JP7385146B2 - 光電子融合スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークスイッチに属される高性能の光電子融合スイッチに関する。

従来、インターネットに用いられるネットワークスイッチには、電子回路ベースのパケットスイッチが多く用いられている。このパケットスイッチを司る電子回路の一例であるネットワークプロセッサの容量は、年々増大する傾向にある。このネットワークプロセッサの容量は、信号速度とポート数とを乗じた値で与えられる。しかし、ネットワークプロセッサの容量が増大すると、ネットワークプロセッサに入出力する信号が増大するので、入出力に用いる電気信号の通る配線（電気配線と呼ばれても良い）を増やすか、信号速度を上げる必要がある。

電気配線を伝搬する信号は、信号速度が増す程、伝搬可能な距離が短くなる一方で、電気配線の密度は物理的な上限以上に増すことが不可能である。このため、更にネットワークプロセッサの容量が増大するとボード内程度の距離でも、電気信号の伝搬が困難になってしまう。こうした事情により、伝搬可能な距離内で電気信号を光信号に変換し、電気信号と比較して長距離の伝送が可能な光配線を適用することが検討されている。尚、係る内容の関連技術は、非特許文献１及び非特許文献２に記載されている。

また、上記検討事項を具体化した技術も提案されている。例えば、基板上にネットワークプロセッサ等の電子回路と、光電変換機能を有する光送受信器とを並設し、これら電子回路と光送受信器との間を電気伝導体のメタル配線等で接続する用途の光送受信器が非特許文献１に記載されている。

図１は、非特許文献１に開示された技術をネットワークスイッチ１０に適用した場合の概略構成を上面方向から示す図である。図１を参照すれば、このネットワークスイッチ１０は、基板１の上面にネットワークプロセッサ２と光電変換機能を有する光送受信器３とを備え、これらのデバイスの間をメタル配線４で接続して構成される。ネットワークプロセッサ２は、パケットスイッチの中核機能を提供する電子回路で、一般的にＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：特別用途集積回路）化されることが多い。光送受信器３は、内部にモジュール化された光受信部（ＲＸ）３ａ、レーザ（ＬＡＳＥＲ）３ｂ、電気処理機能部３ｃ、及び光送信部（ＴＸ）３ｄを備える他、コネクタ３ｅ、光ファイバ３ｆ等を備えて構成される小型の部品である。この光送受信器３は、複数の光送受信器３を基板１上に並列して配置し、タイルのような高密度実装を可能とする。

光送受信器３について、光受信部３ａは、コヒーレント検波の場合、接続された光ファイバ３ｆから入力された光信号のうち、レーザ３ｂに近接する波長の光信号を選択的に増強し、光／電変換して電気信号にする役割を担う。電気処理機能部３ｃは、ネットワークプロセッサ２との間の信号授受時の電気信号のデジタル信号処理と、光送受信時の電気信号の増幅と、の役割を担う。光送信部３ｄは、電気処理機能部３ｃから入力された電気信号を用いてレーザ３ｂから入力された光を変調することで電／光変換し、接続された光ファイバ３ｆに出力する役割を担う。コネクタ３ｅは、ネットワークプロセッサ２との接続用に設けられている。

一般に、ネットワークプロセッサ２の提供するパケットスイッチ機能は、パケット毎に行先を指定できる高機能なものであるが、処理容量当たりの消費電力が大きい。これに対して光スイッチは、一般的に経路の切り替えに時間を要することから、経路を固定するか、或いは長時間継続するフロー単位での切り替えに用途が限定される。しかし、光スイッチは、スイッチングに要する消費電力がパケットスイッチと比較すると小さく、信号速度にも依存せずにほぼ一定値となる。

最近では、ネットワークスイッチの低消費電力化を図るため、光スイッチをパケットスイッチと並列に設置し、長いフローを光スイッチに伝送することにより、パケットスイッチに求められるスイッチング容量を削減する技術が検討されている。即ち、ここでは、スイッチング頻度の低いフローを光スイッチが担当することにより、パケットスイッチに求められるスイッチング容量が削減される。係る技術は、非特許文献３に記載されている。

この光スイッチの一例には、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ：石英系平面光波回路）技術で作製された導波路型光スイッチが挙げられる。

しかしながら、係る構成のネットワークスイッチでは、光送受信器の光送受信機能が許容する伝送距離（例えば２ｋｍ程度）と同程度、ネットワークスイッチから離れたノードの信号源を通信相手に想定すると、通信上に問題が生じる。即ち、ネットワークスイッチにおけるパケットスイッチと信号源とは通信可能であるが、信号源から光スイッチを経由して別のノードの信号源まで到達させることは、伝送距離の上限を超えてしまうために通信不能になってしまう。

こうした問題を回避するためには、全てのノードの信号源とパケットスイッチとの距離を光送受信器の光送受信機能の許容する伝送距離の半分程度の例えば１ｋｍ以内に抑える必要がある。これは、伝送距離が制限されてしまうことを示す。尚、信号源とパケットスイッチとの距離は、１ノードに限れば光送受信機能の許容する伝送距離の半分を上回っても、他の全てのノードの信号源とパケットスイッチとの距離を光送受信機能の許容する伝送距離の半分未満に抑えれば、通信可能である。

「Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ Ｆｏｒ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ Ｏｐｔｉｃ Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ Ｍｏｄｕｌｅｓ ｉｎ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」ＣＯＢＯ Ｒｅｌｅａｓｅ １．０ Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ（http://onboardoptics.org/wp-content/uploads/2019/05/COBO-CohOBO-AppNote-March-2018.pdf） 「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃоｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｏｐｔａｉｏｎｓ ｆｏｒ ４００ Ｇｂｐｓ ａｎｄ Ｈｉｇｈｅｒ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ Ｏｐｔｉｃｓ」ＣＯＢＯ Ｃоｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ １．０（http://onboardoptics.org/wp-content/uploads/2019/03/COBO-Optical-Connectivity-Whitepaper-March-2019.pdf） 「Ｈｅｌｉｏｓ:Ａ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ／Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｄａｔａ Ｃｅｎｔｅｒｓ」Ｎａｔｈａｎ Ｆａｒｒｉｎｇｔｏｎ,Ｇｅоｒｇｅ Ｐｏｒｔｅｒ,Ｓｉｖａｓａｎｋａｒ Ｒａｄｈａｋｒｉｓｈｎａｎ,Ｈａｍｉｄ Ｈａｊａｂｄｏｌａｌｉ Ｂａｚｚａｚ,Ｖｉｋｒａｍ Ｓｕｂｒａｍａｎｙａ,Ｙｅｓｈａｉａｈｕ Ｆａｉｎｍａｎ,Ｇｅｏｒｇｅ Ｐａｐｅｎ,ａｎｄ Ａｍｉｎ Ｖａｈｄａｔ［Ｉｎ:Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ 2010 Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ＳＩＧ－ＣＯＭＭ（ＳＩＧＣＯＭＭ‘10）,ｐｐ.339-350（2010）：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ оｆ Ｃａｌｉｆоｒｎｉａ，Ｓａｎ Ｄｉｅｇо］

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。本発明に係る実施形態の目的は、パケットスイッチ及び光スイッチを統合して効果的に伝送距離の延長を図り得る高性能な光電子融合スイッチを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、パケットスイッチと、光スイッチと、を備えた光電子融合スイッチであって、パケットスイッチは、電子回路と、電子回路の付近に設けられた光電変換機能を有する複数の光送受信器と、を備えており、電子回路と複数の光送受信器との間を接続する経路は、電気信号の通る配線であり、光スイッチは、入力側及び出力側に複数の光導波路が接続されており、複数の光送受信器の一部は、入力された光信号を光電変換機能により光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有すると共に、入力側の少なくとも一部が光スイッチの複数の光導波路における出力側の一部に接続され、且つ出力側の少なくとも一部が当該光スイッチの当該複数の光導波路における入力側の一部に接続されるように引き回された引き回し用光導波路を有しており、再生中継機能を持たない光送受信器の入出力、或いは引き回し用光導波路に接続されていない当該再生中継機能を有する当該光送受信器の入出力、或いは当該引き回し用光導波路に接続されていない光スイッチの複数の光導波路を、光電子融合スイッチの入出力ポートと接続する経路は、光導波路であることを特徴とする。

上記構成の光電子融合スイッチは、電子回路付近の複数の光送受信器の一部について、入力された光信号を光電変換機能により光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有する。また、再生中継機能を有する各光送受信器には、光スイッチに接続された各光導波路に接続され、光スイッチの各光導波路と協働して光信号の引き回しを行う引き回し用光導波路が接続されている。これにより、再生中継機能を有する光送受信器が引き回し用光導波路及び光スイッチを経由して外部の信号源との間で光通信を行うことができる。この結果、パケットスイッチ及び光スイッチを統合して効果的に伝送距離の延長を図り得るようになり、光電子融合スイッチをネットワークスイッチとした光ネットワークでの運用を広域化することができる。

非特許文献１に開示されたネットワークスイッチの概略構成を上面方向から示した図である。 本発明の好ましい実施形態に係る光電子融合スイッチの概略構成を示した図である。（Ａ）は、上面方向から示した平面図である。（Ｂ）は、光導波路付きインタポーザへの実装状態にした一部（Ａ）のＩＩＢ矢視方向の側面断面図である。 本発明の実施形態１に係る光電子融合スイッチの概略構成を上面方向から示した図である。 本発明の実施形態２に係る光電子融合スイッチの概略構成を上面方向から示した図である。

以下、本発明の幾つかの実施形態に係る光電子融合スイッチについて、図面を参照して詳細に説明する。

最初に、本発明の好ましい実施形態に係る光電子融合スイッチの技術的概要について、図２を参照して簡単に説明する。図２は、本発明の好ましい実施形態の光電子融合スイッチ１００の概略構成を示した図である。図２（Ａ）は、光電子融合スイッチ１００の上面方向から示した平面図である。図２（Ｂ）は、光電子融合スイッチ１００の基板１１への実装状態にした一部図２（Ａ）のＩＩＢ矢視方向の側面断面図である。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照すれば、光電子融合スイッチ１００は、パケットスイッチを構成するネットワークプロセッサ２０及び光電変換機能を有する複数の光送受信器３０と、光中継スイッチ６０と、を備える。このうち、ネットワークプロセッサ２０は、パケットスイッチの機能を司る電子回路であって、多数の高速信号を入出力できる。各光送受信器３０は、ネットワークプロセッサ２０の付近に設けられ、図１を参照して説明した光送受信器３の場合と同様な構成を有するが、簡略して外形のみを示している。光中継スイッチ６０は、光スイッチの一例であり、ＰＬＣ技術で作製された導波路型光スイッチであることが好ましい。

この光電子融合スイッチ１００において、ネットワークプロセッサ２０と各光送受信器３０との間を接続する経路には、電気信号の通るメタル配線４０が使用されている。光中継スイッチ６０の入力側及び出力側には、複数の光導波路５０が接続されている。各光送受信器３０と光中継スイッチ６０との間を接続する経路には、光導波路５０を使用できる他、光ファイバ等の光伝達部材を使用することができる。尚、光導波路５０のパターンは、実際には引き回しが複雑である。このため、図２（Ａ）では、光中継スイッチ６０に関する入力側の光導波路５０_ＩＮ、出力側の光導波路５０_ＯＵＴの部分のみを示し、大部分を省略している。各光送受信器３０の一部は、入力された光信号を光電変換機能により光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有する。

再生中継機能を有する光送受信器３０は、入力側の少なくとも一部が光中継スイッチ６０の各光導波路５０における出力側の光導波路５０_ＯＵＴの一部に接続される。そして、再生中継機能を有する光送受信器３０は、出力側の少なくとも一部が光中継スイッチ６０の各光導波路５０における入力側の光導波路５０_ＩＮの一部に接続される。このように引き回された引き回し用光導波路を有している。再生中継機能を持たない光送受信器３０の入出力、引き回し用光導波路に接続されていない再生中継機能を有する光送受信器３０の入出力、或いは引き回し用光導波路に接続されていない光中継スイッチ６０の各光導波路５０_ＩＮ、５０_ＯＵＴを、光電子融合スイッチ１００の入出力ポートと接続する経路には、光導波路を用いれば良く、例えば光ファイバＦ等を使用することができる。

係る光電子融合スイッチ１００におけるネットワークプロセッサ２０、各光送受信器３０、光中継スイッチ６０、メタル配線４０、及び光導波路（或いは、光ファイバＦ）５０は、同一の基板１１の上面に実装される。そして、メタル配線４０、及び光導波路５０は、光導波路付きインタポーザを構成する。この実装状態では、ネットワークプロセッサ２０、各光送受信器３０、及び光中継スイッチ６０が光導波路付きインタポーザの上面の同一平面に配置されることが好ましい。尚、光中継スイッチは、光導波路付きインタポーザ内の光導波路５０の一部として集積される構成であっても良い。その他、各光スイッチの光導波路５０の領域には、必要に応じて光機能デバイスが設けられる。光機能デバイスは、各種用途の光スイッチの他、光スプリッタ、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇｓ：アレイ導波路回析格子）等が挙げられる。

このような構成概要の光電子融合スイッチ１００について、パケットスイッチ及び光スイッチを統合して効果的に伝送距離の延長を図るための各実施形態を以下に説明する。

（実施形態１）
図３は、本発明の実施形態１に係る光電子融合スイッチ１００Ａの概略構成を上面方向から示した図である。

図３を参照すれば、光電子融合スイッチ１００Ａは、パケットスイッチの機能を司る電子回路であるネットワークプロセッサ２０Ａと、光電変換機能を有する複数の光送受信器３０Ａ、３０Ａ１と、光中継スイッチ６０Ａと、を備える。ネットワークプロセッサ２０Ａ及び各光送受信器３０Ａ、３０Ａ１は、パケットスイッチを構成する。ネットワークプロセッサ２０Ａと各光送受信器３０Ａとの間を接続する経路は、メタル配線等の電気信号の通る配線が使用されている。光スイッチである光中継スイッチ６０Ａは、複数をＮ（但し、Ｎは２以上の自然数）とすれば、Ｎ×Ｎタイプ（Ｎ入力及びＮ出力）となっている。Ｎ×Ｎタイプは、以下も同様であるように、Ｎ入力及びＮ出力を行うことを示す。光中継スイッチ６０Ａは、入力側に複数の光導波路５０Ａ_ＩＮが接続され、出力側に複数の光導波路５０Ａ_ＯＵＴが接続されている。各光送受信器３０Ａ、３０Ａ１は、ネットワークプロセッサ２０Ａの付近に設けられ、各光送受信器３０Ａ１については、入力された光信号を光電変換機能により光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有する。

光送受信器３０Ａ１は、光送受信器３０Ａに対する増設分となっており、入力側が光中継スイッチ６０Ａの出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴの一部に含まれる引き回し用光導波路５０ａ１と接続されるようになっている。光送受信器３０Ａ１の出力側は、光中継スイッチ６０Ａの入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮの一部に含まれる引き回し用光導波路５０ａ２と接続されるようになっている。

係る光電子融合スイッチ１００Ａでは、光中継スイッチ６０Ａに接続された引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２以外の各光導波路５０Ａ_ＩＮ、５０Ａ_ＯＵＴに対して接続する経路は、光ファイバＦが使用可能である。

この光電子融合スイッチ１００Ａにおいて、再生中継機能を有する光送受信器３０Ａ１は、再生中継機能を持たない光送受信器３０Ａに対する４つの増設分となっている。そして、光送受信器３０Ａ１の出力側と光中継スイッチ６０Ａの入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮにおける一部（増設４ポート分）とを接続する経路が引き回し用光導波路５０ａ２となっている。また、光送受信器３０Ａ１の入力側と光中継スイッチ６０Ａの出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴにおける一部（増設４ポート分）とを接続する経路が引き回し用光導波路５０ａ１となっている。尚、ここでの光送受信器３０Ａ１は、光電変換機能により入力した光信号を光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換して光信号として出力する再生中継機能を有する。

以下は、係る構成の光電子融合スイッチ１００Ａを用いて、遠距離の通信相手ノードとなる信号源７１及び近距離の通信相手ノードとなる信号源７２の間で光通信を行う場合を想定する。この場合、遠距離の信号源７１と各光送受信器３０Ａとの間に光ファイバＦを接続する。また、遠距離の信号源７１と光中継スイッチ６０Ａの各光導波路５０Ａ_ＩＮ、５０Ａ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２以外の箇所とに光ファイバＦを接続する。更に、近距離の信号源７２と光中継スイッチ６０Ａの各光導波路５０Ａ_ＩＮ、５０Ａ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２以外の箇所とに光ファイバＦを接続するシステム構成とする。

具体的に云えば、信号源７１と光送受信器３０Ａとに対して光信号の送受用の光ファイバＦを接続すれば良い。また、信号源７１と光中継スイッチ６０Ａの入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮ、出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴのうち、引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２と接続されていない特定箇所とに対して、光ファイバＦを接続すれば良い。更に、信号源７２と光中継スイッチ６０Ａの入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮ、出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴのうち、引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２と接続されていない別の特定箇所とに対して、光ファイバＦを接続すれば良い。

上記システム構成では、信号源７１から光送受信器３０Ａへ光ファイバＦを通して光信号が伝送される。光送受信器３０Ａでは、伝送された光信号を光／電変換した電気信号を電気信号の通る配線を通してネットワークプロセッサ２０Ａへ伝送する。また、ネットワークプロセッサ２０Ａから出力される電気信号は、電気信号の通る配線を通して光送受信器３０Ａに入力される。光送受信器３０Ａでは、電気信号を電／光変換した光信号を光ファイバＦを通して遠距離の信号源７１へ伝送する。

また、上記システム構成では、信号源７１から光中継スイッチ６０Ａに対し、入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮのうち、引き回し用光導波路５０ａ２に接続されていない特定箇所（例えば左端から５番目の箇所）に接続した光ファイバＦを通して光信号が入力される。光中継スイッチ６０Ａでは、信号源７１から入力された光信号を出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ａ１に接続された特定箇所（例えば左端箇所）と引き回し用光導波路５０ａ１とを経由させて光送受信器３０Ａ１へ伝送する。光送受信器３０Ａ１では、入力された光信号を光／電変換して電気信号とした後、折り返して電／光変換して光信号とし、引き回し用光導波路５０ａ２を経由して光中継スイッチ６０Ａの入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮにおける引き回し用光導波路５０ａ１に接続された特定箇所（例えば左端箇所）へ伝送する。光中継スイッチ６０Ａでは、光送受信器３０Ａ１から折り返された光信号を出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴのうち、引き回し用光導波路５０ａ１に接続されていない別の特定箇所（例えば右端から２番目の箇所）に接続した光ファイバＦを通して信号源７２へ伝送する。

尚、信号源７１は、光送受信器３０Ａへ接続するための光ファイバＦを使用している。また、信号源７１は、光中継スイッチ６０Ａの各光導波路５０Ａ_ＩＮ、５０Ａ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２に接続されていない入力側及び出力側の箇所へ接続するための光ファイバＦを使用している。ここで、光送受信器３０Ａを介在してのネットワークプロセッサ２０Ａへ向けた経路と、光中継スイッチ６０Ａへ向けた経路との本数は同数でなくても構わない。光ファイバＦは、このような経路を接続するために用いられる。

更に、上記システム構成では、信号源７２から光中継スイッチ６０Ａに対し、入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮのうち、引き回し用光導波路５０ａ２に接続されていない別の特定箇所（例えば右端から２番目の箇所）に接続した光ファイバＦを通して光信号が入力される。光中継スイッチ６０Ａでは、信号源７２から入力された光信号を出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ａ１に接続された別の特定箇所（例えば左端から２番目の箇所）と引き回し用光導波路５０ａ１とを経由して、再生中継機能を有する光送受信器３０Ａ１の別の特定箇所（例えば右端から２番目の箇所）へ伝送する。光送受信器３０Ａ１では、入力された光信号を光／電変換して電気信号とした後、折り返して電／光変換して光信号とし、引き回し用光導波路５０ａ２と光中継スイッチ６０Ａの入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮにおける引き回し用光導波路５０ａ２に接続された別の特定箇所（例えば左端から２番目の箇所）とを経由させて光中継スイッチ６０Ａへ伝送する。光中継スイッチ６０Ａでは、出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴのうち、引き回し用光導波路５０ａ１が接続されていない特定箇所（例えば左端から５番目の箇所）に接続した光ファイバＦを通して信号源７１へ伝送する。

即ち、上記システム構成では、信号源７１により送受信される光信号が光送受信器３０Ａ１によって再生中継される。図３を参照して説明した通り、信号源７１により送受信される光通信には、１ノードに対して２つの再生中継機能を有する光送受信器３０Ａ１が必要になる。

実施形態１の光電子融合スイッチ１００Ａでは、ネットワークプロセッサ２０Ａ付近に設けられた各光送受信器３０Ａ、３０Ａ１のうち、各光送受信器３０Ａ１が入力された光信号を光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有する。また、各光送受信器３０Ａ１と接続する経路が引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２となっている。更に、光中継スイッチ６０Ａの引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２に接続されていない入力側の各光導波路５０Ａ_ＩＮ、出力側の各光導波路５０Ａ_ＯＵＴを選択して外部の通信相手を接続することができる。

こうしたシステム構成によれば、各光送受信器３０Ａ１が外部の信号源７１、７２からの光信号を受信し、且つ別の外部の信号源に光信号を送信することで、２つの外部の信号源７１、７２の間で光通信を行わせることができる。この結果、パケットスイッチ及び光スイッチを統合して効果的に伝送距離の延長を図り得るようになり、光電子融合スイッチ１００Ａをネットワークスイッチとした光ネットワークでの運用を広域化することができる。尚、信号源７１の通信相手は、別の遠距離の信号源であっても良い。

（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る光電子融合スイッチ１００Ｂの概略構成を上面方向から示した図である。

図４を参照すれば、光電子融合スイッチ１００Ｂは、パケットスイッチの機能を司る電子回路であるネットワークプロセッサ２０Ｂと、光電変換機能を有する複数の光送受信器３０Ｂ、３０Ｂ１と、光中継スイッチ６０Ｂと、を備える。ネットワークプロセッサ２０Ｂ及び各光送受信器３０Ｂ、３０Ｂ１は、パケットスイッチを構成する。ネットワークプロセッサ２０Ｂと各光送受信器３０Ｂとの間を接続する経路は、メタル配線等の電気信号の通る配線が使用されている。光スイッチである光中継スイッチ６０Ｂは、ここでもＮ×Ｎタイプが使用され、光中継スイッチ６０Ｂは、入力側に複数の光導波路５０Ｂ_ＩＮが接続され、出力側に複数の光導波路５０Ｂ_ＯＵＴが接続されている。各光送受信器３０Ｂ、３０Ｂ１は、ネットワークプロセッサ２０Ｂの付近に設けられ、各光送受信器３０Ｂ１については、入力された光信号を光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有する。

光送受信器３０Ｂ１は、光送受信器３０Ｂに対する増設分となっており、特定箇所の入力側と別の特定箇所との出力側とには、光中継スイッチ６０Ｂにおける入力側及び出力側の各光導波路５０Ｂ_ＩＮ、５０Ｂ_ＯＵＴとは別個に、光電子融合スイッチ１００Ｂの入出力ポートと接続するための引き出し用光導波路５０ｂ２が設けられている。但し、ここでの各光導波路５０Ｂ_ＩＮ、５０Ｂ_ＯＵＴについても、各光送受信器３０Ｂ１の特定箇所の出力側と光中継スイッチ６０Ｂの入力側の各光導波路５０Ｂ_ＩＮにおける一部との接続に引き回し用光導波路５０ｂ１が使用されている。また、引き回し用光導波路５０ｂ１は、光中継スイッチ６０Ｂの出力側の各光導波路５０Ｂ_ＯＵＴにおける一部と各光送受信器３０Ｂ１の別の特定箇所の入力側との接続にも使用されている。換言すれば、光送受信器３０Ｂ１において、引き回し用光導波路５０ｂ１に接続されている箇所とは別の特定箇所の入力側と、引き回し用光導波路５０ｂ１に接続されている箇所とは別の特定箇所の出力側とには、光電子融合スイッチ１００Ｂの入出力ポートと接続するための引き出し用光導波路５０ｂ２が設けられている。

即ち、光電子融合スイッチ１００Ｂでは、光送受信器３０Ｂの特定箇所の入力側の引き出し用光導波路５０ｂ２が遠距離の通信相手との直接的な入力接続用となっている。また、光送受信器３０Ｂの別の特定箇所の出力側の引き出し用光導波路５０ｂ２は、遠距離の通信相手との直接的な出力接続用となっている。この入力接続用の引き出し用光導波路５０ｂ２は、図４中の２ポート分の入力を示すＰ×２として表記した箇所である。

この光電子融合スイッチ１００Ｂにおいても、再生中継機能を有する光送受信器３０Ｂ１は、再生中継機能を持たない光送受信器３０Ｂに対する４つの増設分となっている。尚、ここでも光送受信器３０Ｂ１は、光電変換機能により入力した光信号を光／電変換した電気信号を、電／光変換して光信号として再生する再生中継機能を有する。そして、光中継スイッチ６０Ｂの入力側の各光導波路５０Ｂ_ＩＮの一部（左端からの２ポート分）が引き回し用光導波路５０ｂ１により光送受信器３０Ｂ１の特定箇所（図４中の左側２個分）の出力側に接続されている。また、光中継スイッチ６０Ｂの出力側の各光導波路５０Ｂ_ＯＵＴの一部（左端からの２ポート分）が引き回し用光導波路５０ｂ１により光送受信器３０Ｂ１の別の特定箇所（図４中の右側２個分）の入力側に接続されている。

以下は、係る構成の光電子融合スイッチ１００Ｂを用いて、遠距離の通信相手ノードとなる信号源７１及び近距離の通信相手ノードとなる信号源７２の間で光通信を行う場合を想定する。この場合、信号源７１と各光送受信器３０Ｂとの間に光ファイバＦを接続する。また、信号源７１と各光送受信器３０Ｂ１における特定箇所の入力側の引き出し用光導波路５０ｂ２及び別の特定箇所の出力側の引き出し用光導波路５０ｂ２とに光ファイバＦを接続する。更に、信号源７２と光中継スイッチ６０Ｂの各光導波路５０Ａ_ＩＮ、５０Ａ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ａ１、５０ａ２に接続されていない箇所とに光ファイバＦを接続するシステム構成とする。

具体的に云えば、信号源７１から光送受信器３０Ｂに対して光信号の送受用の光ファイバＦを接続すれば良い。また、信号源７１と各光送受信器３０Ｂ１における特定箇所の入力側の引き出し用光導波路５０ｂ２とを光ファイバＦで接続する。そして、信号源７１と各光送受信器３０Ｂ１における別の特定箇所の出力側の引き出し用光導波路５０ｂ２とを光ファイバＦで接続すれば良い。更に、信号源７２と光中継スイッチ６０Ｂの各光導波路５０Ｂ_ＩＮ、５０Ｂ_ＯＵＴの引き回し用光導波路５０ｂ１、５０ｂ２に接続されていない箇所とに対して、光ファイバＦを接続すれば良い。

上記システム構成では、信号源７１から光送受信器３０Ｂへ光ファイバＦを通して光信号が伝送される。光送受信器３０Ｂでは、伝送された光信号を光／電変換した電気信号を電気配線を通してネットワークプロセッサ２０Ｂへ伝送する。また、ネットワークプロセッサ２０Ｂから出力される電気信号は、電気信号の通る配線を通して光送受信器３０Ｂに入力される。光送受信器３０Ｂでは、電気信号を電／光変換した光信号を光ファイバＦを通して遠距離の信号源７１へ送出する。

また、上記システム構成では、信号源７１から光送受信器３０Ｂ１の特定箇所（例えば左端箇所）の入力側の引き出し用光導波路５０ｂ２（太線に該当する）に接続した光ファイバＦを通して光信号が伝送される。光送受信器３０Ｂ１では、入力された光信号を光／電変換して電気信号とした後、折り返して電／光変換して光信号とし、引き回し用光導波路５０ｂ１を経由して光中継スイッチ６０Ｂの入力側の各光導波路５０Ｂ_ＩＮにおける引き回し用光導波路５０ｂ１に接続された特定箇所（例えば左端箇所）へ伝送する。光中継スイッチ６０Ｂでは、光送受信器３０Ｂ１から折り返された光信号を出力側の各光導波路５０Ｂ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ｂ１に接続されていない別の特定箇所に接続した光ファイバＦを通して信号源７２へ伝送する。尚、別の特定箇所は、例えば右端から２番目の箇所を例示できる。

この光電子融合スイッチ１００Ｂにおいても、光送受信器３０Ｂを介在してのネットワークプロセッサ２０Ｂへ向けた経路と、光中継スイッチ６０Ｂへ向けた経路との本数は同数でなくても構わない。

更に、上記システム構成では、信号源７２から光中継スイッチ６０Ｂの入力側の各光導波路５０Ｂ_ＩＮにおける引き回し用光導波路５０ｂ１が接続されていない別の特定箇所に接続した光ファイバＦを通して光信号が入力される。尚、別の特定箇所は、例えば右端から２番目の箇所を例示できる。光中継スイッチ６０Ｂでは、入力された光信号を出力側の各光導波路５０Ｂ_ＯＵＴにおける引き回し用光導波路５０ｂ１の特定箇所（例えば左端箇所）と引き回し用光導波路５０ｂ１とを経由して光送受信器３０Ｂの別の特定箇所へ伝送する。尚、別の特定箇所は、例えば右端から二番目の箇所を例示できる。光送受信器３０Ｂでは、入力された光信号を光／電変換して電気信号とした後、折り返して電／光変換して光信号とし、出力側の引き出し用光導波路５０ｂ２に接続した光ファイバＦを通して光信号を信号源７１へ伝送する。

即ち、上記システム構成では、信号源７１により送受信される光信号が光送受信器３０Ｂ１によって再生中継される。図４を参照して説明した通り、ここでも信号源７１により送受信される光通信には、１ノードに対して２つの再生中継機能を有する光送受信器３０Ｂ１が必要になる。

実施形態２の光電子融合スイッチ１００Ｂでは、ネットワークプロセッサ２０Ｂ付近に設けられた各光送受信器３０Ｂ、３０Ｂ１のうち、各光送受信器３０Ｂ１が入力された光信号を光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有する。また、各光送受信器３０Ｂ１と光中継スイッチ６０Ｂとを接続する経路が引き回し用光導波路５０ｂ１となっている。更に、各光送受信器３０Ｂ１における特定箇所の入力側及び別の特定箇所の出力側から引き出した引き出し用光導波路５０ｂ２と、光中継スイッチ６０Ｂの引き回し用光導波路５０ｂ１に接続されていない入出力側と、に外部の通信相手を接続できる。

このようなシステム構成によっても、各光送受信器３０Ｂ１が外部の信号源７１、７２からの光信号を受信し、且つ別の外部の信号源に光信号を送信することで、２つの外部の信号源７１、７２の間で光通信を行わせることができる。この結果、実施形態１の場合と同様に、パケットスイッチ及び光スイッチを統合して効果的に伝送距離の延長を図り得るようになり、光電子融合スイッチ１００Ｂをネットワークスイッチとした光ネットワークでの運用を広域化することができる。

Claims (6)

1. パケットスイッチと、光スイッチと、を備えた光電子融合スイッチであって、
   前記パケットスイッチは、電子回路と、前記電子回路の付近に設けられた光電変換機能を有する複数の光送受信器と、を備えており、
   前記電子回路と前記複数の光送受信器との間を接続する経路は、電気信号の通る配線であり、
   前記光スイッチは、入力側及び出力側に複数の光導波路が接続されており、
   前記複数の光送受信器の一部は、入力された光信号を前記光電変換機能により光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する再生中継機能を有すると共に、入力側の少なくとも一部が前記光スイッチの前記複数の光導波路における前記出力側の一部に接続され、且つ出力側の少なくとも一部が当該光スイッチの当該複数の光導波路における前記入力側の一部に接続されるように引き回された引き回し用光導波路を有しており、
   前記再生中継機能を持たない光送受信器の入出力、或いは前記引き回し用光導波路に接続されていない当該再生中継機能を有する当該光送受信器の入出力、或いは当該引き回し用光導波路に接続されていない前記光スイッチの前記複数の光導波路を、前記光電子融合スイッチの入出力ポートと接続する経路は、光導波路である
   ことを特徴とする光電子融合スイッチ。
2. 前記再生中継機能を有する光送受信器は、当該再生中継機能を持たない光送受信器に対する増設分となっており、
   前記再生中継機能を有する光送受信器は、入力側が前記光スイッチの前記複数の光導波路における前記出力側の一部と接続され、且つ出力側が当該光スイッチの当該複数の光導波路における前記入力側の一部と接続されて前記引き回し用光導波路が形成されており、
   前記光スイッチは、
   遠距離の通信相手から前記入力側の前記複数の光導波路のうち、前記引き回し用光導波路に接続されていない特定箇所に、前記光導波路を通して入力された光信号が、前記出力側の当該複数の光導波路における当該引き回し用光導波路に接続された特定箇所と当該引き回し用光導波路とを経由して、前記再生中継機能を有する光送受信器へ伝送されて折り返された光信号を、当該引き回し用光導波路と当該入力側の当該複数の光導波路における当該引き回し用光導波路に接続された特定箇所とを経由させて、当該出力側の当該複数の光導波路のうち、当該引き回し用光導波路に接続されていない別の特定箇所に接続することにより、当該光導波路を通して別の通信相手へ伝送し、
   且つ、当該別の通信相手から当該入力側の当該複数の光導波路のうち、当該引き回し用光導波路に接続されていない別の特定箇所に、当該光導波路を通して入力された光信号が、当該出力側の当該複数の光導波路における当該引き回し用光導波路に接続された別の特定箇所と当該引き回し用光導波路とを経由して、当該再生中継機能を有する光送受信器へ伝送されて折り返された光信号を、当該引き回し用光導波路と当該入力側の当該複数の光導波路における当該引き回し用光導波路に接続された別の箇所とを経由させて、当該出力側の当該複数の光導波路のうち、当該引き回し用光導波路に接続されていない特定箇所に接続することにより、当該光導波路を通して前記遠距離の通信相手へ伝送する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光電子融合スイッチ。
3. 前記再生中継機能を有する光送受信器は、当該再生中継機能を持たない光送受信器に対する増設分となっており、
   前記再生中継機能を有する光送受信器における特定箇所の入力側と別の特定箇所との出力側とには、前記光スイッチにおける前記入力側及び前記出力側の前記複数の光導波路とは別個に、前記光電子融合スイッチの入出力ポートと接続するための引き出し用光導波路が設けられ、
   前記再生中継機能を有する光送受信器における前記特定箇所の入力側の前記引き出し用光導波路は、遠距離の通信相手との直接的な入力接続用となっており、
   前記再生中継機能を有する光送受信器における前記別の特定箇所の出力側の前記引き出し用光導波路は、前記遠距離の通信相手との直接的な出力接続用となっており、
   前記光スイッチは、
   前記遠距離の通信相手から前記再生中継機能を有する光送受信器の特定箇所の入力側の前記引き出し用光導波路を通して入力された光信号が、当該再生中継機能を有する当該光送受信器へ伝送されて折り返された光信号を、前記引き回し用光導波路と前記入力側の前記複数の光導波路の特定箇所とを経由させて、前記出力側の当該複数の光導波路のうち、当該引き回し用光導波路に接続されていない別の特定箇所に接続することにより、当該光導波路を通して近距離の通信相手へ伝送し、
   且つ、当該近距離の通信相手から当該入力側の当該複数の光導波路のうち、当該引き回し用光導波路に接続されていない別の特定箇所に、当該光導波路を通して入力された光信号が、当該出力側の当該複数の光導波路の特定箇所と当該引き回し用光導波路とを経由して、当該再生中継機能を有する当該光送受信器の別の特定箇所へ伝送されて折り返された光信号を、当該再生中継機能を有する光送受信器の当該別の特定箇所の出力側の当該引き出し用光導波路を通して当該遠距離の通信相手へ伝送する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光電子融合スイッチ。
4. 前記光導波路の一部は、光ファイバである
   ことを特徴とする請求項１に記載の光電子融合スイッチ。
5. 前記光スイッチは、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ：石英系平面光波回路）技術で作製された導波路型光スイッチであり、
   前記電子回路、前記複数の光送受信器、前記光スイッチ、前記配線、及び前記光導波路は、同一の基板の上面に実装され、
   前記配線及び前記光導波路は、光導波路付きインタポーザを構成し、
   前記電子回路、前記複数の光送受信器、及び前記光スイッチは、実装状態で前記光導波路付きインタポーザの上面の同一平面に配置された
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光電子融合スイッチ。
6. 前記光スイッチは、前記光導波路付きインタポーザ内の前記光導波路の一部として集積された
   ことを特徴とする請求項５に記載の光電子融合スイッチ。

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