JP2004252069A

JP2004252069A - 双方向２×２光スイッチ装置

Info

Publication number: JP2004252069A
Application number: JP2003041278A
Authority: JP
Inventors: Nanshu Bun; 南秀文; Kazuro Kikuchi; 和朗菊池
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP3718717B2

Abstract

【課題】伝送ロスを抑えることができる、簡易な構成の双方向２×２光スイッチ装置を提供する。
【解決手段】本発明は、順方向で入力ポートとなる第１及び第２の入出力ポートと、逆方向で入力ポートとなる第３及び第４の入出力ポートとを有する。本発明は、循環方向が逆の完全循環型のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４端子を有する第１及び第２のサーキュレータを備える。第１及び第２のサーキュレータのＡ端子はそれぞれ、第１及び第２の入出力ポートの一方に、第１及び第２ののサーキュレータのＣ端子はそれぞれ、第３及び第４の入出力ポートの一方に接続されている。第１のサーキュレータのＢ端子及び第２のサーキュレータのＤ端子を結ぶ光伝送路と、第２のサーキュレータのＢ端子及び第１のサーキュレータのＤ端子を結ぶ光伝送路とにはそれぞれ、少なくとも１個のファイバブラッグ回折格子が設けられている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は双方向２×２光スイッチ装置に関し、例えば、２個のリング状光ネットワーク間の信号の授受に介在する双方向光クロスコネクト装置に適用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、２個のリング状光ネットワーク１、２の信号授受には、光クロスコネクト装置３が介在している。
【０００３】
ここで、光クロスコネクト装置３は、光ネットワーク１のあるノード（光アッド・ドロップ装置や光送受信装置でなる）１−Ｎｉから同一の光ネットワーク１の他のノード１−Ｎｊへの光信号が与えられたときには、その光信号を通過させ、また、光ネットワーク２のあるノード２−Ｎｍから同一の光ネットワーク２の他のノード２−Ｎｎへの光信号が与えられたときには、その光信号を通過させ、さらに、光ネットワーク１のあるノード１−Ｎｉから他の光ネットワーク２のノード２−Ｎｍへの光信号が与えられたときには、その光信号を光ネットワーク２側に出力し、さらにまた、光ネットワーク２のあるノード２−Ｎｍから他の光ネットワーク１のノード１−Ｎｋへの光信号が与えられたときには、その光信号を光ネットワーク１側に出力するものである。
【０００４】
このような光クロスコネクト装置３としては、例えば、光信号の直進や交差を切り替える２×２光スイッチ装置が適用されている。２×２光スイッチ装置としては各種のものが存在するが、入力された光信号の波長に基づいて、直進や交差を切り替えるものがある。
【０００５】
ここで、各リング状光ネットワーク１、２が同一の光ファイバを双方向で利用する双方向の対応のものであれば、光クロスコネクト装置３に適用される２×２光スイッチ装置も双方向対応のものであり、このような２×２光スイッチ装置としても、各種のものが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の各種の双方向２×２光スイッチ装置は、双方向に対応すべく、多くの光学素子から構成されており、当該２×２光スイッチ装置における伝送ロスなどが大きく、構成が複雑なものとなっていた。
【０００７】
そのため、伝送ロスなどを抑えることができる、簡易な構成の双方向２×２光スイッチ装置が望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、順方向では入力ポートとなり逆方向では出力ポートとなる第１及び第２の入出力ポートと、順方向では出力ポートとなり逆方向では入力ポートとなる第３及び第４の入出力ポートとの間で授受する光信号をスイッチングする双方向２×２光スイッチ装置において、（１）循環方向が逆となっているの完全循環型のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４端子を有する第１及び第２のサーキュレータを備え、（２）上記第１のサーキュレータのＡ端子は上記第１の入出力ポートに接続され、上記第２のサーキュレータのＡ端子は上記第２の入出力ポートに接続され、（３）上記第１のサーキュレータのＣ端子は上記第３の入出力ポートに接続され、上記第２のサーキュレータのＣ端子は上記第４の入出力ポートに接続され、（４）上記第１のサーキュレータのＢ端子及び上記第２のサーキュレータのＢ端子は、所定波長の光信号を反射する少なくとも１個のファイバブラッグ回折格子を有する１本の光伝送路を介して接続され、（５）上記第１のサーキュレータのＤ端子及び上記第２のサーキュレータのＤ端子は、所定波長の光信号を反射する少なくとも１個のファイバブラッグ回折格子を有する１本の光伝送路を介して接続されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による双方向２×２光スイッチ装置の第１の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【００１０】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図２は、第１の実施形態の双方向２×２光スイッチ装置（以下、単に、光スイッチ装置と呼ぶ）１０の構成を示すブロック図である。第１の実施形態の双方向光スイッチ装置１０は、例えば、上述したような双方向光クロスコネクト装置に適用できる。
【００１１】
図２において、第１の実施形態の光スイッチ装置１０は、２個のサーキュレータ２１及び２２と、４個のファイバブラッグ回折格子３１〜３４とを有している。
【００１２】
各サーキュレータ２１、２２はそれぞれ、４端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の完全循環型のものである。すなわち、端子Ａからの入力光を端子Ｂに出力し、端子Ｂからの入力光を端子Ｃに出力し、端子Ｃからの入力光を端子Ｄに出力し、端子Ｄからの入力光を端子Ａに出力するものである。但し、２個のサーキュレータ２１及び２２の循環方向は逆方向のものである。図２では、サーキュレータ２１の循環方向が反時計回り方向、サーキュレータ２２の循環方向が時計回り方向の例を示しているが、この逆であっても良い。
【００１３】
第１のサーキュレータ２１のＡ端子は入出力ポートＸ１に接続されており、第１のサーキュレータ２１のＣ端子は入出力ポートＸ２に接続されている。例えば、当該光スイッチ装置１０が、図１に示した双方向光クロスコネクト装置３に適用されている場合であれば、これら入出力ポートＸ１及びＸ２は、光ネットワーク１との接続ポートとなっている。
【００１４】
また、第２のサーキュレータ２２のＡ端子は入出力ポートＹ１に接続されており、第２のサーキュレータ２２のＣ端子は入出力ポートＹ２に接続されている。例えば、当該光スイッチ装置１０が、図１に示した双方向光クロスコネクト装置３に適用されている場合であれば、これら入出力ポートＹ１及びＹ２は、光ネットワーク２との接続ポートとなっている。
【００１５】
さらに、第１のサーキュレータ２１のＢ端子及び第２のサーキュレータ２２のＢ端子は、ファイバブラッグ回折格子３１及び３２を有する１本の光伝送路を介して接続されており、第１のサーキュレータ２１のＤ端子及び第２のサーキュレータ２２のＤ端子は、ファイバブラッグ回折格子３３及び３４を有する１本の光伝送路を介して接続されている。
【００１６】
第１のファイバブラッグ回折格子３１の反射波長λ１は、入出力ポートＸ１から入出力ポートＸ２に直進させる光信号の波長成分や入出力ポートＹ１から入出力ポートＹ２に直進させる光信号の波長成分になっている。第２のファイバブラッグ回折格子３２の反射波長λ２も、入出力ポートＸ１から入出力ポートＸ２に直進させる光信号の波長成分や入出力ポートＹ１から入出力ポートＹ２に直進させる光信号の波長成分になっている。第３のファイバブラッグ回折格子３３の反射波長λ３は、入出力ポートＸ２から入出力ポートＸ１に直進させる光信号の波長成分や入出力ポートＹ２から入出力ポートＹ１に直進させる光信号の波長成分になっている。第４のファイバブラッグ回折格子３４の反射波長λ４も、入出力ポートＸ２から入出力ポートＸ１に直進させる光信号の波長成分や入出力ポートＹ２から入出力ポートＹ１に直進させる光信号の波長成分になっている。
【００１７】
図示は省略しているが、入出力ポートＸ１に対して光信号を送出してくる手段や装置（例えば光送受信装置）は、入出力ポートＸ２への直進出力を所望しているときには、その光信号の波長を波長λ１又はλ２とし、入出力ポートＹ２への交換出力を所望しているときには、その光信号の波長を、波長λ１及びλ２以外の波長とする。入出力ポートＸ２に対して光信号を送出してくる手段や装置（例えば光送受信装置）は、入出力ポートＸ１への直進出力を所望しているときには、その光信号の波長を波長λ３又はλ４とし、入出力ポートＹ１への交換出力を所望しているときには、その光信号の波長を、波長λ３及びλ４以外の波長とする。同様に、入出力ポートＹ１に対して光信号を送出してくる手段や装置（例えば光送受信装置）は、入出力ポートＹ２への直進出力を所望しているときには、その光信号の波長を波長λ２又はλ１とし、入出力ポートＸ２への交換出力を所望しているときには、その光信号の波長を、波長λ１及びλ２以外の波長とする。入出力ポートＹ２に対して光信号を送出してくる手段や装置（例えば光送受信装置）は、入出力ポートＹ１への直進出力を所望しているときには、その光信号の波長を波長λ４又はλ３とし、入出力ポートＸ１への交換出力を所望しているときには、その光信号の波長を、波長λ３及びλ４以外の波長とする。
【００１８】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の光スイッチ装置１０の動作について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、入出力ポートＸ１に入力された光信号を、入出力ポートＸ２へ直進出力する際の動作を説明する。なお、図３には、この場合の光経路を示している。上述のように、この場合の光信号は、波長λ１又はλ２を有する（以下では、λ１として説明する）。
【００２０】
入出力ポートＸ１に入力された波長λ１の光信号は、第１のサーキュレータ２１のＡ端子に入射されそのＢ端子から出力される。この波長λ１の光信号は、反射波長がλ１の第１のファイバブラッグ回折格子３１によって反射される。第１のファイバブラッグ回折格子３１で反射された光信号は、第１のサーキュレータ２１のＢ端子に入射されそのＣ端子から出力されて、入出力ポートＸ２に与えられる。すなわち、入出力ポートＸ１に入力された光信号が、入出力ポートＸ２に直進出力される。
【００２１】
次に、入出力ポートＸ１に入力された光信号を、入出力ポートＹ２へ交換出力する際の動作を説明する。なお、図４には、この場合の光経路を示している。上述のように、この場合の光信号は、波長λ１及びλ２以外の波長を有する（以下では、λ３として説明する）。
【００２２】
入出力ポートＸ１に入力された波長λ３の光信号は、第１のサーキュレータ２１のＡ端子に入射されそのＢ端子から出力される。この波長λ３の光信号は、第１及び第２のファイバブラッグ回折格子３１及び３２が反射する波長成分ではないので、第１及び第２のファイバブラッグ回折格子３１及び３２と通過して、第２のサーキュレータ２２のＢ端子に入射される。その結果、波長λ３の光信号は、第２のサーキュレータ２２のＣ端子から出力されて、入出力ポートＹ２に与えられる。すなわち、入出力ポートＸ１に入力された光信号が、入出力ポートＹ２に交換出力される。
【００２３】
次に、入出力ポートＸ２に入力された光信号を、入出力ポートＸ１へ直進出力する際の動作を説明する。なお、図５には、この場合の光経路を示している。上述のように、この場合の光信号は、波長λ３又はλ４を有する（以下では、λ３として説明する）。
【００２４】
入出力ポートＸ２に入力された波長λ３の光信号は、第１のサーキュレータ２１のＣ端子に入射されそのＤ端子から出力される。この波長λ３の光信号は、反射波長がλ３の第３のファイバブラッグ回折格子３３によって反射される。第３のファイバブラッグ回折格子３３で反射された光信号は、第１のサーキュレータ２１のＤ端子に入射されそのＡ端子から出力されて、入出力ポートＸ１に与えられる。すなわち、入出力ポートＸ２に入力された光信号が、入出力ポートＸ１に直進出力される。
【００２５】
次に、入出力ポートＸ２に入力された光信号を、入出力ポートＹ１へ交換出力する際の動作を説明する。なお、図６には、この場合の光経路を示している。上述のように、この場合の光信号は、波長λ３及びλ４以外の波長を有する（以下では、λ１として説明する）。
【００２６】
入出力ポートＸ２に入力された波長λ１の光信号は、第１のサーキュレータ２１のＣ端子に入射されそのＤ端子から出力される。この波長λ１の光信号は、第３及び第４のファイバブラッグ回折格子３３及び３４が反射する波長成分ではないので、第３及び第４のファイバブラッグ回折格子３３及び３４と通過して、第２のサーキュレータ２２のＤ端子に入射される。その結果、波長λ１の光信号は、第２のサーキュレータ２２のＡ端子から出力されて、入出力ポートＹ１に与えられる。すなわち、入出力ポートＸ２に入力された光信号が、入出力ポートＹ１に交換出力される。
【００２７】
詳述は省略するが、光信号の波長成分を所定のものとすることにより、上述の場合とほぼ同様な動作により、入出力ポートＹ１に入力された光信号を、入出力ポートＹ２へ直進出力したり、入出力ポートＸ２へ交換出力したりでき、また、入出力ポートＹ２に入力された光信号を、入出力ポートＹ１へ直進出力したり、入出力ポートＸ１へ交換出力したりできる。
【００２８】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
上記第１の実施形態によれば、２個のサーキュレータ及び数個（４個）のファイバブラッグ回折格子という、光学素子数が少ない簡単な構成で双方向２×２光スイッチ装置を実現することができる。
【００２９】
また、スイッチ動作に介在する光学素子数が少ないので、スイッチ動作時でのロスを最小限に抑えることができる。
【００３０】
さらに、第１の実施形態の光スイッチ装置内においては、図面上上側の入出力ポートＸ１及びＹ１から図面上下側の入出力ポートＸ２及びＹ２への光信号の経路と、図面上下側の入出力ポートＸ２及びＹ２から図面上上側の入出力ポートＸ１及びＹ１への光信号の経路とがほぼ完璧に分離されているので、進行方向が異なる光信号間のクロストークを抑えることができる。
【００３１】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による双方向２×２光スイッチ装置の第２の実施形態を図面を参照しながら簡単に説明する。
【００３２】
図７は、第２の実施形態の光スイッチ装置の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図２との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００３３】
第２の実施形態の光スイッチ装置１０Ａは、直進や交換する光信号の波長成分を任意に設定し得るように、第１〜第４のファイバブラッグ回折格子３１〜３４を、可変波長のファイバブラッグ回折格子３１Ａ〜３４Ａに置き換えたものである。なお、可変波長のファイバブラッグ回折格子３１Ａ〜３４Ａは、例えば、その伸縮により反射波長を変化できるものである。
【００３４】
第２の実施形態の光スイッチ装置１０Ａは、その設置時や、直進光信号や交換光信号についての割当て波長の変更時などに、可変波長の第１〜第４のファイバブラッグ回折格子３１〜３４に対する反射波長の設定操作がなされ、これにより、第１〜第４のファイバブラッグ回折格子３１〜３４の反射波長が設定される。
【００３５】
この設定後においては、第２の実施形態の光スイッチ装置１０Ａは、第１の実施形態の光スイッチ装置１０と同様に動作する。
【００３６】
第２の実施形態の光スイッチ装置１０Ａによっても、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。これに加え、スイッチングに供する光信号の波長を任意に定めることができるという効果をも奏する。
【００３７】
（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態においては、第１のサーキュレータ２１のＢ端子及び第２のサーキュレータ２２のＢ端子間の１本の光伝送路に設けられているファイバブラッグ回折格子が２個で、第１のサーキュレータ２１のＤ端子及び第２のサーキュレータ２２のＤ端子間の１本の光伝送路に設けられているファイバブラッグ回折格子が２個であるものを示したが、各光伝送路上のファイバブラッグ回折格子の数は１個でも３個以上でも良く、各光伝送路で異なっていても良い。３個以上の場合において、そのうちに同じ波長を反射波長とするものが含まれていても良い。言い換えると、直進させる光信号の波長成分の数は、１個でも複数でも良く、直進方向や、直進に供する入出力ポートの組合せによって任意に定めることができる。
【００３８】
また、上記第１の実施形態では、反射波長が固定のファイバブラッグ回折格子を適用した場合を示し、上記第２の実施形態では、反射波長が可変のファイバブラッグ回折格子を適用した場合を示したが、反射波長が固定のファイバブラッグ回折格子と反射波長が可変のファイバブラッグ回折格子とを混在させて適用するようにしても良い。
【００３９】
上記では、本発明の双方向２×２光スイッチ装置を、光クロスコネクト装置に適用する場合を示したが、本発明の双方向２×２光スイッチ装置の用途は、光クロスコネクト装置に限定されないことは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、２個のサーキュレータ及び数個のファイバブラッグ回折格子という、光学素子数が少ない簡単な構成で双方向２×２光スイッチ装置を実現できる。
【００４１】
また、光信号の直進や交換に介在する光学素子数が少ないので、スイッチング動作時でのロスを最小限に抑えることができる。
【００４２】
さらに、本発明の双方向２×２光スイッチ装置内においては、順方向の光信号のスイッチング経路と、逆方向の光信号のスイッチング経路とがほぼ完璧に分離されているので、順方向の光信号と逆方向の光信号とのクロストークを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の双方向２×２光スイッチ装置を適用し得る光クロスコネクト装置の光ネットワーク上の配置位置の説明用ブロック図である。
【図２】第１の実施形態の双方向２×２光スイッチ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の双方向２×２光スイッチ装置のスイッチング経路の説明図（１）である。
【図４】第１の実施形態の双方向２×２光スイッチ装置のスイッチング経路の説明図（１）である。
【図５】第１の実施形態の双方向２×２光スイッチ装置のスイッチング経路の説明図（２）である。
【図６】第１の実施形態の双方向２×２光スイッチ装置のスイッチング経路の説明図（３）である。
【図７】第２の実施形態の双方向２×２光スイッチ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ…双方向２×２光スイッチ装置、
２１、２２…サーキュレータ、
３１〜３４…ファイバブラッグ回折格子、
３１Ａ〜３４Ａ…可変波長のファイバブラッグ回折格子、
Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２…入出力ポート。

Claims

順方向では入力ポートとなり逆方向では出力ポートとなる第１及び第２の入出力ポートと、順方向では出力ポートとなり逆方向では入力ポートとなる第３及び第４の入出力ポートとの間で授受する光信号をスイッチングする双方向２×２光スイッチ装置において、
循環方向が逆となっているの完全循環型のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４端子を有する第１及び第２のサーキュレータを備え、
上記第１のサーキュレータのＡ端子は上記第１の入出力ポートに接続され、上記第２のサーキュレータのＡ端子は上記第２の入出力ポートに接続され、
上記第１のサーキュレータのＣ端子は上記第３の入出力ポートに接続され、上記第２のサーキュレータのＣ端子は上記第４の入出力ポートに接続され、
上記第１のサーキュレータのＢ端子及び上記第２のサーキュレータのＢ端子は、所定波長の光信号を反射する少なくとも１個のファイバブラッグ回折格子を有する１本の光伝送路を介して接続され、
上記第１のサーキュレータのＤ端子及び上記第２のサーキュレータのＤ端子は、所定波長の光信号を反射する少なくとも１個のファイバブラッグ回折格子を有する１本の光伝送路を介して接続されている
ことを特徴とする双方向２×２光スイッチ装置。
上記複数のファイバブラッグ回折格子の少なくとも一部が反射波長を変化できる波長可変型のものであることを特徴とする請求項１に記載の双方向２×２光スイッチ装置。