JPH0339927A - 異なる波長の光ビームを結合する光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は光学に関する。 ［従来技術の説明］ 光学式ディジタル交換及び光演算の興味は、主として大
量並行処理アーキテクチャを態様化するその可能性であ
る。このことは、３次元空間が通信メゾイヤである場合
、及び光学論理デバイスの２次元配列を相互接続するた
めに、イメージ化装置が、レンズ、ミラー、ビームスプ
リッタ等のかさぼる光学要素を使用する場合のような自
由空間システムに対しては特に当てはまる。このタイプ
の例示的システムが、例えば、１９８８年７月１５日付
で出願されたジエー・ヤーンス（Ｊ、Ｊａｈｎｓ　）他
の「光学クロスオーバネットワーク」という名称の米国
特許出願第２１９，６２３号明細書、１９８８年９月２
３日付で出願されたデイ−・エイ・ビー・ミラー（Ｄ、
Ａ、Ｂ、Ｍｉｌｌｅｒ）他の「光ビームの多重配列のイ
メージ化装置」という名称の米国特許出願第２４８．４
６８号明細書に開示されている。これらの種々の自由空
間は、光学デバイスの平面配列及び光ビームの対応配列
の使用を共通に有している。代表例ではまた、使用可能
な論理デバイスは、一般に少なくとも２つの論理入力を
必要とするので、多数の光なるビーム配列が要求される
。デバイスのタイプによっては、光学バイアスビームも
また必要である。これは、多数の論理信号と論理ゲート
を作動させるための電源とを使用するトランジスタ論理
ゲートに類似している。 一般に、自由空間アーキテクチャにおいて使用される光
学デバイスは、４つ以上のポート即ち・各デバイスの状
態をセットするための２つの信号人力又はデータ入力、
デバイスの状態を読取るためのパワー人力またはクロッ
ク人力、デバイスによって変調された反射または伝送パ
ワー人力を含む信号出力またはデータ出力とを必要とす
る。もしこのデバイスが、例えば交換網内に゛Ｃ接続さ
れるならば、ネットワークの交換ノードを制御するのに
使用される入力用として、さらに追加ポートが要求され
る。任意の干渉すなわちコヒーレントなアーイファクト
「ノイズ」を回避するために、各デバイスに入射される
入力は、相互に直交なモードとしてもよい。従って、入
力は偏光、波長、時間または空間位置が異なる。方向も
また直交モードである；しかし、反射デバイス用には、
利用可能な方向が１つ（デバイスの正面に直角な方向）
しかなく、伝送デバイス用には、利用可能な方向２つ（
デバイスの正面に直角な方向及び裏面に直角方向）しか
ない。利用可能な直交モードは、主として、例えば、仙
光感度、二重波長動作などのような光学デバイスの特性
に依存するが、利用可能な光学ハードウェアもまた制約
となることがある。さらに、パワー及び交換速度要求は
極めて小さいデバイスサイズを指定し、かつデバイスを
相互接続するのに回折か制限されるか、または回折が制
限された先イメージ化システムの使用を必要とする。与
えられた開口（アパーチャ）の光学系から最適性能を得
るためには、各人力ビームは、その開口を最大限に使用
すべきである。従って、開口を分割する即ちビュービル
（ｐｕｐｉ　Ｉ　；瞳孔）分割の無損失ビーム結合技術
が使用されるべきである。これらのビーム結合制約が、
パワーまたは解像（空間帯域積）の損失なしに、デバイ
ス内へファンイン可能な信号ビーム数を制限する。信号
の相互接続に対して、モードを使用することは、信号ビ
ームがパワービームと結ばれ、出力ビームから分離され
る方法に直接影響を与えるので、利用可能な直交モード
の数は、またデバイスの２つの配列間で実行可能な柑Ｔ
Ｏｉ接続動作の数及びタイプをも制限する。従って、自
由空間光学系の分野においては、多数のビームを作動さ
せる必要があり、特に各配列が異なるソース即ち複数ソ
ースから得られるようなビームの多重配列が、面望する
光学デバイス配列」二に入射するような装置とする必要
がある。言い換えると、ビームを結合したり、分離した
りする必要がある。 複数のビーム配列の結合は、例えば、まず波長依存要素
（即ちダイクロイック要素）を使用して、異なる波長の
２つのビーム配列を結合し、次に、これにより得られた
ビーム配列を空間位置及び偏光を使用して、他のビーム
配列と結合するという幾つかのステップ内で実行可能で
ある。波長依存結合から出るビームは、それらが−緒に
偏光ビームスプリッタを通過し伝送されて、更に他のビ
ーム結合を行うのに使用可能なように、例えばｐタイプ
またはＳタイプという同一直線偏光を有することが必要
である。原理的には、異なる波長の２つのビーム配列を
その偏光を変えることなく結合するのに、理想的なダイ
クロイックビームスプリッタが使用ｉＩ能である。従っ
て、もし両方のビーム配列が、ｐタイプ直線偏光をｆ−
ｉするダイクロイックビームスプリッタに入るならば、
それらのビームは両方とも同じ偏光を何し、そこから出
る。 しかし、利用可能なダイクロイックビームスプリッタの
性能は、波長の狭い範囲を除いては偏光と無関係ではな
い。イメージをリレーする為に、レンズが無限共役イメ
ージ化を使用する光学装置においては、配列のビームは
、例えば±５°の丈効角視野（画角）を有する。角視野
は、ダイクロイックビームスプリッタの波長範囲に対応
するので、配列のビームが大きな角視野を衝するような
光学装置は、波長依存ビーム結合を実行するのに、ダイ
クロイックビームスプリッタを使用することが可能では
ない。 上記の観点から、実効用視野を有するビーム配列を波長
依存結合をし、しかも結合されたビームが同一線形偏光
タイプをｒ了するように装置が動作するには、技術面で
の承認の必要性かある。 （解決法） 本発明の装置は、同一偏光タイプを有する結合ビームを
形成するために、他の光学要素を有利に組合わせて偏光
ビームスプリッタに依存した波長依存ビーム結合を実行
するための装置であって、他のビーム配列との偏光依存
結合に適した例示的な装置（第８８図）であり、この本
発明の装置により、上記の必要性が満たされ、技術的進
歩が達成される。例として、装置の波長依存要素として
使用されるダイクロイックミラーは、入射ビームがミラ
ーに実質的に平行になるように配向される。 この配向を用いれば、ビーム配列が実効角視野を有する
場合でさえも、はぼ理想的な性能を達成できる。この例
示的な装置は、２枚の板を使用し、これらの２枚の板は
、結合されるべき２つの波長のうちの１つの波長におい
て、１／４波長板として作動するように設計されている
が、を０互に実質的に直交するそれぞれの高速軸を有す
るように配向され、これにより、２つの波長のうちの他
方の波長を有するビームに対して、板によって行われる
偏光変換は、実質的にｔｎ互に相殺する。 本発明の装置は、第１直線偏光ビームを第１方向に第１
波長で伝送するための手段と、第２直線偏光ビームを第
２方向に第２波長で伝送するための手段とを含む。偏光
ビームスプリッタを含む光学装置は、第１及び第２ビー
ムを第１及び第２のそれぞれの方向に受取ることに応答
して、第１及び第２のビームを同一方向に同一直線偏光
タイプで、ビームスプリッタの１つの面から伝送する。 第８８図に例示の装置において、パワービームと呼ばれ
る第１ビームは、８５０ｎｍの波長を有し、Ｓタイプの
直線偏光（直角偏光）である。制御ビームと呼ばれる第
２ビームは、７８０ｎｍの波長を有し、ｐタイプの直線
偏光（平行偏光）である。パワー及び制御ビーム配列は
、偏光ビームスプリッタの第１及び第２面のそれぞれに
おいて、受取られ、結合され、両方ともｐタイプの直線
偏光で偏光ビームスプリッタの第３の面から出る。 偏光ビームスプリッタは、７８０ｎｍと８５０ｎｍの両
方の波長のｐタイプの直線偏光の光に関して実質的に透
過性を有し、８５’Ｏｎ　ｍのＳタイプの直線偏光の光
に関しては実質的に反射性を有する（第８９図）。パワ
ービームは、偏光ビームスプリッタによって反射され、
この反ＱＪされたパワービームは、ダイクロイックミラ
ーに伝送され、そこでパワービームは反射されて、偏光
ビームスプリッタに戻される。８５０ｎｍ作動用に設計
された１７４波長板が、偏光ビームスプリッタとダイク
ロイックミラーとの間に挿入されている。１／４波長板
は、パワービームが第２面からダイクロイックミラーへ
伝送されるときに、パワービームをＳタイプの直線偏光
から円偏光に変換し、パワービームが、ダイクロイック
ミラーから元の第２面へ伝送されるときに、円偏光から
ｐタイプの直線偏光に変換する。パワービームは、偏光
ビームスプリッタを通過し、ｐタイプの直線偏光で第３
面から外へ出る。 同様に、８５０ｎｍ作動用に設計された１７４波長板が
、ダイクロイックミラーに実質的に平行に配向されてい
る。第２の１／４波長板は、第１の１／４波長板の高速
軸に実質的に直交する高速軸を有する。この配向と及び
ミラーのグイクロイック特性との結果として、制御ビー
ムが、第２の１／４波長板を通過して伝送されるときに
、制御ビームは楕円偏光に変換され、制御ビームは、ダ
イクロイックミラーを通過して伝送され、制御ビームが
、第１の１／４波長板を通過して第２の面に伝送される
ときに、楕円偏光から元のｐタイプ直線偏光に変換され
る。パワービームと同様に、制御ビームは次に偏光ビー
ムスプリッタを通過して、第３面からｐタイプの直線偏
光で外に出る。 次に、第９０図に例示の装置は、パワー及び制御ビーム
を２つの８５０ｎｍ信号ビーム配列とさらに結合するの
に使用され、ここで、第１信号ビームは、ｐタイプの直
線偏光を有し、第２信号ビームは、Ｓタイプの直線偏光
を有する。ビーム結合は、透過領域と反則領域とを有す
る空間可変ミラーを用いた空間マルチブレキシングに県
づいている。同様に、偏光ビームスプリッタを含む第９
０図の装置は、パワー及び制御ビームを同一方向に及び
第１、及び第２信号ビームを他の方向に受取り、及びパ
ワー、制御及び第１及び第２の信すのビームを偏向ビー
ムスプリッタの１つの面から、対称自己電気光学効果デ
バイス（Ｓ−８ＥＥＤ）（１９８８年６月２８日付でエ
イチ・ニス・ヒントン（Ｈ，Ｓ、ｔｌｉｎｔｏｎ）他に
発行された米国特許第４．７５４．１３２号明細書に開
示された）の配列に伝送する。パワービームは、Ｓ−８
ＥＥＤから選択的に反射され、第９０図の装置から出力
ビームの配列とし、外に出る。 同様に空間可変ミラーを含む第８７図に例示の装置は、
ある方向に受取られた不能化ビーム配列と他の方向に受
取られたプレセットビーム配列との位置依存結合を実行
して、前述の制御ビームを形成する。 本発明の２つの代替態様が、第９８図、第９９図に示さ
れている。両方の実施態様は、偏光ビームスプリッタと
ダイクロイックミラーとを含み、波長依存ビーム結合を
実行（１、結合されたビームは、Ｓタイプ直線（偏光で
外に出る。第９８図の実施態様において、（）、ｉ光ビ
ームスプリッタは、８５０ｎｍ波長のｐタイプの直線偏
光の光に関しては実質的に透過性をＨし、７８０　ｎ　
ｍと８５０ｎｍとの両方の波長のＳタイプの直線偏光の
光に関しては、実質的に反則性を有する。第９９図の実
施態様において、偏光ビームスプリッタは、７８０ｎｒ
ｎ波長のｐタイプの直線偏光の光に関して実質的に透過
性を有し、７８０ｎｍと８５０　ｎ　ｍの両方の波長の
Ｓタイプの直線偏光の光に関して、実質的に反射性を示
す。 第１００図に示す本発明の他の代替態様は、第８８図の
装置の原理を第９８図の装置の原理と共に使用して、４
つのビーム配列の波長依存結合を実行し、この場合２つ
のビーム配列はＳタイプの直線偏光で外に出及び他の２
つのビーム配列はｐタイプの直線偏光で外に出る。 本発明の一つの特定の例示的実施態様は、１６Ｘ１６の
回路−交換による空間分割交換網を態様化した例示的ホ
トニックシステム１０（第１図）の一部であるビーム結
合装置２００において使用されている。２Ｘ８フアイバ
ケ一ブル配列２１のファイバ上で、１６個の先人力ｆｓ
号が受は取られる。各先入力信号は、２×８フアイバケ
ーブル２２の１つのファイバ上に光出力信号として伝送
するために、ホトニックシステム１０によって回路交換
が可能である。ホトニックシステム１０は、レンズ８０
、データ人力装置４０．８つの光学ハードウウアモジュ
ール５０〜５７、レンズ７０を含む。ホトニックシステ
ム１０は、ビーム配列を平行処理することと、第１図の
単一ビームによって表される光伝送が矩形断面のビーム
配列である。 データ人力装置４０および光学ハードウェアモジュール
５６．５７によって行われる光接続は固定されている。 単一ソフトウェア制御プロセッサを用いるか、またはハ
ードウェア論理回路装置を用いて、態様化可能なネット
ワーク制御器６０は、光学ハードウェアモジュール５０
〜５５に対応する膜制御器３０〜３５を介して、ホトニ
ックシステム１０を通過する経路を確立（接続）したり
、切断したりする。 ホトニックシステム１０によって、態様化されｔ：ネッ
トワークトポロジーは、拡大セクションと、完全シャツ
フル等価ネットワークと集束セクションとからなる。こ
のトポロジーは、９つのノード段Ｎｏ−Ｎ３と、８つの
リンク段ＬＯ〜Ｌ７とを白゛する３次元クロスオーバネ
ットワーク２１１０（第５５図−第５７図）を基礎にし
ている。各ノード段、たとえば段Ｎ２は、０〜３１の番
号をつけた３２個のノードを含む。ホトニックシステム
１０においては、対称自己電気光学効果デバイス（Ｓ−
ＳＥＥＤ）の４×８配列５００　（第１図および第５８
図）は、ネットワーク２１】０の１つのノード段に対応
する。光の光学特性状態に応じて、その光を選択反射す
るＳ−３ＥＥＤは、ホトニックシステム１０の交換ノー
ドである。光学ハードウェアモジュール５０〜５８の各
々は、ネットワーク２１１０（第５５図−第５７図）の
リンク段ＬＯ〜Ｌ７の１つに対応する相互接続を行い、
Ｓ−５ＥＥＤ配列５００の１つの上に、＜（４点が結ば
れる情報（信号）、制御（プリセットおよび不能化）お
よびパワーのビーム配列の結合を行なう光学装置を含む
。たとえば、第９３図に詳細に示されている光学ハード
ウェアモジュール５１は、ネットワーク２１１０のリン
ク段Ｌ１に対応する光学クロスオーバ相互接続装置１０
０と、Ｓ−５ＥＥＤ配列５００への伝送のためにビーム
配列を結合するほかに、次の光ハードウェアモジュール
５２へ伝送するために、本発明の例示的光学装置を用い
て、Ｓ−９ＥＥＤ５００から反射された出力ビーム配列
の方向を再配置するビーム結合装置２００とを含む。不
能化されるべき藺々のＳ−Ｓ　ＥＥＤに対応する不能化
ビームの配列の発生を制御する空間光変調器（たとえば
４０９）を用いて、ホトニックシステム１０内に通信経
路が確立される。 ネットワーク２１１０（第５５図−第５７図）のリンク
段ＬＯ，Ｌ１．Ｌ５、Ｌ６は、水平接続を行ない、リン
ク段Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４、Ｌ７は垂直接続を行なう。また
、分断すなわち交差の数も段ごとに変化している。これ
らの変化は、本明細書で説明するように、ホトニックシ
ステムにおける光学ハードウェアモジュール５０〜５７
の間の変化によって態様化される。 （以下余白） （実施例の説明） 以下の説明は４部からなる。第１部は、ホットニック（
ｐｈｏｔｏｎｉｃ；光）システム１０が基礎とする減少
ブロッキング・ネットワークトポロジー（ｔｏｐｏｌｏ
ｇ”／）について説明する。 第２部は、この様な減少ブロッキング・ネットワークの
中から、経路を迅速に見つけ出して通信を確立するため
のネットワーク制御装置について説明する。第３部は、
基礎となる３次元クロスオーバ（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ）
ネットワーク２１１０とおよびここでは２モジユールと
呼ぶ減少機能性交換ノードとを含むホトニックシステム
１０について詳細に説明する。最終部（第４部）は、ホ
トニックシステム１０を態様化するのに使用されるとこ
ろの、波長の異なるビームを結合するための装置を含む
自由空間光学装置について説明する。 ネットワークトポロジー 第２図は、拡張（ファンアウト）セクション１６１０と
、完全シャツフル等価ネットワーク１６２０と、および
集束（ファイン）セクション１６３０とからなるシステ
ム１６００の線図である。システム１６００はＮ−４個
の入口およびＭ−４個の出口とを有する。完全シャツフ
ル等価ネットワーク１６２０は、２×２ノードからなる
４つのノード段（ステージ）１６２１−０．１６２１−
１．１６２１−２．１６２１−３と、および各々が連続
するノード段を完全シャツフル相互接続させるところの
３つのリンク段１６２２−０，１６２２−Ｌ　１６２２
−２とを含む。拡張セクション１６１０は、Ｎ−４個の
入口を第１ノード段１６２１−０の１６個（Ｎ個より大
）の入力に拡張する。 集束セクション１６３０は最終ノード段１６２】−３の
１６個（Ｍ個より大）の出力をＭ−４個の出口へ集束す
る。システム１６００は、Ｎ個の入口の各々とＭ個の出
口の各々との間に、２以上の経路を有する。ノード段１
６２１−０，１６２１−１，１６２１−２，１６２：Ｉ
−３の個々のノードは、シャツフルネットワーク制御器
１６５０からの命令に応答して、対応の膜制御器１６４
０．１６４１．１６４２．１６４３によって制御される
。 拡張セクション１６１０とおよび集束セクション１６３
０との３つの代替態様を、第３図、第４図、第５図に示
す。拡張セクション１７１０　（第３図）においては、
Ｎ−４個の入口の各々は、ノード段１６２１−０の４個
の入力に直接接続されている。集束セクション〕７３０
においては、ノード段１６２１−３の４個の出力が、Ｍ
−４個の出口の各々に直接接続されている。拡張セクシ
ョン１８１０　（第４図）は、１×４ノードの単一段１
８１１を有し、集束セクション］８３０は４×１ノード
の単一段１８３１を有する。拡張セクション１９１０　
（第５図）は】×２ノードの２つの段１９］１．１９１
２を有し、集束セレクション１９３０は２×１ノードの
２つの段１９３１．１９３２を有する。拡張セクション
１７１０．１８〕０．１つ１０の各々は、Ｎ　（’、ｉ
つ人

【コの各々を、本文内で定義されるような完全シャ
ツフル維持パターン内でノード段１６２１−０の多重入
力に接続する。集束セクション１７３０．１８３０．１
９３０の各々は、ノード段１６２１−３の多重出力を、
本文内で定義されるような完全シャツフル維持パターン
内でＭ個の出口の各々に接続する。 システム１６００において使用される３種類の代替２×
２交換ノード］５］０、〕５２０．１５３０を第６図、
第７図、第８図に示す。れ個の入力と、ｍ個の出力とを
有するノードは、それが、ｍｉｎ　　ｉｎ、ｒｎ１個の
信号を同時に伝送可能ならば、それは全容量ノードであ
るという。ノードが一時に１つの信号のみしか伝送出来
ないソ１．ｌ：らば、そのノードは一容量ノードである
という。−容量ノードには、人力または出力のいずれか
を選択可能であるものと、選択不能なものとがある。 全容量ノードである２ノード１５１０　（第６図）は、
２つの選択器］５１１．１５１２を含む。選択器１５１
１は、選択信号Ｓ］に応答してノード入力１１、Ｉ２の
いずれかをノード出力０１に接続する。選択器１５１２
は、選択信号Ｓ２に応答してノード人力１１、工２のい
ずれかをノード出力０２に接続する。 人力選択可能−容量ノードであるノード】５２０（第７
図）は、２つのＡＮＤゲート１５２１．１５２２と、１
つのＯＲゲート］５２３とを含む。 ＡＮＤゲー）１５２１は、選択信号Ｓ１に応答して、信
号を入力１１からＯＲゲー）１５２３を経由して両方の
出口０１．０２に伝送するｃ、ＡＮＤゲート１５２２は
、選択信号Ｓ２に応答して信号を入力Ｉ２からＯＲゲー
ト１５２３を経由して、両方の出力０１．０２に伝送す
る。任意の時間においては、選択信号Ｓｌ、Ｓ２のうち
の１つのみが論理１である。 選択不能−容量ノードであるノード１５３０（第８図）
は、１つのＯＲゲート１５３１と、１つのＡＮＤゲート
１５３２とを含む。制御信号Ｃが論理１であるとき、Ａ
ＮＤゲート１５３２は入力１１、Ｉ２におけろ信号の論
理和集合を両方の出力０１．０２に伝送する。制御信号
Ｃが論理Ｏであるとき、ＡＮＤゲー）１５３２は跪理Ｏ
を両方の出口０１．０２に伝送する。任意の時間におい
ては、入力１１１２のうちの１つのみが能動信号を受取
る。 ノード１５３０は、本明細書でｎＸｍモジュールと呼称
されるさらに一般化された交換ノードの特殊例を示す。 ｎ個の入力とｍ個の出力とを有するｎｘｍモジュールは
、ｎ個の人力における信号の論理和集合をｍ個の出力す
べてに経路選択するか、ｎ個の人力における信号のいず
れをもｍ個の出力のいずれにも経路選択Ｉ７ないか、の
いずれかである。もしｎｘｒｎモジュールのネットワー
クか、ｎＸｍモジュールのたかだか１個の人力が能動信
号を有するように制御されるならば、ｎＸｍモジュール
は信号をｍ個の出力のすべてに経路選択するか、ｍ個の
出力を空き（アイドル）のままにするか、のいずれかで
ある。ノード］、　５３０は２×２モジユールであり、
本明細書では２モジコ・−ルともいう。 システム１６００　（第５図）が、完全シャツフル等価
ネットワーク１６２０の交換ノードとしてのノード１５
３０、拡張セクション１つ１０、集束セクション１９３
０のような、２モードを使用して具体化されたとき、完
全シャツフル等価ネットワーク１６２０の２モジユール
は、２モジユールのいずれもただ１つの能動入力信号し
か有しないように、必要に応じて個々に不能化（ｄｉｓ
ａｂｌｅ）されるかまたは可能化（ｅｎａｂｌｅ）され
る。 最終拡張ノード段１９１２の２モジユールも、Ｎ個の入
力のある１つで受取られた信号が、ノード段１６２１−
０の２つの２モジユールのみに伝送されるように個々に
不能化されるかまたは可能化される（第５図に図示せず
）。特定の２モジユール出力がある論理値にロックされ
てしまうような故障に対するシステム１６００の許容度
を改善するために、拡張セクションおよび集束セクショ
ンのすべての２モジユールを制御可能にしても良い。 第９図は、Ｎ−４個の入口と、Ｍ−１６個の出口とを有
するシステム１６０１の線図である。システム１６０１
は、集束セクション１６３０が必要とされていないこと
を除けば、システム１６００（第２図）と同一である。 第１０図は、Ｎ−１６個の入口と、Ｍ−４個の出口とを
有するシステム１６０２の線図である。 システム１６０２は、拡張セクション１６１０が必要と
されていないことを除けば、システム１６００（第２図
）と同一である。 システム１６００のようなシステムのブロッキング特性
について説明する前に、厳密に非ブロッキングなネット
ワークの機能的原理について説明する。ネットワークが
厳密非ブロッキングであるための条件は、任意の入力−
出力対の間の最小経路数が、その対の間でブロック可能
な最大経路数を超えていなければならないということで
ある。 しかし、ネットワークが、厳密に非ブロッキングである
ための十分条件（しかし必要条件ではない）は、任意の
入力−出力対の間の最小経路数が任意の入力−出力対の
間でブロック可能な最大経路数を超えることである。式
の形で表示すれば、この十分条件は次の様になる； 経路≧ブロックされる経路＋１ ネットワークが有効であるための属性は、経路とブロッ
クされる経路との数の変動が、任意の人力−出力対選択
に対して、きわめてわずかなこと（または全く変動しな
い）である。 単一段の厳密に非ブロッキングなネットワーク１００２
を第１１図に示す。ネットワーク１００２において、任
意の入力−出力対の間の経路の最少数は１に等しい。各
水平レールは入力に１対１で関係し、また各垂直レール
は出力に１対１で関係するので、ブロックされる経路は
存在しない。 したがって、次の関係を得る。 経路−１≧ブロツクされる経路＋１−０＋１したがって
、ネットワーク１００２は、厳密非ブロツキングネット
ワークである。ネットワーク１００２にはＮＸＭ個の交
差点があるが、−時に使用される交差点の数は多くとも
ｍ　ｉ　ｎ　　（Ｎ、　Ｍｌである。より効率的なネッ
トワークを形成するために、ブロックされる可能性のあ
る経路数よりもさらに多くの経路を形成してしかも同時
に交差点の数を減少するように多重段が使用される。 ２４Ｘ２４の厳密非ブロツキング３段クロス（Ｃ１ｏｓ
）ネットワーク１００４を第１２図に示す。各々の入口
と出口との間には、それぞれ中間段のスイッチを１つず
つ通過する５つの経路が存在する。任意の入口（出口）
は、そのスイッチ上の他の２個の入口（出口）によって
２つの経路がブロックされることもある。したがって、
厳密非ブロツキング条件を適用すると、次の関係を得る
：５≧（２＋２）　＋１゜ ネットワーク１００４内の交差点の数は３×５×８＋８
Ｘ８Ｘ５＋５Ｘ３Ｘ８−５６０である。比較のために計
算すると、２４Ｘ２４クロスバ−ネットワークは５７６
個の交差点を有する。 一般化厳密非ブロッキング３段クロスネットワーク１０
０６を第１３図に示す。（第１３図においては段間リン
クは省略されている。）厳密非ブロッキング条件をネッ
トワーク１００６に適用すると、任意の入力−出力対の
間の経路の最小数はｒである。ブロックされる経路の最
大数は（ｎｌ）＋（ｎ−１）に等しく、した力（って、
ｒ≧ｎ十ｍ−１であるならば、ネットワーク１００６は
厳密非ブロッキングである。８段クロスネットワークに
おいて、ある股肉の各スイッチを３段クロスネットワー
クで単に置き換えることにより、８段クロスネットワー
クから反復的にＳ＋２段クロスネットワークが形成可能
である。第１４図に示すような厳密非ブロツキング５段
クロスネットワーク１００８は、図示されている数の股
間リンクを有する。ホトニック（光）領域においてクロ
スネットワークを具体化するときの２つの問題点は＝１
）交換要素が正方形でなくかつ大型であること、２）段
間リンクの数が異なること（位置的に中心に行くほど増
加する）である。 多段相互接続ネットワーク（ＭＩＮ）１０１０を第１５
図に示すが、このネットワーク（ＭＩＮ）は次の５つの
条件によって定義される；（１）ＭＩＮは、ある任意数
Ｓのノード段をイーｆする； （２）段ｉには、１１個のノードがあり、各々ノードは
ｎ３個の人力と、ｍ８個の出力ｌ　　　　　　　　　　
　　　　］ とを有する。； （３）累なる段にあるノードは、異なるｎ　ｉ、ｍｔの
値を有する； （４）１≦ｉ≦Ｓ−１において、段ｌ内のノードの出力
は、（リンクを経由して）段ｉ十１内のノードの人力に
接続される； （５）１５ｉ≦Ｓ　−１−に対しては、ｒ、ｍ、＝１４
１　　１＋１ 拡張−膜化シャッフル（ＥＧＳ）ネットワーク１０１２
を第１６図に示す。ＥＧＳは特定仕様のリンク相互接続
パターンを備えたＭＩＮである。 任意の段ｉにおいて、ノードには連続的に０からｒ、−
１までの番号が付けられ、また特定ノードの出力には連
続的に０からのｍ、−１までの番号が付けられている。 次に段ｉのノードの出力には、連続的にＯからｒｉｍｉ
−１までの番号が付けられ；したがって、Ｘ３番目のノ
ード上のＯ８番目の出力には、Ｘ　１ｍ　ｔ　＋　Ｏｔ
の番号が付けられている。ＥＧＳ相互接続パターンは次
のように説明できる。段ｉ内の出力ｘ　ｔ　ｍ　ｉ＋　
Ｏｔは段１＋１内のノード（Ｘｉ　”Ｉ　＋Ｏｉ　）ｍ
ｏｄ　ｒ１＋１に接続される。この相互接続パターンは
、リンクを次の股肉のノードに連続的に割り当てる（い
わゆる完全シャツフル）。ＥＧＳ相互連続パターンの主
要な意味は、与えられた２つの段の中の任意の２つのノ
ード間の経路の数が、１より大きい数だけ異なることは
ないことである。ｉくｊに対しては、段ｉ内のノードと
段ｊ内のノードとの間の経路の数は であり、ここで　Ｘ　はＸ以上の範囲の最小整数を示し
、また　Ｘ　はＸ以下の範囲の最大整数を示す。Ｎ−ｎ
、ｒ、個の入口とＭ−ｍｒ　　個の１１　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　ＳＳ出口とを有するＥＧＳネ
ットワークを考えてみる。 任意の人口−出口対の間の経路の最小数は、によって与
えられる。 ＥＧＳネットワークの例１０１４を第１７図、第１８図
に示す。入力Ｘと出力ｙとの間の経路の数を求めるため
に、次の計算を行う。 入力Ｘと出力ｙとのチャネルグラフ（１！９）　Ｌ（ｘ
、ｙ）は、Ｘとｙとの間のすべての和集合（ｕｎｉｏｎ
）である。ブロックされる経路の数の上限を求めるため
には、任意のチャネルグラフをインターセクト（ｉｎｔ
ｅｒｓｅｃｔ；交差）可能な呼の数と、６呼がブロック
可能な経路の数とを求めなければならない。チャネルグ
ラフを第１９図に太線で示す。 第２０図において、チャネルグラフＬ　（ｘ、　　ｙ）
は、破線で示されている。１つのインターセクト呼（第
２０図において太線で示す）はＬ　（ｘ、　　ｙ）の３
つの経路の１つをブロックする。ノード段ｉからノード
段ｊ（ｊ＞ｉ）へのｊ−ｉリンク上でＬ　（ｘ、ｙ）と
インターセクトする呼を考えてみる。ノード段ｋからノ
ード段に＋１へのリンクを段にリンクとして表すことに
する。インターセクト呼Ｃ（ｉ、ｊ）のリンクｉによっ
てブロックされる入力Ｘと出力ｙとの間の経路の数は、
ＸからＣ（ｉ、ｊ）の段ｉノードへの経路の数と、Ｃ（
ｉ、　　ｊ）の段ｊ＋１ノードからｙへの経路の数との
積で与えられる。任意の入力（すなわち段１ノード）か
ら任意の段ｉノードへの経路の最大数は、 であり、また任意の段ｉ＋１から任意の出力（すなわち
８段ノード）への経路の最大数はである。したがって、
Ｘとｙとの間の経路のうちＣ（ｉ、ｊ）のリンクｉによ
ってブロックされる経路の最大数は、 である。リンクｉ＋ｌによってブロックされる経路の追
加数は、 によって与えられる。第２項の引算環は、第１項がリン
クｉによってブロックされるいくつかの経路：すなわち
、リンクｉを経由してリンクｉ＋１に到達するすべての
これらの経路を含むことに対する補正である。Ｃ（ｉ、
ｊ）の残りのリンクの各々に対して同様な補正を行うと
、Ｃ（ｉ、ｊ）によってブロックされる経路の数は次式
によって与えられることがわかる。 ブロックされる経路（ｉ、ｊ） ネットワーク１０１２　（第２１図）を参照するとき、
次のことを考慮されたい。 ｎ１≦Ｎ・　　　ｎｎｐ　　　　　はｋにおいて非減少
であるので、１≦に≦ｔに対して であるようなある段ｔが存在しなければならない。 同様に、Ｕ≦に≦Ｓに対して であるような段Ｕが存在しなければならない。 すべての入口は、 すべての段ｔ＋１ノードに至る 少なくとも１つの経路を有することと、インク量 クト呼Ｃ （ｉ。 ｊ）はｉ≦ｔ＋１を有し、 さなければならないことである。 この情報のすべ てを使用して、 ブロックされる経路に対する表現 が、 ブロノクされる経路ｃｉ。 ｊ） となる。 ここで通常のように、 １し２ ｔ＋１≧ｕ−２ は、 すべてのインターセクト呼に対して定数である。 したがって、 単一のインターセクト呼にょっ てブロックされる経路上の上限が、 エントリー点、 出発点プラス定数の分離的関数である。 ここで、チャネルグラフをインターセクト可能な呼の最
大数を求めることが残されている。単一のインターセク
ト呼によってブロックされる経路の数はエン１−り一点
、出発点プラス定数の分離的関数であるので、各段にお
いてエントリーし、しかも出発可能な呼の最大数を求め
るだけでよい。 ある呼のエントり一点および出発点を組み合わせる必要
は無い。ここで、特定の条件に合致するネットワークの
連続段の任意のセットに対して成立するＥＧＳネットの
重要な性質（前方向−後方向不変特性といわれる）を考
える。もし前方同一後方向不変特性が、ネットワークの
ある部分に対して成立するならば、各段における着呼お
よび発呼の最大数は極端に減少可能である。 前方同一後方向不変特性（ＦＢＩＰ）はつぎのように説
明可能である。ある段ｉノードによって到達されること
が可能なすべての段ｊノードは正確に同一セットの段ｌ
ノードに到達する。 −１ ｎｍｋ　　　　が、ｒｊを割り切れるならば、ＦＢＩＰ
はＥＧＳネットワーク内の段１１段ｊに対して成立する
０ネツトワーク１０１４に対する段３と段５とのあるノ
ード間の経路が第２２図内で太線で示されている。任意
の段３ノードによって到達されることが可能なすべての
段５ノードは正確に同一セットの段３ノードに到達する
。ＦＢＩＰは、それがインターセクト呼を著しく減少し
かつ多段モジュール化を形成する。 第２３図に示すネットワーク１ｏ１２を参照して、ＦＢ
ＩＰが段１から段ｌまでに対して成立す−１ れると仮定する。したがって、ある人口Ｘによって到達
されることが可能なすべての段ｉノードは正確に同一セ
ットの第１段ノードすなわち人口に到達する。任意の段
ｉノードはたかだかｎｎｐ　　　　個の人口（段ｉから
段１までのｗｌ （第２３図の点Ａ）までのチャネルグラフＬ　（ｘ。 ｙ）に入ることが可能である。同様に、もしＦＢＩｐが
段ｉ＋２から段Ｓまでに対して成立するな段ｉ＋２（第
２３図の点Ｂ）から出て、段Ｓに到達することが可能で
ある。最悪のケースを考えて、段ｉにおいて、または段
ｉの前で入るすべての呼が段ｉ＋１において、または段
ｉ＋１の前で出ることおよび段ｉ＋２の後で出るすべて
の呼が段ｌ十１においてまたは段ｉ＋１の後で入ること
と仮定しよう。したがって、１≦ｊ≦Ｓ−２のあるｉら
れる。ｉに対して最小化し、かったかだか、ｍ１ｎ（Ｎ
−１、Ｍ−１）個の呼がチャネルグラフをインターセク
ト可能であることを考慮して、チャネルグラフをインタ
ーセクトする呼の最大数ωは、 によって与えられるという結果をえる。この結果を得る
のに使用される独立変数は、もＩ、　ＦＢ　ＩＰカｎｎ
ｐ＜ｍ　　が成立するすべての段１がＰＩ ら段ｉまでのものに対して、また　　ｎｍＰ≦ω。 が成立するすべての段ｊから段Ｓまでのものに対して成
立するならばそれは妥当である。 したがって、これまでに、 （１）任意の入口−出口対の間にすくなくとも（２）段
ｉにおいてチャネルグラフに入り、かつ段ｊにおいてチ
ャネルグラフを出る呼によってブロックされるたかだか 対してＭを割り切れるならば、チャネルグラフをインタ
ーセクトするたかだか が存在するということを求めてきた。したがって、さら
に求めなければならないものは、チャネルグラフの各段
において入りかつ出るところの呼の最大数である。 ネットワーク１０１２　（第２３図）において、段１か
ら段ｊまでの点Ａにおいて、たかだかｎｎｐ−ｔ　　個
の呼がＬ　（ｘ、ｙ）に入ることが１ 可能である。しかしまた、段１から段ｉまでにたかだか
Ｗ個の呼が入ることが可能である。ネットワーク１０１
２の段ｉ＋２から段Ｓまでの点Ｂかから出ることが可能
である。しかしまた、段ｉ＋２から段ＳまでたかだかＷ
個の呼がでることが可能である。したがって、　ｍ１ｎ
（［ｎ、−１，ω）　個の呼ｌ が段１から段ｉまでに入ることが可能であり、までに入
ることが可能である。 段ｉ−ｌから入る呼 の最大数を仮定すると、 段ｉにおいて入るたかだ か 得られる。 また同様に、 段ｉにおいて出るたかた。 得られる。 ここで厳密弁ブロッキンクＥＧＳネットワークであるた
めの基本的条件は； おいて入る呼の最大数、 ロックされる経路の数、 ロックされる経路の数、 ωはインターセクト呼の最大数、およびはすべでのイン
ターセクト呼に対するブロックされる経路の一定成分で
ある。 したがって、次のことが厳密弁ブロッキングＥＧＳネッ
トワークに対する基本定理ということが可能である二Ｎ
−〇ｌ　１１個の入口と、Ｍ　＝　ｍ　ｓｒ　個の出口
とを有する任意のＥＧＳネットヮーりであって、そのネ
ットワークにおいて、り切れ、 また ｎｍｐ≦ω。 ト」 に対して、 ｎｍＰ　　　　かＭを割り切れ、 Ｐ冨Ｊ トワークにおいて、 およびそのネッ ｔは ｎｎｐ＜ｒ′Ｊ・ となるようなｉの最大値、 Ｕは　　ｎｍｐ□、　　となるようなｊの最小値、−１ であるところの任意のＥＧＳネットワークは点対点接続
に対して厳密に非ブロッキングである。 以上の展開は、全容量ノード（容ｆｆ１−ｍ　ｉ　ｎｉ
ｎ、　、ｍ、ｌ　）を仮定してきた。同様な展開は、選
択可能−容量ノードに対して、また選択不能−容量ノー
ドに対して行うことが可能である。変数αを導入するこ
とによって別の結果を同時に得ることができ、全容量ノ
ードに対してはα−１、選択可能−容量ノードに対して
はα−０、選択不能−容量ノードに対してはα−−１で
ある。したがって、厳密弁ブロッキングＥＧＳネットワ
ークに対する基本定理は次のように言える： Ｎ−ｎ　１　ｒ　を個の入口と、Ｍ−ｍ、ｒｓ個の出口
とを有する任意のＥＧＳネットワーク（ここで全容量ノ
ードに対してα−１、選択可能−容量ノードに対してα
−０、選択不能−容量ノードに対してα〜−１） であって、 そのネットワークにおい ｎｍＰ　　がＭを割り切れ、 曹」 ワークにおいて、 およびそのネット であり、 ここで、 ｔは ｒＴｎｐ創。 となるようなｉの最大値、 Ｕは　ｎｍＰ劇＋　　となるようなｉの最小値、ＩＩＩ
！ｌ であるところの任意のＥＧＳネットワークは点対点接続
に対して厳密非ブロッキングである。 ＥＧＳネットワークの設計にきわめて大きなフレキシビ
リティがあることは、主として、非ブロツキング動作に
対する条件が総体的（グローバル）なものであり、かつ
その条件がＮ、Ｍ、α、およびｎｔとｍｉとの種々の積
にのみ依存としていることからきている。このように、
一般に、非ブロツキング条件は特定のｎＩとｍｉとの間
の関係には関係しない。 非ブロッキングＥＧＳネットワークの一例１０１６を第
２４図に示す。このネットワークの各股肉の出力リンク
が次の段（完全シャツフル）内のノードに順次に割り当
てられるならば、ネットワークの現状接続状態にかかわ
らず、任意の空き入力は、任意の空き出力に接続が可能
であり、すなわちこのネットワークは厳密非ブロッキン
グである。 多段相互接続ネットワーク（ＭＩＳ）Ｇは、次の２条件
のいずれかが成立するならば、完全シャツフル等価ネッ
トワークであると言われる。 条件１； Ｇのすべての段ｉに対して、 のみであるならば、Ｇの段ｉ内のノードαが、Ｇの段ｉ
＋１内のノードβに接続されるように、Ｇの段ｉノード
ｒｉから、整数セット　１０，１．・・・ｒ　ｔ　　１
　］への１対１マツピングΦ１が存在する。 条件２： Ｇのすべての段ｉに対して、 のみであるならば、Ｇの段ｉ＋ｌ内のノードβが、Ｇの
段ｉ内のノードαに接続されるように、Ｇの段ｉノード
ｒ１から、整数セット　＋０．１．・・・ｒ、−１１へ
の１対１マツピングＷｔが存在する。 ＥＧＳネットは、各Φ、が単に同一マッピングであると
きに、条件１が成立するという点で、完全シャツフル等
価ネットワークである。 トのＳマツピングΦ、を表し、 トのＳマツピングマＩを表す。 拡張手段は、次の２条件のいずれかが成立するならば、
完全シャツフル保持パターンにおいて、ＧのＮ個の入口
の各々を、Ｇの第１段ノードの多重入力に接続するもの
と言える′。 条件１ｅ： Ｃ１が整数、 五隻、Ｆ。 であり、 （ここで　　φ１εＣ１，）のみであるならば、入口α
がＧの段１内のノードβに結合されるように、ＧのＮ個
の入口から整数セ・ント　（０，１，・・・Ｎ−１）へ
の１対１マツピングΦｌが存在する。 条件２ｅ： Ｃが整数、　二隻−Ｆであり、 ２　　　　　　　　　Ｎ （ここで　平！εＣ２，）のみであるならば、Ｇの段１
内のノードβがＧの人口αに接続されるように、ＧのＮ
個の入口から整数セ・ソトｔＯ，１゜・・・、Ｎ−１１
への１対１７・ンビングｖ１力（存在する。 集束手段は、次の２条件のいずれかが成立するならば、
完全シャツフル保持パターンにおいて、Ｇの最終段Ｓの
ノードの多重出力をＧのＭ個の出口の各々に接続するも
のと言える。 条件１ｃ： Ｃ１が整数、 ５ｒＳ □＝ド であり、 （ここで　　φ５εＣ１，）のみであるならば、Ｇの段
Ｓ内のノードαが出口βに接続されるように、ＧのＭ個
の出口から整数セットｆ０．　１．・・・２Ｍ−〕）へ
の１対１マツピングΦ０が存在する。 条件２ｃ： Ｃが整数、　　二ニードであり、 ２　　　　　　　　　　Ｎ （ここで　ｖＳｆ＝Ｃ２）のみであるならば、出口がＧ
の段Ｓ内のノードαに接続されるように、ＧのＭ個の出
口から整数セット　ｆＯ，１，・・・７Ｍ−１）への１
対］マツピング平０が存在する。 このような拡張手段とおよび集束手段とを備えたネット
ワークＧは、Ｎ個のＩＸＦノードの拡張段と、後続のＧ
の８個の段と、後続のＭ個のＦ′×１ノードの集束段と
からなるＳ＋２段の完全シャツフル等価ネットワークと
等確約に表すことが可能である。もし条件１（２）が成
立するならば、Φ、（平、）が、Ｎ個の入口ノードに適
用されて、条件１ｅ（２ｅ）に従って、入ロノードαが
Ｇの段１内のノードβに接続され、およびΦ。（１！’
ｏ）がＭ個の出口ノードに適用されて、条件１Ｃ（２Ｃ
）に従って、Ｇの段Ｓ内のノードαが出ロノードβに接
続される。厳密非ブロツキング条件に関する上記の定理
は、このようなネットワークに適用される。 第２５図に示すクロスオーバーネットワーク１０２０は
完全シャツフル等価ネットワークである。 このことは、各股肉のノードのラベル付けと段の間の相
互接続とを調べることによって、容易に確認できる。完
全シャツフル等価ネットワークに、このような規則化さ
れた物理的相互接続パターンが存在することは、具体化
を考慮するときに重要である。 段ごとに２ｋ（ＩＭの２×２ノードを設けたクロスオー
バーネットワークにおいては、各リンク段ｉは２ｒ１個
の分割を有するクロスオーバ相互接続パターンからなり
、ここでｒ１εＩ（ｋ）　＝　（ｏ、　１．・・・、に
−１］である。 ｒ、に対して選択される種々の値は、ネットワーク りの性能および接続性に大いに影響する。 「１選択の１つのきわめて有用なパターン（完全シャツ
フル等価ネットワークを形成する）は、１　　（Ｋ）の
任意の順列によってｒ、、ｒ２．・・・ｒｋを与える事
であり、 ｉ≧ｋに対しては　　　ｒｌ”　ｒ」 （ここでｊ＝　１　＋　（ｉ−１）＋Ｔｈ０ｄｋ）　’
すなわちｒｋ＋Ｉ　＝　ｒｌ、’に＋２　＝　ｒ２＋”
’Ｊ３　＝　ｒｋ、　　などである。 完全シャツフル等価ネットワーク群にないネットワーク
に対応する多くの他の有用なパターンが存在する。 第２６図に示すＥＧＳネソ１〜ワーク１０２２は完全シ
ャツフル等価ネットワークの重要な特殊ケースを示す。 ネットワーク１０２２においては、Ｓ≧３．　ｎ１＝］
　、　ｍＨ＝Ｆ、　ｒ１＝Ｎ、　ｎ５＝Ｆ、　ＭＳ−Ｉ
、　ｒ５＝Ｎ、であり、また、ここで、次のように定理
する。 Ｐ　（Ｂ）　−’ある空き状態の入口および出口が接続
可吐出ない（ブロックされる）確率。 Ｐ　（Ｆ）−段２ないし段Ｓ−１内のあるｎＸｎノード
が故障のために使用不能である確率。 ０ＣＣ−ある入口または出口か話中である確率。 α−〇　−容ｆｆ１ｎＸｎノード（選択可能）に刻して
。 α−１全容量　ｎ　Ｘ　ｎノードに対して。 すると： Ｎ、　　Ｆ、　　ｎ、　　Ｓ、　　Ｐ　（Ｂ）　、　Ｏ
ＣＣおよびαはによって近似的に関係づけされる。 ３≦Ｓ≦２１ｏｇｎＮ＋１−αに対して、次のように定
義する：すなわち ３段を有するネットワークに対してＰ、（Ｂ）　＝　Ｐ
ＣＢ）。 このとき： Ｐ　　　　（Ｂ）およびＰ　　（Ｂ）は、ｓ＋ｌ　　　
　　　　　　　　　　　　　ｓｐ５＋、（Ｂ）　：ｐ、
（Ｂ）［ｍ１Ｊ（Ｆ）Ｈｎ−１）ｒ＋’−ｘ　ＯＣＣ／
Ｆｌによって近似的に関係づけられる。 大であり、Ｐ　　（Ｂ）はＳに対して２乗で減少する：
すなわちＳに対してプロットされたこの劇的な効果を表
すために、 Ｐｓ（Ｂ）　＝　１０−’　　およびＰｓ＋＋（Ｂ）　
＝　［Ｐｓ（Ｂ）］２．と仮定する。 このとき ＰＳ＋４（Ｂ）　＝　［１０−”］２＝　１０−１６と
なる。従って、このようなネットワークにおいて、単に
４個の段を加えることによって、ブロッキングの確率を
１０−１から１０−１８に減少した。 ブロッキングの確率に対する前の近似表示は、３段のノ
ードを備え、段ｉがｎ　−Ｘ　ｍ　ｔノードからなり、
Ｎ−ｎ　ｔ　ｒ　を個の入口とＭ＝ｒＳｍＳ個の出口と
を有する任意の完全シャツフル等価ネットワークＧに対
して一般化可能である。Ｐ　（Ｆ）−Ｏ，０ＣＣ−１、
α＝＝１と置くと、Ｇにおけるブロッキングの確率Ｐ　
（Ｇ）は、近似的に、で与えられる。 Ｐ（Ｇ）≦、５ は、 ブロッキングの確率がすべて において有意である。適用例に使用されるネ・ントワー
クに対するひかえめなしきい値である。 （以下余白） ネットワーク制御 第１６図に示すネットワーク１０１２は、リンクを連続
的に次の段のスイッチに単に割り当てた相互接続パター
ン、すなわち完全シャツフル相互接続を有するＥＧＳネ
ットである。ネットワーク１０１２において任意の入口
Ｘと任意の出口ｙとの間の経路の数Ｐは、 によって与えられる。Ｉ　　（ｋ）は整数セット　（０
゜１、・・・、に−１１を表すものとする。入口Ｘから
出口ｙへのある経路を３列の数字（ｘ、Ｐ’、ｙ）、こ
こでＰ＊はＩ　　（Ｐ）の要素、で表す。経路（ｘ、Ｐ
本、ｙ）は、　Ｍ４　　に対して段ｉのを通過する。 段ｉ と段ｉ＋１ との間のリンクを段１ リンクとして表す。経路（ｘ、Ｐ＊、ｙ）はｌ≦ｉ≦Ｓ
−１，に対して段ｌのスイッチを利用する。 第２７図はスイッチが全容ｆ、　、ｃａｐ（Ｓ；）　＝
　ｍ１ｎ（ｎ、、ｍ４１゜であるネットワーク１０１２
において、経路探索（ハント）を行うのに使用される経
路探索処理の流れ図である。処理は、ブロック１１０２
から始まり、以前に未チエツクの経路Ｐ＊が選択される
。 ブロック１１０４において、１≦ｉ：Ｗｓ−１の範囲す
べてのｉに対してり、（ｘ、Ｐ”、ｙ）の話中／空き状
態がチエツクされる。判定ブロック１１０６において、
すべてのし、（ｘ、Ｐ＊、ｙ）が空きでないと判定され
ると、処理は判定プロ・ツク１１１０へ進む。ブロック
１１１０において、他の未チエツク経路があるか否かが
判定される。 もしあれば処理は、ブロック１１０２に戻り、新たな未
チエツク経路に対して、処理の流れ図が反復される。し
かし、判定ブロック１１１０において、他の未チエツク
経路が存在しないと判定されたならば、処理は、ブロッ
ク１１０に分岐して、ここで入口Ｘと出口ｙとの間の全
ての経路が、ブロックされていると結論づけられる。ネ
ットワーク１０１２のスイッチは全容量であると仮定さ
れたので、第２７図の流れ図においてリンク■７．かチ
エツクされる。 第２８図はスイッチが一容量ずなわちＣａｐ（Ｓｒ）　
＝　１゜であるネットワーク１０１２において、経路探
索（ハント）を行うのに使用される経路探索処理の流れ
図である。処理はブロック１１２２から始まり、ここで
は以前に未チエツクの経路Ｐ＊が選択される。ブロック
１１２４において、１≦ｉＳ　Ｓの範囲の全てのｉに対
してＳ、（ｘ、Ｐ’、ｙ）】 の話中／空き状態がチエツクされる。＃１１定ブロソク
１１２６において、全てのＳ、（ｘ、Ｐ＊、ｙ）が空き
であるか否かの判定がなされる。 全てのＳｉ　　（ｘ、Ｐ＊、ｙ）が空きであるならば、
処理はブロック１】２６からブロック１１２８に進み、
ここで人口Ｘを出口ｙに接続するために、経路２本が使
用可能であると結論づけられる。ブロック１１２６にお
いて、全てのＳ（ｘ、Ｐ本ｙ）が空きでないと判定され
たならば、処理は判定ブロック１１３０へ進む。ブロッ
ク１１０２される。あれば、処理はブロック１１２２に
戻り、新たな未チエツク経路に対して処理の流れ図が反
復される。しかし、もし判定ブロック１１３ｏにおいて
、他の未チエツク経路が存在しないと判定されたならば
、処理は、ブロック１１３２に分岐して、ここで入口Ｘ
と出口ｙとの間の全ての経路がブロックされているとは
結論づけられる。ネットワーク１０１２のスイッチは一
容量であると仮定されたので、第２８図の流れ図におい
てはスイッチＳｉがチエツクされる。 ネットワーク１０１２に対する経路探索を行うときに、
平行作業が可能である。全てのｉおよびＰ＊に対する全
てのＳｉ　　（ｘ、Ｐ＊、ｙ）またはり、（ｘ、Ｐ＊、
ｙ）の話中／′空き状態が同時に読取り可能であり、し
たがって、全てのＰ経路について、それらが話中かまた
は空きかを同時に求めることが可能である。もし空きが
あれば、このとき空きとして見出されたものの中から、
特定の経路か選択される。 考えているネットワークか、ＥＧＳネットワークでなく
、ＥＧＳネットワークの５２種同形のモデルであるなら
ば、経路選択アルゴリズムを適用する前に、入口Ｘおよ
び出口ｙはそれらのＥＧＳ等価物にマツプ化されなけれ
ばならない。スイッチを作動するには逆のマツプ化が必
要とされる。 もし各人ロ／出１コ対に対する全ての経路か他の全ての
入ロ／′出ロ対に対する全ての経路から分離されている
ならば、多重接続の上にオーバーラソブ動作を行うこと
が可能である。 便宜上、　　　　　ｆ１ｍ３　＝　Ｍｌ、　　　　と表
す。 １ もしＭがＭｌを割切れるならば、以前に与えられたＰ、
Ｓ、（ｘ、Ｐ＊、Ｖ）およびＬｌｌ Ｐ”、ｙ）に対する等式は次の様になる：１ ｐ＝− （ｘ。 Ｎ＝Ｍ＝２”、　ｎｌ　＝ｍ５　＝　１．　ｍ１＝ｎｓ
＝２に＝Ｆであり〜かつ２≦ｉ≦Ｓ−１に対してｎ　ｔ
　−ｍ　ｓ　−２（ここでｎ、には整数）であるところ
のネットワークＧを考える。このとき、 Ｍｌ　＝　２Ｓ−２ｘ　Ｆ　＝　２Ｓ−２ｘ　２に＝　
２Ｓ十に−２また、　ｒｌ＝　ｒ５　＝　Ｎ　＝　Ｍ　
＝　２’　　　　と、２≦ｉ≦Ｓ−１に対して、　ｒ；
　＝　２’　ｘ　２’　＝　２ｎ＋に一１とが得られる
。さらに、２≦ｉ≦Ｓに対してＭＨ＝　２５−：である
。 したがって、項ｘＭｌ＋　Ｐ傘Ｍ＋ｙは、ｘ２”−２＋
　Ｐ”２ｎ＋　ｙとなり、ｘ、ｙは整数値０，１．・・
・、２−１の範囲テアリ、Ｐ＊ｌ；！Ｗ数値０，１．−
＝、２”””−１ノ範囲である。従って、　　Ｐ＊２”
　　は値０．２ｎ、２・２ｎ、３・２ｎ、・・・、２ｓ
＋に−２−２ｎヲ有シ、マタＰ傘２ｒｌ＋ｙハ０から　
２５＋に−２−１までの全ての整数値の範囲である。ま
た、　　Ｘ・２Ｓ＋に〜２は、値０．２５＋に−２，、
，２Ｓ＋に＋ｎ−２−２５＋に−２を有し、従って、ｘ
２Ｓ十に一２＋Ｐ傘〕ｎ＋ｙハｏカラ２ｓ＋に＋′″２
−１マチの全ての整数値の範囲である。従って、爛、＋
Ｐ拳Ｍ　＋　ｙ　＝　ｘ２Ｓ＋に＝　＋　Ｐ傘２”＋ｙ
　　　は次のようなＳ＋に＋ｎ−２ビットの２進数とし
て表すことか可能である； ２≦ｉ≦Ｓ−１に対して、次の表現を考えてみる。 ２進数を２８−１ で割って、 底関数をとることは、 ２進数をＳ−ｉ桁だけ右に移動することと等価である。 従って、 ２進数に等価である： ｎ＋に−１ ２進数のモジュロ（法）２　　　は２進数の最右側ｎ＋
に一１ビットによって与えられる。 従つ ２進数に等価である； 従って、 ｉ （ｘ、　Ｐ＊ ｙ） は、 ｘＭｌ　＋　Ｐ”Ｍ　＋　ｙ、　　の２進表示の右から
ＩＯｇ　２　Ｍ　ｉビットだけ移動されたｌｏｇ　２　
ｒ　ｔ　ビットの窓（ウィンドウ）によって与えられる
。同様に、Ｌｌ（ｘ、Ｐ”、ｙ）はｘＭｌ＋　Ｐ”Ｍ　
＋　ｙ、　（１）　２進表示の右からｌｏｇ　　Ｍ、　
　ビットだけ移動されたｌｏｇ　２２　　ｌ＋１ （ｒ　ｒ　ｍ　＋　）ビットの窓によって与えられる。 シャツフルネットワークのスイッチおよびリンクの入口
／出口および経路番号に対する関係を、第２９図に示す
例示的ネットワーク１１４０について説明する。第３０
図は、単一２進数を形成するための、入口１３７、経路
４１７、出口２９１の連鎖２進表示を示す。第３１図は
、２進数の連続ビットの中のある数を単に選択すること
により、ある股肉の特定のスイッチの決定が可能である
ことを示す。段２のスイッチと段１６のスイッチとを識
別するために使用される特定の１１個の連続ビットが第
３１図に示されている。同様に、段２および段１６内の
特定のリンクを識別するために使用される１２個の連続
ビットもまた示されている。１１個のビットストリング
は２０４８個のスイッチの中から１個を識別する。１２
個のビットストリングは、４０９６個のリンクの中から
］個を識別する。第３１図にはまた、スイッチおよびリ
ンクを識別するために使用された連続ビットに隣接する
ビットを基礎に

【７て、種々の段の特定の入力および出
力を識別するための方法も示されている。たとえば、段
２、段１６の入力が識別され、段１゛、段２、段１６の
出力が、識別されている。 ネットワーク】１４０に対しては、出力経路選択は「自
己経路選択」であって、入力に対しては独立である。 クロスオーバネットワークとシャツフルネットワークと
は異種同形である。２つのネットワークタイプの種々の
段の間の変換を第３２図に略図で示す。第３２図におい
て識別されている特定の変換が、本明細書内で第１表−
第３表に記載されている。第３２図において、ブロック
１１５０内に識別されているクロスオーバネットワーク
のｉ段のスイッチおよび出力とブロック１１５４内に識
別されているシャツノルネットワークの段ｉのスイッチ
および出力とは、ブロック１１５２の変換１．２，３．
４によって関係づけられている。同様に、ブロック１１
６０内に示されているクロスオーバーネットワークの段
ｉ＋−１に対するスイッチおよび入力と、ブロック１１
６４内に示されているシャツフルネットワークの段ｉ＋
１に対するスイッチおよび入力とは、ブロック１１６２
の変換９，１０．１１．１２よって定義されでいるよう
に、関係づ１ｊられている。クロスオーバネットワーク
に対する段ｉのスイッチおよび出力番号と、クロスオー
バネットワークに対する段ｔ　＋　’Ｊのスイッチおよ
び人力番号との間の変換は、ブロック１１．５６の変換
１３，１．４，１５、】６によって定義されている。シ
ャツフルネットワークの連続段の間の対応関係は、ブロ
ック１１５８の変換５゜６．７．８によってあたえられ
る。変換１　ｆ、にいし］６が第１表−第３表に記載さ
れ′Ｃいる。各変換に対して、変換されるべき数値はＢ
。−１・・・ＢｌＢｏによって表されるｎビットの２進
数である。 部 表 部 表 Ｓ ３ 表 ここで、５１２Ｘ５１２クロスオーバネツトワーク１２
００（第３８図）を制御するための装置について説明す
る。このようなネットワークの大きさをよりよく理解す
るために、まず１６Ｘ１６クロスオーバネツトワーク１
１７０（第３４図−第３６図）を参照して、段から段へ
のクロスオーバ接続のパターンに注目されたい。第３７
図は、１６Ｘ１６ネツトワーク１１７０と５１２Ｘ５１
２ネツトワーク１２００との相対的大きさを示したもの
である。そこには中間的大きさである１２８Ｘ１２８ネ
ツトワークも示されている。クロスオーバネットワーク
１２００　ｃ第３８図）は１５個の段を含む：しかじ、
段１．　２．　３．　１．３．　１４．１５は、スイッ
チング機能を行わず、ファンアウト／ファンインＦ−８
を実行するためにのみ使用される。クロスオーバネット
ワーク制御２ｇ１３００は、それぞれ段４ないし段１２
に、付属の複数の膜制御器１２０１ないし］２０９を介
して、ネットワーク１２００に対して経路探索、接続お
よび切断を行うのに使用される。この実施例にり・ｊし
ては、交換段４ないし１２のノードは第５図のノードの
ような全容量交換ノードである。ファンアウト段１，２
．３のノードおよびファンイン段１３．１４．１５のノ
ードおよびファンイン段１３．１４．１５のノードは、
それぞれ、単純ファンアウト要素および単純ファンイン
要素である。 プログラム内蔵制御下で操作される単一プロセッサとし
て、またはハードウェア論理回路装置として具体化が可
能なりロスオーバネットワーク制御器１３００は、たと
えば第３９図、第４０図に示す制御処理を実行して、そ
れぞれ接続および切断をおこなわせる。 接続処理（第３９図）は、与えられた接続要求に対する
ネットワーク１２００の入口／出口対がブロック１４０
２内の待ち行列に記憶されたときに開始する。記憶され
た入口／出口対が処理されるべきとき、ブロック１４０
４において、入口および出口の番号が、ネットワーク１
２００にトポロジー的に等価のシャツフルネットワーク
の対応する人口および出口番号へ変換される。次にブロ
ック１４６０において本文で後に説明する処理を用いて
分離経路チエツクが行われ、これにより、この接続要求
に対して可能なある経路が、同峙処理されている他の接
続要求に対して可能なある経路とインターセクトするか
を判定する。進行中の他の接続要求と衝突がなければ、
実行はブロック１４０８に移り、ここで等価シャツフル
ネットワークの人口から出口までの全ての経路に付属す
るスイッチまたはリンクが決定される。ネットワーク１
２００においては、スイッチ（またはノード）は全容量
スイッチであるので、ネットワークを通過する与えられ
た経路のリンクを決定すれば十分である。もしネットワ
ークスイッチが一容量スイッチであるならば、ネットワ
ークを通過する与えられた経路の経路要素が一旦決定さ
れると、ブロック１４１２において経路メモリが更新さ
れ、これにより等価シャツフルネットワークに対する入
口番号、出口番号および経路番号を用いて空ぎ経路を定
義する。ブロック１４１４において、ネットワーク段制
御器１２０１ないし１２０９に対し接続命令が送られる
。 さらに、識別された経路に対しては、その経路要素（ス
イッチまたはリンク）は、全ての段に対しブロック１４
１６において話中とマークされる。 ブロック１４０６に戻って、もし与えられた接続要求が
、処理中の他の接続要求と衝突するど判定されたならば
、与えられた接続要求に関する情報が、ブロック１４２
０において待ち行列内に記憶される。ブロック１４１０
において、他の接続要求の１つに対して、空き行列が一
旦見出だされると、ブロック１４２０の待ち行列に対し
て、情報が提供される。次にブロック１４０６の非接続
経路チエツクか反復される。ブロック１４１０において
、接続要求に対し空き経路が見出されなかったならば、
ブロック１４２２、ブロック１４２４か実行される。ブ
ロック１４２２においては、接続処理が完了したとの報
告が、ブロック１４２０の待ち行列に対してなされる。 ブロック１４０２においては、不成功に終った接続要求
は後に再び処理可能であるというようなブロッキング障
害報告がブロック１４０２の待ち行列に対してなされる
。 切断処理（第４０図）は、与えられた切断要求に対する
ネットワーク１２００の人口がブロック１４４０内の待
ち行列内に記憶されたときに開始する。記憶された入口
が処理されるべきとき、ブロック１４４２において、入
口番号がネットワーク１２００にトポロジー的に等価の
シャツフルネットワークの対応する人口番号に変換され
る。ブロック１４４４において経路メモリを指示するの
にシャツフル入口番号が使用され、これにより接続用の
シャツフル出口番号および経路番号を決定する。ブロッ
ク１４４８において、ネットワーク段制御器〕２０１な
いし］２０９に対し切断命令が送られる。さらに、識別
された経路に対しては、その経路要素（スイッチまたは
リンク）は全ての段に対し再び空きとマークされる。 ネソトワーク制御器１３００のハードウェア実施態様を
第４２図−第４４図に示す。特定のネットワーク１２０
０人ロ／出ロ対を指定する接続要求は接続要求待ち行列
１３０２内に記憶される。 ９ビツトの２進クロスオーバ入口番号および９ビツトの
２進クロスオーバ出口番号は、対応する９ビツトのシャ
ツフル入口番号および９ビツトのシャツフル出口番号へ
変換するために、クロスオーバからシャツフルへのマツ
プ化装置１３０４（第５０図）に伝送される。シャツフ
ル人口および出口番号は、接続／切断要求待ち行列〕３
０５内に記憶され、次に分離（非接続）経路チエツク装
置１３０６　（第４６図）に伝送される。装置１３０６
は、現在の入口／出口番号対が、他の入口／出口番号対
に関連する経路とは分離したリンクであるネットワーク
１２００内の経路を形成するかどうかを判定する。２以
上の接続要求がネットワーク１２００内に分離経路を形
成するとき、本明細書では操作のオーバーラツプモード
と称されるものの中で、多重の接続要求および経路探索
が同時に処理可能である。次に接続〆切断要求待ち行列
１３０８内にシャツフル人口／出口番号が記憶される。 経路探索が実行されるべきとき、接続要求待ち行列１３
０８は、ネットワーク１２００のリンク段４ないし１１
に対応するリンクのためのリンクの話中／空きビットを
記憶する複数のメモリ１３１２に読取要求信号を伝送す
る。（リンク段目まノード段ｉとノード膜量＋１との間
のリンク段である。）９ビツトのシャツフル人口信号お
よび９ビツトのシャツフル出口信号も、また接続要求待
ち行列１３０８から並列に伝送され、メモリ１３１２の
位置をアドレスするのに、人口信号および出口信号の中
の所定のものが使用される。 ネットワーク１２００において、任意の指定された人口
／出口対に付属して８つの経路がある。 各メモリ１３］２は各々ビットからなる５１２の位置（
メモリー位置）を有する。与えられたメモリ１３１２の
５１２の位置の各々は、第３０図のように連鎖結合され
た人口番号、経路番号および出口番号によって形成され
る２進数から抽出された所定の９ビツトの異なる値に対
応する。しかし、任意の段に対する経路番号は抽出され
ない。この結果、メモリ１３１２の直置は、与えられた
入口／出口番号対に付属の８つの経路の各々に対するリ
ンク段の話中／空き状態を定義する。メモリ１３１２の
アドレスされた位置の全ての８ビツトは読取られ、同時
にたとえば多重入力ＯＲゲートとして態様化された複数
の経路話中／空きチエツク装置１３１４によって結合さ
れる。経路チエツク装置１３１４の１つは、その入力信
号がリンクの空き状態を指示したときに空き信号を伝送
する。 空き経路選択装置１３６１　（第５１図）は、装置１３
１４の各々から話中／空き信号を受取り、定義された空
き経路の１つを所定の方法で選択する。 次に、空き経路選択装置１３１６は、８つの経路の中の
選択された１つに対応する２進数を伝送する。装置１３
１６はまた、実際に経路が見出されなかったならば、経
路ブロック指示信号を伝送する。経路ブロック指示信号
は、接続要求待ち行列１３０２に送り戻されて、接続要
求が後に反復可能となるようにする。経路ブロック指示
信号の反転は、話中ビットをメモリ１３１２の各々内に
書き込むための書込要求信号として使用される。空き経
路番号は、メモリ１３１２に伝送されてさらに特定経路
と、従って、入口および出口番号によってアドレスされ
た位置の特定ビットとを識別する。さらに、書出要求に
応答して、経路メモリ１３１８が更新され、経路メモリ
］、３１８は、シャツフル入口によって定義されたアド
レスにおいて、シャツフル出口番号と選択された空き経
路番号とを記憶する。 切断要求待ち行列１３２０は、切断されるべきクロスオ
ーバ入口を、対応するシャツフル入口に変換するための
クロスオーバからシャツフルへのマツプ化装置１３０４
に伝送することによって、切断をおこなう。次にシャツ
フル入口は、経路メモリ１３１８をアドレスするのに使
用される。切断要求待ち行列１３２０は、経路メモリ１
３１８に読取要求信号を伝送して、シャツフル入口アド
レスによって定義された経路メモリ１３１８の位置に記
憶されているシャツフル出口は、次に、シャツフル入口
とともに、待ち行列１３０５と、分離（非接続）経路チ
エツク装置１３０６と待ち行列１３０８とを経由して、
アドレスメモリー３１２に伝送される。アドレスされた
経路メモリー３１８の位置はまた、切断されるべき経路
の経路番号も含む。読取られた経路番号は、並列にメモ
リ１３１２の各々に伝送され、空き状態に戻されるべき
特定ビットをさらに指定する。その後、切断要求待ち行
列１３２０は、メモリー３１２内で空き状態への変更を
おこなわせる書込要求を伝送し、かつまた、その接続に
関する情報を経路メモリー３１８から削除する。ノード
段制御器１２０１．１２０９の各々はトランスレータを
含み、トランスレータは、シー・ツフル入口、出口およ
び経路信号の所定の結合を形成して、新たな経路の部分
として可能化されるかまたは切断のために不能化される
べきノードとノード入力からノード出力への接続を決定
する。これらのトランスレータの設計は次の論理を基礎
としている。ｘＭ　　＋Ｐ”Ｐｖ１十ｙの２進表示から
Ｓ、（ｘ、Ｐ’、ｙ）　、Ｌｌ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１（ｘ、Ｐ”、ｙ）を決定するための
推理に類似した推理に従って、Ｎ　　（ｘ、Ｐ’、Ｖ）
（Ｓｉ（Ｘ、Ｐ＊、ｙ）上に使用される人力）とを決定
可能である。 ２≦ｉ≦Ｓ−１に対しては１．　、　ｘ　Ｚｌ　ｎ＋に
一１零　　　　　　　　　　　　　　＊ （ｘ、　　Ｐ　　、　　ｙ）はｘＭｔ＋Ｐ　　Ｍ十ｙの
２進表示の右からｎ＋ｋ　　１＋Ｓ　　＞ビットだけ移
動した１ビツトの窓によって与えられる。 次にＯ（ｘ、　Ｐ＊、　　ｙ）はｘ　Ｍ　　十Ｐ　ｘＭ
　＋ｙｉ の２進表示の右から５−ｊ−１ビツトだけ移動した１ビ
ツトの窓によって与えられる。 ＊ Ｓ、　　（ｘ、　Ｐ　　、　Ｙ）、　ｉ　　（ｘ、　Ｐ
’、　ｙ）、１ ＊ Ｑｌ　（ｘ、Ｐ　　、ｙ）をシャツフル頭載からクロス
オーバ領域へマツプ化するためには、第１表における表
現（３）、（４）と、第３表における表現（１２ａ）の
それぞれをｆｌｌ用する。必要な排他的ＯＲ機能はハー
ドウェア内に容易に態様化され、またこれらの機能への
入力はｘＭ　　十Ｐ＊Ｍ＋ｙの２進表示から直接得られ
る。クロスオーバからシャツフルへのマツプ化装置１３
０４（第５０図）は、適切な人口および出口信号を結合
する１セツトの排他的ＯＲゲートを含む。ネットワーク
は、８個のファンアウトおよびファンインを打するので
、全体ネットワークは、１ないし８のファンアウトのた
めの３つの段と、スイッチイングのための９つの段と１
ないし８のファン・インのための３つの段とからなる合
Ｓ＋１５の段で構成されるものと解釈可能である。ファ
ンアウト／ファンインは、各々８個の入口／出口のうち
の１つ（４個のスイッチのうちの１つの入口／出口）を
選択的に装備するこεによって達成される。次に選択さ
れた５１２個人口および渕ロスイッチは、第１表の表現
（１）を用いてシャツフル領域にマツプ化される。 結果として得られた論理を第５０図に示す。 メモリー３１２は、各々リンク話中／空きビットを記憶
する５１２Ｘ８のランダムアクセスメモリである。経路
話中／空きチエツク装置］３］４はＯＲゲートとじて態
様化される。選択装置１３１６（第５１図）はＡＮＤＳ
ＮＡＮＤ、ＯＲ，ＮＯＲゲートを配置して態様化され、
これにより３つの経路信号を用いて選択空き経路を定義
し、経路ブロック指示（ｍ号と書き込み要求信号との両
方の目的に使用される単一信号を発生する。 分離経路チエツク装置１３０６は、第４６図に示す論理
配置を基礎と１７でいる。チエツクされる２つの入力／
出力対は、（Ｘ９．Ｘ８、Ｘ７、Ｘ６、Ｘ５、Ｘ４、Ｘ
３、Ｘ２、ＸＩ）−（Ｙ９Ｙ８．Ｙ７．Ｙ６．Ｙ５．Ｙ
４．Ｙ３．Ｙ２．￥１）および（ｘ９．ｘ８．Ｘ７．Ｘ
６．Ｘ５．Ｘ４、ｘ３．ｘ２．ｘｌ）−（ｙ９．ｙ８．
ｙ７゜ｙ６．ｙ５．ｙ４．ｙ３．ｙ２．ｙｌ）として表
されている。装置］３０６の論理配置ｎは、第４９図に
示すネソトワーク１３３０内で１×２ｎである第１段の
要素によって示されるようなファンアウトから独立てあ
り、２°×１要素である最終段要素によって示されるよ
うなファンインから独立である分離経路をチエツクする
ために適用可能である。装置　１３０６の論理配置は、
入口／出口対に対してｘＭ　　＋Ｐ’Ｍ＋ｙの２進表示
を考えてみる。 Ｌ、（ｘ、Ｐ＊、ｙ）は、４≦ｉ≦１１に対するこれら
の２進値の右からｌｏｇ　２　Ｍ　＋＋ｔ　”’　１２
　’−１ビツトだ１す移動したｌｏｇ　２　　（ｒ　１
ｍ１）　−ｎ　十に−９４−３−１２ビツトの窓によっ
て与えられる。 段１，２．３のずれの段のリンクも、ただ１つの入口に
よってアクセス可能であり（ファンアウトの３つの段）
および段１２．１３．１４のいずれの段のリンクもただ
１つの出口によって、アクセス可能である（ファンイン
の３つの段）ので、Ｌｌは、４≦ｉ≦１１に対してのみ
考えれば良い。 次に、 Ｌ　　（ｘ、　Ｐ”、　ｙ）、Ｌ　　（ｘ−、Ｐ本、　
ｙ−）４ を考えてみる。 Ｌｌ（Ｘ、Ｐ”、Ｙ）　＝　Ｘ８Ｘ７Ｘ６ＸｓＸ４Ｘ：
＋Ｘ２Ｘ＋Ｐｒ’ＰＹ９Ｌ４（ｘ’、Ｐ”、ｙ’）　＝
　Ｘ８Ｘ７Ｘ６Ｘ５Ｘ４Ｘ３Ｘ２ＸｌｐｐＰＹ９ｐｐｐ
の領域は、可能な８つの値の全てをとることが可能なの
で、これらの２セツトのリンクは、残りのビットの少な
くとも１つの位置においてｎＩ￥なるならば、そのとき
のみ分離している。 従って、これら２つのリンクセットは、もしＤ４　：（
ＸｓΦＸｓ）　＋　（Ｘ７Φｘ７）　＋　＝・＋　（Ｘ
ＩΦｘＩ）＋ｃ′Ｙ９Φ’Ｉ’９）＝１ならば、 分離している。 本 ならば、Ｌ（ｘ、Ｐ、Ｙ）は、Ｌ５　（ｘＰ＊、ｙ−）
から分離している。このように逐次進んで最後には Ｄｏ　＝　（Ｘ＋ΦＸＩ）＋（Ｙ９のｙ９）　＋　□＝
　＋　（Ｙ２■ｙ２）−１に到達するであろう。リンク
の全セットは、各々Ｄ、−１であるか、またはＤＴ　＝
　Ｄ４　ｘＤ５　Ｘ　−ｘＤｌ　１　＝　１である場合
のみ分離している。第４６図に示す論理はＤＴのプール
代数の実行である。 ２つの入口／出口対がリンク分離していると判定された
ときは、接続を形成するための経路探索機能は、第４７
図のタイミング図表に示すようにオーバーラツプ作業モ
ード内で実行可能である。 図示のように、メモリー３１２の読取りを行うのに必要
な時間と、ＯＲゲート１３１４とおよび空き経路選択装
置１３１６とからなる論理回路要素のそれに続いて行わ
れる演算と；および経路メモリ１３１８の書き込みとな
らびに話中ピッ！・のメモリー３１２への書き込みとの
ためのそれに続く時間と；が第４７図ではＲ，、Ｌ、　
、Ｗ、で示されている。第２の接続要求のための対応す
る０、７間はＲ２、Ｌ２、Ｗ２で示されている。図示の
ように、第２の読取りは、第１の読取り結果が論理ゲー
トの幾つかのレベルを通過して伝搬中である。 第４８図に示すように、ネットワーク制御器メモリの多
重コピー等が使用れるときは、第４５図に示すように、
対応する４つの書き込みが行われる前に、４つの読み込
みを行うことが可能である。 代替態様として、第１の人口と第１の出口との間の経路
、および第２の人口と第２の出口との間の経路、で衝突
があるかどうかをチエツクする代わりに、選択された経
路があたかも衝突することがないかのごとく単に処理し
、もし衝突が起きた場合は、第２の入口と第２の出口と
の間で代替経路を選択することが可能である。衝突の存
在は、第２の選択経路に対する話中空き指示信号のいず
れかが話中とマークされているかどうかで検出される；
話中とマークされている場合は、すでに話中として検出
したものを除き、その第２の経路に対する話中−空き指
示信号は、空きとして保留されなければならず、第２の
入口および出口の間の代替経路の探索が行われる。 多くのＥＧＳネットワークにおいては、２つの接続要求
が分離している確率は高い。Ｎ個の入口およびＭ個の出
口と、３個の段と、および段ｉにおける各スイッチ上に
ｎ０個の入口および段ｉにおける各スイッチ上にｍｉ個
の出口、ここでとを有する。ＥＧＳネットワークを考え
てみよう。 Ｌ　（ａ、ｂ）を入口ａと出口すとの間の全ての経路内
の全てのリンクのセット、Ｓ　（ａ、ｂ）を入口ａと出
口すとの間の全ての経路の全てのスイッチのセット、お
よびΦを空すなわちゼロセットと定義する。これらの定
義を用いて次の定理を説明する。 リンク分離経路の定理： もしｔ≧Ｕのみならば、 Ｌ（ｘ、ｙ）白Ｌ（ｘＺｙ’）＝φ スイッチ分離経路の定理： もしｔ≧Ｕのみならば、 Ｓ（ｘ、ｙ）　（＞　Ｓ（ｘ’、ｙ’）　＝φＬｗＪ　
　はＷ以下の範囲の最大整数、および 「Ｗｌ、　　はＷ以上の範囲の最小整数である。 任意に選択されたｘ、ｙおよびＸ′、ｙしては、２つ′
のケースを考える。； ケース０； に対 ＸおよびＸ゛はＮ個の入口のセットから交替に選ばれ、
すなわちＸおよびＸ′は同じ入り日であってもよい。同
様に、ｙおよびｙ′はＭ個の出口のセットから交替に選
ばれる。このケースに対しては変数β−０とセットする
。 ケース１： ＸおよびＸ′もｙおよびｙ′もいずれもＮ個の入口およ
びＭ個の出口のそれぞれのセットから交替では選ばれ無
い。従って、　　Ｓ７　及びＳ８　である。このケース
にたいしてはβ−１とセットする。 リンク分離経路の確率： Ｌ（ｘ、ｙ）（Ｉ　Ｌ（ｘ’、ｙ’）　＝φ　であ６ｆ
ｌｉ；ｉ、によってえられる。 スイッチ分離経路の確率； Ｓ（ｘ、ｙ）　（Ｉ　Ｓ（ｘ・９．・）工φ　である確
率は、によって与えられる。 ｌｏｇ２　Ｎ≦Ｓ≦２　ｌｏｇ２　Ｎ：に対して；Ｐ（
分ｉ！Ｉｆ）−Ｐ（与えられた入口／出口対の間の全て
の経路は他の入口／出口対空スイッチおよびリンクが分
離している）− いくつかの経路に対して、共通のスイッチを有する２つ
の入口／出口対を選択するには、通りの方法がある。 ２つの入口／出口対を選択するには、 ＝５１２、 Ｓ−９に対しては、 インターセクト経 由を有する２つの入口／出口対を選択するにはまた２つ
の入口／出口対を選択するには従って、 さらに、 （３対のうち少なくとも２対が分離） ９９９９９６１３、 （各４対が他の３対か ら分離） ９０９４、 （５対のうちある４対 か分離） ９６ である。 ホトニックシステム１０ ホトニックシステム１０（第１図）の説明に対しては、
ファンアウトセクション（拡張）、交換セクション及び
ファンインセクション（第２図）を含むＮ個の入力、Ｍ
個の出力のネットワークのみを考える。交換セクション
内の全てのノード段は、ＮＦ／２個の２人力、２出力交
換ノードをａする。ファンアウトセクションは、Ｎ個の
人力の各々を、交換セクションの入力において、Ｆ個の
リンクに多重分岐する。従って、交換セクションに入る
リンクはＦＮ個存在する。交換セクションは、８個のノ
ード段を有し、各ノード段は先行ノード段と後続のノー
ド段とに相互接続されて、完全シャツフル等価相互接続
を形成する。ファンインセクションは、Ｆ個のリンクの
セットをグループにまとめて、Ｆ個のリンクの各グルー
プをＮ個の出力の異なるものに接続する。 クロスオーバ相互接続は、［・ボロジー的に完全シャツ
フル相互接続に等価である。第５２図、第５３図は、Ｎ
−４、ｐ　ｍ　２、Ｓ−４を有するネソトワークの２つ
の具なる２次元態様である。ネットワーク２１０１　（
第５３図）は、クロスオーバ態様を用い、またネットワ
ーク２１０２（ｍ５３図）は、シャツフル態様を用いる
。２次元クロスオーバネットワーク２１０１におけるノ
ードは、ネットワーク２１０１が２次元シャツフルネッ
トワーク２１０２と同じノード接続性を有するように番
号を付は替えである。また、シャツフル相互接続は、リ
ンク段からリンク段へと不変であるが、一方、クロスオ
ーバ相互接続は、リンク段からリンク段へ変化する。 ３次元クロスオーバネットワーク２１０１（ｍ５５図−
第５７図）は、トポロジー的に第３４図−第３６図の２
次元クロスオーバネットワーク１１７０に等価である。 ネットワーク１１７０においては、与えられたノード段
の各ノードにはＯから３１までの番号が付けられている
。ネットワーク１１７０は、ハーフクロスオーバネット
ワークであるので、それはクロスオーバ接続とストレー
ト接続との両方を含む。ノード番号０ないし３１が、２
進アドレス００ｏＯｏないし１１１１１として表わされ
るならば、クロスオーバ接続は、ある段のノードは次の
段においてｐ個の下位の行のビット位置の各々が異なる
２進アドレスを有するノードに接続されるように行なわ
れる（ここでｐはたかだか５に等しい正整数である）。 従って、段Ｏのノード０　（０００００）は、段１のノ
ード１　（００００１）に接続され、段１のノード０（
０００００）は、段２のノード３　（０００１１）に接
続され、段２のノード０　（０００００）は、段３のノ
ード７（００１１１）に接続され、段３のノードＯ（，
０００００）は、段４のノード１５（０１１１１）に接
続され、段４のノード０（０００００）は、段５のノー
ド３１　（１１１１１）に接続され、段５のノードＯ（
０００００）　は、段６のノード１　（００００１）に
接続され、段６のノード０　（０００００）は、段７の
ノード３（０００１１）に接続され、段７のノードＯ（
０００００）は、段８のノード７（００１１１）に接続
されている。ストレート接続に対しては、ある段のノー
ドは、次の段において同じ２進アドレスを有するノード
に接続される。３次元クロスオーバネットワーク２１１
０（第５５図−第５７図）は、ノード番号０ないし３１
がある行をノード類に進み、次の行に移って逆方向に進
むというように蛇行して付けられたときに、２次元クロ
スオーバネットワーク１１７０（第３４図−第３６図）
と同じノード接続性を達成する。またある段は、水平接
続のみで相互接続され（同じ行内のノードのみが相互接
続され）、及び他の段は、垂直接続のみで相互接続され
る（同じ列内のノードのみが相互接続される）。さらに
一般的には、ネットワークがノードの２次元配列で構成
されるならば、各配列は０列及びＲ行を有し、クロスオ
ーバ接続は次のように定義される二〇からＲＣ−１まで
の整数に対応する２進アドレスがそれぞれ、ある行をノ
ード類に進み次の行に移って逆方向に進むというように
蛇行して付けられたとき、ある配列内の各ノードは後続
の配列においてｐ個の下位の桁のビット位置の各々が異
なる２進アドレスを有するノードに接続され、ここでｐ
は高だかｌｏｇ　２（ＲＣ）に等しい正の整数である。 ホトニックシステム１０は、ファンアウト及びファンイ
ンセクション内に並びに交換セクション内に２人力、２
出力交換ノードを含む。ネットワーク２１１２　（ｍ５
９図）はこのタイプのクロスオーバネットワークの１例
である。第５９図において、使用されないノー・ド及び
リンクは破線で示されている。ファンアウトセクション
内の各段は結局２個のファンアウトとなるので、Ｆ個の
ファンアウトを達成するためにｌｏｇ　２　Ｆ個の段が
必要となる。同様に、Ｆ個のファンインのためには、ｌ
ｏｇ　２　Ｆ個の段が必要となる。従って、交換セクシ
ョンに８段を設け、かっＦに等しいファンアウト及びフ
ァンインを有するネットワーク内のノードの総数（Ｔ）
は、Ｔ−３＋　２　ｌ　ｏｇ　２　Ｆによって与えられ
る。ネットワーク２１１２は、Ｎ−４、Ｆ−４、Ｓ−２
のパラメータを有するので、ノード段の合計数は６であ
る。 ｎｘｍモジュールは、その０間の論理和をそのｒｎ個の
出力の全てに伝達するノードであるこ。ホトニックシス
テム１０は、交換、ノードとして２モジユールを用いて
態様化されている（全容量ノドを有すると（仮定した第
３４図−第３６図のネットワーク１１７０とは異なる）
。システム１ｏは、任意の与えられた２モジユールが任
意の時刻に唯１つの能動人力を有するように制御される
。２千ジユールの幾つかの電子式態様化を光学対応部品
と共にここで説明しよう。 １つの電子式２モジユール態様は、トリステート（ｔｒ
ｘ−ｓｔａｔｅ）バッファ２１２０　（第６０図）に基
づいている。第６】図の真理表はトリステートバッファ
の動作を定義する。も１．トリステート制御人力が低（
０）であるならば、出ノノは能動人力信号を再生したも
のである。もしトリステート制御入力が高（１）である
ならば、出力はトリステート化されて高１インピーダン
スとして現れる。 トリステートバッファは入力において布線−ＯＲ方式で
接続された信号の中から唯１つの能動人力信号のみを受
は取るので、少なくとも１つの信号は先行段によって不
１ｊＬ化またはトリスチー１・化されなければならない
。 光学式２モジユールを態様化するために、反転ｌ・リス
テートバッファ２１２２（第６２図）に類似の光学デバ
イス２１２５（第６３図）が使用１１Ｊ能である。この
デバイスは３個ダイオードＭ−ＳＥＥＤであって可能化
Ｓ−３ＥＥＤともいう。１９８９年１月２４１」何でエ
イ・エル・レンチ１ン（Ａ、１４．　Ｌｅｎ　Ｌ　ｉ　
ｎｅ）に光行された米国特許第４．８゜Ｏ，２６２号明
細書ニ記載のＭ−３ＥＥＤ　（Ｍ−＝−３）は、電気的
に直列に接続された量子井戸ダイオードを有しく第６３
図）、第６４図の真理表によって定義される。光学パワ
ーが存在したとして２進の１が符号化され、また光学パ
ワーが不作即ち所定しきい値より小さいとり、て２進０
が符号化されると仮定する。第６３図において、３個の
ダイオードにはＳ　（セット）、Ｒ（リセット）及びＥ
（可能化）と記号が付けられている。真理表は、Ｅダイ
オードがそれに向けられた光学パワーを白゛するとき、
Ｓ及びＲダイオードはｌ−Ｒフリップフロップとして動
作することを定義している。Ｅダイオードがそれに向け
られた光学パワーを有さない（光学出力が所定しきい値
より小さい）とき、クロック信号または出力信号が、３
個のダイオードに向けられた場合ＳまたはＲから光学パ
ワーは伝送されない。 Ｍ−８ＥＥＤの動作はトリスチー１−バッファの動作に
類似する。この説明では、図の頂部レールは正のレール
であり、底部レールは負のレールであると仮定する。こ
の結果、頂部（正の）レール上の光学パワーの存在、及
び底部（負の）１ノール上の光学パワーの不在として、
２進１が符号化される。Ｓ−Ｒフリップフロップは反転
バッファとして動作する。データストリームは２相アプ
ローチを用いてＳ−Ｒフリップフロップを通して伝送さ
れ、この場合ビット周期の前半の間に１ビツトが記憶さ
れ、またビット周期の後半の間に１ビツトか次の段に伝
送される。各ビット周期は書込みサイクルとその後に続
く読取りサイクルを含む。 読取りサイクルの間にＭ−５ＥＥＤの３個のダイオード
の全てに、クロック信号またはパワー信号が向けられる
。向けられた信号はＭ−３ＥＥＤによって変調され、結
果として得られた出力信号は前記サイクル中に記憶され
たビットの反転を表わず。Ｑ出力はＲ，−５のフリップ
フロップのＲ入力に０屈してるので、データかＭ−３Ｅ
ＥＤを経由Ｉ７て伝送されるときデータは反転される。 ｌ−Ｒフリップフロップに入った２進１はデバイスをリ
セットし、かつ（Ｓ−Ｒフリップフロップのクロックが
進められたとき）２進０として伝送される。 Ｍ−５ＥＥＤ２１２５　（第６３図）は反転バッファ２
１２２（第６２図）の機能を大行する。反転バッファの
多重段を経由して伝送されるデータは順次に反転される
ので、偶数番号の段に対してはこの反転は影響を与えな
い。もし奇数番号段があれば、もう−回反転すれば、そ
の出力において有効となるであろう。 第２の電子式２モジユール２１３０を第６５図に示す。 対応の真理表が第６６図に与えられている。２モジユー
ル２１３　＋）においては、２つの入力信号がＯＲゲー
トによって給金されている。ＯＲゲートの出力はＡＮＤ
ゲートに伝送され、ここでデータ信号に対して可能化制
御信号が結合される。もし可能化制御信号が高（１）で
あるならば、データは２つの出力に伝送される。もし可
能化制御信号が低（０）であるならば、２モジユールは
不能化されて出力は論理０に保持される。ＯＲゲートへ
の２つの人力の一方が先行段の２モジユールによって不
能化されなければならない。もしそうでないと、データ
はＯＲゲートの出口で結合されて訳がわからないものと
なるからである。電子式２モジユール２１３０は、トリ
ステートバッファの不能化出力において発生された高イ
ンピーダンスの代わりに不能化出力において論理Ｏを発
生する。従って、２モジユールの２つの入力を布線（ワ
イヤ）ＯＲ結線する方法は使用されず；論理ＯＲゲート
が必要とされる。 光学頭載に２モジユールを態様化するために、ＯＲ／Ａ
ＮＤ論理の幾つかの変更態様が使用される。ホトニック
システム１０のこの実施態様においては、３次元ネット
ワークを態様化するために２抽類の２モジユールが使用
される。第６５図のＯＲ／ＡＮＤ態様を使用する代りに
、２種類の２モジユールの基礎としてＮ０Ｒ１０Ｒ態様
２１３２（第６７図）及びＮＡＮＤ／ＡＮＤ！ｒ３様２
１３６（第７０図）が使用される。 Ｎ０Ｒ１０Ｒ態様２１Ｂ２　（第６７図）は、ＮＯＲゲ
ートにおいて２つの人力データを結合するが、それがＮ
ＯＲゲートを通して伝送されるときに入力データの向き
を反転する。反転されたデータはＯＲゲートに伝送され
、ここで不能化制御信号と結合される。不能化制御信号
が低（０）のとき、反転されたデータは２つの出力に伝
送される。 不能化伝送信号が高（１）のとき、２モジユールは不能
化されて出力は論理１に保持される。２つのＮＯＲゲー
ト人力の１つは前段における２モジコールからの不能化
された論理０信号でなければならない。Ｎ０Ｒ１０Ｒ２
モジユール態様はその不能化された出力において論理１
を発生するので、その不能化された出力において論理０
を発生する第２のタイプの２モジユールが必要とされる
。 ＮＡＮＤ／ＡＮＤ態様２１３６　（第７０図）はＮＡＮ
ＤＡＮＤゲートて２つのデータ人力を結合するが、それ
がＮＡＮＤＡＮＤゲートして伝送されるときに入力デー
タの向きを反転する。反転されたデータはＡＮＤゲート
に伝送され、ここで不能化制御信号の反転と結合される
。不能化制御信号が低（０）のとき、反転されたデータ
は２つの出力に伝送される。不能化制御信号が高（１）
のとき、２モジユールは不能化されて出力は論理０に保
持される。２つのＮＡＮＤＡＮＤゲー１人力は前段にお
ける２モジユールからの不能化された論理１信号でなけ
ればならない。 相互接続内でもしデータの反転が起こらないならば、Ｎ
０Ｒ１０Ｒ２モジユールはＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュー
ルを有する段に先行する段に使用してもよく、またＮＡ
ＮＤ／ＡＮＤ２モジュールはＮ０Ｒ１０Ｒ２モジユール
を有する段に先行する段に使用してもよい。Ｎ０Ｒ１０
Ｒ２モジユールとＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールとの交
互段を含むシステム２モジユール態様の両方にχ；１す
る不能化信号上の要求を満たす。 １９８８年６７１２８日付でエイチ・ニス・ヒントン（
１１，ｓ、ｌｌ！ｎＬｏｎ）他に発行された米国特許第
４゜７５４．１３２号明細書に記載の対称自己電気光学
効果デバイス（Ｓ−３ＥＥＤ）が両タイプの２モジユー
ルの機能を提供するのに使用される。Ｓ−３ＥＥＤ論理
ゲートを経由してピットストリームが伝送されるとき、
各ビット周期内で、時間順に３つの機能が実行される。 第１のプレセット周期内で、Ｓ−３ＥＥＤはその出力Ｑ
　（ｔ）が周知の２進数であるような周知の状態に強制
される。 第２の書込み周期内で、Ｓ−３ＥＥＤの新しい状態を書
込むために二重レール人力データが使用される。Ｓ−３
ＥＥＤ窓は垂直方向に配向されていると仮定し、頂部窓
をＲ（リセット）人力といい、また底部窓をＳ（セント
）入力という（第６８図及び第７１図）。頂部窓からの
出力をＱ出力といい、また底部窓からの出力をＱ出力と
いう。５ＳＥＥＤは、ある光学窓に入るパワーの、他の
光学窓に入るパワーに対する比率が所定のしきい値Ｔを
越えたときに状態を変化するところの比率デバイスであ
るる。もしＳ窓に入るパワーがＰｓであり、Ｒ窓に入る
パワーがＰＲであるならば、もしＰ８／Ｐｌ？〉Ｔであ
る場合Ｓ−３ＥＥＤは（Ｑ［ｔ＋１］−１）にセットさ
れる。Ｐｌ？／Ｐｓ〉Ｔであるならば、Ｓ−３ＥＥＤは
（Ｑ［ｔ＋１ｌ−０）にセットされる。第３の読取り周
期内で、Ｓ−５ＥＥＤの新しい状態が読取られて次の段
に伝送される。同じ強さの高出力クロック信号またはパ
ワー信号をＲ及びＳ人ノノの両方に加えることにより、
クロック信号は変１Ｈされて、Ｓ−５ＥＥＤ内に現在記
憶されている二重レール情報を表わす２つの不等強度を
有して窓から反射される。Ｓ−５ＥＥＤがセットされて
いるときは、Ｑ出力パワーがＱ出力パワーより大き（、
Ｓ−３ＥＥＤがリセットされているとき、Ｑ出力パワー
はＱ出力パワーより大きい。第５８図に示すＳ−３ＥＥ
Ｄ配列５００は、ネットワーク２１１０（第５５図−第
５７図）及びホトニックシステム１０（第１図）のノー
ド段の各々を態様化するのに使用される。この実施例に
おいては、例示の為に、配列５００は４×８の矩形であ
るが、このような配列は代表例では光検出器配列が正方
配列となるように態様化される。 プレセット、書込み及び読取り周期期間は、クロックま
たはパワー信号、プレセット信号及び不能化信号（連続
不能化信号もまた可能である）を発生するレーザダイオ
ードのパルスレートによって決定される。レーザダイオ
ード３０Ｌ　４０１．４５１を駆動する電子式クロック
信号のタイミング制御が第７３図の回路によって提供さ
れる。第７３図のワンショット４５２の出力パルスは代
表例では、１ビット周明の１／４より小さい期間Ｔｓｈ
ｏｔを有し、かつデータビット流れに周期化される。第
７４図の回路は、段の間の光伝搬遅延を説明するために
電子式信号経路にもし適切な遅延線（図示なし）が追加
されるならば、例えばシステムの３つの段におけるレー
ザを駆動するのに使用ｉｉＪ能であろう。第７５図は３
段用の代表的なタイミング図表である第７５図において
、入力データはＲＺ　（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ
）フォーマットを用いて、フォーマット化されること、
及び入力に到着する連続ビットにアルファベットの順の
Ａ、Ｂ。 Ｃ，Ｄ、Ｅとラベルが付けられることを仮定する。 各ビット周期の第１の半分の間にデータは、奇数番号の
Ｓ−５ＥＥＤ配列内に書込まれ、個数番号のＳ−３ＥＥ
Ｄ配列から読取られる。各ビット周期の第２の半分の間
にデータは、偶数番号のＳ−３ＥＥＤ配列内に書込まれ
、奇数番号の配列から読取られる。従って、データは、
マスクスレーブフリップフロップのシフトレジスタのパ
イプライン化様式でネットワーク内において伝送される
。 奇数番号のＳ−３ＥＥＤ配列は、マスタフリップフロッ
プとして作動し、偶数番号のＳ−５ＥＥＤ配列は、スレ
ーブフリップフロップとして作動する。 データは、配列１に加えられるクロック信号及びプレセ
ット信号の両方とも低（オフ）の区間においてｌ−５Ｅ
ＥＤ配列ｌに書込まれる。この区間内に前段（ｉ−１）
からのデータが配列ｉに伝送される。Ｓ−５ＥＥＤ配列
ｉ内のクロックが低（オフ）のとき、Ｓ−３ＥＥＤ配列
（ｉ−１）内のクロックは高（オン）にセットされる。 これによりＳ−５ＥＥＤ配列ｉはデータとプレセット信
号とを同時に受取ることが可能である。プレセット信号
は低い光パワーのいかなる影響にも打勝つだけの十分な
光パワーを有する。ワンショット４５２によって発生さ
れるパルス区間は書込み区間の長さを定義する。特に、
人力ビット期間の長さがＴｂＩＬ／２であり、ワンショ
ット期間がＴｓｈｏｔであるならば、Ｓ−３ＥＥＤ配列
に対する読取り期間はＴ、、ｔ／２であり、書込み期間
は（ＴｂＩｔ／２）−Ｔｓｈｏｔである。データとして
各Ｓ−５ＥＥＤに到達する差動パワーは書込み期間内に
５ＳＥＥＤの状態をセットするのに十分でなければなら
ない。 ２モジユール２１３２　（第６７図）の機能は第６８図
に示すようにそれに加えられる信号を有するＳ−３ＥＥ
Ｄ２１３４によって実行される。Ｓ−５ＥＥＤ２１３４
からなる光学式２モジユールに対する真理表が第６９図
に与えられている。Ｓ−５ＥＥＤの状態は、プレセット
期間内にＲ人力にパルスを与えることによって最初はＱ
　［ｔ］　−〇にセットされると仮定する。Ｐ　（Ｓ）
及びＰ（Ｒ）とラベルが付けられている欄は書込み期間
内にＳ−３ＥＥＤ窓の各々に入ってくるパワーを示す。 記載されているように、 ｐ　（Ｓ）　−Ｐ　（Ｉ　　Ｏ）　十Ｐ　（１１）　十
Ｐ　（不ｎ 脂化）であり、Ｐ　（Ｒ）　−Ｐ　（１０）　＋Ｐ　（
Ｉｎｌ）である。説明のために代表的なパワー値を仮定
する。データ人力Ｉ　Ｏｌｌ　１、Ｉ　Ｏｌｎ　　　　
　　　ｎ　　　　　　　ｎ ｌ　１のいずれかの上の能動信号は３．０パワーユニッ
トを提供し、一方弁能動信号は各々１．０パワーユニツ
トを提供する。従って、前段におけるＳ−５ＥＥＤのコ
ントラスト比は３：１である。 不能化信号が能動化されたとき、それは７．１パワーユ
ニツトを提供し：それが能動化されないとき、それは０
．０７１パワーユニツトを提供する。 従って、不能化信号を制御する空間光変調器は１００：
１のコントラスト比を有するものと仮定する。Ｓ−３Ｅ
ＥＤ比しきい値Ｔは１．５に等しいと仮定する。従って
、もし比Ｐ　（Ｓ）　／Ｐ　（Ｒ）が１，５より大きい
ならば、出力はＱ　［ｔ＋１］−１にセットされる。も
し比Ｐ　（Ｒ）　／Ｐ　（Ｓ）が１，５より大きいなら
ば、出力はＱ［ｔ＋１］−０にリセットされる。もし比
Ｐ　（Ｓ）　／Ｐ　（Ｒ）が０．６６７と１．５との間
であるならば、出力は変化せず；従ってＱ　［ｔ＋１１
−Ｑ　［ｔ］　−０であってプレセット出力状態である
。読取期間における出力の読取りは第６９図の真理表の
最終欄に与えられている。 ２モジユール２１３６　（第７０図）の機能は第７１図
に示すようにそれに加えられる信号を有するＳ−３ＥＥ
Ｄ２１３８によって実行される。Ｓ−３ＥＥＤ２１３８
からなる光学式２モジユールに対する真理表が第７２図
に与えられている。第７１図の態様は不能化信号がＳ入
力からＲ人力に移動され、プレセット信号がＲ人力から
Ｓ入力に移動されたことを除いては、第６８図の態様に
極めて類似する。Ｓ−５ＥＥＤの状態は、プリセット期
間内にＳ人力にパルスを与えることによって最初はＱ　
［ｔ］−１にセットされる。パワーレベルに関する同一
仮定を用いて、読取期間における出力の読取は第７２図
の真理表の最終欄に与えられている。 ２モジユール光学態様について、一方が３個ダイオード
のＭ−８ＥＥＤを用い他方が２個ダイオードのＳ−８Ｅ
ＥＤを用いるという２挿類の基本アプローチを説明して
きた。Ｍ−３ＥＥＤアプローチは、それが２つのレーザ
（１つはクロックまたはパワー信号用及び１つは可能化
信号用）を必要とするのみであるという利点を有し、他
方でＳ−５ＥＥＤアプローチは３つのレーザ（１つはク
ロックまたはパワー信号用、１つは不能化信号用及び１
つはプレセット信号用）を使用する。しかしながら、Ｍ
−ＳＥＥＤアプローチは２つではなく３つのダイオード
を必要とし；従って、Ｍ−５ＥＥＤが追跡されるときシ
ステム光学は大きな分野をイメージ化しなければならな
い。第１図のホトニックシステム１０においては、Ｓ−
３ＥＥＤアプローチが使用される。 クロスオーバ接続におけるＳ−５ＥＥＤの向きと交差リ
ンクを含む面の向きとの間の関係は、全体ネットワーク
の設計に影響を及ぼす。この関係は、ネットワークの特
定段に用いられる２モジユール（ＮＯＲ１０ＲまたはＮ
ＡＮＤ／ＡＮＤ）のタイプを決定する。Ｓ−３ＥＥＤは
第５８図に示すように止置方向に配向されていると仮定
する。 次に水平クロスオーバ接続は、交差リンクが５ＳＥＥＤ
ダイオードによって形成される線に直角な平面を形成す
るところのクロスオーバであると定義される。乗置クロ
スオーバ接続は、交差リンクがＳ−３ＳＥＤダイオード
によって形成される線に直角な平面を形成するところの
クロスオーバであると定義される。 水平クロスオーバ段に水平交差接続及びストレート接続
を提供するために、第１図及び第９３図の光学ハードウ
ェアモジュール５１が使用される。 ストレート接続は平面ｆ！　１０８によって提供され、
また水平交差接続はプリズム鏡１０１５によるか、また
は１一つより多い交差接続を必獣とするならばプリズム
鏡配列１１０（第８４図）によって提供される。プリズ
ム鏡配列１１０は垂直方向に配向されたそれのＶ溝をイ
ｆして水平シフトを提供する。 結果とし°７：ｍられる２つの連続Ｓ　　５ＥＥＤ配列
間の水平クロスオーバ段を提（ｊ（するために、第９３
図の光学ハードウェアモジュール５］の変更態様が使用
される。交差接続を提供するプリズム鏡が光軸の周りに
９０度回転される。多重交差を必要とする垂直クロスオ
ーバ段に対しては、プリズム鏡配列か９０度たけ回転さ
れる。その結果、プリズム鏡配列のＶ？Ｍは水平方向に
配向されて垂直シフトを提供する。垂直クロスオーバ股
肉の交差接続もまたデータレールを交差する。二重レー
ルシステム内でレールを交差することはデータビットを
反転することと等価である。もしストレート接続が第９
３図に示すようなミラーを用いて態様化されるならば、
ストレート接続に沿って進行するデータビットは反転さ
れない。リンク股肉のビットのあるものは反転され、他
のものは反転されないので、どの発信データストリーム
が反転されなかったかを決定するためには、システムの
出力において装置が必要となる。これはネットワークを
通して経路選択された全ての経路に関する情報を必要と
する。この問題を回避するために、垂直クロスオーバ段
のストレート接続内のデータビットもまた二重レールを
交差することによって反転される。これは第９３図のミ
ラー］０８を極めて狭いＶ？ｉＷを有するプリズム鏡配
列によって置換えることにより達成される。これらの溝
の幅はＳダイオードとＲダイオードとの間の間隔に一致
し、従って７各Ｓ−３ＥＥＤの出力の位置を反転してこ
れにより二重レールデータを反転する。結果として得ら
れる２つの連続するＳ−５ＥＥＤ配列の間の垂直クロス
オーバ接続を第７７図に示す。 水平クロスオーバ段の両側の２モジユールは垂直クロス
オーバ段の両側の２モジユールと異なった設計がなされ
る。不能化出力データの値は、Ｎ０Ｒ１０Ｒ２モジユー
ルに入った不能化データが論理１であり、一方ＮＡＮＤ
／ＡＮＤ２モジュールに入った不能化データが論理Ｏと
なるようにｆｆｌ制御される。水平クロスオーバ段のみ
を４えた前の説明において、Ｎ０Ｒ１０Ｒ２モジユール
とＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールとの間で交換するネジ
１〜ワークは必要な不能化出力を提供する。しかし、ネ
ットワークに垂直クロスオーバ段が加えられるときは設
計ルールは修正される。垂直クロスオーバ接続を通過す
る全ての二重レールデータは接続によって反転されるの
で、Ｎ０Ｒ１０Ｒ２モジユールの不能化出力（論理１）
は垂直クロスオーバによって反転され、論理１としてそ
のまま次の段山のＮ０Ｒ１０Ｒ２モジユールの入力内へ
通過される。同様に、ＮＡＮＤ１０Ｒ２モジュールの不
能化出力（論理Ｏ）は垂直クロスオーバによって反転さ
れ、論理０としてそのまま次の段山のＮＡＮＤ／ＡＮＤ
２モジュールの入力内へ通過される。 従って、垂直クロスオーバ段の両側の２モジユールは両
方とも同じタイプ（ＮＯＲ１０ＲまたはＮＡＮＤ／ＡＮ
Ｄ）であるべきである。次の５つの設計ルールが適用さ
れるであろう：〈１）第１のノード段は、通常前段から
受取られる不能化入力を置換えるために１セツトの論理
１信号を発生する必要がないようにＮ０Ｒ１０Ｒ２モジ
ユールを使用すべきである、（２）前記ノード膜内のＮ
０Ｒ１０Ｒ２モジコールと前記リンク股肉の水平クロス
オーバとに続く任意のノード段はＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モ
ジュールを使用ずべきである、（３〉前１紀ノード段内
のＮ０Ｒ１０Ｒ２モジユールと及び前記リンク股肉の垂
直クロスオーバとに続く任意の２ノ一ド段はＮ０Ｒ１０
Ｒ２モジユールを使用すべきである、（４）前記ノード
膜内のＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールと前記リンク股肉
の水平クロスオーバとに続く任意のノード段はＮ　ＯＲ
１０Ｒ２モジユールを使用すべきである、及び（５）前
記ノード段のＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールと及び前記
リンク股肉の垂直クロスオーバ接続とに続く任意の／　
−ト段ハＮ　ＯＲ１０Ｒ２モジユールを使用すべきであ
る。これらのルールは、Ｓ −５ＥＥＤ窓は垂直方向に配向されているとの阪定を基
礎にしている。このルールは、水平クロスオーバ段の両
側では異なるタイプの２モジユールが使用されることと
垂直クロスオーバ段の両側では同じタイプの２モジユー
ルが使用されることとを必要とする。もしＳ−３ＥＥＤ
の窓が水平方向に配向されるならば、設計ルールは、垂
直クロスオーバ段の両側では異なるタイプの２モジユー
ルが使用され、及び水平クロスオーバ段の両側では同じ
タイプの２モジユールが使用されるというように変わる
であろう。 ホトニックシステムネットワークを設計するために５つ
の設計ルールが使用されるならば、ネットワーク内を通
過するデータリストリームはそれらが多段ネットワーク
を通して経路選択されるときに何回も反転される。全て
のノード段においてＮＯＲ及びＮＡＮＤゲートの機能に
よって反転が起こり、垂直クロスオーバリンク段におい
ても反転が起こる。全ての反転操作はネットワーク全体
として考えなければならない。もしデータがネ・ソトワ
ークを通過したときに奇数回反転されたならば、データ
の向きを修正するためにさらにもう１つの反転機能が追
加される。この追加の反転機能は、例えば、２モジユー
ルの余分の段を追加することにより、ネットワーク出力
においてインターフェースエレクトロニクス内のデータ
を反転することにより、または出力ファイバマトリック
スを適切なＳ−３ＥＥＤダイオードと一致させることに
より＋ｌｔされよう。例えば、９つのノード段を含むネ
ットワーク２２００　（第７８図）を考える。 第７８図において、ネットワークを通過する単一経路は
太線で区別されている。第７９図は第７８図の単一経路
の２モジユールからなるリンクされた２モジユールの１
つのラインと、付属の不能化された２モジユールとを示
す。ネットワーク内の柾々の点におけるデータの向滲が
示されている。 垂直リンク段における反転もまた示されている。 ネットワーク２２００の出力においてデータは反転され
ている。従って、データをその最初の形式に戻すために
ネットワークの出口においてデータはもう一度反転され
なければならない。 ２モジユールネツトワーク用に使用される経路選択方法
は、例えば全容量交換ノードのネットワーク用に使用さ
れる方法と異なる。全ての２モジユールは、第８０図に
示すように前記ノード段における２つのモジュールから
データを受取り、次のノード段における２つの２モジユ
ールにデータを送る。能動データ経路は連続するノード
段の任意の対内の２つの２モジユールに影響を与える。 第８０図を・参照すると、もしノード段ｊ内の２モジユ
ールＡが能動化されるならば、２モジユールＡから出力
はノード段ｊ＋１内の２つの２モジュールＣ，Ｄに加え
られる。点対点操作をするために、データを受取るノー
ド段ｊ＋ｌ内の２つの２モジユールのうちの一方のみが
可能化されてデータをノード段ｊ＋２へ送る。段ｊ＋１
内の他方の２モジユールは不能化される。２モジユール
Ｃが可能化され、２モジユールＤが不能化されると仮定
しよう。２モジユールＤは能動データ経路を有していな
いとはいえ、２モジユールＤに接続されているノード段
ｊ内の他方の２モジユールＢは、２モジユールＤを経由
してデータを通過させることができない。もし２モジユ
ールＢからのデータを伝搬するように２モジユールＤが
可能化されたならば、２モジユールＢから２モジユール
Ｄの入力に到達したデータは、同様に２モジユールＡか
ら２モジユールＤに到達したデータによって機能が殺さ
れる。２モジユールＤは２モジユールＡから２モジユー
ルＣにデータを送る能動データ経路によって機能が殺さ
れる。従って、２モジユールＢは使用可能ではない。結
局、２モジユールベースネツトワーク内のノードは次の
３つの状態のいずれかにある：（１）それが能動呼を伝
搬して話中である、（２）それを通過する呼を持たずそ
れは空きである、または（３）それは空きであるが同−
段の他の２モジユールを通過する呼の存在によって機能
が殺されている。従って、もし呼がＹ個の段を有する２
モジユールベースネツトワークを通過させられるならば
、呼を伝搬するためにそれはＹ個の能動モジュール（各
段に１個ずつ）を使用し、それは（Ｙ−１）個（第１の
ノード段を除く全ての段に１個ずつ）の空き２モジユー
ルの機能を殺してしまう。また、それらが次の段の能動
な２モジユールと、機能が殺された２モジユールとに接
続されているのみなので使用されえない（Ｙ−１）個の
空き２モジユールも７ｆ在する。 ２モジユールネツトワークは、任意の峙間においては前
記段から受取られた信号のうちの高だか１つが能動であ
るように１１制御される。各ノートドは、同−段の他の
１つのノードであってそのノードが前記段の同一の２つ
のノードから信号を受取るようにそれらに接続されてい
るところのノードに付属している。各段の各ノードに対
する話中／空き情報が記憶されている。１つの段の所定
のノードは、所定のノードと、その所定のノードに付属
したノードとが空きとマークされているときのみネット
ワーク内の接続の一部として使用されるように選択され
る。選択後、所定のノードは話中とマークされる。 自由空間光学 以下の説明は、本実施態様においてはＳ−３ＥＥＤであ
るところの交換デバイスの２次元配列を用いて、ホトニ
ックスジステム１０（第１図）の光学交換ファブリック
に対するハードウェア要求を同時に満足させる光学技術
の組合わせに関する。 エレクトロニックシステムにおけると同様に、それに沿
ってデータ信号が流れる相互接続経路は全システムのほ
んの一部である。ホトニックシステム１０内の各Ｓ−３
ＥＥＤ配列５００は次のことが必要である。：（１〉デ
ータ入力イメージをＳ−５ＥＥＤヘリレーすること、（
２〉パワー人力イメージをＳ−８ＥＥＤヘリレーするこ
と、（３〉制御人力イメージをＳ−３ＥＥＤヘリレーす
ること、（４〉データ接続（クロスオーバ整合ネットワ
ーク）、（５）データ、パワー及び制御人力に対するビ
ーム結合、及び（Ｂ）次の段へのデータ出力。これらの
条件は、各Ｓ−５ＥＥＤ配列に対して殆ど同一であり、
従って、各段に対する要求に合わせるように使用される
光学ハードウェアモジュールには殆ど変りがない。 第８１図はホトニックシステム１０の一部の機能ブロッ
ク図である。人力ファイバ上のデータ信号に調整され、
データ入力装置４０によって空間的に整合される。種々
の段に必要とされるクロスオーバ相互接続は、光学クロ
スオーバ相互接続装置１００によって提供される。パワ
ー及び制御人力を形成するスポットの配列は、パワー及
び制御ユニット３００及び４００によって発生される。 全てのスポット配列（データまたは情報信号、パワーま
たはクロック、及び制御）は単一のスポット配列に粘合
されてＳ−５ＥＥＤ配列５００上にイメージ化される。 結合はビーム結合装置２００により行われる。Ｓ−５Ｅ
ＥＤ配列５００はパワー信号を選択的に反射し、ビーム
結合装置２００は反射パワー信号を次の段への入力デー
タ信号として再発信する。この機能は最終段まで各段に
対して反復され、この最終段においてデータ信号はレン
ズ７０（第１図）により出力ファイバ上にイメージ化さ
れる。入力及び出力ファイバの伝送装置に対するインタ
ーフェースを形成するために代表例では、例えばデマル
チプレクシング／マルチブレクシング、クロック抽出、
ビット及びフレーム整合、エラーチェツキング、再生等
のその他の信号調整が必要とされる。 Ｓ−５ＥＥＤ配列は、第８２図に示すような光学クロス
オーバ相互接続装置１００を用いて、完全シャツフル等
価様式で相方接続される。ネットワーク１１７０（第３
４図−第３６図）に示すように、交差数は段毎に変化し
、３次元クロスオーバネットワーク２１１０　（第５５
図−第５７図）において交差方向もまた変化する。 第８２図は光学クロスオーバ相互接続１００を態様化す
るのに使用される光学装置を示す。人力イメージ（第８
２図においては底部から入るように示されている）は、
それがレンズ１０１内を通過して偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）１０２に入ったときに円偏光され、ＰＢＳ１
０２のところでイメージは２つのコピーに分割される。 ＰＢＳ１０２内を通過するコピーは直線偏光され（ｐ夕
イブ）（平行偏光）、そのコピーは４分の１波長板（Ｑ
ＷＰ）１０６内を通過して円偏光となる。 レンズ１０７は、コピーの焦点をスポット配列状に平面
！１０８上に結ぶ。ミラー１０８がら反射してイメージ
は、ＱＷＰ１０６を通過して戻ってくる。ＱＷＰ　１０
６を２回目に通過した後にイメージは直線偏光され（Ｓ
タイプ）（垂直偏光）、かつＰＢ３１０２によって反射
さる。他のイメージコピーは最初ＰＢＳ１０２によって
反射された後に、ＱＷＰ　１０３及びレンズ１０４を通
過する経路を追跡するが、この場合、コピーはプリズム
鏡（ＰＭ）１０５上にイメージ化される点が異なる。Ｐ
Ｍ１０５はそのコーナーの軸の周りにイメージを反転し
、そのイメージを反転して、レンズ１０４の方向に返す
。この反転され反射されたイメージは、レンズ１０４に
よって集束され、再びＱＷＰ　１０３内を通過する。反
射イメージの偏光は回転され、イメージはその帰路上で
ＰＢＳＩＯ２内を通過する。出力において、２つのイメ
ージコピーは単一のオーバーラツプイメージ結合される
。従って、第８３図の接続が形成され、この場合反転イ
メージが交差接続を形成し、他方のイメージがストレー
ト接続を形成する。ＱＷＰ　１０３．１０６の高速軸が
ＰＢＳ１０２の入射面に対し４５度になるように、ＱＷ
Ｐ　１０３．１０６が一旦適切に配向されると、それら
はＰＢＳ１０２に直接セメントで固定してもよい。偏光
素子、高反射素子を用いることにより、この相互接続は
損失を極めて少なくして態様化状態である。 前述のように、交差の幅は段ごとに変えられている。こ
れを実現させる１つの手段は、第８４図に示すように、
プリズム鏡１０５をプリズム鏡配列（ＰＭＡ）１１０で
置換えることである。この場合、各プリズムファセット
はイメージの一部分を反転即ち交差させる。従って、交
差の幅を変えるためには、ファセットの幅が変えられる
。あるシステム段は水平クロスオーバを行なわせ、他の
段は垂直クロスオーバを行わせる。垂直クロスオーバは
ＰＭＡを９０度だけ回転することによって達成され、こ
れによりスポット配列イメージは、垂直軸ではなく水平
軸の周りで反転される。Ｓ−５ＥＥＤのＳ及びＲダイオ
ードを結ぶ線に平行なりロスオーバ接続を垂直接続とい
い、その線に直角な接続を水平接続という。垂直クロス
オーバはＳ−５ＥＥＤを相互接続するだけでなく、Ｓ−
５ＥＥＤを形成するＳ及びＲダイオードの位置も反転す
る。これは垂直交差接続内のデータ反転を行なわれるの
で、対をなすストレート接続に対しても、類似の反転が
実行されることが必要である。 これは平面鏡１０８を極めて幅のせまいＶ溝を備えたＰ
ＭＡで置換えることによって達成される。 これらの溝の幅は、Ｓ−Ｒダイオード間隔に一致するの
でＳ−３ＥＥＤのＳ及びＲ出力の位置を反転し、これに
より二重レールデータを反転する。 全ての場合において、光学クロスオーバ相互接続装置１
００の全体寸法く形状及び入力／出力インターフェース
は同一のままであるので、このことはシステムの統合を
極めて容易にする。 ホトニックシステム１０（第１図）において、単一交差
水平クロスオーバを態様化する光学ハードウェアモジュ
ール５１におけるプリズムｖｔ１０５及び平面ｔｎ　１
０８に注目されたい。光学ハードウェアモジュール５０
，５５においては、２つの交差を有する水平クロスオー
バを態様化するためにプリズム鏡１０５が２つの■満を
有するプリズム鏡配列によって置換えられている。垂直
クロスオーバを態様化する光学ハードウェアモジュール
５２．５３．５４．５７においては、垂直クロスオーバ
段に必要なデータ反転を実行するために、平面鏡１０８
が幅の狭いＶ溝を有するプリズム鏡配列によって置換え
られている。光学ハードウェアモジュール５２．５３．
５４．５７においてはまた、垂直クロスオーバを行なわ
せるのに必要なようにプリズム鏡またはプリズム鏡配列
が９０度向回転れている。 ホトニックシステム１０に使用されているＳ−５ＥＥＤ
は２次元配列を作成するので、ある段から次の段へ通過
するデータ信号はスポットの２次元配列を形成する。信
号増幅を行うパワー人力及びデバイスの作動モードを決
定し、ネットワーク経路の確立を制御する制御人力もま
た２次元スポット配列の形状を有する。 第８５図に示す光学装置は、コントラストが良好な均等
強度スポット配列を発生するのに使用される。レーザダ
イオード３０１によって発生された単一レーザビームは
、レンズ３０２によって制御されて格子３０３に入射さ
れ、格子３０３はじ一ムを多くの均等強度ビームに分割
する。これらのビームは、レンズ３０４によりレンズ３
０４の焦点面内のスポット配列へ焦点が粘ばれる。一般
的に、均等スポットが平面の中心領域を占有］２、それ
らは不均等な低強度のスポットによって包囲されている
。好ましくない不均等スポットは、空間フィルタ３０５
によって遮蔽される。中央領域内のスポットは空間フィ
ルタ３０５内を通過し、レンズ３０６によって再びコリ
メート（平行光線とする）されてビーム配列を形成する
。この配列は多重画像化格子３０７に入射し、多重画像
化格子３０７はこの配列を多くの均等コピーに分割する
。これらのコピーが最終的にＳ−３ＥＥＤ配列５００上
のスポットに黒点が桔ばれるときに、元の中央領域スポ
ット配列の多くの隣接コピーが形成される。小さな均等
スポット配列の多数の均等コピーを隣接させることによ
って大きな均等スポット配列が達成される。 プリセットスポット配列及び不能化スポット配列を発生
させるために、第８５図の装置に類似の光学装置が使用
されるが、この場合は次の点が異なる。信号、パワー及
び制御の各スポット配列の低損失結合を可能にするため
に、定格Ｓ−３ＥＥＤ作動波長（８５０ｎ　ｍ）より低
い波長（７８０ｎｍ）を有する制御（プリセット及び不
能化）スポット配列が形成される。プリセットスポット
配列内のスポットは、パワースポットが両方のダイオー
ド」二にイメージ化されるの占異なり、Ｓ　＝ＳＥＥＤ
配列西の各Ｓ−３ＥＥＤの１つのダイオド士のみにイメ
ージ化される。配列毎に形成されるスポット数は少ない
ので、例え同じパワー出力を有するレーザダイオードが
使用されたεしても、これらの配列は、バワースボノト
配列のスポットよりもより多くの光学パワーを６する二
即ちその代替態様と（７て、プレセットビームに対して
はよりパワーの低いダイオードが使用可能である。 不能化ビームは、各Ｓ−３ＥＥＤ配列内の不能化Ｓ−９
ＥＥＤ２モジ１−ル上にのみ大小１する。 この空間ｉＪ変ススポット配列発生するために、プリセ
ットスポット配列と同一の空間不変スポット配列（しか
しダイオードの１個分の位置だけシフトされる）が発生
されて、そのスポットは電気的に制御される空間光変調
器内を通過し、空間光変調器は可能化デバイスに対応す
るスポット・を遮蔽する。残りのスポットは空間変調器
内を通過１．て不能化されるべきＳ−３ＥＥＤ上にイメ
ージ化される。 不能化スポット配列を発生ずるのに使用される光学装置
を第８６図に示す。レーザダイオード４０１、レンズ４
０２、格子４０３、レンズ４０４、空間フィルタ４０５
、レンズ４０６及び格子４０７は第８５図の装置と実質
的に同一である。ビーム配列を空間光変調２Ｗ４０９１
でスポット配列に黒点を結ばせるために、格子４１〕７
の直後に１ノンズ４０８が配置される。空間光変調器４
〔〕９によって通過させらねたスポソトは、レンズ４１
０によって空間可変ビーム配列へ再びコリメートされる
。これらのビームは最終的にｌ５ＥＥＤ配列５００上に
焦点力味Ｚばれる。ネットワーク内を通過する経路が新
たなまたは完成された呼に対Ｉ２て変更されたとき、空
間光変調器４０９の形状は量化して、異なる２モジユー
ルを不能化または一７ｉＪ能化する。 ビーム結合装置２００　（第８１図）は、２つの制御ビ
ーム配列（プリセ・ソト及び不能化）、パ°ノービーム
配列及び２つの（ｇ号ビーム配列を結合して、それをＳ
−３ＥＥＤ配列５００上に供給する。 ビーム結合装置２００はまた、ｌ−３ＥＥＤ配列５００
から反射された出力と−ｌ、配列に２１１．でも出力経
路を提供する。Ｓ−３ＥＥＤに対するパワー／速度交換
条件は、結合ができるだけ少ない損失で行われるべきで
あることを意味する。Ｓ−５ＥＥＤの大きさもまたそれ
らの速度に影響を与えるので、従って、Ｓ−５ＥＥＤス
ポツトは極めて小さい（１−１０ミクロン）。これは、
ビュービル（ｐｕｐｌ　Ｉ　：ひとみ）分割をルール化
して空間（；シ域幅積を保持するビーム結合技術の使用
を要求する。 本実施例においては、ビーム結合装置２００は３つの副
装置２１０．２４０．２７０からなる。ビーム結合副装
置２１０（第８７図）は、プリセット及び不能化ビーム
配列を結合して制御ビームセットを形成する。ビーム結
合副装置２４０（第８８図）は、制御ビームセットをパ
ワービーム配列と結合する。ビーム結合副装置２７０（
第９０図）はパワー／制御ビームセットを２つの（オー
バーラツプされた）信号ビーム配列と結合して、出力ビ
ーム配列用の経路を提供する。副装置２１０．２４０及
び２７０の関係は、第９３図内の光学ノ１−ドウエアモ
ジュー５１のビーム結合装置２００内に示されている。 ビーム結合副装置２１０（第８７図）は、プリセット及
び不能化ビーム配列を結合するのに、空間マルチブレキ
シング技術を使用する。不能化ビームの発生は、不能化
ビームがＰＢＳ２１６の入ＪＪ、を面に対して、直線偏
光（Ｓタイプ）（直角偏光）されるように行われる。こ
れらＰＢＳ２１６によって反射され、その高速軸をＳ偏
光に対して４５度に配向しなからＱＷＰ２１１を通過す
る。結果として得られるビームが円偏光されるように、
ＱＷＰ２１１は高速軸に直角な光成分を１／４波長だけ
遅延させる。これらがレンズ２１２を通過するとき、こ
れらはパターン化ミラー反射板（ＰＭＲ）２１３上に焦
点を結ぶ。ＰＭＲ２１Ｂは透明基板上に堆積された小さ
な鏡の配列である。鏡の大きさはスポットサイズに一致
し、鏡は反射されたスポット・がビーム結合光学装置の
残りの部品によって、各Ｓ−５ＥＥＤの１つのダイオー
ド上にイメージ化されるように配置される。スポットが
４ＭＲ２１３で反射された後、それらはレンズ２１２に
よって再びコリメートされて、ＱＷＰ２１１をもう一度
通過する。この２回目の通過も同様に直角成分をさらに
１７４波長だけ遅延させてこれによりビームレタイプ（
下行）直線偏光に変換し、ビームはＰＢＳ２１６を通過
する。 プリセットビーム配列発生は、ビームがｐタイプ直線偏
光を有して、副装置２１０に入るように配向される。Ｑ
ＷＰ　２１５は、その高速軸に直角な偏光成分を１／４
波長だけ遅延させて、ビームを円偏光に変換する。レン
ズ２１４はビームを４ＭＲ２１３の透明領域上のスポッ
トに焦点を結ぶ。 これらのスポットは、それらが不能化スポットをＨさな
いＳ−３ＥＥＤ上にイメージ化されるように配置される
。プリセットスポットは４ＭＲ２１３を通過し、レンズ
２１２によって再びコリメートされる。ＱＷＰ２１１は
その高速軸がＱＷＰ　２１５に対して９０度回転されて
配向されている。 従って、ＱＷＰ２１１は他の偏光成分（ＱＷＰ２１５に
よって遅延されていない成分）を１／４波長だけ遅延し
て、ビーム配列をその元のｐタイプ直線変更に戻す。プ
リセットビームはＰＢＳ２１６を通過する。出力におい
て、２つのビーム配列がＩ＾１−開口内へ、同一偏光と
なるように粘合される。スポットはガラス板を通してイ
メージ化されるので、球面収差が集積することがある。 板厚か薄く（約１　ｍ　ｍ　）　、黒点距ｉ！ｔＩ３０
ｍｍより長いレンズが使用されるならば、球面収差は顕
著ではない。４ＭＲ２１３におけるスポット配列の黒点
深度は比較的大きく　（１６ミクロンより大きい）、従
って４ＭＲ２１３に対する黒点合わせが容易となる。 ビーム結合装置２４０（第８８図）は、制御ビーム配列
（プリセット及び不能化）をパワービーム配列と結合す
る。副装置２４０においては、空間選択性（空間可変）
ミラーではなくダイクロイック即ち波長選択性ミラー（
ＤＭ）２４３が使用される。ＤＭ２４３は８５０ｎｍの
光を反射し、７８０ｎｍの光を透過する。副装置２１０
（第８７図）における不能化ビームに類似して、パワー
ビームはＳタイプの直線偏光を有して副装置２４０（第
８８図）に入り、ＰＢＳ２４１　（８５０ｎｍ作動用に
設計される）及びＤＭ２４３で反射され、次にＰＢＳ２
４１を通過し、そしてｐタイプの直線偏光を有して外に
出る。副装置２１０から伝送された７８０ｎｍ制御ビー
人（ブリセノト及び不能化）はｐタイプの直線偏光を有
して中に入り及び８５０ｎｍ作動用に設計されたＱＷＰ
２４４を通過する。ＱＷＰ２４４はその高速軸に直角な
偏光成分１／４波長より大きい値だけ遅延させて、楕円
偏光とする。ＤＭ２４３を通過後ＱＷＰ２４２に入る。 ＱＷＰはその高速軸をＱＷＰ２４４に対して９０度回転
して配向されている。ＱＷＰ２４２は他の偏光に同一の
（１／４波長より人きい）遅延を行わせて、ビーム配列
がＰＢＳ２４１を通過するようにビーム配列をｐタイプ
直線偏光に戻す。副装置２４０の出力において、波長の
異なる２つのビームセットが同じ開口内へ同じ偏光で粘
合される。 ２つのビームセットが同じ偏光で結合されることが重要
である。入射角０度付近を除いては、光学要素の波長及
び偏光性能を分離することは困難である。次の副装置２
７０（第９０図）においては８５０ｎｍＰＢＳ２７１が
使用されＣいるが、７８０ｎｍの制御じ一ム配列のビー
ムは反射かまｔ二は透過のいずれか（こよりそこを通過
することか必要である。第８９図は８５　（１ｎ　ｍ作
動用に設計されたＰＢＳ用の代表的な透過量曲線のプロ
ットである。偏光ビームスプリッタに使用されている薄
膜フィルム成分に対しては、入射角の変化は波長の変化
に対応する。本実施ｆＦＩＪにおいて使用されるビーム
配列は、例えば±５度の実質的な角視野を有してもよい
。Ｓタイプの直線偏光をＰＢＳ２７１から反Ｕ＝ｊさせ
るためには、Ｓ肩部とＰ肩部との間隔（第８９図でＳ　
？Ｊ’　Ｐと注記）が極めて広くなければならない。こ
の波長範囲でこれを達成することは極めて難しい。Ｓタ
イプの直線偏光をＰＢＳ２７１内に通過させるためには
、Ｓタイプの透過ピーク寸法（第８９図でＳ透過と注記
）が広くなければならない。これを達成することもまた
難しい。従って、本実施例で行われた解訣方法は、７８
０ｎｍビームと８５０　＋１ｍビームとの両方のビーム
をｐタイプ直線偏光で透過させることである。副装置２
４０＜第８８図）の光学装置が使用されたが、これはＤ
Ｍ２４３がほぼＣ）度で使用されたときにＤＭ２４３が
偏光及び入射角に対し比較的凡感であるからである。 ビームｔ、！ｉ合副装置２７０（第９０図）と同様に空
間マルチブ１／キシングを使用して、２つの信号Ｈ＋’
ｊ報）ビーム配列をパワー／制御ビーム配列ど結合する
。光学クロスオーバ扛１１ｊ、接続】００は、空間的に
はオーバーラツプしているが、偏光がｙ、７なる２・つ
の信号ビーム配列を発生する。Ｓタイプ直線偏光を−ａ
する一方の信号ビームは、ＰＢＳ２７１で反射され、Ｑ
ＷＰ　２７２を通過１２、ＰＭＲ２７４のミラーで反射
され、その後はＱＷＰ２７２、ＰＢＳ２７１及びＱＷＰ
２７９を通過してＳ−５ＥＥＤ配列５００に到達する。 ｐタイプ直線偏光ををする他方の信号ビーム配列は、Ｐ
ＢＳ２７］及びＱＷＰ２８２を透過され、ＰＭＲ２７８
のミラーで反射され、再びＱＷＰ２８２を通過しその後
はＰＢＳ２７１で反射されＱＷＰ　２７９を経由してＳ
−３ＥＥＤ配列５００に到達する。信号ビーム配列は黒
点が結ばれたときオーバーラツプされたスポット配列を
形成するので（第９１図）、ＰＭＲ２７４とＰＭＲ２７
８とは同一にｆ立置臼わせされる。２つの信号配列は第
９１図に示すようにＰＭＲ２７４，２７８で反射される
。図のように、ＰＭＲ２７４及び２７８のミラーはＳ−
５ＥＥＤのダイオード窓と位置合わせされている。 ダイオード窓は十分に大きいので、第９２図に示すよう
に２つのスポットを並べて受入れ可能Ｃある。パワー／
制御ビーム配列は、第８７図におけるプリセットビーム
と同じようにＳ−５ＥＥＤへ通過される。パワー／　ｎ
ｉｌ　御ビームは、第９１図に示すようにミラーに隣接
したＩ−’　Ｍ　Ｒ２７４の透明領域を通過して焦点が
結ばれる。従−つで、これらの第９２図に示すように信
号スポットに隣接したＳ−５ＥＥＤ人力窓上に入射され
る。プリセット及び不能化スポットは各Ｓ−５ＥＥＤの
九ノふるダイオード上に黒点が結ばれ、信号スボ・二・
）・と共にＳ−８ＥＥＤの状態をセットする。パワース
ポットは、各Ｓ−３ＥＥＤの二重レール状態を読取る。 反射出力ビームは次にミラーに隣接するＰＭＲ２７８の
透明領域を通過して−ｆメーシ化される３、出カビーム
はＱＷＰ２８２からまだ円偏光されたまま角度コリメー
トされた後に外に出るので、ビームが次の段の光学クロ
スオーバ１０互接続１００によって受取られるように偏
光が修正される。ＱＷＰ２７２．２７６によって行われ
る７８０ｎｍ制御ビームの偏光変換はビーム結合副装置
２４０（第８８図）におけるＱＷＰ２４２．２４４によ
る変換と同じである。スポット配列イメージを１ＭＲ２
７４，２７８に到達、反射及び通過させるように中継す
るレンズ２７３，２７５．２７７（第９０図）は、副装
置２１０におけると同様に３０ｍｍより大きい焦点距離
を有する。しかしながら、Ｓ−５ＥＥＤ配列５００に隣
接するレンズ２８０は極めて小さいスポットを形成し、
その焦点距離は１０ｍｍより小さい。１ＭＲ２７４，２
７８のそれぞれの内側のレンズ２７３．２７７の各々は
レンズ２８０と組合わせられて縮小望遠鏡を形成する。 １ＭＲ２７４，２７８は、縮小率の逆数だけデバイスよ
り大きい寸法とすることが可能なので、これがその製造
交差に有利に影響する。 上記の柱々の光学装置は、要求偏光配向が維持されるが
、さらにそれらの相対配向及び間隔はイメージ伝送まｔ
：は全体の物理的配置を容易にするように相互接続され
る。光学ハードウェアモジュール５１に対する１つの可
能な配置を第９３図に示す。２つのカスケード光学ハー
ドウェアモジュール５０．５１を第９５図−第９６図に
示す。 前述のように、ホトニックシステム】０に入るデータ信
号は、最初は電気的に処理されている。 別々のレーザダイオードを駆動するために、各々の電気
信号チャネルが使用される。レーザダイオードは、例え
ば、第１図の２×８フアイバケ一ブル配列２１のような
必要なアスペクト比を有するマトリックスに形成された
多モードファイバまたは単一モードファイバに接続され
る。人力チャネルをＳ−８ＥＥＤ配列５００のＳ−５Ｅ
ＥＤと空間的に位置合わせするほかに、単一レール信号
が二重レールに変換され、適当なレベルに正規化される
かまたは再生される。これはデータ人力装置４０（第９
７図）の光学装置を用いることによって達成される。ケ
ーブル配列２１内の各ファイバから信号レール人力信号
はＳ−５ＥＥＤ配列５゜Ｏの１つのＳ−５ＥＥＤダイオ
ード上のみにイメージ化される。プリセットスポットは
、論理Ｏビット（光強度なし）が受取られるならば、Ｓ
−８ＥＥＤが既に論理Ｏ状態に切換えられるでいるよう
に、各デバイスの他のダイオード上にイメージ化される
。もし論理１ビツトが受取られるならば、Ｓ−５ＥＥＩ
Ｉ＜論理１状態にリセットされる。ファイバケーブル配
列２１の出力は、ＰＢＳ２７１を通過する前に、まずレ
ンズ８０によりビームの配列内にコリメートされる。フ
ァイバを形成するケーブル配列２１が、もし多モードフ
ァイバの短尺ものであるならば、ビーム配列は殆どラン
ダムに偏光されるであろう。ＰＢＳ２７ｉはケーブル配
列イメージを２つのコピーに分割する。コピーは１ＭＲ
２７４，２７８によって反対され、各Ｓ−８ＥＥＤのダ
イオードの１つの上にイメージ化される。プリセットビ
ームはビーム結合副装置２４０と１ＭＲ２７４の透明頭
載との中を通過され、信号スポットによってセラ］・さ
れていないＳ−８ＥＥＤダイオード上にイメージ化され
る。パワービームもまたビーム結合側９１２４０を経由
して結合され、第９２図の方法に類似の方法で、プリセ
ットまたは信号のいずれかのスポット位置に隣接するダ
イオード窓の全ての上にイメージ化される。反射され、
変調されたパワースポットは次に再生二重レール人力信
号を形成して、ホトニックシステム１０の残りの部分を
通過して経路選択がなされる。最終の光学ハードモジュ
ール５７（第１図）の出力において、レンズ７０は出力
信号を２×８フアイバケ一ブル配列２２上にイメージ化
する。配列２２のファイバは光検出器（図示なし）上で
終端し、光検出器は必要な伝送調整のために信号を変換
して電気領域に戻す。出力ファイバマトリックスは、Ｓ
−３ＥＥＤダイオードのいずれかと位置合わせがなされ
ているので、これまでのデータ反転回数が奇数の場合に
それをＭｉｒｒＸするために必要なデータ反転もまた実
施可能である。 波長依仔形ビーム結合を実行するための代替光学装置と
して、ＰＢＳ８１０１、ＱＷＰ８１０２、ＤＭ８ＮＯＢ
、ＱＷＰ８１０４からなる装置を第９８図に示す。ＰＢ
Ｓ８１０１、ＱＷＰ８１０２、ＱＷＰ８１０４は８５０
ｎｍ作動用に設計サレエいる。結合されたパワー及び制
御のビームは両方ともＳタイプ直線偏光をＨする。 波長依存形ビーム結合を実行するための第２の代替光学
装置として、ＰＢＳ８２０１、ＱＷＰ８２０２、ＤＭ８
２０３、ＱＷＰ８２０４からなる装置を第９９図に示す
。ＰＢＳ８２０１、ＱＷＰ８２０２及びＱＷＰ８２０４
は７８０ｎｍ作動用に設計されている。結合されたパワ
ー及び制御ビームは両方ともＳタイプの直線偏光を有す
る。 波長依存形ビーム結合を実行するためのさらに他の代替
光学装置として、ＰＢＳ８３０１、ＱＷＰ８３０２、Ｄ
Ｍ８３０３、ＱＷＰ８３０４、ＱＷＰ８３０５、ＤＭ８
３０６、ＱＷＰ　８３０７からなる装置を第１００図に
示す。ＰＢ５８３０１、ＱＷＰ８３０２、ＱＷＰ８３０
４、ＱＷＰ　８３０５、Ｑ　Ｗ　Ｐ　８３　（，１７は
８５０　ｎ　ｍ作動用に詭１１１されている。結合され
たビームの２つはＳタイプｊ０線偏光をｒ」′シ、結合
されたビームの他の２つはｐタイプの直線偏光を何する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、拡張セクション、完全シャツフル１価ネット
ワーク及び集束セクションからなる例示的ホトニックシ
ステムの線図； 第２図は、拡張セクション、完全シャツフル等価ネット
ワーク及び集束セクションからなるシステムに対する実
例的ネットワークトポ〔２ジーの線図： 第３図、第４図及び第５図は、異なる拡張及び集束態様
を有する第２図のネットワークトポロジーの線図； 第６図、第７図及び第Ｒ図は、第２図のシステムにおい
て使用される全容認ノード、選択＋１Ｊ能容量モード及
び選択不能−容量ノードのそれぞれの線図； 第９図は、集束セクションのない第２図のネットワーク
トポロジーに類似のネットワークトポロジーの線図： 第１０図は、拡張セクションのない第２図のネットワー
クトポロジーに類似のネットワークトポロジーの線図。 第１１図は、ｊｌｉ−段の厳密非ブロツキングネットワ
ークの線図： 第１２図は、厳密非ブロツキング３段りロス（ｅｌｏｓ
）ネットワークの線図； 第１３図は、−膜化厳密非ブロッキング３段クロス（ｃ
ｌｏｓ）ネットワークの線図；第１４図は、厳密非ブロ
ツキング５段クロス（ｅｌｏｓ）ネットワークの線図； 第１５図は、多段相互接続ネットワーク（ＭＩＮ）の線
図； 第１６図は、拡張−膜化シャッフル（ＥＧＳ）ネットワ
ークとここでは呼ばれるＭＩＮの特殊タイプの線図； 第１７図及び１８図は、例示的ＥＧＳネットワークの線
図： 第１９図は、第１７図及び第１８図のネットワークの人
口Ｘから出口ｙまでのチャネルグラフＬ５（ｘ、ｙ）を
示す線図： 第２０図は、第１９図のチャネルグラフＬ　（ｘ。 ｙ）の他に単一のインターセクト呼を示す線図。 第２１図及び第２３図は、ネットワークにχ・ｌする非
ブロッキングタライテリヤ（２，り準）を求めるのに使
用される第１６図の不ｙ　ｂワークの線図第２２図は、
前方同一後方向不変特性（ＦＢＩＰ）とここでは呼ばれ
るネットワーク特性を説明するのに使用される第１８図
の線図。 第２４図は、例示的非ブロツキングＥＧＳネットワーク
の線図； 第２５図は、特定の完全シャツフル等価ネットワークロ
スオーバ（または半クロスオーバ）ネットワークの線図
； 第２６図は、完全シャツフル等価ネットワークの重要な
特殊ケースを表わすＥＧＳネットワークの線図： 第２７図は、全客足ノートを宜する第１６図のＥＧＳネ
ットワークにおける経路探索機能を東行するのに使用さ
れる経路探索処理の流れ図；第２８図は、−容量ノード
を有する第１６図のＥＧＳネットワークにおける経路探
索機能を実行するのに使用される経路探索処理の流れ図
：第２９図は、シャツフルネットワークのスイッチ及び
リンクの人口、経路及び出口番号に対する関係を説明す
るのに使用される例示的シャツフルネットワークの線図
； 第３０図は、単一２進数を形成するための第２９図のネ
ットワークに対する入口、経路及び出口番号の連鎖２進
数表示を示す線図； 第３１図は、単一２進数から第２９図のネットワークに
対するスイッチ、リンク、人力及び出力を決定すること
を示す線図； 第３２図は、２つの異種同形のタイプのネットワーク即
ちクロスオーバネットワークとシャツフルネットワーク
との間の変換であってここでは第１表−第３表に記載さ
れているところの変換の略示図； 第３４図、第３５図、第３６図は、第３３図に従って配
置されたとき、１次元配列のノードを用いた１６Ｘ１６
の２次元クロスオーバネットワークが形成される線図； 第３７図は、第３４−第３６図の１６８１６クロスオー
バネツトワークと、１２８Ｘ１２８クロスオーバネツト
ワークと及び第３８図の５１２×５１２クロスオーバネ
ツトワークとの相対的大きさを示す線図； 第３８図は、５１２Ｘ５１２クロスオーバネツトワーク
及び対応のクロスオーバネットワーク制御器の線図； 第３９図は、第３８図のクロスオーバネットワーク制御
器に対する接続要求処理の流れ図；第４０図は、第３８
図のクロスオーバネットワーク制御器に対する切断要求
処理の流れ図；第４２図、第４３図、第４４図は、第４
１図に従って配置されたとき、第３８図のクロスオーバ
ネットワークのハードウェア論理回路態様が形成される
ところの線図： 第４５図は、ネットワーク制１ａｔｌ器メモリの複製コ
ピーを有する代替ネットワーク制御器態様の線図； 第４６図は、第４２図−第４４図の制御器の切り離し経
路チエツク装置の線図； 第４７図は、第４２図−第４４図の制御器によるオーバ
ーラツプ経路探索処理を示すタイミング線図； 第４８図は、第４５図の代替制御器によるオーバーラツ
プ経路探索処理を示すタイミング線図；第４９図は、１
×２°要素の第１段と２１×１要素の最終段とを有する
ネットワークであり、それに対して第４６図の切り離し
経路チエツク装置が適用可能であるネットワークの線図
；第５０図は、第４２図−節４４図の制御器の、クロス
オーバからシャツフルへのマツプ化装置の線図； 第５１図は、第４２図−第４４図の制御器の空き経路選
択装置の線図； 第５２図及び第５３図Ｃよ、２次元クロスオーバネット
ワーク態様及び２次元シャツフルネットワーク態様のそ
れぞれの線図； 第５５図、第５６図、第５７図は、第５４図に従って配
置されたとき、第３４図−第３６図の２次元クロスオー
バネットワークにトポロジー的に等価の１６Ｘ１６の３
次元クロスオーバネットワークが形成される線図； 第５８図は、第５５図−第５７図のネットワークに使用
される対称自己電気光学効果デバイス（Ｓ−ＳＥＥＤ）
の配列の線図； 第５９図は、ファンアウト（拡張）及びファンイン（集
束）内並びに交換セクション内に２人力２出力交換ノー
ドを有するクロスオーバネットワークの線図： 第６０図は、２モジユールとここでは呼ばれる交換ノー
ドの電子式トリステートバッファ態様の線図； 第６１図は、第６０図のトリステートバッファの動作を
定義する真理表； 第６２図は、２モジユールの電子式反転トリステートバ
ッファ悪（ｌの線図。 第６３図は、Ｍ−ＳＥＥＤと呼ばれるデバイスを用いた
光学式２モジユール態様の線図；第６４図は、第６３図
のＭ　　５ＥＥＤｆｉ様の動作を定義する真理表。 第６５図は、２モジユールの電子式ＯＲ／Ａ　ＮＤ態様
の線図； 第６６図は、第６５図の電子式ＯＲ／ＡＮＤ態様の動作
を定義する真理表； 第６７図は、２モジユールの電子式Ｎ０Ｒ１０Ｒ態様の
線図： 第６８図は、２モジー−−ルの光学式Ｎ０Ｒ１０ＲＳ−
５ＥＥＤ態様の線図； 第６９図は、第６８図の光学式Ｎ０Ｒ１０Ｒ５５ＥＥＤ
の動作を定義する真理表； 第７０図は、２モジユールの電子式ＮＡＮＤ／ＡＮＤ態
様の線図； 第７１図は、２モジユールの光学式ＮＡＮＤ／ＡＮＤ　
　Ｓ−３ＥＥＤ態様の線図： 第７２図は、第７１図の光学式ＮＡＮＤ／ＡＮＤ　　Ｓ
−３ＥＥＤの動作を定にする貞■ＩＰ表；第７３図は、
単一ネットワーク段用のレーザダイオードを駆動するの
に使用されるタイミング回路の線図； 第７４図は、３連続ネツトワ一ク段用のｌノーザダイオ
ードを駆動するのに使用されるタイミング回路の線図； 第７５図は、第７４図のタイミング回路に関連するタイ
ミング線図； 第７６図は、第５５図−第５７図の３次元クロスオーバ
ネットワークにおける水平接続を示す線図； 第７７図は、第５５図−第５７図の３次元クロスオーバ
ネットワークにおける垂直接続を示す線図； 第７８図は、９つのノード段を有し、太線リンクで区別
された１１１−経路を有するネットワークの線図； 第７９図は、第７８図のＩＱ−経路のリンクされた２モ
ジユールの線と及び関連の不能化２モジコールとを示す
線図； 第８０図は、第７８図のネットワークの連続段の２モジ
ユールの関係を示す線図； 第８１図は、第１図のホトニックシステムの一部の機能
ブロック図； 第８２図は、第１図のホトニックシステムにおける光学
クロスオーバ相互接続の態Ｉｌの線図；第８３図は、第
８２図の光学りロスオーバ（目方接続により形成された
接続を示す線図；第８４図は、クロスオーバネットワー
クにおける交差幅を変えるために第８２図の光学クロス
オーバ相互接続内のプリズム鏡に代わって置換え可能な
プリズム鏡配列の線図； 第８５図は、第１−図のホトニックシステムにおいてプ
リセット及びパワービーム配列を発生するのに使用され
る光学装置の線図； 第８６図は、第１図のホトニックシステムにおいて不能
化ビーム配列を発生するのに使用される空間先女調２＝
を含む光学装置の線図；第８７図、第８８図及び第９０
図は、昂１図のホトニックシステム内に含められるビー
ム結合装置の副装置の線図： 第８９図は、８５０ｎｍ作動用に謀計された儲光ビーム
スプリッタのための代表的な透過率曲線のプロノド； 第９１図は、第９０図のビーム結合副装置内に含められ
るパターン化鏡反射板によるスポットの透過及び反ト〕
を示す線図； 第９２図は、第５８図のＳ−３ＥＥＤ配列によるスポッ
トの受入及び反射を示す線図；第９３図は、第１図のホ
トニックシステム内に含められる光学ハードウヱアモジ
ュールであって、第８２図の光学クロスオーバ相互接続
、第８７図、第８８図及び第９０図のビーム結合副装置
、第８５図に示すタイプのパワー及びプリセットのビー
ム配列発生器及び第５８図のＳ−８ＥＥＤ配列からなる
光学ハードウェアモジュールの線図；第９５図及び第９
６図は、第９４図に従って配置されたとき、第１図のホ
トニックシステム内に含めらる２つのカスケード光学ハ
ードウエアモジュールが形成されるところの線図； 第９７図は、第１図のホトニックシステム内に含められ
るデータ人力装置の線図；及び第９８図、第９９図及び
第１００図は、代替波長依存型ビーム結合装置の線図で
ある。 出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンド完全、−
・・−・ｉ等価二・ヘフーフ ＦＩＧ。 ＦＩＧ。 １ Ｓ２ １　Ｓ２ 完全ノー・フ・：等圃トφゴー“ 、？−ド段 ｊ−ド段 ノート　段 −・段 ＦＩＧ。 完全ノー・フｒ１等価子、巧シ ノーＦ″段 ノーシ゛段 ノード段 ノード段 １１Ｒ出力 ＦＩＧ、　　ＩＩ ＦＩＧ。 ３ ＦＩＧ。 １７ ０口 ：ヨ ψ口 −ベ ＦＩＧ。 ５ ＦＩＧ。 ６ ＦＩＧ。 ７ ＦＩＧ。 ８ ＦＩＧ＝ ３０ ＦＩＧ。 ２ ノーパ段 ９７段 ノード段すンク段 ノード段 ＦＩＧ。 ４ ’−”ｒｚ 、・７ｆユ ？〜Ｌ′段ノクＬ２ ？−Ｆ段 ソ″段 Ｆ−・ｒ２　）７段 ＩＦ２ ＦＩＧ。 ５ ＦＩＧ。 ６ ネツトワー　りの４１］対的大きさ ＦＩ（３゜ ７ ＦＩＧ６ ３９ ＦＩＧ。 ０ ３０１ノ ’−ｔ゛ｌ；ｉｉもＪｔＡ賠’ｉ”＼／−）”Ｇｍ１ｌ
ｔＪｌｌ＆！・＼代Ｗネｙ＋ｉワーブク＋ｌａ＆ ＦＩＧ、４５ ＦＩＧ。 ７ Ｆｌ（３゜ ８ ＦＩＧ。 ９ ＦＩＧ。 ５０ ノー１段 ノート−段 ノート−［ｑ 拡張セタン３） Ｓ−５ＥＥＤ配列 ＦＩＧ、５８ 可能化 ＯＲ／ＡＮＤ論理 ＦＩＧ、６５ 真理表 ＦＩＧ、６６ Ｓ−５ＥＥＤ配列 ＦＩ（３，７３ ＦＩＧ。 ５ ｔＺｋ乎） 不１１ヒ化：０ ＦＩＧ。 ０ 人力 ブレセット ロ 配列 ＦＩＧ。 ４ （”：＝７段Ｌｌ） （ノー１　Ｆｔづく２） ブレセプト ロ 西紀シンク Ｕ） Ｕノ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の直線偏光ビームを第１の方向に第１の波長
   で伝送するための手段と； 第２の直線偏光ビームを第２の方向に第２の波長で伝送
   するための手段と；及び 第１の偏光ビームスプリッタを含む第１の光学式手段で
   あって、前記第１及び第２のビームを前記第１及び第２
   のそれぞれの方向に受取ることに応答して前記第１及び
   第２のビームを同一方向に同一直線偏光タイプで前記第
   １のビームスプリッタの１つの面から伝送するための前
   記前記第１の光学式手段と； を含むことを特徴とする異なる波長の光ビームを結合す
   る装置。
2. （２）前記第１のビームスプリッタが、前記第１及び第
   ２の両方の波長のｐタイプの直線偏光の光に関して実質
   的に透過性を有し、及び少なくとも前記第１の波長のｓ
   タイプの直線偏光の光に関して実質的に反射性を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. （３）前記第１の方向に伝送される前記第１のビームが
   ｓタイプ直線偏光であり、 前記第１のビームスプリッタが前記第１の方向に実質的
   に直角な第１の面、前記第２の面の方向に実質的に直角
   な第２の面と及び前記第２の面に対向して前記面を含む
   第３の面とを有し、前記第１のビームスプリッタが前記
   第１の面において受取られた前記第１のビームに応答し
   て前記第１のビームを反射しかつ反射された第１のビー
   ムを前記第２の面から伝送し、前記第１の光学的手段が
   ：前記第２の面から伝送された前記第１のビームを反射
   しかつこれを前記第２の面に戻すために前記第２の面に
   実質的に平行に配向されたミラーと；及び 前記第２の面と前記ミラーとの間に挿入された第１の１
   ／４波長であって、前記第１のビームが前記第２の面か
   ら前記第１の１／４波長板を通過して前記ミラーに伝送
   されるときに前記第１のビームをｓタイプの直線偏光か
   ら円偏光に変換し、及び前記第１のビームが前記ミラー
   から前記第１の１／４波長板を通過して前記第２の面に
   反射されるときに前記第１のビームを円偏光からｐタイ
   プ直線偏光に変換するための前記第１の波長板と；をさ
   らに含み、 前記第１のビームスプリッタが前記ミラーから反射され
   て前記第２の面において受取られた前記第１のビームに
   応答して前記第１のビームをｐタイプの直線偏光で前記
   第３の面から伝送されることを特徴とする請求項１記載
   の装置。
4. （４）前記第２の方向に伝送される前記第２のビームが
   ｐタイプ直線偏光であり、前記装置が第２の１／４波長
   板をさらに含み、 前記第２の１／４波長板が前記ミラーに実質的に平行に
   配向されかつ前記第１の１／４波長板の高速軸に実質的
   に直角な高速軸を有し、及び前記ミラーがダイクロイッ
   クであって、これにより前記第２のビームが前記第２の
   １／４波長板を通過して前記ミラーに伝送されるときに
   前記第２のビームは楕円偏光に変換され、前記第２のビ
   ームは前記ミラーを通過して前記第１の１／４波長板に
   伝送され、前記第２のビームが前記第１の１／４波長板
   を通過して前記第２の面に伝送されるときに前記第２の
   ビームは楕円偏光から元のｐタイプの直線偏光に変換さ
   れ、及び前記第２のビームが前記第２の面において受取
   られ前記第１のビームスプリッタを通過して前記第３の
   面からｐタイプの直線偏光で伝送されることを特徴とす
   る請求項３記載の装置。
5. （５）前記第１の光学式手段から受取られる前記第１及
   び第２のビームと及び前記同一方向とは異なる方向に受
   取られる第３のビーム及び第４のビームであって前記第
   ３及び第４のビームは全て前記第１の波長を有するが、
   前記第３のビームは前記第４のビームとは異なる直線偏
   光タイプを有するところの前記第３のビーム及び第４の
   ビームとに応答して前記第１、第２、第３、及び第４の
   ビームを同一方向に伝送するために第２の光学式手段を
   さらに含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
6. （６）前記第２の光学式手段により受取られる前記第３
   のビームがｐタイプの直線偏光であり、前記第２の光学
   式手段が： 第２のビームスプリッタであって、前記第２のビームス
   プリッタの第１の面において受取られる第３のビームに
   応答して前記第３のビームを前記第２のビームスプリッ
   タの第１の面に対向する第２の面から伝送するための前
   記第２のビームスプリッタと； 前記第２の面から伝送された前記第３のビームを反射し
   かつこれを前記第２の面に戻すために前記第２の面に実
   質的に平行に配向された第１のミラーと；及び 前記第２の面と前記ミラーとの間に挿入された第１の１
   ／４波長板であって、前記第３のビームが前記第２の面
   から前記第１の１／４波長板を通過して前記ミラーに伝
   送されるときに前記第３のビームをｐタイプ直線偏光か
   ら円偏光に変換し、及び前記第３のビームが前記ミラー
   から前記第１の１／４波長板を通過して前記第２の面に
   反射されるときに前記第３のビームを円偏光からｓタイ
   プ直線偏光に変換するために前記第１の１／４波長板と
   ； を含み、 前記第２のビームスプリッタが前記ミラーから反射され
   て前記第２の面において受取られた前記第３のビームに
   応答して前記第３のビームを反射しかつこの反射された
   第３のビームを前記第２のビームスプリッタの第３の面
   から伝送することを特徴とする請求項５記載の装置。
7. （７）前記第２の光学式手段により受取られる前記第４
   のビームがｓタイプの直線偏光であり、前記第２のビー
   ムスプリッタが前記第１の面において受取られた前記第
   ４のビームに応答して前記第４のビームを反射しかつこ
   の反射された第４のビームを第２のビームスプリッタの
   前記第３の面に対向する第４の面から伝送し、 前記装置が： 前記第４の面から伝送された前記第４のビームを反射し
   かつこれを前記第４の面に戻すために前記第４の面に実
   質的に平行に配向された第２のミラーと；及び 前記第４の面と前記第２のミラーとの間に挿入された第
   ２の１／４波長板であって、前記第４のビームが前記第
   ４の面から前記第２の１／４波長板を通過して前記第２
   のミラーに伝送されるときに前記第４のビームをｓタイ
   プ直線偏光から円偏光に変換し及び前記第４のビームが
   前記第２のミラーから前記第２の１／４波長板を通過し
   て前記第４の面に反射されるときに前記第４のビームを
   円偏光からｐタイプ直線偏光に変換するための前記第２
   の１／４波長板と； を含み、 前記第２のビームスプリッタが前記第４の面において受
   取られた前記第４のビームに応答して前記第４のビーム
   を前記第３の面から伝送することを特徴とする請求項６
   記載の装置。
8. （８）前記第２の光学式手段により受取られる前記第１
   及び第２のビームがｐタイプの直線偏光であり、前記装
   置が第３の１／４波長板を含み、前記第３の１／４波長
   板が前記第２のミラーに実質的に平行に配向されかつ前
   記第２の１／４波長板の高速軸に実質的に直角な高速軸
   を有し、及び前記第２のミラーが反射領域と透過領域と
   を有して空間可変であって、これにより前記第４のビー
   ムが前記反射領域から反射され及び前記第１及び第２の
   ビームが前記第１の光学式手段から前記第３の１／４は
   超板において受取られ、前記第１及び第２のビームが前
   記第３の１／４波長板を通過して前記第２のミラーへ伝
   送されるときに前記第１及び第２のビームは円偏光に変
   換され、前記第１及び第２のビームは前記第２のミラー
   の前記透過領域を通過して前記第２の１／４波長板に伝
   送され、前記第１及び第２のビームが前記第２の１／４
   波長板を通過して前記第４の面に伝送されるときに前記
   第１及び第２のビームは楕円偏光から元のｐタイプの直
   線偏光に変換され、及び前記第１及び第２のビームが前
   記第４の面において受取られ前記第２のビームスプリッ
   タを通過して前記第３の面から伝送されることを特徴と
   する請求項７記載の装置。
9. （９）前記第３の面から受取られる前記第１、第２、第
   ３及び第４のビームに応答して前記第１のビームを選択
   的に反射して前記第３の面に戻す電気光学式手段と；及
   び 前記第３の面と前記電気光学式手段との間に挿入された
   第４の１／４波長板であって、前記第１のビームが前記
   第３の面から前記第４の１／４波長板を通過して前記電
   気光学式手段に伝送されるときに前記第１のビームをｐ
   タイプの直線偏光から円偏光に変換し及び前記第１のビ
   ームが前記電気光学式手段から前記第４の１／４波長板
   を通過して前記第３の面に反射されるときに前記第１の
   ビームを円偏光からｓタイプの直線偏光に変換するため
   の前記第４の１／４波長板と； をさらに含み、 前記第２のビームスプリッタが前記第３の面において受
   取られた前記第１のビームに応答して前記第１のビーム
   を反射しかつこの反射された第１のビームを前記第２の
   面から伝送し、及び 前記第１のミラーが反射領域と透過領域とを有して空間
   可変であって、これにより前記第３のビームが前記第１
   のミラーの反射領域によって反射され、及び前記第２の
   面から伝送された前記第１のビームが前記第１の１／４
   波長板と及び前記第１のミラーの透過領域とを通過して
   伝送されることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. （１０）前記第１の１／４波長板と前記第１のミラーと
    の間に挿入された第１のレンズと；前記第２の１／４波
    長板と前記第２のミラーとの間に挿入された第２のレン
    ズと； 前記第３の１／４波長板と前記第２のミラーとの間に挿
    入された第３のレンズと；及び 前記第４の１／４波長板と前記電気光学式手段との間に
    挿入された第４のレンズと； をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の装置。
11. （１１）前記第２のビームを前記第２の方向に伝送する
    ための前記手段が： 前記第２のビームのあるもの（ある第２のビーム）を前
    記第２の方向とは異なる方向に伝送するための手段と； 前記第２のビームの前記あるものとは異なるもの（他の
    第２のビーム）を前記第２の方向に伝送するための手段
    と；及び 前記第２の方向とは異なる前記方向から受取られた前記
    ある第２のビームと及び前記第２の方向から受取られた
    前記他の第２のビームとに応答して前記ある第２のビー
    ムと前記他の第２のビームとの両方を前記第２の方向に
    伝送するするための第２の光学式手段と； からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
12. （１２）前記第２の方向とは異なる前記方向から受取ら
    れる前記ある第２のビームがｓタイプの直線偏光であり
    及び前記の第２の光学式手段が：第２の偏光ビームスプ
    リッタであつて、前記第２のビームスプリッタの第１の
    面において前記第２の方向とは異なる前記方向から受取
    られた前記ある第２のビームに応答して前記ある第２の
    ビームを反射しかつこの反射されたある第２のビームを
    前記第２のビームスプリッタの第２の面から伝送するた
    めの第２の偏光ビームスプリタッタと；前記第２の面か
    ら伝送された前記ある第２のビームを反射しかつこれを
    前記第２の面に戻すために前記第２の面に実質的に平行
    に配向されたミラーと；及び 前記第２の面と前記ミラーとの間に挿入された第１の１
    ／４波長板であって、前記ある第２のビームが前記第２
    の面から前記第１の１／４波長板を通過して前記ミラー
    に伝送されるときに前記ある第２のビームをｓタイプの
    直線偏光から円偏光に変換し、及び前記ある第２のビー
    ムが前記ミラーから前記第１の１／４波長板を通して前
    記第２の面に反射されるときに前記ある第２のビームを
    円偏光からｐタイプ直線偏光に変換するために前記第１
    の１／４波長板と； を含み、 前記第２のビームスプリッタが前記ミラーから反射され
    て前記第２の面において受取られた前記ある第２のビー
    ムに応答してｐタイプの直線偏光を有する前記ある第２
    のビームを前記第２のビームスプリッタの前記第２の面
    に対向する第３の面から伝送することを特徴とする請求
    項１１記載の装置。
13. （１３）前記第２の方向から受取られる前記他の第２の
    ビームがｐタイプの直線偏光であり、前記装置が第２の
    １／４波長板をさらに含み、前記第２の１／４波長板が
    前記ミラーに実質的に平行に配向されかつ前記第１の１
    ／４波長板の高速軸に実質的に直角な高速軸を有し、及
    び前記ミラーが反射領域と透過領域とを有して空間可変
    であって、これにより前記ある第２のビームが前記反射
    領域から反射され及び前記他の第２のビームが前記他の
    第２のビームを前記第２の方向に伝送するための前記手
    段から前記第２の１／４波長板において受取られ、前記
    他の第２のビームが前記第２の１／４波長板を通過して
    前記ミラーへ伝送されるときに前記他の第２のビームは
    円偏光に変換され、前記他の第２のビームは前記ミラー
    の前記透過領域を通過して前記第１の１／４波長板に伝
    送され、前記他の第２のビームが前記第１の波長板を通
    過して前記第２の面に伝送されるときに前記他の第２の
    ビームが円偏光から元のｐタイプの直線偏光に変換され
    、及び前記他の第２のビームが前記第２の面において受
    取られ前記第２のビームスプリッタを通過して前記第３
    の面から伝送されることを特徴とする請求項１２記載の
    装置。
14. （１４）前記第１の１／４波長板と前記ミラーとの間に
    挿入された第１のレンズと；及び前記第２の１／４波長
    板と前記ミラーとの間に挿入された第２のレンズと； をさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. （１５）前記第１のビームスプリッタが、少なくとも前
    記第１の波長のｐタイプの直線偏光の光に関して実質的
    に透過的であり、及び前記第１及び第２の波長のｓタイ
    プの直線偏光の光に関して実質的に反射的であることを
    特徴とする請求項１記載の装置。
16. （１６）前記第１の方向に伝送される前記第１のビーム
    がｐタイプ直線偏光であり、 前記第１のビームスプリッタが前記第１の方向に実質的
    に直角な第１の面と、前記第２の方向に実質的に直角で
    かつ第１の面に対向する第２の面と及び前記面を含む第
    ３の面とを有し、前記第１のビームスプリッタが前記第
    １の面において受取られた前記第１のビームに応答して
    前記第１のビームを前記第２の面から伝送し、前記第１
    の光学的手段が： 前記第２の面から伝送された前記第１のビームを反射し
    かつこれを前記第２の面に戻すために前記第２の面に実
    質的に平行に配向されたミラーと；及び 前記第２の面と前記ミラーとの間に挿入された第１の１
    ／４波長であって、前記第１のビームが前記第２の面か
    ら前記第１の波長板を通過して前記ミラーに伝送される
    ときに前記第１のビームをｐタイプの直線偏光から円偏
    光に変換し、及び前記第１のビームが前記ミラーから前
    記第１の１／４波長板を通過して前記第２の面に反射さ
    れるときに前記第１のビームを円偏光からｓタイプ直線
    偏光に変換するための前記第１の波長板と；をさらに含
    み、 前記第１のビームスプリッタが前記ミラーから反射され
    て前記第２の面において受取られた前記第１のビームに
    応答して前記第１のビームを反射しかつ反射された第１
    のビームをｓタイプの直線偏光で前記第３の面から伝送
    されることを特徴とする請求項１記載の装置。
17. （１７）前記第２の方向に伝送される前記第２のビーム
    がｓタイプ直線偏光であり、前記装置が第２の１／４波
    長板をさらに含み、 前記第２の１／４波長板が前記ミラーに実質的に平行に
    配向されかつ前記第１の１／４波長板の高速軸に実質的
    に直角な高速軸を有し、及び前記ミラーがダイクロイッ
    クであって、これにより前記第２のビームが前記第２の
    １／４波長板を通過して前記ミラーに伝送されるときに
    前記第２のビームは楕円偏光に変換され、前記第２のビ
    ームは前記ミラーを通過して前記第１の１／４波長板に
    伝送され、前記第２のビームが前記第１の１／４波長板
    を通過して前記第２の面に伝送されるときに前記第２の
    ビームは楕円偏光から元のｓタイプの直線偏光に変換さ
    れ、及び前記第２のビームが前記第２の面において受取
    られ前記第１のビームスプリッタにより前記第３の面か
    らｓタイプの直線偏光で反射されることを特徴とする請
    求項１６記載の装置。