JPH10243424A - 光クロスコネクトシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消光比の低い同一種類の光スイッチと少ない
数の光スイッチ駆動回路で構成できる光信号選択手段を
有する構成を実現する。 【解決手段】 光信号選択手段４１１〜４４４が、複数
の光導波路の１つを通る波長多重光のみを通過させる光
スイッチ素子アレイ１００と、通過した波長多重光を複
数の異なる波長を有する光信号に分波し、これら分波さ
れた光信号をそれぞれ異なる出力ポートヘ出力する波長
ルータであって、分波された各光信号の出力先が入力ポ
ート毎に異なるルーティング特性を有する波長ルータ２
００と、波長ルータの出力ポートに接続された複数の光
導波路から出力される光信号のうちの１つのみを通過さ
せる光スイッチ素子アレイ１１０と、光スイッチ素子ア
レイ１１０の光導波路を結合する光モードコンバイナ３
０１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重光通信ネ
ットワークに用いられる光クロスコネクトシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】波長多重伝送システムは、波長の異なる
複数の光キャリアをそれぞれ異なる信号で変調し、この
複数の変調された光キャリア（複数の光信号）を多重化
して１本の光ファイバ中を伝搬させる。このため、複数
の光ファイバが集まる中継地点には、それぞれの光ファ
イバ中に波長多重されている複数の光信号を、波長によ
らずに任意に入れ替えられる光クロスコネクトシステム
が必要になる。

【０００３】図１８は、波長多重技術を用いた従来の光
クロスコネクトシステムの構成例を示す。ここでは、４
対の入出力光ファイバを備え、それぞれの光ファイバ中
には４個の光信号（λ₁〜λ₄）が波長多重されているも
のとする。図１８において、１１〜１４は入力光ファイ
バ、２１〜２４は１×４の光分波器、３０は１６×１６
の光スイッチ、７１１〜７４４は波長変換器、８１〜８
４は４×１の光合波器、９１〜９４は出力光ファイバで
ある。

【０００４】入力光ファイバ１１〜１４中を伝搬してき
た波長多重光は、それぞれ光分波器２１〜２４で波長に
応じて分波される。４個の光分波器２１〜２４で分波さ
れた１６個の光信号は、光スイッチ３０によってそれぞ
れ１６個ある波長変換器７１１〜７４４のいずれかに導
かれる。ここで、波長変換器７１１〜７１４に導かれた
光信号は、あらかじめ設定された波長λ₁〜λ₄の光信号
に変換された後、光合波器８１で多重化されて出力光フ
ァイバ９１中に出力される。他の波長変換器、光合波器
においても同様である。こうして、複数の入力光ファイ
バ中を伝搬してくる各波長の光信号を、その元の波長に
よらずに自由に複数の出力光ファイバ中に振り分けるこ
とができる。

【０００５】しかし、図１８に示した構成では、入出力
光ファイバ対の数および波長数が大きい場合、光スイッ
チ３０を構成するのが難しい。とくに、需要に応じて、
例えば入出力光ファイバ１対ごとに増設できるように、
光スイッチ部分を分割して構成することは困難である。
このような問題点を解決した光クロスコネクトシステム
が、特開平３−２１９７９３号公報（波長分割光交換
機）に記載されている。以下、この従来の光クロスコネ
クトシステムについて簡単に説明する。光スイッチ部分
の動作原理はｍ本（ｍは２以上の整数）の入力光ファイ
バ中を伝搬してきた波長多重光を分波せずにそのまま多
数のｍ×１光スイッチに分配し、各光スイッチでいずれ
か一つの波長多重光を選択したのちに可変波長選択素子
によっていずれか一つの光信号を選択することである。

【０００６】図１９は、この光信号選択手段を用いた従
来の光クロスコネクトシステムの構成例を示す。ここで
は、４対の入出力光ファイバを備え、かつそれぞれの光
ファイバ中には４個の光信号（λ₁〜λ₄）が波長多重さ
れているものとする。図１９において、１１〜１４は入
力光ファイバ、３１〜３４は１×１６の光スプリッタ、
５１１〜５４４は４×１の光スイッチ、６１１〜６４４
は可変波長選択素子、７１１〜７４４は波長変換器、８
１〜８４は光合波器、９１〜９４は出力光ファイバであ
る。

【０００７】入力光ファイバ１１〜１４中を伝搬してき
た波長多重光は、波長多重光のまま光スプリッタ３１〜
３４でそれぞれ１６個に分岐され、１６個の光スイッチ
５１１〜５４４に導かれる。例えば、光スイッチ５１１
には、光スプリッタ３１〜３４のそれぞれの１つの出力
が導かれる。

【０００８】まず４×１の光スイッチ５１１〜５４４で
いずれか１つの光スプリッタからの出力を選択し、次い
で可変波長選択素子６１１〜６４４でその選択した出力
の中に波長多重されている４個の光信号のうち所望の光
信号を選択する。光スイッチ５１１〜５１４および可変
波長選択素子６１１〜６１４を介して選択された光信号
は、それぞれ対応する波長変換器７１１〜７１４に導か
れ、そこであらかじめ設定された波長λ₁〜λ₄の光信号
に変換された後、光合波器８１で多重化されて出力光フ
ァイバ９１中に出力される。他の波長変換器、光合波器
においても同様である。こうして、複数の入力光ファイ
バ中を伝搬してくる各波長の光信号を、その波長によら
ずに自由に複数の出力光ファイバ中に振り分けることが
できる。

【０００９】図１９に示した従来のクロスコネクトシス
テムでは、光スプリッタ３１〜３４、４×１光スイッチ
５１１〜５４４、可変波長選択素子６１１〜６４４によ
り、図１８における光分波器２１〜２４と光スイッチ３
０の機能を実現している。４×１の光スイッチ５１１〜
５４４は、１６×１６の光スイッチ３０より構成が簡単
である。さらに、光スイッチ５１１〜５４４と可変波長
選択素子６１１〜６４４は、例えば入出力光ファイバ一
対ごとに増設できる。すなわち、光スイッチ部分を需要
にあわせて段階的に増設することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報で
は、図１９の光クロスコネクトシステムを構成する４×
１光スイッチや可変波長選択素子でのクロストークや、
光スイッチ駆動回路については考慮されていない。図１
９に示す４×１の光スイッチ５１１〜５４４は、図２０
に示すように３個の２×１光スイッチ素子１５１〜１５
３をツリー状に２段接続して構成できる。入力１〜入力
４のいずれか１つを選択する場合に、２つの２×１光ス
イッチ素子を切り替える必要がある。すなわち、少なく
とも各段に１つの光スイッチ駆動回路３１１，３１２が
必要である。一般に、２^P×１の光スイッチは、合計
（２^P−１）個の２×１光スイッチ素子をｐ段に接続し
て構成され、少なくともｐ個の光スイッチ駆動回路が必
要である。このため、光スイッチ駆動回路部分の寸法や
消費電力が大きくなってしまう。

【００１１】また、光スイッチ５１１〜５４４では波長
多重光のまま選択するので、クロストークには選択する
光信号と波長が一致する成分を含む。この様子を図２１
に示す。図２１では、太線の矢印が選択された波長多重
光の流れを示す。図２１のように選択された波長多重光
以外に、選択する光信号と波長が一致するクロストーク
成分が存在すると（破線矢印参照）、ビート雑音が発生
して光信号のＳＮ比を著しく劣化させる。このため、光
スイッチ５１１〜５４４には高い消光比が要求される。

【００１２】文献１ (Goldstein, et al., "Scaling li
mitations in transparent opticalnetwork due to low
-level crosstalk", IEEE Photonics Technology Lette
rs,Vol.7, pp. 93-94, 1995)によれば、ビート雑音が発
生するとき、あるビット誤り率において感度のパワーペ
ナルティｐｐ〔ｄＢ〕を生じるクロストークε_b〔ｄ
Ｂ〕は、 ε_b〔dB〕=10 log {(1-10^-PP/5)/(4Q²)}・・・・・(1) で与えられる。ここで、Ｑはビット誤り率に応じて一意
に定まる係数で、例えばビット誤り率１０^-12の場合に
はＱ＝７である。したがって、例えばビット誤り率１０
^-12でのパワーペナルティを０．５ｄＢ以内に抑えるに
は、クロストークを−３０ｄＢ以下に抑える必要があ
る。４×１の光スイッチを２×１光スイッチ素子を２段
に接続して構成する場合には、各段ごとにクロストーク
が加算されるので、２×１光スイッチ素子単体でのクロ
ストークを−３３ｄＢより小さくする必要がある。

【００１３】また、光スイッチの種類によっては、この
消光比を達成するのが困難な場合もある。例えば、熱光
学効果を用いた石英導波路マッハツェンダ干渉計形の２
×１光スイッチ素子では、方向性結合器の作製誤差によ
り、２つの入力ポートのうちの一方に大きなクロストー
クが生じる。この問題点を文献２（小湊他、「マッハツ
ェンダー干渉計で構成した導波路型ＷＤＭ回路」、電子
情報通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，Vol. 73-C-I, No. 5, pp.
354-359, 1990）に従って簡単に説明する。

【００１４】図２２は、石英導波路マッハツェンダ干渉
計形の２×１光スイッチ素子の基本構成を示す。この光
スイッチ素子は、２つの方向性結合器１６１，１６２と
導波路長がそれぞれＬ，Ｌ＋△Ｌの２本の単一モード導
波路１６３，１６４で構成される。一方の導波路上には
薄膜ヒータ１６５が装着され、これで一方の導波路近傍
の温度を変化させ、熱光学効果により等価屈折率を変化
させてスイッチする。

【００１５】この光スイッチ素子におけるポート１から
ポート３への透過率をＴ₁、ポート２からポート３への
透過率をＴ₂とすると、それぞれ T₁=[{(1-k₁)(1-k₂)}^1/2-(k₁k₂)^1/2]² +4{k₁k₂(1-k₁)(1-k₂)}^1/2sin²(πn△L/λ_s)・・・・・(2) T₂=[{k₂(1-k₁)}^1/2-{k₁(1-k₂)}^1/2]² +4{k₁k₂(1-k₁)(1-k₂)}^1/2cos²(πn△L/λ_s)・・・・・(3) で与えられる。ここでｋ₁，ｋ₂は、方向性結合器１６
１，１６２における光強度の結合率、ｎ△Ｌは実効光路
長差、λ_s は光キャリアの波長である。なお、導波路の
伝搬損失は十分小さいものとして無視している。

【００１６】ところで、方向性結合器１６１，１６２の
結合率ｋ₁，ｋ₂は、導波路の比屈折率差や導波路間隔に
依存し、これらの作製誤差により設計値０．５からずれ
てしまう。しかし、これらの作製誤差は２つの方向性結
合器にほぼ同等に作用するため、ｋ₁＝ｋ₂＝ｋは比較的
容易に達成される。このとき、上記（２）式，（３）式
は、それぞれ T₁=(1-2k)²+4k(1-k)sin²(πn△L/λ_s) ・・・・・(4) T₂=4k(1-k)cos²(πn△L/λ_s) ・・・・・(5) と簡略化される。

【００１７】ここで、導波路の実効光路長差ｎ△Ｌは、
薄膜ヒータを駆動しない状態で、例えば、 n△L = λ_s/2・・・・・(6) を満たすように設計する。このとき、ポート１からポー
ト３への透過率Ｔ₁、ポート２からポート３への透過率
Ｔ₂は、いずれも結合率ｋの値によらずにそれぞれ T
₁ = 1 ・・・・・(7) T₂ = 0 ・・・・・(8) となる。すなわち、薄膜ヒータを駆動しなければ、この
光スイッチ素子はポート１に入力されたλ_s 近傍の光で
あれば波長によらず出力する。このとき、ポート２から
のクロストークは原理的には存在しない。

【００１８】一方、薄膜ヒータを駆動して一方の導波路
近傍の温度を高め、その導波路の等価屈折率を変化させ
て実効光路長差ｎ△Ｌを n△L = λ_s ・・・・・(9) とすれば、ポート１からポート３への透過率Ｔ₁、ポー
ト２からポート３への透過率Ｔ₂ は、それぞれ T₁ = (1-2k)² ・・・・・(10) T₂ = 4k(1-k) ・・・・・(11) となる。すなわち、薄膜ヒータを駆動することで、この
光スイッチ素子はポート２に入力された光信号を選択し
て出力する。しかし、このとき結合率ｋの値が正確に
０．５に一致しなければ、ポート１からのクロストーク
(１−２ｋ)²が生じる。前記の文献２には、例えば方向
性結合器の導波路間隔が作製誤差により設計値から２０
％ずれるだけで、このクロストークは−１６ｄＢ程度ま
で劣化することが報告されている。

【００１９】一方、従来しばしば用いられるクロスコネ
クトシステムの可変波長選択素子として、図２３に示す
ように、波長多重光を光分波器６０１で分波し、そのう
ち１つの光信号を４×１の光スイッチ６０２で選択して
出力するものがある。図２３においても、太線の矢印が
選択された光信号の流れを示している。４×１の光スイ
ッチ６０２を、２×１光スイッチ素子をツリー状に多段
接続して構成すると、ここでも光スイッチ駆動回路部分
の寸法や消費電力が大きくなってしまう。

【００２０】ただし、光スイッチ６０２では分波したも
のから選択するため、クロストークには選択された光信
号と波長の一致する成分が含まれないので、ビート雑音
を生じない。したがって、クロストークによって生じる
パワーペナルティは、強度雑音としての影響だけを考慮
すればよい。このとき、あるビット誤り率においてパワ
ーペナルティｐｐ〔ｄＢ〕を生じるクロストークε
_i〔ｄＢ〕は、 ε_i[dB] = 5 Log {(1-10^-pp/5)/Q²} ・・・・・(12) で与えられる。例えば、ビット誤り率１０^-12 でのパワ
ーペナルティを０．５ｄＢ以内に抑えるには、クロスト
ークを−１２ｄＢ以下にすればよい。例えば、４×１の
光スイッチが２×１光スイッチ素子を２段に接続して構
成される場合には、２×１光スイッチ素子単体でのクロ
ストークを−１５ｄＢ以下に抑えればよい。

【００２１】このように、従来の光クロスコネクトシス
テムでは、光スイッチ５１１〜５４４として消光比の高
い光スイッチを選別して用いる必要があり、コストが高
くなる。また、図２３を用いて説明したように可変波長
選択素子にも光スイッチを利用すると、消光比への要求
の異なる２種類の光スイッチを含むため、光スイッチの
集積化が難しく、小型化や低コスト化が困難である。さ
らに必要な光スイッチ駆動回路の個数が多く、寸法と消
費電力が大きくなって小型化できない可能性がある。

【００２２】本発明は、複雑なｍ×１光スイッチが不要
で、単純なゲート光スイッチだけで構成される上に各光
スイッチの消光比が低くても良く、さらには少ない数の
光スイッチ駆動回路で動作する、経済的な光クロスコネ
クトシステムを提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ｍ本（ｍは２以上の整数）の入力光ファ
イバ中をそれぞれ伝搬する波長多重光を構成する光信号
を再度波長多重してｍ本の出力光ファイバに交換出力す
る光クロスコネクトシステムであって、（１）前記各入
力光ファイバからそれぞれ入力される波長多重光を、複
数の波長多重光に分岐して出力する複数の光分岐手段
と、（２）前記光分岐手段により分岐された複数の波長
多重光が入力される復数の光信号選択手段であって、各
光信号選択手段には前記ｍ本の入力ファイバからの波長
多重光がそれぞれ入力され、該光信号選択手段は入力さ
れたｍ個の波長多重光のうちの１つを選択し、さらに選
択された波長多重光から１波長の光信号を選択して出力
する光信号選択手段と、（３）前記各光信号選択手段か
ら出力される光信号をそれぞれ所定の波長の光信号に変
換する複数の波長変換手段と、（４）前記ｍ本の出力光
ファイバに接続され、前記各波長変換手段から出力され
る光信号を合波してこれら出力光ファイバに波長多重光
をそれぞれ出力する複数の光合波手段とを具備し、前記
各光信号選択手段は、（２−１）前記ｍ個の波長多重光
に対応するｍ本の光通過路を有し、このうちの１つを通
る波長多重光のみを通過させ、残りの光通過路を遮断す
る第１光スイッチング手段と、（２−２）前記ｍ本の光
通過路にそれぞれ接続されるｍ本の入力ポートとｐ本の
出力ポート（ｐは前記波長多重光の波長多重数以上の整
数）とを有し、前記第１光スイッチング手段を通過した
波長多重光を複数の異なる波長を有する光信号に分波
し、これら分波された光信号をそれぞれ異なる出力ポー
トヘ出力する波長ルータであって、分波された各光信号
の出力先が入力ポート毎に異なるルーティング特性を有
する波長ルータと、（２−３）前記波長ルータのｐ本の
出力ポートに接続されるｐ本の光通過路を有し、このう
ちの１つを通る光信号のみを通過させ、残りの光通過路
を遮断する第２光スイッチング手段と、（２−４）前記
第２光スイッチング手段のｐ本の光通過路を１本の光通
過路に結合する光合流手段とを具備する光クロスコネク
トシステムを提供する。

【００２４】上記構成によれば、各光信号選択手段にお
いて、第１光スイッチング手段を経てただ１つの波長多
重光が選択され、第２光スイッチング手段を経て上記波
長多重光の中からただ１つの光信号が選択される。ま
た、第１光スイッチング手段におけるｍ本の光通過路
（光導波路）に起因するクロストークのうちで、第２光
スイッチング手段で選択される光信号と同じ波長の成分
は、波長ルータにより第２光スイッチング手段の異なる
光通過路（光導波路）に導かれるので、ビート雑音を生
じない。このため、第１、第２光スイッチング手段とも
消光比の低い光スイッチで構成できる。また、これら両
光スイッチング手段はいずれも複数の光通過路を有し、
そのうちの１つのみを通過可能とする同様の機能を有す
るので、同一種類の光スイッチで構成できる。

【００２５】なお、第１の光スイッチング手段と波長ル
ータの組み合わせでビート雑音の発生が抑圧できる技術
については、文献３（石田他、「大容量スイッチングを
実現する光並列接続多波長スターネットワーク（ＰＯＩ
ＭＳ Ｎｅｔ）」、１９９６年電子情報通信学会通信ソ
サイティ大会Ｂ−１０７２）に記載されている。この文
献３には、複数の光分岐手段と、該光分岐手段の各出力
に接続される光通過路を有する第１光スイッチング手段
と、これら光通過路にそれぞれ接続される入力ポートを
有する波長ルータと、この波長ルータの複数の出力ポー
トにそれぞれ接続された複数の光受信器を備えた光ネッ
トワークが記述されている。また、同様の構成が特開平
９−２４７１７９（光受信器およびそれを用いた光ネッ
トワーク）にも詳細に記載されている。

【００２６】従って、本発明は、第１光スイッチング手
段と波長ルータに、第２光スイッチング手段と光合流手
段を加えることにより、従来のｍ×１光スイッチおよび
可変波長選択手段（図１９の構成ではｍ＝４）とは異な
る光信号選択手段を実現したものと言える。即ち、第１
光スイッチング手段と波長ルータとの組み合わせは、そ
のままではｍ×１光スイッチとして機能しないが、波長
ルータのルーティング特性を巧妙に利用して上記可変波
長選択手段の機能を付加することにより、光信号選択手
段に適用可能としたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（光クロスコネクトシステムの基本構成）図１は、本発
明の光クロスコネクトシステムの基本構成を示す。ここ
では、４対の入出力光ファイバが接続され、各光ファイ
バにそれぞれ波長の異なる４個の光信号が波長多重され
る光クロスコネクトシステムを示す。

【００２８】図１において、１１〜１４は入力光ファイ
バ、３１〜３４は１×１６の光スプリッタ、４１１〜４
４４は光信号選択手段、７１１〜７４４は波長変換器、
８１〜８４は４×１の光合波器、９１〜９４は出力光フ
ァイバである。各入力光ファイバ１１〜１４中を伝搬し
てきた波長多重光は、波長多重光のまま各光スプリッタ
３１〜３４で１６分岐され、１６個の光信号選択手段４
１１〜４４４にそれぞれ導かれる。たとえば、光信号選
択手段４１１には、４個の１×１６光スプリッタ３１〜
３４のそれぞれの１つの出力が導かれる。一方、各光信
号選択手段４１１〜４１４で選択された光信号は、波長
変換器７１１〜７１４に導かれ、そこであらかじめ設定
された波長λ₁〜λ₄の光信号に変換された後、光合波器
８１で多重化されて出力光ファイバ９１に出力される。
その他の波長変換器および光合波器においても同様であ
る。

【００２９】（光信号選択手段の第１の構成例）図２
は、本発明の特徴である光信号選択手段の第１の構成例
を示す。図２において、光信号選択手段は、光スイッチ
素子アレイ１００、アレイ導波路格子波長ルータ２０
０、光スイッチ素子アレイ１１０、７×１の光モードコ
ンバイナ３０１、光スイッチ駆動回路３１１，３１２、
セレクタ３２１，３２２により構成される。また、光ス
イッチ素子アレイ１００，１１０は、それぞれ４個と７
個の光スイッチ素子１０１〜１０４，１１１〜１１７か
ら構成される。この各光スイッチ素子は、図２２に示し
た構成を持ち、マッハツェンダ干渉計の一方の導波路の
上面には薄膜ヒータが装着され、それぞれセレクタ３２
１，３２２を介して光スイッチ駆動回路３１１，３１２
により駆動される。

【００３０】図３は、アレイ導波路格子波長ルータ２０
０の構成を示す。この波長ルータは、少なくとも４本の
入力導波路（Ｉ₁〜Ｉ₄）２０１と、第１のスラブ導波路
２０２と、導波路長がそれぞれ一定値だけ異なる導波路
アレイ２０３と、第２のスラブ導波路２０４と、７本の
出力導波路（Ｏ_-3〜Ｏ₃）２０５から構成される。たと
えば、図１の光信号選択手段４１１において、光スプリ
ッタ３１〜３４の各１つの分岐出力は、図２の光スイッ
チ素子１０１〜１０４（ここでは、マッハツェンダ干渉
計形２×１光スイッチ素子を適用して説明する）のポー
ト２（図２２参照）に入力される。この光スイッチ素子
１０１〜１０４のポート３は、アレイ導波路格子波長ル
ータ２００の入力導波路２０１の１つに接続される。一
方、アレイ導波路格子波長ルータ２００の７本の出力導
波路（Ｏ_-3〜Ｏ₃）２０５は、それぞれ光スイッチ素子
１１１〜１１７のポート２に接続される。この光スイッ
チ素子１１１〜１１７のポート３は、光モードコンバイ
ナ３０１の７つの入力にそれぞれ接続され、その出力が
光信号選択手段４１１の出力となる。

【００３１】次に、図２に示した光信号選択手段の各部
の動作について説明する。光スイッチ駆動回路３１１
は、４個の光スイッチ素子１０１〜１０４のうち、セレ
クタ３２１で選択されたいずれか１つの光スイッチ素子
の薄膜ヒータを駆動して、その光スイッチ素子のポート
２に入力された波長多重光をポート３に導く。このと
き、残りの３個の光スイッチ素子の薄膜ヒータは駆動さ
れないので、これらの光スイッチ素子のポート３に波長
多重光は出力されない。こうして、アレイ導波路格子波
長ルータ２００の入力導波路２０１のいずれか１本だけ
に波長多重光が入力される。

【００３２】ここで、アレイ導波路格子波長ルータ２０
０は、入力導波路Ｉ_i（ｉ＝１〜４）に波長λ_k（ｋ＝１
〜４）の光信号が入力されると、出力導波路Ｏ_k-iにル
ーティングされるように設計する（文献４、高橋他、"T
ransmission Characteristics of Arrayed Waveguide N
×N Wavelength Multiplexer", Journal of Lightwave
Technology, IEEE, Vol.13, No.3, pp. 447-455, 199
5）。すなわち、アレイ導波路格子波長ルータ２００
は、図４に示す波長ルーティング特性をもつ。たとえ
ば、入力導波路Ｉ₂に波長多重光が入力されると、波長
λ₁の光信号は出力導波路Ｏ_-1に、波長λ₂の光信号は出
力導波路Ｏ₀に、波長λ₃の光信号は出力導波路Ｏ₁に、
波長λ₄の光信号は出力導波路Ｏ₂にそれぞれ分離されて
出力される。したがって、４本の入力導波路のうちのい
ずれか１つに入力された波長多重光（λ ₁〜λ₄）は、そ
の入力導波路と波長に応じて７本の出力導波路のうちの
４本にそれぞれ出力される（斜線部参照）。

【００３３】光スイッチ駆動回路３１２は、７個の光ス
イッチ素子１１１〜１１７のうち、セレクタ３２２で選
択されたいずれか１つの光スイッチ素子の薄膜ヒータを
駆動して、その光スイッチ素子のポート２に入力された
光信号をその光スイッチ素子のポート３に導く。このと
き、残りの６個の光スイッチ素子の薄膜ヒータは駆動さ
れないので、これらの光スイッチ素子から光信号は出力
されない。こうして、光モードコンバイナ３０１の７本
の入力導波路のいずれか１本だけに光信号が入力され
る。

【００３４】光モードコンバイナ３０１は、７つのシン
グルモード光ファイバを伝搬してきた光信号を単一のマ
ルチモード光ファイバ（符号１０００参照）に結合する
光デバイスであり、例えば文献５（花田他、「石英導波
路８×１光モードコンバイナ」、１９９６年電子情報通
信学会エレクトロニクスソサエティ大会Ｃ−１６０）に
その構成が記載されている。それぞれのシングルモード
光ファイバからマルチモード光ファイバへの結合損失は
２ｄＢ以下にできる。

【００３５】このように、光信号選択手段は、光スイッ
チ素子アレイ１００で４本の入力光ファイバのいずれか
１つを選択し、その入力光ファイバ中を伝搬してくる波
長多重光をアレイ導波路格子波長ルータ２００でその入
力ポートと波長に応じて分波し、そのうち１つの光信号
を光スイッチ素子アレイ１１０で選択して光モードコン
バイナ３０１の出力先であるマルチモード光ファイバ１
０００に導くことにより、４本の入力光ファイバ中を伝
搬してくる合計１６個の光信号のうちから任意の１つの
光信号を選択して出力する。

【００３６】なお、本構成例では、４対の入出力光ファ
イバ中にそれぞれ最大で４個の光信号が波長多重される
光クロスコネクトシステムについて説明したが、同様
に、最大でｍ対の入出力光ファイバ中にそれぞれ最大で
ｎ個の光信号が波長多重される光クロスコネクトシステ
ムを構成できる。その光クロスコネクトシステムは、ｍ
本の入力光ファイバそれぞれに対応した１×（ｍ・ｎ）
の光スプリッタと、ｍ・ｎ個の光信号選択手段と、ｍ・
ｎ個の波長変換器と、ｍ本の出力光ファイバそれぞれに
対応したｎ×１の光合波器を備える。

【００３７】また、各光信号選択手段は、ｍ個の光スイ
ッチ素子からなる第１の光スイッチ素子アレイと、アレ
イ導波路格子波長ルータと、（ｍ＋ｎ−１）個の光スイ
ッチ素子からなる第２の光スイッチ素子アレイと、（ｍ
＋ｎ−１）×１の光モードコンバイナから構成される。
さらに、アレイ導波路格子波長ルータは、ｍ本の入力導
波路Ｉ₁〜Ｉ_mと、（ｍ＋ｎ−１）本の出力導波路Ｏ_1-m
〜Ｏ_n-1を有し、入力導波路Ｉ_i（ｉ＝１〜ｍ）に波長λ
_k（ｋ＝１〜ｎ）の光信号が入力されたときに出力導波
路Ｏ_k-iにルーティングされるように設計する。このと
き、ｍ本の入力導波路のうちいずれか１つに入力された
波長多重光（ｎ個の光信号）は、その入力導波路と波長
に応じて（ｍ＋ｎ−１）本の出力導波路のうちｎ本にそ
れぞれ分波されて出力される。

【００３８】次に、図２に示した光信号選択手段の利点
について説明する。まず、各光スイッチ素子においては
１つの入力ポートと１つの出力ポートしか使用しない。
したがって、図２２を用いて説明した従来のマッハツェ
ンダ干渉計形２×１光スイッチ素子において、作製誤差
によってクロストークの生じ易いポート１ではなく、原
理的にクロストークの生じないポート２だけを利用する
ことができる。このため、作製誤差で消光比が劣化して
いない光スイッチ素子を選別して用いる必要がなく、実
質的に歩留りが上がることになり、コストを削減でき
る。

【００３９】また、光スイッチ素子アレイ１００で生じ
るクロストークのうちで、光スイッチ素子アレイ１１０
で選択される光信号と同じ波長の成分は、アレイ導波路
格子波長ルータ２００により分波されるので、ビート雑
音を発生しない。この様子を図５に示す。ここでは、光
スイッチ素子１０２と１１３が駆動され、入力光ファイ
バ１２中を伝搬してきた波長λ₁ の光信号を選択する例
を示す。

【００４０】ここで、駆動されていない光スイッチ素子
を透過してしまう成分がクロストークとなる。光スイッ
チ素子アレイ１００におけるクロストークは、光スイッ
チ素子１０１，１０３，１０４からアレイ導波路格子波
長ルータ２００の入力導波路Ｉ₁，Ｉ_3,Ｉ₄に導かれる。
このクロストークのうちで波長λ₁の成分は、アレイ導
波路格子波長ルータ２００の出力導波路Ｏ₀，Ｏ_-2，Ｏ
_-3から光スイッチ素子１１４，１１２，１１１に導か
れ、駆動されている光スイッチ素子１１３には入力され
ない。このように、選択されている光信号と同じ波長の
クロストーク成分が重ならないので、ビート雑音は発生
しない。したがって、図２１を用いて説明した従来例と
は異なり、光スイッチ素子アレイ１００は高い消光比を
必要としない。

【００４１】図５において、光スイッチ素子アレイ１０
０，１１０における光スイッチ素子あたりのクロストー
クをそれぞれｅ₁，ｅ₂とすると、選択される光信号と同
じ波長のクロストークは (ｍ−１)・ｅ₁・ｅ₂ である
（ｍは入出力光ファイバ対の数）。これを−３０ｄＢ以
下とするには、ｍ＝４の場合で ｅ₁＝ｅ₂ ＜−１８ｄＢ
とすればよい。一方、異なる波長のクロストークは、 (m-1)・e₁+(n-1)・e₂+(m-1)・(n-1)・e₁・e₂ であるので（ｎは波長数）、これを−１２ｄＢ以下とす
るには、ｎ＝４の場合でｅ₁＝ｅ₂＜−２０ｄＢとすれば
よい。したがって、図５に示した構成においてｅ ₁＝ｅ₂
＜−２０ｄＢとすれば、ビット誤り率１０^-12における
パワーペナルティをほぼ０．５ｄＢ以下に抑えることが
できる。

【００４２】さらに、図２に示した本発明の光信号選択
手段では、光スイッチ素子アレイ１００，１１０のうち
で、それぞれいずれか１つの光スイッチ素子を駆動して
オン状態とすればよいので、光スイッチ駆動回路はたっ
た２つでよく、寸法や消費電力を小さく抑えることがで
きる。ここで、種々のｍ，ｎの値について、本発明に関
わる光信号選択手段において、光スイッチ素子に必要な
消光比と光スイッチ駆動回路の必要個数を計算した結果
をそれぞれ図６，図７に示す。比較のため、図１９に示
した従来の光クロスコネクトシステムにおいて、２×１
光スイッチ素子を用いて構成した場合に必要な消光比と
光スイッチ駆動回路の必要個数も計算した。これらの図
において、ｎは各光ファイバに関する波長数を示す。図
６に示すように、光スイッチ素子あたりに要求される消
光比は１０ｄＢほど緩和される。また、図７に示すよう
に、本発明の光信号選択手段は、消光比−２５ｄＢ〜−
２０ｄＢ程度の１種類の光スイッチ素子だけで構成でき
ることがわかる。また、光スイッチ駆動回路の必要個数
は、入出力光ファイバ対の数ｍおよび波長数ｎに関わり
なく２つでよく、寸法や消費電力を小さく抑えることが
できる。

【００４３】（光スプリッタの他の構成例）図８は、１
×１６の光スプリッタ３１〜３４を分割した構成例を示
す。本構成は、図１に示す１×１６の光スプリッタ３１
〜３４をそれぞれ５つの１×４の光スプリッタ３５₁〜
３５₅，３６₁〜３６₅，３７₁〜３７₅，３８₁〜３８₅で
構成したものである。一般には、１×（ｍ・ｎ）の光ス
プリッタを、１×ｍの光スプリッタとｍ個の１×ｎ光ス
プリッタから構成することができる。この結果、入力光
ファイバと各光信号選択手段との光配線が簡便になる。
さらに、入出力光ファイバ１対ごとに光スプリッタとこ
の光配線を増設できる利点がある。

【００４４】次に、図２４は、図８中破線で囲んだ５箇
所それぞれに関する、光ファイバ配線の実施例である。
テープ型４芯光ファイバ（＃１〜＃４）を４層積み重ね
て２次元ファイバアレイを構成し、係るファイバアレイ
２組（＃１〜＃４、及び、＃１'〜＃４'）を相互に９０
度傾けて接続することにより、上記配線を容易に達成す
ることができる。一般には、入力側のｎ芯光ファイバア
レイをｍ層積み重ねた２次元ファイバアレイと、ｍ芯光
ファイバアレイをｎ層積み重ねた２次元ファイバアレイ
とを、互いに本質的に直交するように９０度傾けて接続
すれば所望の光配線を容易に得ることができる。

【００４５】図１の１×１６光スプリッタ３１〜３４に
代えて（図８のように）多数の１×４光スプリッタを設
ける代わりに、図２５に、１×１６光スプリッタ３１〜
３４と上述した構成の２次元ファイバアレイ８０１〜８
０４とを設けた配線例を示す。ここでは、１×１６光ス
プリッタ３１〜３４の各出力をテープ型４芯光ファイバ
×４で構成し、図に示すような配線を介して光信号選択
手段４１１〜４４４の各々に１本のテープ型４芯光ファ
イバを接続している。即ち、２次元ファイバアレイ８０
１〜８０４を用いることで、１×１６光スプリッタを多
数の１×４光スプリッタに分割せずに、光スプリッタの
分割数の増加に伴う過剰損失の増加を引き起こすことな
く、簡便で増設が容易な光配線が可能になる。

【００４６】（波長変換器の構成例）波長変換器７１１
〜７４４は、入力された任意の波長の光信号をあらかじ
め設定された波長の光信号に変換する機能をもてばよ
い。たとえば、光受信器で識別再生される電気信号で光
送信器を駆動する光再生中継器、または半導体素子を利
用した全光中継器を用いてもよい。また、波長の異なる
複数の光キャリアを発生してその出力を各波長変換器に
分配する共通光源部を備え、各波長変換器として光受信
器と、分配された光キャリアを変調する光変調器を用い
て構成してもよい。この構成例を図９に示す。

【００４７】図９において、共通光源部７０００は、半
導体レーザアレイ７０１、１×４の光スプリッタ７０２
〜７０５により構成される。波長変換器７１１〜７１４
（〜７４４）は、それぞれ光受信器７０６および光変調
器７０７により構成される。この場合、光変調器は波長
によらず同じ光部品を利用できるので、各波長変換器が
全て共通の光部品で構成される。したがって、図１にお
いて、各光信号選択手段４１１〜４４４とそれぞれ対応
する波長変換器７１１〜７４４を同一の筐体に収容すれ
ば、１６個の筐体はすべて同一の光部品から構成される
ので、増設時や障害時に任意の筐体を入れ替えることが
できる。

【００４８】（光合波器の他の構成例）光合波器８１〜
８４は、波長の異なる４つの光信号を１本の光ファイバ
中に多重化する機能をもてばよく、波長依存性のない、
小型で安価な光カプラを用いてもよい。ただし、この場
合には合流損失 １０・Ｌｏｇ ｎ（ｎは波長数）を被
る。また、波長変換器に障害が発生してその出力する光
信号の波長が変動した場合に、多重化される他の光信号
に悪影響を及ぼす可能性がある。

【００４９】（光スイッチ素子の他の構成例および他の
駆動例）図２において、各光スイッチ素子としてマッハ
ツェンダ干渉計形光スイッチ素子を用いた場合について
説明したが、波長多重光をオン／オフでき、かつ図６に
示すような所望の消光比を有する光スイッチであればな
んでもよい。たとえば、光ファイバに超軽量な磁性膜パ
イプを装着し、これを電磁力で動かして光を断続させる
自己保持型単一モード光ファイバスイッチが利用でき
る。この光スイッチの詳細については、文献６（長岡、
「小型・高性能自己保持型単一モード光ファイバスイッ
チの開発」、電子情報通信学会技術研究報告、OQE93-11
9, OCS93-55,pp. 67-72, 1993）に記載されている。さ
らに、熱光学効果を用いたＹ分岐型光スイッチや半導体
光増幅器を光ゲートとして用いた構成などを用いてもよ
い。

【００５０】また、図２において、各光スイッチ素子ア
レイ１００，１１０は、光スイッチ駆動回路３１１，３
１２とセレクタ３２１，３２２により駆動されるが、セ
レクタを備えずに、各光スイッチ素子それぞれに光スイ
ッチ駆動回路を備えてもよい。光スイッチ駆動回路の数
は増えるが、オフ状態を微妙に調整できるので、消光比
を改善できる。ただし、オン状態になる光スイッチ素子
は１つなので、この場合でも消費電力は小さく抑えるこ
とができる。

【００５１】（光合流手段の他の構成例）図２におい
て、光合流手段として、複数のシングルモード光ファイ
バ中を伝搬する光信号を単一のマルチモード光ファイバ
に結合する光モードコンバイナ３０１を用いたが、通常
の光カプラを用いて単一のシングルモード光ファイバに
結合してもよい。この場合には原理的な合流損失１０・
Ｌｏｇ（ｎ＋ｍ−１）〔ｄＢ〕を被る。

【００５２】（光信号選択手段の第２の構成例）図２に
示すアレイ導波路格子波長ルータ２００として、周回波
長ルータを用いれば、光スイッチ素子アレイ１１０の光
スイッチ素子の数を減らすことができる。ここで、周回
波長ルータとは、波長数ｎに応じたｎ対の入出力ポート
を有し、その入出力ポート間での波長ルーティング特性
に周回性（ラテン方陣特性）を有するものである。以
下、図１０，図１１を用いて説明する。

【００５３】図１０は、この周回波長ルータを用いた光
信号選択手段の第２の構成例を示す。 図２に示す第１
の構成例との違いは、アレイ導波路格子波長ルータ２１
０が４つの出力導波路Ｏ₀〜Ｏ₃を備え、光スイッチ素子
アレイ１１０が４つの光スイッチ素子１１４〜１１７か
ら構成され、光合流手段として４×１の光モードコンバ
イナ３０２を備えるところにある。

【００５４】アレイ導波路格子波長ルータ２１０は、入
力導波路Ｉ_i（ｉ＝１〜ｍ）に波長λ_k（ただしｋ＝１〜
４）の光信号が入力されると出力導波路Ｏ_{(k-i)mod 4}に
ルーティングされるように設計する。ここで、ｘ ｍｏ
ｄ ｙは、ｘをｙで割った余り（剰余）を表す。すなわ
ち、アレイ導波路格子波長ルータ２１０は、図１１に示
す波長ルーティング特性をもち、例えば入力導波路Ｉ₂
にλ₁〜λ₄ の波長多重光が入力されると、波長λ₁の光
信号は出力導波路Ｏ₃に、波長λ₂の光信号は出力導波路
Ｏ₀に、波長λ₃の光信号は出力導波路Ｏ₁に、波長λ₄の
光信号は出力導波路Ｏ₂にそれぞれ出力される。したが
って、４本の入力導波路のうちのいずれか１つに入力の
波長多重された４つの光信号は、その入力導波路と波長
に応じて４本の出力導波路にそれぞれ分波して出力され
る。なお、周回波長ルータの詳細とその設計について
は、前記の文献４に詳述されている。

【００５５】周回波長ルータを用いれば、一般に、最大
でｎ対の入出力光ファイバ中にそれぞれ最大でｎ個の光
信号が波長多重される光クロスコネクトシステムが、図
１と同様に構成できる。このとき、ｎ本の入力光ファイ
バそれぞれに対応した１×ｎ ²の光スプリッタと、ｎ²個
の光信号選択手段と、ｎ²個の波長変換器と、ｎ本の出
力光ファイバそれぞれに対応したｎ×１の光合波器とを
備える。各光信号選択手段は、ｎ個の光スイッチ素子か
らなる第１の光スイッチ素子アレイと、周回波長ルータ
と、ｎ個の光スイッチ素子からなる第２の光スイッチ素
子アレイと、ｎ×１の光モードコンバイナから構成され
る。この周回波長ルータは、ｎ個の入力ポートＩ₁〜Ｉ_n
と、ｎ個の出力ポートＯ₀〜Ｏ_n-1を有し、入力ポートＩ
_iに波長λ_k（ｋ＝１〜ｎ）の光信号が入力されると、出
力ポートＯ_{(k-i)mod n}にルーティングされるように設計
する。したがって、ｎ個の入力ポートのうちいずれか１
つに入力の波長多重されたｎ個の光信号は、その入力ポ
ートと波長に応じてｎ本の出力ポートにそれぞれ出力さ
れる。

【００５６】このように周回波長ルータを用いた第２の
構成例では、光信号選択手段の第１の構成例で説明した
効果に加えて、光スイッチ素子の数を減ずることができ
る効果を有する。また、第２の構成例では、波長ルータ
として図１１に示す波長ルーティング特性を有するアレ
イ導波路格子波長ルータ２１０を用いているが、図１２
に示す複数の光分波器２２１〜２２４および複数の光合
波器２２５〜２２８を組み合わせて構成しても同様の機
能を実現できる。光分波器２２１〜２２４と光合波器２
２５〜２２８との間の配線は、図１１に示す波長ルーテ
ィング特性に対応するものである。すなわち、例えば光
分波器２２１の４つの出力は、光合波器２２５の第１の
入力ポートから光合波器２２８の第４の入力ポートまで
周回的に接続される。なお、光損失の影響が無視できる
場合には、光分波器を光スプリッタに置き換えたり、光
合波器を光合流器に置き換えてもよい。

【００５７】また、波長ルータのルーティング特性は図
１１に示す特性に限定するものではなく、例えば図１３
に示す特性でも同様の光信号選択手段を構成することが
できる。なお、図１１および図１３に示すように、同一
行または同一列にすべて異なる記号（ここではλ₁〜
λ₄）が配される行列はラテン方陣と呼ばれ、他にも多
数存在することが知られており（文献７：R. A. Barry,
et al., "Latin Routers,Design and lmplementatio
n", Journal of Lightwave Technology, IEEE, Vol. 1
1, No. 5/6, pp. 891-899, 19931993）、そのいずれを
用いてもよい。

【００５８】（光信号選択手段の第３の構成例）図１４
は、本発明の特徴である光信号選択手段の第３の構成例
を示す。図２に示す第１の構成例との違いは、アレイ導
波路格子波長ルータ２００の入力導波路と出力導波路を
同一方向に取り出し、第１と第２の光スイッチング手段
である光スイッチ素子アレイ１００，１１０の代わり
に、１１個の光スイッチ素子からなる単一の光スイッチ
素子アレイ１２０を用いるところにある。

【００５９】本構成例では、上述した利点に加えて、光
スイッチ素子アレイの数が１つですみ、光部品点数が減
る。また、アレイ導波路格子波長ルータ２００との接続
が一箇所ですみ、アセンブリ工程も減る。また、本発明
により、光信号選択手段が消光比の低い単一種類の光ス
イッチ素子だけで構成できるようになったので、光スイ
ッチ素子の集積比が可能になり、小型化と低コスト化を
図ることができる。なお、本構成例においても、第２の
構成例と同様の周回波長ルータを用いてもよい。

【００６０】また、図１４に示した光信号選択手段にお
いて、点数で囲む光スイッチ素子アレイ１２０、アレイ
導波路格子波長ルータ２００、７×１の光モードコンバ
イナ３０１は、すべて石英導波路平面光回路で作製でき
る。すなわち、それらを単一の石英基板上に集積化する
ことができる。この場合、光部品点数およびアセブリ工
程はさらに減り、より一層の小型化・低コスト化が期待
できる。

【００６１】（光信号選択手段の第４の構成例）図１５
は、本発明の特徴である光信号選択手段の第４の構成例
を示す。図１４に示す第３の構成例との違いは、アレイ
導波路格子波長ルータ２００に代えて、反射型アレイ導
波路格子波長ルータ２２０を用いるところにある。この
結果、上述した利点に加えて、より一層の小型化が期待
できる。

【００６２】ここで、反射型アレイ導波路波長格子ルー
タ２２０は、図３を用いて説明したアレイ導波路格子波
長ルータの対称性を利用し、導波路アレイ２０３の中間
に高反射膜２０６を付加することで、単一のスラブ導波
路だけで波長ルータを実現したものである。以下、図１
６，図１７を用いてこの反射型アレイ導波路格子波長ル
ータ２２０の原理について説明する。詳細については、
例えば文献８（井上他、「波長ルーティング機能付き光
分岐回路」、電子情報通信学会技術研究報告、OPE96-2,
pp. 7-12, 1996）に記録されている。

【００６３】図１６（ａ）は、１１×１１のアレイ導波
路格子波長ルータの構成例である。１１本の入力導波路
Ｉ₁〜Ｉ₁₁と１１本の出力導波路Ｏ₁〜Ｏ₁₁を有し、入力
導波路Ｉ_i（ｉ＝１〜１１）に波長λ_kの光信号が入力さ
れると出力導波路Ｏ_k-i+8 にルーティングされるように
設計する。すなわち、図１７に示す波長ルーティング特
性をもつ。このとき、入力導波路のうちのＩ₁〜Ｉ₄のい
ずれか１つに入力された波長多重光（４つの光信号λ₁
〜λ₄）は、その入力導波路と波長に応じて出力導波路
のうちのＯ₅〜Ｏ₁₁にそれぞれ分離されて出力される。

【００６４】ここで、図１６（ａ）に示したアレイ導波
路格子波長ルータは、一点鎖線で示した中心線に対して
対称な構造をもつ。したがって、アレイ導波路２０３の
中点に高反射膜２０６を付加して折り返せば、図１６
（ｂ）のように入力導波路Ｉ₁〜Ｉ₄と出力導波路Ｏ₅〜
Ｏ₁₁を同一方向に配置することができる。こうして、所
望の波長ルーティング特性を有する波長ルータを半分の
寸法で作製できる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、各光信号選択手段にお
いて、第１光スイッチング手段を経てただ１つの波長多
重光が選択され、第２光スイッチング手段を経て上記波
長多重光の中からただ１つの光信号が選択されるので、
スイッチング動作に関する駆動回路数を少なく（２つ
に）することができ、駆動回路部分の寸法や消費電力を
小さくすることができる。

【００６６】また、第１光スイッチング手段におけるｍ
本の光通過路に起因するクロストークのうちで、第２光
スイッチング手段で選択される光信号と同じ波長の成分
は、波長ルータにより第２光スイッチング手段の異なる
光通過路に導かれるので、ビート雑音を生じない。この
ため、第１、第２光スイッチング手段とも消光比の低い
光スイッチで構成できる。また、これら両光スイッチン
グ手段はいずれも複数の光通過路を有し、そのうちの１
つのみを通過可能とする同様の機能を有するので、同一
種類の光スイッチで構成できる。これにより集積化が容
易となり、低コストおよび小型化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光クロスコネクトシステムの基本構
成を示す図。

【図２】 光信号選択手段の第１の構成例を示す図。

【図３】 アレイ導波路格子波長ルータ２００の構成を
示す図。

【図４】 アレイ導波路格子波長ルータ２００の波長ル
ーティング特性を示す図。

【図５】 アレイ導波路格子波長ルータ２００によるビ
ート雑音の発生抑圧原理を説明する図。

【図６】 光スイッチ素子あたりの所要消光比の計算例
を示す図。

【図７】 光スイッチ駆動回路の必要個数の計算例を示
す図。

【図８】 図１の１×１６光スプリッタ３１〜３４を分
割した構成例を示す図。

【図９】 波長変換器の構成例を示す図。

【図１０】 光信号選択手段の第２の構成例を示す図。

【図１１】 周回性をもつアレイ導波路格子波長ルータ
の波長ルーティング特性を示す図。

【図１２】 図１１の波長ルーティング特性を有する他
の波長ルータの構成を示す図。

【図１３】 他の波長ルーティング特性の例を示す図。

【図１４】 光信号選択手段の第３の構成例を示す図。

【図１５】 光信号選択手段の第４の構成例を示す図。

【図１６】 １１×１１のアレイ導波路格子波長ルータ
と反射型との関係を説明する図。

【図１７】 １１×１１のアレイ導波路格子波長ルータ
の波長ルーティング特性を示す図。

【図１８】 波長多重技術を用いた従来の光クロスコネ
クトシステムの構成例を示す図。

【図１９】 光信号選択手段を用いた従来の光クロスコ
ネクトシステムの構成例を示す図。

【図２０】 ４×１の光スイッチ５１１〜５４４の構成
例を示す図。

【図２１】 ４×１の光スイッチ５１１〜５４４におけ
るクロストークを説明する図。

【図２２】 石英導波路マッハツェンダ干渉計形の２×
１光スイッチ素子の基本構成を示す図。

【図２３】 可変波長選択素子６１１〜６４４の構成例
およびそのクロストークを説明する図。

【図２４】 テープ型４芯光ファイバを用いた２次元フ
ァイバアレイによる配線例を示す図。

【図２５】 図１の光スプリッタと光信号選択手段との
間をテープ型４芯光ファイバを用いた２次元ファイバア
レイにより配線した構成例を示す図。

【符号の説明】

１１〜１４ 入力光ファイバ ２１〜２４ １×４の光分波器 ３０ １６×１６の光スイッチ ３１〜３４ １×１６の光スプリッタ ８１〜８４ ４×１の光合波器 ９１〜９４ 出力光ファイバ １００，１１０，１２０ 光スイッチ素子アレイ １０１〜１０４，１１１〜１１７ 光スイッチ素子 １５１〜１５３ ２×１光スイッチ素子 １６１，１６２ 方向性結合器 １６３，１６４ 単一モード導波路 １６５ 薄膜ヒータ ２００，２１０ アレイ導波路格子波長ルータ ２０１ 入力導波路 ２０２ 第１のスラブ導波路 ２０３ 導波路アレイ ２０４ 第２のスラブ導波路 ２０５ 出力導波路 ２０６ 高反射膜 ２２０ 反射型アレイ導波路格子波長ルータ ２２１〜２２４ 光分波器 ２２５〜２２８ 光合波器 ３０１，３０２ 光モードコンバイナ ３１１，３１２ 光スイッチ駆動回路 ３２１，３２２ セレクタ ４１１〜４１４，４２１〜４２４ 光信号選択手段 ４３１〜４３４，４４１〜４４４ 光信号選択手段 ５１１〜５１４，５２１〜５２４ ４×１の光スイッチ ５３１〜５３４，５４１〜５４４ ４×１の光スイッチ ６０１ １×４の光分波器 ６０２ ４×１の光スイッチ ６１１〜６１４，６２１〜６２４ 可変波長選択素子 ６３１〜６３４，６４１〜６４４ 可変波長選択素子 ７１１〜７１４，７２１〜７２４ 波長変換器 ７３１〜７３４，７４１〜７４４ 波長変換器 ７０１ 半導体レーザアレイ ７０２〜７０５ １×４の光スプリッタ ７０６ 光受信器 ７０７ 光変調器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍ本（ｍは２以上の整数）の入力光ファ
   イバ中をそれぞれ伝搬する波長多重光を構成する光信号
   を再度波長多重してｍ本の出力光ファイバに交換出力す
   る光クロスコネクトシステムであって、 前記各入力光ファイバからそれぞれ入力される波長多重
   光を、複数の波長多重光に分岐して出力する複数の光分
   岐手段と、 前記光分岐手段により分岐された複数の波長多重光が入
   力される復数の光信号選択手段であって、各光信号選択
   手段には前記ｍ本の入力光ファイバからの波長多重光が
   それぞれ入力され、該光信号選択手段は入力されたｍ個
   の波長多重光のうちの１つを選択し、さらに選択された
   波長多重光から１波長の光信号を選択して出力する光信
   号選択手段と、 前記各光信号選択手段から出力される光信号をそれぞれ
   所定の波長の光信号に変換する複数の波長変換手段と、 前記ｍ本の出力光ファイバに接続され、前記各波長変換
   手段から出力される光信号を合波してこれら出力光ファ
   イバに波長多重光をそれぞれ出力する複数の光合波手段
   とを具備し、 前記各光信号選択手段は、 前記ｍ個の波長多重光に対応するｍ本の光通過路を有
   し、このうちの１つを通る波長多重光のみを通過させ、
   残りの光通過路を遮断する第１光スイッチング手段と、 前記ｍ本の光通過路にそれぞれ接続されるｍ本の入力ポ
   ートとｐ本の出力ポート（ｐは前記波長多重光の波長多
   重数以上の整数）とを有し、前記第１光スイッチング手
   段を通過した波長多重光を複数の異なる波長を有する光
   信号に分波し、これら分波された光信号をそれぞれ異な
   る出力ポートヘ出力する波長ルータであって、分波され
   た各光信号の出力先が入力ポート毎に異なるルーティン
   グ特性を有する波長ルータと、 前記波長ルータのｐ本の出力ポートに接続されるｐ本の
   光通過路を有し、このうちの１つを通る光信号のみを通
   過させ、残りの光通過路を遮断する第２光スイッチング
   手段と、 前記第２光スイッチング手段のｐ本の光通過路を１本の
   光通過路に結合する光合流手段とを具備することを特徴
   とする光クロスコネクトシステム。
2. 【請求項２】 前記各光信号選択手段の第１および第２
   の光スイッチング手段が１つの基板上に集積化されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光クロスコネクトシス
   テム。
3. 【請求項３】 前記各光信号選択手段の波長ルータおよ
   び光合流手段もまた前記基板上に集積化されることを特
   徴とする請求項２に記載の光クロスコネクトシステム。
4. 【請求項４】 前記光分岐手段と前記光信号選択手段と
   を結合する手段としての、入力側のｍ本のテープ型ｎ芯
   光ファイバ（ｎは前記波長多重光の波長多重数）と出力
   側のｎ本のテープ型ｍ芯光ファイバとが互いに本質的に
   直交する方向で積層されて接続される２次元ファイバア
   レイを有することを特徴とする請求項１記載の光クロス
   コネクトシステム。
5. 【請求項５】 前記各光信号選択手段の波長ルータはア
   レイ導波路格子波長ルータであることを特徴とする請求
   項１〜４記載の光クロスコネクトシステム。
6. 【請求項６】 前記アレイ導波路格子波長ルータは反射
   型であることを特徴とする請求項５記載の光クロスコネ
   クトシステム。
7. 【請求項７】 前記各光信号選択手段の波長ルータは周
   回波長ルータであることを特徴とする請求項５記載の光
   クロスコネクトシステム。