JP2009210788A - 光マトリクススイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、アドドロップ機能及びクロスコネクト機能を備える光マトリクススイッチを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光マトリクススイッチは、入力ポートＩ−ｘとドロップポートＤ−ｘとの間を接続する複数の入力光導波路２ｘと、アドポートＡ−ｘと出力ポートＯ−ｘとの間を接続する複数の出力光導波路３ｘと、入力光導波路２ｘの入力ポートＩ−ｘ方向から出力光導波路３ｘの出力ポートＯ−ｘ方向ヘそれぞれ接続する入出力ブリッジ光導波路４１と、入力光導波路２ｘの入力ポートＩ−ｘ方向からの光をドロップポートＤ−ｘ方向又は入出力ブリッジ光導波路４１に接続切替えする入力ポート側のスイッチ素子１１と、入出力ブリッジ光導波路４１からの光又は出力光導波路３ｘのアドポートＡ−ｘ方向からの光を出力光導波路３ｘの出力ポートＯ−ｘ方向に接続切替えする出力ポート側のスイッチ素子１２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、アドドロップ機能を有する光マトリクススイッチに関するものである。

近年、ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）システムの進展に伴い、動的な波長割当などの高機能化やリング間の相互接続の必要性などが高まっており、ＲＯＡＤＭシステムのノードには光信号をＡｄｄ／Ｄｒｏｐするアドドロップ機能に加え、任意に光路を切替えるクロスコネクト機能が必要とされている（例えば、特許文献１を参照。）。この様に、通信システムの高機能化は両者を融合したノード構成を必要としている。例えば、図１にノード９０１の構成を示す。ノード９０１は、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）フィルタである分波器９１、光マトリクススイッチ９２、アドドロップスイッチ９３及びＡＷＧフィルタである合波器９４を備える。
特許第３２５３００７号

図１のＲＯＡＤＭのノード構成ではＡＷＧフィルタとアドドロップスイッチ（２×２スイッチ）に加え、光マトリクススイッチが必要であり、高機能化に伴ってスイッチ規模が増加し、消費電力や実装スペースが拡大するという課題が生じていた。そこで、前記課題を解決するため、本発明は、アドドロップ機能及びクロスコネクト機能を備え、消費電力や実装スペースを抑制できる光マトリクススイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光マトリクススイッチは、従来のマトリクススイッチにアドドロップ用のアドポ−トとドロップポートを付加し、スイッチ素子数を増加させることなくアドドロップ機能とクロスコネクト機能を併せ持たせることとした。

具体的には、本発明に係る光マトリクススイッチは、光を入力する複数の入力ポート、それぞれ前記入力ポートに対応して光を出力する複数のドロップポート、光を入力する複数のアドポート及びそれぞれ前記アドポートに対応して光を出力する複数の出力ポートを備え、任意の入力ポートからの光を任意の出力ポート又は任意のドロップポートに出力し、任意のアドポートからの光を任意の出力ポート又は任意のドロップポートに出力する光マトリクススイッチであって、前記入力ポートと前記ドロップポートとをそれぞれ１：１に接続する複数の入力光導波路と、前記アドポートと前記出力ポートとをそれぞれ１：１に接続する複数の出力光導波路と、前記入力光導波路の前記入力ポート方向から前記出力光導波路の前記出力ポート方向ヘそれぞれ接続する複数の入出力ブリッジ光導波路と、前記入力光導波路の前記入力ポート方向からの光を前記ドロップポート方向か、前記入出力ブリッジ光導波路かにそれぞれ接続切替えする複数の入力ポート側のスイッチ素子と、前記入出力ブリッジ光導波路からの光か前記出力光導波路の前記アドポート方向からの光かを前記出力光導波路の前記出力ポート方向にそれぞれ接続切替えする複数の出力ポート側のスイッチ素子と、を備える。

本発明に係る光マトリクススイッチは、入力光導波路の両端を入力ポートとドロップポートとし、出力光導波路の両端をアドポートと出力ポートとしている。そして、入力ポート側のスイッチ素子が入力信号を出力ポートへ出力させるかドロップポートへ出力させるかを選択し、出力ポート側のスイッチ素子が出力ポートへ出力する信号をアド信号か入力信号かを選択する。このような構成とすることで、これらのスイッチ素子にクロスコネクト機能のほかにアドドロップ機能を持たせることができる。本発明に係る光マトリクススイッチをＲＯＡＤＭシステムのノードに使用すれば、アドドロップスイッチを別途設ける必要が無いため、消費電力や実装スペースも抑制できる。従って、本発明は、アドドロップ機能及びクロスコネクト機能を備え、消費電力や実装スペースを抑制できる光マトリクススイッチを提供することができる。

本発明に係る光マトリクススイッチは、前記出力光導波路上で前記アドポートに最も近い出力ポート側のスイッチ素子と前記アドポートとの間に、前記アドポートからの光をそれぞれ通過、遮断する複数のアドポート側のスイッチ素子と、前記入力光導波路上で前記ドロップポートに最も近い入力ポート側のスイッチ素子と前記ドロップポートとの間に、前記ドロップポートヘの光をそれぞれ通過、遮断する複数のドロップポート側のスイッチ素子と、をさらに備えることが好ましい。

本発明に係る光マトリクススイッチは、出力光導波路のアドポート側及び入力光導波路のドロップポート側に消光を目的とするスイッチ素子を設けている。これらのスイッチ素子はゲートスイッチとして働く。Ａｄｄ−ＯＵＴ間、ＩＮ−Ｄｒｏｐ間において遮断する場合のスイッチ素子が少なくとも２つになるため、高い消光比を得ることができる。また、Ａｄｄ−ＯＵＴ間、ＩＮ−Ｄｒｏｐ間においてＩＮ−ＯＵＴ間のクロストーク特性と同程度のクロストーク特性を得ることができる。

本発明に係る光マトリクススイッチは、前記出力光導波路の前記アドポート方向から前記入力光導波路の前記ドロップポート方向ヘそれぞれ接続する複数のアドドロップブリッジ光導波路と、前記出力光導波路の前記アドポート方向からの光を前記出力ポート方向か、前記アドドロップブリッジ光導波路かにそれぞれ接続切替えする複数のアドポート側のスイッチ素子と、前記アドドロップブリッジ光導波路からの光か前記入力光導波路の前記入力ポート方向からの光かを前記入力光導波路の前記ドロップポート方向にそれぞれ接続切替えする複数のドロップポート側のスイッチ素子と、をさらに備えることが好ましい。

本発明に係る光マトリクススイッチは、アドポートからの光信号をドロップポートへ出力することができる。実装スペースを抑制したまま、多機能化を図ることができる。

本発明に係る光マトリクススイッチの前記スイッチ素子の少なくとも１つは、２本のアーム光導波路と、２本の前記アーム光導波路の両端が近接してなる方向性結合器２個と、少なくとも一方の前記アーム光導波路に配置される位相シフタと、を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチとしてもよい。

本発明に係る光マトリクススイッチの前記スイッチ素子の少なくとも１つは、２本のアーム光導波路と、２本の前記アーム光導波路の両端に配置されたマルチモード光結合器２個と、少なくとも一方の前記アーム光導波路に配置される位相シフタと、を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチとしてもよい。

本発明に係る光マトリクススイッチの前記スイッチ素子の少なくとも１つは、Ｙ分岐型光導波路と、前記Ｙ分岐型光導波路から分岐したそれぞれの光導波路に配置され、前記光導波路の屈折率を変化させる屈折率変化手段２つと、を有することとしてもよい。

本発明に係る光マトリクススイッチの前記スイッチ素子の少なくとも１つは、２つのＹ分岐型光導波路と、前記Ｙ分岐型光導波路で分岐された光導波路間を結ぶ２本のアーム光導波路と、少なくとも一方の前記アーム光導波路に配置される位相シフタと、を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチとしてもよい。

本発明によれば、アドドロップ機能及びクロスコネクト機能を備え、消費電力や実装スペースを抑制できる光マトリクススイッチを提供することができる。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施の形態１）
図２は、本実施形態の光マトリクススイッチの理論構成を示す図である。図２の光マトリクススイッチは、ダブルゲート型４×４マトリクスであるが、ポート数はこれに限定されない。また、ｘは１から４までのいずれかの自然数である。

図２の光マトリクススイッチは、光を入力する入力ポートＩ−ｘ、入力ポートＩ−ｘのそれぞれに対応して光を出力するドロップポートＤ−ｘ、光を入力するアドポートＡ−ｘ及びアドポートＡ−ｘのそれぞれに対応して光を出力する出力ポートＯ−ｘを備え、任意の入力ポートＩ−ｘからの光を任意の出力ポートＯ−ｘ又は任意のドロップポートＤ−ｘに出力し、任意のアドポートＡ−ｘからの光を任意の出力ポートＯ−ｘ又は任意のドロップポートＤ−ｘに出力する光マトリクススイッチであって、入力ポートＩ−ｘとドロップポートＤ−ｘとをそれぞれ１：１に接続する複数の入力光導波路２ｘと、アドポートＡ−ｘと出力ポートＯ−ｘとをそれぞれ１：１に接続する複数の出力光導波路３ｘと、入力光導波路２ｘの入力ポートＩ−ｘ方向から出力光導波路３ｘの出力ポートＯ−ｘ方向ヘそれぞれ接続する入出力ブリッジ光導波路４１と、入力光導波路２ｘの入力ポートＩ−ｘ方向からの光をドロップポートＤ−ｘ方向か、入出力ブリッジ光導波路４１かにそれぞれ光学的に接続切替えする入力ポート側のスイッチ素子１１と、入出力ブリッジ光導波路４１からの光か、出力光導波路３ｘのアドポートＡ−ｘ方向からの光かを出力光導波路３ｘの出力ポートＯ−ｘ方向にそれぞれ光学的に接続切替えする出力ポート側のスイッチ素子１２と、を備える。

図２の光マトリクススイッチは、ＩＮ−ＯＵＴ間の高い消光比を得るために入出力ブリッジ光導波路４１の両端にスイッチ素子を用いるダブルゲ−ト構成である。スイッチ素子１１及びスイッチ素子１２の双方が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されている経路のみ入力ポートＩ−ｘから出力ポートＯ−ｘへ信号が伝搬される。すなわち、所望のスイッチ素子１１及びスイッチ素子１２を入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続することで、ｌｎ−Ｏｕｔ間でクロスコネクト機能を有する光スイッチとして動作する。

一方、スイッチ素子１１及びスイッチ素子１２の双方とも入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されていない場合、入力ポートＩ−ｘからの信号は入出力ブリッジ光導波路４１に結合されない。入出力ブリッジ光導波路４１に入力ポートＩ−ｘからの信号の漏れ光が侵入したとしてもスイッチ素子１２も入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続していないため、ＩＮ−ＯＵＴ間において高い消光比を得られる。

さらに、図２の光マトリクススイッチは、入力光導波路２ｘの入力ポートＩ−ｘ側と反対側にドロップポートＤ−ｘを備え、出力光導波路３ｘの出力ポートＯ−ｘ側と反対側にアドポートＡ−ｘを備えている。スイッチ素子１１及びスイッチ素子１２が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されていない場合、入力ポートＩ−ｘから入力された信号はドロップポートＤ−ｘへ伝搬し、アドポートＡ−ｘから入力された信号は出力ポートＯ−ｘへ伝搬する。従って、図２の光マトリクススイッチは、任意にパスが設定できるクロスコネクト機能とパスが固定のアドドロップ機能を併せ持たせることができるため、別途アドドロップスイッチを必要とせず、省電力、省スペ−スが可能となる。

従来の光マトリクススイッチにアドポートＡ−ｘ及びドロップポートＤ−ｘを新たに追加するだけで、従来の光マトリクススイッチにアドドロップ機能を付加することができる。

（実施の形態２）
図３は、本実施形態の他の光マトリクススイッチの理論構成を示す図である。図３の光マトリクススイッチは、図２の光マトリクススイッチのアドポートＡ−ｘとドロップポートＤ−ｘにゲートスイッチ素子を備えたことである。

図３の光マトリクススイッチは、図２の光マトリクススイッチに、出力光導波路３ｘ上でアドポートＡ−ｘに最も近い出力ポート側のスイッチ素子１２とアドポートＡ−ｘとの間に、アドポートＡ−ｘからの光をそれぞれ通過、遮断する複数のアドポート側のスイッチ素子１３と、入力光導波路２ｘ上でドロップポートＤ−ｘに最も近い入力ポート側のスイッチ素子１１とドロップポートＤ−ｘとの間に、ドロップポートＤ−ｘヘの光をそれぞれ通過、遮断する複数のドロップポート側のスイッチ素子１４と、をさらに備える。

スイッチ素子１３がオン状態で、スイッチ素子１２が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されていない経路のみアドポートＡ−ｘから出力ポートＯ−ｘへ信号が伝搬される。また、スイッチ素子１４がオン状態で、スイッチ素子１１が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されていない経路のみ入力ポートＩ−ｘからドロップポートＤ−ｘへ信号が伝搬される。

一方、スイッチ素子１３がオフ状態の場合、アドポートＡ−ｘからの信号は出力ポートＯ−ｘへ結合されない。また、スイッチ素子１３から出力導波路３ｘの出力ポートＯ−ｘ側へ漏れ光が侵入したとしてもスイッチ素子１２が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されているため、Ａｄｄ−ＯＵＴ間において高い消光比を得られる。同様に、ＩＮ−Ｄｒｏｐ間においても高い消光比を得られる。

（実施の形態３）
図４は、本実施形態の他の光マトリクススイッチの理論構成を示す図である。図４の光マトリクススイッチは、図２の光マトリクススイッチにアドポート方向からドロップポート方向へ信号を伝搬するアドドロップブリッジ光導波路とアドドロップブリッジ光導波路の両端にスイッチ素子を備えたことである。

図４の光マトリクススイッチは、図２の光マトリクススイッチに、出力光導波路３ｘのアドポートＡ−ｘ方向から入力光導波路２ｘのドロップポートＤ−ｘ方向ヘそれぞれ接続する複数のアドドロップブリッジ光導波路４２と、出力光導波路３ｘのアドポートＡ−ｘ方向からの光を出力ポートＯ−ｘ方向か、アドドロップブリッジ光導波路４２かにそれぞれ光学的に接続切替えする複数のアドポート側のスイッチ素子１６と、アドドロップブリッジ光導波路４２からの光か入力光導波路２ｘの入力ポートＩ−ｘ方向からの光かを入力光導波路２ｘのドロップポートＤ−ｘ方向にそれぞれ光学的に接続切替えする複数のドロップポート側のスイッチ素子１５と、をさらに備える。

スイッチ素子１５及びスイッチ素子１６の双方がアドドロップブリッジ光導波路４２に光学的に接続されている経路のみアドポートＡ−ｘからドロップポートＤ−ｘへ信号が伝搬される。すなわち、所望のスイッチ素子１５及びスイッチ素子１６をアドドロップブリッジ光導波路４２に光学的に接続することで、Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ間でクロスコネクト機能を有する光スイッチとして動作する。また、実施の形態１で説明したようにＡｄｄ−Ｄｒｏｐ間においても高い消光比を得られる。

スイッチ素子１６がアドドロップブリッジ光導波路４２に光学的に接続されておらず、スイッチ素子１２が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されていない経路のみアドポートＡ−ｘから出力ポートＯ−ｘへ信号が伝搬される。また、スイッチ素子１５がアドドロップブリッジ光導波路４２に光学的に接続されておらず、スイッチ素子１１が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されていない経路のみ入力ポートＩ−ｘからドロップポートＤ−ｘへ信号が伝搬される。

一方、スイッチ素子１６がアドドロップブリッジ光導波路４２に光学的に接続されている場合、アドポートＡ−ｘからの信号は出力ポートＯ−ｘへ結合されない。また、スイッチ素子１６から出力導波路３ｘの出力ポートＯ−ｘ側へ漏れ光が侵入したとしてもスイッチ素子１２が入出力ブリッジ光導波路４１に光学的に接続されているため、Ａｄｄ−ＯＵＴ間において高い消光比を得られる。同様に、ＩＮ−Ｄｒｏｐ間においても高い消光比を得られる。

（スイッチ素子の構成１）
図５は、本実施例で使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。図５のスイッチ素子は、アーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂと、アーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂの両端が近接しており、結合率が５０％となる２つの方向性結合器５２と、アーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂの少なくとも一方に配置される位相シフタ５３と、を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチとすることができる。図５のスイッチ素子は光損失が小さいという特徴がある。

図５において、矢印は入力光及び出力光を示す。スイッチ素子の一方の入力端６２に入力された光は、方向性結合器５２で半分の光がアーム光導波路５１ａに結合される。アーム光導波路５１ａには位相シフタ５３が配置され、外部からの信号により光の位相を変化させることができる。アーム光導波路５１ａからの光とアーム光導波路５１ｂからの光は、他方の方向性結合器５２で合流し干渉する。位相シフタ５３を用いてアーム光導波路５１ａとアーム光導波路５１ｂをそれぞれ伝搬する光の位相差Δφを所定の値とすることで光が出力するポートを選択することができる。つまり、位相差Δφが０もしくはπの偶数倍の場合、出力端７１から光が出力され、位相差Δφがπの奇数倍の場合、出力端７２から光が出力する。

（スイッチ素子の構成２）
図６は、本実施例で使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。図６のスイッチ素子は、アーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂと、アーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂの両端に配置され、結合率が５０％の２つのマルチモード光結合器５５と、アーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂの少なくとも一方に配置される位相シフタ５３と、を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチとすることができる。図６のスイッチ素子は、図５の方向性結合器に比べると加工のばらつきがあっても結合率の変動が小さく、且つ波長依存性が少ないという特徴がある。

図６のスイッチ素子は、図５のスイッチ素子と同様に動作する。図６のスイッチ素子は、図５のスイッチ素子の方向性結合器５２の代替にマルチモード光結合器５５が配置される。マルチモード光結合器５５を備えるため、幅広い波長に対応することができる。

（スイッチ素子の構成３）
図７は、本実施例で使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。図７のスイッチ素子は、Ｙ分岐型光導波路５８と、Ｙ分岐型光導波路５８から分岐したそれぞれの光導波路に配置され、前記光導波路の屈折率を変化させる２つの屈折率変化手段５７と、を有する。

屈折率変化手段５７は、光導波路の屈折率を温度変化や電界強度の変化などにより変化させ、分岐する光の強度を制御する。すなわち、屈折率変化手段５７によって、入力端６３からの光を出力端７１に出力させるか出力端７２に出力させるかを切替えることができる。本スイッチの材料がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）である場合、高速に動作させることができる。また、本スイッチの材料が有機ポリマーである場合、低損失で低価格のスイッチ素子とすることができる。

（スイッチ素子の構成４）
図８は、本実施例で使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。図８のスイッチ素子は、２つのＹ分岐型光導波路５８と、Ｙ分岐型光導波路５８で分岐された導波路間を結ぶアーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂと、アーム光導波路５１ａに配置される位相シフタ５３と、を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチとすることができる。マッハツェンダ干渉計型光スイッチは、図５の方向性結合器５２や図６のマルチモード光結合器５５などの結合率が５０％からずれた場合に消光比が劣化するが、図８のスイッチ素子はＹ分岐型光導波路を用いているので結合率が５０％と安定で、製造誤差があっても消光比が高いという特徴がある。また、入力端及び出力端が１つずつなので、スイッチ素子を小さくすることができる。

図８のスイッチ素子は、入力端６３から入力された光を一方のＹ分岐型光導波路５８でアーム光導波路５１ａ及びアーム光導波路５１ｂに１：１に分岐する。アーム光導波路５１ａを伝搬する光は位相シフタ５３によって位相を変化させることできる。アーム光導波路５１ａからの光とアーム光導波路５１ｂからの光は、他方のＹ分岐型光導波路５８で合流し干渉する。位相シフタ５３によって、アーム光導波路５１ａとアーム光導波路５１ｂをそれぞれ伝搬する光の位相差Δφを０もしくはπの偶数倍とするとアーム光導波路５１ａからの光とアーム光導波路５１ｂからの光が損失無く合流し、出力端７３から光が出力する。一方、位相差Δφをπの奇数倍とすると、アーム光導波路５１ａからの光とアーム光導波路５１ｂからの光は打ち消しあうので、出力端７３から光は出力されない。

（実施例１）
図９は、本実施例の光マトリクススイッチを利用したＲＯＡＤＭシステムのノードの構成を示した図である。図９のノードは、入力側分波器４つ、光マトリクススイッチ８つ、出力側合波器４つを持つ。

具体的には、図９のノードは、λ１からλ８の波長の光が入力される入力端８０−Ｗ、入力端８０−Ｅ、入力端８０−Ｎ及び入力端８０−Ｓを持つ。図９のノードは、それぞれの入力端から入力された光をλ１からλ８へ分波する分波器８１−Ｗ、分波器８１−Ｅ、分波器８１−Ｎ及び分波器８１−Ｓを持つ。図９のノードは、それぞれの分波器からλ１の波長の光が結合される光マトリクススイッチ８２−１を持つ。さらに、図９のノードは、それぞれの分波器からλ２〜λ８の波長の光が結合される光マトリクススイッチ８２−２〜光マトリクススイッチ８２−８を持つ。これらの光マトリクススイッチ８２−ｘは図２〜４で説明した光マトリクススイッチのいずれかである。図９のノードは、光マトリクススイッチ８２−ｘからのλ１〜λ８の波長の光を合波する合波器８４−Ｗ、合波器８４−Ｅ、合波器８４−Ｎ及び合波器８４−Ｓを持つ。図９のノードは、それぞれの合波器で合波された光を出力する出力端８５−Ｗ、出力端８５−Ｅ、出力端８５−Ｎ及び出力端８５−Ｓを持つ。図９のノードは、従来のＲＯＡＤＭシステムのノードのように、アドドロップスイッチを別途設ける必要が無いため、消費電力や実装スペースを抑制できるＲＯＡＤＭシステムのノードとすることができる。

（実施例２）
図１０および図１１は、それぞれ、図１で説明したＲＯＡＤＭシステムのノード９０１において、光マトリクススイッチ９２及びアドドロップスイッチ９３の代替として図４で説明した光マトリクススイッチ８２を配置したＲＯＡＤＭシステムのノード９０２及びノード９０３である。図１１のＲＯＡＤＭシステムのノード９０３は、図４で説明した光マトリクススイッチ８２のＤｒｏｐポートをＯＵＴポートとして、ＯＵＴポートをＤｒｏｐポートとして用いた場合である。どちらの場合も、図４で説明した光マトリクススイッチ８２がアドドロップ機能及びクロスコネクト機能を備えているため、図１０のＲＯＡＤＭシステムのノード９０２及び図１１のＲＯＡＤＭシステムのノード９０３は、従来のようにアドドロップスイッチを別途設ける必要が無く、消費電力や実装スペースを抑制できるＲＯＡＤＭシステムのノードとすることができる。

本発明に係る光マトリクススイッチは、ＲＯＡＤＭシステム以外の光通信システムにも適用できる。

従来のＲＯＡＤＭシステムのノードの構成を説明する図である。 本発明に係る光マトリクススイッチの理論構成を示す図である。 本発明に係る光マトリクススイッチの理論構成を示す図である。 本発明に係る光マトリクススイッチの理論構成を示す図である。 本発明に係る光マトリクススイッチで使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。 本発明に係る光マトリクススイッチで使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。 本発明に係る光マトリクススイッチで使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。 本発明に係る光マトリクススイッチで使用されるスイッチ素子の構造を説明する図である。 本発明に係る光マトリクススイッチを利用したＲＯＡＤＭシステムのノードの構成を示した図である。 本発明に係る光マトリクススイッチを利用したＲＯＡＤＭシステムのノードの構成を示した図である。 本発明に係る光マトリクススイッチを利用したＲＯＡＤＭシステムのノードの構成を示した図である。

符号の説明

１１、１２、１３、１４、１５、１６：スイッチ素子
２ｘ（ｘは自然数）：入力光導波路
３ｘ（ｘは自然数）：出力光導波路
Ｉ−ｘ（ｘは自然数）：入力ポート
Ｏ−ｘ（ｘは自然数）：出力ポート
Ａ−ｘ（ｘは自然数）：アドポート
Ｄ−ｘ（ｘは自然数）：ドロップポート
４１：入出力ブリッジ光導波路
４２：アドドロップブリッジ光導波路
５１ａ、５１ｂ：アーム光導波路
５２：方向性結合器
５３：位相シフタ
５５：マルチモード光結合器
５７：屈折率変化手段
５８：Ｙ分岐型光導波路
６１、６２、６３：入力端
７１、７２、７３：出力端
８０−Ｗ、８０−Ｅ、８０−Ｎ、８０−Ｓ：入力端
８１−Ｗ、８１−Ｅ、８１−Ｎ、８１−Ｓ、９１：分波器
８２−１〜８２−８、９２：光マトリクススイッチ
８４−Ｗ、８４−Ｅ、８４−Ｎ、８４−Ｓ、９４：合波器
８５−Ｗ、８５−Ｅ、８５−Ｎ、８５−Ｓ：出力端
９３：アドドロップスイッチ
９０１、９０２、９０３：ノード

Claims (7)

1. 光を入力する複数の入力ポート、それぞれ前記入力ポートに対応して光を出力する複数のドロップポート、光を入力する複数のアドポート及びそれぞれ前記アドポートに対応して光を出力する複数の出力ポートを備え、任意の入力ポートからの光を任意の出力ポート又は任意のドロップポートに出力し、任意のアドポートからの光を任意の出力ポート又は任意のドロップポートに出力する光マトリクススイッチであって、
   前記入力ポートと前記ドロップポートとをそれぞれ１：１に接続する複数の入力光導波路と、
   前記アドポートと前記出力ポートとをそれぞれ１：１に接続する複数の出力光導波路と、
   前記入力光導波路の前記入力ポート方向から前記出力光導波路の前記出力ポート方向ヘそれぞれ接続する複数の入出力ブリッジ光導波路と、
   前記入力光導波路の前記入力ポート方向からの光を前記ドロップポート方向か、前記入出力ブリッジ光導波路かにそれぞれ接続切替えする複数の入力ポート側のスイッチ素子と、
   前記入出力ブリッジ光導波路からの光か前記出力光導波路の前記アドポート方向からの光かを前記出力光導波路の前記出力ポート方向にそれぞれ接続切替えする複数の出力ポート側のスイッチ素子と、
   を備えることを特徴とする光マトリクススイッチ。
2. 前記出力光導波路上で前記アドポートに最も近い出力ポート側のスイッチ素子と前記アドポートとの間に、前記アドポートからの光をそれぞれ通過、遮断する複数のアドポート側のスイッチ素子と、
   前記入力光導波路上で前記ドロップポートに最も近い入力ポート側のスイッチ素子と前記ドロップポートとの間に、前記ドロップポートヘの光をそれぞれ通過、遮断する複数のドロップポート側のスイッチ素子と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光マトリクススイッチ。
3. 前記出力光導波路の前記アドポート方向から前記入力光導波路の前記ドロップポート方向ヘそれぞれ接続する複数のアドドロップブリッジ光導波路と、
   前記出力光導波路の前記アドポート方向からの光を前記出力ポート方向か、前記アドドロップブリッジ光導波路かにそれぞれ接続切替えする複数のアドポート側のスイッチ素子と、
   前記アドドロップブリッジ光導波路からの光か前記入力光導波路の前記入力ポート方向からの光かを前記入力光導波路の前記ドロップポート方向にそれぞれ接続切替えする複数のドロップポート側のスイッチ素子と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光マトリクススイッチ。
4. 前記スイッチ素子の少なくとも１つは、
   ２本のアーム光導波路と、
   ２本の前記アーム光導波路の両端が近接してなる方向性結合器２個と、
   少なくとも一方の前記アーム光導波路に配置される位相シフタと、
   を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチであることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの光マトリクススイッチ。
5. 前記スイッチ素子の少なくとも１つは、
   ２本のアーム光導波路と、
   ２本の前記アーム光導波路の両端に配置されたマルチモード光結合器２個と、
   少なくとも一方の前記アーム光導波路に配置される位相シフタと、
   を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチであることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの光マトリクススイッチ。
6. 前記スイッチ素子の少なくとも１つは、
   Ｙ分岐型光導波路と、
   前記Ｙ分岐型光導波路から分岐したそれぞれの光導波路に配置され、前記光導波路の屈折率を変化させる屈折率変化手段２つと、
   を有することを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの光マトリクススイッチ。
7. 前記スイッチ素子の少なくとも１つは、
   ２つのＹ分岐型光導波路と、
   前記Ｙ分岐型光導波路で分岐された光導波路間を結ぶ２本のアーム光導波路と、
   少なくとも一方の前記アーム光導波路に配置される位相シフタと、
   を有するマッハツェンダ干渉計型光スイッチであることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの光マトリクススイッチ。

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