JPH04184426A - 並列光スイッチ - 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、通信網におけるスイッチに係わり、特に、光
信号を光のままでスイッチする並列光スイッチに関する
ものである。

（従来の技術） 動画像情報や大容量データ通信などの高速・広帯域サー
ビスを実現するためには、伝送路を光ファイバ化するだ
けでなく、いわゆる交換機として通信情報を光のままで
交換する光交換機を適用することが効果的である。

光交換機における光通話路として大規模な光スイッチ網
を構成する場合、従来の電気信号をスイッチするクロス
バスイッチと同様に、小規模の光スイッチを多数組み合
わせた構成を採るのが一般的である。

第２図は、小規模な光スイッチ、例えば入線数４出線数
４程度の小規模光スイッチを複数個用いた従来の並列光
スイッチを示す構成図である。

第２図において、１は入線群、２は２×３光マトリクス
スイッチ群、３．５は光ファイバ配線群、４は４Ｘ４光
マトリクススイッチ群、６は３Ｘ２光マトリクススイッ
チ群、７は出線群である。

第２図においては、入線群１から２×３光マトリクスス
イッチ群２．４×４光マトリクススイッチ群４．３×２
光マトリクススイッチ群６の順に多段に配置し、２×３
光マトリクススイッチ群２と４Ｘ４光マトリクススイッ
チ群４とを光ファイバ配線群３により接続し、４×４光
マトリクススイッチ群４と３×２光マトリクススイッチ
群６とを光ファイバ配線群５により接続することにより
、非閉塞な８×８並列光スイッチを構成している（ｃｌ
ｏｓ型多段構成）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、小規模の導波路型光スイッチをこのような構成
で組み合わせて大規模な光スイッチ網を実現する場合、
光スイッチ自体の寸法は小さくても、各段の光スイッチ
間を結ぶ光ファイバ配線群３．５の配線量が膨大となり
、光スイッチ網全体の寸法が大きくなるという問題点が
あった。

すなわち、各光スイッチ間を結ぶ光ファイバ配線の長さ
は、光スイッチとの接続作業のため、−般に数十（至）
以上必要であり、これにより光スイッチ網全体の寸法が
大きくなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、実装密度が高く、大規模であっても全体の寸
法が小さい並列光スイッチを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、光ファイ
バ回線を収容する並列光スイッチにおいて、前記光ファ
イバ回線を伝搬した各光信号がそれぞれ入射する複数の
光ファイバを二次元状に配列した入力光ファイバアレイ
と、入力光の偏光状態を制御する偏光制御素子を二次元
状に配列した偏光制御素子アレイと該偏光制御素子アレ
イを挟む２枚の複屈折板とからなるスイッチアレイを１
段または多段に配置して構成され、前記入力光ファイバ
アレイの各出射光を当該出射光毎にその光路を切り替え
る光スイッチ網と、該光スイッチ網の各出射光がその一
端面にそれぞれ入射する複数の光ファイバを二次元状に
配列した出力光ファイバアレイとを備えた。

また、請求項（２）では、前記入力光ファイバアレイの
各光ファイバ毎の出射光をそれぞれ平行光ビームに変換
し、これら光ビームを前記光スイッチ網に入射する入力
光ビーム変換器アレイと、前記光スイッチ網の各出射光
ビームをそれぞれ集光し、前記出力光ファイバアレイの
各光ファイバの一端面に結合する出力光ビーム変換器ア
レイとを設けた。

また、請求項（３）では、前記偏光制御素子アレイは外
部信号の入力により入力光の偏光状態を保持または変更
する偏光制御素子を含み、全体で一つの非閉塞光スイッ
チとして機能するようにした。

また、請求項（４）では、前記偏光制御素子アレイは外
部信号の入力により入力光の偏光状態を保持または変更
する偏光制御素子を含み、全体で一つの再配置非閉塞光
スイッチとして機能するようにした。

また、請求項（５）では、光ビーム進行方向と平行な方
向に複数列に分割でき、分割された各列が独立な光スイ
ッチとして機能するようにした。

また、請求項（６）では、前記偏光制御素子アレイは外
部信号の入力により入力光の偏光状態を保持または変更
する偏光制御素子を含み、前記光ビーム進行方向に平行
な方向に分割された各列が、非閉塞光スイッチとして機
能するようにした。

また、請求項（７）では、前記偏光制御素子アレイは外
部信号の入力により入力光の偏光状態を保持または変更
する偏光制御素子を含み、前記並列光スイッチの光ビー
ム進行方向に並行な方向に分割された各列が、再配置非
閉塞光スイッチとして機能するようにした。

（作　用） 請求項（１）によれば、入力光ファイバアレイの各光フ
ァイバに入射した光信号は、これら光ファイバを伝搬後
、その端面からそれぞれ出射する。

次に、これら出射光ビームは、光スイッチ網の一段目の
スイッチアレイの一方の複屈折板に入射する。複屈折板
への入射光ビームは、例えば常光線の場合には、複屈折
板を直進し、また異常光線の場合には光路の変更作用を
受ける。

次いで、一方の複屈折板を通過した光ビームは、偏光制
御素子に入射する。偏光制御素子に入射した光ビームを
、その偏光状態を保持または変更する。すなわち、常光
線（異常光線）は常光線（異常光線）のまま保持、ある
いは常光線を異常光線に、異常光線を常光線に変更する
。

このように、偏光制御素子にて偏光状態の保持または変
更作用を受けた光ビームは、他方の複屈折板に入射する
。他方の複屈折板への入射光ビームは、常光線の場合に
は複屈折板を直進し、また異常光線の場合には光路の変
更作用を受ける。

このように、−段目のスイッチアレイにて光路の保持あ
るいは変更作用を受けた光ビームの各々は、出力光ファ
イバアレイのそれぞれ異なる光ファイバにその一端面か
ら入射する。あるいは光スイッチ網の次段のスイッチア
レイに入射し、−段目のスイッチアレイと同様の作用を
受けた後、出力光ファイバアレイのそれぞれ異なる各光
ファイバに入射する。

出力光ファイバアレイの各光ファイバに入射した光ビー
ムは、各光ファイバを伝搬後、その他端面から当該並列
光スイッチの出力光として出力される。

また、請求項（２）によれば、入力光ファイバアレイの
各光ファイバから出射した光ビームは、入力光ビーム変
換器アレイに入射し、ここで平行光ビームへの変換作用
を受けて、光スイッチ網に入射する。

また、光スイッチ網にて光路を切り替えられた各光ビー
ムは、出力光ビーム変換器アレイにより集光作用を受け
て、出力光ファイバアレイの各光ファイバ一端面に結合
される。

また、請求項（３）によれば、偏光制御素子アレイの偏
光制御素子の入力光に対する偏光状態の保持または変更
機能が、外部信号により各偏光制御素子毎に付加される
。これにより、全体で一つの非閉塞光スイッチとして機
能するようになり、任意の未使用の入力光ファイバと出
力光ファイバ、すなわち入端子、出端子間を他の経路が
どのように設定されていても、接続可能となる。

また、請求項（４）によれば、ある入力光ファイバアレ
イと出力光ファイバアレイとが光スイッチ網によりある
経路で接続されている場合、所望の偏光制御素子への外
部信号の入力状態が制御されて、当該偏光制御素子の入
力光に対する偏光状態の保持または変更機能が制御され
る。これにより、既接続経路の変更がなされ、別の入力
光ファイバと出力光ファイバとの経路が確保される。す
なわち、一つの再配置非閉塞光スイッチとして機能する
ようになる。

また、請求項（５）では、各列毎にそれぞれ独立の光ス
イッチとして機能し、上記した請求項（１）または（２
）と同様の作用が、各列毎に行われる。

また、請求項（６）によれば、各列毎にそれぞれ独立の
光スイッチとして機能し、上記した請求項（３）と同様
の作用が、各列毎に行われる。

また、請求項（７）によれば、各列毎にそれぞれ独立の
光スイッチとして機能し、上記した請求項（４）と同様
の作用が、各列毎に行われる。

（実施例１） 第１図は、本発明に係る並列光スイッチの第１の実施例
を示す構成図である。第１図において、１１は入力光フ
ァイバアレイ、１２は入力光ビーム変換器アレイとして
の入力レンズアレイ、１３（１３−０〜１３−Ｊ）は偏
光制御素子アレイ群、１４　（１４−０〜１４−　［Ｊ
−１］　）は複屈折板群、１５は出力光ビーム変換器ア
レイとしての出力レンズアレイ、１６は出力光ファイバ
アレイである。ここで、Ｊは正の整数であり、第１図は
Ｊ＝９の場合の構成例を示している。また、偏光制御素
子アレイ群１３と複屈折板１４とから光スイッチ網が構
成される。

以下に説明する本実施例における光信号（または光ビー
ムともいう）とは、一定レベルの光をキャリアとし、こ
れを情報（アナログ、ディジタルどちらでもよい）によ
り変調（強度、振幅、周波数、位相、パルス位置など既
知の変調方式）したものである。また、入力光ビームは
直線偏光で、かつ、全ての入力光ビームの偏光方向は同
一であるとする。

入力光ファイバアレイ１１と出力光ファイバアレイ１６
はともに、ＮＸＭ本の光ファイバＦＢをＮ行Ｍ列（行、
列とは、それぞれｙ方向、Ｘ方向に対応する）のマトリ
クス状に配列して構成されている（ここで、ＮとＭは任
意の正の整数。第１図では、Ｎ＝８．Ｍ＝８）。具体的
には、通信用光ファイバの片端（入力用では出射端、出
力用では入射端）付近を二次元アレイ状に束ねたもので
ある。

入力レンズアレイ１２と出力レンズアレイ１５は、例え
ばＮＸＭ個の単体のレンズＬＮ（小型レンズやロッドレ
ンズ）をＮ行Ｍ列のマトリクス状に配列して構成されて
いる（第１図では、Ｎ＝８゜Ｍ＝８）。入力レンズアレ
イ１２中のレンズＬＮの各々は、入力光ファイバアレイ
１１中の各光ファイバＦＢの出射端面とそれぞれ対向す
るように配置されており、対向する光ファイバ出射端面
からの出射光を平行光ビームにそれぞれ変換する。

また、出力レンズアレイ１５中のレンズＬＮの各々は、
出力光ファイバアレイ１６中の各光ファイバＦＢの入射
端面とそれぞれ対向するように配置されており、偏光制
御素子アレイ１３−Ｊ　（第１図では、Ｊ＝９）を出射
した各平行光ビームを集光して各光ファイバＦＢに結合
する。

偏光制御素子アレイ群１３のうち１３−１〜１３−　［
Ｊ−１コ　（Ｊ＝Ｎ＋１、第１図ではＪ−９）は、Ｎｘ
Ｍ個の偏光制御素子ＰＣ（Ｘ方向の長さＬｘ、ｙ方向の
長さＬｙ）をＮ行Ｍ列のマトリクス状に配列して構成さ
れている。また、偏光制御素子アレイ群１３のうち、１
３−０と１３−Ｊは、２ＮＸＭ個の偏光制御素子ＰＣ（
Ｘ方向の長さＬｘ、ｙ方向の長さＬＶ／２）を２Ｎ行Ｍ
列のマトリクス状に配列して構成されている。偏光制御
素子アレイ１３−〇中の各偏光制御素子ＰＣと、入力レ
ンズアレイ１２中の各レンズＬＮはそれぞれ対向するよ
うに配置されており、レンズＬＮの出射光ビームが対応
する偏光制御素子ＰＣに入射する。また、偏光制御素子
アレイ１３−Ｊ中の偏光制御素子ＰＣと、出力レンズア
レイ１５中のレンズＬＮはそれぞれ対向するように配置
されており、偏光制御素子ＰＣの出射光ビームが対応す
るレンズＬＮに入射する。

ここで、偏光制御素子ＰＣとは、第３図に示すように、
直線偏光の光ビームが入射したときに、その光ビームの
偏光面を０度または９０度回転させる機能をもつ素子を
いう。

すなわち、同図の（ａ）に示すように、偏光制御素子Ｐ
Ｃの偏光回転角が０度の場合（第３図中、ｐｃ−ｏで示
す）には、入射光ビームＯＢの偏光面は保存され、複屈
折板中で「屈折の法則」に従う光線（図中では偏光方向
が紙面に垂直な光線）、すなわち、常光線（０）は常光
線（０）のまま、複屈折板中で「屈折の法則」に見かけ
上従わない光線（図中では偏光方向が紙面に平行な光線
）、すなわち異常光線（ｅ）は異常光線（ｅ）のまま出
力される。

また、同図の（ｂ）に示すように、偏光制御素子ＰＣの
偏光回転角が９０度の場合（第３図中、ＰＣ−９０で示
す）には、入射光ビームＯＢの偏光面は９０度回転し、
常光線（０）は異常光線（ｅ）に、異常光線（ｅ）は常
光線（０）に変換され出力される。

さらに、偏光制御素子ＰＣは、偏光回転角が可変か、固
定かによって、可変型と固定型に分類される。可変型偏
光制御素子ｐｃ−ｖは、０度または９０度の偏光面の回
転を外部からの制御により選択可能なものであり、固定
型偏光制御素子（ＰＣ−０，９０）は、偏光面の回転が
０度（ＰＣ−０）または９０度（ＰＣ−９０）のどちら
かに固定されているものである。なお、１枚の偏光制御
素子アレイの中には、可変型と固定型の偏光制御素子が
混在配置できる。

可変型偏光制御素子ｐｃ−ｖとしては、表示用−に−船
釣に用いられている液晶や電気光学結晶が利用できる。

また、可変型偏光制御素子ｐｃ−ｖに加える制御情報（
電気信号等）を固定することにより、固定型偏光制御素
子として用いることもできる。なお、９０度の固定型偏
光制御素子ＰＣ−９０としては、半波長板も利用できる
。一方、０度の固定型偏光制御素子ｐｃ−ｏとは、光学
的に等方性の媒質をいい、空気や光学ガラス等が利用で
きる。従って、何も配置しなくてもよい。

複屈折板群１４のうち１４−１〜１４−　［Ｊ−２］　
　（Ｊ＝Ｎ＋１、第１図ではＪ＝９）は、２軸方向に厚
みｔを有し、複屈折板１４−０と１４−［Ｊ−１］は厚
みｔ／２を有する。

第４図に示すように、複屈折板ＢＰ中では、常光線（０
）の場合には光ビームはそのまま直進し、異常光線（ｅ
）の場合には光ビームは複屈折板ＢＰ中では斜めに伝搬
し、複屈折板ＢＰから出射される際に２軸と平行な方向
に伝搬方向が戻る。このような複屈折板としては、方解
石等の一軸結晶が利用できる。

本実施例においては、これらの機能を有する複屈折板１
４−０〜１４−　［Ｊ−１コと偏光制御素子アレイ１３
−０〜１３−Ｊを交互に多段に配列しである。

これらのうち、偏光制御素子アレイ１３−１〜１３−　
［Ｊ−１コ　（Ｊ＝９）においては、複屈折板を挟んで
隣合う偏光制御素子アレイ間で、対応する偏光制御素子
ＰＣが対向するように、具体的には、対応する偏光制御
素子２０間でＸ方向、Ｘ方向とも完全に重なる位置関係
をもって配置されている。

また、偏光制御素子アレイ１３−〇と１３−１とは、Ｘ
方向については、両者が完全に重なるような位置関係を
もって、Ｘ方向については、第５図に示すように、偏光
制御素子アレイ１３−０中の偏光制御素子ＰＣの中心線
が、偏光制御素子アレイ１３−１中の偏光制御素子ＰＣ
の境界に一致するような位置関係をもって配置されてい
る。

同様に、偏光制御素子アレイ１３−　［Ｊ−１］と１３
−Ｊについては、Ｘ方向については両者が完全に重なる
ような位置関係であり、Ｘ方向については、偏光制御素
子アレイ１３−Ｊ中の偏光制御素子ＰＣの中心線が偏光
制御素子アレイ１３−［Ｊ−ＩＩ中の偏光制御素子ＰＣ
の境界に一致するような位置関係をもって配置されてい
る。

また、本実施例においては、各列（Ｘ方向にＭ等分した
もの）はそれぞれ独立に動作する。また、上述した第５
図は、第１図の並列光スイ・フチ中の−の列の構成図（
側面から見た構成図）である。

すなわち、第５図の構成のスイッチをＭａｘ方向に並べ
たのが第１図のスイッチに相当する。

第５図に示すように、各偏光制御素子アレイ中の個々の
偏光制御素子ＰＣの種類は、ｐｃ−ｖ、ｐｃ−ｏ、ＰＣ
−９０、ＰＣ＝Ｎのいずれかである。ここで、ｐｃ−ｖ
は可変型偏光制御素子、ＰＣ−０は偏光面の回転角が０
度の固定型偏光制御素子、ＰＣ−９０は偏光面の回転角
が９０度の固定型偏光制御素子、ＰＣ−Ｎは未使用の偏
光制御素子（偏光制御素子が未実装でも構わない箇所）
を示す。図中の偏光制御素子アレイ１３−０〜１３−Ｊ
の上からｎ行目の偏光制御素子ＰＣの種類は、第６図の
表ＴＡＢＩによって決まる。表ＴＡＢ１では、Ｎは偶数
としであるが、奇数の場合にも同様な構成が可能である
。

なお、第５図においては、第１図における入力光ファイ
バアレイ１１、入力レンズアレイ１２、出力レンズアレ
イ１５、出力光ファイバアレイ１６は省略しであるが、
平行光ビームは同図左側から入射し、光路ＰＨ（光ビー
ムの進路）のいずれかを通り、右側から出射する。

また、第７図は、第１図及び第５図中に示す各種偏光制
御素子ＰＣからなるスイッチエレメント群を説明するた
めの図である。第７図において、ＳＥはスイッチエレメ
ント群、５Ｅ−Ｖは可変（２Ｘ２スイッチ）エレメント
、５Ｅ−Ｘはクロス状態固定エレメント、５Ｅ−Ｂはバ
ー状態固定エレメント、ＳＥＳはスイッチエレメントの
シンボル群、５ＥＳ−Ｖは可変エレメント５Ｅ−Ｖのシ
ンボル、Ｓ　Ｅ　Ｓ−Ｘはクロス状態固定ニレメン）Ｓ
Ｅ−Ｘのシンボル、５ＥＳ−Ｂはバー状態固定エレメン
ト５Ｅ−Ｂのシンボルである。

スイッチエレメント群ＳＥの各エレメントは、厚みｔ／
２の複屈折板２枚で１枚の偏光制御素子ＰＣを挟んだ構
造を有している。例えば、複屈折板１４−０　（厚みｔ
／２）と偏光制御素子アレイ１３−１と複屈折板１４−
１　（厚みｔ）の前半分（ｔ／２）により１段目の「ス
イッチアレイ」が構成される。また、複屈折板１４−１
　（厚みｔ）の後半分（ｔ　／２）は２段目の「スイッ
チアレイ」として利用される。一般に、ｒ段目の「スイ
ッチアレイ」は、複屈折板１４−［ｒ−１］の後半分と
偏光制御素子アレイ１３−ｒと複屈折板１４−ｒの前半
分で構成される。ただし、最終段（Ｒ＝Ｊ−１）は、複
屈折板１４−　［Ｒ−１コの後半分と偏光制御素子アレ
イ１３−Ｒと複屈折板１４−Ｒで構成される。

次に、第８図により第７図におけるスイッチエレメント
群ＳＥの動作を説明する。なお、ここでは入力ポートＩ
Ｎ１には異常光線（ｅ）が、入力ポートＩＮ２には常光
線（０）が入射するものとする。

入力ポートＩＮＩに入射する光ビームＯＢＩは異常光線
（ｅ）であるため、複屈折板ＢＰＩ中では斜め方向に進
む。また、入カポ−）ＩＮ２に入射する光ビームＯＢ２
は常光線（０）であるため、複屈折板ＢＰＩ中では直進
する。これらの光ビームＯＢＩ、ＯＢ２は、複屈折板Ｂ
ＰＩの出射端で合流し偏光多重され、偏光制御素子ＰＣ
に入射する。

偏光制御素子ＰＣを光ビームが通過する際、偏光回転角
が０度の場合（第８図の（ａ））には、光ビームＯＢＩ
は異常光線（ｅ）のままで、光ビームＯＢ２は常光線（
０）のままでそれぞれ通過する。従って、複屈折板ＢＦ
２中では、ＯＢＩは斜めに進み出力ポート０ＵＴ２から
、ＯＢ２は直進し出カポ−）ＯＵＴＩからそれぞれ出射
する。

このように、偏光制御素子ＰＣの偏光回転角が０度の場
合には、入力ポートＩＮ１．ＩＮ２に入力した光ビーム
が、各々出力ポート０ＵＴ２．０ＵＴＩから出力される
。これは、２Ｘ２スイッチの「クロス状態」に相当する
。

一方、偏光制御素子ＰＣの偏光回転角が９０度の場合（
第８図のくｂ））には、偏光制御素子ＰＣ中で光ビーム
ＯＢＩは異常光線（ｅ）から常光線（ｏ）に、光ビーム
ＯＢ２は常光線（ｏ）から異常光線（ｅ）にそれぞれ変
換される。従って、複屈折板ＢＦ２中では、ＯＢＩは直
進し出力ポート０ＵＴ１から、ＯＢ２は斜めに進み出力
ポート０ＵＴ２からそれぞれ出射する。このように偏光
制御素子ＰＣの偏光回転角が９０度の場合には、入力ポ
ートＩＮ１．１Ｎ２に入力した光ビームが、各々出力ポ
ート０ＵＴ１，０ＵＴ２から出力される。これは、２×
２スイッチの「バー状態」に相当する。

上記のように、偏光制御素子ＰＣの回転角を可変（０度
／９０度）とした場合には、偏光制御素子ＰＣの偏光回
転角により「クロス状態」　（回転角０度）と「バー状
態」　（回転角９０度）が切り替わるスイッチ（可変エ
レメント５Ｅ−Ｖ）として働く。また、回転角を０度に
固定とした場合にはクロス状態固定エレメント５Ｅ−Ｘ
、９０度に固定とした場合にはバー状態固定エレメント
５Ｅ−Ｂとして働く。

さらに、スイッチエレメントシンボル群ＳＥＳを用いる
と、第５図の構成は第９図の等価回路で実現できる。こ
のような回路構成を有するスイッチは、一般に再配置非
閉塞スイッチ（ＲｅａｒｒａｎｇｅａｂＩｅ　Ｎｏｎ−
ｂｌｏｃｋｉｎｇ　５ｗ１ｔｃｈ）と呼ばれ、スイッチ
の接続状態を変える場合にその都度スイッチ全体に亘っ
て内部の接続状態を再配置することにより非閉塞なスイ
ッチとなることが知られている（文献：Ｒ，Ａ、５ｐａ
ｎｋｅ、Ｖ、Ｅ、Ｂｅｎｅｓ　：　　“Ｎ−Ｎ−３ｔａ
　Ｐｌａｎａｒ　０ｐｔ１ｃａｌ　Ｐｅｒｍｕｔａｔｉ
ｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ″、　Ａｐｐｌ、０ｐｔｉｅｓ、
Ｖｏｌ、２Ｂ。

Ｎｏ、７．ｐｐ、１２２Ｂ−１２２９，Ａｐｒ、１９８
７）。

二のように、第５図中の偏光制御素子アレイ１３−１〜
１３−　［Ｊ−１］と複屈折板１４−０〜１４−　［Ｊ
−１］は光スイッチアレイ群として働く。一方、偏光制
御素子アレイ１３−ｏは入射光ビーム群（全て常光線）
を常光線（ｏ）と異常光線（ｅ）に分ける働き（上から
偶数番目の偏光光ビームを異常光線に変換する働き）を
する。また、偏光制御素子アレイ１３−Ｊは、出射光ビ
ームを全て常光線（０）に統一する働き、具体的には、
複屈折板１４−　［Ｊ−１］からの出射光ビーム群内の
異常光線（ｅ）（下から奇数番目の光ビーム）を常光線
に変換する働きをする。

以上説明したように、第７図の構成により再配置非閉塞
なＮｘＮの光スイッチが構成できる。さらに、これらを
Ｍ組並べた第１図の構成によりＮＸＮ光スイッチがＭ組
一体化したスイッチが実現できる。なお、第１図の構成
図においては、便宜的に偏光制御素子アレイ群１３と複
屈折板群１４の間を離して描いであるが、これらを密着
させても動作に影−響はない。

以上説明したように、本第１の実施例によれば、２×２
スイッチに基づく光スイッチ網を偏光制御素子アレイ１
３等の二次元アレイ化光部品の多段接続構成により実現
したので、大規模なスイッチ網におけるスイッチ段間の
光ファイバ配線をなくすことができ、実装密度が高く小
型の並列光スイッチを実現できる。

（実施例２） 第１０図は、本発明に係る並列光スイッチの第２の実施
例を示す構成図である。第１０図において、１１は入力
光ファイバアレイ、１２は入力レンズアレイ、１３ａ　
　（１３ａ−０〜１３ａ−Ｊ）は偏光制御素子アレイ群
、１４　（１４−１４〜［Ｊ−１］）は複屈折板群、１
５は出力レンズアレイ、１６は出力光ファイバアレイで
ある。ここで、Ｊは正の整数で、第１０図はＪ＝８の場
合の構成例を示している。

また、第１１図は、第１０図の並列光スイッチ中の−の
列の構成図（側面から見た構成図）である。すなわち、
第１１図の構成のスイッチをＭ個Ｘ方向に並べたものが
第１０図のスイッチに相当する。さらに、第１２図は、
第１１図の構成図の等価回路（並列光スイッチの１列分
の等価回路）を示す図である。

本第２の実施例における並列光スイッチは、第１の実施
例における再配置非閉塞な並列光スイッチの一部分だけ
を使用することにより、非閉塞なＮＸＮスイッチＭ組Ｍ
組現するものである（この例ではＮ＝４．Ｍ＝４）。

すなわち、第１２図の等価回路における複数の可変型偏
光制御素子５ＥＳ−Ｖにより構成されるひし形の部分が
非閉塞なマトリクススイッチとして働き、これは第９図
の等価回路中の可変型偏光制御素子群の必要な部分（ひ
し形の部分）だけを使用することに相当する。

従って、第２の実施例における基本的な構成、構成要素
、および動作原理は、第１の実施例におけるものと同様
である。ただし、偏光制御素子アレイ群１３ａの各段に
おける偏光制御素子ＰＣの配置は、第１３図中の表ＴＡ
Ｂ２で示される。

（実施例３） 第１４図は、本発明に係る並列光スイッチの第３の実施
例を示す構成図である。第１４図において、１１は入力
光ファイバアレイ、１２は入力レンズアレイ、１７は第
１段目のスイッチアレイ（Ｍ組のＮ１×Ｎ２スイッチか
らなる［Ｎ工＝Ｌ／Ｍ、Ｎ２　＝２ｘＬ／Ｍコ）、１８
は第２段目のスイッチアレイ（Ｎ２組のＭｘＭスイッチ
からなる）、１９は第３段目のスイッチアレイ（Ｍ組の
Ｎ２×Ｎ１スイッチからなる）、１５は出力レンズアレ
イ、１６は出力光ファイバアレイである。

ここで、ＬとＭは正の整数で、第１４図はＬ＝８゜Ｍ＝
４の場合の構成例を示している。

本箱３の実施例の並列光スイッチは、規模Ｌ×Ｌの非閉
塞スイッチを並列的構成により実現するものであり、Ｌ
とＭを選ぶことにより、任意の規模の光スイッチが構成
できる。第１５図に、第１４図のスイッチの等価回路を
示す。

なお、第１６図は、第１４図の第１段目のスイッチアレ
イ１７（Ｍ組のＮ１×Ｎ２スイッチからなる［Ｎ１　＝
Ｌ／Ｍ、Ｎ２　＝２ＸＬ／Ｍコ）中の−の列の構成図（
側面から見た構成図）である。

ただし、偏光制御素子アレイ群１３ｂの各段における偏
光制御素子ＰＣの配置は、第１７図中の表ＴＡＢ３で示
される。なお、第１７図中、ｊ＝Ｊにおいては、出力光
が全て異常光線になるように偏光制御素子を配置してい
る。これは、次段の４×４光スイッチ網（２×４光スイ
ッチ網に対して直角に配置）への入力光を常光線とする
ためである。

また、第１４図における第２段目のスイッチアレイ１８
（Ｎ２組のＭｘＭスイッチからなる）としては第１０図
のスイッチを利用している。さらに、第１４図における
第３段目のスイッチアレイ１９（Ｍ組のＮ２×Ｎ１スイ
ッチからなる）としては、第１６図のスイッチを、入出
力を反転して利用している。

なお、第１４図における第２段目のスイッチアレイ１８
としては、第１８図に示すスイッチ（Ｎ２組のＭＸＭス
イッチの１組分を図示）を利用してもよい。この場合に
は、第１４図の第１段目のスイッチアレイ１７として、
第１９図に示すスイッチ（Ｍ組のＮ１ＸＮ２の１組分を
図示）が利用され、第１４図の第３段目のスイッチアレ
イ１９として、第１９図のスイッチを、入出力を反転し
て利用される。このようにすることにより、偏光制御素
子ＰＣのｙ方向の寸法を１種類にできる（第１０図の偏
光制御素子１３ａでは２種類（１３ａ−０と１３ａ−Ｊ
の偏光制御素子のｙ方向の寸法が１３ａ−１〜１３ａ−
［Ｊ−１コの偏光制御素子の寸法の１／２））。

以上の説明においては、入力光は直線偏光で、かつ、そ
れらの偏光方向はすべて等しいとしたが、入力光の偏光
状態がこの条件を満たさない場合でも次のようにするこ
とで、並列光スイッチを構成できる。

すなわち、第１の方法は、全ての入力光の偏光方向を揃
えてからスイッチ網に入射させる方法である。第２の方
法は、直交する二方向に偏光を分離し、各々をスイッチ
網の異なる位置に入射させ別々にスイッチングした後、
再び合成する方法である。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）によれば、２×２ス
イッチに基づく光スイッチ網を二次元アレイ化光部品（
偏光制御素子アレイ等）の多段接続構成により実現する
ものであり、このような構成を採ることにより、大規模
なスイッチ網におけるスイッチ段間の光ファイバ配線を
なくすことができ、実装密度が高く小型の光スイッチ網
を実現できる。

また、請求項（２）によれば、光スイッチ網におけるス
イッチアレイの接続段数の増大を図ることができる。

また、請求項（３）または（４）によれば、上記請求項
（１）または（２）と同様の効果を得ることができる。

また、請求項（５）　、　（６）または（７）によれば
、並列光信号を並行して的確に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る並列光スイッチの第１の実施例を
示す構成図、第２図は従来の並列光スイッチの構成図、
第３図は本発明に係る偏光制御素子の作用説明図、第４
図は本発明に係る複屈折板の作用説明図、第５図は第１
図の並列光スイッチ中の−の列の構成図、第６図は第１
の実施例における偏光制御素子の配置説明図、第７図は
各種偏光制御素子からなるスイッチエレメント群の説明
図、第８図は第７図におけるスイッチエレメント群ＳＥ
の動作を説明する図、第９図は第５図の構成図の等価回
路を示す図、第１０図は本発明に係る並列光スイッチの
第２の実施例を示す構成図、第１１図は第１０図の並列
光スイッチ中の−の列の構成図、第１２図は第１１図の
構成図の等価回路を示す図、第１３図は第２の実施例に
おける偏光制御素子の配置説明図、第１４図は本発明に
係る並列光スイッチの第３の実施例を示す構成図、第１
５図は第１４図の構成図の等価回路を示す図、第１６図
は第１２図の第１段目のスイッチアレイ中の−の列の構
成図、第１７図は第１６図の構成図中の偏光制御素子の
配置説明図、第１８図は第１４図における第２段目のス
イッチアレイの他の構成例を示す図（１列分の構成図）
、第１９図は第１４図における第１段目のスイッチアレ
イの他の構成例を示す図（１列分の構成図）である。 図中、１１・・・入力光ファイバアレイ、１２・・・入
力レンズアレイ、１３　（１３−０〜１３−Ｊ）。 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ、　　１３ｄ−・・偏光制御素
子アレイ群、１４　（１４−１〜１４−［Ｊ−１コ）・
・・複屈折板群、１５・・・出力レンズアレイ、１６・
・・出力光ファイバアレイ、１７・・・第１段目のスイ
ッチアレイ、１８・・・第２段目のスイッチアレイ、１
９・・・第３段目のスイッチアレイ、２０・・・第１段
目のスイッチアレイの等価回路、２１・・・第２段目の
スイッチアレイの等価回路、２２・・・第３段目のスイ
ッチアレイの等価回路、ＦＢ・・・光ファイバ、ＬＮ・
・・レンズ、ＰＣ・・・偏光制御素子、Ｓ・・・光信号
、ＯＢ、ＯＢＩ、ＯＢ２・・・光ビーム、ｐｃ−ｖ・・
・可変型偏光制御素子、ｐｃ−ｏ・・・偏光面の回転角
が０度の固定型偏光制御素子、ＰＣ−９０・・・偏光面
の回転角が９０度の固定型偏光制御素子、ＰＣ−Ｎ・・
・未使用の偏光制御素子、ＳＥ・・・スイ・ソチエレメ
ント群、５Ｅ−Ｖ・・・可変エレメント（２×２スイッ
チ）　、５Ｅ−Ｘ・・・クロス状態固定エレメント、５
Ｅ−Ｂ・・・バー状態固定エレメント、ＳＥＳ・・・ス
イッチエレメントのシンボル群、５ＥＳ−Ｖ・・・可変
エレメントのシンボル、５ＥＳ−Ｘ・・・クロス状態固
定エレメントのシンボル、５ＥＳ−Ｂ・・・ツクー状態
固定エレメントのシンポ、ＩＮＩ、ＩＮ２・・・入力ポ
ート、０ＵＴＩ、０ＵＴ２・・・出力ボート、ＩＮ・・
・入線群、ＯＵＴ・・・出線群、ＰＨ・・・光路。 特許出願人　日本電信電話株式会社 代理人弁理士　吉　　１）　精　　孝 ＋０１　　常光綿 （ｅｌ　　真木光線 （ａ） 偏光回転角９０度の場合 ｌｂ） 偏光制御素子の作用説明図 第３図 常光線の場合 （ａ） 異常光線の場合 （ｂ） 複層近似の作用説明図 第４図 ２Ｘ２スイッチ工レメント群ＳＥ　　　　　　　シンボ
ル群５ＥＳ（ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）
各種偏光制御素子からなるスイソチェレメン１群の説明
図第７図 Ｂｌ？ｉ　　ＰＣＢＦ２ 厚さ土　　　　工 （ａ−ｌ） 偏光回転角０度〔クロス状聾〕 （ｂ） 第７ノ′二お：するフイノナエレメント群の１第８図 勧１乍説明図 ステージ＃１２３４５６７８ （ａ） シンボル群５ＥＳ （ｂ） 第５図の等価回路図 ステージ÷　１　　２３４５６７ （ａｌ ンンボルｔｌｓＥｓ ｂｌ 第１１図の等画回路図 第１２図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ回線を収容する並列光スイッチにおい
   て、 前記光ファイバ回線を伝搬した各光信号がそれぞれ入射
   する複数の光ファイバを二次元状に配列した入力光ファ
   イバアレイと、 入力光の偏光状態を制御する偏光制御素子を二次元状に
   配列した偏光制御素子アレイと該偏光制御素子アレイを
   挟む２枚の複屈折板とからなるスイッチアレイを１段ま
   たは多段に配置して構成され、前記入力光ファイバアレ
   イの各出射光を当該出射光毎にその光路を切り替える光
   スイッチ網と、該光スイッチ網の各出射光がその一端面
   にそれぞれ入射する複数の光ファイバを二次元状に配列
   した出力光ファイバアレイとを備えた ことを特徴とする並列光スイッチ。
2. （２）前記入力光ファイバアレイの各光ファイバ毎の出
   射光をそれぞれ平行光ビームに変換し、これら光ビーム
   を前記光スイッチ網に入射する入力光ビーム変換器アレ
   イと、 前記光スイッチ網の各出射光ビームをそれぞれ集光し、
   前記出力光ファイバアレイの各光ファイバの一端面に結
   合する出力光ビーム変換器アレイとを設けた 請求項（１）記載の並列光スイッチ。
3. （３）前記偏光制御素子アレイは外部信号の入力により
   入力光の偏光状態を保持または変更する偏光制御素子を
   含み、全体で一つの非閉塞光スイッチとして機能する 請求項（１）または（２）記載の並列光スイッチ。
4. （４）前記偏光制御素子アレイは外部信号の入力により
   入力光の偏光状態を保持または変更する偏光制御素子を
   含み、全体で一つの再配置非閉塞光スイッチとして機能
   する 請求項（１）または（２）記載の並列光スイッチ。
5. （５）光ビーム進行方向と平行な方向に複数列に分割で
   き、分割された各列が独立な光スイッチとして機能する 請求項（１）または（２）記載の並列光スイッチ。
6. （６）前記偏光制御素子アレイは外部信号の入力により
   入力光の偏光状態を保持または変更する偏光制御素子を
   含み、前記光ビーム進行方向に平行な方向に分割された
   各列が、非閉塞光スイッチとして機能する 請求項（５）記載の並列光スイッチ。
7. （７）前記偏光制御素子アレイは外部信号の入力により
   入力光の偏光状態を保持または変更する偏光制御素子を
   含み、前記並列光スイッチの光ビーム進行方向に平行方
   向に分割された各列が、再配置非閉塞光スイッチとして
   機能する 請求項（５）記載の並列光スイッチ。