CN113544561A - 芯选择开关和光节点装置 - Google Patents

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Abstract

一种芯选择开关，具备空间复用分离部、光开关及光配线部，所述空间复用分离部是在平面上对多个具有S个芯的MCF和由准直透镜构成的MCF准直器进行二维布置而成的MCF准直器阵列，所述光开关是在平面上按照与所述MCF内的芯配置相似的形状对S个反射角可变镜进行二维布置而成的反射角可变镜阵列，所述光配线部是布置在所述MCF准直器阵列和所述反射角可变镜阵列之间的的转向透镜，从所述MCF准直器阵列的多个MCF中的输入MCF的各芯输出的光束聚光于与该芯相关联的反射角可变镜后，以与所期望的输出MCF的对应的芯耦合的方式被反射。

Description

芯选择开关和光节点装置
技术领域
本发明涉及一种用于实现光节点装置的技术，该光节点装置用于构成根据光信号的空间信息对路径进行控制的空间复用光网络。
背景技术
一般来说，传输线路通过增加传输频带和信噪比中的任一者或两者可增加其传输容量。目前，就长距离光纤网络中广泛使用的光纤而言，1个光纤中形成有1个单模芯。这种光纤被称为单模光纤(SMF：Single Mode Fiber)，其剖面示于图1(a)。在将SMF应用于传输线路的情况下，如果为了增加信噪比而使发送光功率增加一定量以上，则光纤的芯中的非线性光学效应所引起的波形失真就会变得很显著。为此，发送光功率是有上限的，所以1个SMF的容量也是有物理限制的，在长距离传输的用途中，可以认为100Tb/s左右的总容量是其上限。
另一方面，最新的长距离光纤通信系统的总容量已经达到～20Tb/s，考虑到互联网流量每年以20％～40％的比率进行增加的趋势，人们普遍认为需要一种新的光纤技术来取代现有的单模光纤(非专利文献1)。
作为一种新型光纤，已经提出了将多个SMF捆绑使用的光纤束(SMF－B：SMFBundle)、在1个光纤中配置有多个没有芯间耦合(实际应用时，芯间耦合小到可以忽略不计)的单模芯的非耦合多芯光纤(UC－MCF：Uncoupled Multi Core Fiber)(图1的(b))、能够使用1个芯来传播数个传播模式的少模光纤(FMF：Few Mode Fiber)(图1的(c))、藉由邻近配置的多个单模芯可对多个超模(supper mode)进行传播的耦合芯光纤(CCF：CoupledCore Fiber)(图1的(d))、及对它们进行了组合的结构(图1的(e)、(f))。
这些光纤由于在光纤束内和光纤内沿空间轴方向复用多个空间传播模式(SMF－B和MCF中为多个单模芯，FMF中为多模芯内的多个传播模式)，所以被统称为空间分割复用(SDM：Spatial Division Multiplexing)光纤。SDM光纤中可传输由波分复用(WDM：Wavelength Division Multiplexing)于单一空间传播模式内的波长的数量和空间传播模式的数量之积所表示的数量的光通道。就SDM光纤而言，根据所传播的空间模式之间是否存在耦合，可分为非耦合类型和耦合类型的2个种类。如果传播模式之间存在耦合，则传播模式不同但波长相同的光通道之间会发生串扰，此情况下，通过MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)处理，可对混合后的多个相同波长的光通道进行分离。SMF－B和UC－MCF被分类为非耦合类型，FMF和CC－MCF被分类为耦合类型。
作为可在由这样的SDM光纤构成的将来的光网络中使用的光节点装置，已经提出了多种具有如下功能的光节点装置，即：对以空间复用和波长复用的方式来传播与光节点装置连接的光链路的多个光通道进行暂时分离，然后基于最终目的地进行路径分配，并复用至适当的光链路的波长轴和空间轴的复用·分离·路径分配功能(非专利文献2)。
另一方面，路由器等的接口速度正以每年40％左右的比率保持高速增长，最新的商用路由器刀片(router blade)的IF速度已经达到了1.2Tb/s(100Gb/s×12)。所以用于将超高速客户端接口容纳于光网络的光接口也需要以每年40％的比率进行大容量化。根据基于2010年的100Gb/s的光接口速度的外推可预测出，2024年时光传输系统所需的接口速度将会超过10Tb/s(非专利文献3)。
同时，光传输系统的系统容量也需要以每年40％的比率进行增加，所以可预测到2024年时光传输系统的系统容量需要达至1Pb/s。由于这大大超过了现在的单模式光纤容量的物理界限(～100Tb/s)，所以毗邻光节点之间将需要大量的空间通道。从实现各种SDM光纤所需的技术的难度和经济性的角度来看，可考虑先使用现有的SMF的集束或非耦合MCF，然后再进行芯的多模化。
另外，可进行长距离传输的DP－QPSK调制方式的10Tb/s光信号至少占用3.2THz的光谱，所以这意味着，例如在C波段的整个带宽(4.4THz)中仅能容纳1个光通道。当然，也可以采用频率利用效率较高的高阶调制方式来换取传输距离的大幅缩短，但考虑到每年以40％的比率进行增长的接口速度，所能获得的宽限最多也就是几年而已。所以可认为，在2024年以后的不久的将来，仅在空间轴上进行路径分配而不是具有非专利文献2所述的波长轴和空间轴的复用·分离·路径分配功能的光节点装置，将具有经济和技术上的合理性。
＜现有技术文献＞
＜非专利文献＞
[非专利文献1]P.J.Winzer,"Scaling optical fiber networks:challengesand solutions,"OPTICS&PHOTONICS NEWS,March 2015,pp.28-35.
[非专利文献2]D.M.Marom and M.Blau,"Switching solutions for WDM-SDMoptical networks,"IEEE Commun.Mag.,vol.53,no.2,pp.60-68,2015.
[非专利文献3]P.J Winzer and D.T Neilson,"From scaling disparities tointegrated parallelism:A decathlon for a decade,"J.of Lightwave Technol.,vol.35,no.5,pp.1099-1115,2017.
[非专利文献4]A.A.M.Saleh and J.M.Simmons,"Architectural principles ofoptical regional and metropolitan access networks,"J.of Lightwave Technol.,vol.17,no.12,pp.2431-2448,1999.
[非专利文献5]M.Jinno,"Spatial channel network(SCN)architectureemploying growable and reliable spatial channel cross-connects toward massiveSDM era,"in Photonics in Switching and Computing(PSC)2018,paper Fr3B.5,2018.
发明内容
＜本发明要解决的问题＞
图2是基于现有技术的光纤交叉连接架构(非专利文献4)，其中，为了预防光开关(optical switch)发生故障，采用冗余配置的方式布置了2台超多端口矩阵开关。该构成具有连接自由度较高的优点，但另一方面则存在如下弊端，即：系统最初导入时，需要2台系统的最后阶段预计所需的最大尺寸的矩阵开关(初期设备投资较大)。此外，还需要针对光开关故障和链路故障分别提供单独的故障救助机构，这增加了装置成本和确定故障点所需的时间。矩阵开关所需的尺寸可根据下式确定。
[数1]
Figure BDA0003230015250000051
这里，Smax为每个链路的最大空间通道数，d为所输入的SCh中的终止于该节点的比率，
[数2]
Figure BDA0003230015250000052
为上限函数。除了矩阵开关之外，还需要
[数3]
Figure BDA0003230015250000061
个现有类型的WXC，用于WDM层的波长疏导(wavelength grooming)。这里，g为终止了的SCh中的与WXC连接的比率。例如，在Smax＝64、D＝4、d＝1/4及g＝1/2的情况下，需要2台320×320的超多端口矩阵开关。
为了避免上述问题，提出了如图3所示的基于芯选择开关的光节点装置(非专利文献5)。如图3所示，该光节点装置具有输入部1、输出部2、插入部3及分支部4，如图所示，各构成部分之间通过MCF进行了连接。
构成输入部1的各芯选择开关(CSS：Core Selective Switch)具备1个具有S个芯的输入MCF端口和N个具有S个芯的输出MCF端口，并假定了将从输入MCF端口的某个芯(芯编号为a)传播来的光信号输出至任意的输出MCF端口的具有相同芯编号的芯的功能。下面将具有这样的功能的芯选择开关称为S(1×N)构成的芯选择开关。
就将上述芯选择开关作为构成要素的光节点装置而言，通过分别将数量与该光节点装置的输入输出方向(注：日文原文为“方路”)数D(图3中为3)相等的芯选择开关配置在输入侧(输入部1)和输出侧(输出部2)，可将从某个输入方向(输入MCF)的某个芯传播来的光信号发送至任意的输出方向(输出MCF)的相同芯编号的芯。此外，可将该光节点装置中所插入的光信号发送至所期望的输出方向(输出MCF)的所期望的芯，还可将从该光节点装置的所期望的输入方向(输入MCF)的所期望的芯传播来的光信号作为分支而进行接收。
这种架构针对每个链路都进行了模块化，并具有如下所述的优异功能，即：通过将现用(现在使用)空间光通道和备用空间光通道连接于不同的输出芯选择开关，并分配至不同的路径，空间光通道端进行切换的机构可对光开关故障和链路故障进行救助。但是，迄今为止仅提出了基于芯选择开关的光节点的概念，并未开发出芯选择开关的具体实现方法。
此外，就非专利文献5所述的光节点装置的分支插入部(分支部4和插入部3)而言，如图3(b)所示，是通过将具有S个芯的MCF的芯与S个单芯光纤的芯进行连接的扇入扇出(FIFO)部件构成的，但该结构中，取决于发送机(Tx)连接于插入用FIFO的哪个单芯光纤，该发送机的用于发送输出光信号的输出MCF(光信号的输出方向)和所使用的芯被进行了固定。同样，取决于接收机(Rx)连接于分支用FIFO的哪个单芯光纤，该接收机的输入光信号所传播到的输入MCF(光信号的输入方向)和所使用的芯也被进行了固定。所以，为了改变连接，需要物理地交换发送机和接收机的连接端口，这样就存在连接自由度较低的课题。
一般而言，理想的是，与光节点装置连接的发送机通过远隔操作可与任意的输出MCF(输出方向)的任意的芯连接，接收机可与任意的输入MCF(输入方向)的任意的芯连接。所以，具有连接自由度尽可能高的分支插入部的光节点装置和能够实现这样的光节点装置的芯选择开关一直是所期望的，但是，迄今为止也不存在这样的光节点装置和芯选择开关的具体实现方法。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种用于实现构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关的技术。
＜用于解决问题的手段＞
根据公开的技术，提供一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部为在平面上对多个具有S个芯的MCF和由准直透镜构成的MCF准直器进行了二维布置的MCF准直器阵列，
所述光开关为在平面上按照与所述MCF内的芯配置相似的形状对S个反射角可变镜进行了二维布置的反射角可变镜阵列，
所述光配线部为布置在所述MCF准直器阵列和所述反射角可变镜阵列之间的转向透镜，
从所述MCF准直器阵列的多个MCF中的输入MCF的各芯输出的光束聚光于与该芯相关联的反射角可变镜后被反射，以与所期望的输出MCF的对应的芯耦合。
＜发明的效果＞
根据公开的技术，能够提供一种用于实现构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关的技术。
附图说明
[图1]光纤的例示图。
[图2]现有的基于光矩阵开关的光节点装置的构成例的示意图。
[图3]基于芯选择开关的光节点装置的构成例的示意图。
[图4]实施例1的芯选择开关的示意图。
[图5]实施例2的芯选择开关的示意图。
[图6]实施例3的芯选择开关的示意图。
[图7]实施例3的芯选择开关的示意图。
[图8]实施例4的芯选择开关的示意图。
[图9]偏振转换元件的例示图。
[图10]实施例5的芯选择开关的示意图。
[图11]实施例6的芯选择开关的示意图。
[图12]光纤准直器的例示图。
[图13]实施例9的芯选择开关的示意图。
[图14]实施例10的芯选择开关的示意图。
[图15]实施例11的芯选择开关的示意图。
[图16]实施例13的光节点装置的示意图。
[图17]实施例13的芯选择开关的示意图。
[图18]实施例14的芯选择开关的示意图。
[图19]实施例15的光节点装置的示意图。
[图20]实施例15的芯选择开关的示意图。
[图21]实施例16的光节点装置的示意图。
[图22]实施例16的芯选择开关的示意图。
[图23]实施例17的芯选择开关的示意图。
[图24]实施例18的芯选择开关的示意图。
[图25]实施例19的芯选择开关的示意图。
[图26]实施例20的芯选择开关的示意图。
[图27]实施例21的芯选择开关的示意图。
[图28]实施例22的光节点装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。需要指出的是，下面说明的实施方式仅为示例，应用本发明的实施方式并不限定于下述实施方式。
需要说明的是，下面的说明中，输入MCF、输出MCF等用“输入”和“输出”进行了描述，但这仅是为了方便起见而假定输入部和输出部中的哪一个或者插入部和分支部中的哪一个、以及假定应用于其中的情况下的光的行进方向才使用了“输入”和“输出”的。例如，就假定了输入部或插入部而进行了说明的芯选择开关而言，它也可以原样应用于输出部或分支部。
此外，下面的说明中，将输入MCF、输出MCF等与传输线路的光纤连接的光纤的部分作为芯选择开关的构成要素而进行了说明，但不包含输入MCF、输出MCF等的部分也可被称为芯选择开关。
另外，就下面的实施例1～22中记载的各种技术事项而言，只要不产生矛盾，还可任意对其组合并实施。
此外，下面使用的S、D、M、N分别为0以上的整数。需要说明的是，MCF的各芯可为仅能传播单模式的单模芯，也可为能够同时传播多模式的多模芯。另外，MCF还可为对多个单芯光纤或多个MCF进行了捆绑的光纤束。
(芯选择开关的概要)
下面，对例如在如图3所示的构成空间通道光网络的光节点装置中用于构成传输侧的输入部1和输出部2的芯选择开关进行说明。这里先描述概要，然后再使用实施例对具体构成进行说明。
上述芯选择开关具备空间复用分离部、光开关及光配线部。空间复用分离部是在直线上或平面上对多个具有S个芯的MCF和由准直透镜构成的MCF准直器进行了布置的MCF准直器阵列。
光开关是按照与MCF内的芯配置相似的形状对S个反射角可变镜进行了布置的反射角可变镜阵列。
光配线部是布置在MCF准直器阵列和反射角可变镜阵列之间的转向透镜。藉由该转向透镜，从输入MCF的每个芯输出的光束在与该芯相关联的反射角可变镜上进行了聚光后，以与所期望的输出MCF的对应的芯耦合的方式被反射。下面，对芯选择开关的实施例进行说明，并将芯选择开关称为CSS。
(实施例1)
图4示出了实施例1中的CSS。实施例1的CSS为3芯(1个输入2个输出)CSS，是一维配置的CSS的示例。本实施例中，S＝3，N＝2，所以依照S(1×N)构成CSS的记法，将其表示为3(1×2)构成CSS。
实施例1的CSS中，作为空间复用分离部，具备输入MCF、输出MCF1、2及准直透镜101～103，由合计N+1个(＝3个)准直透镜101～103构成了准直透镜阵列。各准直透镜为具有焦点距离f1的凸透镜。准直透镜101位于与输出MCF1相对的位置，准直透镜102位于与输入MCF相对的位置，准直透镜103位于与输出MCF2相对的位置。
如图所示，各MCF具有3个芯(C1、C0、C2)，各芯均为单模芯。3个芯布置在图的上下方向的直线上，3个MCF和准直透镜也沿上下方向布置在直线上。
如图4所示，作为光配线部，具备转向透镜104。转向透镜104是具有焦点距离f2的凸透镜。此外，作为光开关，在图的上下方向的直线上，按照与倍率f2/f1的芯配置相似的形状，具备与芯数S对应的3个MEMS振镜(M1、M0、M2)。在从图的MEMS振镜的一侧对MCF侧进行观察的情况下，3个MCF和它们的芯、准直透镜101、102、103、及3个MEMS振镜(M1、M0、M2)看起来是排列在一条直线上。
各MEMS振镜是光的反射角沿上下方向可变的MEMS1轴旋转镜。此外，MEMS振镜M1、M0、M2分别与各MCF的芯C2、C0、C1相关联。
实施例1的CSS中，通过在准直透镜中使用焦点距离f1的凸透镜并在转向透镜中使用焦点距离f2的凸透镜，形成了4f系统的光学配置。
实施例1的CSS中，从输入MCF的芯C1输出的光束经由准直透镜102和转向透镜104聚光于MEMS振镜M2，然后被反射。就从MEMS振镜M2被反射的光束而言，基于镜子的角度进行入射，以与输出MCF1或输出MCF2的芯C1耦合。从输入MCF的芯C0输出的光束经由准直透镜阵列102和转向透镜104聚光于MEMS振镜M0，然后被反射。就从MEMS振镜M0被反射的光束而言，基于镜子的角度进行入射，以与输出MCF1或输出MCF2的芯C0耦合。从输入MCF的芯C2输出的光束经由准直透镜阵列102和转向透镜104聚光于MEMS振镜M1，然后被反射。就从MEMS振镜M1被反射的光束而言，基于镜子的角度进行入射，以与输出MCF1或输出MCF2的芯C2耦合。
(实施例2)
图5示出了实施例2的CSS。实施例2的CSS与实施例1的CSS同样地为3芯(1个输入2个输出)CSS，是一维配置的CSS的示例。但是，实施例2的CSS取代实施例1中的准直透镜101～103而使用了具有有效焦点距离f1的0.25间距GRIN(Graded－Index)透镜111～113(构成了阵列)。就除了0.25间距GRIN透镜111～113之外的构成而言，实施例1和实施例2相同。考虑到0.25间距GRIN透镜是准直透镜的一种，也可将0.25间距GRIN透镜称为准直透镜。
GRIN透镜是折射率分布透镜，如图5所示，入射面和出射面均为平面，并且玻璃内的折射率连续变化，据此可具有作为透镜的聚光功能。GRIN透镜的MCF侧的端面与MCF进行了连接。
光束的入射和出射与实施例1相同。例如，从输入MCF的芯C1输出的光束经由GRIN透镜112和转向透镜104聚光于MEMS振镜M2，然后被反射。就从MEMS振镜M2被反射的光束而言，基于镜子的角度进行入射，以与输出MCF1或输出MCF2的芯C1耦合。从输入MCF的芯C0输出的光束和从输入MCF的芯C2输出的光束也与实施例1相同。
(实施例3)
接下来，结合图6～图7对实施例3的CSS进行说明。实施例3的CSS是MCF和由准直透镜(具有有效焦点距离f1的0.25间距GRIN透镜阵列)构成的N+1个(＝7个)MCF准直器在平面上被进行了二维布置的CSS，是5芯(1个输入6个输出)CSS的示例，并被表示为5(1×6)构成CSS。“平面上”是指，MCF的端面和0.25间距GRIN透镜阵列的端面配置在了在与转向透镜104的中心的光轴垂直的某个平面上。需要说明的是，实施例3中，空间复用分离部与实施例2同样地使用了0.25间距GRIN透镜阵列，但这仅为示例，也可与实施例1同样地使用准直透镜阵列。
如图6(图7)所示，具备分别与MCF连接的7个具有有效焦点距离f1的0.25间距GRIN透镜。7个0.25间距GRIN透镜中的1个0.25间距GRIN透镜(与F0的MCF连接)布置在中心，其周围以构成六边形的方式布置了6个0.25间距GRIN透镜(与F1～F6的MCF连接)。各MCF具有C0～C5的5个芯。
如图6(图7)所示，作为光配线部，具备具有焦点距离f2的凸透镜即转向透镜104。此外，作为光开关，在平面上(与配置MCF的端面的平面平行的平面上)，按照与倍率f2/f1的芯配置相似的形状，具备数量与芯数S相同的5个MEMS振镜(M1、M2、M3、M4、M0)。各MEMS振镜为光的反射角沿上下左右方向可变的MEMS2轴旋转镜。此外，MEMS振镜M1、M2、M3、M4、M0分别与各MCF的芯C3、C2、C1、C4、C0进行了关联。
7个MCF中的哪个均可为输入MCF，但这里作为一例，将中央的MCF作为输入MCF，并将其周围的6个MCF作为输出MCF。
如图6和图7所示，例如，从输入MCF的芯C0输出的光束经由0.25间距GRIN透镜和转向透镜104聚光于MEMS振镜M0，然后被反射。从MEMS振镜M0被反射的光束这里以与F1的输出MCF的芯C0耦合的方式进行入射。此外，例如，从输入MCF的芯C3输出的光束经由0.25间距GRIN透镜和转向透镜104聚光于MEMS振镜M1，然后被反射。从MEMS振镜M1被反射的光束这里以与F2的输出MCF的芯C3耦合的方式进行入射。
(实施例4)
图8示出了实施例4的CSS。实施例4的CSS是在实施例1中取代MEMS振镜而使用了LCOS(liquid crystal on silicon)空间调制器并在准直透镜阵列(准直透镜101～103)和转向透镜104之间布置了偏振分集光学系统(具体而言，为偏振转换元件105)的CSS。LCOS空间调制器为偏振相关器件，所以布置了偏振分集光学系统。需要说明的是，图8中，作为示例，示出了在实施例1的CSS中导入了LCOS空间调制器和偏振分集光学系统的例子，但也可采用在其它所有的空间光学系统的实施例的CSS中导入了LCOS空间调制器和偏振分集光学系统的结构。
如图8所示，实施例4的CSS中使用的LCOS空间调制器106是被分割为M1～M3的3个区域的区域分割LCOS空间调制器。此外，如图9所示，偏振转换元件105由PBS(Polariz ationBeam Splitter)、棱镜及半波长板构成。需要说明的是，图9的构成仅是偏振转换元件构成的一例，只要可获得相同的功能，还可为其它结构。
实施例4的CSS中，从输入MCF的芯C1输出的光束经由准直透镜102和转向透镜104聚光于LCOS空间调制器的区域M2，然后被反射。从LCOS空间调制器的区域M2被反射的光束以与所期望的输出MCF(输出MCF1或输出MCF2)的芯C1耦合的方式进行入射。从输入MCF的芯C0输出的光束和从输入MCF的芯C2输出的光束也一样。
(实施例5)
图10示出了实施例5的CSS。实施例5的CSS是在实施例3(二维布置的5芯(1个输入6输出)CSS)中取代MEMS振镜而使用了LCOS空间调制器并在0.25间距GRIN透镜阵列和转向透镜104之间布置了偏振分集光学系统(具体而言，为偏振转换元件105)的CSS。如图10所示，LCOS空间调制器107被分割为与5个芯C1、C2、C3、C4、C0对应的5个区域(M3、M2、M1、M4、M0)，分别发挥与实施例3中的MEMS振镜相同的作用(功能)。
(实施例6)
图11示出了实施例6的CSS。实施例6的CSS是在实施例1的CSS中的转向透镜104和MEMS振镜阵列之间(紧接在MEMS振镜阵列之前)具备输出功率调整机构即可变光减衰器阵列108的CSS。本实施例中的可变光减衰器是基于液晶的器件，并具有偏振依赖性，所以需要具备偏振转换元件105。
如图11所示，可变光减衰器阵列108具有与各MEMS振镜对应的区域。从MEMS振镜被反射的光束经过对应的可变光减衰器的区域后，强度可被调整(减衰)。据此，可对与输出MCF耦合的多个光束的强度进行调整。需要说明的是，例如，可在准直透镜阵列和偏振转换元件105之间或者MCF和准直透镜阵列之间具备对光的强度进行测定的监控机构。
具备可变光减衰器的构成也可应用于其它实施例中说明的所有的CSS。
(实施例7和实施例8)
就作为实施例1～6的芯选择开关的输入MCF和输出MCF而使用的MCF而言，至此，对使用了如图12(a)(实施例1的光纤准直器)所示的通常的MCF的例子(S＝5)进行了说明。需要说明的是，如上所述，MCF的每个芯可为单模芯，也可为多模芯。
除此之外，实施例7中，如图12(b)所示，也可使用将多个单芯光纤布置在平面上的结构(单芯光纤束(SMF束))。此情况下，芯数S为7，并按照与倍率f2/f1的芯配置相似的形状具备与其对应的7个反射角可变镜。图12(b)中，作为空间复用分离部，示出了使用准直透镜的示例，但在使用0.25间距GRIN透镜的情况下也可使用单芯光纤束。此外，还可使用将多个单芯光纤布置在直线上的单芯光纤束。需要说明的是，单芯光纤束中使用的单芯光纤可为SMF，也可为FMF。
另外，实施例8中，如图12(c)所示，还可使用取代实施例1～6中使用的MCF而将多个MCF布置在平面上的结构(MCF束)。此情况下，芯数S为35，并按照与倍率f2/f1的芯配置相似的形状具备与其对应的35个反射角可变镜。图12(c)中，作为空间复用分离部，示出了使用准直透镜的例子，但在使用0.25间距GRIN透镜的情况下也可使用MCF束。此外，还可使用将多个MCF布置在直线上的MCF束。需要说明的是，MCF束中使用的MCF可为单模式MCF，也可为多模式MCF。
需要说明的是，单芯光纤束或MCF束也可应用于其它所有的实施例的CSS。
(实施例9)
图13示出了实施例9的S(1×N)构成CSS。就实施例9的CSS而言，作为空间复用分离部，具备将具有S个芯的MCF连接至S个单芯光纤的FIFO201－1～3，作为光开关，具备具有S个1输入N输出光开关的1×N光开关阵列203。此外，还具备光配线部202。光配线部202可为波导路，也可为光纤。
构成FIFO阵列201的FIFO中的1个作为输入侧FIFO而使用，其余的作为输出侧FIFO来使用。
图13所示的例子中，S＝4，N＝3，是4(1×3)构成CSS。输入侧FIFO和4个1×3光开关通过4个单芯波导路进行了连接。需要说明的是，也可使用光纤来取代单芯波导路。
藉由光配线部202的单芯波导路，各1×3光开关所具有的3个输出端口分别连接于与所对应的输出侧FIFO的4个输入端口中的1×3光开关对应的输入端口。
输入侧FIFO中，输出至与MCF的各芯相关联的输出波导路的光信号可被与该芯相关联的1×3光开关进行切换，以与连接于所期望的输出侧FIFO的MCF的对应的芯耦合。
如图所示，如果假设FIFO的单芯侧的端口的编号从上开始分别为1、2、3、4，则例如从输入侧FIFO的第2个端口输出的光被输入1×3光开关203－2。如果假设所期望的方向为输出侧FIFO201－3，则被输入1×3光开关203－2的光从1×3光开关203－2的3个输出端口中的最下面的输出端口输出，然后被输入至输出侧FIFO201－3的第2个端口，并与输出MCF中的对应的芯耦合。
(实施例10)
图14示出了实施例10的CSS。实施例10的CSS是在实施例9的CSS中的输入侧FIFO和1×N光开关阵列203之间(紧接在1×N光开关阵列203之前)具备输出功率调整机构即可变光减衰器(VOA)阵列204的CSS。构成可变光减衰器阵列204的各可变光减衰器紧接在各光开关之前。
从输入侧FIFO输出的光的强度可被可变光减衰器调整(减衰)。据此，可对与输出MCF耦合的多个光的强度进行调整。需要说明的是，也可具有对光的强度进行测定的监控机构。
(实施例11)
图15示出了实施例11的CSS。实施例11的CSS是在实施例9的CSS中的1×N光开关阵列203和输入侧FIFO之间(紧接在1×N光开关阵列203之前)具备S×S(S为MCF的芯数，此情况下为4)的光开关206并在紧接着1×N光开关阵列203之后还具备输出功率调整机构即可变光减衰器阵列205的CSS。从1×N光开关阵列203输出的光的强度可被可变光减衰器调整(减衰)。据此，可对与输出MCF耦合的多个光的强度进行调整。需要说明的是，也可具备对光的强度进行测定的监控机构。
此外，通过具备4×4光开关206，可将从输入侧FIFO输出且经由单芯波导路输入4×4光开关206的光输入所期望的光开关(图15的203－1～203－4中的任一个)。据此，可将从输入侧FIFO输出的光输入所期望的输出MCF中的所期望的芯。
(实施例12)
实施例12是具有图3所示的构成的光节点装置。但是，作为输入部1和输出部2中使用的CSS，使用了实施例1～11中记载的S(1×N)构成CSS中的任一个。如前所述，图3所示的光节点装置具有输入部1、输出部2、插入部3及分支部4，如图所示，各构成部之间藉由MCF进行了连接。
构成输入部1的各S(1×N)构成CSS具备与具有S个芯的MCF连接的1个输入端口和分别与具有S个芯的MCF连接的N个输出端口，可将从输入端口的某个芯(芯编号为a)传播来的光信号输出至任意的输出MCF端口的具有相同芯编号a的芯。CSS的具体构成例与实施例1～11相同。输出部2中使用的CSS可与输入部1中使用的CSS相同。
就实施例12的光节点装置而言，通过分别将数量与该光节点装置的输入输出方向数D(图3中，D＝3)相等的S(1×N)构成CSS布置在输入侧(输入部1)和输出侧(输出部2)，可将从某个输入方向(输入MCF)的某个芯传播来的光信号发送至任意的输出方向(输出MCF)的相同芯编号的芯。此外，可将该光节点装置中所插入的光信号发送至所期望的输出方向(输出MCF)的所期望的芯，还可将从该光节点装置的所期望的输入方向(输入MCF)的所期望的芯传播来的光信号作为分支而进行接收。
需要说明的是，实施例1～11所述的S(1×N)构成CSS中，输入MCF(或输入单芯光纤束、输入MCF束)内的光信号的行进方向与输出MCF(或输出单芯光纤束、输出MCF束)内的光信号的行进方向相反。因此，包括行进方向在内的芯编号在输入光纤和输出光纤中左右翻转。当如实施例12的光节点装置那样将S(1×N)构成CSS布置在输入侧和输出侧时，就经过该光节点装置的光信号(从某个输入MCF被路由至某个输出MCF的光信号)而言，由于经过S(1×N)构成CSS两次，所以可消除这种左右翻转。另一方面，光节点装置的客户端侧的插入部3和分支部4中使用了图3(b)所示的FIFO。就经由FIFO分别被插入的光信号和被分支的光信号而言，由于仅经过S(1×N)构成CSS一次，所以考虑到S(1×N)构成CSS中的芯编号的左右翻转，需要选择FIFO的输入端口。
(实施例13)
如上所述，实施例12(图3)的光节点装置的客户端侧的插入部3和分支部4中使用了图3(b)所示的FIFO。例如，在要向输出部2的所期望的方向的MCF的所期望的芯发送光的情况下，与连接到该所期望的方向的MCF的CSS相连的FIFO中的与该所期望的芯对应的输入端口需要连接发送机。这样，在要对输出光的方向或芯进行变更的情况下，就需要进行发送机的连接更改，费时费力。
图16示出了实施例13的光节点装置。实施例13的光节点装置的输入部301和输出部302与实施例12的光节点装置的输入部1和输出部2相同。实施例13的光节点装置中，与实施例12的光节点装置不同，插入部303和分支部304使用了1输入S输出CSS。下面将该构成的CSS称为1×S构成CSS。通过将1×S构成CSS布置在插入部303侧，即使在相同方向上对芯进行变更的情况下，也不需要进行发送机的连接更改。分支部304侧也一样。即，发送机和接收机可分别无需改变连接方式地访问相同方向的MCF的任意的芯。
图17示出了实施例13的1×S构成CSS的构成例。图17中示出了S＝5的情况下的例子。分支插入侧的CSS基本上为与传输侧的CSS相同的构成，具有空间复用分离部、光开关及光配线部。
如图17(a)(整体构成)、(b)(MCF和单芯光纤的配置)所示，实施例13的1×S构成CSS中，作为空间复用分离部，具有由输入单芯光纤402和输出MCF401并排而成的光纤阵列。如图17(c)(单芯光纤内的配置)、(d)(MCF内的芯配置)所示，单芯光纤中具有1个芯C0，MCF中具有5个芯(C0、C1、C2、C3、C4)。
此外，作为光开关，还具备MEMS2轴旋转镜404(反射角可变镜)(e)。另外，作为光配线部，具备布置在光纤阵列和反射角可变镜之间的转向透镜403。转向透镜403的焦点距离为f，实施例13的CSS构成了2f光学系统。
实施例13的1×S构成CSS中，从具有单芯的输入单芯光纤402输出的光束聚光于MEMS2轴旋转镜404后，以与输出MCF401的所期望的芯耦合的方式被反射。图17(a)中由实线示出了对输入单芯光纤402和输出MCF401的芯C1进行了连接的情况下的光束的轨迹。如果将如图17所述的1×S构成CSS应用于实施例13的光节点装置的插入部和分支部，则就所插入的光信号和所分支的光信号而言，由于受到偶数次(两次)的芯编号的左右翻转，所以可消除左右翻转。
需要说明的是，图17所示的例子中，作为光开关使用了MEMS，但这仅为示例，作为光开关，也可使用LCOS空间调制器。在使用LCOS空间调制器的情况下，例如，在光纤阵列和转向透镜403之间具备偏振分集光学元件。此外，还可在MEMS2轴旋转镜404的前面布置可变光减衰器。
(实施例14)
图18示出了实施例14的光节点装置。实施例14的光节点装置的输入部501和输出部502与实施例12的光节点装置的输入部1和输出部2相同。
实施例14的光节点装置的插入部503和分支部504中使用了S(1×N)构成CSS和1×S构成CSS。S(1×N)CSS与实施例1～11所述的CSS相同。1×S构成CSS为实施例13所述的CSS。
如图18所示，插入部503具有S(1×D)构成CSS503－1、S(1×M)构成CSS503－2、及1×S构成CSS503－3～503－5。1×S构成CSS503－3～503－5各自的输出MCF与S(1×M)构成CSS503－2的M个(图的例子中为3个)的输入MCF中的1个输入MCF连接。S(1×M)构成CSS503－2的1个输出MCF与S(1×D)构成CSS503－1的1个输入MCF连接。分支部504的构成也同样。
例如，从与1×S构成CSS503－3连接的发送机输出的光输入1×S构成CSS503－3的输出MCF的所期望的芯，再输入至S(1×M)构成CSS503－2的对应的输入MCF的芯，接着从S(1×M)构成CSS503－2输入S(1×D)构成CSS503－1，然后从所期望的输出MCF输出。
藉由实施例14，发送机和接收机可分别无需改变连接方式地访问任意的输出MCF/输入MCF和任意的芯。但是，存在会发生芯竞争的限制。需要说明的是，就所插入的光信号和所分支的光信号而言，由于受到偶数次(四次)芯编号的左右翻转，所以左右翻转可被消除。
(实施例15)
图19示出了实施例15的光节点装置。实施例15的光节点装置的输入部601和输出部602与实施例12的光节点装置的输入部1和输出部2相同。
实施例15的光节点装置的插入部603和分支部604中使用了1输入SD输出CSS。下面将该构成的CSS称为1×SD构成CSS。从与插入部603的1×SD构成CSS连接的发送机发出的光可输出至所期望的方向的MCF的所期望的芯。
即，藉由实施例15，发送机和接收机可分别无需改变连接方式地访问任意的输出MCF/输入MCF和任意的芯。但是，插入部603和分支部604中CSS的端口的利用效率较低。
图20示出了实施例15的1×SD构成CSS的构成例。图20示出了在具有D个输出S芯MCF的构成中S＝5和D＝6的情况的例子。
如图20(a)(整体构成)、(b)(MCF和单芯光纤的配置)所示，实施例15的1×SD构成CSS中，作为空间复用分离部，具有将1个输入单芯光纤和6个输出MCF在平面上(端面位于与光轴垂直的平面上)进行了配置的光纤阵列701。即，该例子中，如图20(b)所示，输入单芯光纤布置在中心，其周围以形成六边形的方式布置了6个输出MCF。需要说明的是，光纤阵列701也可为将1个输入SMF和6个输出MCF布置在直线上的结构。
如图20(c)(单芯光纤芯配置)、(d)(MCF内的芯配置)所示，单芯光纤中具有1个芯C0，MCF具有5个芯(C0、C1、C2、C3、C4)。作为光开关，具备MEMS2轴旋转镜703(反射角可变镜)。
此外，作为光配线部，具备布置在光纤阵列701和反射角可变镜之间的转向透镜702。转向透镜702的焦点距离为f，实施例15的CSS构成了2f光学系统。
实施例15的CSS中，从具有单芯的输入单芯光纤输出的光束聚光于MEMS2轴旋转镜703后，以与所期望的输出MCF的所期望的芯耦合的方式被反射。图20(a)示出了对输入单芯光纤和输出MCF2的芯C1进行连接的情况下的光束的轨迹。
需要说明的是，图20所示的例子中，光纤阵列701中单芯光纤的位置被设为中央，但这仅为示例，也可位于中央之外的位置。此外，作为光开关使用了MEMS，但这仅为示例，作为光开关，也可使用LCOS空间调制器。在使用LCOS空间调制器的情况下，例如，光纤阵列701和转向透镜702之间可具备偏振分集光学元件。此外，例如也可在MEMS2轴旋转镜703的前面布置可变光减衰器。如果将如图20所述的1×SD构成CSS应用于实施例15的光节点装置的插入部和分支部，则就所插入的光信号和所分支的光信号而言，由于受到偶数次(两次)的芯编号的左右翻转，所以左右翻转可被消除。
(实施例16)
图21示出了实施例16的光节点装置。实施例16的光节点装置的输入部801和输出部802与实施例12的光节点装置的输入部1和输出部2相同。
实施例16的光节点装置的插入部803和分支部804中使用了M输入SD输出CSS。下面将这样的构成的CSS称为M×SD构成CSS。从与插入部803的M×SD构成CSS连接的发送机发出的光可输入所期望的方向的MCF的所期望的芯。
即，藉由实施例16，发送机和接收机可分别无需改变连接方式地访问任意的输出MCF/输入MCF和任意的芯。不会发生芯竞争，输入输出部的CSS的端口的利用效率也较高。但是，M×SD构成CSS的结构较为复杂。
图22示出了实施例16的M×SD构成CSS的构成例。实施例16之后，作为实施例17、18，对M×SD构成CSS的变化例进行说明。为此，这里首先对实施例16、17的共同的结构进行说明。
M×SD构成CSS与至此说明的CSS相同，具有空间复用分离部、光开关及光配线部。
空间复用分离部具有N个由具有连接了M个输入单芯光纤的M个芯的MCF和准直透镜构成的输入MCF准直器以及将D个由具有S个芯的MCF和准直透镜构成的输出MCF准直器布置在了直线上或平面上的输出MCF准直器阵列。光开关是由MN个反射角可变镜构成的镜阵列和由SD个反射角可变镜构成的镜阵列。光配线部具有布置在输入MCF准直器和由MN个反射角可变镜构成的镜阵列之间的转向透镜、布置在输出MCF准直器阵列和由SD个反射角可变镜构成的镜阵列之间的转向透镜、及布置在所述2个镜阵列之间的中继透镜。
在该构成中，就从任意的输入单芯光纤输出的光束而言，以与所期望的输出MCF的所期望的芯耦合的方式，被所述的反射角可变镜进行反射。
接下来对图22所示的M×SD构成CSS进行说明。图22示出了M＝5、N＝1、S＝3及D＝3的情况下的例子。此外还示出了基于4f光学系统(f为焦点距离)的透镜的配置例。
图22所示的M×SD构成CSS具有作为空间复用分离部的由FIFO912和具有焦点距离f1的准直透镜911构成的N个(1个)输入MCF准直器以及由3个具有3个芯的输出MCF和准直透镜901～903(准直透镜阵列)构成的输出MCF准直器阵列。FIFO912具有在输入侧连接5个SMF并对它们进行捆绑以变换为输出侧的5个芯的MCF的构成。
图22的例子中，输出MCF1～3和准直透镜901～903被布置在上下方向的直线上。但是，这仅为示例，与图20等所示的例子同样，也可布置在平面上。
图22所示的M×SD构成CSS具有作为光开关的由5个镜子构成的MEMS1轴旋转镜阵列909和由9个镜子构成的MEMS1轴旋转镜阵列907。
此外，图22所示的M×SD构成CSS具有作为光配线部的布置在准直透镜911和MEMS1轴旋转镜阵列909之间的转向透镜910(焦点距离f2)、布置在准直透镜阵列(准直透镜901～903)和MEMS1轴旋转镜阵列907之间的转向透镜阵列(转向透镜904～906，焦点距离f2)、及布置在MEMS1轴旋转镜阵列909和MEMS1轴旋转镜阵列907之间的中继透镜908(焦点距离f3)。
图22的例子中，MEMS1轴旋转镜阵列909中的每个镜子与任意1个输入单芯光纤对应。具体而言，MEMS1轴旋转镜阵列909中的每个镜子从上依次与输入单芯光纤5、输入单芯光纤4、输入单芯光纤3、输入单芯光纤2及输入单芯光纤1对应。
此外，图22的示例中，MEMS1轴旋转镜阵列907中的每个镜子与任意1个输出MCF的任意1个芯对应。具体而言，MEMS1轴旋转镜阵列907中从上开始每3个与输出MCF1、输出MCF2及输出MCF3对应。此外，与1个输出MCF对应的3个镜子从上开始与芯C3、芯C2及芯C1对应。
图22的M×SD构成CSS中，例如，从发送机输出至输入SMF5的光束入射至MEMS1轴旋转镜阵列909中的最上面的镜子(与输入SMF5对应的镜子)，被该镜子反射后，入射至与所期望的输出MCF的所期望的芯对应的MEMS1轴旋转镜阵列907中的镜子。这里，输出MCF3的芯C1为所期望的芯，光束入射至与其对应的最下面的镜子。从该镜子被反射的光束与输出MCF3的芯C1耦合。
图22的例子中，作为光开关使用了MEMS，但这仅为示例，作为光开关，也可使用LCOS空间调制器。但是，在使用LCOS空间调制器的情况下，也可使用偏振分集光学元件。此外，为了使入射至输出MCF的芯的光的强度均匀，可在光的路径上布置可变光减衰器。此外，MCF内的每个芯可如图6和图7所示那样进行二维布置。此情况下，镜子被布置成与倍率f2/f1的芯配置相似的形状，具有2个轴的旋转自由度(反射角自由度)。此外，MCF本身也可进行二维布置。此情况下，与MCF的芯配置对应的多个镜子还可进行二维布置。
下面通过实施例17和实施例18对M×SD构成CSS的变化例进行说明。
(实施例17)
图23示出了实施例17的M×SD构成CSS。图23示出了M＝5、N＝2、S＝3及D＝3的情况下的示例。此外还示出了基于4f光学系统(f为焦点距离)的透镜的配置例。
图23所示的M×SD构成CSS具有作为空间复用分离部的由输入MCF准直器(FIFO951和具有焦点距离f1的准直透镜941构成)和输入MCF准直器(由FIFO952和具有焦点距离f1的准直透镜942构成)构成的(由2个输入MCF准直器构成的)输入MCF准直器阵列以及由3个具有3个芯的输出MCF1～3和准直透镜901～903(准直透镜阵列)构成的输出MCF准直器阵列。FIFO951和FIFO952均具有在输入侧与5个SMF连接并对它们进行捆绑以变换为输出侧的5个芯的MCF的结构。
图23的例子中，输出MCF1～3和准直透镜901～903布置在上下方向的直线上。但是，这仅为示例，与图20等所示的例子同样，也可布置在平面上。
图23所示的M×SD构成CSS具有作为光开关的由10个镜子构成的MEMS1轴旋转镜阵列919和由9个镜子构成的MEMS1轴旋转镜阵列907。
此外，图23所示的M×SD构成CSS具有作为光配线部的布置在准直透镜941、942和MEMS1轴旋转镜阵列919之间的转向透镜931、932(焦点距离f2)、布置在准直透镜阵列(准直透镜901～903)和MEMS1轴旋转镜阵列907之间的转向透镜阵列(转向透镜904～906，焦点距离f2)、及布置在MEMS1轴旋转镜阵列919和MEMS1轴旋转镜阵列907之间的中继透镜908(焦点距离f3)。
图23的例子中，MEMS1轴旋转镜阵列919中的镜子从上开始每5个分别与FIFO951和FIFO952对应。每5个中的每个镜子与所对应的FIFO的任意1个输入单芯光纤对应。具体而言，例如，MEMS1轴旋转镜阵列919中的上面的5个镜子从上依次与FIFO951的输入单芯光纤5、输入单芯光纤4、输入单芯光纤3、输入单芯光纤2及输入单芯光纤1对应。
此外，图23的示例中，MEMS1轴旋转镜阵列907中的每个镜子与任意1个输出MCF的任意1个芯对应。具体而言，MEMS1轴旋转镜阵列907中从上开始每3个与输出MCF1、输出MCF2及输出MCF3对应。此外，与1个输出MCF对应的3个镜子从上开始与芯C3、芯C2及芯C1对应。
图23的M×SD构成CSS中，例如，从发送机输出至FIFO951的输入单芯光纤5的光束入射至MEMS1轴旋转镜阵列919的最上面的镜子(与输入SMF5对应的镜子)，被该镜子反射后，入射至与所期望的输出MCF的所期望的芯对应的MEMS1轴旋转镜阵列907中的镜子。这里，输出MCF3的芯C1为所期望的芯，光束入射至与其对应的最下面的镜子。从该镜子被反射的光束与输出MCF3的芯C1耦合。
图23的例子中，作为光开关使用了MEMS，但这仅为示例，作为光开关，也可使用LCOS空间调制器。但是，在使用LCOS空间调制器的情况下，也可使用偏振分集光学元件。此外，为了使入射至输出MCF的芯的光的强度均匀，可在光的路径上布置可变光减衰器。此外，芯和MCF可呈二维配置。此情况下，镜子也呈二维配置，具有2个轴的旋转自由度(反射角自由度)。也就是说，图23所示的SD个镜子在平面上呈二维布置，MN个镜子在平面上呈二维布置。另外，此情况下，每个镜子为2轴旋转镜。
(实施例18)
图24示出了实施例18的M×SD构成CSS。图24示出了M＝5、S＝3及D＝3的情况下的例子。此外还示出了基于4f光学系统(f为焦点距离)的透镜的配置例。
图24所示的M×SD构成CSS具有作为空间复用分离部的由5个SMF(922)和准直透镜阵列921构成的输入MCF准直器以及由3个具有3个芯的输出MCF1～3和准直透镜901～903(准直透镜阵列)构成的输出MCF准直器阵列。
图24的例子中，输出MCF1～3和准直透镜901～903布置在上下方向的直线上。然而，这仅为示例，与图20等所示的例子同样，也可布置在平面上。
图24所示的M×SD构成CSS具有作为光开关的由5个镜子构成的MEMS1轴旋转镜阵列909和由9个镜子构成的MEMS1轴旋转镜阵列907。
此外，图24所示的M×SD构成CSS具有作为光配线部的布置在准直透镜阵列(准直透镜901～903)和MEMS1轴旋转镜阵列907之间的转向透镜阵列(转向透镜904～906，焦点距离f2)以及布置在MEMS1轴旋转镜阵列909和MEMS1轴旋转镜阵列907之间的中继透镜908(焦点距离f3)。
图24的例子中，MEMS1轴旋转镜阵列909中的5个镜子从上依次与输入单芯光纤1、输入单芯光纤2、输入单芯光纤3、输入单芯光纤4及输入单芯光纤5对应。
此外，图24的例子中，MEMS1轴旋转镜阵列907中的每个镜子与任意1个输出MCF的任意1个芯对应。具体而言，MEMS1轴旋转镜阵列907中从上开始每3个与输出MCF1、输出MCF2及输出MCF3对应。此外，与1个输出MCF对应的3个镜子从上开始与芯C3、芯C2及芯C1对应。
图24的M×SD构成CSS中，例如，从发送机输出至输入单芯光纤1的光束入射至MEMS1轴旋转镜阵列909中的最上面的镜子(与输入SMF1对应的镜子)，被该镜子反射后，入射至与所期望的输出MCF的所期望的芯对应的MEMS1轴旋转镜阵列907中的镜子。这里，输出MCF3的芯C1为所期望的芯，光束入射至与其对应的最下面的镜子。从该镜子被反射的光束与输出MCF3的芯C1耦合。
图24的例子中，光开关使用了MEMS，但这仅为示例，作为光开关，也可使用LCOS空间调制器。但是，在使用LCOS空间调制器的情况下，还可使用偏振分集光学元件。此外，为了对入射至输出MCF的芯的光的强度进行调整，可在光的路径上布置可变光减衰器。此外，芯和MCF可为二维配置。该情况下，镜子也为二维配置，并具有2个轴的旋转自由度(反射角自由度)。
(实施例19)
图25示出了实施例19的CSS。该CSS是图16所示的实施例13的光节点装置的插入部303和分支部304中使用的1×S构成CSS的示例。
实施例19的CSS中，作为空间复用分离部，具备将具有S个芯的MCF连接至S个单芯光纤的FIFO1001，作为光开关，具备1×S光开关1003。此外还具备光配线部1002。光配线部1002可为波导路，也可为光纤。
图25所示的例子中，S＝4，FIFO和1×4光开关通过4个单芯波导路进行了连接。需要说明的是，也可使用光纤以取代单芯波导路。
输入至输入单芯光纤的光被1×4光开关进行切换，以与输出MCF的所期望的芯耦合。
(实施例20)
图26示出了实施例20的CSS。该CSS是图19所示的实施例15的光节点装置的插入部603和分支部604中使用的1×SD构成CSS的示例，藉由使用波导路回路而实现。
实施例20的CSS中，作为空间复用分离部，具有FIFO阵列1101，作为光开关，具有1×SD光开关1103。此外还具有光配线部1102。光配线部1102可为波导路，也可为光纤。
图26所示的例子中，S＝4，D＝3，3个FIFO和1×SD光开关1103通过12个单芯波导路进行了连接。需要说明的是，取代单芯波导路，也可使用光纤。
输入至输入单芯光纤的光可被1×SD输出光开关1103进行切换，以与所期望的输出MCF的所期望的芯耦合。
(实施例21)
图27示出了实施例21的CSS。该CSS是图21所示的实施例16的光节点装置的插入部803和分支部804中使用的M×SD构成CSS。
实施例21的CSS中，作为空间复用分离部，具有FIFO阵列1201，作为光开关，具有M×SD光开关1203。此外还具备光配线部1202。光配线部1202可为波导路，也可为光纤。
图27所示的例子中，S＝4，D＝3，M＝2，3个FIFO和M×SD光开关1103通过12个单芯波导路进行了连接。需要说明的是，也可使用光纤来取代单芯波导路。
输入至输入单芯光纤的光可被M×SD光开关1203进行切换，以与所期望的输出MCF的所期望的芯耦合。
(实施例22)
图28示出了实施例22的光节点装置。图28示出了N＝D＝3、M＝4及S＝4的情况下的例子。如图28所示，实施例22的光节点装置具有输入部1301、输出部1302、插入部1303及分离部1304。实施例22的光节点装置的输入部1301和输出部1302与实施例12的光节点装置的输入部1和输出部2相同。作为输入部1301和输出部1302中使用的CSS，可使用实施例1～11所述S(1×N)构成CSS中的任一个。
就构成输入部1301的各S(1×N)构成CSS而言，具备与具有S个芯的MCF连接的1个输入端口和分别与具有S个芯的MCF连接的N(D)个输出端口，可将从输入端口的某个芯(芯编号为a)传播来的光信号输出至任意的输出MCF端口的具有相同芯编号a的芯。CSS的具体构成例与实施例1～11相同。输出部1302中使用的CSS可与输入部1301中使用的CSS相同。
实施例22的光节点装置通过分别将数量与该光节点装置的输入输出方向数D(图28中，D＝3)相等的S(1×N)构成CSS布置在输入侧(输入部1301)和输出侧(输出部1302)，可将从某个输入方向(输入MCF)的某个芯传播来的光信号发送至作为切换对象的任意的输出方向(输出MCF)的相同芯编号的芯。此外，可将该光节点装置中所插入的光信号发送至所期望的输出方向(输出MCF)的所期望的芯，还可将从该光节点装置的所期望的输入方向(输入MCF)的所期望的芯传播来的光信号作为分支而进行接收。
实施例22的光节点装置中，插入部1303と分支部1304各自具备D个S(1×M)构成CSS和M个1×SD构成CSS。S(1×M)构成CSS是实施例1～11所述的CSS，N＝M。1×SD构成CSS是实施例15(图20)和实施例20(图26)所述的CSS。
插入部1303中的M个1×SD构成CSS分别与D个输出MCF连接，各输出MCF与D个S(1×M)构成CSS中的1个S(1×M)构成CSS连接。D个S(1×M)构成CSS中的各S(1×M)构成CSS的输出MCF与输出部1302中的1个S(1×N)CSS连接。
输入部1301的D个S(1×N)构成CSS中的各S(1×N)CSS的1个输出MCF与分支部1304中的1个S(1×M)构成CSS连接。分支部1304中的D个S(1×M)构成CSS分别与M个输出MCF连接，各输出MCF与M个1×SD构成CSS中的1个1×SD构成CSS连接。
从与插入部1303的1×SD构成CSS连接的发送机发送的光可被输出至所期望的方向的MCF的所期望的芯。光经由与该所期望的方向的MCF连接的S(1×M)构成CSS被输入与S(1×M)构成CSS连接的S(1×N)构成CSS，然后从该S(1×N)构成CSS被输出。图28的例子中，来自发送机的光沿“1×SD构成CSS1303－1―＞S(1×M)构成CSS1303－2―＞S(1×N)构成CSS1302－3”的路径进行行进(传播)。
就输入至输入部1301的分支(dropped)光而言，从输入部1301的S(1×N)构成CSS经由分支部1304中的对应的S(1×M)CSS被输入所期望的1×SD构成CSS，然后被输出至接收机。图28的例子中，分支光沿“S(1×N)构成CSS1301－1－＞S(1×M)构成CSS1304－2―＞1×SD构成CSS1304－3”的路径传播并被输入至接收机。
藉由实施例22，发送机和接收机可分别无需改变连接方式地访问任意的输出MCF/输入MCF的任意的芯。此外，也不会发生芯竞争。
(实施方式的总结)
藉由上述的技术，可实现一种具备具有S个芯的1个输入MCF端口和具有S个芯的N个输出MCF端口，并将从输入MCF端口的某个芯(芯编号为a)传播来的光信号输出至任意的输出MCF端口的具有相同芯编号a的芯的芯选择开关。此外，可将从某个输入方向(输入MCF)的某个芯传播来的光信号发送至任意的输出方向(输出MCF)的相同芯编号的芯。另外，可将该光节点装置中所插入的光信号发送至所期望的输出方向(输出MCF)的所期望的芯，还可对将该光节点装置的所期望的输入方向(输入MCF)的所期望的芯传播来的光信号作为分支而进行接收。
本说明书至少公开了下述各项所述的芯选择开关和光节点装置。
(第1项)
一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部为MCF准直器阵列，其中，多个具有S个芯的MCF和由准直透镜构成的MCF准直器被布置在直线上或平面上，
所述光开关为反射角可变镜阵列，其中，S个反射角可变镜被布置成与所述MCF内的芯配置相似的形状，
所述光配线部为转向透镜，其布置在所述MCF准直器阵列和所述反射角可变镜阵列之间，
从所述MCF准直器阵列的多个MCF中的输入MCF的各芯输出的光束聚光于与该芯相关联的反射角可变镜后，以与所期望的输出MCF的对应的芯耦合的方式被反射。
(第2项)
如第1项所述的芯选择开关，其特征在于，
还具备可变光减衰器，其对输入至所述多个MCF中的输出MCF的各芯的光的功率进行调整。
(第3项)
如第1项或第2项所述的芯选择开关，其特征在于，
所述MCF为将单芯光纤布置在了直线上或平面上的结构。
(第4项)
如第1项或第2项所述的芯选择开关，其特征在于，
所述MCF为将多个MCF布置在了直线上或平面上的结构。
(第5项)
一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部为波导路变换器阵列，其具备多个将具有S个芯的MCF的各芯连接于单芯波导路的变换器，该多个变换器中的1个作为输入侧变换器使用，其余的作为输出侧变换器使用，
所述光开关是S个1输入多输出光开关，
所述光配线部是布置在所述输出侧变换器和所述S个1输入多输出光开关之间的波导路或光纤，
所述输入侧变换器中，从与MCF的各芯相关联的输出端口输出的光被与该芯相关联的1输入多输出光开关切换，以与连接于所期望的输出侧变换器的MCF的对应的芯耦合。
(第6项)
如第5项所述的芯选择开关，其特征在于，
所述1输入多输出光开关的各输出或各输入处布置有可变光减衰器。
(第7项)
如第5项或第6项所述的芯选择开关，其特征在于，
所述输入侧变换器的S个输出端口和所述S个1输入多输出光开关的S个输入端口之间布置有S×S光开关。
(第8项)
一种具有输入部、输出部、插入部及分支部的光节点装置，其特征在于，
第1项至第7项中的任一项所述的芯选择开关分别应用于所述输入部和所述输出部。
(第9项)
一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部为光纤阵列，其中，具有单芯的输入SMF和D个具有S个芯的输出SMF束或输出MCF被布置在了直线上或平面上，
所述光开关为反射角可变镜，
所述光配线部为布置在所述光纤阵列和所述反射角可变镜之间的转向透镜，
从所述输入SMF输出的光束聚光于所述反射角可变镜后，以与所期望的输出SMF束或输出MCF的所期望的芯耦合的方式被反射。
(第10项)
一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部具有N个输入MCF准直器和输出MCF准直器阵列，该输入MCF准直器由MCF和准直透镜构成，该MCF具有连接了M个输入SMF的M个芯，该输出MCF准直器阵列中，D个输出MCF准直器布置在了直线上或平面上，该输出MCF准直器由具有S个芯的MCF和准直透镜构成，
所述光开关具有由MN个反射角可变镜构成的镜阵列和由SD个反射角可变镜构成的镜阵列，
所述光配线部具有布置在所述输入MCF准直器和由所述MN个反射角可变镜构成的镜阵列之间的转向透镜、配置在所述输出MCF准直器阵列和由所述SD个反射角可变镜构成的镜阵列之间的转向透镜、及布置在所述2个镜阵列之间的中继透镜，
从任意的输入SMF输出的光束被构成所述光开关的反射角可变镜反射，以与所期望的输出MCF的所期望的芯耦合。
(第11项)
一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部为波导路变换器阵列，其具备D个输出侧变换器，该输出侧变换器将具有S个芯的MCF的各芯与单芯波导路连接，
所述光开关是与M个输入SMF连接的M输入SD输出光开关，
所述光配线部是配置在所述波导路变换器阵列和M输入SD输出光开关之间的的波导路或光纤，
从输入SMF输入所述M输入SD输出光开关的光被该M输入SD输出光开关切换，以与连接于所期望的输出侧变换器的MCF的所期望的芯耦合。
(第12项)
一种具备输入部、输出部、插入部及分支部的光节点装置，其特征在于，
第9项至第11项中的任一项所述的芯选择开关分别应用于所述插入部和所述分支部。
上面对本实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述特定的实施形态，只要不脱离权利要求书记载的本发明的主旨的范围内，还可对其进行各种各样的变形和变更。
本专利申请主张基于2019年2月27日申请的日本国专利申请第2019－034602号的优先权，并将日本国专利申请第2019－034602号的内容全部援引于本申请。
符号说明
1、301、501、601、801、1301 输入部
2、302、502、602、802、1302 输出部
3、303、503、603、803、1303 插入部
4、304、504、604、804、1304 分支部。

Claims (12)

1.一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部是在平面上对多个由具有S个芯的MCF和准直透镜构成的MCF准直器进行二维布置而成的MCF准直器阵列，
所述光开关是在平面上按照与所述MCF内的芯配置相似的形状对S个反射角可变镜进行二维布置而成的反射角可变镜阵列，
所述光配线部是布置在所述MCF准直器阵列和所述反射角可变镜阵列之间的的转向透镜，
从所述MCF准直器阵列的多个MCF中的输入MCF的各芯输出的光束聚光于与该芯相关联的反射角可变镜后，以与所期望的输出MCF的对应的芯耦合的方式被反射。
2.如权利要求1所述的芯选择开关，其特征在于，
还具备可变光减衰器，其用于对输入至所述多个MCF中的输出MCF的各芯的光的功率进行调整。
3.如权利要求1或2所述的芯选择开关，其特征在于，
所述MCF是在平面上对单芯光纤进行二维布置而成的结构。
4.如权利要求1或2所述的芯选择开关，其特征在于，
所述MCF是在平面上对多个MCF进行二维布置而成的结构。
5.一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部是具备多个将具有S个芯的MCF的各芯连接至单芯波导路的变换器的波导路变换器阵列，该多个变换器中的一个用作输入侧变换器，其它用作输出侧变换器，
所述光开关是S个1输入多输出光开关，
所述光配线部是布置在所述输出侧变换器和所述S个1输入多输出光开关之间的波导路或光纤，
所述输入侧变换器中，从与MCF的各芯相关联的输出端口输出的光被与该芯相关联的1输入多输出光开关切换，以与连接于所期望的输出侧变换器的MCF的对应的芯耦合。
6.如权利要求5所述的芯选择开关，其特征在于，
所述1输入多输出光开关的各输出或各输入处布置有可变光减衰器。
7.如权利要求5或6所述的芯选择开关，其特征在于，
所述输入侧变换器的S个输出端口和所述S个1输入多输出光开关的S个输入端口之间布置有S×S光开关。
8.一种具备输入部、输出部、插入部及分支部的光节点装置，其特征在于，
权利要求1至7中的任一项所述的芯选择开关分别应用于所述输入部和所述输出部。
9.一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部是在平面上对具有单芯的输入SMF和D个具有S个芯的输出SMF束或输出MCF进行二维布置而成的光纤阵列，
所述光开关是2轴旋转的反射角可变镜，
所述光配线部是布置在所述光纤阵列和所述反射角可变镜之间的转向透镜，
从所述输入SMF输出的光束聚光于所述反射角可变镜后，以与所期望的输出SMF束或输出MCF的所期望的芯耦合的方式被反射。
10.一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部具有N个输入MCF准直器和输出MCF准直器阵列，所述输入MCF准直器由具有M个芯的MCF和准直透镜构成，所述M个芯与M个输入SMF连接，所述输出MCF准直器阵列藉由在平面上对D个输出MCF准直器进行二维布置而成，所述输出MCF准直器由具有S个芯的MCF和准直透镜构成，
所述光开关具有由MN个反射角可变镜构成的在平面上呈二维布置的镜阵列和由SD个反射角可变镜构成的在平面上呈二维布置的镜阵列，
所述光配线部具有布置在所述输入MCF准直器和由所述MN个反射角可变镜构成的镜阵列之间的转向透镜、布置在所述输出MCF准直器阵列和由所述SD个反射角可变镜构成的镜阵列之间的转向透镜、及布置在所述2个镜阵列之间的中继透镜，
从任意的输入SMF输出的光束以与所期望的输出MCF的所期望的芯耦合的方式被构成所述光开关的反射角可变镜反射。
11.一种构成空间通道光网络的光节点装置中的芯选择开关，其特征在于，
具备空间复用分离部、光开关及光配线部，
所述空间复用分离部是具备D个将具有S个芯的MCF的各芯连接至单芯波导路的输出侧变换器的波导路变换器阵列，
所述光开关是与M个输入SMF连接的M输入SD输出光开关，
所述光配线部是配置在所述波导路变换器阵列和M输入SD输出光开关之间的波导路或光纤，
从输入SMF输入至所述M输入SD输出光开关的光被该M输入SD输出光开关切换，以与连接于所期望的输出侧变换器的MCF的所期望的芯耦合。
12.一种具备输入部、输出部、插入部及分支部的光节点装置，其特征在于，
权利要求9至11中的任一项所述的芯选择开关分别应用于所述插入部和所述分支部。
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