JPH06332019A

JPH06332019A - 空間光スイッチのスイッチモジュール間接続回路

Info

Publication number: JPH06332019A
Application number: JP12401193A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nishi; 哲也西; Tomoji Kuroyanagi; 智司黒柳; Takuji Maeda; 卓二前田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、空間光スイッチのスイッチモジュ
ール間接続回路に関し、大容量のスイッチを少ない素子
数かつ小さなサイズで実現でき、任意の入力と出力の光
路を接続することができるモジュール間接続回路を提供
することを目的とする。【構成】ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ１が一方向に
ｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ（＝ｍ×
ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール２で形成した１段
目の回路と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ３が前記方
向とは直交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力
面を有するＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール４で形成
した２段目の回路と、前記スイッチモジュール２で形成
した３段目の回路とを、直接に縦続に結合して接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ伝送路から
の光情報を光のまま交換する光交換に適用される空間光
スイッチのスイッチモジュール間接続回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、入力光の偏光を制御すること
により光路の交換を行うＮ入力Ｎ出力の従来の偏光制御
型空間光スイッチの概略構成図を示したものである。

【０００３】同図に示すように、Ｎ×Ｎ＝Ｎ²のスイッ
チ素子ＳＷ₁₁〜ＳＷ_nnがＮ行Ｎ列に格子状に配列され、
同じ列及び同じ行の相隣り合うスイッチ素子がお互いに
接続されて、パスが設定される構成である。

【０００４】上記において、入力ファイバＩ_i（ｉ＝
１，２，・・・ｎ）からの入力光はレンズＬを通過さ
れ、対応する偏光子Ｐ_i（ｉ＝１，２，・・・ｎ）に出
力される。そして、偏光子Ｐ_iによりｐ偏光成分のみを
有する光のみ通過されて、第１列目の各スイッチ素子Ｓ
Ｗ_i1（ｉ＝１，２，・・・ｎ）に入力される。

【０００５】また、第ｎ行目の各スイッチ素子ＳＷ
_nj（ｊ＝１，２，・・・ｎ）からの光は各レンズＬを通
過し、各々対応する出力ファイバＯ_j（ｊ＝１，２，・
・・ｎ）に出力される。

【０００６】各スイッチ素子Ｓ_ijは、偏光分離器８１と
液晶を用いて形成された２つの偏光制御素子８２，８３
を組み合わせた構成を有している。そして、入力光の偏
光制御は、各スイッチ素子ＳＷ_ijに設けられた２つの偏
光制御素子８２、８３の電圧を外部から制御することに
より行われ、所望の出力への光交換が行われる。

【０００７】偏光分離器８１は、入力するｐ偏光の光は
そのまま通過させ、入力するｓ偏光の光を反射してその
進路を曲げる。偏光制御素子８２は、外部より電圧が印
加されると入力される光のｐ偏光をｓ偏光に回転させ、
偏光制御素子８３は、外部より電圧が印加されると入力
される光のｓ偏光をｐ偏光に回転させる。

【０００８】例えば、スイッチ素子ＳＷ₁₁を例にとり説
明すると、スイッチ素子ＳＷ₁₁に入力した光をスイッチ
素子ＳＷ₁₂に出力するには、該スイッチ素子ＳＷ₁₁には
ｐ偏光の光が入力するから、該スイッチ素子ＳＷ₁₁の偏
光制御素子８２には電圧を印加せずにおく。すると、入
力光は偏光分離器８１を通過し、また、Ｐ偏光であるか
ら偏光分離器８１も通過してスイッチ素子ＳＷ₁₂に達す
る。

【０００９】また、スイッチ素子ＳＷ₁₁に入力した光を
スイッチ素子ＳＷ₂₁に出力するには、偏光制御素子８２
に外部より電圧を印加して入力光の偏光をｓ偏光とす
る。該ｓ偏光の光は偏光分離器８１により反射されて進
路を図の下方向に曲げられる。さらに、偏光制御素子８
３に外部より電圧を印加してｓ偏光をｐ偏光に戻す。該
ｐ偏光の光はスイッチ素子ＳＷ₂₁に入力する。

【００１０】上記のように、スイッチ素子ＳＷ₁₁の偏光
制御素子８２，８３に電圧を印加することによって、ス
イッチ素子ＳＷ₂₁に入力した光はそのまま下方に直進
し、出力Ｏ₁に達する。即ち、スイッチ素子ＳＷ₁₁を制
御することにより、入力Ｉ₁と出力Ｏ₁とを接続するパ
スが設定される。よって、各スイッチ素子の偏光制御素
子を外部から制御し、入力光に対して偏光制御を行うこ
とにより、所望の入力から出力への交換を行うことがで
きる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図１５
に示した従来の偏光制御型空間光スイッチでは、Ｎ入力
Ｎ出力の光路の交換を行うために、Ｎ²個のスイッチ素
子が必要であった。また、スイッチ素子ＳＷ_ijを格子状
に配置しているため、接続パスの設定にあたり、１スイ
ッチ素子あたり２つの偏光制御素子を制御しなければな
らなかった。そのため、入出力のチャネル数Ｎが増加す
ると、ハード量、スイッチのサイズが非常に大きくなっ
てしまい問題となっていた。

【００１２】本発明はこうした実情に鑑みなされたもの
であり、その課題は、大容量のスイッチを少ない素子数
かつ小さなサイズで実現することができ、任意の入力と
出力の光路を接続することが可能となる空間光スイッチ
のスイッチモジュール間接続回路を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にお
いては、図１の本発明の原理説明図（その１）に示すよ
うに、先ず、第１段目の回路は、ｍ入力ｍ出力の空間光
スイッチ１が一方向にｎ層積層された２次元的な入出力
面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュ
ール２で形成される。

【００１４】また、第２段目の回路は、ｎ入力ｎ出力の
空間光スイッチ３が前記方向とは直交する方向にｍ層積
層された２次元的な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のス
イッチモジュール４で形成される。

【００１５】そして、第１段目の回路と第２段目の回路
が直接縦続に結合されて接続される。請求項２記載の発
明においては、図２の本発明の原理説明図（その２）に
示すように、先ず、第１段目の回路は、ｍ入力ｍ出力の
空間光スイッチ１が一方向にｎ層積層された２次元的な
入出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチ
モジュール２で形成される。

【００１６】また、第２段目の回路は、ｎ入力ｎ出力の
空間光スイッチ３が前記方向とは直交する方向にｎ層積
層された２次元的な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のス
イッチモジュール４で形成される。

【００１７】そして、スイッチモジュール２の出力位置
には、入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム６が配設され、スイッチモジュール４の入力位置
には、入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム７が配設される。

【００１８】さらに、スイッチモジュール２とスイッチ
モジュール４との光路中に、液晶ホログラム６から出力
された光ビームを反射させて液晶ホログラム７に入力さ
せる反射板８が備えられる。そして、第１段目の回路と
第２段目の回路とが、並列に配置され反射板８を介して
接続される。

【００１９】請求項３記載の発明においては、図３の本
発明の原理説明図（その３）に示すように、先ず、第１
段目の回路は、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ１が一方
向にｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ（＝
ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール２で形成され
る。

【００２０】また、第２段目の回路は、ｎ入力ｎ出力の
空間光スイッチ３が前記方向とは直交する方向にｍ層積
層された２次元的な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のス
イッチモジュール４で形成される。

【００２１】そして、スイッチモジュール２の出力位置
には、入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム６が配設され、スイッチモジュール４の入力位置
には、入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム７が配設される。

【００２２】請求項４記載の発明においては、図４の本
発明の原理説明図（その４）に示すように、先ず第１段
目の回路は、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ１が一方向
にｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ（＝ｍ
×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール２で形成され
る。

【００２３】また、第２段目の回路は、ｎ入力ｎ出力の
空間光スイッチ３が前記方向と直交する方向にｍ層積層
された２次元的な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のスイ
ッチモジュール４で形成される。

【００２４】さらに、スイッチモジュール２から出力さ
れる光ビームを直交する方向に反射させてスイッチモジ
ュール４に入力させる反射板９が備えられる。

【００２５】

【作用】本発明は、例えば、図１４に示すような構成を
有する空間光スイッチを用いて入出力面が２次元化され
たスイッチモジュールを構成し、該スイッチモジュール
を複数段接続することにより、任意のＮ入力Ｎ出力の光
路の交換を行うものである。

【００２６】図５は、図１乃至図３に示す原理構成のモ
ジュール間接続の論理構成図である。請求項１乃至３記
載の発明において、スイッチモジュール２とスイッチモ
ジュール４との接続は論理的には図５に示す通りであ
る。

【００２７】即ち、スイッチモジュール２の例えば上か
らｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｎ）層目の空間光スイッチ
１の例えば後方からｊ（ｊ＝１，２，３・・・ｍ）番目
の出力＊ｊは、スイッチモジュール４の後方からｊ層目
の空間光スイッチ３の上からｉ番目の入力＃ｉと接続さ
れる。

【００２８】請求項１記載の発明においては、第１段目
の回路と第２段目の回路とがスイッチモジュール２の出
力ハイウェイをスイッチモジュール４の入力ハイウェイ
とするように、直接に縦続に結合されて接続される。

【００２９】これにより、スイッチモジュール２中の任
意の空間光スイッチ１の１点と、スイッチモジュール４
中の任意の空間光スイッチ３の１点の計２点のみを制御
することにより、任意のＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力の光
路の交換が可能となる。

【００３０】この場合、素子数がＮ（＝ｍ×ｎ）×（ｍ
＋ｎ）で済むようになり、スイッチのサイズもスイッチ
段がｍ＋ｎ段で済み小型のスイッチが構成できる。請求
項２記載の発明においては、スイッチモジュール２中の
空間光スイッチ１からの出力ビームは、一旦液晶ホログ
ラム６に入力し、回折されて反射板８に出力される。そ
して、反射板８で反射されたビームは、液晶ホログラム
７に入力して再び回折された後、スイッチモジュール４
の空間光スイッチ３に入力される。

【００３１】上記のように、スイッチモジュール２とス
イッチモジュール４とが並列に配置されて反射板８を介
して接続されるから、総素子数が少なくなる上に更にス
イッチの長さを短くすることができ、より小型のスイッ
チが構成できる。

【００３２】請求項３記載の発明においては、スイッチ
モジュール２中の空間光スイッチ１からの出力ビームは
液晶ホログラム６に入力し、回折されて液晶ホログラム
７に出力される。液晶ホログラム７に入力した光ビーム
は再び回折された後、スイッチモジュール４中の空間光
スイッチ３に入力される。

【００３３】各スイッチモジュール２と４とが液晶ホロ
グラム６，７により自由空間上で接続される。第１段目
の回路の出力ハイウェイと第２段目の回路の入力ハイウ
ェイとを縦続に結合して接続できない場合に有効であ
り、総素子数が少なくなる上に小型のスイッチが構成で
きる。

【００３４】請求項４記載の発明においては、スイッチ
モジュール２中の空間光スイッチ１からの出力ビーム
は、反射板９により直交する方向に反射されてスイッチ
モジュール４中の空間光スイッチ３に入力される。

【００３５】各スイッチモジュール２と４とが反射板９
を介して接続される。各回路における出力ハイウェイと
入力ハイウェイとを縦続に結合して接続できない場合に
有効であり、総素子数が少なくなる上に、小型のスイッ
チが構成できる。この場合、液晶ホログラムの配設の必
要がない。

【００３６】

【実施例】本発明は、例えば後述の図１４に示すような
構成を有する空間光スイッチを用いて入出力面が２次元
化されたスイッチモジュールを構成し、該スイッチモジ
ュールを複数段接続することにより、任意のＮ入力Ｎ出
力の光路の交換を行うものである。

【００３７】上記空間光スイッチは、ある接続パスの設
定をするにあたり制御しなければならない素子の数が１
つで良く、またどの接続パスを通っても損失が等しいと
いう特徴を持つものである。そのような空間光スイッチ
を用いることにより大容量のＮ入力Ｎ出力の光路の交換
が、小さなサイズのスイッチで実現できるようになる。

【００３８】以下、本発明の実施例について、図面を参
照しながら詳細に説明する。図１４は、本発明に適用さ
れる空間光スイッチの構成図である。同図には、４入力
４出力のＰＩ−ＬＯＳＳ（Path-Independent Inserstio
n Loss) 網構成の偏光制御型の空間光スイッチを示して
いる。

【００３９】ＰＩ−ＬＯＳＳ網構成は、一般にＮ行Ｎ列
にスイッチ素子を配置してＮチャネル構成とすることが
可能で、隣接行と隣接列の素子間をたすき接続すること
によって構成される。該Ｎチャネルスイッチは、チャネ
ル数と同数の液晶を用いた要素を有するＮ段の液晶スイ
ッチ段ＳＴと、Ｎ−１段のルーティング段ＲＴとを、縦
続に接続して構成される。

【００４０】該ルーティング段ＲＴは、隣接行かつ隣接
列のたすき接続を実現するため、ビームの偏光が、ｐ偏
光ならビームの光路を直進させ、ｓ偏光ならビームを上
または下方向に液晶１要素分シフトさせる偏光ルーティ
ング素子Ｒ_c，Ｒ_c２枚と、その２枚の偏光ルーティン
グ素子Ｒ_c，Ｒ_cの間に、ビームの偏光を、ｐ偏光なら
ｓ偏光にｓ偏光ならｐ偏光に回転させる、λ／２波長板
Ｒ_dを備えている。

【００４１】液晶スイッチ段ＳＴの各要素は、通常（非
制御時）クロス状態になっている。そして、入力＃ｉと
出力＊ｊを接続する際に、それに対応する制御点である
要素Ｓ_ij１点のみを制御して（例えば電圧の印加）バー
状態とすることにより所望の接続パスの設定が可能とな
る。

【００４２】図１４のモジュールは、４チャネル構成で
あるから、液晶スイッチ段ＲＴは各々４個の要素から成
り、また４段備えられている。またルーティング段ＲＴ
は３段備えられ、本例ではその偏光ルーティング素子Ｒ
_cには複屈折板が用いられている。

【００４３】また、第１段目の液晶スイッチ段ＳＴは、
ＰＩ−ＬＯＳＳ網構成を実現するため、入力＃０から入
力＃３方向に、通常入力光の偏光を回転（９０度）する
要素（図に横線無しで示す）と通常入力光の偏光を維持
（０度）する要素（図に横線を付して示す）とが交互に
配置されている。そして、第４段目の液晶スイッチ段Ｓ
Ｔは、偏光の維持と回転に関して第１段目の液晶スイッ
チ段ＳＴに対し各要素の配列が逆の配置となっている。
そして、第２段目及び第３段目の液晶スイッチ段ＳＴ
は、原則通り通常入力光の偏光を回転する要素となって
いる。

【００４４】尚、通常入力光の偏光を回転する要素は制
御時には偏光を維持し、通常入力光の偏光を維持する要
素は制御時には偏光を回転する要素となる。さらに、Ｐ
Ｉ−ＬＯＳＳ網構成を実現するために、λ／２波長板Ｒ
_dは、入力＃０と出力＊０とを直接結ぶ光路中には配設
されてはいない。

【００４５】上記構成の作用は以下の通りである。入力
光は全てｐ偏光で入力され、また、ビームの偏光制御は
液晶スイッチ段ＳＴの各要素の電圧を制御することによ
り行われる。図１４は要素Ｓ₀₁（網線を付して示す）が
制御されたときの入力＃０と出力＊１との接続例を示し
ている。

【００４６】先ず、ｐ偏光の入力光が１段目の液晶スイ
ッチ段ＳＴの１要素に入力する。該要素で偏光をｓ偏光
とされて、１段目のルーティング素子Ｒ_cに入力する。
入力光はｓ偏光であるから、光路を１要素分下にシフト
され、λ／２波長板Ｒ_dを通過し、ｐ偏光とされて１段
目の２つ目のルーティング素子Ｒ_cに入力する。入力光
はｐ偏光であるから直進して、２段目の液晶スイッチ段
ＳＴの１要素に入力する。

【００４７】２段目の液晶スイッチ段ＳＴとルーティン
グ段ＲＴでも同様にビームは１要素分下にシフトされ、
３段目の液晶スイッチ段ＳＴの１要素Ｓ₀₁に入力する。
該要素は現在制御下にあり、バー状態であるから、入力
光はｐ偏光のままルーティング素子ＲＴに入力し、λ／
２波長板Ｒ_dによりｓ偏光とされ、次のルーティング素
子Ｒ_cで光路を１要素分上にシフトされて、最終段の液
晶スイッチ段ＳＴの１要素に入力する。

【００４８】該要素によってｐ偏光とされた光は、最終
段のルーティング素子Ｒ_cを通過して出力＊１に到達す
る。以上、示したように、要素Ｓ₀₁を制御するだけで、
所望の接続パスの設定が可能となる。上記は入力＃０と
出力＊１の接続の場合を示したが、任意の１要素を制御
するだけで所望の入力と出力の接続が可能である。

【００４９】図６は、本発明の第１の実施例の構成図で
ある。本実施例は、図１に示した本発明の原理構成図
（その１）のモジュール間接続を応用した、スイッチモ
ジュールの３段接続回路である。

【００５０】同図に示すように、１段目の回路１１及び
３段目の回路１３は、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ１
が一方向にｎ層積層された２次元的な入出力面を有する
Ｎ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール２で形
成される。

【００５１】２段目の回路１２は、ｎ入力ｎ出力の空間
光スイッチ３が前記方向とは直交する方向にｍ層積層さ
れた２次元的な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のスイッ
チモジュール４で形成される。

【００５２】そして、１段目の回路１１と２段目の回路
１２とが該１段目の回路１１の出力ハイウェイを該２段
目の回路１２の入力ハイウェイとして、また２段目の回
路１２と３段目の回路１３とが該２段目の回路１２の出
力ハイウェイを該３段目の回路１３の入力ハイウェイと
して、直接縦続に結合されて接続される。

【００５３】図７は、図６の第１の実施例の論理構成図
である。同図において、１段目の回路１１と２段目の回
路１２との接続論理は図５に示した論理と同様であり、
即ちスイッチモジュール２の例えば上からｉ（ｉ＝１，
２，３・・・ｎ）層目の空間光スイッチ１の例えば後方
からｊ（ｊ＝１，２，３・・・ｍ）番目の出力＊ｊは、
スイッチモジュール４の後方からｊ層目の空間光スイッ
チ３の上からｉ番目の入力＃ｉと接続される。

【００５４】２段目の回路１２と３段目の回路との接続
の論理は、上記１段目と２段目の回路の接続の論理とは
逆になる。本実施例は、上記のように構成されているか
ら、スイッチモジュール２中の任意の空間光スイッチ１
の１点と、スイッチモジュール４中の任意の空間光スイ
ッチ３の１点と、スイッチモジュール２中の任意の空間
光スイッチの１点、の計３点のみを制御することによ
り、任意のＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力の光路の交換が可
能となる。

【００５５】従って、本実施例によれば、小規模のスイ
ッチをスイッチモジュールとして３段に直接に結合して
接続することで、大容量のスイッチでも、スイッチ素子
を少なくし、またスイッチサイズも小型化することが可
能となる。そして、上記構成の接続回路を用いることに
より、Ｎ入力Ｎ出力の光路の交換が小さなサイズのスイ
ッチで実現できる。

【００５６】図８は、本発明の第２の実施例の構成図で
ある。本実施例は、図２に示した本発明の原理構成図
（その２）のモジュール間接続を応用したスイッチモジ
ュールの３段接続回路である。

【００５７】同図に示すように、１段目の回路１１及び
３段目の回路１３は、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ１
が一方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有する
Ｎ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール２で形
成される。

【００５８】２段目の回路１２は、ｎ入力ｎ出力の空間
光スイッチ３が前記方向とは直交する方向にｍ層積層さ
れた２次元的な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のスイッ
チモジュール４で形成される。

【００５９】また、１段目のスイッチモジュール２の出
力位置と２段目のスイッチモジュール４の出力位置に
は、入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホログ
ラム１６，１８が各々配置され、２段目のスイッチモジ
ュール４の入力位置と３段目のスイッチモジュール２の
入力位置には入力した光ビームを回折させて出力する液
晶ホログラム１７，１９が各々配置されている。

【００６０】さらに、液晶ホログラム１６から出力され
た光ビームを反射させ液晶ホログラム１７に入力させる
反射板２１と、液晶ホログラム１８から出力された光ビ
ームを反射させて液晶ホログラム１９に入力させる反射
板２２が配置されている。

【００６１】本実施例は上記のように構成されているの
で、１段目のスイッチモジュール２中の空間光スイッチ
１からの出力ビームは、一旦液晶ホログラム１６に入力
し、回折されて反射板２１に出力される。そして、反射
板２１で反射されたビームは液晶ホログラム１７に入力
して再び回折された後、２段目のスイッチモジュール４
の空間光スイッチ３に入力される。

【００６２】また、２段目のスイッチモジュール４中の
空間光スイッチ３からの出力ビームは、液晶ホログラム
１８に入力し、回折されて反射板２２に出力される。そ
して、反射板２２で反射されたビームは、液晶ホログラ
ム１９に入力して再び回折された後、３段目のスイッチ
モジュール２の空間光スイッチ１に入力される。

【００６３】即ち、１段目のスイッチモジュール２と２
段目のスイッチモジュール４とが、さらに２段目のスイ
ッチモジュール４と３段目のスイッチモジュール２と
が、各々並列に配置され、また反射板２１，２２を介し
て接続されている。

【００６４】ここで、本実施例のその論理構成は、図７
に示した第１の実施例の論理構成と同様である。従っ
て、本実施例によれば、第１の実施例と同様、大容量な
スイッチでも、スイッチ素子を少なくし、またスイッチ
サイズも小型化することが可能となる。この場合、並列
に配置されるからさらにスイッチの長さを短くすること
ができる。そして、上記構成の接続回路を用いることに
より、Ｎ入力Ｎ出力の光路の交換が小さなスイッチで実
現できる。

【００６５】図９は本発明の第３の実施例の構成図であ
る。本実施例は、図４に示した本発明の原理構成図（そ
の４）のモジュール間接続を応用した、スイッチモジュ
ールの３段接続回路である。同図に示すように、１段目
の回路１１及び３段目の回路１３は、ｍ入力ｍ出力の空
間光スイッチ１が一方向にｍ層積層された２次元的な入
出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモ
ジュール２で形成される。

【００６６】２段目の回路１２は、ｎ入力ｎ出力の空間
光スイッチ３が前記方向とは直交する方向にｍ層積層さ
れた２次元的な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のスイッ
チモジュール４で形成される。

【００６７】そして、１段目のスイッチモジュール２の
出力面と３段目のスイッチモジュール２の入力面とを遮
ることなく、且つ自らの入力面と出力面とが遮られるこ
となく２段目のスイッチモジュール４が配置される。さ
らに、１段目のスイッチモジュール２から出力される光
ビームを直交する方向に反射させて２段目のスイッチモ
ジュール４に入力させる反射板２３と、２段目のスイッ
チモジュール４から出力される光ビームを直交する方向
に反射させて３段目のスイッチモジュール２に入力させ
る反射板２４とが配置される。

【００６８】本実施例は上記のように構成されているの
で、１段目のスイッチモジュール２中の空間光スイッチ
１からの出力ビームは、反射板２３により直交方向に反
射されて２段目のスイッチモジュール４中の空間光スイ
ッチ３に入力し、２段目のスイッチモジュール４中の空
間光スイッチ３からの出力ビームは、反射板２４により
直交方向に反射されて３段目のスイッチモジュール２中
の空間光スイッチ１に入力する。

【００６９】ここで、本実施例の論理は、図７の第１の
実施例と略同様となる。ただ、１段目から２段目への入
力、２段目から３段目への入力の際の位置が反射板によ
り反転されることになる。

【００７０】本実施例は上記のように、反射板２３、２
４を介して各段のスイッチモジュールが接続される。そ
して、本実施例によっても、第１の実施例と同様な効果
を有する。この場合、液晶ホログラムの設置は必要がな
くなる。本実施例は、各回路において出力ハイウェイと
入力ハイウェイとを縦続に結合して接続できない場合に
有効である。

【００７１】図１０は、本発明の第４の実施例の構成図
である。本実施例は、図３に示した本発明の原理構成図
（その３）のモジュール間接続を応用した、スイッチモ
ジュールの４段接続回路である。

【００７２】同図に示すように、入力側のスイッチモジ
ュール群３１は、例えば図１に示すようなｍ入力ｍ出力
の空間光スイッチ１が一方向にｎ層積層された２次元的
な入出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッ
チモジュール２と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ３が
前記方向とは直交する方向にｍ層積層された２次元的な
入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール４
との接続から構成されたｍｎ入力ｍｎ出力のスイッチモ
ジュール５が、上下あるいは左右方向にｎ個積層されて
形成されている。

【００７３】上記のスイッチモジュール５としては、上
記図１の構成に限られず、図２乃至図４に示したモジュ
ール間の２段接続回路の何れも用いることができる。ま
た、出力側のスイッチモジュール群３２は、上記ｍｎ入
力ｍｎ出力のスイッチモジュール５が上記入力側のスイ
ッチモジュール群３１と同方向にｎ個積層されて形成さ
れている。

【００７４】そして、入力側のスイッチモジュール群３
１の全ての出力位置には、入力した光ビームを回折させ
て出力する液晶ホログラム３６が配設され、出力側のス
イッチモジュール群３２の全ての入力位置には、入力し
た光ビームを回折させて出力する液晶ホログラム３７が
配設されている。

【００７５】本実施例は上記のように構成されているか
ら、入力側のスイッチモジュール５から出力されるビー
ムは一旦液晶ホログラム３６に入力し、回折されて液晶
ホログラム３７に出力される。該液晶ホログラム３７に
入力したビームは再び回折された後、出力側スイッチモ
ジュール５に入力される。スイッチモジュール５内での
ビームの進行は前述した通りである。

【００７６】図１１は、第４の実施例の論理構成図であ
る。同図において、各スイッチモジュール群３１，３２
中の各スイッチモジュール５における論理は、図５に示
した論理と同様てある。そこで、スイッチモジュール群
３１とスイッチモジュール群３２との接続の論理を説明
する。

【００７７】スイッチモジュール群３１の例えば後方よ
りｉ番目（ｉ＝１，２，３・・・ｎ）のスイッチモジュ
ール５中の、例えば後方よりｊ層目（ｊ＝１，２，３・
・・ｍ）のｎ入力ｎ出力空間光スイッチ３の、例えば上
方よりｋ番目の出力＊ｋ（ｋ＝１，２，３・・・ｎ）
は、スイッチモジュール群３２の後方よりｋ番目のスイ
ッチモジュール５中の、上方よりｊ層目のｍ入力ｍ出力
空間光スイッチ１の、上方よりｉ番目の入力＃ｉと接続
される。

【００７８】そして、スイッチモジュール群３１中の任
意のｍ入力ｍ出力空間光スイッチ１及びｎ入力ｎ出力空
間光スイッチ３の各々の１点と、スイッチモジュール群
３２中の任意のｍ入力ｍ出力空間光スイッチ１及びｎ入
力ｎ出力空間光スイッチ３の各々の１点、の計４点のみ
を制御することによって、任意のＮ′（＝ｍ×ｎ²）
Ｎ′出力の光路の交換が可能となる。

【００７９】さらに、本実施例によれば、小規模のスイ
ッチをモジュールとして４段に接続するから、大容量の
スイッチでも、スイッチ素子を少なくし、またスイッチ
サイズも小型化することが可能となる。そして、上記構
成の接続回路を用いることにより、Ｎ′（ｍ×ｎ²）入
力Ｎ′出力の光路の交換が小さなサイズのスイッチで実
現できる。

【００８０】図１２は、本発明の第５の実施例の構成図
である。本実施例は、図３に示した本願発明の原理構成
図（その３）のモジュール間接続を応用した、スイッチ
モジュールの５段接続回路である。

【００８１】同図に示すように、入力側のスイッチモジ
ュール群３１は、例えば図１に示したようなｍ入力ｍ出
力の空間光スイッチ１が一方向にｎ層積層された２次元
的な入出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイ
ッチモジュール２と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ３
が前記方向とは直交する方向にｍ層積層された２次元的
な入出力面を有するＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール
４と、の接続から構成されたｍｎ入力ｍｎ出力のスイッ
チモジュール５が、上下あるいは左右方向にｎ個積層さ
れて形成されている。

【００８２】上記のスイッチモジュール５としては、図
１の構成に限られず、図２乃至図４に示したモジュール
間の２段接続回路の何れも用いることができる。また、
出力側のスイッチモジュール群３２は、上記のｍｎ入力
ｍｎ出力のスイッチモジュール５が上記入力側のスイッ
チモジュール群３２と同方向ににｎ個積層されて形成さ
れている。

【００８３】さらに、入力側のスイッチモジュール群３
１と出力側のスイッチモジュール群３２の間には、前記
スイッチモジュール４のｎ個から成るスイッチモジュー
ル群３３が配設されている。

【００８４】スイッチモジュール群３１の全ての出力位
置及びスイッチモジュール群３３の全の入力，出力位置
及びスイッチモジュール群３２の全ての入力位置には、
入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホログラム
３６，３８，３９，３７が各々配設されている。

【００８５】本実施例は上記のように構成されているか
ら、入力側のスイッチモジュール５のｎ入力ｎ出力空間
光スイッチ３から出力されたビームは、一旦液晶ホログ
ラム３６に入力し、回折されて液晶ホログラム３８に出
力される。該液晶ホログラム３８に入力したビームは、
回折されてスイッチモジュール４のｎ入力ｎ出力の空間
光スイッチ３に入力される。

【００８６】ｎ入力ｎ出力空間光スイッチ３からの出力
ビームは液晶ホログラム３９に入力し、回折されて液晶
ホログラム３７に入力される。液晶ホログラム３７に入
力した光は、回折されて出力側のスイッチモジュール５
のｍ入力ｍ出力空間光スイッチ１に入力される。スイッ
チモジュール５内でのビームの進行は前述した通りであ
る。

【００８７】図１３は、第５の実施例の論理構成図であ
る。同図において、各スイッチモジュール群３１，３２
中の各スイッチモジュール５における論理は、図５に示
した論理と同様である。そこで、スイッチモジュール群
３１とスイッチモジュール群３３との接続の論理及びス
イッチモジュール群３３とスイッチモジュール群３２と
の接続の論理を説明する。

【００８８】スイッチモジュール群３１の例えば後方よ
りｉ番目（ｉ＝１，２，３・・・ｎ）のスイッチモジュ
ール５中の、例えば後方よりｊ層目（ｊ＝１，２，３・
・・ｍ）のｎ入力ｎ出力スイッチ３の例えば上方よりｋ
番目（ｋ＝１，２，３・・・ｎ）の出力＊ｋは、スイッ
チモジュール群３３の後方よりｊ＋（ｋ−１）ｍ層目の
ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ３の、上方よりｉ番目の
入力＃ｉと接続される。

【００８９】また、スイッチモジュール群３３の後方よ
りｊ＋（ｋ−１）ｍ層目のｎ入力ｎ出力空間光スイッチ
３の上方よりｉ番目の出力＊ｉは、スイッチモジュール
群３２の後方よりｉ番目のスイッチモジュール５の、上
からｋ層目のｍ入力ｍ出力空間光スイッチの後方よりｊ
番目の入力＃ｊと接続される。

【００９０】そして、スイッチモジュール群３１中の任
意のｍ入力ｍ出力空間光スイッチ１及びｎ入力ｎ出力空
間光スイッチ３の各々の１点と、スイッチモジュール群
３３中の任意のｎ入力ｎ出力空間光スイッチ３の１点
と、スイッチモジュール群３２中の任意のｍ入力ｍ出力
空間光スイッチ１及びｎ入力ｎ出力空間光スイッチ３の
各々の１点、の計５点のみを制御することにより、任意
のＮ′（＝ｍ×ｎ²）入力Ｎ′出力の光路の交換が可能
となる。

【００９１】さらに、本実施例によれば、小規模のスイ
ッチをモジュールとして５段に接続するから、大容量の
スイッチでも、スイッチ素子を少なくし、またスイッチ
サイズも小型化することが可能となる。

【００９２】そして、上記構成の接続回路を用いること
により、Ｎ′（＝ｍ×ｎ²）入力Ｎ′出力の光路の交換
が小さなサイズのスイッチで実現できる。さらに、特に
は図示しないが上記実施例以外にも、図１に示したよう
な直接に縦続結合させるモジュール間２段接続、図２に
示したような並列に配置しての反射板を介するモジュー
ル間２段接続、図３に示したような液晶ホログラムを介
するモジュール間２段接続、及び図４に示したような反
射板を介するモジュール間２段接続、を任意に複数組み
合わせることによって、ｋ段（ｋ＝２，３，４，５・・
・）のスイッチモジュール接続回路も構成可能である。
この場合は、さらに大容量のスイッチを少ない素子数か
つ小さなサイズで実現することが可能となる。

【００９３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ｍ入力ｍ
出力の空間光スイッチを一方向にｎ層積層したスイッチ
モジュールを１段目の回路に、またｎ入力ｎ出力の空間
光スイッチを前記方向とは直交する方向にｍ層積層した
スイッチモジュールを２段目の回路とし、それらを直接
縦続に結合して接続しているから、総素子数が少なくな
りサイズを小型化できる。

【００９４】請求項２記載の発明によれば、１段目の回
路と２段目の回路を反射板を介して並列に配置して接続
するから、上記に加えて、さらにスイッチの長さを短く
することができる。

【００９５】請求項３記載の発明によれば、１段目の回
路と２段目の回路を液晶ホログラムを介して接続するか
ら、上記に加えて、縦続に結合できない場合でも自由空
間上で任意に接続ができる。

【００９６】請求項４記載の発明によれば、１段目の回
路からの出力光を直交方向に反射させて２段目の回路に
入力させる反射板を備えているから、上記に加えて、自
由空間上での接続に液晶ホログラムが必要なくなる。

【００９７】即ち、請求項１乃至４記載の発明によれ
ば、小規模のスイッチをスイッチモジュールとし、それ
らを接続することによって、大容量のスイッチを少ない
素子数、かつ小さなサイズで実現することが可能とな
る。そして、大容量のＮ入力Ｎ出力の光路の交換が小さ
なスイッチで実現できる。

【００９８】さらに、上記請求項１乃至４記載の発明を
任意に複数組み合わせることによって多段モジュール間
接続回路を構成すれば、より一層大容量のスイッチを少
ない素子数かつ小さなサイズで実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図（その１）である。

【図２】本発明の原理構成図（その２）である。

【図３】本発明の原理構成図（その３）である。

【図４】本発明の原理構成図（その４）である。

【図５】図１乃至図３に示す原理構成の論理構成図であ
る。

【図６】本発明の第１の実施例の構成図である。

【図７】図６の第１の実施例の論理構成図である。

【図８】本発明の第２の実施例の構成図である。

【図９】本発明の第３の実施例の構成図である。

【図１０】本発明の第４の実施例の構成図である。

【図１１】図１０の第４の実施例の論理構成図である。

【図１２】本発明の第５の実施例の構成図である。

【図１３】図１２の第５の実施例の論理構成図である。

【図１４】本発明に適用される空間光スイッチの構成図
である。

【図１５】従来の偏光制御型空間光スイッチの概略構成
図である。

【符号の説明】

１ｍ入力ｍ出力空間光スイッチ２１をｎ層積層したスイッチモジュール３ｎ入力ｎ出力空間光スイッチ４２をｍ層積層したスイッチモジュール５２と４とを接続したスイッチモジュール６，７，１６，１７，１８，１９，３６，３７，３８，
３９液晶ホログラム８，９，２１，２２，２３，２４反射板３１，３２，３３スイッチモジュール群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大容量の交換機を、フリースペース光ス
イッチを用いて実現する場合において、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が一方向にｎ層積
層された２次元的な入出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入
力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール（４）と、を備え
て、該スイッチモジュール（２）と該スイッチモジュール
（４）とが直接縦続に結合されて接続されたことを特徴
とする空間光スイッチのスイッチモジュール間接続回
路。
【請求項２】大容量の交換機を、フリースペース光ス
イッチを用いて実現する場合において、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が一方向にｎ層積
層された２次元的な入出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入
力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）と、該スイッチモジュール（２）の出力位置に配設され入力
した光ビームを回折させて出力する液晶ホログラム
（６）と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール（４）と、該スイッチモジュール（４）の入力位置に配設され入力
した光ビームを回折させて出力する液晶ホログラム
（７）と、前記液晶ホログラム（６）から出力された光ビームを反
射させて前記液晶ホログラム（７）に入力させる反射板
（８）と、を備えて、前記スイッチモジュール（２）と前記スイッチモジュー
ル（４）とが並列に配置され前記反射板（８）を介して
接続されたことを特徴とする空間光スイッチのスイッチ
モジュール間接続回路。
【請求項３】大容量の交換機を、フリースペース光ス
イッチを用いて実現する場合において、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が一方向にｎ層積
層された２次元的な入出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入
力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）と、該スイッチモジュール（２）の出力位置に配設され入力
した光ビームを回折させて出力する液晶ホログラム
（６）と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール
（４）と、該スイッチモジュール（４）の入力位置に配設され入力
した光ビームを回折させて出力する液晶ホログラム
（７）と、を備えて、前記液晶ホログラム（６）から出力された光ビームが前
記液晶ホログラム（７）に入力されて前記スイッチモジ
ュール（２）と前記スイッチモジュール（４）とが接続
されたことを特徴とする空間光スイッチのスイッチモジ
ュール間接続回路。
【請求項４】大容量の交換機を、フリースペース光ス
イッチを用いて実現する場合において、ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が一方向にｎ層積
層された２次元的な入出力面を有するＮ（＝ｍ×ｎ）入
力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール（４）と、前記スイッチモジュール（２）から出力される光ビーム
を直交する方向に反射させて前記スイッチモジュール
（４）に入力させる反射板（９）と、を備えて、前記スイッチモジュール（２）と前記スイッチモジュー
ル（４）とが前記反射板（９）を介して接続されたこと
を特徴とする空間光スイッチのスイッチモジュール間接
続回路。
【請求項５】ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が
一方向にｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ
（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）を
第１段目に配置し、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール（４）を２段目に
配置し、前記スイッチモジュール（２）を３段目に配置して前記
各段のスイッチモジュール（２，４，２）を請求項１記
載のモジュール間接続により接続し、任意のＮ入力Ｎ出
力の光路の交換を行うことを特徴とする空間光スイッチ
のスイッチモジュール間接続回路。
【請求項６】ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が
一方向にｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ
（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）を
１段目に配置し、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール（４）を２段目に
配置し、前記スイッチモジュール（２）を３段目に配置し、また、前記１段目のスイッチモジュール（２）の出力位
置と前記２段目のスイッチモジュール（４）の出力位置
に、入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホログ
ラム（１６，１８）を各々配置するとともに、前記２段
目のスイッチモジュール（４）の入力位置と前記３段目
のスイッチモジュール（２）の入力位置に、入力した光
ビームを回折させて出力する液晶ホログラム（１７、１
９）を各々配置し、さらに、前記液晶ホログラム（１６）から出力された光
ビームを反射させ前記液晶ホログラム（１７）に入力さ
せる反射板（２１）と、前記液晶ホログラム（１８）か
ら出力された光ビームを反射させて前記液晶ホログラム
（１９）に入力させる反射板（２２）を配置して、前記各段のスイッチモジュール（２，４，２）を請求項
２記載のモジュール間接続により接続し、任意のＮ入力
Ｎ出力の光路の交換を行うことを特徴とする空間光スイ
ッチのスイッチモジュール間接続回路。
【請求項７】ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が
一方向にｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ
（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力の第１段目及び第３段目のスイ
ッチモジュール（２，２）と、ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有
し、前記第１段目のスイッチモジュール（２）の出力面
と前記第３段目のスイッチモジュール（２）の入力面と
を遮ることなく且つ自らの入力面と出力面とが遮られる
ことなく配置された、Ｎ入力Ｎ出力の第２段目のスイッ
チモジュール（４）と、前記第１段目のスイッチモジュール（２）から出力され
る光ビームを直交する方向に反射させて、前記第２段目
のスイッチモジュール（４）に入力させる反射板（２
３）と、前記第２段目のスイッチモジュール（４）から出力され
た光ビームを直交する方向に反射させて前記第３段目の
スイッチモジュール（２）に入力させる反射板（２４）
と、を備えて、前記各段のスイッチモジュール（２，４，２）を請求項
４記載のモジュール間接続により接続し、任意のＮ入力
Ｎ出力の光路の交換を行うことを特徴とする空間光スイ
ッチのスイッチモジュール間接続回路。
【請求項８】ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が
一方向にｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ
（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）と
ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール（４）との接続か
ら成るスイッチモジュール（５）が、ｎ個積層されて形
成された入力側のスイッチモジュール群（３１）と、該スイッチモジュール群（３１）の全ての出力位置に配
設され入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム（３６）と、前記スイッチモジュール（５）が前記スイッチモジュー
ル群（３１）と同方向にｎ個積層されて形成された出力
側のスイッチモジュール群（３２）と、該スイッチモジュール群（３２）の全ての入力位置に配
設され入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム（３７）と、を備えて、前記入力側と出力側のスイッチモジュール群（３１，３
２）を請求項３記載のモジュール間接続により接続し、
任意のＮ′（＝ｍ×ｎ²）入力Ｎ′出力の光路の交換を
行うことを特徴とする空間光スイッチのスイッチモジュ
ール間接続回路。
【請求項９】ｍ入力ｍ出力の空間光スイッチ（１）が
一方向にｎ層積層された２次元的な入出力面を有するＮ
（＝ｍ×ｎ）入力Ｎ出力のスイッチモジュール（２）と
ｎ入力ｎ出力の空間光スイッチ（３）が前記方向とは直
交する方向にｍ層積層された２次元的な入出力面を有す
るＮ入力Ｎ出力のスイッチモジュール（４）との接続か
ら成るスイッチモジュール（５）が、ｎ個積層されて形
成された入力側のスイッチモジュール群（３１）と、該スイッチモジュール群（３１）の全ての出力位置に配
設され入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム（３６）と、前記スイッチモジュール（５）が前記スイッチモジュー
ル群（３１）と同方向にｎ個積層されて形成された出力
側のスイッチモジュール群（３２）と、該スイッチモジュール群（３２）の全ての入力位置に配
設され入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム（３７）と、前記スイッチモジュール群（３１）と前記スイッチモジ
ュール群（３２）との間に配置された、ｎ個の前記スイ
ッチモジュール（４）から成るスイッチモジュール群
（３３）と、該スイッチモジュール群（３２）の全ての入力位置に配
設され入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホロ
グラム（３８）と、前記スイッチモジュール群（３３）の全ての出力位置に
配設され入力した光ビームを回折させて出力する液晶ホ
ログラム（３９）と、を備えて、前記各々のスイッチモジュール群（３１，３２，３３）
を請求項３記載のモジュール間接続により接続し、任意
のＮ′（ｍ×ｎ²）入力Ｎ′出力の光路の交換を行うこ
とを特徴とする空間光スイッチのスイッチモジュール間
接続回路。
【請求項１０】前記請求項１乃至４記載のモジュール
間接続を任意に複数組み合わせることによってｋ段（ｋ
＝２，３，４，５・・・）のスイッチモジュール接続回
路を構成し、任意のＮ入力Ｎ出力の光路の交換を行うこ
とを特徴とする空間光スイッチのスイッチモジュール間
接続回路。