JP2001083443A - マルチステージ光学スイッチ及びそれに使用される接続方法 - Google Patents
マルチステージ光学スイッチ及びそれに使用される接続方法Info
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- H04Q2011/0052—Interconnection of switches
- H04Q2011/0058—Crossbar; Matrix
Abstract
(57)【要約】
【課題】位置依存性を有する損失に対して、均一性の点
で改良されたマルチステージ光学スイッチを提供する。 【解決手段】マルチステージ光学スイッチは、位置依存
性を有する損失の均等化のためのステージ−ステージ相
互接続構造からなる。それぞれのステージは、透過状態
及び反射状態に光学的なクロスポイントをスイッチング
することによって選択的に接続される入力ポートのアレ
イと出力ポートのアレイを備える。特定のスイッチング
ユニットの入力ポート及び出力ポートはランキングを備
えている。接続構造において、一つのステージのスイッ
チングユニットの高次の出力ポートは、後に続くステー
ジのスイッチングユニットの低次の入力ポートに光学的
に接続される。これにより光信号が二つのステージを伝
わるとき、横断される光学的なクロスポイントの和にお
けるある程度の均等化を保証する光路が形成される。
で改良されたマルチステージ光学スイッチを提供する。 【解決手段】マルチステージ光学スイッチは、位置依存
性を有する損失の均等化のためのステージ−ステージ相
互接続構造からなる。それぞれのステージは、透過状態
及び反射状態に光学的なクロスポイントをスイッチング
することによって選択的に接続される入力ポートのアレ
イと出力ポートのアレイを備える。特定のスイッチング
ユニットの入力ポート及び出力ポートはランキングを備
えている。接続構造において、一つのステージのスイッ
チングユニットの高次の出力ポートは、後に続くステー
ジのスイッチングユニットの低次の入力ポートに光学的
に接続される。これにより光信号が二つのステージを伝
わるとき、横断される光学的なクロスポイントの和にお
けるある程度の均等化を保証する光路が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、光学的な
スイッチングの構造に関するものであり、とりわけ、マ
ルチステージ光学スイッチにおけるスイッチングユニッ
ト間の接続に関するものである。
スイッチングの構造に関するものであり、とりわけ、マ
ルチステージ光学スイッチにおけるスイッチングユニッ
ト間の接続に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】電気通
信及びデータ通信ネットワーク内での信号は、電線を経
由して電気信号を伝達することによって交換されてきた
が、データ交換に使用される他の媒体によれば、光ファ
イバを経由しての光信号の伝達が行われる。情報は、レ
ーザ発生光を変調する形で交換されることになる。光信
号の効率的な発生と伝達のための機器が設計され、実用
化されているが、電気通信及びデータ通信ネットワーク
内で使用されるための光学スイッチの設計には問題が多
い。結果として、光信号を伝達するネットワーク内での
スイッチングの必要性は、スイッチングネットワークの
入力端において光信号を電気信号に変換し、次いで、ス
イッチングネットワークの出力端において電気信号を光
信号に変換することによって満足される。
信及びデータ通信ネットワーク内での信号は、電線を経
由して電気信号を伝達することによって交換されてきた
が、データ交換に使用される他の媒体によれば、光ファ
イバを経由しての光信号の伝達が行われる。情報は、レ
ーザ発生光を変調する形で交換されることになる。光信
号の効率的な発生と伝達のための機器が設計され、実用
化されているが、電気通信及びデータ通信ネットワーク
内で使用されるための光学スイッチの設計には問題が多
い。結果として、光信号を伝達するネットワーク内での
スイッチングの必要性は、スイッチングネットワークの
入力端において光信号を電気信号に変換し、次いで、ス
イッチングネットワークの出力端において電気信号を光
信号に変換することによって満足される。
【０００３】最近、信頼性の高い光学的なスイッチング
システムが開発された。それは本発明の譲受人に譲渡さ
れたFouquet等の米国特許第５，６９９、４６２号であ
り、多数の平行な入力光ファイバの一つから多数の平行
な出力光ファイバのいずれかに光信号を送るように使う
ことができるスイッチングマトリックスを内容としてい
る。他のこのようなスイッチングマトリックスが、Jack
el等の米国特許第４，９８８，１５７に開示されてい
る。図１には分離された１つのスイッチング素子１０が
示され、図２にはスイッチング素子の５×５マトリック
スが示される。図１の光学スイッチは、基板上に形成さ
れている。この基板にはシリコン基板を用いることがで
きるが、その他の材料を用いても良い。光学スイッチ１
０は、下部クラッド層１４、コア１６、及び、図示しな
い上部クラッド層からなる平板状の導波路である。コア
は基本的にはシリコン酸化物であるが、コアに必要な屈
折率を得るために他の材料をも含んでいる。クラッド層
は、コア材料の屈折率とは異なる屈折率を備えた材料に
より形成されているので、光信号はこの導波路に沿って
導かれる。
システムが開発された。それは本発明の譲受人に譲渡さ
れたFouquet等の米国特許第５，６９９、４６２号であ
り、多数の平行な入力光ファイバの一つから多数の平行
な出力光ファイバのいずれかに光信号を送るように使う
ことができるスイッチングマトリックスを内容としてい
る。他のこのようなスイッチングマトリックスが、Jack
el等の米国特許第４，９８８，１５７に開示されてい
る。図１には分離された１つのスイッチング素子１０が
示され、図２にはスイッチング素子の５×５マトリック
スが示される。図１の光学スイッチは、基板上に形成さ
れている。この基板にはシリコン基板を用いることがで
きるが、その他の材料を用いても良い。光学スイッチ１
０は、下部クラッド層１４、コア１６、及び、図示しな
い上部クラッド層からなる平板状の導波路である。コア
は基本的にはシリコン酸化物であるが、コアに必要な屈
折率を得るために他の材料をも含んでいる。クラッド層
は、コア材料の屈折率とは異なる屈折率を備えた材料に
より形成されているので、光信号はこの導波路に沿って
導かれる。
【０００４】コア材料１６は、第１の光路の第１の入力
導波路２０及び出力導波路２６を構成し、及び、第２の
光路の第２の入力導波路２４及び第２の出力導波路２２
を構成するようなパターンにされている。上部クラッド
層は、次いで、パタ−ン化されたコア材料上に付着させ
られる。ギャップは、コア材料及び二つのクラッド層を
介して溝２８を基板にエッチングすることによって形成
される。導波路は、導波路のクロスポイント３０が蒸気
あるいは気体により充填されたとき、内部全反射（TI
R）の臨界角よりも大きな入射角度で溝に交差する。か
くして、TIRは、屈折率整合液が整列させられた導波路
２０及び２６の間に残留していないときは、入力導波路
２０からの光を出力導波路２２に転じる。溝２８は、４
個の導波路に関して配置されているので、溝の一つの側
壁は、導波路の軸の交点を通過し、あるいは、軸の交点
を僅かに外れて通過する。
導波路２０及び出力導波路２６を構成し、及び、第２の
光路の第２の入力導波路２４及び第２の出力導波路２２
を構成するようなパターンにされている。上部クラッド
層は、次いで、パタ−ン化されたコア材料上に付着させ
られる。ギャップは、コア材料及び二つのクラッド層を
介して溝２８を基板にエッチングすることによって形成
される。導波路は、導波路のクロスポイント３０が蒸気
あるいは気体により充填されたとき、内部全反射（TI
R）の臨界角よりも大きな入射角度で溝に交差する。か
くして、TIRは、屈折率整合液が整列させられた導波路
２０及び２６の間に残留していないときは、入力導波路
２０からの光を出力導波路２２に転じる。溝２８は、４
個の導波路に関して配置されているので、溝の一つの側
壁は、導波路の軸の交点を通過し、あるいは、軸の交点
を僅かに外れて通過する。
【０００５】Fouquet等の上述の特許は、透過状態及び
反射状態にスイッチング素子１０をスイッチングするた
めの他の多くのアプローチを開示している。素子は、溝
２８内の液を制御するのに用いられる少なくとも１個の
ヒータを備えている。図１に示されているのがその一つ
である。スイッチング素子１０は、液含有溝内の泡の位
置を制御する２個のマイクロヒータ３８及び４０を備え
ている。溝内の液は、４個の導波路２０乃至２６のコア
材料１６の屈折率に近い屈折率を有している。液充填孔
３４及び３６が、液の安定的な供給のために用いられて
いるが、欠くべからざるものではない。スイッチング素
子の作動において、ヒータ３８及び４０の一方が、気体
の泡を形成するべく充分に高い温度を作り出す。一旦形
成されると、泡はヒータに対する小さな電流により維持
することができる。図１において、泡は、この４個の導
波路のクロスポイント３０に留まっている。その結果、
導波路２０に沿った出力信号は、溝２８に到達したとき
屈折率の不整合に遭遇することになる。これにより、ス
イッチング素子は反射状態に設定され、導波路２０に沿
った出力信号は出力導波路２２に向けて再び導かれる。
しかしながら、例えこの反射状態においても、第２の入
力導波路２４は、出力導波路２６には接続されない。
反射状態にスイッチング素子１０をスイッチングするた
めの他の多くのアプローチを開示している。素子は、溝
２８内の液を制御するのに用いられる少なくとも１個の
ヒータを備えている。図１に示されているのがその一つ
である。スイッチング素子１０は、液含有溝内の泡の位
置を制御する２個のマイクロヒータ３８及び４０を備え
ている。溝内の液は、４個の導波路２０乃至２６のコア
材料１６の屈折率に近い屈折率を有している。液充填孔
３４及び３６が、液の安定的な供給のために用いられて
いるが、欠くべからざるものではない。スイッチング素
子の作動において、ヒータ３８及び４０の一方が、気体
の泡を形成するべく充分に高い温度を作り出す。一旦形
成されると、泡はヒータに対する小さな電流により維持
することができる。図１において、泡は、この４個の導
波路のクロスポイント３０に留まっている。その結果、
導波路２０に沿った出力信号は、溝２８に到達したとき
屈折率の不整合に遭遇することになる。これにより、ス
イッチング素子は反射状態に設定され、導波路２０に沿
った出力信号は出力導波路２２に向けて再び導かれる。
しかしながら、例えこの反射状態においても、第２の入
力導波路２４は、出力導波路２６には接続されない。
【０００６】クロスポイント３０におけるヒータ３８が
再励起されるとともに第２のヒータ４０が励起されると
きは、泡は、軸外れのヒータ４０に引き付けられること
になる。これにより、屈折率整合液による導波路２０乃
至２６のクロスポイント３０の充填が可能になる。スイ
ッチング素子１０は、次いで、入力導波路２０がコーリ
ニヤな（又は同一直線上に位置合わせされて置かれ）導
波路２６に光学的に接続されるので、透過状態に設定さ
れる。
再励起されるとともに第２のヒータ４０が励起されると
きは、泡は、軸外れのヒータ４０に引き付けられること
になる。これにより、屈折率整合液による導波路２０乃
至２６のクロスポイント３０の充填が可能になる。スイ
ッチング素子１０は、次いで、入力導波路２０がコーリ
ニヤな（又は同一直線上に位置合わせされて置かれ）導
波路２６に光学的に接続されるので、透過状態に設定さ
れる。
【０００７】図２における５×５マトリックス３２にお
いて、５個の入力導波路４２、４４、４６、４８及び５
０のいずれかが、５個の出力導波路５２、５４、５６、
５８及び６０のいずれかに光学的に接続可能である。ス
イッチングマトリックスは、どのような接続がスイッチ
ングマトリックスを介して実施されていても、いずれの
自由な入力光ファイバも自由な出力光ファイバに接続で
きるので、「ノン・ブロッキング」マトリックスとしば
しば呼ばれている。２５の光学スイッチのそれぞれは溝
を備え、導波路のクロスポイントにおいて液が存在しな
いときTIRを生じさせるが、特定の導波路の２個のコー
リニヤな導波路は、導波路に関連するクロスポイントが
液を充填されたとき、光学的に接続される。透過状態に
ある溝は、マトリックスの光学的な導波路の交差点を通
過する角度を持って延びる細い線によって表現される。
他方、スイッチング素子の溝は、反射状態においては、
交差点を通過する太い線によって表現される。
いて、５個の入力導波路４２、４４、４６、４８及び５
０のいずれかが、５個の出力導波路５２、５４、５６、
５８及び６０のいずれかに光学的に接続可能である。ス
イッチングマトリックスは、どのような接続がスイッチ
ングマトリックスを介して実施されていても、いずれの
自由な入力光ファイバも自由な出力光ファイバに接続で
きるので、「ノン・ブロッキング」マトリックスとしば
しば呼ばれている。２５の光学スイッチのそれぞれは溝
を備え、導波路のクロスポイントにおいて液が存在しな
いときTIRを生じさせるが、特定の導波路の２個のコー
リニヤな導波路は、導波路に関連するクロスポイントが
液を充填されたとき、光学的に接続される。透過状態に
ある溝は、マトリックスの光学的な導波路の交差点を通
過する角度を持って延びる細い線によって表現される。
他方、スイッチング素子の溝は、反射状態においては、
交差点を通過する太い線によって表現される。
【０００８】図１及び図２において、入力導波路２０
は、クロスポイント３０におけるTIRの結果として出力
導波路２２に光学的に接続される。入力導波路４８の出
力導波路５４への接続を可能にする全てのその他のクロ
スポイントは、透過状態にあるので、入力導波路４８に
おいて発生されられる信号は、出力導波路５４において
受け取られる。同様にして、入力導波路４２は、出力導
波路６０に光学的に接続され、入力導波路４４は、出力
導波路５６に光学的に接続され、入力導波路４６は、出
力導波路５２に光学的に接続され、及び、入力導波路５
０は、出力導波路５８に光学的に接続される。
は、クロスポイント３０におけるTIRの結果として出力
導波路２２に光学的に接続される。入力導波路４８の出
力導波路５４への接続を可能にする全てのその他のクロ
スポイントは、透過状態にあるので、入力導波路４８に
おいて発生されられる信号は、出力導波路５４において
受け取られる。同様にして、入力導波路４２は、出力導
波路６０に光学的に接続され、入力導波路４４は、出力
導波路５６に光学的に接続され、入力導波路４６は、出
力導波路５２に光学的に接続され、及び、入力導波路５
０は、出力導波路５８に光学的に接続される。
【０００９】この種の光学的なスイッチング素子１０に
対しての一つの関心事は、透過状態においては、小さい
ながら潜在的に有害な量の反射があることである。液の
屈折率がコア材料のそれとは異なるとき、反射が生じ
る。屈折率間の精密なマッチングは、液の選択にその他
の考慮を払わなければならないので問題がある。例え
ば、液は、熱的なエネルギを用いて制御されるので、こ
の液の熱的な特性が考慮されなければならない。かくし
て、マトリックス３２内のそれぞれの透過クロスポイン
トにおいて信号強度に損失が生じる。
対しての一つの関心事は、透過状態においては、小さい
ながら潜在的に有害な量の反射があることである。液の
屈折率がコア材料のそれとは異なるとき、反射が生じ
る。屈折率間の精密なマッチングは、液の選択にその他
の考慮を払わなければならないので問題がある。例え
ば、液は、熱的なエネルギを用いて制御されるので、こ
の液の熱的な特性が考慮されなければならない。かくし
て、マトリックス３２内のそれぞれの透過クロスポイン
トにおいて信号強度に損失が生じる。
【００１０】図２において、入力導波路４８（入力ポー
ト）に入力する光信号は、この光信号はスイッチング素
子１０において反射されるので、水平方向において１個
のクロスポイントを通過し、上下方向において３個のク
ロスポイントを通過する。ｋをそれぞれのクロスポイン
トに関連する損失であるとしたとき、全体の損失は１ｋ
+３ｋ=４ｋとなる。他方、入力導波路５０（出力ポート
４）に入力する光信号は、出力導波路５８（出力ポート
３）を通過して伝えられ、水平の方向において３個のク
ロスポイントを通過するとともに上下方向において４個
のクロスポイントを通過する。全体の損失は３ｋ+４ｋ=
７ｋとなる。図において、入力ポートは、０乃至４のラ
ンクを備えるように示されている。同様に、出力ポート
は、０乃至４のランクを備えるように示されている。下
位の入力は所定の出力に接続するために光信号による光
学的なクロスポイントの少ない横断を必要とし、他方、
下位の出力は所定の入力に接続するためにクロスポイン
トの少ない横断を必要とする。かくして、マトリックス
の作動において位置に依存する損失が生じる。反射状態
において、それぞれのクロスポイントにおいて遭遇する
損失もあるが、この損失は、位置には関係しない。
ト）に入力する光信号は、この光信号はスイッチング素
子１０において反射されるので、水平方向において１個
のクロスポイントを通過し、上下方向において３個のク
ロスポイントを通過する。ｋをそれぞれのクロスポイン
トに関連する損失であるとしたとき、全体の損失は１ｋ
+３ｋ=４ｋとなる。他方、入力導波路５０（出力ポート
４）に入力する光信号は、出力導波路５８（出力ポート
３）を通過して伝えられ、水平の方向において３個のク
ロスポイントを通過するとともに上下方向において４個
のクロスポイントを通過する。全体の損失は３ｋ+４ｋ=
７ｋとなる。図において、入力ポートは、０乃至４のラ
ンクを備えるように示されている。同様に、出力ポート
は、０乃至４のランクを備えるように示されている。下
位の入力は所定の出力に接続するために光信号による光
学的なクロスポイントの少ない横断を必要とし、他方、
下位の出力は所定の入力に接続するためにクロスポイン
トの少ない横断を必要とする。かくして、マトリックス
の作動において位置に依存する損失が生じる。反射状態
において、それぞれのクロスポイントにおいて遭遇する
損失もあるが、この損失は、位置には関係しない。
【００１１】図２に示されるようなスイッチングユニッ
トがマルチステージスイッチを構成するようにカスケー
ドされるときには、位置に依存する損失に対しての関心
事は、一層大きくなる。カスケードされたスイッチング
ユニットにより構成されたマルチステージユニットが、
MacDonaldの米国特許第５，９０３，６８６号に開示さ
れている。スイッチは、多数の相互接続された機能的に
同一のスイッチングユニットを用いるノン・ブロッキン
グのやり方でＰ位置に対するＰ光信号の制御を可能にす
る。マルチステージスイッチは、市販の「クロス」ネッ
トワークの改善を意図したものである。このクロスデザ
インによれば、３ステージのスイッチが、Ｎ入力ポート
とＭ出力ポートを備えたＰ入力スイッチングユニットを
含んでいる。市販のクロススイッチはまた、Ｐ入力ポー
トとＰ出力ポートのＭ中間ステージスイッチングユニッ
トを含んでいる。最終的に、Ｍ入力ポートとＮ出力ポー
トのＰ出力スイッチングユニットとなる。追加の接続を
用いないでこのようなスイッチをノン・ブロッキングに
するためには、Ｍ＝Ｎ−１である。インティジェントな
ルーティングのために、Ｍの最小値は３／２Ｎであると
いう提案があったが、これは立証されていない。
トがマルチステージスイッチを構成するようにカスケー
ドされるときには、位置に依存する損失に対しての関心
事は、一層大きくなる。カスケードされたスイッチング
ユニットにより構成されたマルチステージユニットが、
MacDonaldの米国特許第５，９０３，６８６号に開示さ
れている。スイッチは、多数の相互接続された機能的に
同一のスイッチングユニットを用いるノン・ブロッキン
グのやり方でＰ位置に対するＰ光信号の制御を可能にす
る。マルチステージスイッチは、市販の「クロス」ネッ
トワークの改善を意図したものである。このクロスデザ
インによれば、３ステージのスイッチが、Ｎ入力ポート
とＭ出力ポートを備えたＰ入力スイッチングユニットを
含んでいる。市販のクロススイッチはまた、Ｐ入力ポー
トとＰ出力ポートのＭ中間ステージスイッチングユニッ
トを含んでいる。最終的に、Ｍ入力ポートとＮ出力ポー
トのＰ出力スイッチングユニットとなる。追加の接続を
用いないでこのようなスイッチをノン・ブロッキングに
するためには、Ｍ＝Ｎ−１である。インティジェントな
ルーティングのために、Ｍの最小値は３／２Ｎであると
いう提案があったが、これは立証されていない。
【００１２】市販のクロスデザインをフォローすると、
スイッチを通過する最小損失路は、０Ｋであり、及び、
最大損失路は、２（Ｎ＋Ｍ＋Ｐ−３）Ｋである。図３
は、３ステージスイッチに対する市販の相互接続技術を
示している。図３のスイッチにおいて、５個の入力スイ
ッチングユニットと５個の出力スイッチングユニット
（Ｐ＝５）があるが、３個の入力スイッチングユニット
と３個の出力スイッチングユニットのみが示されてい
る。図において、Ｍ＝５及びＮ＝５である。その上、５
個の中間ステージスイッチングユニットＭ2＝５があ
る。明確化のために、いくつかの相互接続が図示されて
いる。スイッチングユニットは、入力ユニット１の出力
ポート０を中間ユニット１の入力ポート０に、入力ユニ
ット１の出力ポート１を中間ユニット２の入力ポート０
に、等のように接続することによって相互接続される。
入力ユニット２の出力ポート０は、中間ユニット１の入
力ポート１に、出力ポート１は、中間ユニット２の入力
ポート１に、等のように接続される。スイッチ構造は対
称であるので、中間ユニットから出力ユニットへの接続
は、同一のパターンを備えている。
スイッチを通過する最小損失路は、０Ｋであり、及び、
最大損失路は、２（Ｎ＋Ｍ＋Ｐ−３）Ｋである。図３
は、３ステージスイッチに対する市販の相互接続技術を
示している。図３のスイッチにおいて、５個の入力スイ
ッチングユニットと５個の出力スイッチングユニット
（Ｐ＝５）があるが、３個の入力スイッチングユニット
と３個の出力スイッチングユニットのみが示されてい
る。図において、Ｍ＝５及びＮ＝５である。その上、５
個の中間ステージスイッチングユニットＭ2＝５があ
る。明確化のために、いくつかの相互接続が図示されて
いる。スイッチングユニットは、入力ユニット１の出力
ポート０を中間ユニット１の入力ポート０に、入力ユニ
ット１の出力ポート１を中間ユニット２の入力ポート０
に、等のように接続することによって相互接続される。
入力ユニット２の出力ポート０は、中間ユニット１の入
力ポート１に、出力ポート１は、中間ユニット２の入力
ポート１に、等のように接続される。スイッチ構造は対
称であるので、中間ユニットから出力ユニットへの接続
は、同一のパターンを備えている。
【００１３】中間ステ−ジスイッチングユニットの最小
数は２Ｎ−１であるが、２ｍの中間ユニットを使うと好
都合であり、これは、入力及び出力スイッチングユニッ
トに単一のクロスポイント欠陥があっても及び中間ユニ
ット全体に欠陥があってもノン・ブロッキング経路を提
供できるからである。
数は２Ｎ−１であるが、２ｍの中間ユニットを使うと好
都合であり、これは、入力及び出力スイッチングユニッ
トに単一のクロスポイント欠陥があっても及び中間ユニ
ット全体に欠陥があってもノン・ブロッキング経路を提
供できるからである。
【００１４】大きな規模のスイッチは、フォールトトレ
ーランスを備えた１２８×１２８の３ステージノン・ブ
ロッキングクロスポイントスイッチであることができ
る。このようなスイッチは、サイズ８×１６（すなわ
ち、Ｎ＝８、Ｍ＝１６）の１６の入力スイッチングユニ
ット（すなわち、Ｐ＝１６）と、サイズ１６×１６の１
６の中間ユニット（すなわち、Ｍ2＝１６）と、及び、
サイズ１６×８の１６の出力スイッチングユニットから
なる。図３に関連して述べられた相互接続において、最
小損失は０Ｋであり、最大損失は７４Ｋ、あるいは、３
７Ｋ±３７Ｋとなろう。この７４Ｋの最大のシナリオ
は、入力ステージにおける２２Ｋと、中間ステージにお
ける３０Ｋと、及び、出力ステージにおける２２Ｋの和
からなっている。
ーランスを備えた１２８×１２８の３ステージノン・ブ
ロッキングクロスポイントスイッチであることができ
る。このようなスイッチは、サイズ８×１６（すなわ
ち、Ｎ＝８、Ｍ＝１６）の１６の入力スイッチングユニ
ット（すなわち、Ｐ＝１６）と、サイズ１６×１６の１
６の中間ユニット（すなわち、Ｍ2＝１６）と、及び、
サイズ１６×８の１６の出力スイッチングユニットから
なる。図３に関連して述べられた相互接続において、最
小損失は０Ｋであり、最大損失は７４Ｋ、あるいは、３
７Ｋ±３７Ｋとなろう。この７４Ｋの最大のシナリオ
は、入力ステージにおける２２Ｋと、中間ステージにお
ける３０Ｋと、及び、出力ステージにおける２２Ｋの和
からなっている。
【００１５】従って位置依存性を有する損失に対して、
均一性のレベルの高いマルチステージ光学スイッチが必
要とされている。
均一性のレベルの高いマルチステージ光学スイッチが必
要とされている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】マルチステージ光学スイ
ッチは、位置依存性を有する損失の均等化のためのステ
ージ−ステージ相互接続構造からなる。それぞれのステ
ージは、透過状態及び反射状態に光学的なクロスポイン
トをスイッチングすることによって選択的に接続される
入力ポートの第１のアレイと出力ポートの第２のアレイ
を備えた２個以上のスイッチングユニットからなる。特
定のスイッチングユニットの入力ポートは、最低から最
大までのランキング（すなわち、順番）を備えている。
同様に、同じスイッチングユニットの出力ポートも最低
から最大までのランキングを備えている。それらのラン
キングは、同じランキングの入力及び出力ポートの間を
伝わる光信号によって横断されなければならない光学的
なクロスポイントの反映である。接続構造において、一
つのステージのスイッチングユニットの高次の出力ポー
トは、後に続くステージのスイッチングユニットの低次
の入力ポートに光学的に接続されるので、光信号が二つ
のステージを伝わるとき、横断される光学的なクロスポ
イントの和におけるある程度の均等化を保証するステー
ジ−ステージ光路が形成される。
ッチは、位置依存性を有する損失の均等化のためのステ
ージ−ステージ相互接続構造からなる。それぞれのステ
ージは、透過状態及び反射状態に光学的なクロスポイン
トをスイッチングすることによって選択的に接続される
入力ポートの第１のアレイと出力ポートの第２のアレイ
を備えた２個以上のスイッチングユニットからなる。特
定のスイッチングユニットの入力ポートは、最低から最
大までのランキング（すなわち、順番）を備えている。
同様に、同じスイッチングユニットの出力ポートも最低
から最大までのランキングを備えている。それらのラン
キングは、同じランキングの入力及び出力ポートの間を
伝わる光信号によって横断されなければならない光学的
なクロスポイントの反映である。接続構造において、一
つのステージのスイッチングユニットの高次の出力ポー
トは、後に続くステージのスイッチングユニットの低次
の入力ポートに光学的に接続されるので、光信号が二つ
のステージを伝わるとき、横断される光学的なクロスポ
イントの和におけるある程度の均等化を保証するステー
ジ−ステージ光路が形成される。
【００１７】好適実施例においては、第１ステージのそ
れぞれのスイッチングユニットが、０乃至Ｍ−１のラン
キングのＭ入力ポートを備え、第２ステージのそれぞれ
のスイッチングユニットが、０乃至Ｐ−１のランキング
のＰ入力ポートを備える。第１ステージのスイッチング
ユニットの出力ポートは、逆向きのランキングの第２ス
テージのスイッチングユニットの入力ポートに接続され
る。すなわち、第１ステージの０乃至Ｍ−１の出力ポー
トは、それぞれ第２ステージのＰ−１乃至０の入力ポー
トに接続される。更に実施例においては、光学スイッチ
はノン・ブロッキングスイッチである。３ステージノン
・ブロッキング構成においては、同数（Ｐ）の、入力ス
イッチングユニットと、出力スイッチングユニットと、
それぞれの中間スイッチングユニットに対する入力ポー
トと、及び、それぞれの中間スイッチングユニットに対
する出力ポートがある。その上、同数（Ｍ）の、中間ス
イッチングユニットと、それぞれの入力スイッチングユ
ニットに対する出力ポートと、それぞれの出力スイッチ
ングユニットに対する入力ポートがある。それぞれの入
力スイッチングユニットに対する入力ポート及びそれぞ
れの出力スイッチングユニットに対する出力ポートは、
同数（Ｎ）を備えている。
れぞれのスイッチングユニットが、０乃至Ｍ−１のラン
キングのＭ入力ポートを備え、第２ステージのそれぞれ
のスイッチングユニットが、０乃至Ｐ−１のランキング
のＰ入力ポートを備える。第１ステージのスイッチング
ユニットの出力ポートは、逆向きのランキングの第２ス
テージのスイッチングユニットの入力ポートに接続され
る。すなわち、第１ステージの０乃至Ｍ−１の出力ポー
トは、それぞれ第２ステージのＰ−１乃至０の入力ポー
トに接続される。更に実施例においては、光学スイッチ
はノン・ブロッキングスイッチである。３ステージノン
・ブロッキング構成においては、同数（Ｐ）の、入力ス
イッチングユニットと、出力スイッチングユニットと、
それぞれの中間スイッチングユニットに対する入力ポー
トと、及び、それぞれの中間スイッチングユニットに対
する出力ポートがある。その上、同数（Ｍ）の、中間ス
イッチングユニットと、それぞれの入力スイッチングユ
ニットに対する出力ポートと、それぞれの出力スイッチ
ングユニットに対する入力ポートがある。それぞれの入
力スイッチングユニットに対する入力ポート及びそれぞ
れの出力スイッチングユニットに対する出力ポートは、
同数（Ｎ）を備えている。
【００１８】第２ステージのスイッチングユニットから
第３ステージのスイッチングユニットへの接続は、第１
ステージのスイッチングユニットから第２ステージのス
イッチングユニットへの接続を逆にしたものである。同
様に、引き続くスイッチングユニットへのステージ−ス
テージ接続（又はステージ間接続）は、前のステージの
相互接続の逆であることが好ましい。
第３ステージのスイッチングユニットへの接続は、第１
ステージのスイッチングユニットから第２ステージのス
イッチングユニットへの接続を逆にしたものである。同
様に、引き続くスイッチングユニットへのステージ−ス
テージ接続（又はステージ間接続）は、前のステージの
相互接続の逆であることが好ましい。
【００１９】それぞれの光学的なクロスポイントは、透
過状態と反射状態との制御できるスイッチング領域であ
る。厳密なものではないが、スイッチング機構は、光導
波路のクロスポイントにおける屈折率整合液の制御を行
うことが好ましい。この液は、導波路材料の屈折率に略
等しい屈折率を備えている。クロスポイントに液がない
と、光信号は反射される。他方、クロスポイントに屈折
率整合液があると、光信号によるクロスポイントの通過
が可能になる。
過状態と反射状態との制御できるスイッチング領域であ
る。厳密なものではないが、スイッチング機構は、光導
波路のクロスポイントにおける屈折率整合液の制御を行
うことが好ましい。この液は、導波路材料の屈折率に略
等しい屈折率を備えている。クロスポイントに液がない
と、光信号は反射される。他方、クロスポイントに屈折
率整合液があると、光信号によるクロスポイントの通過
が可能になる。
【００２０】上述したように、好適実施形態では、初期
のステージのスイッチングユニットの最大損失路は、そ
れに続くステージのスイッチングユニットの最小損失路
に接続され、及び、初期のステージのスイッチングユニ
ットの最小損失路を後に続くステージのスイッチングユ
ニットの最大損失路に接続する。説明の都合上、第１ス
テージのポートは、Ｉ（Ｐ、Ｍ）で示され、Ｐは、ユニ
ット数（１乃至Ｎ）であり、及び、Ｍは、Ｐの出力ポー
ト（０乃至Ｍ−１）である。第２ステージのポートは、
Ｍｉｄ（Ｍ2 、Ｐ2）で示され、Ｍ2は、中間ユニットのユ
ニット数（１乃至Ｍ）であり、及び、Ｐ2は、ユニット
の入力ポート（０乃至Ｐ2−１）である。従って、等損
失による相互接続構造は、以下の如くになる。
のステージのスイッチングユニットの最大損失路は、そ
れに続くステージのスイッチングユニットの最小損失路
に接続され、及び、初期のステージのスイッチングユニ
ットの最小損失路を後に続くステージのスイッチングユ
ニットの最大損失路に接続する。説明の都合上、第１ス
テージのポートは、Ｉ（Ｐ、Ｍ）で示され、Ｐは、ユニ
ット数（１乃至Ｎ）であり、及び、Ｍは、Ｐの出力ポー
ト（０乃至Ｍ−１）である。第２ステージのポートは、
Ｍｉｄ（Ｍ2 、Ｐ2）で示され、Ｍ2は、中間ユニットのユ
ニット数（１乃至Ｍ）であり、及び、Ｐ2は、ユニット
の入力ポート（０乃至Ｐ2−１）である。従って、等損
失による相互接続構造は、以下の如くになる。
【００２１】
【数１】
【００２２】接続構造は対称的であるので、中間ステー
ジの出力ステージへの接続は、中間ステージの入力ステ
ージへの接続の鏡像の形態となる。この接続構造は、す
べてのＭ／Ｎ比のすべてのサイズのスイッチにおける損
失を解消するように使うことができる。
ジの出力ステージへの接続は、中間ステージの入力ステ
ージへの接続の鏡像の形態となる。この接続構造は、す
べてのＭ／Ｎ比のすべてのサイズのスイッチにおける損
失を解消するように使うことができる。
【００２３】位置依存性の損失が著しく規則化されるこ
とにこの発明の利点がある。すなわち、接続構造は、ク
ロスポイントの横断に関連する損失（ｋ）の均等化を高
める。上述したように、従来技術である１２８×１２８
の３ステージノン・ブロッキングクロスポイントスイッ
チは、０ｋの最小損失及び７４ｋの最悪の損失を備えて
いる。この７４ｋの最悪の損失のシナリオは、入力ステ
ージの２２ｋと、中間ステージの３０ｋと、及び、出力
ステージの２２ｋの累積の結果生じる。他方、上述した
接続構造によると、３０ｋの最小の損失路及び４４ｋ
（すなわち、３７ｋ±７ｋ）の最悪の損失路を提供す
る。この最悪の損失は、入力ステージの２２ｋと、中間
ステージの０ｋと、及び、出力ステージの２２ｋの累積
である。この位置依存性の損失の均等化は、スイッチの
性能及び採算性を高める。
とにこの発明の利点がある。すなわち、接続構造は、ク
ロスポイントの横断に関連する損失（ｋ）の均等化を高
める。上述したように、従来技術である１２８×１２８
の３ステージノン・ブロッキングクロスポイントスイッ
チは、０ｋの最小損失及び７４ｋの最悪の損失を備えて
いる。この７４ｋの最悪の損失のシナリオは、入力ステ
ージの２２ｋと、中間ステージの３０ｋと、及び、出力
ステージの２２ｋの累積の結果生じる。他方、上述した
接続構造によると、３０ｋの最小の損失路及び４４ｋ
（すなわち、３７ｋ±７ｋ）の最悪の損失路を提供す
る。この最悪の損失は、入力ステージの２２ｋと、中間
ステージの０ｋと、及び、出力ステージの２２ｋの累積
である。この位置依存性の損失の均等化は、スイッチの
性能及び採算性を高める。
【００２４】
【発明の実施の形態】図４は、光信号がスイッチを伝わ
るとき位置依存性の損失の均等化を高めるために設計さ
れた接続構造を示すマルチステージ光学スイッチの構成
概略図である。簡単にするために、スイッチング部材が
誤動作したときでもフルレンジの出力選択が可能となる
ようにノン・ブロッキングスイッチとして示されていな
い。しかしながら、以下に説明される接続構造は、他の
形のマルチステージスイッチに適用するように構成可能
である。図４の実施形態において、３ステージ６２、６
４及び６６のそれぞれには５個のスイッチングユニット
が配置されている。図示の都合上、図にはこの５個のス
イッチングユニットのうち３個のみが示されている。入
力ステージ６２には、スイッチングユニット６８、７０
及び７２が、示されている。中間ステージ６４は、３個
のスイッチングユニット７４、７６及び７８からなる。
出力ステージ６６の３個の図示されているスイッチング
ユニットは、８０、８２及び８４である。
るとき位置依存性の損失の均等化を高めるために設計さ
れた接続構造を示すマルチステージ光学スイッチの構成
概略図である。簡単にするために、スイッチング部材が
誤動作したときでもフルレンジの出力選択が可能となる
ようにノン・ブロッキングスイッチとして示されていな
い。しかしながら、以下に説明される接続構造は、他の
形のマルチステージスイッチに適用するように構成可能
である。図４の実施形態において、３ステージ６２、６
４及び６６のそれぞれには５個のスイッチングユニット
が配置されている。図示の都合上、図にはこの５個のス
イッチングユニットのうち３個のみが示されている。入
力ステージ６２には、スイッチングユニット６８、７０
及び７２が、示されている。中間ステージ６４は、３個
のスイッチングユニット７４、７６及び７８からなる。
出力ステージ６６の３個の図示されているスイッチング
ユニットは、８０、８２及び８４である。
【００２５】図４のスイッチングユニット６８乃至８４
のそれぞれは、図１及び図２に関して述べられたマトリ
ックス３２のコピーである。しかしながら、透過状態及
び反射状態にクロスポイントを切り換えるためにミラー
が制御されるような実施形態を含む光学的スイッチング
ユニットのその他の実施形態でも同様にして動作する。
のそれぞれは、図１及び図２に関して述べられたマトリ
ックス３２のコピーである。しかしながら、透過状態及
び反射状態にクロスポイントを切り換えるためにミラー
が制御されるような実施形態を含む光学的スイッチング
ユニットのその他の実施形態でも同様にして動作する。
【００２６】それぞれの入力スイッチングユニット６
８、７０及び７２の出力ポートが、Ｐをユニット数（１
乃至Ｎ）とし、及び、ＭをＰ（０乃至Ｍ−１）の出力ポ
ートとしたとき、Ｉ（Ｐ、Ｍ）として指示される。中間
ユニット７４、７６及び７８の入力ポートは、Ｍｉｄ
（Ｍ2 、Ｐ2）で示されるが、Ｍ2は、中間ユニットのユニ
ット数（１乃至Ｍ）であり、及び、Ｐ2は、ユニットの
入力ポート（０乃至Ｐ2−１）である。ノン・ブロッキ
ングの３ステージスイッチの従来の形は、サイズＮの入
力ポート及びＭの出力ポートのＰ入力ユニットと、Ｐ入
力ポート及びＰ出力ポートのＭ中間ステージユニット
と、及び、Ｍ入力ポート及びＮ出力ポートのＰ出力ユニ
ットである。Ｍ＝２Ｎ−１であるとき、ノン・ブロッキ
ングスイッチが、追加の接続を再構成することなく達成
可能である。
８、７０及び７２の出力ポートが、Ｐをユニット数（１
乃至Ｎ）とし、及び、ＭをＰ（０乃至Ｍ−１）の出力ポ
ートとしたとき、Ｉ（Ｐ、Ｍ）として指示される。中間
ユニット７４、７６及び７８の入力ポートは、Ｍｉｄ
（Ｍ2 、Ｐ2）で示されるが、Ｍ2は、中間ユニットのユニ
ット数（１乃至Ｍ）であり、及び、Ｐ2は、ユニットの
入力ポート（０乃至Ｐ2−１）である。ノン・ブロッキ
ングの３ステージスイッチの従来の形は、サイズＮの入
力ポート及びＭの出力ポートのＰ入力ユニットと、Ｐ入
力ポート及びＰ出力ポートのＭ中間ステージユニット
と、及び、Ｍ入力ポート及びＮ出力ポートのＰ出力ユニ
ットである。Ｍ＝２Ｎ−１であるとき、ノン・ブロッキ
ングスイッチが、追加の接続を再構成することなく達成
可能である。
【００２７】表１は、第１ステージ６２の出力ポートか
ら第２ステージ（中間ステージ）の入力ポートへの接続
を明らかにするものである。例えば、出力ポートＩ
（１、０）は、Ｍid（１、４）に接続される。最後の出
力ポートＩ（５、４）は、中間ステージ入力ポートＭid
（４、０）に接続される。
ら第２ステージ（中間ステージ）の入力ポートへの接続
を明らかにするものである。例えば、出力ポートＩ
（１、０）は、Ｍid（１、４）に接続される。最後の出
力ポートＩ（５、４）は、中間ステージ入力ポートＭid
（４、０）に接続される。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から明らかなように、第１ステージ６
２のそれぞれのスイッチングユニット６８、７０及び７
２の第１出力ポートＩ（Ｐ、０）のそれぞれは、中間ス
イッチングユニット７４、７６及び７８の第５の入力ポ
ートＭid（Ｍ、４）に接続される。逆に、第１ステージ
６２のそれぞれの第５の出力ポートＩ（Ｐ、４）は、中
間ステージ６４の第１入力ポートＭid（Ｍ2 、０）の一つ
に接続される。結果として、光信号が同じランクの入出
力ポートを介して第１ステージを出入するとともに同じ
ランクの入出力ポートを介して第２ステージを出入する
ときは、第１ステージに入って第２ステージを出るすべ
ての光信号が、８Ｋの位置依存性の損失を有することに
なる。
２のそれぞれのスイッチングユニット６８、７０及び７
２の第１出力ポートＩ（Ｐ、０）のそれぞれは、中間ス
イッチングユニット７４、７６及び７８の第５の入力ポ
ートＭid（Ｍ、４）に接続される。逆に、第１ステージ
６２のそれぞれの第５の出力ポートＩ（Ｐ、４）は、中
間ステージ６４の第１入力ポートＭid（Ｍ2 、０）の一つ
に接続される。結果として、光信号が同じランクの入出
力ポートを介して第１ステージを出入するとともに同じ
ランクの入出力ポートを介して第２ステージを出入する
ときは、第１ステージに入って第２ステージを出るすべ
ての光信号が、８Ｋの位置依存性の損失を有することに
なる。
【００３０】表２は、図３に示されている従来の接続構
造を明らかにするものである。第１のスイッチングユニ
ットＩ（１、０）の第１出力ポートが、入力ポートＭid
（１ 、０）に接続されている。その結果、トータル損失
は、０Ｋ＋０Ｋ＝０Ｋとなる。他方、出力ポートＩ
（５、４）は、入力ポートＭid（５、４）に接続されて
いるので、位置依存型の損失は、８Ｋ＋８Ｋ＝１６Ｋに
等しい。接続構造は、第２ステージの出力ポートの第３
ステージの入力ポートへの接続においてコピーされる。
従って、図３に示されるスイッチに対する最悪の損失が
２４Ｋであるのに対して、最良の位置依存性の損失は、
リＫである。このような差は、好ましい状況にはない。
造を明らかにするものである。第１のスイッチングユニ
ットＩ（１、０）の第１出力ポートが、入力ポートＭid
（１ 、０）に接続されている。その結果、トータル損失
は、０Ｋ＋０Ｋ＝０Ｋとなる。他方、出力ポートＩ
（５、４）は、入力ポートＭid（５、４）に接続されて
いるので、位置依存型の損失は、８Ｋ＋８Ｋ＝１６Ｋに
等しい。接続構造は、第２ステージの出力ポートの第３
ステージの入力ポートへの接続においてコピーされる。
従って、図３に示されるスイッチに対する最悪の損失が
２４Ｋであるのに対して、最良の位置依存性の損失は、
リＫである。このような差は、好ましい状況にはない。
【００３１】
【表２】
【００３２】再び図４及び表１において、第１ステージ
６２から第２ステージ６４への接続構造は対称であるの
で、第２ステージ６４から後段の第３ステージ６６への
接続は、ミラーイメージ又は鏡像の関係となる。表３
は、第２ステージ６４から第３ステージ６６への接続を
明らかにしている。表１と表３とを比較すると、第１ス
テージ６２において８Ｋの潜在的な損失を備えている光
学接続は、第２ステージにおいて０Ｋの潜在的な損失を
備えており、第３ステージ６６において８Ｋの潜在的な
損失を備えていることになる。他方の極端な状態では、
第１ステージにおいて０Ｋの潜在的な損失を備えている
光学接続は、第２ステージにおいて８Ｋの潜在的な損失
及び第３ステージにおいて０Ｋの潜在的な損失を備えて
いる。最小の損失路と最大の損失路との間の差は、従っ
て８Ｋである。これは、表２の接続構造が用いられるこ
とを考えると有利な比較と言える。
６２から第２ステージ６４への接続構造は対称であるの
で、第２ステージ６４から後段の第３ステージ６６への
接続は、ミラーイメージ又は鏡像の関係となる。表３
は、第２ステージ６４から第３ステージ６６への接続を
明らかにしている。表１と表３とを比較すると、第１ス
テージ６２において８Ｋの潜在的な損失を備えている光
学接続は、第２ステージにおいて０Ｋの潜在的な損失を
備えており、第３ステージ６６において８Ｋの潜在的な
損失を備えていることになる。他方の極端な状態では、
第１ステージにおいて０Ｋの潜在的な損失を備えている
光学接続は、第２ステージにおいて８Ｋの潜在的な損失
及び第３ステージにおいて０Ｋの潜在的な損失を備えて
いる。最小の損失路と最大の損失路との間の差は、従っ
て８Ｋである。これは、表２の接続構造が用いられるこ
とを考えると有利な比較と言える。
【００３３】
【表３】
【００３４】上述したように、この接続構造は、ノン・
ブロッキングスイッチ配列に使われるのが好ましい。こ
の接続は、すべてのサイズのスイッチにおける及びすべ
てのＭ／Ｎの比のスイッチにおける損失を均等化するも
のである。
ブロッキングスイッチ配列に使われるのが好ましい。こ
の接続は、すべてのサイズのスイッチにおける及びすべ
てのＭ／Ｎの比のスイッチにおける損失を均等化するも
のである。
【００３５】以上のように、本発明の好適実施形態とな
るマルチステージ光学スイッチについて詳細に説明した
が、これはあくまでも例示的なものであり、当業者によ
って様々な変形変更が可能である。
るマルチステージ光学スイッチについて詳細に説明した
が、これはあくまでも例示的なものであり、当業者によ
って様々な変形変更が可能である。
【００３６】上述の実施形態に即して本発明を説明する
と、本発明は、マルチステージ光学スイッチであって、
それぞれのステージが、入力ポート（４２、４４、４
６、４８及び５０）のアレイと、出力ポート（５２、５
４、５６、５８及び６０）のアレイを備えた複数のスイ
ッチングユニット（１０）からなり、それぞれのアレイ
の前記入力ポート及びそれぞれのアレイの前記出力ポー
トが、最低から最高までのランキングを備え、それぞれ
のスイッチングユニットが、前記入力ポートを前記出力
ポートに選択的に接続する光学的なスイッチング領域の
配列からなり、前記スイッチング領域が、光信号が前記
それぞれのスイッチングユニット内を横断するスイッチ
ング領域の数が、前記光信号が伝えられる特定の入力及
び出力ポートの前記ランキングに対応するように配列さ
れており、その際前記数が前記特定の入力及び出力ポー
トの前記ランキングの増加に対応して増加するようにし
たマルチステージ光学スイッチにおいて、前記スイッチ
ングユニットの第１ステージ（６２）と、前記スイッチ
ングユニットの第２ステージ（６４）とからなり、前記
第２ステージの前記スイッチングユニットの高ランキン
グの入力ポートが、前記第１ステージの前記スイッチン
グユニットの低ランキングの出力ポートに光学的に接続
され、これによって、光信号が前記第１ステージにおい
て入力されるとともに前記第２ステージにおいて出力さ
れるとき、光学的な信号が伝えられる前記スイッチング
領域（３０）の前記数の和における少なくとも幾分かの
均等化が達成されるようにしたことを特徴とする。
と、本発明は、マルチステージ光学スイッチであって、
それぞれのステージが、入力ポート（４２、４４、４
６、４８及び５０）のアレイと、出力ポート（５２、５
４、５６、５８及び６０）のアレイを備えた複数のスイ
ッチングユニット（１０）からなり、それぞれのアレイ
の前記入力ポート及びそれぞれのアレイの前記出力ポー
トが、最低から最高までのランキングを備え、それぞれ
のスイッチングユニットが、前記入力ポートを前記出力
ポートに選択的に接続する光学的なスイッチング領域の
配列からなり、前記スイッチング領域が、光信号が前記
それぞれのスイッチングユニット内を横断するスイッチ
ング領域の数が、前記光信号が伝えられる特定の入力及
び出力ポートの前記ランキングに対応するように配列さ
れており、その際前記数が前記特定の入力及び出力ポー
トの前記ランキングの増加に対応して増加するようにし
たマルチステージ光学スイッチにおいて、前記スイッチ
ングユニットの第１ステージ（６２）と、前記スイッチ
ングユニットの第２ステージ（６４）とからなり、前記
第２ステージの前記スイッチングユニットの高ランキン
グの入力ポートが、前記第１ステージの前記スイッチン
グユニットの低ランキングの出力ポートに光学的に接続
され、これによって、光信号が前記第１ステージにおい
て入力されるとともに前記第２ステージにおいて出力さ
れるとき、光学的な信号が伝えられる前記スイッチング
領域（３０）の前記数の和における少なくとも幾分かの
均等化が達成されるようにしたことを特徴とする。
【００３７】好ましくは、前記スイッチングユニット
（１０）の第３ステージ（６６）を更に設け、その際前
記第３のステージの高ランキングの入力ポート（４２、
４４、４６、４８及び５０）が、前記第２ステージ（６
４）の低ランキングの出力ポート（５２、５４、５６、
５８及び６０）に光学的に接続される。
（１０）の第３ステージ（６６）を更に設け、その際前
記第３のステージの高ランキングの入力ポート（４２、
４４、４６、４８及び５０）が、前記第２ステージ（６
４）の低ランキングの出力ポート（５２、５４、５６、
５８及び６０）に光学的に接続される。
【００３８】好ましくは、前記第３ステージ（６６）の
前記入力ポート（４２、４４、４６、４８及び５０）と
記第２ステージ（６４）の出力ポート（５２、５４、５
６、５８及び６０）との光学的な接続が、前記第２ステ
ージの入力ポートの前記第１ステージ（６２）の出力ポ
ートに対する光学的な接続の配列を逆にしたものとされ
る。
前記入力ポート（４２、４４、４６、４８及び５０）と
記第２ステージ（６４）の出力ポート（５２、５４、５
６、５８及び６０）との光学的な接続が、前記第２ステ
ージの入力ポートの前記第１ステージ（６２）の出力ポ
ートに対する光学的な接続の配列を逆にしたものとされ
る。
【００３９】好ましくは、それぞれの前記スイッチング
領域（３０）が、透過状態及び反射状態を備え、特定の
スイッチングユニット（１０）の入力ポート（４２、４
４、４６、４８及び５０）及び出力ポート（５２、５
４、５６、５８及び６０）の前記光学的な接続が、前記
スイッチング領域の透過及び反射状態に対応するように
される。
領域（３０）が、透過状態及び反射状態を備え、特定の
スイッチングユニット（１０）の入力ポート（４２、４
４、４６、４８及び５０）及び出力ポート（５２、５
４、５６、５８及び６０）の前記光学的な接続が、前記
スイッチング領域の透過及び反射状態に対応するように
される。
【００４０】好ましくは、前記第１ステージ（６２）の
それぞれの前記スイッチングユニット（１０）が、０乃
至Ｍ−１のランキングを備えたＭポート（５２、５４、
５６、５８及び６０）を備え、前記第２ステージ（６
４）のそれぞれの前記スイッチングユニットが、０乃至
Ｐ−１のランキングを備えたＰポート（４２、４４、４
６、４８及び５０）を備え、前記第１ステージのそれぞ
れの前記スイッチングユニットの前記出力ポートが、反
対のランキングの前記第２ステージの入力ポートに接続
され、０乃至Ｍ−１のランキングを備えた入力ポート
が、Ｐ−１及び０のランキングを備えた出力ポートにそ
れぞれ接続される。
それぞれの前記スイッチングユニット（１０）が、０乃
至Ｍ−１のランキングを備えたＭポート（５２、５４、
５６、５８及び６０）を備え、前記第２ステージ（６
４）のそれぞれの前記スイッチングユニットが、０乃至
Ｐ−１のランキングを備えたＰポート（４２、４４、４
６、４８及び５０）を備え、前記第１ステージのそれぞ
れの前記スイッチングユニットの前記出力ポートが、反
対のランキングの前記第２ステージの入力ポートに接続
され、０乃至Ｍ−１のランキングを備えた入力ポート
が、Ｐ−１及び０のランキングを備えた出力ポートにそ
れぞれ接続される。
【００４１】好ましくは、前記第１ステージ（６２）
が、Ｐスイッチングユニットを備え、及び、前記第１ス
テージのそれぞれのスイッチングユニットが、前記光学
的な入力ポート（４２、４４、４６、４８及び５０）及
び出力ポート（５２、５４、５６、５８及び６０）を介
して前記第２ステージ（６４）のそれぞれのスイッチン
グユニットに光学的に接続される。
が、Ｐスイッチングユニットを備え、及び、前記第１ス
テージのそれぞれのスイッチングユニットが、前記光学
的な入力ポート（４２、４４、４６、４８及び５０）及
び出力ポート（５２、５４、５６、５８及び６０）を介
して前記第２ステージ（６４）のそれぞれのスイッチン
グユニットに光学的に接続される。
【００４２】好ましくは、前記第１ステージ（６２）の
それぞれの前記スイッチングユニット（１０）が、前記
第２のステージ（６４）の前記スイッチングユニットの
第１の特定のもののＰ−１入力ポートに接続された０出
力ポートと、前記第２ステージの前記スイッチングユニ
ットの第２の特定のものの０入力ポートに接続されたＭ
−１出力ポートを備え、及び、その際前記第１ステージ
の前記それぞれのスイッチングユニットの１個の入力ポ
ートのみが、前記第２ステージの前記スイッチングユニ
ットのいずれかの前記入力ポートに光学的に接続され
る。
それぞれの前記スイッチングユニット（１０）が、前記
第２のステージ（６４）の前記スイッチングユニットの
第１の特定のもののＰ−１入力ポートに接続された０出
力ポートと、前記第２ステージの前記スイッチングユニ
ットの第２の特定のものの０入力ポートに接続されたＭ
−１出力ポートを備え、及び、その際前記第１ステージ
の前記それぞれのスイッチングユニットの１個の入力ポ
ートのみが、前記第２ステージの前記スイッチングユニ
ットのいずれかの前記入力ポートに光学的に接続され
る。
【００４３】好ましくは、前記スイッチング領域（３
０）が光学的なクロスポイントであって、光信号の伝播
に対する透過率が、個々の光学的なクロスポイント内で
の屈折率整合液の有無の関数であり、前記光学的なクロ
スポイントが、前記液の屈折率にほぼ整合する屈折率を
備えた導波路の交差部分に位置している。
０）が光学的なクロスポイントであって、光信号の伝播
に対する透過率が、個々の光学的なクロスポイント内で
の屈折率整合液の有無の関数であり、前記光学的なクロ
スポイントが、前記液の屈折率にほぼ整合する屈折率を
備えた導波路の交差部分に位置している。
【００４４】更に本発明は、マルチステージ光学スイッ
チに用いられるステージ間の接続方法であって、それぞ
れのステージが、入力ポート（４２、４４、４６、４８
及び５０）のアレイと、出力ポート（５２、５４、５
６、５８及び６０）のアレイを備えた複数のスイッチン
グユニット（１０）からなり、それぞれのアレイの前記
入力ポート及びそれぞれのアレイの前記出力ポートが、
最低から最高までのランキングを備え、それぞれの前記
スイッチングユニットが、光学的なスイッチング領域
（３０）の配列からなって、光信号が前記それぞれのス
イッチングユニット内を横断する光学的なクロスポイン
トの数が、前記光信号が伝えられる特定の入力及び出力
ポートの前記ランキングに対応するようにし、その際前
記数が前記特定の入力及び出力ポート前記ランキングの
増加に対応して増加するようにした接続方法において、
先行するステージの出力ポートを後に続くステージの入
力ポートに接続し、前記先行するステージ内で光学的な
クロスポイントの比較的大きな数の横断をした傾向にあ
る光信号が、前記後に続くステージ内で光学的なクロス
ポイントの比較的小さな数の横断をする傾向を有し、前
記先行するステージ内で光学的なクロスポイントの比較
的小さな数の横断をした光信号が、前記後に続くステー
ジ内で光学的なクロスポイントの比較的大きな数の横断
をする傾向を有するようにしたことを特徴とする。
チに用いられるステージ間の接続方法であって、それぞ
れのステージが、入力ポート（４２、４４、４６、４８
及び５０）のアレイと、出力ポート（５２、５４、５
６、５８及び６０）のアレイを備えた複数のスイッチン
グユニット（１０）からなり、それぞれのアレイの前記
入力ポート及びそれぞれのアレイの前記出力ポートが、
最低から最高までのランキングを備え、それぞれの前記
スイッチングユニットが、光学的なスイッチング領域
（３０）の配列からなって、光信号が前記それぞれのス
イッチングユニット内を横断する光学的なクロスポイン
トの数が、前記光信号が伝えられる特定の入力及び出力
ポートの前記ランキングに対応するようにし、その際前
記数が前記特定の入力及び出力ポート前記ランキングの
増加に対応して増加するようにした接続方法において、
先行するステージの出力ポートを後に続くステージの入
力ポートに接続し、前記先行するステージ内で光学的な
クロスポイントの比較的大きな数の横断をした傾向にあ
る光信号が、前記後に続くステージ内で光学的なクロス
ポイントの比較的小さな数の横断をする傾向を有し、前
記先行するステージ内で光学的なクロスポイントの比較
的小さな数の横断をした光信号が、前記後に続くステー
ジ内で光学的なクロスポイントの比較的大きな数の横断
をする傾向を有するようにしたことを特徴とする。
【００４５】好ましくは、前記後に続くステージ（６
２、６４及び６６）の出力ポート（５２，５４，５６、
５８及び６０）を第２の後に続くステージの入力ポート
（４２、４４、４６、４８及び５０）に接続する過程
が、前記後に続くステージと前記先行するステージの前
記入力ポート及び前記出力ポートを接続するパターンを
逆にしたパターンで行われる。
２、６４及び６６）の出力ポート（５２，５４，５６、
５８及び６０）を第２の後に続くステージの入力ポート
（４２、４４、４６、４８及び５０）に接続する過程
が、前記後に続くステージと前記先行するステージの前
記入力ポート及び前記出力ポートを接続するパターンを
逆にしたパターンで行われる。
【図１】図１は、従来の技術による内部全反射を用いる
光学的なスイッチング部材の上面図である。
光学的なスイッチング部材の上面図である。
【図２】図２は、従来技術による５個の出力導波路のい
ずれかへの５個の入力導波路のいずれかの接続を可能に
する図１の５×５マトリックスのスイッチング部材を示
す。
ずれかへの５個の入力導波路のいずれかの接続を可能に
する図１の５×５マトリックスのスイッチング部材を示
す。
【図３】図３は、従来技術によるステージ−ステージ接
続構造を用いるマルチステージスイッチの構成概略図で
ある。
続構造を用いるマルチステージスイッチの構成概略図で
ある。
【図４】図４は、この発明によるステージ−ステージ接
続構造を備えたマルチステージスイッチの構成概略図で
ある。
続構造を備えたマルチステージスイッチの構成概略図で
ある。
１０ スイッチングユニット ３０ スイッチング領域 ４２、４４、４６、４８及び５０ 入力ポート ５２、５４、５６、５８及び６０ 出力ポート ６２ 第１ステージ ６４ 第２ステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (10)
- 【請求項１】マルチステージ光学スイッチであって、そ
れぞれのステージが、入力ポートのアレイと、出力ポー
トのアレイを備えた複数のスイッチングユニットからな
り、それぞれのアレイの前記入力ポート及びそれぞれの
アレイの前記出力ポートが、最低から最高までのランキ
ングを備え、それぞれのスイッチングユニットが、前記
入力ポートを前記出力ポートに選択的に接続する光学的
なスイッチング領域の配列からなり、前記スイッチング
領域が、光信号が前記それぞれのスイッチングユニット
内を横断するスイッチング領域の数が、前記光信号が伝
えられる特定の入力及び出力ポートの前記ランキングに
対応するように配列されており、その際前記数が前記特
定の入力及び出力ポートの前記ランキングの増加に対応
して増加するようにしたマルチステージ光学スイッチに
おいて、 前記スイッチングユニットの第１ステージと、 前記スイッチングユニットの第２ステージとからなり、 前記第２ステージの前記スイッチングユニットの高ラン
キングの入力ポートが、前記第１ステージの前記スイッ
チングユニットの低ランキングの出力ポートに光学的に
接続され、これによって、光信号が前記第１ステージに
おいて入力されるとともに前記第２ステージにおいて出
力されるとき、光学的な信号が伝えられる前記スイッチ
ング領域の前記数の和における少なくとも幾分かの均等
化が達成されるようにしたことを特徴とするマルチステ
ージ光学スイッチ。 - 【請求項２】前記スイッチングユニットの第３ステージ
を更に設け、その際前記第３のステージの高ランキング
の入力ポートが、前記第２ステージの低ランキングの出
力ポートに光学的に接続されるようにしたことを特徴と
する請求項１に記載のマルチステージ光学スイッチ。 - 【請求項３】前記第３ステージの前記入力ポートと記第
２ステージの出力ポートとの光学的な接続が、前記第２
ステージの入力ポートの前記第１ステージの出力ポート
に対する光学的な接続の配列を逆にしたものであること
を特徴とする請求項２に記載のマルチステージ光学スイ
ッチ。 - 【請求項４】それぞれの前記スイッチング領域が、透過
状態及び反射状態を備え、特定のスイッチングユニット
の入力ポート及び出力ポートの前記光学的な接続が、前
記スイッチング領域の透過及び反射状態に対応するよう
にしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項
３に記載のマルチステージ光学スイッチ。 - 【請求項５】前記第１ステージのそれぞれの前記スイッ
チングユニットが、０乃至Ｍ−１のランキングを備えた
Ｍポートを備え、前記第２ステージのそれぞれの前記ス
イッチングユニットが、０乃至Ｐ−１のランキングを備
えたＰポートを備え、前記第１ステージのそれぞれの前
記スイッチングユニットの前記出力ポートが、反対のラ
ンキングの前記第２ステージの入力ポートに接続され、
０乃至Ｍ−１のランキングを備えた入力ポートが、Ｐ−
１及び０のランキングを備えた出力ポートにそれぞれ接
続されているようにしたことを特徴とする請求項１、請
求項２、請求項３又は請求項４に記載のマルチステージ
光学スイッチ。 - 【請求項６】前記第１ステージが、Ｐスイッチングユニ
ットを備え、及び、前記第１ステージのそれぞれのスイ
ッチングユニットが、前記光学的な入力ポート及び出力
ポートを介して前記第２ステージのそれぞれのスイッチ
ングユニットに光学的に接続されているようにしたこと
を特徴とする請求項５に記載のマルチステージ光学スイ
ッチ。 - 【請求項７】前記第１ステージのそれぞれの前記スイッ
チングユニットが、前記第２のステージの前記スイッチ
ングユニットの第１の特定のもののＰ−１入力ポートに
接続された０出力ポートと、前記第２ステージの前記ス
イッチングユニットの第２の特定のものの０入力ポート
に接続されたＭ−１出力ポートを備え、及び、その際前
記第１ステージの前記それぞれのスイッチングユニット
の１個の入力ポートのみが、前記第２ステージの前記ス
イッチングユニットのいずれかの前記入力ポートに光学
的に接続されているようにしたことを特徴とする請求項
６に記載のマルチステージ光学スイッチ。 - 【請求項８】前記スイッチング領域が光学的なクロスポ
イントであって、光信号の伝播に対する透過率が、個々
の光学的なクロスポイント内での屈折率整合液の有無の
関数であり、前記光学的なクロスポイントが、前記液の
屈折率にほぼ整合する屈折率を備えた導波路の交差部分
に位置していることを特徴とする請求項１、請求項２、
請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７
に記載のマルチステージ光学スイッチ。 - 【請求項９】マルチステージ光学スイッチに用いられる
ステージ間の接続方法であって、それぞれのステージ
が、入力ポートのアレイと、出力ポートのアレイを備え
た複数のスイッチングユニットからなり、それぞれのア
レイの前記入力ポート及びそれぞれのアレイの前記出力
ポートが、最低から最高までのランキングを備え、それ
ぞれの前記スイッチングユニットが、光学的なスイッチ
ング領域の配列からなって、光信号が前記それぞれのス
イッチングユニット内を横断する光学的なクロスポイン
トの数が、前記光信号が伝えられる特定の入力及び出力
ポートの前記ランキングに対応するようにし、その際前
記数が前記特定の入力及び出力ポート前記ランキングの
増加に対応して増加するようにした接続方法において、
先行するステージの出力ポートを後に続くステージの入
力ポートに接続し、前記先行するステージ内で光学的な
クロスポイントの比較的大きな数の横断をした傾向にあ
る光信号が、前記後に続くステージ内で光学的なクロス
ポイントの比較的小さな数の横断をする傾向を有し、前
記先行するステージ内で光学的なクロスポイントの比較
的小さな数の横断をした光信号が、前記後に続くステー
ジ内で光学的なクロスポイントの比較的大きな数の横断
をする傾向を有するようにしたことを特徴とするマルチ
ステージ光学スイッチに用いられる接続方法。 - 【請求項１０】前記後に続くステージの出力ポートを第
２の後に続くステージの入力ポートに接続する過程が、
前記後に続くステージと前記先行するステージの前記入
力ポート及び前記出力ポートを接続するパターンを逆に
したパターンで行われるようにしたことを特徴とするマ
ルチステージ光学スイッチに用いられる接続方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/372,357 US6320995B1 (en) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | Loss equalization by means of port interconnectivity in a multistage optical switch |
| US372357 | 1999-08-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083443A true JP2001083443A (ja) | 2001-03-30 |
| JP2001083443A5 JP2001083443A5 (ja) | 2007-09-20 |
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Family
ID=23467804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000239386A Expired - Fee Related JP4408173B2 (ja) | 1999-08-11 | 2000-08-08 | マルチステージ光学スイッチ及びそれに使用される接続方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US6445840B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-09-03 | Omm, Inc. | Micromachined optical switching devices |
| US6445841B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-09-03 | Omm, Inc. | Optomechanical matrix switches including collimator arrays |
| US6449406B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-09-10 | Omm, Inc. | Micromachined optomechanical switching devices |
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| US6366716B1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-04-02 | Nortel Networks Limited | Optical switching device |
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| JP2003009194A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-10 | Kddi Corp | 光クロスコネクト装置並びにその制御装置及び方法 |
| US6509961B1 (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-21 | Agilent Technologies, Inc. | Optical cross-switch signal monitoring method and system therefor |
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| US6876788B2 (en) * | 2002-09-11 | 2005-04-05 | Agilent Technologies, Inc. | Preventing hydrodynamic crosstalk in an optical switch |
| US7451709B2 (en) * | 2004-09-27 | 2008-11-18 | Brian Allen Swartfager | Portable cooler and table |
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|---|---|---|---|---|
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| US5581643A (en) * | 1994-12-08 | 1996-12-03 | Northern Telecom Limited | Optical waveguide cross-point switch |
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| US5841917A (en) * | 1997-01-31 | 1998-11-24 | Hewlett-Packard Company | Optical cross-connect switch using a pin grid actuator |
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-
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-
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- 2000-08-08 JP JP2000239386A patent/JP4408173B2/ja not_active Expired - Fee Related
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