JP2008079342A - 光クロスコネクト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モニタポートから出力される光量を適切な量とすると共に、伝送路の伝搬損失のマージンを大きくとることができる光クロスコネクト装置を提供する。
【解決手段】光入力ポートとＭ×Ｎマトリックス型光スイッチの入力端子との間に挿入配置する光タップカプラを、装置外部に接続される局側装置及び伝送路の送出光強度に応じた分岐比を有する光タップカプラとすることで、接続される機器の送出光強度によらず、適切な光量をモニタポートに出力すると共に、伝送路の伝搬損失のマージンも大きくとることができる光クロスコネクト装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

光通信分野のうちメトロエリアなどにおいて光パス切り替えに利用される小規模・中規模の光クロスコネクト装置に関し、特に、ＴＣＰ／ＩＰ網等で運用中に発生したネットワークトラブルの解析に利用する可搬型のネットワークアナライザを接続するためのモニタポートに、適切な分岐光量を出力することができる光クロスコネクト装置に関する。

近年、ＴＣＰ／ＩＰ網の普及に伴い、ＩＥＥＥ８０２．３に規定されているイーサネット（登録商標）技術が、フロア内の近距離のＬＡＮのみならず、数ｋｍから数十ｋｍといった中距離の伝送にも活用されるようになってきた。

例えば、株式会社フジクラ製ＦＮＣシリーズイーサネット光コンバータなどのメディアコンバータを用いた場合、１０Ｍｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓあるいはギガビットイーサネットの信号をシングルモード光ファイバを用いて最大６０ｋｍ程度伝送することが可能である（接続損を含めた伝送路損失が平均０．４５ｄＢ／ｋｍと仮定した場合。）。

また、ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ８０２．３ａｅの１０ギガビットイーサネット規格においては、ＷＡＮ用の物理層が規定されているため、例えば１０ＧＢＡＳＥ−ＥＷでは、１．５５μｍ帯でシングルモード光ファイバを用いて１０Ｇｂｐｓの信号を４０ｋｍ程度伝送することが可能である。

更に、ファイバチャネル技術でも同様に、シングルモード光ファイバを用いて１Ｇｂｐｓの信号を１０ｋｍ程度伝送することが可能である。

このような伝送形態において、信号光を高速に切り替えることができる、Ｍ×Ｎ個の反射ミラーを備えたＭ×Ｎマトリックス型光スイッチを具備する光クロスコネクト装置が利用されている。図１２は、一般的なＭ×Ｎマトリックス型光スイッチを使用した光クロスコネクト装置の概略構成を示す図である。

この光クロスコネクト装置１０１は、Ｍ本の光入力ポート１，２，・・・Ｍと、Ｎ本の光出力ポート１，２，・・・Ｎと、この光入力ポートと光出力ポートを接続するＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ１０３と、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ１０３に接続され、この光スイッチに内蔵される反射ミラーの駆動制御を行う制御部１０２と、外部通信可能な制御通信入出力ポートと、を少なくとも備え、制御通信入出力ポートから反射ミラーの切替指示を含む光パス切替信号を受信すると、この指定された反射ミラーの駆動切替を行い、ある光入力ポートから入射された信号光を反射ミラーで反射させ指定の光出力ポートに出力するものである。

実際には、上記光クロスコネクト装置１０１の構成に加え、ネットワーク運用時の障害検知・障害解析，冗長化を目的とする各種監視機構の追加や、光スイッチ構成の工夫がなされている。

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ところで、上述したようなネットワークでは、設備コストの低減を重視する場合が多く、ネットワーク上でトラブルが発生した場合、この発生時にのみ可搬型ネットワークアナライザ（あるいはプロトコルアナライザ）を発生箇所に接続して、簡便な障害対応方法を取ることがよく行われている。

そのためネットワークに光クロスコネクト装置１０１を適用する場合、この光クロスコネクト装置１０１に可搬型ネットワークアナライザを接続する為のモニタポートを設けることが望ましい。モニタポートを設ける方法としては、例えば、光入力ポートに信号光を分岐させるための光タップカプラを設ける方法が容易に思いつく。

図１３は、図１２の光クロスコネクト装置に光タップカプラ１０４を挿入した場合の構成を示す図である。図１３に示すように、光入力ポートとＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ１０３の間に光タップカプラ１０４を挿入すると、光入力ポートから入力された信号光は光タップカプラ１０４で二分岐され、一方の出力はＭ×Ｎマトリックス光スイッチに出力され、他方の出力はモニタポートに出力させるので、この信号をモニタリングすれば伝送状態をリアルタイムで監視することができる。

このようにして光クロスコネクト装置１０１を構成した場合、次に、この光タップカプラ１０４をどのくらいの分岐比で設計すべきか問題となる。一般に光入力ポートから入力される信号光は、伝送路からの信号光と局側に設置された伝送装置（以下、局側装置という。）からの信号光に大きく分けて２種類ある。この２種類のそれぞれについて考察する。

例えば、光タップカプラの分岐比を５０％、すなわち３ｄＢにした場合について考える。伝送路側については、挿入損失が３ｄＢ強増加することから伝送路に許容される損失マージンが３ｄＢ減少する。これは、例えば０．４５ｄＢ／ｋｍの伝送路で６０ｋｍの伝送が可能な上記メディアコンバータを例に取れば、最大到達距離が７ｋｍ近く減少することを意味している。一方、局側設備からの入射光は３ｄＢ強の挿入損失でネットワークアナライザにも入射するが、この入射光強度が強すぎると、ネットワークアナライザが誤動作するという問題が生じる。一定の伝送路損失が存在することを前提として送出光強度と受光感度を決定している装置では、通常、光クロスコネクト装置１０１を介さず伝送装置同士を直接接続する場合であっても、５ｄＢあるいは１０ｄＢの固定光減衰器を必要とする。ここで光入力ポートからモニタポートへの挿入損失は３ｄＢ強にすぎないため、局側装置の送出光強度が強く、ネットワークアナライザの受光レベルが低い場合、分岐比５０％では、ネットワークアナライザに入力する光強度が強すぎ、ネットワークアナライザが誤動作するか、または最悪の場合、ネットワークアナライザがダメージを受けるという問題がある。例えば、局側装置の送出光強度が＋４ｄＢｍのときに、モニタポートから０ｄＢｍを超える過大な光強度が出力されているにも拘わらず、ネットワークアナライザの受光部の正常動作範囲が−７ｄＢｍ以下という場合である。

次に、タップカプラ１０４の分岐比を５％とした場合を考える。この場合、光出力ポートに対する挿入損失増は０．２〜０．３ｄＢ程度にすぎず微小であるため、伝送路に許容される損失マージンの減少は問題にならない。しかしながら、モニタポートについては、５％の透過率は１３ｄＢの損失に相当するため、実際の挿入損失としては１２〜１５ｄＢ程度となる。局側装置をモニタポートで監視する場合には適切な光量となり、ネットワークアナライザの誤動作も防止できて問題ないが、伝送路からの信号光を監視するという点においては、光量が減衰され過ぎて精確な監視ができないという欠点を有している。つまり、１５ｄＢの挿入損失増を許容するためには、平均伝送路損失を０．４５ｄＢ／ｋｍと仮定した場合、最大到達距離を３３ｋｍも短縮してネットワーク設計をする必要がある。
これは到達距離を半減あるいは１／３程度に縮小することを意味するため実用的でない。

そこで本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、モニタポートに出力する光量を適切な量にすることで、伝送路の伝送損失マージンを大きくとることができる光クロスコネクト装置を提供することにある。

また第２の目的は、モニタポートでの反射発生を抑制することで、ネットワークアナライザ等の着脱時に発生するノイズの重畳を防止することができる光クロスコネクト装置を提供することにある。

更に第３の目的は、伝送路の伝送状況を精確に監視すると共に、安価で製造できる歩留まりのよい光クロスコネクト装置を提供することにある。

また更に第４の目的は、光入力ポートから入力される送出光強度に応じて、分岐比を制御することで、ネットワーク設計があらかじめ決定されていない場合や後から変更になった場合においても臨機応変に適切な光量をモニタポートに分配することができる光クロスコネクト装置を提供することにある。

請求項１記載の本発明は、Ｍ×Ｎ個の切替手段を有するＭ×Ｎマトリックス型光スイッチと、該Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチの入力端子に接続されるＭ個の光入力ポートと、該Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチの出力端子に接続されるＮ個の光出力ポートと、光入力ポートと入力端子との間に挿入配置される第１の光分岐手段及び第２の光分岐手段と、該光分岐手段の一出力端に接続されるモニタポートと、これら手段を制御する制御手段とを少なくとも備え、ある光入力ポートから入力された信号光を、所定の光出力ポートとモニタポートに出力する光クロスコネクト装置であって、第１の光分岐手段及び第２の光分岐手段は、制御手段から供給される供給電力に応じて光分岐比を任意変更可能な可変分岐比光タップ部品であって、第１の光分岐手段は、伝送路からの信号光を第１の分岐比で分岐してモニタポートへと出力するためのものであり、第２の光分岐手段は、局側装置からの信号光を第１の分岐比よりも小さい第２の分岐比で分岐してモニタポートへと出力するためのものであることを要旨とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の光クロスコネクト装置において、光分岐手段と、モニタポートの間に光アイソレータを設けることを要旨とする。

請求項３記載の本発明は、請求項１または２のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置において、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチに代え、Ｎ＝２×Ｊの関係を満たす、Ｊ個の入力端子とＪ個の出力端子を有する第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチと、同じくＪ個の入力端子とＪ個の出力端子を有する第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチを並列に配置し、Ｎ個の光入力ポートのうちＪ個の光入力ポートを第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの入力端子に接続し、残りＪ個の光入力ポートを第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの入力端子に接続し、更に、Ｎ個の光出力ポートのうちＪ個の光出力ポートを第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの出力端子に接続し、残りＪ個の光出力ポートを第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの出力端子に接続し、制御手段で該第１及び第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの連動切替制御を行うことを要旨とする。

請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置において、可変分岐比光タップ部品は、基板上に形成される高分子導波路の屈折率を、熱光学効果を利用して変化させる高分子基板型導波路熱光学効果光部品であることを要旨とする。

請求項５記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置において、可変分岐比光タップ部品は、基板上に形成される石英系ガラス導波路の屈折率を、熱光学効果を利用して変化させる石英系ガラス基板型導波路熱光学効果光部品であることを要旨とする。

請求項１記載の本発明によれば、光入力ポートとＭ×Ｎマトリックス型光スイッチの入力端子との間、または／及びＭ×Ｎマトリックス型光スイッチの出力端子と光出力ポートとの間、に挿入配置する光タップカプラを、外部接続される局側装置及び伝送路の送出光強度に応じた分岐比を有する光タップカプラとすることで、モニタポートから出力される光量を適切なものとすると共に、伝送路の伝搬損失のマージンを大きくとることができる光クロスコネクト装置を提供することができる。

また、光分岐手段は、制御部から供給された電力量を変化させることで分岐比を任意変更することができる可変可能な分岐比光タップ部品とすることで、光入力ポートから入力される送出光強度に応じて分岐比を制御することが可能であり、ネットワーク設計が予め決定されていない場合や後から変更となった場合においても臨機応変に適切な光量をモニタポートに分配することができる光クロスコネクト装置を提供することができる。

また、請求項２記載の本発明によれば、光タップカプラと、モニタポートの間に光アイソレータを設けることで、モニタポートでの反射発生を抑制し、可搬型ネットワークアナライザ等の着脱時に発生するノイズの重畳を防止することができる光クロスコネクト装置を提供することができる。

更に、請求項３記載の本発明によれば、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチに代え、Ｎ＝２×Ｊの関係を満たす、Ｊ個の入力端子とＪ個の出力端子を有する第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチと、同じくＪ個の入力端子とＪ個の出力端子を有する第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチを並列配置し、制御部で第１及び第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの連動切替制御を行うようにすることで、少ない反射ミラー数で、これまでと同数の光入出力ポート切替を行うことができるので、安価な光クロスコネクト装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光クロスコネクト装置１の構成を示す図である。

本発明の光クロスコネクト装置１は、Ｊ個の伝送路入力ポート１，２，・・・Ｊと、Ｋ個の局側装置入力ポート１，２，・・・Ｋと、この伝送路入力ポート１，２，・・・Ｊに接続される第１の分岐比（５０％）を有する光タップカプラ４ａと、局側装置入力ポート１，２，・・・Ｋに接続される第２の分岐比（５％）を有する光タップカプラ４ｂと、各光タップカプラ４ａ，４ｂの一方の出力端に接続されるＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ３と、他方の出力端に接続されるモニタポート１，２・・・Ｍと、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ３の出力側に接続されるＧ個の伝送路出力ポート１，２，・・Ｇと、同じくＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ３の出力側に接続されるＨ個の局側装置出力ポート１，２，・・・Ｈと、これら機能部を制御する制御部２とを少なくとも備えている。

ここでＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ３は、Ｍ×Ｎ個のＭＥＭＳミラー（図示せず）を具備すると共に、Ｍ個の入力端子とＮ個の出力端子を有している。この入力端子Ｍ個のうちＪ個は伝送路入力ポート１，２，・・・Ｊに接続され、残りのＫ個は局側装置入力ポート１，２，・・・Ｋに接続されている。つまり、Ｍ＝Ｊ＋Ｋの関係を有している。また、同様に出力端子Ｎ個のうちＧ個は伝送路出力ポート１，２，・・・Ｇに接続され、残りのＨ個は局側装置出力ポート１，２，・・・Ｈに接続されている。つまり、Ｎ＝Ｇ＋Ｈの関係を有している。

ここで、伝送路入力ポート１，２，・・Ｊに入力する信号光の送出光強度は、局側装置入力ポート１，２，・・Ｋに入力する信号光の送出光強度と比べて弱い。そのため、伝送路入力ポート１，２，・・Ｊには分岐比の大きい（ここでは５０％）の光タップカプラ４ａを配置し、局側装置入力ポート１，２，・・Ｋには分岐比の小さい（ここでは５％）の光タップカプラ４ｂを配置している。

光タップカプラ４ａ，４ｂは、２本の光ファイバを溶融延伸して作製される分岐比固定型のカプラである。

伝送路入力ポートに接続される光タップカプラ４ａは、伝送路から伝搬された信号光を５０％ずつ分岐するように設計されており、光タップカプラ４ａの入力端子、２本のうち１本は伝送路入力ポートに接続され、もう１本は不使用のため端末処理されている。また、光タップカプラ４ａの出力端子、２本のうち１本はＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ３に接続され、もう１本はモニタポートに接続されている。

また、局側装置入力ポートに接続される光タップカプラ４ｂは、局側装置から伝搬された信号光を９５％と５％に分岐するように設計されており、光タップカプラ４ｂの入力端子、２本のうち１本は局側装置入力ポートに接続され、もう１本は不使用のため端末処理されている。また、光タップカプラ４ｂの出力端子のうち９５％分岐の方はＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ３に接続され、５％分岐の方はモニタポートに接続されている。

次に、本発明の光クロスコネクト装置１の作用・効果を説明する。

まず、光クロスコネクト装置１に内蔵される制御部２は、制御通信入出力ポートを介して光パス切替信号が入力されると、この信号を解読して、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ３に内蔵される反射ミラーのうち、切り替えるべき反射ミラーの番号を抽出する。

次いで、制御部２は、抽出したＭＥＭＳミラーの番号をもとに指定のＭＥＭＳミラーの駆動スイッチをオンし、指定の光入力ポートと指定の光出力ポートとの光経路確立を行う。

光経路確立後、指定の光入力ポートから入力された信号光は、光タップカプラ４で光スイッチ方向とモニタポート方向とに分岐され、光スイッチ方向に伝搬した信号光は、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ３の指定ＭＥＭＳミラーで反射された後、指定の光出力ポートから出力される。

一方、モニタポート方向に伝搬した信号光は指定のモニタポートから出力される。このときモニタポートにネットワークアナライザを接続しておくことで、信号光の伝搬状態をネットワークアナライザを誤作動させることなく監視することができる。

ここで、本発明の光クロスコネクト装置１では、Ｍ個の入力ポートのうち、Ｊ個のポートを伝送路接続用とし、残りのＫ個のポートを局側設備接続用とし、またＮ個の出力ポートのうち、Ｇ個のポートを伝送路接続用とし、残りのＨ個のポートを局側設備接続用としたうえでネットワーク設計、製作、設置を行った。従来の図１３に示した光クロスコネクト装置１０１の基本構成では、伝送路に接続するポートと局側装置に接続するポートとは特に規定されておらず、自由度の高い設計となっていたが、実際のネットワーク設計・敷設においては、初期設計時に予め将来の需要増を予測して一定の規模を敷設することがほとんどである。従って、本発明の光クロスコネクト装置１のように、あらかじめ伝送路接続用のポートと局側設備接続用のポートとを規定しても多くの場合問題はない。

本発明の構成とすることで、一般に光出力強度が弱い伝送路からの信号光に対しては、分岐比の大きい５０％程度の光タップカプラ４ａを用い、光出力強度が強い局側装置からの信号光に対しては、分岐比の小さい５％程度の光タップカプラ４ｂを用いることで、ネットワークアナライザを故障させることなく信号光の伝送状態を監視することができる。これにより、伝送路に対するモニタポートについてはネットワークアナライザに必要な光量を確保した場合の伝送路に対する損失マージンの減少を最小とし、なおかつ局側装置に対するモニタポートにおいても過大ではない適切な光強度とすることができる。

尚、第１の実施の形態では、伝送路側の光タップカプラ４ａの分岐比を５０％としたが、もちろん分岐比はこれに限らず、例えばネットワークアナライザの最小受光感度が局側装置よりも小さい（良い）場合に、分岐比を４５％あるいは４０％の光タップカプラに置き換え、伝送路に対する損失マージンをより大きくとるようにしても良い。

更に、局側装置入力ポートを、例えばＡ群、Ｂ群と分類して分岐比を３種類に設計することで３種類の光タップカプラ（それぞれ群毎に適した分岐比を有する光タップカプラ）を設けることや、あるいは予め接続する装置や伝送路の設計が十分なされているようなケースでは、分岐比をそれぞれ任意の値として設計するようにしても良い。

また更に、本実施の形態では、光タップカプラの配置位置を、光入力ポートとＭ×Ｎマトリックス型光スイッチの入力端子との間としたが、配置位置はこれに限らず、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチの出力端子と光出力ポートとの間に配置してもよい。この場合も本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る光クロスコネクト装置１１の構成を示す図である。

これまで図１３に示した光クロスコネクト装置１０１においては、モニタポートで発生する反射が一つの問題となっていた。本発明は、この反射の問題を解決すべく、第１の実施の形態に加え、各モニタポート１，２・・・Ｍに光アイソレータ５を挿入配置した点に特徴がある。

前述したようにモニタポート１，２・・・Ｍは、伝送路等で発生した障害発生時の原因解析のために、一時的に可搬型ネットワークアナライザを接続する用途に主に用いられるものである。

そのため各モニタポートは、普段何も接続されていない状態が存在し、この状態にしておくと、ポート端に設けられている光コネクタの開放端においてフレネル反射が生じ、信号光のノイズ重畳の原因となるため、通常、光コネクタの端に光終端路を接続して反射を低減させている。

しかし、ネットワークアナライザを接続する、あるいは外す際は、光終端器もネットワークアナライザも接続されていない反射の大きい状態が一時的に発生することになり、上記問題からして望ましいことではない。

そこで本発明の第２の実施の形態にあっては、各モニタポート１，２・・・Ｍに、それぞれ光アイソレータ５を挿入することで、モニタポートの開放端でのフレネル反射の発生を防止する。これにより一時的にモニタポートが開放される状態があっても、ノイズが信号光に重畳することを確実に防止することができる。

また、光アイソレータ５を各モニタポート１，２・・・Ｍに設けることで、可搬型ネットワークアナライザを接続しないときに、光終端器を接続していなくても、確実にノイズ重畳を抑制できるので、光終端器を接続する手間を省くこともできる。これにより、光終端器を接続することも不要となる。

尚、本実施の形態は、図２に示した光クロスコネクト装置１１の構成に限定するものではなく、図１に示した光クロスコネクト装置１の光タップカプラ４ａ，４ｂの出力端に光アイソレータ５を設けるようにしてもよい。つまり図３のようになる。このような構成によっても、本実施の形態と同等の効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態においては、光クロスコネクト装置１，１１の光入力ポートと光出力ポートをそれぞれ分類して説明したが、実際には局側装置と伝送路の接続は送受信一対の光ファイバを用い、図４に示すような、２連の単心光コネクタ或いは２心光コネクタで接続している。

ここで図４は、送受信一対の光コネクタ、いわゆるＳＣ形２心光コネクタ６の具体的構造を示す図である。また図５は、このような２心光コネクタを用い、図１の光クロスコネクト装置１を書き換えた場合の光クロスコネクト装置３１の構成図である。

図４に示したＳＣ形２心光コネクタ６は、レセプタクル６ａとプラグ６ｂからなり、レセプタクル６ａは光クロスコネクト装置側に実装され、プラグ６ｂは局側装置側光ファイバ及び伝送路側光ファイバに接続されている。レセプタクル６ａは、内部に一対の送受信路を有しており、このレセプタクル６ａにプラグ６ｂを接続することで、局側装置及び伝送路と光クロスコネクト装置とを、１組のＳＣ形２心光コネクタで送受信可能とするものである。

図５に示す光クロスコネクト装置３１において、局側装置１を伝送路１に接続する場合には、局側装置１が接続されている局側装置入力ポートを伝送路１が接続されている伝送路出力ポートに接続する（ＭＥＭＳミラーを切り替えることを前提）と、同時に伝送路１が接続されている伝送路入力ポートを局側装置１が接続されている局側装置出力ポートに接続することになる、というように必ず２つの光経路を組み合わせて使用することになる。

図５に示すように、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ３を用いた構成では、伝送路１から伝送路２に、或いは局側装置１から局側装置２にという接続も可能であるように構成されている。

しかし、伝送路１から伝送路２の接続及び局側装置１から局側装置２の接続は、必ずしも必要とされるわけではなく、任意の局側装置を任意の伝送路に接続できれば良いという用途も多い。

そこで、このような場合には、Ｊ＝Ｎ／２の関係を満たすように、Ｊ×Ｊ個のでＭＥＭＳミラーを備える小規模の光スイッチを２個用いて、図６のような構成とすることができる。

尚、第１の実施の形態に相当するように、外部入力される送出光強度に応じて分岐比を変える場合には、第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチ３ａの入力ポートに光タップカプラ４ｂを接続し、第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチ３ｂの入力ポートに光タップカプラ４ａを接続することで、光クロスコネクト装置１と同一機能を持たせることができる。

一般的に（Ｎ／２）×（Ｎ／２）のマトリックス型光スイッチ、即ちここでいうＪ×Ｊマトリックス型光スイッチ３ａ，３ｂは、Ｎ×Ｎマトリックス型光スイッチ３の１／４の規模であることから、Ｎ×Ｎマトリックス型光スイッチ３に比べて安価である。また、本実施の形態によれば、Ｊ×Ｊマトリックス型光スイッチ３ａ，３ｂを用いた光クロスコネクト装置は、第１の実施の形態と同じ機能を有する。その結果、安価に光クロスコネクト装置を製造することができるという効果がある。

尚、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、Ａ群、Ｂ群と分類して分岐比を３種類以上とし、送出光強度に応じたモニタ分岐比を有する光タップカプラを配置することや、接続する機器に応じて適宜任意の分岐比を有する光タップカプラを配置するようにしても本実施の形態と同等の効果を得ることができる。

（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る光クロスコネクト装置４１の構成を示す図である。

第１乃至第３の実施の形態においては、事前にある程度のネットワーク設計が済んでいることが前提であったが、本実施の形態においては、後から光分岐比を変更したいという要請に対応できるように、光分岐比の可変を可能とし、運用可能用途を広げようとするものである。

そこで本発明の光クロスコネクト装置４１は、第１の実施の形態で使用していた固定型の光タップカプラに代えて、光分岐比を任意設定調節可能な可変分岐比光タップ部品７にした点に特徴がある。

また、可変分岐比光タップ部品７に代えたことに伴い、制御部２に光タップ部品７の専用制御部（供給電力制御部２１）を設ける。他の構成内容は、第１の実施の形態と同じためここでの詳細説明は省略する。

制御部２は、可変分岐比光タップ部品７であるＶ−ＴＡＰ（variable tap coupler）に供給する供給電力量を制御する供給電力制御部２１と、この供給電力量が予め記憶されている設定値テーブル２２とを少なくとも備えている。この設定値テーブル２２は、制御部２が擁する不揮発性記憶媒体に記憶されている。

制御部２の機能は、制御通信入出力ポートを介して光パス切り替え信号を取得し、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチを制御することに加えて、更に、光クロスコネクト装置４１の入力ポートにおける送出光強度を取得し、あるいはＶ−ＴＡＰ７に設定すべき分岐比を取得すると、設定値テーブル２２の記載内容をもとにしてＶ−ＴＡＰ７に供給すべき電力量を決定し、供給電力制御部２１からＶ−ＴＡＰ７に電力を供給することによってＶ−ＴＡＰ７の分岐比を任意の値に設定するというものである。

設定値テーブル２２は、供給電力量と挿入損失とが予め対応付けて記憶されているものである。

ここで図８を参照して、Ｖ−ＴＡＰ７の具体的な構成を説明する。図８（ａ）はＶ−ＴＡＰ７の上面図であり、図８（ｂ）はＶ−ＴＡＰ７のＡ−Ａ断面図である。尚、本実施の形態においては、Ｖ−ＴＡＰ７として、具体的に高分子基板型導波路熱光学効果光部品を用いた。

図８（ｂ）に示すようにＶ−ＴＡＰ７は、平坦な１ｍｍ厚のシリコン基板７１上に高分子材料でクラッド層７２とコア層７３ａ，７３ｂとを形成して埋め込み型光導波路とし、その表面に金属材料により薄膜ヒータ７４ａ，７４ｂを形成したものである。

最初に、シリコン基板７１上にスピンコート法によりフッ素化ポリアミド酸のワニスを塗布し、焼成してイミド化しフッ素化ポリイミドの下クラッド層を成膜する。次に、同様にスピンコート法によりフッ素化ポリアミド酸のワニスを塗布し、焼成してイミド化し、下クラッド層よりも比屈折率差にして０．３％屈折率の高いフッ素化ポリイミドのコア層を成膜する。これをフォトリソ法とＲＩＥ法を用いてパターニングし、コア層７３ａ，７３ｂを形成する。さらにスピンコート法によりフッ素化ポリアミド酸のワニスを塗布し、焼成してイミド化しフッ素化ポリイミドの上クラッド層を形成し、これによりクラッド層７２を形成する。

次に、コア層７３ａ，７３ｂ上部のクラッド層７２表面に、コア層７３ａ，７３ｂに熱を加える熱源として、ニクロムをスパッタし、フォトリソ法とＲＩＥ法を用いてパターニングして、薄膜ヒータ７４ａ，７４ｂを形成する。

このようにしてなるＶ−ＴＡＰ７は、２つの薄膜ヒータ７４ａ，７４ｂのうちいずれか一方の薄膜ヒータを加熱することで、加熱した方のコア層の屈折率が減少し挿入損失が大きくなることを利用して、コア内を伝搬する光量を可変させるものである。つまり、加熱により温度が上昇するとコア層内の屈折率が下がり、逆に温度が低下するとコア層内の屈折率が上がることを利用したものである。

本実施の形態においては、このＶ−ＴＡＰ７を、入力ポートとＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ３の間に挿入配置し、コア層７３ａの出力ポート７５ｂをＭ×Ｎマトリックス型光スイッチ３の入力に接続し，コア層７３ｂの出力ポート７５ｃをモニタポートに接続している。また、薄膜ヒータ７４ａ，７４ｂの温度制御を行うために制御部２にも接続されている。

次に、図９を参照して、具体的な設定値テーブル２２の構成を説明する。図９に示すように設定値テーブル２２は、Ｖ−ＴＡＰ７の出力ポート７５ｂの挿入損失[ｄＢ]と、Ｖ−ＴＡＰ７の出力ポート７５ｃの挿入損失[ｄＢ]とを供給する電力を０〜９０ｍＷの範囲でデータベース化したものである。これをグラフ化すると、図１０のようになる。図１０において、菱形印（◆）は、Ｖ−ＴＡＰ７の「出力ポート７５ｂの挿入損失[ｄＢ]」を示し、四角印（■）は、Ｖ−ＴＡＰ７の「出力ポート７５ｃの挿入損失[ｄＢ]」を示している。

次に、図７を参照して、光クロスコネクト装置４１の作用・効果を説明する。

まず、光クロスコネクト装置４１に内蔵される制御部２は、制御通信入出力ポートを介して光パス切替信号と光分岐比設定信号とが入力されると、このうちの光パス切替信号を解読して、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ３に内蔵される反射ミラーのうち、切り替えるべき反射ミラーの番号を抽出する。

次いで、制御部２は、抽出したＭＥＭＳミラーの番号をもとに指定のＭＥＭＳミラーの駆動スイッチをオンし、指定の光入力ポートと指定の光出力ポートとの光経路確立を行う。

さらに、制御部２は、入力された光分岐比設定信号を解読して、Ｖ−ＴＡＰ７に設定すべき電力量を決定する。光分岐比設定信号は、例えば、Ｖ−ＴＡＰ７の一方のポートの挿入損失を直接指定するものである。この場合、制御部２は、設定値テーブル２２から直接対応する供給電力量を抽出することができる。または、光分岐比設定信号は、例えば、Ｖ−ＴＡＰ７の光分岐比を指定するものである。この場合は、制御部２は設定値テーブル２２に記載された挿入損失を比較して光分岐比を算出し、これに基づき対応する供給電力量を抽出することができる。
または、光分岐比設定信号は、例えば、光クロスコネクト装置４１の光入力ポートから入力される信号光強度を与えるものであり、間接的にＶ−ＴＡＰ７の一方のポートの挿入損失を指定するものである。この場合、制御部２は、光クロスコネクト装置４１に光出力ポートの送出光強度として適切な強度を考慮しＶ−ＴＡＰ７の一方のポートの挿入損失を決定して、設定値テーブル２２から対応する供給電力量を抽出する。

次いで、制御部２は、供給電力制御部２１により所定の電力をＶ−ＴＡＰ７の薄膜ヒータに供給することによって、薄膜ヒータを発熱させ導波路内の屈折率を減少させることができる。これにより、Ｖ−ＴＡＰ７の光分岐比の設定を行う。

光経路確立後、指定の光入力ポートから入力された信号光は、Ｖ−ＴＡＰ７で光スイッチ方向とモニタポート方向とに分岐され、光スイッチ方向に伝搬した信号光は、Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ３の指定ＭＥＭＳミラーで反射された後、指定の光出力ポートから出力される。

一方、モニタポート方向に伝搬した信号光は、指定のモニタポートから、Ｖ−ＴＡＰ７の設定内容に応じた所望の送出光強度で出力される。このときモニタポートにネットワークアナライザを接続しておくことで、信号光の伝搬状態をネットワークアナライザを誤動作させることなく監視することができる。

従って、本実施の形態のように、固定型の光タップカプラに代えて、光分岐比を任意設定可能な可変分岐比光タップ部品７にすると、光クロスコネクト装置４１を設置後に伝送路に接続する光入出力ポートと局側装置に接続する光入出力ポートとが変更になっても、ネットワークアナライザが誤動作しない適切な光量を供給することができる。その結果、ネットワークアナライザを誤動作させることなく信号光の伝送状態を精確に監視することができる。

尚、本実施の形態のデメリットは、可変分岐比光タップ部品は光ファイバカプラと比較して挿入損失が大きい点にある。そのため損失マージンが厳しい場合には第１乃至第３の実施の形態を適用することが好ましい。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態と略同じ構成を有しているが、Ｖ−ＴＡＰ７として高分子基板型導波路熱光学効果光部品を用いたのに代えて、石英系ガラス基板型導波路熱光学効果光部品（以下、単に石英系光導波路という。）９０を用いる点が異なる。

ここで図１１を参照して、石英系光導波路９０によるＶ−ＴＡＰ７の具体的な構成を説明する。図１１（ａ）は石英系光導波路９０によるＶ−ＴＡＰ７の上面図であり、図１１（ｂ）は石英系光導波路９０によるＶ−ＴＡＰ７のＢ−Ｂ断面図である。

図１１（ｂ）に示すように石英系光導波路９０は、平坦な１ｍｍ厚のシリコン基板９５上に石英系ガラスでクラッド層９６とコア層９１ａ，９１ｂとを形成して埋め込み型光導波路とし、その表面に金属材料により薄膜ヒータ９４を形成したものである。第１及び第２のコア層９１ａ，９１ｂからなる直列配置の２個の方向性結合器９２，９３と、一方の光導波路（ここでは第２の光導波路９１ｂとする）の途中に形成された薄膜ヒータからなる位相制御器９４とを有し、マッハツェンダ干渉計を構成している。

最初にシリコン基板９５上にプラズマＣＶＤ装置により下クラッド層を成膜する。次に、同様にプラズマＣＶＤ装置により、クラッド層よりも比屈折率差にして０．３％屈折率の高いゲルマニウムドープの石英系ガラスでコア層を成膜する。これをフォトリソ法とＲＩＥ法を用いてパターニングし、コア層９１ａ，９１ｂを形成する。さらにプラズマＣＶＤ装置により石英系ガラス又はボロン・リンドープの石英系ガラスの上クラッド層を形成し、これによりクラッド層９６を形成する。

次に、コア層９１ｂ上部のクラッド層表面に、コア層９１ｂに熱を加える熱源として、ニクロムをスパッタし、フォトリソ法とＲＩＥ法を用いてパターニングして、薄膜ヒータからなる位相制御器９４を形成する。

このようにしてなる石英系光導波路９０は、光クロスコネクト装置４１に備えられている供給電力制御部２１が薄膜ヒータからなる位相制御器９４に供給する電力を変化させることで、熱光学効果によりコア層及びクラッド層の屈折率が増大し、実効光路長が長くなるので、この作用を利用しマッハツェンダ干渉計の干渉の状態を制御することで、所望の光分岐比を設定することが可能である。これにより図１１中の矢印で示すように、入射させた光を供給電力量に応じて所望の分岐比で出力させることができる。

従って、本実施の形態のように、Ｖ−ＴＡＰ７として高分子基板型導波路熱光学効果光部品に代えて、石英系ガラス基板型導波路熱光学効果光部品を用いた場合であっても、光クロスコネクト装置４１を設置後に伝送路に接続する光入出力ポートと局側装置に接続する光入出力ポートとが変更になっても、ネットワークアナライザが誤動作しない適切な光量を供給することができる。その結果、ネットワークアナライザを誤動作させることなく信号光の伝送状態を精確に監視することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光クロスコネクト装置１の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光クロスコネクト装置１１の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光クロスコネクト装置の変形例を示す図である。 ＳＣ形２心光コネクタの構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光クロスコネクト装置３１の構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光クロスコネクト装置３１のＭ×Ｎマトリックス型光スイッチに代えて、Ｊ×Ｊマトリックス型光スイッチを配置させた場合の構成図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光クロスコネクト装置４１の構成を示す図である。 高分子基板型導波路熱光学効果光部品によるＶ−ＴＡＰ７の具体的な構成を示す図であり、（ａ）はＶ−ＴＡＰ７の上面図、（ｂ）はＶ−ＴＡＰ７のＡ−Ａ断面図である。 供給電力に対する出力ポートの挿入損失を示す設定値テーブル２２である。 供給電力に対する出力ポートの挿入損失を示すグラフである。 石英ガラス基板型導波路熱光学効果光部品によるＶ−ＴＡＰ７の具体的な構成を示す図であり、（ａ）はＶ−ＴＡＰ７の上面図、（ｂ）はＶ−ＴＡＰ７のＢ−Ｂ断面図である。 従来の光クロスコネクト装置の構成を示す図である。 従来の光クロスコネクト装置に光タップカプラを挿入配置した図である。

符号の説明

１，１１，３１，４１…光クロスコネクト装置
２…制御部
３…Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ
３ａ，３ｂ…Ｊ×Ｊマトリックス型光スイッチ
４…光タップカプラ
４ａ，４ｂ…光タップカプラ
５…光アイソレータ
６…ＳＣ形２心光コネクタ
６ａ…レセプタクル
６ｂ…プラグ
７…可変分岐比光タップ部品（Ｖ−ＴＡＰ）
２１…供給電力制御部
２２…設定値テーブル
７１…シリコン基板
７２…クラッド層
７３ａ，７３ｂ…コア層
７４ａ，７４ｂ…薄膜ヒータ
７５ａ…入力ポート
７５ｂ…出力ポート ７５ｃ…出力ポート
９０…石英系光導波路
９１ａ…第１の光導波路
９１ｂ…第２の光導波路
９２，９３…方向性結合器
９４…位相制御器
９５…シリコン基板
１０１…光クロスコネクト装置
１０２…制御部
１０３…Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチ
１０４…光タップカプラ

Claims (5)

1. Ｍ×Ｎ個の切替手段を有するＭ×Ｎマトリックス型光スイッチと、該Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチの入力端子に接続されるＭ個の光入力ポートと、該Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチの出力端子に接続されるＮ個の光出力ポートと、前記光入力ポートと前記入力端子との間に挿入配置される第１の光分岐手段及び第２の光分岐手段と、該光分岐手段の一出力端に接続されるモニタポートと、これら手段を制御する制御手段とを少なくとも備え、ある光入力ポートから入力された信号光を、所定の光出力ポートとモニタポートに出力する光クロスコネクト装置であって、
   前記第１の光分岐手段及び前記第２の光分岐手段は、前記制御手段から供給される供給電力に応じて光分岐比を任意変更可能な可変分岐比光タップ部品であって、
   前記第１の光分岐手段は、伝送路からの信号光を第１の分岐比で分岐してモニタポートへと出力するためのものであり、
   前記第２の光分岐手段は、局側装置からの信号光を前記第１の分岐比よりも小さい第２の分岐比で分岐してモニタポートへと出力するためのものである
   ことを特徴とする光クロスコネクト装置。
2. 前記光分岐手段と、前記モニタポートの間に光アイソレータを設けることを特徴とする請求項１記載の光クロスコネクト装置。
3. 前記Ｍ×Ｎマトリックス型光スイッチに代え、
   Ｎ＝２×Ｊの関係を満たす、Ｊ個の入力端子とＪ個の出力端子を有する第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチと、同じくＪ個の入力端子とＪ個の出力端子を有する第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチを並列に配置し、 前記Ｎ個の光入力ポートのうちＪ個の光入力ポートを前記第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの入力端子に接続し、残りＪ個の光入力ポートを第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの入力端子に接続し、
   更に、Ｎ個の光出力ポートのうちＪ個の光出力ポートを第１のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの出力端子に接続し、残りＪ個の光出力ポートを第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの出力端子に接続し、
   前記制御手段で該第１及び第２のＪ×Ｊマトリックス型光スイッチの連動切替制御を行うことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置。
4. 前記可変分岐比光タップ部品は、
   基板上に形成される高分子導波路の屈折率を、熱光学効果を利用して変化させる高分子基板型導波路熱光学効果光部品であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置。
5. 前記可変分岐比光タップ部品は、
   基板上に形成される石英系ガラス導波路の屈折率を、熱光学効果を利用して変化させる石英系ガラス基板型導波路熱光学効果光部品であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光クロスコネクト装置。

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