えば、赤外線吸収色素として、日本カーリット製ＣＩＲ−１０８１やＣＩＲ−１０８５をシクロヘキサノン溶液として好適に用いることができる。第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置に用いられる光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層の吸収スペクトルの一例を図８に示す。制御光および信号光と吸収スペクトルの関係を図８中に白矢印および点線で示す。波長１２６０，１２６５，１２７０，１２７５ｎｍの４種類の制御光は、図８内の左側の白矢印が示すように、光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の吸収帯域にある。一方、波長１５５０ｎｍの信号光は図８内の右側の白矢印が示すように光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の透過帯域にある。
【００６２】
第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置では、信号光の波長として、例えば、第１段目の光制御型光路切替装置１２０の１台を駆動するために、６種類の波長１２６０ｎｍ、１２６５ｎｍ、１２７０ｎｍ、１２７５ｎｍ、１２８０ｎｍ、１２８５ｎｍの１群の制御光を使用する。第２段目の光制御型光路切替装置２２０等、合計７台を駆動するために６種類の波長１２９０ｎｍ、１２９５ｎｍ、１３００ｎｍ、１３０５ｎｍ、１３１０ｎｍ、１３１５ｎｍの１群の制御光を使用する。さらに、第３段目の光制御型光路切替装置３２０等、合計４９台を駆動するために６種類の波長１３２０ｎｍ、１３２５ｎｍ、１３３０ｎｍ、１３３５ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３４５ｎｍの１群の制御光を使用する。制御光の波長は合計１８種類である。これら３群の制御光帯域の吸収スペクトル特性に応じて、第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置で用いられる第１段目、第２段目、第３段目の光制御型光路切替装置１２０，２２０，２３０の各々の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０における色素の濃度は、当該制御光群の波長に応じ、吸光度２ないし３の範囲になるよう、適宜、調整することが好ましい。例えば、図８に示すような吸収スペクトル特性の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０を有する光制御型光路切替装置は第１段目には好適に用いられる。
【００６３】
しかるに第２段目の光制御型光路切替装置２２０等、合計７台を駆動するための６種類の波長のうち１３０５〜１３１５ｎｍに関しては吸光度が２を下回る。この場合、第２段目の光制御型光路切替装置２２０における熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の色素濃度は、第１段目におけるよりも、１．１〜１．２倍高濃度にすることが好ましい。
【００６４】
同様にして、第３段目の光制御型光路切替装置３２０等、合計４９台を駆動するための６種類の波長１３２０〜１３４５ｎｍに関しては第３段目の光制御型光路切替装置３２０における熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の色素濃度は、第１段目におけるよりも１．５〜１．６倍高濃度にすることが好ましい。
【００６５】
合波器１００としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。
【００６６】
合波器１００に接続する光路１１００としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第１の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【００６７】
分波器１１０は、信号光１１０１および第１段目光路切替用の制御光１１１１〜１１１６の各々と、第２段目および第３段目光路切替用の制御光の一群１３００に分波するものである。分波器１１０は具体的には、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）または或る波長よりも長い波長は反射し、当該波長よりも短い波長は透過するエッジ・フィルター、および、特定の波長のみを選択的に反射または透過するミラー（バンドパス・フィルター）を適宜に組み合わせたものである。その動作は、例えば、まず、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって信号光１１０１を分離し、次いで波長１２９０〜１４００ｎｍの光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第２段目以降への制御光群１３００を分離し、さらに、第１段目の光制御型光路切替装置１２０のための制御光１１１１〜１１１６（例えば波長１２６０〜１２８５ｎｍ）を各々の波長に対応するエッジ・フィルターで分波することができる。
【００６８】
第１の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置で用いられる第１段目、第２段目、３段目の光制御型光路切替装置１２０，２２０，２３０の動作は同等であるので、以下、第１段目を例にとり、詳細を説明する。
【００６９】
図４に示すように、第１段目の光制御型光路切替装置１２０において、信号光４２００は、制御光の照射がない場合、制御光出射側の７芯光ファイバー４４０の中心コア４００から出射し、直進して信号光受光側７芯光ファイバー４５０の中心コア４２０へ入射する。
【００７０】
図４において、矢印４００１は光制御型光路切替装置１２０での制御光の進行方向を示す。制御光４０１０または４０２０等、および信号光４２００が、熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０またはその近辺にて収束し、かつ制御光４０１０または４０２０等、および信号光４２００の各々の収束点の位置が光軸に対し垂直方向で相異なるように照射される。制御光４０１０または制御光４０２０等の波長は、信号光透過・制御光吸収層４０が吸収する波長帯域から選ばれる。信号光４２００の波長は、信号光透過・制御光吸収層４０が吸収しない波長帯域から選ばれる。制御光４０１０または制御光４０２０等と信号光４２００は、信号光透過・制御光吸収層４０またはその近辺に各々収束して入射され、１つ以上の制御光４０１０または制御光４０２０等の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じ、信号光透過・制御光吸収層４０内にて制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因する屈折率変化により、信号光の進行方向を変える。進行方向が変えられた信号光４２０１または信号光４２０２等は、光路切替要求に応じ、受光側の光ファイバー・コア４２０〜４２６に選択的に入射される。光路切替された信号光は、受光側の光ファイバー以外に、後段の光学素子へ空間結合させても良い。
【００７１】
第１段目の光制御型光路切替装置１２０の受光側の光ファイバー・コア４２０〜４２６に入射した、７方向に光路切替された信号光１２０１〜１２０７は、各々、合波器１４１〜１４７に導かれる。合波器１４１〜１４７に導かれる信号光は、光路として受光側の光ファイバーを用いず、空間を伝搬させても良い。
【００７２】
一方、分波器１１０で分波された第２段目以降への制御光群１３００は分配器１３０によって制御光群１３０１〜１３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器１４１〜１４７によって、信号光１２０１〜１２０７と合波され、第２段目への光路１４１１，１４２１，１４３１，１４４１，１４５１，１４５１．１４６１，１４７１を進む。
【００７３】
分配器１３０としては、公知のビームスプリッターを好適に用いることができる。１対７分岐のビームスプリッターだけでなく、既製の１対８分岐のビームスプリッターを７分岐用に用いても良い。
【００７４】
第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置１２０に供給される制御光パワーは、制御光光源１１〜１６から合波器１００、光路１１００および分波器１１０における伝送ロスを考慮した上で、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置１２０の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【００７５】
第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０に供給される制御光は、制御光光源２１〜２６から合波器１００、光路１１００、分波器１１０を経由した後、分配器１３０にて７分割され、さらに光路１３０１等、合波器１４１等、光路１４１１等、分波器２１０等を経由する。そこで、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０に供給される制御光パワーは、上記経路における伝送ロスおよび７分割を考慮した上で、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０の各々の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。特定の波長の制御光光源１基では必要とする制御光パワーに足りない場合は、同一波長で発振する半導体レーザーを複数、同期させて明滅させ、出射したレーザーを合波して用いれば良い。
【００７６】
上記の光路切替型光信号送受信装置において、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置に供給される制御光は、制御光光源３１〜３６から合波器１００、光路１１００、分波器１１０を経由した後、分配器１３０にて７分割され、次に光路１３０１等、合波器１４１等、光路１４１１等、分波器２１０等、光路２３００を経由し、次に分配器２３０にて７分割され、さらに光路２３０１等、合波器２４１等、光路２４１１等を経由する。そこで、第３段目の１対７光制御型光路切替装置３２０に供給される制御光パワーは経路における伝送ロスおよび２回の７分割すなわち４９分割を考慮した上で、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置３２０の各々の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。特定の波長の制御光光源１基では必要とする制御光パワーに足りない場合は、同一波長で発振する半導体レーザーを複数、同期させて明滅させ、出射したレーザーを合波して用いれば良い。
【００７７】
合波器１４１〜１４７としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。合波器１４１〜１４７として２本のシングルモード光ファイバーのコア部分を融着させた光ファイバー型合波器を用いることもできる。
【００７８】
前述のように第２段目への７系統の光路１４１１，１４２１，１４３１，１４４１，１４５１，１４６１，１４７１を進む光の内容は、光路切替された上記信号光と７分割された上記制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図２に示すように、７系統の光路の１つである光路１４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の６本の光路についても、以下同様にして第２段目以降の光路切替が行われる。
【００７９】
合波器１４１に接続する光路１４１１としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第１の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【００８０】
分波器２１０は、信号光２１０１および第２段目光路切替用の制御光２１２１〜２１２６の各々と、第３段目光路切替用の制御光の一群２３００に分波するものであり、第１段目の分波器１１０と同様なものを用いることができる。すなわち、分波器２１０は、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）または或る波長よりも長い波長は反射し、当該波長よりも短い波長は透過するエッジ・フィルター、および、特定の波長のみを選択的に反射または透過するミラー（バンドパス・フィルター）を適宜に組み合わせたものである。その動作は、例えば、まず、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって信号光２１０１を分離し、次いで、波長１３２０〜１４００ｎｍの光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第３段目への制御光群２３００を分離し、さらに、第２段目の光制御型光路切替装置２２０のための制御光２２０１〜２２０６（例えば波長１２９０〜１３１５ｎｍ）を各々の波長に対応するエッジ・フィルターで分波することができる。
【００８１】
光路切替型光信号送受信装置で用いられる第２段目の光制御型光路切替装置２２０の動作は第１段目の光制御型光路切替装置１２０と全く同等であるので、説明は省略する。
【００８２】
光路切替型光信号送受信装置で用いられる第２段目の光制御型光路切替装置２２０の受光側の光ファイバー・コア（図６の符号４２０〜４２６に相当する）に入射した、７方向に光路切替された信号光２２０１〜２２０７は、各々、合波器２４１〜２４７に導かれる。合波器２４１〜２４７に導かれる信号光は、光路として受光側の光ファイバーを用いず、空間を伝搬させても良い。
【００８３】
一方、分波器２１０で分波された第３段目への制御光群２３００は分配器２３０によって制御光群２３０１〜２３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器２４１〜２４７によって、信号光２２０１〜２２０７と合波され、第２段目への光路２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１を進む。
【００８４】
分配器２３０としては、公知のビームスプリッターを好適に用いることができる。１対７分岐のビームスプリッターだけでなく、既製の１対８分岐のビームスプリッターを７分岐用に用いても良い。
【００８５】
合波器２４１〜２４７としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。合波器２４１〜２４７として２本のシングルモード光ファイバーのコア部分を融着させた光ファイバー型合波器を用いることもできる。
【００８６】
前述のように第３段目への７系統の光路２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１を進む光の内容は、光路切替された信号光と７分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図３に示すように、７系統の光路の１つである２４１１が接続する第３段目の装置について述べる。他の６本の光路についても、以下同様にして第３段目の光路切替が行われる。
【００８７】
合波器２４１に接続する光路２４１１としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第１の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【００８８】
分波器３１０は、信号光３１０１および第３段目光路切替用の制御光３１３１〜３１３６の各々を分波するものである。すなわち、分波器３１０は、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）または或る波長よりも長い波長は反射し、当該波長よりも短い波長は透過するエッジ・フィルター、および、特定の波長のみを選択的に反射または透過するミラー（バンドパス・フィルター）を適宜に組み合わせたものである。その動作は、例えば、まず、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって制御光２１０１を分離し、次いで、例えば波長１３４５〜１３２０ｎｍの光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第３段目への制御光３１３１〜３１３６（例えば１３４５，１３４０，１３３５，１３３０，１３２５，１３２０ｎｍ）を順次、分離する。
【００８９】
光路切替型光信号送受信装置で用いられる第３段目の光制御型光路切替装置３２０の動作は第１段目の光制御型光路切替装置１２０と全く同等であるので、説明は省略する。
【００９０】
第３段目の光制御型光路切替装置３２０によって７方向に光路切替された信号光３２０１〜３２０７は、各々の光路を伝搬し、光信号送受信装置３３０１〜３３０７の各々に導かれる。
【００９１】
第１段目、第２段目、第３段目の光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０の光路切替の組合せによって選択的に接続された制御光送信側の光信号送受信装置１と終端側の３４３基中１基の光信号送受信装置３３０１等との間の光路が開通されたときには、双方向での光送受信が可能である。
【００９２】
終端側の３４３基の光信号送受信装置３３０１等から制御光送信側の光信号送受信装置１へ光路開放の要求を伝えるタイミングは、光信号送受信装置１との光路が開通したときに限られる。終端側の３４３基の光信号送受信装置３３０１等がミラーを設けた光ファイバーセンサーのような受動光素子の場合は、信号光および制御光の電子制御装置１０によって「時間分割多重」の制御方式によって、３４３基の光信号送受信装置３３０１等との接続を一定時間毎に切り替え、定期的に光信号のやり取りを行うことができる。例えば、光路切替に要する時間を１０ミリ秒、光信号の送受信に要する時間を２０ミリ秒と仮定すると、１０．２９秒で終端側の３４３基の光信号送受信装置全てと光信号の送受信が可能である。
【００９３】
前述した第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、次の効果を奏する。
第１に、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置、および終端側の光信号送受信装置等については電子回路との接続があるが、その他の光信号伝送路および光路切替装置部分については、電気信号を一切用いず、光信号の光路切替伝送を行うことができる。
特に、終端側の光信号送受信装置が電気信号を用いない受動型光センサー等の場合、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置の部分以外は、一切、電気信号を用いない光信号送受信システムを構築することができる。
第２に、光路切替に要する時間を、丸ビーム方式の１対７対応光制御型光路切替装置を用いる場合、１０ミリ秒以内、リングビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、２５０マイクロ秒以内とすることができる。
【００９４】
〔第２の実施形態〕
図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置とその光路切替方法を説明する。第２の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、前述した特許文献１および特許文献２に記載のリングビーム方式、または、前述した特許文献４および特許文献５に記載の丸ビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を複数組み合わせて使用し、複数の波長の制御光を多重に用い、１対２対応光制御型光路切替装置の各々において１つの光信号送受信装置への接続または後段への接続を選択して切り替えて光信号の送受信を行う。第２の実施形態においては、第１の実施形態で用いられた、後段への制御光群を分配する分配器は不要である。
【００９５】
図９において、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置では、２基の制御光光源５１，５２および２基の１対２対応光制御型光路切替装置５１２，５２２を用い、制御光送信側の光信号送受信装置５と３基の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４との光路を切り替えて開通させる。用語の定義については第１の実施形態の場合と同様である。
【００９６】
まず、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法の概要を説明し、次いで装置を構成する個々の部品を詳述する。
【００９７】
本発明の第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置は、１つの光信号送受信装置５に接続された光路を伝搬する信号光５００１と、複数（第２の実施形態の場合、例えば２基）の制御光光源５１，５２からの制御光５０１１および５０１２とを、合波器５００で合波して光路５１００を伝搬させる。次の段には単位装置５５を備える。単位装置５５は、光路５１００，５１０１，５１１０，５１１１，５１１２，５１５１，５２００、分波器５１１、１対２対応光制御型光路切替装置５１２、合波器５１３、および光信号送受信装置５１４からなる光路切替方式光信号送受信装置の繰り返し単位装置である。合波器５００から出力される合波光は、単位装置５５を通過する。第２の実施形態の場合には１段のみ通過させる。単位装置５５からの光路５２００は、分波器５２１、光路５２０１，５２１１，５２１２，５２５２、光信号送受信装置５２３，５２４からなる光路切替方式光信号送受信装置の終端ユニットに接続される。信号光および制御光の電子制御装置５０からの制御信号を、信号光および制御光の電子制御配線５０１を通じて、制御光光源側の光信号送受信装置５の送受信を、制御光光源５１または５２の明滅と同期させることによって、制御光光源側の光信号送受信装置５の接続先光路を切替先の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４のいずれか任意のものと切り替えて開通させ、光信号の送受信を行わせるものである。
【００９８】
なお容易に理解できるように、光路５１００，５１０１，５１１０，５１１１，５１１２，５１５１，５２００、分波器５１１、１対２対応光制御型光路切替装置５１２、合波器５１３、および光信号送受信装置５１４からなる光路切替方式光信号送受信装置の繰り返し単位装置５５、および、制御光光源５１等を各々１組毎増設することで、システムに接続される光信号送受信装置の数を１つずつ増やすことができる。第２の実施形態では光路切替方式光信号送受信装置の繰り返しの単位装置５５が１つの場合について説明する。
【００９９】
複数の制御光光源５１，５２からの複数の波長の制御光５０１１，５０１２と、光路５００１を正方向および逆方向に進む信号光とは、合波器５００によって合波される。その後、制御光と信号光は、共通の１筋の光路５１００を進行し、分波器５１１にて、信号光５１０１、第１段目光路切替用の制御光５１５１、および、第２段目光路切替用の制御光５１１０に分波される。なお、光路切替方式光信号送受信装置の繰り返し単位装置５５および制御光光源５１，５２等を第２の実施形態の場合よりも多く設けた場合は、第２段目以降の光路切替用の制御光として、複数の波長の制御光が光路５１１０を伝搬する。
【０１００】
分波器５１１にて独立に分波された信号光５１０１および第１段目光路切替用の制御光５１５１は、第１段目の１対２対向光制御型光路切替装置５１２の信号光ポートおよび制御光ポートに各々接続される。第１段目光路切替用の制御光光源５１に対応した制御光５１５１の明滅に応じて、信号光５１０１は第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置５１２にて直進する光路５１１１または光路変更された光路５１１２のいずれかに光路切替される。制御光５０１１〜５１５１が点灯し光路切替が行われた場合、信号光は光路５１１２を通じて光信号送受信装置５１４に接続され、光信号送受信装置５と光信号送受装置５１４との間で光信号の送受信が行われる。
【０１０１】
制御光５０１１〜５１５１が点灯しない場合、信号光は光路５１１１を通じて合波器５１３に導かれ、第２段目光路切替用の制御光５１１０と合波され、光路５２００を伝搬し分波器５２１へ到達する。
【０１０２】
分波器５２１にて独立に分波された信号光５２０１および第２段目光路切替用の制御光５２５２は、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置５２２の信号光ポートおよび制御光ポートに各々接続される。第２段目光路切替用の制御光光源５２に対応した制御光５２５２の明滅に応じて、信号光５２０１は第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置５２２にて直進する光路５２１１または光路変更された光路５２１２のいずれかに光路切替される。制御光５２５２が点灯し光路切替が行われた場合、信号光は光路５２１２を通じて光信号送受信装置５２４に接続され、光信号送受信装置５と光信号送受装置５２４との間で光信号の送受信が行われる。
【０１０３】
制御光５０１２〜５２５２が点灯しない場合、信号光は光路５２１１を通じて光信号送受信装置５２３に接続され、光信号送受信装置５と光信号送受装置５２３との間で光信号の送受信が行われる。
【０１０４】
次に、個々の装置構成要素の詳細について説明する。
【０１０５】
制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置５と、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置５１４，５２３，５２４の仕様は、第１の実施形態の場合と同じである。
【０１０６】
信号光および制御光の波長および光源の仕様については、第１の実施形態の場合と同様である。例えば、信号光として波長１５５０ｎｍのレーザー、制御光として図７に示すような発振特性の半導体レーザーからの、例えば波長１２６５ｎｍおよび１２７０ｎｍのレーザーを用いることができる。
【０１０７】
光制御型光路切替装置５１２，５２２の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層としては、第１の実施形態の場合と同様に、例えば、赤外線吸収色素として、日本カーリット製ＣＩＲ−１０８１やＣＩＲ−１０８５をシクロヘキサノン溶液として、第１の実施形態の場合と同様に好適に用いることができる。第２の実施形態の場合、光制御型光路切替装置は２段で用いるため、光制御型光路切替装置５１２，５２２において色素濃度は同一でさしつかえない。
【０１０８】
合波器５００としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。
【０１０９】
合波器５００に接続する光路５１００としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第２の実施の形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【０１１０】
分波器５１１は、信号光５１０１（例えば波長１５５０ｎｍ）、第１段目光路切替用の制御光５１５１（例えば波長１２６５ｎｍ）、および、第２段目光路切替用の制御光５１１０（例えば波長１２７０ｎｍ）を分波するものである。分波器５１１は、具体的には、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）を２種類、組み合わせることで構成できる。その動作は、例えば、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって制御光５１０１（波長１５５０ｎｍ）を分離し、次いで、波長１２７０ｎｍよりも長波長の光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第２段目への制御光５１１０（波長１２７０ｎｍ）を分離すると第１段目の光制御型光路切替装置５２２のための制御光５１１０（波長１２６５ｎｍ）を分波することができる。
【０１１１】
特許文献１，２に記載されたリングビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光パワーは、制御光光源５１から合波器５００、光路５１００および分波器５１１における伝送ロスを考慮した上で、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において２ないし４０ｍＷであることが好ましく、５ないし１０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが２ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１２】
特許文献１，２に記載されたリングビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光は、制御光光源５２から合波器５００、光路５１００、分波器５１１、光路５１１０、合波器５１３、光路５２００、および、分波器５２１における伝送ロスを考慮した上で、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において２〜４０ｍＷであることが好ましく、５〜１０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが２ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１３】
特許文献４，５に記載された丸ビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の制御光波長多重方式光路切替型光信号送受信装置において、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光パワーは、制御光光源５１から合波器５００、光路５１００および分波器５１１における伝送ロスを考慮した上で、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１４】
特許文献４，５に記載された丸ビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の制御光波長多重方式光路切替型光信号送受信装置において、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光は、制御光光源５２から合波器５００、光路５１００、分波器５１１、光路５１１０、合波器５１３、光路５２００、および、分波器５２１における伝送ロスを考慮した上で、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、１０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１５】
合波器５１３としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。合波器１４１〜１４７として２本のシングルモード光ファイバーのコア部分を融着させた光ファイバー型合波器を用いることもできる。
【０１１６】
合波器５１３に接続する光路５２００としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第２の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【０１１７】
分波器５２１は、信号光５２０１（例えば波長１５５０ｎｍ）、および、第２段目光路切替用の制御光５２５２（例えば波長１２７０ｎｍ）を分波するものである。分波器５２１は具体的には、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）を１種類用いることで構成できる。その動作は、例えば、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって制御光５２０１（波長１５５０ｎｍ）を分離すると第２段目の光制御型光路切替装置５２２のための制御光５２５２（波長１２７０ｎｍ）を分波することができる。
【０１１８】
第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置５２２によって２方向に光路切替された信号光５２１１〜５２１２は、各々の光路を伝搬し、光信号送受信装置５２３〜５２４に導かれる。
【０１１９】
第１段目および第２段目の光制御型光路切替装置の光路切替の組合せによって選択的に接続された制御光送信側の光信号送受信装置５と終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４との間の光路が開通されたときには、双方向での光送受信が可能である。
【０１２０】
終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４から制御光送信側の光信号送受信装置５へ光路開放の要求を伝えるタイミングは、光信号送受信装置５との光路が開通したときに限られる。終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４がミラーを設けた光ファイバーセンサーのような受動光素子の場合は、信号光および制御光の電子制御装置５０によって「時間分割多重」の制御方式によって、３基の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４との接続を一定時間毎に切り替え、定期的に光信号のやり取りを行うことができる。例えば、光路切替に要する時間を１０ミリ秒、光信号の送受信に要する時間を２０ミリ秒と仮定すると、９０ミリ秒で終端側の３基の光信号送受信装置全てと光信号の送受信が可能である。
【０１２１】
前述した第２の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、次の効果を奏する。
第１に、制御光送信側の光信号送受信装置５、制御光光源５１〜５２、信号光および制御光の電子制御装置５０、および、終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４については電子回路との接続があるが、その他の光信号伝送路および光路切替装置部分については、電気信号を一切用いず、光信号の光路切替伝送を行うことができる。
特に、終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４が電気信号を用いない受動型光センサー等の場合、制御光送信側の光信号送受信装置５、制御光光源５１〜５２、信号光および制御光の電子制御装置１０の部分以外は、一切、電気信号を用いない光信号送受信システムを構築することができる。
第２に、光路切替に要する時間を、丸ビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、１０ミリ秒以内、リングビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、２５０マイクロ秒以内とすることができる。
【０１２２】
〔第３の実施形態〕
図１０〜図１２を参照して本発明の第３の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。
【０１２３】
第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、本発明の第１の実施形態で説明された当該装置において、第１段目および第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置にて選択された光路の接続先の一部を、次段への接続ではなく、光信号送受信装置へ直接的に接続するものである。
【０１２４】
図１０は、第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第１段目光路切替装置の構成の一例を示し、図１１は第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において７組未満の組数で用いられる第２段目光路切替装置の１組について構成の一例を示し、図１２は第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において４９組未満の組数で用いられる第３段目光路切替装置の１組について構成を示している。
【０１２５】
以下、第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。なお、装置を構成する個々の部品の詳細については第１の実施形態の場合と全く同等であるので、その説明は省略する。
【０１２６】
第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置は、光ファイバー等からなる光路６００１の一端に接続された１つの光信号送受信装置６と、多数の光路６２０６，６２０７，７２０５，７２０６，７２０７，８２０１〜８２０７等の終端に接続された複数の光信号送受信装置６４６，６４７，７４５，７４６，７４７，８３０１〜８３０７等との接続を、複数の、多段に組み合わされた光制御型光路切替装置によって切り替える。
【０１２７】
ここで「光路」とは空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路のことである。前述の光制御型光路切替装置を駆動し、信号光の光路を予め選択された特定の組合せに切り替えるための複数の波長の制御光は、複数の制御光光源６１〜６６，７１〜７６，８１〜８６から選択的に発振される。光路の両端にある光信号送受信装置６および光信号送受信装置６４６，６４７，７４５，７４６，７４７，８３０１〜８３０７等との信号光のやり取りに同期するよう信号光および制御光の電子制御装置６０から信号光および制御光の電子制御配線６０１通じて送られる制御電子信号によって複数の制御光光源６１〜６６，７１〜７６，８１〜８６の明滅の組合せが選択される。
【０１２８】
複数の制御光光源６１〜６６，７１〜７６，８１〜８６からの複数の波長の制御光６０６１〜６０６６，７０７１〜７０７６，８０８１〜８０８６と、光路６００１を正方向および逆方向に進む信号光とは、合波器６００によって合波される。合波された信号光と制御光は、共通の１筋の光路６１００を進行し、分波器６１０にて、信号光６１０１および第１段目光路切替用の制御光６１６１〜６１６６の各々と、第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群６３００に分波される。
【０１２９】
分波器６１０にて独立に分波された信号光６１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器６１０にて波長別に分波された第１段目光路切替用の制御光６１６１〜６１６６の各々は、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第１段目光路切替用の制御光光源６１〜６６に対応した制御光６１６１〜６１６６の明滅に応じて、信号光６１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光６２０１〜６２０７のいずれかとして第２段目または第１段目の光信号送受信装置、例えば２基の光信号送受信装置６４６，６４７に進む。
【０１３０】
ここで、分波器６１０で分波された第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群６３００は分配器６３０によって、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の光路切替数７から第１段目の光信号送受信装置の基数、第３の実施形態の場合、例えば２を差し引いた数、すなわち、第３の実施形態の場合、例えば５に分岐される。
【０１３１】
分波器６１０で分波された第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群６３００は分配器６３０によって、例えば制御光群６３０１〜６３０５の５つのビームに等分され、さらに、例えば５基の合波器６４１〜６４５によって、信号光６２０１〜６２０５と合波され、第２段目への光路６４１１，６４２１，６４３１，６４４１，６４５１等を進む。第２段目への光路または第１段目の光信号送受信装置への切替は、第１段目の制御光光源６１〜６６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯状態の１通りの合計７通りが選択される。
【０１３２】
第２段目への光路、例えば光路６４１１〜６４５１を進む光の内容は、光路切替された信号光と例えば５分割された制御光群であり、それぞれ同等である。そこで、以下の説明は、図１１に示すように、例えば５系統の光路の１つである６４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の光路についても、以下同様にして第２段目以降の光路切替が行われる。
【０１３３】
一筋の光路６４１１を進む信号光および制御光群は、分波器７１０にて、信号光７１０１および第２段目光路切替用の制御光７１７１〜７１７６の各々と、第３段目光路切替用の制御光の一群７３００に分波される。
【０１３４】
分波器７１０にて独立に分波された信号光７１０１は、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器７１０にて波長別に分波された第２段目光路切替用の制御光７１７１〜７１７６の各々は、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第２段目光路切替用の制御光源７１〜７６に対応した制御光７１７１〜７１７６の明滅に応じて、信号光７１０１は第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光７２０１〜７２０７のいずれかとして第３段目への合波器、例えば７４１〜７４４の４基、または、第２段目の光信号送受信装置７４５〜７４７の３基へと進行する。
【０１３５】
ここで、分波器７１０で分波された第３段目光路切替用の制御光の一群７３００は分配器７３０によって、例えば制御光群７３０１〜７３０４の４つのビームに等分され、さらに、４基の合波器７４１〜７４４によって、信号光７２０１〜７２０４と合波され、第３段目への光路、例えば信号光７４１１，７４２１，７４３１，７４４１を進む。第３段目の光路または第２段目の光信号送受信装置７４５〜７４７への切替は、第２段目の制御光光源７１〜７６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯状態の１通りの合計７通りが選択される。
【０１３６】
第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０と同等のものが例えば５基設けられ、各々で７方向の光路切替が行われる。従って、第１段目に続く第２段目では、７掛ける例えば５、すなわち３５通りの光路が合計１２個の制御光光源の明滅の組合せで選択的され、切り替えられる。
【０１３７】
第３段目への例えば３５系統の光路を進む光の内容は、光路切替された信号光と合計３５分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図１２に示すように、複数の光路の１つである７４１１が接続する第３段目の装置について述べる。他の光路についても、以下同様にして第３段目の光路切替が行われる。
【０１３８】
一筋の光路７４１１を進む信号光および制御光群は、分波器８１０にて、信号光８１０１および第３段目光路切替用の制御光８１８１〜８１８６の各々に分波される。
【０１３９】
分波器８１０にて独立に分波された信号光８１０１は第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置８２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器８１０にて波長別に分波された第３段目光路切替用の制御光８１８１〜８１８６の各々は、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置８２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第３段目光路切替用の制御光源８１〜８６に対応した制御光８１８１〜８１８６の明滅に応じて、信号光８１０１は第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置８２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光８２０１〜８２０７のいずれかとして各々、終端の光信号送受信装置８３０１〜８３０７に進む。
【０１４０】
前述した第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
〔第４の実施形態〕
図１３〜図１４を参照して本発明の第４の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。
【０１４２】
第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、本発明の第１の実施形態で説明された当該装置において、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置にて選択された光路を各々、第２段目においては１対２対応光制御型光路切替装置にて２方向に切り替え、合計１４基の光信号送受信装置へ接続するものである。第４の実施形態においては、第１段目に１対７対応光制御型光路切替装置を設け、第２段目に１対２対応光制御型光路切替装置を設置した場合を例示したが、各段における光路切替方向の数に特に制約はない。例えば、第１段目に１対２対応光制御型光路切替装置を設け、第２段目に１対７対応光制御型光路切替装置を設け、さらに、第３段目に１対２対応光制御型光路切替装置を設けても良い。
【０１４３】
図１３は、第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第１段目光路切替装置の構成の一例を示し、図１４は第４の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において７組用いられる第２段目光路切替装置の１組について構成の一例を示している。
【０１４４】
以下、第４の実施形態の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。なお、装置を構成する個々の部品の詳細については第１の実施形態の場合と全く同等であるので、その説明は省略する。
【０１４５】
第４の実施形態の光路切替型光信号送受信装置は、光ファイバー等からなる光路９００１の一端に接続された１つの光信号送受信装置９と、多数の光路９６１１〜９６１２等の終端に接続された複数の光信号送受信装置９７１〜９７２等との接続を、複数の、多段に組み合わされた光制御型光路切替装置によって切り替える。
【０１４６】
ここで「光路」とは空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路のことである。前述の光制御型光路切替装置を駆動し、信号光の光路を予め選択された特定の組合せに切り替えるための複数の波長の制御光は、第１段目光路切替用の制御光光源９１〜９６および第２段目光路切替用の制御光光源９７から選択的に発振される。光路の両端にある光信号送受信装置９および光信号送受信装置９７１〜９７２等との信号光のやり取りに同期するよう信号光および制御光の電子制御装置９０から信号光および制御光の電子制御配線９０１通じて送られる制御電子信号によって複数の制御光光源９１〜９６および９７の明滅の組合せが選択される。
【０１４７】
複数の制御光光源９１〜９６および９７からの複数の波長の制御光９０１１〜９０１６および９０２１と、光路９００１を正方向および逆方向に進む信号光とは、合波器９００によって合波される。合波された信号光と制御光は、共通の１筋の光路９１００を進行し、分波器９１０にて、信号光９１０１および第１段目光路切替用の制御光９１１１〜９１１６の各々と、第２段目の光路切替用の制御光９３００に分波される。
【０１４８】
分波器９１０にて独立に分波された信号光９１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器９１０にて波長別に分波された第１段目光路切替用の制御光９１１１〜９１１６の各々は、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第１段目光路切替用の制御光光源９１〜９６に対応した制御光９１１１〜９１１６の明滅に応じて、信号光９１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光９２０１〜９２０７のいずれかとして第２段目に進む。
【０１４９】
ここで、分波器９１０で分波された第２段目の光路切替用の制御光９３００は分配器９３０によって制御光群９３０１〜９３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器９４１〜９４７によって、上記の信号光９２０１〜９２０７と合波され、第２段目への光路９４１１，９４２１，９４３１，９４４１，９４５１，９４６１，９４７１を進む。第２段目の光路への切替は、第１段目の制御光光源９１〜９６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯した状態の１通りの合計７通りが選択される。
【０１５０】
第２段目への光路、例えば光路９４１１〜９４７１を進む光の内容は、光路切替された信号光と例えば７分割された制御光であり、それぞれ同等である。そこで、以下の説明は、図１４に示すように、７系統の光路の１つである９４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の光路についても、以下同様にして第２段目の光路切替が行われる。
【０１５１】
一筋の光路９４１１を進む信号光および制御光は、分波器９５０にて、信号光９５０１および第２段目光路切替用の制御光９５１１に分波される。
【０１５２】
分波器９５０にて独立に分波された信号光９５０１および第２段目光路切替用の制御光９５１１は、第２段目の１対２対向光制御型光路切替装置９６０の信号光ポートおよび制御光ポートに各々接続される。第２段目光路切替用の制御光光源９７に対応した制御光９５１１の明滅に応じて、信号光９５０１は第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置９６０にて直進する光路９６１１または光路変更された光路９６１２のいずれかに光路切替される。制御光９５１１の光源９７が点灯し光路切替が行われた場合、信号光は光路９６１２を通じて光信号送受信装置９７２に接続され、光信号送受信装置９と光信号送受装置９７２との間で光信号の送受信が行われる。
【０１５３】
制御光９５１１の光源９７が点灯しない場合、信号光は光路９６１１を通じて光信号送受信装置９７１に接続され、光信号送受信装置９と光信号送受装置９７１との間で光信号の送受信が行われる。
【０１５４】
このようにして、第１段目用の制御光光源９１〜９６の明滅に応じて、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９１０によって７方向に光路切替された信号光の光路が９４１１〜９４７１が各々、第２段目用の制御光光源９７の明滅に応じて、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置９５０などによって２方向に光路切替され、光信号素受信装置９と、合計１４基の光信号送受信装置９７１，９７２などとの光路が切り替えられ、光信号の送受信が行われる。
【０１５５】
前述した第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
以上の実施形態で説明された構成および配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置等は、例えば工場内に設けられた複数の光ファイバーセンサーを適宜切り替えて測定する温度センシングシステム、構造物に密着して取り付けられた複数の光ファイバードップラーセンサーを切り替えて測定することによって構造物の特定位置の変形や破断を検知する光ファイバーセンシングシステム、放射性物質取り扱いないし貯蔵場所の所定位置に設けられた複数の光ファイバー型シンチレーターを切り替えて測定することによって特定位置の放射線強度を監視する光ファイバーセンシングシステム、コンピュータサーバとクライアントマシン間の情報送受信を全光で行う光情報伝送システム等に利用される
【符号の説明】
【０１５８】
１，５，６，９ 光信号送受信装置、
１０ 信号光および制御光の電子制御装置、
１１〜１６ 第１段目光路切替用の制御光光源、
２１〜２６ 第２段目光路切替用の制御光光源、
３１〜３６ 第３段目光路切替用の制御光光源、
４０ 信号光透過・制御光吸収層、
４３ 光学平板４４に設けられた穴、
４４ 光学平板、
４５〜４９ 集光レンズ、
４７ 熱レンズ形成素子、
５０ 信号光および制御光の電子制御装置、
５１ 第１段目光路切替用の制御光光源、
５２ 第２段目光路切替用の制御光光源、
５５ 光路切替方式光信号送受信装置の単位装置、
６０ 信号光および制御光の電子制御装置、
６１〜６６ 第１段目光路切替用の制御光光源、
７１〜７６ 第２段目光路切替用の制御光光源、
８１〜８６ 第３段目光路切替用の制御光光源、
９０ 信号光および制御光の電子制御装置、
９１〜９６ 第１段目光路切替用の制御光光源、
９７ 第２段目光路切替用の制御光光源、
１００，１４１〜１４７，２４１〜２４７ 合波器、
１０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
１１０，２１０，３１０ 分波器、
１２０，２２０，３２０ 光制御式光路切替装置、
１３０，２３０ 分配器、
４００ ７芯光ファイバー４４０の中心コア、
４０１〜４０６ ７芯光ファイバー４４０の周辺コア、
４１０ 中心コア４００のクラッド、
４１１〜４１６ ７芯光ファイバー４４０の周辺クラッド、
４２０ ７芯光ファイバー４５０の中心コア、
４２１〜４２６ ７芯光ファイバー４５０の周辺コア、
４３０ 中心コア４２０のクラッド、
４３１〜４３６ ７芯光ファイバー４５０の周辺クラッド、
４４０ 制御光出射側７芯光ファイバー、
４４１ ７芯光ファイバー４４０のフェルール、
４４２，４５２ 接着剤、
４５０ 信号光受光側７芯光ファイバー、
４５１ ７芯光ファイバー４５０のフェルール、
５００，５１３ 合波器、
５０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
５１１，５２１ 分波器、
５１２，５２２ 光制御式光路切替装置、
５１４，５２３，５２４ 信号光送受信装置、
６００，６４１〜６４５，７４１〜７４４ 合波器、
６０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
６１０，７１０，８１０ 分波器、
６２０，７２０，８２０ 光制御式光路切替装置、
６３０，７３０ 分配器、
６４６，６４７，７４５〜７４７ 光信号送受信装置、
９００，９４１〜９４７ 合波器、
９０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
９１０，９５０ 分波器、
９２０ １対７対応の光制御式光路切替装置、
９３０ 分配器、
９６０ １対２対応の光制御式光路切替装置、
９７１，９７２ 信号光送受信装置、
１００１ 信号光およびその光路、
１０１１〜１０１６ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
１０２１〜１０２６ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路
１０３１〜１０３６ 第３段目光路切替用の制御光およびその光路
１１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
１１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
１１１１〜１１１６ 異なる波長毎に分波された第１段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
１２０１〜１２０７ 第１段目光路切替された信号光およびその光路、
１３００ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
１３０１〜１３０７ 分配された第２段目以降用の制御光およびその光路、
１４１１，１４２１，１４３１、１４４１，１４５１，１４６１，１４７１ 第１段目で光路切替された信号光と分波・分配された第２段目以降光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
２１０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
２１２１〜２１２６ 異なる波長毎に分波された第２段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
２２０１〜２２０７ 第２段目光路切替された信号光およびその光路、
２３００ 分波された第３段目以降用の制御光およびその光路、
２３０１〜２３０７ 分配された第３段目以降用の制御光およびその光路、
２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１ 第２段目で光路切替された信号光と分波・分配された第３段目光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
３１０１ 分波された第３段目における光路切替前の信号光およびその光路、
３１３１〜３１３６ 分波された第３段目光路切替用の制御光およびその光路、
３２０１〜３２０７ 第３段目光路切替された信号光およびその光路、
３３０１〜３３０７ 光信号送受信装置、
４００１ 制御光の進行方向、
４０１０，４０２０ 制御光出射側７芯光ファイバー４４０の周辺コア４０１，４０２から各々出射した制御光、
４１００ 制御光出射側７芯光ファイバー４４０の中心コア４００から出射した信号光、
４２００ 制御光出射側７芯光ファイバー４４０の中心コア４００から出射し、直進して信号光受光側７芯光ファイバー４５０の中心コア４２０へ入射する信号光、
４２０１，４２０２ 熱レンズ形成素子４７によって光路変更された信号光、
５００１ 信号光およびその光路、
５０１１ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
５０１２ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路、
５１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
５１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
５１１０ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
５１１１ １対２対応光制御型光路切替装置を直進する信号光およびその光路、
５１１２ １対２対応光制御型光路切替装置で光路変更
された信号光およびその光路、
５１５１ 分波された第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
５２００ 第１段目で光路切替された信号光（直進）と分波・分配された第２段目以降の光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
５２０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
５２５２ 分波された第２段目（最終段）の制御光およびその光路、
５２１１ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（直進）、
５２１２ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（光路変更）、
６００１ 信号光およびその光路、
６０６１〜６０６６ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
６１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
６１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
６１６１〜６１６６ 異なる波長毎に分波された第１段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
６２０１〜６２０７ 第１段目光路切替された信号光およびその光路、
６３００ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
６３０１〜６３０５ 分配された第２段目以降用の制御光およびその光路、
６４１１，６４２１，６４３１，６４４１，６４５１ 第１段目で光路切替され第２段目に進む信号光と分波・分配された第２段目以降光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
７０７１〜７０７６ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路
７１０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
７１７１〜７１７６ 異なる波長毎に分波された第２段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
７２０１〜７２０７ 第２段目光路切替された信号光およびその光路、
７３００ 分波された第３段目以降用の制御光およびその光路、
７３０１〜７３０４ 分配された第３段目以降用の制御光およびその光路、
７４１１，７４２１，７４３１，７４４１ 第２段目で光路切替され第３段目へ進信号光と分波・分配された第３段目光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
８０８１，８０８２，８０８３，８０８４，８０３５，８０３６ 第３段目光路切替用の制御光およびその光路
８１０１ 分波された第３段目における光路切替前の信号光およびその光路、
８１８１〜８１８６ 分波された第３段目光路切替用の制御光およびその光路、
８２０１〜８２０７ 第３段目光路切替された信号光およびその光路、
８３０１〜８３０７ 光信号送受信装置、
９００１ 信号光およびその光路、
９０１１〜９０１６ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
９０２１ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路、
９１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
９１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
９１１１〜９１１６ 異なる波長毎に分波された第１段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
９２０１〜９２０７ 第１段目光路切替された信号光およびその光路、
９３００ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
９３０１〜９３０７ 分配された第２段目以降用の制御光およびその光路、
９４１１，９４２１，９４３１、９４４１，９４５１，９４６１，９４７１ 第１段目で光路切替された信号光と分波・分配された第２段目以降光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
９５０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
９５１１ 分波された第２段目光路切替用の制御光およびその光路、
９６１１ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（直進）、
９６１２ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（光路変更）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光情報処理等の光エレクトロニクスやフォトニクスの各分野において活用され、波長多重された複数の制御光の各々を利用して光路の切替を行う光路切替型光信号送受信装置、および光信号の光路切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者等は、先に、新しい原理に基づく光路切替の装置および方法を発明した（特許文献１参照）。この光路切替装置等では、熱レンズ形成素子内の制御光吸収領域に対して、制御光吸収領域が吸収する波長帯域の制御光と、制御光吸収領域が吸収しない波長帯域の信号光とを、各光軸が一致するように収束させて照射し得る構成を有している。この構成によれば、熱レンズ形成素子内の制御光吸収領域への信号光の照射に対して、制御光の照射は選択的に行われる。制御光の照射が信号光の照射と同時に行われないときには信号光が穴付きミラーの穴を通して直進し、他方、制御光の照射が信号光の照射と同時に行われるときには信号光の進行方向に対して傾けて設けた穴付きミラーで反射して光路を変更させる。特許文献１には、１種類の波長の制御光によって制御光の進行方向を２方向に切り替えることができる光制御型光路切替装置が開示されている。この光制御型光路切替装置は以下では「１対２対応光制御型光路切替装置」と記す。
【０００３】
さらに、本発明者等は、熱レンズ形成素子および穴付きミラーを複数組み合わせて用いて構成した光制御式の光路切替型光信号伝送装置および光信号光路切替方法を発明した（特許文献２参照）。この光路切替型光信号伝送装置等では、制御光吸収領域が吸収する波長帯域と制御光の波長とを１対１に対応させており、さらに、例えば吸収波長帯域の異なる色素を用いた３種類の制御光吸収領域の熱レンズ形成素子を合計７個組み合わせて使用し、併せて、３種類の波長の制御光の各々の明滅を制御することにより、例えばサーバのデータを８箇所に光制御方式で切り替えて配信するシステムが開示されている。
【０００４】
なお上記の特許文献１，２に開示された光路切替の方式では、制御光を照射した場合、熱レンズ効果によって信号光のビーム断面形状はリング状に変化する。そこで、この光路切替方式を以下では「リングビーム方式」と記すこととする。
【０００５】
さらに本発明者等は、その後、特許文献３〜６に開示される通り、光路変更方法および光路切替装置を提案した。これらの光路変更方法および光路切替装置によれば、熱レンズ形成光素子中の制御光吸収領域に、制御光吸収領域が吸収する波長帯域の制御光、および制御光吸収領域が吸収しない波長帯域の信号光を入射させ、制御光および信号光は、制御光収領域にて収束するように照射されかつ各々の光の収束点の位置が異なるように照射される。このため、制御光および信号光は、光の進行方向で制御光吸収領域の入射面またはその近辺で収束し、その後、拡散する。これにより、制御光吸収領域内で制御光を吸収した領域およびその周辺領域に温度上昇が起き、当該温度上昇に起因して可逆的に熱レンズの構造が変化し、屈折率が変化し、信号光の進行方向を変化させることができる。特許文献３〜６に記載される光路変更の方式では、制御光を照射しても信号光のビーム断面形状はほぼ円形に保たれる。そこで、当該光路変更の方式を以下では「丸ビーム方式」と記すこととする。
【０００６】
特許文献４，５には、１種類の波長の制御光によって制御光の進行方向を２方向に切り替える１対２対応光制御型光路切替装置が開示されている。また特許文献６には、例えば、７芯光ファイバーの中心ファイバーから出射する信号光の光路を、中心ファイバーの周辺に設けられた光ファイバーから出射する制御光によって７方向に切り替える光制御型光路切替装置が開示されている。この光制御型光路切替装置を以下では「１対７対応光制御型光路切替装置」と記す。また特許文献７には、１対７対応光制御型光路切替装置に用いられる端面近接多芯光ファイバーおよびその製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８０９９０８号公報
【特許文献２】特許第３９０６９２６号公報
【特許文献３】特開２００７−２２５８２５号公報
【特許文献４】特開２００７−２２５８２６号公報
【特許文献５】特開２００７−２２５８２７号公報
【特許文献６】特開２００８−０８３０９５号公報
【特許文献７】特開２００８−０７６６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特に、上記の特許文献２に開示された光路切替型光信号伝送装置等の構成によれば、制御光吸収領域が吸収する波長帯域と制御光の波長とを１対１に対応させているため、制御光波長を例えば５ｎｍ刻みに細かく、組み合わせて使用することが困難であるという課題があった。
【０００９】
そこで、近年、制御光の波長が例えば５ｎｍ刻みに細かく設定された多数の制御光を用意し、これらの制御光を組み合わせて利用することにより多数段階の光制御型光路切替装置を構築し、送信側の１種類以上の信号光の光路を、受信側の複数個の異なる方向へ切り替えるようにできる制御光波長多重方式に基づく光路切替型光信号送受信システムが要望されている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、制御光に係る光源の発光スペクトル帯域、および制御光吸収層の吸収スペクトル帯域を有効に活用し、信号光とは波長の異なる複数の制御光を波長多重方式に基づき当該信号光と同一の光路を伝搬させ、光制御方式の複数の光路切替装置を組み合わせてなる制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置および光信号の光路切替方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光路切替型光信号送受信装置および光信号の光路切替方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【００１２】
請求項１の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替えるＭ段階の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の制御光を出力するＫ個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
Ｋ種類の波長の制御光と信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
Ｍ段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
Ｌを１以上でかつＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光を、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
ＲＬを０以上でかつ（Ｎ＋１）以下の整数とするとき、Ｌ段目の光制御型光路切替装置で光路切替された信号光の光路に接続されるＲＬ個の受信側の光信号送受信装置と、
前記分波器で分離された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する制御光を（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配する分配器と、
Ｌ段目の光制御型光路切替装置で（Ｎ＋１）個の異なる方向に光路が切り替えられ、Ｌ段目以降への光路を進む信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことで特徴づけられる。
【００１３】
上記の構成において、Ｎを６とし、Ｍを３とし、Ｋを１８とし、Ｌを１〜３のうちいずれかの整数とし、ＲＬを０〜７のいずれかの整数とし、かつ信号光を１種類であるとするとき、光制御型光路切替装置は３段階で構成される。
【００１４】
上記の構成において、Ｐを２以上の整数とするとき、Ｍ段階の光制御型光路切替装置の各々は１対Ｐ対応光制御型光路切替装置である。
【００１５】
上記の構成において、Ｐは２または７である。
【００１６】
上記の構成において、１対７対応の光制御型光路切替装置は、信号光透過・制御光吸収層を有する熱レンズ形成素子を含み、制御光出射側および信号光受光側の光路は７芯光ファイバーである。
【００１７】
上記の構成において、信号光は１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用い、制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項７の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の制御光と１種類の信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の光制御型光路切替装置のうち１段目と２段目の段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の制御光を、当該段階以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
分波器で分離された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する制御光を７個に分配する分配器と、
当該段階での光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、７個に分配された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための７個の合波器とを備え、
３段階の光制御型光路切替装置のうち第３段目の段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の制御光を信号光と分離する分波器と、を備え、
当該段階での光制御型光路切替装置で、分波器から出力される６種類の波長の制御光を用いて、７個の異なる方向に光路が切り替えられ、これらの７個の光路のそれぞれに光信号送受信装置が接続される、ことで特徴づけられる。
【００１９】
請求項８の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
各段階毎、波長の異なる２個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を２個の異なる方向へ切り替える２段階の１対２対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、２種類の波長の制御光を出力する２個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
２種類の波長の制御光と１種類の信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
２段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための制御光を、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
当該段階の光制御型光路切替装置で２個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光と、分配された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことで特徴づけられる。
【００２０】
請求項９の本発明に係る光路切替型光信号送受信装置は、
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の光信号送受信装置と制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の制御光と１種類の信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の光制御型光路切替装置のうち１段目と２段目の段階で、
前段の合波器から出力される信号光と制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の制御光を、当該段階以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分離する分波器と、
分波器で分離された、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する制御光を７より小さい数で分配する分配器と、
光制御型光路切替装置で光路切替された信号光の一部の光路に接続される１以上の受信側の光信号送受信装置と、
光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、後段の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を混合して光路に導くための複数の合波器と、を備える、
ことで特徴づけられる。
【００２１】
請求項１１の本発明に係る光信号の光路切替方法は、
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替える光制御型光路切替装置をＭ段階組み合わせる光路切替方法であって、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の制御光光源を、信号光の目的とする光路に導くために所定時間で明滅させ、
Ｍ段階の各段階で、
信号光と制御光とを同一の光路で伝搬させ、
Ｋ種類の波長の制御光を混合して光路に導き、
Ｌを１以上であってＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光を、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および信号光と分波し、
Ｌ段目の光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光のいずれか１つの波長の制御光を点灯することによってＬ段目の信号光の光路をＮ種類の方向のいずれか１つに切り替え、
分波された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を（Ｎ＋１）個に分配し、
ＲＬを０以上かつ（Ｎ＋１）以下の整数として、Ｌ段目で光路切替された信号光の光路をＲＬ個の光信号送受信装置に接続して送受信を行わせ、
Ｌ段目の光制御型光路切替装置でＮ種類の方向に光路が切替られた信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を合波して次段への光路に導き、
送信側の光信号送受信装置と受信側の光信号送受信装置と間の光路を選択的に切替接続させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る光路切替型光信号送受信装置および光信号の光路切替方法は、次の効果を奏する。
【００２３】
第１に、代表的に１対７対応光制御型光路切替装置または１対２対応光制御型光路切替装置等を利用して多段構造で、制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置を構築したため、制御光の波長が例えば５ｎｍ刻みに細かく設定された多数の制御光を利用でき、制御光に係る光源の発光スペクトル帯域、および制御光吸収層の吸収スペクトル帯域を有効に活用することができる。
【００２４】
第２に、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置、および終端側の光信号送受信装置等の各々については電子回路との接続があるが、その他の光信号伝送路および光路切替装置部分については、電気信号を一切用いず、光信号の光路切替伝送を行うことができる。特に、終端側の光信号送受信装置が電気信号を用いない受動型光センサー等の場合、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置の部分以外は、一切、電気信号を用いない光信号送受信システムを構築することができる。
【００２５】
第３に、光路切替に要する時間を、丸ビーム方式の１対７対応光制御型光路切替装置を用いる場合、１０ミリ秒以内、リングビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、２５０マイクロ秒以内とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置における第１段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第２段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第３段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図４】第１の実施形態において使用される丸ビーム方式光路切替装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ’線断面図であり、７芯光ファイバーの光出射側端面を模式的に示す図である。
【図６】図４におけるＢ−Ｂ’線断面図であり、７芯光ファイバーの受光側端面を模式的に示す図である。
【図７】第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置に用いられる制御光光源の半導体レーザーの発振スペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置に用いられる光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明の第２の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置を概念的に示すブロック構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置における第１段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１１】第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第２段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１２】第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第３段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置における第１段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【図１４】第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第２段目の光路切替装置を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
〔第１の実施形態〕
図１〜図８を参照して本発明の第１の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置を説明し、併せて光信号の光路切替方法を説明する。第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、複数の光路切替装置を組合せ、例えば３段構造のような多段構造を有している。この場合、制御光送信側の光信号送受信装置と他端の光信号送受信装置の間を伝搬する信号光が経由する光路切替装置の個数は光路切替された全ての経路において３である。第１の実施形態に係る光路切替装置の各々には、特許文献６に記載された前述の１対７対応光制御型光路切替装置を使用しており、第１段目では光路切替装置を１個、第２段目では光路切替装置を７個、第３段目では光路切替装置を４９個、用いている。制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受装置は、波長の異なる複数の制御光を多重にして使用し、例えば、信号光の光路を第１段目の光路切替装置では７方向に切り替え、第２段目の光路切替装置では合計４９（７×７）方向に切り替え、第３段目の光路切替装置では合計３４３（７×７×７）方向に切り替えることにより、送信側（起点側）と受信側（最終段側）との間で光信号の送受信を行う。なお多段構造は、３段構造が好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２９】
図１は１組の第１段目の光路切替装置の構成を示し、図２は７組が用いられる第２段目の光路切替装置のうちの１組の構成を示し、図３は４９組が用いられる第３段目の光路切替装置のうちの１組の構成を示す。第１段目から第３段目の光路切替装置はいずれも１対７対応光制御型光路切替装置である。図４は、合計５７組が用いられる１対７対応光制御型光路切替装置の具体的な構成例を示す。また図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示し、７芯光ファイバーの光出射側端面を模式的に示す。図６は図４のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示し、７芯光ファイバーの受光側端面を模式的に示す。さらに図７は第１の実施形態の光路切替型送受信装置に用いられる制御光光源の半導体レーザーの発振スペクトルを示す。図８は第１の実施形態の光路切替型信号送受信装置に用いられる光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層の吸収スペクトルを示す。
【００３０】
なお本実施形態では、特許文献７に記載した端面近接多芯光ファイバーのうち、図４〜図６に示したように７芯光ファイバーを用いた１対７対応光制御型光路切替装置を複数組み合わせて用いている。
【００３１】
ここで、特許文献６に記載のように７芯光ファイバーの中心光ファイバー・コアに信号光を、６本の周辺光ファイバー・コアに制御光（Ｎ種類制御光のＮが６の場合に相当）を伝搬させるが、６本の周辺光ファイバー・コア全てに制御光を伝搬させる必要はなく、周辺光ファイバー・コアのいずれか特定の１，２，３，４，５本にのみ制御光（Ｎ種類制御光のＮが1，２，３，４，５の場合に相当）を伝搬させることで、各々、１対Ｎ足す１、すなわち、１対２、１対３、１対４、１対５、および、１対６対応光制御型光路切替装置として作動させることができる。
【００３２】
また、特許文献７に記載の端面近接多芯光ファイバーは、同じクラッド径のシングルモード光ファイバーを１９芯、３７芯、６１芯等、最密充填構成で束ねて構成することができるが、その中心光ファイバー・コアに信号光を、周辺光ファイバー・コアに制御光を伝搬させることで、特許文献６に記載の１対７対応光制御型光路切替装置の場合と同様にして、１９芯光ファイバーを用いて１対８〜２０対応、３７芯光ファイバーを用いて１対２１〜３８対応、６１芯光ファイバーを用いて１対３９〜６２対応の光制御型光路切替装置を構成し、作動させることが可能である。
【００３３】
まず光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明し、次いで、光路切替型光信号送受信装置を構成する個々の部品の詳細について説明する。
【００３４】
図１〜図３において、第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、光ファイバー等からなる光路１００１の制御光送信側の一端に接続された１つの光信号送受信装置１と、多数の光路３２０１等の各々の終端に接続された複数の光信号送受信装置３３０１等との接続を、３段に組み合わされた光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０などによって切り替えるものである。
【００３５】
光信号送受信装置１は例えば送信側（起点側）の光信号送受信装置であり、その個数は１に限定されず、１以上であっても良い。複数の光信号送受信装置３３０１等は例えば受信側（最終段側）の光信号送受信装置である。以上の送信側と受信側は逆の役割にすることもできる。
なお、図１では光信号送受信装置１を１基のみ図示しているが、複数の光信号送受信装置から信号光１００１として複数の波長の信号光を多重に送信し、受信時に分波して各々受信しても良い。また、複数の光信号送受信装置が各々用いる、複数の異なる波長の信号光を分波した後、切り替えて送受信しても良い。
【００３６】
ここで「光路」とは、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路のことを意味する。
【００３７】
なお、伝搬する「光」そのものを図示することはできないので「空間を伝搬する光の光路」や「光ファイバーのコアを伝搬する光路」を図示することで、その光路を伝搬する「光」を表現するものとし、「光およびその光路」という表現をする。
【００３８】
光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０を駆動し、信号光の光路を予め選択された特定の組合せに切り替えるための複数の波長の制御光は、複数の制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６から選択的に発振される。光路の両端にある光信号送受信装置１および光信号送受信装置３３０１等との信号光のやり取りに同期するよう、信号光および制御光の電子制御装置１０から、信号光および制御光の電子制御配線１０１を通じて送られる制御電子信号によって、複数の制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６の明滅の組合せが選択される。制御光光源１１〜１６は第１段目（光制御型光路切替装置１２０）の光路切替用の制御光光源であり、制御光光源２１〜２６は第２段目（光制御型光路切替装置２２０）の光路切替用の制御光光源であり、制御光源３１〜３６は第３段目（光制御型光路切替装置３２０）の光路切替用の制御光光源である。
【００３９】
複数の制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６からの複数の波長の制御光１０１１〜１０１６，１０２１〜１０２６，１０３１〜１０３６と、光路１００１を正方向および逆方向に進む信号光は、合波器１００によって合波され、その後、共通の１つの光路１１００を進行し、分波器１１０にて、信号光１１０１および第１段目光路切替用の制御光１１１１〜１１１６の各々と、第２段目および第３段目光路切替用の制御光の一群１３００とに分波される。
【００４０】
分波器１１０にて独立に分波された信号光１１０１は、第１段目の光制御型光路切替装置１２０の中心の光ファイバー・コア（図５に示した符号４００に相当する）に接続される。また、分波器１１０にて波長別に分波された第１段目光路切替用の制御光１１１１〜１１１６の各々は、第１段目の光制御型光路切替装置１２０の周辺の光ファイバー・コア（図５に示された符号４０１〜４０６の各々に相当する）に接続される。第１段目光路切替用の制御光光源１１〜１６に対応した制御光１１１１〜１１１６の明滅に応じて、信号光１１０１は第１段目の光制御型光路切替装置１２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光１２０１〜１２０７のいずれかとして第２段目に進む。
【００４１】
ここで、分波器１１０で分波された第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群１３００は分配器１３０によって制御光群１３０１〜１３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器１４１〜１４７によって、上記の信号光１２０１〜１２０７と合波され、第２段目への光路１４１１，１４２１，１４３１，１４４１，１４５１，１４６１，１４７１を進む。第２段目の光路への切替は、第１段目の制御光光源１１〜１６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯した状態の１通りの合計７通りが選択される。
【００４２】
第２段目への７系統の光路を進む光の内容は、光路切替された信号光と７分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図２に示すように、７系統の光路の１つである光路１４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の６本の光路についても、以下同様にして第２段目以降の光路切替が行われる。
【００４３】
一筋の光路１４１１を進む信号光および制御光群は、分波器２１０にて、信号光２１０１および第２段目光路切替用の制御光２１２１〜２１２６の各々と、第３段目光路切替用の制御光の一群２３００に分波される。
【００４４】
分波器２１０にて独立に分波された信号光２１０１は、第２段目の光制御型光路切替装置２２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器２１０にて波長別に分波された第２段目光路切替用の制御光２１２１〜２１２６の各々は、第２段目の光制御型光路切替装置２２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第２段目光路切替用の制御光源２１〜２６に対応した制御光２１２１〜２１２６の明滅に応じて、信号光２１０１は第２段目の光制御型光路切替装置２２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光２２０１〜２２０７のいずれかとして第３段目に進む。
【００４５】
ここで、分波器２１０で分波された第３段目光路切替用の制御光の一群２３００は分配器２３０によって制御光群２３０１〜２３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器２４１〜２４７によって、信号光２２０１〜２２０７と合波され、第３段目への光路２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１を進む。第３段目の光路への切替は、第２段目の制御光光源２１〜２６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯状態の１通りの合計７通りが選択される。
【００４６】
第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０と同等のものが、全部で７個設けられ、各々で７方向の光路切替が行われる。従って、第１段目に続く第２段目では、７×７、すなわち４９通りの光路が合計１２個の制御光光源１１〜１６，２１〜２６の明滅の組合せで選択され、切り替えられる。
【００４７】
第３段目への４９系統の光路を進む光の内容は、光路切替された信号光と合計４９分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図３に示すように、４９本の光路の１つである光路２４１１が接続する第３段目の装置について述べる。他の４８本の光路についても、以下同様にして第３段目の光路切替が行われる。
【００４８】
一筋の光路２４１１を進む信号光および制御光群は、分波器３１０にて、信号光３１０１および第２段目光路切替用の制御光３１３１〜３１３６の各々に分波される。
【００４９】
分波器３１０にて独立に分波された信号光３１０１は第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置３２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器３１０にて波長別に分波された第３段目の光路切替用の制御光３１３１〜３１３６の各々は、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置３２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第３段目光路切替用の制御光源３１〜３６に対応した制御光３１３１〜３１３６の明滅に応じて、信号光３１０１は第３段目の光制御型光路切替装置３２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光３２０１〜３２０７のいずれかとして各々、終端の光信号送受信装置３３０１〜３３０７に進む。
【００５０】
第３段目の光制御型光路切替装置３２０と同等のものが合わせて４９個設けられ、各々で７方向の光路切替が行われる。従って、第１段目から第３段目では、７の３乗、すなわち３４３通りの光路が合計１８個の制御光光源の明滅の組合せで選択され、切り替えられる。
【００５１】
以下、個々の装置構成要素の詳細について説明する。
【００５２】
制御光光源１１〜１６，２１〜２６，３１〜３６と同じ側（送信側または起点）に設けられる光信号送受信装置１と、光路切替された終端（受信側または最終段）に設けられる光信号送受信装置３３０１等の仕様は、相補的に決定され、以下のような組合せを例示することができる。
【００５３】
（１） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１、および、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等、いずれも電気信号を光信号に変換して送信および受信を行うことのできる装置である。
具体的には、電気信号に対応して明滅する信号光光源、受光した信号光を電気信号に変換する受光部、自分が送信する信号光と受信する信号光とを、波長の違いによって分離するダイクロマティックミラー、信号光光源の温度を制御するためのペルチェ素子およびその制御電子回路等からなる光信号送受信装置である。
（２） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１は、光信号を送信する機能のみを有し、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等は光信号を受信する機能のみを有する。
（３） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１は、光信号を受信する機能のみを有し、光路切替された終端に設けられる光信号送受信機３３０１等は光信号を送信する機能のみを有する。
（４） 制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置１は、光信号を送信する機能および受信する機能を有し、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等はミラーを設けた光ファイバーセンサーである。
この場合、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置３３０１等は光学的受動素子であり、電気信号による制御および電力を必要としない。
【００５４】
ここで、光ファイバーセンサーとしては、例えば、光ファイバー末端のミラー部近傍の光ファイバー外周に回折格子を設け、温度変化による回折格子の寸法の変化を信号光の波長変化として検出する光ファイバー温度センサー、末端端面にミラーを設け、光ファイバーの屈曲状態変化をドップラー効果による波長変化として検出する光ファイバードップラーセンサー、光ファイバー末端のミラー部近傍の光ファイバー内部に放射線によって、当該光ファイバーを透過する波長の蛍光ないし燐光を放射する光ファイバー型シンチレーター等が用いられる。
【００５５】
信号光の波長としては、制御光の波長帯域とは異なる波長である。光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０を透過する波長であれば、光路の透過特性に応じて、任意の波長を用いることができる。光路として光通信用シングルモード光ファイバーを用いる場合、シングルモードで伝送可能な波長は概ね１２６０ｎｍから１６００ｎｍの間にある。例えば、制御光の波長帯域として１２６０ｎｍから１４００ｎｍを使用する場合、熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層として波長１２００ｎｍから１４５０ｎｍの光を吸収する色素を用いると、信号光として１５００ｎｍから１６００ｎｍの波長の光を用いることができる。
【００５６】
従って、信号光として、例えば５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いることができる。信号光の光源としては、例えば、温度制御された半導体レーザーを好適に用いることができる。
【００５７】
制御光の波長としては、信号光の波長帯域とは異なる波長である。光制御型光路切替装置の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層に吸収される波長であれば、光路の透過特性に応じて、任意の波長を用いることができる。光路として光通信用シングルモード光ファイバーを用いる場合、シングルモードで伝送可能な波長は概ね１２６０ｎｍから１６００ｎｍの間にある。例えば、信号光の波長帯域として１５００ｎｍから１６００ｎｍを使用する場合、熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層として波長１２００ｎｍから１４５０ｎｍの光を吸収する色素を用いると、制御光として１２６０ｎｍから１４００ｎｍの波長の光を用いることができる。
【００５８】
従って、制御光として、例えば５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いることができる。
【００５９】
制御光の光源としては、例えば、ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット構造半導体レーザーを好適に用いることができる。半導体レーザーは素子中のレーザー発振キャビティの寸法に応じた波長で発振するため、発振波長を安定化させるためには温度制御を精密に行う必要がある。温度センサーとペルチェ素子を用いた温度制御装置によって制御光光源の温度を０℃近辺から５０℃程度の温度範囲において、±０．１℃よりも高精度で制御することができる。半導体レーザーの発振波長帯域は半導体素子に流す電流によっても変化する。制御光光源の半導体レーザーの温度および電流を適切に制御することによって、例えば５ｎｍ毎に波長の異なる制御光を発信させることができる。
【００６０】
また、半導体レーザーの構造によっては、複数の波長の光を安定して、同時に発振可能である。図７に制御光光源の半導体レーザーの発振スペクトルの例を示す。この半導体レーザー１個から、波長５ｎｍ毎に、平均出力２８ｍＷで波長１２６０ｎｍおよび１２７５ｎｍ、および、平均出力５８ｍＷで波長１２６５ｎｍおよび１２７０ｎｍの４種類の波長の制御光を取り出して使用することができる。１つの制御光光源から複数の波長の制御光が発振する場合、異なる波長の制御光を各々明滅するためには、制御光光源からの波長多重制御光を、波長選択透過フィルターにて分波し、波長毎に、例えば電気光学効果光スイッチにてオン・オフする。
制御光の強度については後に分波器１３０等に関連して述べる。
【００６１】
光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０としては、例えば、赤外線吸収色素として、日本カーリット製ＣＩＲ−１０８１やＣＩＲ−１０８５をシクロヘキサノン溶液として好適に用いることができる。第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置に用いられる光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層の吸収スペクトルの一例を図８に示す。制御光および信号光と吸収スペクトルの関係を図８中に白矢印および点線で示す。波長１２６０，１２６５，１２７０，１２７５ｎｍの４種類の制御光は、図８内の左側の白矢印が示すように、光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の吸収帯域にある。一方、波長１５５０ｎｍの信号光は図８内の右側の白矢印が示すように光制御型光路切替装置１２０等の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の透過帯域にある。
【００６２】
第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置では、信号光の波長として、例えば、第１段目の光制御型光路切替装置１２０の１台を駆動するために、６種類の波長１２６０ｎｍ、１２６５ｎｍ、１２７０ｎｍ、１２７５ｎｍ、１２８０ｎｍ、１２８５ｎｍの１群の制御光を使用する。第２段目の光制御型光路切替装置２２０等、合計７台を駆動するために６種類の波長１２９０ｎｍ、１２９５ｎｍ、１３００ｎｍ、１３０５ｎｍ、１３１０ｎｍ、１３１５ｎｍの１群の制御光を使用する。さらに、第３段目の光制御型光路切替装置３２０等、合計４９台を駆動するために６種類の波長１３２０ｎｍ、１３２５ｎｍ、１３３０ｎｍ、１３３５ｎｍ、１３４０ｎｍ、１３４５ｎｍの１群の制御光を使用する。制御光の波長は合計１８種類である。これら３群の制御光帯域の吸収スペクトル特性に応じて、第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置で用いられる第１段目、第２段目、第３段目の光制御型光路切替装置１２０，２２０，２３０の各々の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０における色素の濃度は、当該制御光群の波長に応じ、吸光度２ないし３の範囲になるよう、適宜、調整することが好ましい。例えば、図８に示すような吸収スペクトル特性の熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０を有する光制御型光路切替装置は第１段目には好適に用いられる。
【００６３】
しかるに第２段目の光制御型光路切替装置２２０等、合計７台を駆動するための６種類の波長のうち１３０５〜１３１５ｎｍに関しては吸光度が２を下回る。この場合、第２段目の光制御型光路切替装置２２０における熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の色素濃度は、第１段目におけるよりも、１．１〜１．２倍高濃度にすることが好ましい。
【００６４】
同様にして、第３段目の光制御型光路切替装置３２０等、合計４９台を駆動するための６種類の波長１３２０〜１３４５ｎｍに関しては第３段目の光制御型光路切替装置３２０における熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０の色素濃度は、第１段目におけるよりも１．５〜１．６倍高濃度にすることが好ましい。
【００６５】
合波器１００としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。
【００６６】
合波器１００に接続する光路１１００としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第１の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【００６７】
分波器１１０は、信号光１１０１および第１段目光路切替用の制御光１１１１〜１１１６の各々と、第２段目および第３段目光路切替用の制御光の一群１３００に分波するものである。分波器１１０は具体的には、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）または或る波長よりも長い波長は反射し、当該波長よりも短い波長は透過するエッジ・フィルター、および、特定の波長のみを選択的に反射または透過するミラー（バンドパス・フィルター）を適宜に組み合わせたものである。その動作は、例えば、まず、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって信号光１１０１を分離し、次いで波長１２９０〜１４００ｎｍの光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第２段目以降への制御光群１３００を分離し、さらに、第１段目の光制御型光路切替装置１２０のための制御光１１１１〜１１１６（例えば波長１２６０〜１２８５ｎｍ）を各々の波長に対応するエッジ・フィルターで分波することができる。
【００６８】
第１の実施形態の制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置で用いられる第１段目、第２段目、３段目の光制御型光路切替装置１２０，２２０，２３０の動作は同等であるので、以下、第１段目を例にとり、詳細を説明する。
【００６９】
図４に示すように、第１段目の光制御型光路切替装置１２０において、信号光４２００は、制御光の照射がない場合、制御光出射側の７芯光ファイバー４４０の中心コア４００から出射し、直進して信号光受光側７芯光ファイバー４５０の中心コア４２０へ入射する。
【００７０】
図４において、矢印４００１は光制御型光路切替装置１２０での制御光の進行方向を示す。制御光４０１０または４０２０等、および信号光４２００が、熱レンズ形成素子４７の信号光透過・制御光吸収層４０またはその近辺にて収束し、かつ制御光４０１０または４０２０等、および信号光４２００の各々の収束点の位置が光軸に対し垂直方向で相異なるように照射される。制御光４０１０または制御光４０２０等の波長は、信号光透過・制御光吸収層４０が吸収する波長帯域から選ばれる。信号光４２００の波長は、信号光透過・制御光吸収層４０が吸収しない波長帯域から選ばれる。制御光４０１０または制御光４０２０等と信号光４２００は、信号光透過・制御光吸収層４０またはその近辺に各々収束して入射され、１つ以上の制御光４０１０または制御光４０２０等の各々の照射の有無および各々の照射強度に応じ、信号光透過・制御光吸収層４０内にて制御光を吸収した領域およびその周辺領域に起こる温度上昇に起因する屈折率変化により、信号光の進行方向を変える。進行方向が変えられた信号光４２０１または信号光４２０２等は、光路切替要求に応じ、受光側の光ファイバー・コア４２０〜４２６に選択的に入射される。光路切替された信号光は、受光側の光ファイバー以外に、後段の光学素子へ空間結合させても良い。
【００７１】
第１段目の光制御型光路切替装置１２０の受光側の光ファイバー・コア４２０〜４２６に入射した、７方向に光路切替された信号光１２０１〜１２０７は、各々、合波器１４１〜１４７に導かれる。合波器１４１〜１４７に導かれる信号光は、光路として受光側の光ファイバーを用いず、空間を伝搬させても良い。
【００７２】
一方、分波器１１０で分波された第２段目以降への制御光群１３００は分配器１３０によって制御光群１３０１〜１３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器１４１〜１４７によって、信号光１２０１〜１２０７と合波され、第２段目への光路１４１１，１４２１，１４３１，１４４１，１４５１，１４５１．１４６１，１４７１を進む。
【００７３】
分配器１３０としては、公知のビームスプリッターを好適に用いることができる。１対７分岐のビームスプリッターだけでなく、既製の１対８分岐のビームスプリッターを７分岐用に用いても良い。
【００７４】
第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置１２０に供給される制御光パワーは、制御光光源１１〜１６から合波器１００、光路１１００および分波器１１０における伝送ロスを考慮した上で、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置１２０の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【００７５】
第１の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０に供給される制御光は、制御光光源２１〜２６から合波器１００、光路１１００、分波器１１０を経由した後、分配器１３０にて７分割され、さらに光路１３０１等、合波器１４１等、光路１４１１等、分波器２１０等を経由する。そこで、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０に供給される制御光パワーは、上記経路における伝送ロスおよび７分割を考慮した上で、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置２２０の各々の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。特定の波長の制御光光源１基では必要とする制御光パワーに足りない場合は、同一波長で発振する半導体レーザーを複数、同期させて明滅させ、出射したレーザーを合波して用いれば良い。
【００７６】
上記の光路切替型光信号送受信装置において、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置に供給される制御光は、制御光光源３１〜３６から合波器１００、光路１１００、分波器１１０を経由した後、分配器１３０にて７分割され、次に光路１３０１等、合波器１４１等、光路１４１１等、分波器２１０等、光路２３００を経由し、次に分配器２３０にて７分割され、さらに光路２３０１等、合波器２４１等、光路２４１１等を経由する。そこで、第３段目の１対７光制御型光路切替装置３２０に供給される制御光パワーは経路における伝送ロスおよび２回の７分割すなわち４９分割を考慮した上で、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置３２０の各々の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。特定の波長の制御光光源１基では必要とする制御光パワーに足りない場合は、同一波長で発振する半導体レーザーを複数、同期させて明滅させ、出射したレーザーを合波して用いれば良い。
【００７７】
合波器１４１〜１４７としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。合波器１４１〜１４７として２本のシングルモード光ファイバーのコア部分を融着させた光ファイバー型合波器を用いることもできる。
【００７８】
前述のように第２段目への７系統の光路１４１１，１４２１，１４３１，１４４１，１４５１，１４６１，１４７１を進む光の内容は、光路切替された上記信号光と７分割された上記制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図２に示すように、７系統の光路の１つである光路１４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の６本の光路についても、以下同様にして第２段目以降の光路切替が行われる。
【００７９】
合波器１４１に接続する光路１４１１としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第１の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【００８０】
分波器２１０は、信号光２１０１および第２段目光路切替用の制御光２１２１〜２１２６の各々と、第３段目光路切替用の制御光の一群２３００に分波するものであり、第１段目の分波器１１０と同様なものを用いることができる。すなわち、分波器２１０は、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）または或る波長よりも長い波長は反射し、当該波長よりも短い波長は透過するエッジ・フィルター、および、特定の波長のみを選択的に反射または透過するミラー（バンドパス・フィルター）を適宜に組み合わせたものである。その動作は、例えば、まず、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって信号光２１０１を分離し、次いで、波長１３２０〜１４００ｎｍの光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第３段目への制御光群２３００を分離し、さらに、第２段目の光制御型光路切替装置２２０のための制御光２２０１〜２２０６（例えば波長１２９０〜１３１５ｎｍ）を各々の波長に対応するエッジ・フィルターで分波することができる。
【００８１】
光路切替型光信号送受信装置で用いられる第２段目の光制御型光路切替装置２２０の動作は第１段目の光制御型光路切替装置１２０と全く同等であるので、説明は省略する。
【００８２】
光路切替型光信号送受信装置で用いられる第２段目の光制御型光路切替装置２２０の受光側の光ファイバー・コア（図６の符号４２０〜４２６に相当する）に入射した、７方向に光路切替された信号光２２０１〜２２０７は、各々、合波器２４１〜２４７に導かれる。合波器２４１〜２４７に導かれる信号光は、光路として受光側の光ファイバーを用いず、空間を伝搬させても良い。
【００８３】
一方、分波器２１０で分波された第３段目への制御光群２３００は分配器２３０によって制御光群２３０１〜２３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器２４１〜２４７によって、信号光２２０１〜２２０７と合波され、第２段目への光路２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１を進む。
【００８４】
分配器２３０としては、公知のビームスプリッターを好適に用いることができる。１対７分岐のビームスプリッターだけでなく、既製の１対８分岐のビームスプリッターを７分岐用に用いても良い。
【００８５】
合波器２４１〜２４７としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。合波器２４１〜２４７として２本のシングルモード光ファイバーのコア部分を融着させた光ファイバー型合波器を用いることもできる。
【００８６】
前述のように第３段目への７系統の光路２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１を進む光の内容は、光路切替された信号光と７分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図３に示すように、７系統の光路の１つである２４１１が接続する第３段目の装置について述べる。他の６本の光路についても、以下同様にして第３段目の光路切替が行われる。
【００８７】
合波器２４１に接続する光路２４１１としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第１の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【００８８】
分波器３１０は、信号光３１０１および第３段目光路切替用の制御光３１３１〜３１３６の各々を分波するものである。すなわち、分波器３１０は、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）または或る波長よりも長い波長は反射し、当該波長よりも短い波長は透過するエッジ・フィルター、および、特定の波長のみを選択的に反射または透過するミラー（バンドパス・フィルター）を適宜に組み合わせたものである。その動作は、例えば、まず、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって制御光２１０１を分離し、次いで、例えば波長１３４５〜１３２０ｎｍの光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第３段目への制御光３１３１〜３１３６（例えば１３４５，１３４０，１３３５，１３３０，１３２５，１３２０ｎｍ）を順次、分離する。
【００８９】
光路切替型光信号送受信装置で用いられる第３段目の光制御型光路切替装置３２０の動作は第１段目の光制御型光路切替装置１２０と全く同等であるので、説明は省略する。
【００９０】
第３段目の光制御型光路切替装置３２０によって７方向に光路切替された信号光３２０１〜３２０７は、各々の光路を伝搬し、光信号送受信装置３３０１〜３３０７の各々に導かれる。
【００９１】
第１段目、第２段目、第３段目の光制御型光路切替装置１２０，２２０，３２０の光路切替の組合せによって選択的に接続された制御光送信側の光信号送受信装置１と終端側の３４３基中１基の光信号送受信装置３３０１等との間の光路が開通されたときには、双方向での光送受信が可能である。
【００９２】
終端側の３４３基の光信号送受信装置３３０１等から制御光送信側の光信号送受信装置１へ光路開放の要求を伝えるタイミングは、光信号送受信装置１との光路が開通したときに限られる。終端側の３４３基の光信号送受信装置３３０１等がミラーを設けた光ファイバーセンサーのような受動光素子の場合は、信号光および制御光の電子制御装置１０によって「時間分割多重」の制御方式によって、３４３基の光信号送受信装置３３０１等との接続を一定時間毎に切り替え、定期的に光信号のやり取りを行うことができる。例えば、光路切替に要する時間を１０ミリ秒、光信号の送受信に要する時間を２０ミリ秒と仮定すると、１０．２９秒で終端側の３４３基の光信号送受信装置全てと光信号の送受信が可能である。
【００９３】
前述した第１の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、次の効果を奏する。
第１に、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置、および終端側の光信号送受信装置等については電子回路との接続があるが、その他の光信号伝送路および光路切替装置部分については、電気信号を一切用いず、光信号の光路切替伝送を行うことができる。
特に、終端側の光信号送受信装置が電気信号を用いない受動型光センサー等の場合、制御光送信側の光信号送受信装置、制御光光源、信号光および制御光の電子制御装置の部分以外は、一切、電気信号を用いない光信号送受信システムを構築することができる。
第２に、光路切替に要する時間を、丸ビーム方式の１対７対応光制御型光路切替装置を用いる場合、１０ミリ秒以内、リングビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、２５０マイクロ秒以内とすることができる。
【００９４】
〔第２の実施形態〕
図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置とその光路切替方法を説明する。第２の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、前述した特許文献１および特許文献２に記載のリングビーム方式、または、前述した特許文献４および特許文献５に記載の丸ビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を複数組み合わせて使用し、複数の波長の制御光を多重に用い、１対２対応光制御型光路切替装置の各々において１つの光信号送受信装置への接続または後段への接続を選択して切り替えて光信号の送受信を行う。第２の実施形態においては、第１の実施形態で用いられた、後段への制御光群を分配する分配器は不要である。
【００９５】
図９において、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置では、２基の制御光光源５１，５２および２基の１対２対応光制御型光路切替装置５１２，５２２を用い、制御光送信側の光信号送受信装置５と３基の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４との光路を切り替えて開通させる。用語の定義については第１の実施形態の場合と同様である。
【００９６】
まず、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法の概要を説明し、次いで装置を構成する個々の部品を詳述する。
【００９７】
本発明の第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置は、１つの光信号送受信装置５に接続された光路を伝搬する信号光５００１と、複数（第２の実施形態の場合、例えば２基）の制御光光源５１，５２からの制御光５０１１および５０１２とを、合波器５００で合波して光路５１００を伝搬させる。次の段には単位装置５５を備える。単位装置５５は、光路５１００，５１０１，５１１０，５１１１，５１１２，５１５１，５２００、分波器５１１、１対２対応光制御型光路切替装置５１２、合波器５１３、および光信号送受信装置５１４からなる光路切替方式光信号送受信装置の繰り返し単位装置である。合波器５００から出力される合波光は、単位装置５５を通過する。第２の実施形態の場合には１段のみ通過させる。単位装置５５からの光路５２００は、分波器５２１、光路５２０１，５２１１，５２１２，５２５２、光信号送受信装置５２３，５２４からなる光路切替方式光信号送受信装置の終端ユニットに接続される。信号光および制御光の電子制御装置５０からの制御信号を、信号光および制御光の電子制御配線５０１を通じて、制御光光源側の光信号送受信装置５の送受信を、制御光光源５１または５２の明滅と同期させることによって、制御光光源側の光信号送受信装置５の接続先光路を切替先の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４のいずれか任意のものと切り替えて開通させ、光信号の送受信を行わせるものである。
【００９８】
なお容易に理解できるように、光路５１００，５１０１，５１１０，５１１１，５１１２，５１５１，５２００、分波器５１１、１対２対応光制御型光路切替装置５１２、合波器５１３、および光信号送受信装置５１４からなる光路切替方式光信号送受信装置の繰り返し単位装置５５、および、制御光光源５１等を各々１組毎増設することで、システムに接続される光信号送受信装置の数を１つずつ増やすことができる。第２の実施形態では光路切替方式光信号送受信装置の繰り返しの単位装置５５が１つの場合について説明する。
【００９９】
複数の制御光光源５１，５２からの複数の波長の制御光５０１１，５０１２と、光路５００１を正方向および逆方向に進む信号光とは、合波器５００によって合波される。その後、制御光と信号光は、共通の１筋の光路５１００を進行し、分波器５１１にて、信号光５１０１、第１段目光路切替用の制御光５１５１、および、第２段目光路切替用の制御光５１１０に分波される。なお、光路切替方式光信号送受信装置の繰り返し単位装置５５および制御光光源５１，５２等を第２の実施形態の場合よりも多く設けた場合は、第２段目以降の光路切替用の制御光として、複数の波長の制御光が光路５１１０を伝搬する。
【０１００】
分波器５１１にて独立に分波された信号光５１０１および第１段目光路切替用の制御光５１５１は、第１段目の１対２対向光制御型光路切替装置５１２の信号光ポートおよび制御光ポートに各々接続される。第１段目光路切替用の制御光光源５１に対応した制御光５１５１の明滅に応じて、信号光５１０１は第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置５１２にて直進する光路５１１１または光路変更された光路５１１２のいずれかに光路切替される。制御光５０１１〜５１５１が点灯し光路切替が行われた場合、信号光は光路５１１２を通じて光信号送受信装置５１４に接続され、光信号送受信装置５と光信号送受装置５１４との間で光信号の送受信が行われる。
【０１０１】
制御光５０１１〜５１５１が点灯しない場合、信号光は光路５１１１を通じて合波器５１３に導かれ、第２段目光路切替用の制御光５１１０と合波され、光路５２００を伝搬し分波器５２１へ到達する。
【０１０２】
分波器５２１にて独立に分波された信号光５２０１および第２段目光路切替用の制御光５２５２は、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置５２２の信号光ポートおよび制御光ポートに各々接続される。第２段目光路切替用の制御光光源５２に対応した制御光５２５２の明滅に応じて、信号光５２０１は第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置５２２にて直進する光路５２１１または光路変更された光路５２１２のいずれかに光路切替される。制御光５２５２が点灯し光路切替が行われた場合、信号光は光路５２１２を通じて光信号送受信装置５２４に接続され、光信号送受信装置５と光信号送受装置５２４との間で光信号の送受信が行われる。
【０１０３】
制御光５０１２〜５２５２が点灯しない場合、信号光は光路５２１１を通じて光信号送受信装置５２３に接続され、光信号送受信装置５と光信号送受装置５２３との間で光信号の送受信が行われる。
【０１０４】
次に、個々の装置構成要素の詳細について説明する。
【０１０５】
制御光光源と同じ側に設けられる光信号送受信装置５と、光路切替された終端に設けられる光信号送受信装置５１４，５２３，５２４の仕様は、第１の実施形態の場合と同じである。
【０１０６】
信号光および制御光の波長および光源の仕様については、第１の実施形態の場合と同様である。例えば、信号光として波長１５５０ｎｍのレーザー、制御光として図７に示すような発振特性の半導体レーザーからの、例えば波長１２６５ｎｍおよび１２７０ｎｍのレーザーを用いることができる。
【０１０７】
光制御型光路切替装置５１２，５２２の熱レンズ形成素子の信号光透過・制御光吸収層としては、第１の実施形態の場合と同様に、例えば、赤外線吸収色素として、日本カーリット製ＣＩＲ−１０８１やＣＩＲ−１０８５をシクロヘキサノン溶液として、第１の実施形態の場合と同様に好適に用いることができる。第２の実施形態の場合、光制御型光路切替装置は２段で用いるため、光制御型光路切替装置５１２，５２２において色素濃度は同一でさしつかえない。
【０１０８】
合波器５００としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。
【０１０９】
合波器５００に接続する光路５１００としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第２の実施の形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【０１１０】
分波器５１１は、信号光５１０１（例えば波長１５５０ｎｍ）、第１段目光路切替用の制御光５１５１（例えば波長１２６５ｎｍ）、および、第２段目光路切替用の制御光５１１０（例えば波長１２７０ｎｍ）を分波するものである。分波器５１１は、具体的には、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）を２種類、組み合わせることで構成できる。その動作は、例えば、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって制御光５１０１（波長１５５０ｎｍ）を分離し、次いで、波長１２７０ｎｍよりも長波長の光を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって第２段目への制御光５１１０（波長１２７０ｎｍ）を分離すると第１段目の光制御型光路切替装置５２２のための制御光５１１０（波長１２６５ｎｍ）を分波することができる。
【０１１１】
特許文献１，２に記載されたリングビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光パワーは、制御光光源５１から合波器５００、光路５１００および分波器５１１における伝送ロスを考慮した上で、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において２ないし４０ｍＷであることが好ましく、５ないし１０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが２ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１２】
特許文献１，２に記載されたリングビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光は、制御光光源５２から合波器５００、光路５１００、分波器５１１、光路５１１０、合波器５１３、光路５２００、および、分波器５２１における伝送ロスを考慮した上で、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において２〜４０ｍＷであることが好ましく、５〜１０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが２ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１３】
特許文献４，５に記載された丸ビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の制御光波長多重方式光路切替型光信号送受信装置において、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光パワーは、制御光光源５１から合波器５００、光路５１００および分波器５１１における伝送ロスを考慮した上で、第１段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、２０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１４】
特許文献４，５に記載された丸ビーム方式光制御式光路切替装置を用いる場合、第２の実施形態の制御光波長多重方式光路切替型光信号送受信装置において、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置に供給される制御光は、制御光光源５２から合波器５００、光路５１００、分波器５１１、光路５１１０、合波器５１３、光路５２００、および、分波器５２１における伝送ロスを考慮した上で、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置の直前において１０〜４０ｍＷであることが好ましく、１０〜３０ｍＷであればより好ましい。制御光パワーが１０ｍＷよりも小さいと、充分な光路切替が行えない。また、制御光パワーが４０ｍＷを越えると、信号光透過・制御光吸収層４０を構成する色素溶液の溶剤が沸騰し信号光が遮断される。
【０１１５】
合波器５１３としては、例えば波長１５００〜１６００ｎｍの信号光を透過し、波長帯域１２６０〜１４００ｎｍの制御光を反射する特性の波長選択反射ミラーを用いることができる。合波器１４１〜１４７として２本のシングルモード光ファイバーのコア部分を融着させた光ファイバー型合波器を用いることもできる。
【０１１６】
合波器５１３に接続する光路５２００としては、空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路を用いることができるが、第２の実施形態では、光通信用シングルモード光ファイバーを用いることとする。
【０１１７】
分波器５２１は、信号光５２０１（例えば波長１５５０ｎｍ）、および、第２段目光路切替用の制御光５２５２（例えば波長１２７０ｎｍ）を分波するものである。分波器５２１は具体的には、或る波長よりも長い波長は透過し、当該波長よりも短い波長は反射する波長選択透過・反射ミラー（エッジ・フィルター）を１種類用いることで構成できる。その動作は、例えば、１５００ｎｍよりも長波長を選択的に反射（または透過）するエッジ・フィルターによって制御光５２０１（波長１５５０ｎｍ）を分離すると第２段目の光制御型光路切替装置５２２のための制御光５２５２（波長１２７０ｎｍ）を分波することができる。
【０１１８】
第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置５２２によって２方向に光路切替された信号光５２１１〜５２１２は、各々の光路を伝搬し、光信号送受信装置５２３〜５２４に導かれる。
【０１１９】
第１段目および第２段目の光制御型光路切替装置の光路切替の組合せによって選択的に接続された制御光送信側の光信号送受信装置５と終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４との間の光路が開通されたときには、双方向での光送受信が可能である。
【０１２０】
終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４から制御光送信側の光信号送受信装置５へ光路開放の要求を伝えるタイミングは、光信号送受信装置５との光路が開通したときに限られる。終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４がミラーを設けた光ファイバーセンサーのような受動光素子の場合は、信号光および制御光の電子制御装置５０によって「時間分割多重」の制御方式によって、３基の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４との接続を一定時間毎に切り替え、定期的に光信号のやり取りを行うことができる。例えば、光路切替に要する時間を１０ミリ秒、光信号の送受信に要する時間を２０ミリ秒と仮定すると、９０ミリ秒で終端側の３基の光信号送受信装置全てと光信号の送受信が可能である。
【０１２１】
前述した第２の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、次の効果を奏する。
第１に、制御光送信側の光信号送受信装置５、制御光光源５１〜５２、信号光および制御光の電子制御装置５０、および、終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４については電子回路との接続があるが、その他の光信号伝送路および光路切替装置部分については、電気信号を一切用いず、光信号の光路切替伝送を行うことができる。
特に、終端側の光信号送受信装置５１４，５２３，５２４が電気信号を用いない受動型光センサー等の場合、制御光送信側の光信号送受信装置５、制御光光源５１〜５２、信号光および制御光の電子制御装置１０の部分以外は、一切、電気信号を用いない光信号送受信システムを構築することができる。
第２に、光路切替に要する時間を、丸ビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、１０ミリ秒以内、リングビーム方式の１対２対応光制御型光路切替装置を用いる場合、２５０マイクロ秒以内とすることができる。
【０１２２】
〔第３の実施形態〕
図１０〜図１２を参照して本発明の第３の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。
【０１２３】
第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、本発明の第１の実施形態で説明された当該装置において、第１段目および第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置にて選択された光路の接続先の一部を、次段への接続ではなく、光信号送受信装置へ直接的に接続するものである。
【０１２４】
図１０は、第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第１段目光路切替装置の構成の一例を示し、図１１は第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において７組未満の組数で用いられる第２段目光路切替装置の１組について構成の一例を示し、図１２は第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において４９組未満の組数で用いられる第３段目光路切替装置の１組について構成を示している。
【０１２５】
以下、第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。なお、装置を構成する個々の部品の詳細については第１の実施形態の場合と全く同等であるので、その説明は省略する。
【０１２６】
第３の実施形態の光路切替型光信号送受信装置は、光ファイバー等からなる光路６００１の一端に接続された１つの光信号送受信装置６と、多数の光路６２０６，６２０７，７２０５，７２０６，７２０７，８２０１〜８２０７等の終端に接続された複数の光信号送受信装置６４６，６４７，７４５，７４６，７４７，８３０１〜８３０７等との接続を、複数の、多段に組み合わされた光制御型光路切替装置によって切り替える。
【０１２７】
ここで「光路」とは空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路のことである。前述の光制御型光路切替装置を駆動し、信号光の光路を予め選択された特定の組合せに切り替えるための複数の波長の制御光は、複数の制御光光源６１〜６６，７１〜７６，８１〜８６から選択的に発振される。光路の両端にある光信号送受信装置６および光信号送受信装置６４６，６４７，７４５，７４６，７４７，８３０１〜８３０７等との信号光のやり取りに同期するよう信号光および制御光の電子制御装置６０から信号光および制御光の電子制御配線６０１通じて送られる制御電子信号によって複数の制御光光源６１〜６６，７１〜７６，８１〜８６の明滅の組合せが選択される。
【０１２８】
複数の制御光光源６１〜６６，７１〜７６，８１〜８６からの複数の波長の制御光６０６１〜６０６６，７０７１〜７０７６，８０８１〜８０８６と、光路６００１を正方向および逆方向に進む信号光とは、合波器６００によって合波される。合波された信号光と制御光は、共通の１筋の光路６１００を進行し、分波器６１０にて、信号光６１０１および第１段目光路切替用の制御光６１６１〜６１６６の各々と、第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群６３００に分波される。
【０１２９】
分波器６１０にて独立に分波された信号光６１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器６１０にて波長別に分波された第１段目光路切替用の制御光６１６１〜６１６６の各々は、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第１段目光路切替用の制御光光源６１〜６６に対応した制御光６１６１〜６１６６の明滅に応じて、信号光６１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光６２０１〜６２０７のいずれかとして第２段目または第１段目の光信号送受信装置、例えば２基の光信号送受信装置６４６，６４７に進む。
【０１３０】
ここで、分波器６１０で分波された第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群６３００は分配器６３０によって、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置６２０の光路切替数７から第１段目の光信号送受信装置の基数、第３の実施形態の場合、例えば２を差し引いた数、すなわち、第３の実施形態の場合、例えば５に分岐される。
【０１３１】
分波器６１０で分波された第２段目および第３段目の光路切替用の制御光の一群６３００は分配器６３０によって、例えば制御光群６３０１〜６３０５の５つのビームに等分され、さらに、例えば５基の合波器６４１〜６４５によって、信号光６２０１〜６２０５と合波され、第２段目への光路６４１１，６４２１，６４３１，６４４１，６４５１等を進む。第２段目への光路または第１段目の光信号送受信装置への切替は、第１段目の制御光光源６１〜６６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯状態の１通りの合計７通りが選択される。
【０１３２】
第２段目への光路、例えば光路６４１１〜６４５１を進む光の内容は、光路切替された信号光と例えば５分割された制御光群であり、それぞれ同等である。そこで、以下の説明は、図１１に示すように、例えば５系統の光路の１つである６４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の光路についても、以下同様にして第２段目以降の光路切替が行われる。
【０１３３】
一筋の光路６４１１を進む信号光および制御光群は、分波器７１０にて、信号光７１０１および第２段目光路切替用の制御光７１７１〜７１７６の各々と、第３段目光路切替用の制御光の一群７３００に分波される。
【０１３４】
分波器７１０にて独立に分波された信号光７１０１は、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器７１０にて波長別に分波された第２段目光路切替用の制御光７１７１〜７１７６の各々は、第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第２段目光路切替用の制御光源７１〜７６に対応した制御光７１７１〜７１７６の明滅に応じて、信号光７１０１は第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光７２０１〜７２０７のいずれかとして第３段目への合波器、例えば７４１〜７４４の４基、または、第２段目の光信号送受信装置７４５〜７４７の３基へと進行する。
【０１３５】
ここで、分波器７１０で分波された第３段目光路切替用の制御光の一群７３００は分配器７３０によって、例えば制御光群７３０１〜７３０４の４つのビームに等分され、さらに、４基の合波器７４１〜７４４によって、信号光７２０１〜７２０４と合波され、第３段目への光路、例えば信号光７４１１，７４２１，７４３１，７４４１を進む。第３段目の光路または第２段目の光信号送受信装置７４５〜７４７への切替は、第２段目の制御光光源７１〜７６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯状態の１通りの合計７通りが選択される。
【０１３６】
第２段目の１対７対応光制御型光路切替装置７２０と同等のものが例えば５基設けられ、各々で７方向の光路切替が行われる。従って、第１段目に続く第２段目では、７掛ける例えば５、すなわち３５通りの光路が合計１２個の制御光光源の明滅の組合せで選択的され、切り替えられる。
【０１３７】
第３段目への例えば３５系統の光路を進む光の内容は、光路切替された信号光と合計３５分割された制御光群であり、同等である。そこで、以下の説明は、図１２に示すように、複数の光路の１つである７４１１が接続する第３段目の装置について述べる。他の光路についても、以下同様にして第３段目の光路切替が行われる。
【０１３８】
一筋の光路７４１１を進む信号光および制御光群は、分波器８１０にて、信号光８１０１および第３段目光路切替用の制御光８１８１〜８１８６の各々に分波される。
【０１３９】
分波器８１０にて独立に分波された信号光８１０１は第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置８２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器８１０にて波長別に分波された第３段目光路切替用の制御光８１８１〜８１８６の各々は、第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置８２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第３段目光路切替用の制御光源８１〜８６に対応した制御光８１８１〜８１８６の明滅に応じて、信号光８１０１は第３段目の１対７対応光制御型光路切替装置８２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光８２０１〜８２０７のいずれかとして各々、終端の光信号送受信装置８３０１〜８３０７に進む。
【０１４０】
前述した第３の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
〔第４の実施形態〕
図１３〜図１４を参照して本発明の第４の実施形態に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。
【０１４２】
第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置は、本発明の第１の実施形態で説明された当該装置において、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置にて選択された光路を各々、第２段目においては１対２対応光制御型光路切替装置にて２方向に切り替え、合計１４基の光信号送受信装置へ接続するものである。第４の実施形態においては、第１段目に１対７対応光制御型光路切替装置を設け、第２段目に１対２対応光制御型光路切替装置を設置した場合を例示したが、各段における光路切替方向の数に特に制約はない。例えば、第１段目に１対２対応光制御型光路切替装置を設け、第２段目に１対７対応光制御型光路切替装置を設け、さらに、第３段目に１対２対応光制御型光路切替装置を設けても良い。
【０１４３】
図１３は、第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置における第１段目光路切替装置の構成の一例を示し、図１４は第４の実施形態の光路切替型光信号送受信装置において７組用いられる第２段目光路切替装置の１組について構成の一例を示している。
【０１４４】
以下、第４の実施形態の光路切替型光信号送受信装置およびその光路切替方法を説明する。なお、装置を構成する個々の部品の詳細については第１の実施形態の場合と全く同等であるので、その説明は省略する。
【０１４５】
第４の実施形態の光路切替型光信号送受信装置は、光ファイバー等からなる光路９００１の一端に接続された１つの光信号送受信装置９と、多数の光路９６１１〜９６１２等の終端に接続された複数の光信号送受信装置９７１〜９７２等との接続を、複数の、多段に組み合わされた光制御型光路切替装置によって切り替える。
【０１４６】
ここで「光路」とは空間、光ファイバー、または光導波路等の光伝送経路のことである。前述の光制御型光路切替装置を駆動し、信号光の光路を予め選択された特定の組合せに切り替えるための複数の波長の制御光は、第１段目光路切替用の制御光光源９１〜９６および第２段目光路切替用の制御光光源９７から選択的に発振される。光路の両端にある光信号送受信装置９および光信号送受信装置９７１〜９７２等との信号光のやり取りに同期するよう信号光および制御光の電子制御装置９０から信号光および制御光の電子制御配線９０１通じて送られる制御電子信号によって複数の制御光光源９１〜９６および９７の明滅の組合せが選択される。
【０１４７】
複数の制御光光源９１〜９６および９７からの複数の波長の制御光９０１１〜９０１６および９０２１と、光路９００１を正方向および逆方向に進む信号光とは、合波器９００によって合波される。合波された信号光と制御光は、共通の１筋の光路９１００を進行し、分波器９１０にて、信号光９１０１および第１段目光路切替用の制御光９１１１〜９１１６の各々と、第２段目の光路切替用の制御光９３００に分波される。
【０１４８】
分波器９１０にて独立に分波された信号光９１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９２０の中心の光ファイバー・コア（図５の符号４００に相当する）に接続される。また、分波器９１０にて波長別に分波された第１段目光路切替用の制御光９１１１〜９１１６の各々は、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９２０の周辺の光ファイバー・コア（図５の符号４０１〜４０６に相当する）に接続される。第１段目光路切替用の制御光光源９１〜９６に対応した制御光９１１１〜９１１６の明滅に応じて、信号光９１０１は第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９２０の７本の出射側光ファイバー・コア（図６の符号４２１〜４２６，４２０に相当する）のいずれかに光路切替され、信号光９２０１〜９２０７のいずれかとして第２段目に進む。
【０１４９】
ここで、分波器９１０で分波された第２段目の光路切替用の制御光９３００は分配器９３０によって制御光群９３０１〜９３０７の７つのビームに等分され、さらに、７基の合波器９４１〜９４７によって、上記の信号光９２０１〜９２０７と合波され、第２段目への光路９４１１，９４２１，９４３１，９４４１，９４５１，９４６１，９４７１を進む。第２段目の光路への切替は、第１段目の制御光光源９１〜９６のいずれかが点灯する６通りに加え、全てが消灯した状態の１通りの合計７通りが選択される。
【０１５０】
第２段目への光路、例えば光路９４１１〜９４７１を進む光の内容は、光路切替された信号光と例えば７分割された制御光であり、それぞれ同等である。そこで、以下の説明は、図１４に示すように、７系統の光路の１つである９４１１が接続する第２段目の装置について述べる。他の光路についても、以下同様にして第２段目の光路切替が行われる。
【０１５１】
一筋の光路９４１１を進む信号光および制御光は、分波器９５０にて、信号光９５０１および第２段目光路切替用の制御光９５１１に分波される。
【０１５２】
分波器９５０にて独立に分波された信号光９５０１および第２段目光路切替用の制御光９５１１は、第２段目の１対２対向光制御型光路切替装置９６０の信号光ポートおよび制御光ポートに各々接続される。第２段目光路切替用の制御光光源９７に対応した制御光９５１１の明滅に応じて、信号光９５０１は第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置９６０にて直進する光路９６１１または光路変更された光路９６１２のいずれかに光路切替される。制御光９５１１の光源９７が点灯し光路切替が行われた場合、信号光は光路９６１２を通じて光信号送受信装置９７２に接続され、光信号送受信装置９と光信号送受装置９７２との間で光信号の送受信が行われる。
【０１５３】
制御光９５１１の光源９７が点灯しない場合、信号光は光路９６１１を通じて光信号送受信装置９７１に接続され、光信号送受信装置９と光信号送受装置９７１との間で光信号の送受信が行われる。
【０１５４】
このようにして、第１段目用の制御光光源９１〜９６の明滅に応じて、第１段目の１対７対応光制御型光路切替装置９１０によって７方向に光路切替された信号光の光路が９４１１〜９４７１が各々、第２段目用の制御光光源９７の明滅に応じて、第２段目の１対２対応光制御型光路切替装置９５０などによって２方向に光路切替され、光信号素受信装置９と、合計１４基の光信号送受信装置９７１，９７２などとの光路が切り替えられ、光信号の送受信が行われる。
【０１５５】
前述した第４の実施形態に係る光路切替型光信号送受信装置および光路切替方法によれば、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
以上の実施形態で説明された構成および配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明に係る制御光波長多重方式の光路切替型光信号送受信装置等は、例えば工場内に設けられた複数の光ファイバーセンサーを適宜切り替えて測定する温度センシングシステム、構造物に密着して取り付けられた複数の光ファイバードップラーセンサーを切り替えて測定することによって構造物の特定位置の変形や破断を検知する光ファイバーセンシングシステム、放射性物質取り扱いないし貯蔵場所の所定位置に設けられた複数の光ファイバー型シンチレーターを切り替えて測定することによって特定位置の放射線強度を監視する光ファイバーセンシングシステム、コンピュータサーバとクライアントマシン間の情報送受信を全光で行う光情報伝送システム等に利用される
【符号の説明】
【０１５８】
１，５，６，９ 光信号送受信装置、
１０ 信号光および制御光の電子制御装置、
１１〜１６ 第１段目光路切替用の制御光光源、
２１〜２６ 第２段目光路切替用の制御光光源、
３１〜３６ 第３段目光路切替用の制御光光源、
４０ 信号光透過・制御光吸収層、
４３ 光学平板４４に設けられた穴、
４４ 光学平板、
４５〜４９ 集光レンズ、
４７ 熱レンズ形成素子、
５０ 信号光および制御光の電子制御装置、
５１ 第１段目光路切替用の制御光光源、
５２ 第２段目光路切替用の制御光光源、
５５ 光路切替方式光信号送受信装置の単位装置、
６０ 信号光および制御光の電子制御装置、
６１〜６６ 第１段目光路切替用の制御光光源、
７１〜７６ 第２段目光路切替用の制御光光源、
８１〜８６ 第３段目光路切替用の制御光光源、
９０ 信号光および制御光の電子制御装置、
９１〜９６ 第１段目光路切替用の制御光光源、
９７ 第２段目光路切替用の制御光光源、
１００，１４１〜１４７，２４１〜２４７ 合波器、
１０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
１１０，２１０，３１０ 分波器、
１２０，２２０，３２０ 光制御式光路切替装置、
１３０，２３０ 分配器、
４００ ７芯光ファイバー４４０の中心コア、
４０１〜４０６ ７芯光ファイバー４４０の周辺コア、
４１０ 中心コア４００のクラッド、
４１１〜４１６ ７芯光ファイバー４４０の周辺クラッド、
４２０ ７芯光ファイバー４５０の中心コア、
４２１〜４２６ ７芯光ファイバー４５０の周辺コア、
４３０ 中心コア４２０のクラッド、
４３１〜４３６ ７芯光ファイバー４５０の周辺クラッド、
４４０ 制御光出射側７芯光ファイバー、
４４１ ７芯光ファイバー４４０のフェルール、
４４２，４５２ 接着剤、
４５０ 信号光受光側７芯光ファイバー、
４５１ ７芯光ファイバー４５０のフェルール、
５００，５１３ 合波器、
５０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
５１１，５２１ 分波器、
５１２，５２２ 光制御式光路切替装置、
５１４，５２３，５２４ 信号光送受信装置、
６００，６４１〜６４５，７４１〜７４４ 合波器、
６０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
６１０，７１０，８１０ 分波器、
６２０，７２０，８２０ 光制御式光路切替装置、
６３０，７３０ 分配器、
６４６，６４７，７４５〜７４７ 光信号送受信装置、
９００，９４１〜９４７ 合波器、
９０１ 信号光および制御光の電子制御配線、
９１０，９５０ 分波器、
９２０ １対７対応の光制御式光路切替装置、
９３０ 分配器、
９６０ １対２対応の光制御式光路切替装置、
９７１，９７２ 信号光送受信装置、
１００１ 信号光およびその光路、
１０１１〜１０１６ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
１０２１〜１０２６ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路
１０３１〜１０３６ 第３段目光路切替用の制御光およびその光路
１１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
１１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
１１１１〜１１１６ 異なる波長毎に分波された第１段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
１２０１〜１２０７ 第１段目光路切替された信号光およびその光路、
１３００ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
１３０１〜１３０７ 分配された第２段目以降用の制御光およびその光路、
１４１１，１４２１，１４３１、１４４１，１４５１，１４６１，１４７１ 第１段目で光路切替された信号光と分波・分配された第２段目以降光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
２１０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
２１２１〜２１２６ 異なる波長毎に分波された第２段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
２２０１〜２２０７ 第２段目光路切替された信号光およびその光路、
２３００ 分波された第３段目以降用の制御光およびその光路、
２３０１〜２３０７ 分配された第３段目以降用の制御光およびその光路、
２４１１，２４２１，２４３１，２４４１，２４５１，２４６１，２４７１ 第２段目で光路切替された信号光と分波・分配された第３段目光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
３１０１ 分波された第３段目における光路切替前の信号光およびその光路、
３１３１〜３１３６ 分波された第３段目光路切替用の制御光およびその光路、
３２０１〜３２０７ 第３段目光路切替された信号光およびその光路、
３３０１〜３３０７ 光信号送受信装置、
４００１ 制御光の進行方向、
４０１０，４０２０ 制御光出射側７芯光ファイバー４４０の周辺コア４０１，４０２から各々出射した制御光、
４１００ 制御光出射側７芯光ファイバー４４０の中心コア４００から出射した信号光、
４２００ 制御光出射側７芯光ファイバー４４０の中心コア４００から出射し、直進して信号光受光側７芯光ファイバー４５０の中心コア４２０へ入射する信号光、
４２０１，４２０２ 熱レンズ形成素子４７によって光路変更された信号光、
５００１ 信号光およびその光路、
５０１１ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
５０１２ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路、
５１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
５１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
５１１０ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
５１１１ １対２対応光制御型光路切替装置を直進する信号光およびその光路、
５１１２ １対２対応光制御型光路切替装置で光路変更
された信号光およびその光路、
５１５１ 分波された第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
５２００ 第１段目で光路切替された信号光（直進）と分波・分配された第２段目以降の光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
５２０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
５２５２ 分波された第２段目（最終段）の制御光およびその光路、
５２１１ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（直進）、
５２１２ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（光路変更）、
６００１ 信号光およびその光路、
６０６１〜６０６６ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
６１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
６１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
６１６１〜６１６６ 異なる波長毎に分波された第１段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
６２０１〜６２０７ 第１段目光路切替された信号光およびその光路、
６３００ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
６３０１〜６３０５ 分配された第２段目以降用の制御光およびその光路、
６４１１，６４２１，６４３１，６４４１，６４５１ 第１段目で光路切替され第２段目に進む信号光と分波・分配された第２段目以降光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
７０７１〜７０７６ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路
７１０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
７１７１〜７１７６ 異なる波長毎に分波された第２段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
７２０１〜７２０７ 第２段目光路切替された信号光およびその光路、
７３００ 分波された第３段目以降用の制御光およびその光路、
７３０１〜７３０４ 分配された第３段目以降用の制御光およびその光路、
７４１１，７４２１，７４３１，７４４１ 第２段目で光路切替され第３段目へ進信号光と分波・分配された第３段目光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
８０８１，８０８２，８０８３，８０８４，８０３５，８０３６ 第３段目光路切替用の制御光およびその光路
８１０１ 分波された第３段目における光路切替前の信号光およびその光路、
８１８１〜８１８６ 分波された第３段目光路切替用の制御光およびその光路、
８２０１〜８２０７ 第３段目光路切替された信号光およびその光路、
８３０１〜８３０７ 光信号送受信装置、
９００１ 信号光およびその光路、
９０１１〜９０１６ 第１段目光路切替用の制御光およびその光路、
９０２１ 第２段目光路切替用の制御光およびその光路、
９１００ 信号光と全制御光とが合波された光およびその光路、
９１０１ 分波された第１段目における光路切替前の信号光およびその光路、
９１１１〜９１１６ 異なる波長毎に分波された第１段目光路切替用の個々の制御光およびその光路、
９２０１〜９２０７ 第１段目光路切替された信号光およびその光路、
９３００ 分波された第２段目以降用の制御光およびその光路、
９３０１〜９３０７ 分配された第２段目以降用の制御光およびその光路、
９４１１，９４２１，９４３１、９４４１，９４５１，９４６１，９４７１ 第１段目で光路切替された信号光と分波・分配された第２段目以降光路切替用の制御光とが合波された光およびその光路、
９５０１ 分波された第２段目における光路切替前の信号光およびその光路、
９５１１ 分波された第２段目光路切替用の制御光およびその光路、
９６１１ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（直進）、
９６１２ 第２段目光路切替された信号光およびその光路（光路変更）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替えるＭ段階の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の前記制御光を出力するＫ個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
Ｋ種類の波長の前記制御光と前記信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
Ｍ段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
Ｌを１以上でかつＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の前記制御光を、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および前記信号光と分離する分波器と、
ＲＬを０以上でかつ（Ｎ＋１）以下の整数とするとき、Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置で光路切替された前記信号光の光路に接続されるＲＬ個の受信側の前記光信号送受信装置と、
前記分波器で分離された、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する前記制御光を（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配する分配器と、
Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置で（Ｎ＋１）個の異なる方向に光路が切り替えられ、Ｌ段目以降への光路を進む信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項２】
Ｎを６とし、Ｍを３とし、Ｋを１８とし、Ｌを１〜３のうちいずれかの整数とし、ＲＬを０〜７のいずれかの整数とし、かつ前記信号光を１種類であるとするとき、前記光制御型光路切替装置は３段階で構成されることを特徴とする請求項１記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項３】
Ｐを２以上の整数とするとき、前記Ｍ段階の光制御型光路切替装置の各々は１対Ｐ対応光制御型光路切替装置であることを特徴とする請求項１または２記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項４】
前記Ｐは２または７であることを特徴とする請求項３記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項５】
１対７対応の前記光制御型光路切替装置は、信号光透過・制御光吸収層を有する熱レンズ形成素子を含み、制御光出射側および信号光受光側の前記光路は７芯光ファイバーであることを特徴とする請求項４記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項６】
前記信号光は、１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、
前記制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いる、
ことを特徴とする請求項１記載の光路切替型光位信号送受装置。
【請求項７】
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、前記信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の前記制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の前記制御光と１種類の前記信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の前記光制御型光路切替装置のうち第１段目と第２段目の段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の前記制御光を、当該段階以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光および前記信号光と分離する分波器と、
前記分波器で分離された、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する前記制御光を７個に分配する分配器と、
当該段階での前記光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、７個に分配された、当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための７個の合波器と、を備え、
３段階の前記光制御型光路切替装置のうち第３段目の段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の前記制御光を前記信号光と分離する分波器と、を備え、
当該段階での前記光制御型光路切替装置で、前記分波器から出力される６種類の波長の前記制御光を用いて、７個の異なる方向に光路が切り替えられ、これらの７個の光路のそれぞれに前記光信号送受信装置が接続される、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項８】
各段階毎、波長の異なる２つの制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を２つの異なる方向へ切り替える２段階の１対２対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、前記信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、２種類の波長の前記制御光を出力する２個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
２種類の波長の前記制御光と１種類の前記信号光を混合して出力する合波器と、を備え、
２段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための前記制御光を、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光および前記信号光と分離する分波器と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置で２個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光と、分配された、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項９】
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、前記信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の前記制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の前記制御光と１種類の前記信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の前記光制御型光路切替装置のうち１段目と２段目の段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の前記制御光を、当該段階以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光および前記信号光と分離する分波器と、
前記分波器で分離された、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する前記制御光を７より小さい数で分配する分配器と、
前記光制御型光路切替装置で光路切替された前記信号光の一部の光路に接続される１以上の受信側の前記光信号送受信装置と、
前記光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための複数の合波器と、を備える、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項１０】
前記信号光は１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり
前記制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いる、
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の光路切替型光位信号送受装置。
【請求項１１】
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替える光制御型光路切替装置をＭ段階組み合わせる光路切替方法であって、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の制御光光源を、前記信号光の目的とする光路に導くために所定時間で明滅させ、
前記Ｍ段階の各段階で、
前記信号光と前記制御光とを同一の光路で伝搬させ、
Ｋ種類の波長の制御光を混合して前記光路に導き、
Ｌを１以上であってＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光を、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および前記信号光と分波し、
Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光のいずれか１つの波長の制御光を点灯することによってＬ段目の信号光の光路をＮ種類の方向のいずれか１つに切り替え、
前記分波された、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を（Ｎ＋１）個に分配し、
ＲＬを０以上かつ（Ｎ＋１）以下の整数として、Ｌ段目で光路切替された信号光の光路をＲＬ個の光信号送受信装置に接続して送受信を行わせ、
Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置でＮ種類の方向に光路が切替られた信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を合波して次段への光路に導き、
送信側の光信号送受信装置と受信側の光信号送受信装置と間の光路を選択的に切替接続させる、
ことを特徴とする光信号の光路切替方法。
【請求項１２】
Ｎを６とし、Ｍを３とし、Ｋを１８とし、Ｌを１〜３のうちいずれかの整数とし、ＲＬを０〜７のいずれかの整数とし、かつ前記信号光を１種類であるとするとき、前記光制御型光路切替装置は３段階の構成を有することを特徴とする請求項１１記載の光信号の光路切替方法。
【請求項１３】
Ｐを２以上の整数とするとき、前記Ｍ段階の光制御型光路切替装置の各々は１対Ｐの対応関係で光路を切り替えることを特徴とする請求項１１または１２記載の光信号の光路切替方法。
【請求項１４】
前記Ｐは２または７であることを特徴とする請求項１３記載の光信号の光路切替方法。
【請求項１５】
前記信号光は、１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、
前記制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いる、
ことを特徴とする請求項１１記載の光信号の光信号の光路切替方法。
【請求項１】
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替えるＭ段階の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の前記制御光を出力するＫ個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
Ｋ種類の波長の前記制御光と前記信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
Ｍ段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
Ｌを１以上でかつＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の前記制御光を、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および前記信号光と分離する分波器と、
ＲＬを０以上でかつ（Ｎ＋１）以下の整数とするとき、Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置で光路切替された前記信号光の光路に接続されるＲＬ個の受信側の前記光信号送受信装置と、
前記分波器で分離された、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する前記制御光を（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配する分配器と、
Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置で（Ｎ＋１）個の異なる方向に光路が切り替えられ、Ｌ段目以降への光路を進む信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項２】
Ｎを６とし、Ｍを３とし、Ｋを１８とし、Ｌを１〜３のうちいずれかの整数とし、ＲＬを０〜７のいずれかの整数とし、かつ前記信号光を１種類であるとするとき、前記光制御型光路切替装置は３段階で構成されることを特徴とする請求項１記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項３】
Ｐを２以上の整数とするとき、前記Ｍ段階の光制御型光路切替装置の各々は１対Ｐ対応光制御型光路切替装置であることを特徴とする請求項１または２記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項４】
前記Ｐは２または７であることを特徴とする請求項３記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項５】
１対７対応の前記光制御型光路切替装置は、信号光透過・制御光吸収層を有する熱レンズ形成素子を含み、制御光出射側および信号光受光側の前記光路は７芯光ファイバーであることを特徴とする請求項４記載の光路切替型光信号送受信装置。
【請求項６】
前記信号光は、１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、
前記制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いる、
ことを特徴とする請求項１記載の光路切替型光位信号送受装置。
【請求項７】
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、前記信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の前記制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の前記制御光と１種類の前記信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の前記光制御型光路切替装置のうち第１段目と第２段目の段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の前記制御光を、当該段階以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光および前記信号光と分離する分波器と、
前記分波器で分離された、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する前記制御光を７個に分配する分配器と、
当該段階での前記光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、７個に分配された、当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための７個の合波器と、を備え、
３段階の前記光制御型光路切替装置のうち第３段目の段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の前記制御光を前記信号光と分離する分波器と、を備え、
当該段階での前記光制御型光路切替装置で、前記分波器から出力される６種類の波長の前記制御光を用いて、７個の異なる方向に光路が切り替えられ、これらの７個の光路のそれぞれに前記光信号送受信装置が接続される、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項８】
各段階毎、波長の異なる２つの制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を２つの異なる方向へ切り替える２段階の１対２対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、前記信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、２種類の波長の前記制御光を出力する２個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
２種類の波長の前記制御光と１種類の前記信号光を混合して出力する合波器と、を備え、
２段階の前記光制御型光路切替装置の各段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための前記制御光を、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光および前記信号光と分離する分波器と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置で２個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光と、分配された、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための合波器と、を備える、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項９】
各段階毎、波長の異なる６個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類の信号光の光路を７個の異なる方向へ切り替える３段階の１対７対応の光制御型光路切替装置を備える光路切替型光信号送受信装置であって、
送信側に配置され、前記信号光を出力する光信号送受信装置と、
受信側に配置される１以上の光信号送受信装置と、
各段階毎、６種類の波長の前記制御光を出力する６個の制御光光源と、
送信側の前記光信号送受信装置と前記制御光光源の動作を電子制御配線を介して制御する電子制御装置と、
６種類の波長の前記制御光と１種類の前記信号光を混合して出力する合波器と、
を備え、
３段階の前記光制御型光路切替装置のうち１段目と２段目の段階で、
前段の合波器から出力される前記信号光と前記制御光を同一経路で伝搬させる光路と、
当該段階の前記光制御型光路切替装置を制御するための６種類の波長の前記制御光を、当該段階以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光および前記信号光と分離する分波器と、
前記分波器で分離された、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長を有する前記制御光を７より小さい数で分配する分配器と、
前記光制御型光路切替装置で光路切替された前記信号光の一部の光路に接続される１以上の受信側の前記光信号送受信装置と、
前記光制御型光路切替装置で７個の異なる方向に光路が切り替えられ、さらに後段への光路を進む信号光の各々と、後段の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を混合して光路に導くための複数の合波器と、を備える、
ことを特徴とする光路切替型光信号送受信装置。
【請求項１０】
前記信号光は１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり
前記制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いる、
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の光路切替型光位信号送受装置。
【請求項１１】
Ｎを１以上の整数としかつＭを２以上の整数とするとき、波長の異なるＮ個の制御光を用いて、光制御方式により、前記制御光とは波長の異なる１種類以上の信号光の光路を、（Ｎ＋１）個の異なる方向へ切り替える光制御型光路切替装置をＭ段階組み合わせる光路切替方法であって、
ＫをＭ×Ｎとするとき、Ｋ種類の波長の制御光光源を、前記信号光の目的とする光路に導くために所定時間で明滅させ、
前記Ｍ段階の各段階で、
前記信号光と前記制御光とを同一の光路で伝搬させ、
Ｋ種類の波長の制御光を混合して前記光路に導き、
Ｌを１以上であってＭ以下の整数とするとき、Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光を、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光および前記信号光と分波し、
Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置を制御するためのＮ種類の波長の制御光のいずれか１つの波長の制御光を点灯することによってＬ段目の信号光の光路をＮ種類の方向のいずれか１つに切り替え、
前記分波された、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の制御光を（Ｎ＋１）個に分配し、
ＲＬを０以上かつ（Ｎ＋１）以下の整数として、Ｌ段目で光路切替された信号光の光路をＲＬ個の光信号送受信装置に接続して送受信を行わせ、
Ｌ段目の前記光制御型光路切替装置でＮ種類の方向に光路が切替られた信号光の各々と、（（Ｎ＋１）−ＲＬ）個に分配された、Ｌ段目以降の前記光制御型光路切替装置を制御するための波長の前記制御光を合波して次段への光路に導き、
送信側の光信号送受信装置と受信側の光信号送受信装置と間の光路を選択的に切替接続させる、
ことを特徴とする光信号の光路切替方法。
【請求項１２】
Ｎを６とし、Ｍを３とし、Ｋを１８とし、Ｌを１〜３のうちいずれかの整数とし、ＲＬを０〜７のいずれかの整数とし、かつ前記信号光を１種類であるとするとき、前記光制御型光路切替装置は３段階の構成を有することを特徴とする請求項１１記載の光信号の光路切替方法。
【請求項１３】
Ｐを２以上の整数とするとき、前記Ｍ段階の光制御型光路切替装置の各々は１対Ｐの対応関係で光路を切り替えることを特徴とする請求項１１または１２記載の光信号の光路切替方法。
【請求項１４】
前記Ｐは２または７であることを特徴とする請求項１３記載の光信号の光路切替方法。
【請求項１５】
前記信号光は、１５００〜１６００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、
前記制御光は、１２６０〜１４００ｎｍの範囲に含まれる波長の光であり、５ｎｍ毎に波長の異なる光を波長多重で用いる、
ことを特徴とする請求項１１記載の光信号の光信号の光路切替方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１７６００８（Ｐ２０１０−１７６００８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４８２（Ｐ２００９−２０４８２）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（５０３１８４２３４）株式会社インターエナジー (20)
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（５０３１８４２３４）株式会社インターエナジー (20)
【出願人】（０００００２８２０）大日精化工業株式会社 (387)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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