JP2011228813A - 波長選択スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の波長選択スイッチの構成を拡張して方路選択スイッチを配置することにより、２方路へ光信号を出力可能な波長選択スイッチを提供すること。
【解決手段】波長分波器４１１、４１２と、波長合波器４２１、４２２、および２入力１出力の光スイッチアレイ４３１、４３２、１入力２出力の光スイッチアレイ４３３から構成される。個別入力ポート群から入力された各波長の光信号は、光スイッチアレイ４３３によって、出力ポート１へ接続するか、あるいは出力ポート２へ接続するかを選択することができる。光スイッチアレイ４３１は、入力ポート１から入力された光信号と個別入力ポート群から入力された光信号のいずれかを、波長ごとに選択して出力ポート１へ出力する。光スイッチアレイ４３２は、入力ポート２から入力された光信号と個別入力ポート群から入力された光信号のいずれかを、波長ごとに選択して出力ポート２へ出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、光ファイバ通信などにおいて使用される波長選択スイッチに関する。

光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離の拡大をもたらし、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、インターネット通信が広範に普及するのに伴って、通信トラフィックが急速に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化の要求が高まっている。

これまでに、波長の異なる複数の光信号を１本の伝送路で同時に伝送する波長分割多重通信技術の導入によって、２地点間の伝送容量を増大することが可能となった。しかし、通信網においては、複数の伝送路が集まるノードにおいて、信号の経路を設定（ルーティング）したり、切替（スイッチング）したりする必要があり、伝送容量の増大に伴って、これらの信号処理がボトルネックになってきている。これまでは、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換した後に経路設定や経路切替を行ない、再び電気信号を光信号に変換して伝送路に送出する方式が用いられてきたが、今後は光信号を電気信号に変換することなく、信号経路の設定や切替処理を行なう方式を用いることによって、ノードのスループットを飛躍的に拡大することができるものと期待されている。

このような方式の一つとして、複数のノードをリング状またはバス状に接続した再構成可能光アドドロップ多重（ＲＯＡＤＭ）システムが知られている。ＲＯＡＤＭシステムの各ノードには、波長毎に接続を切り替える光スイッチが装備されており、波長多重光信号のうち任意の波長の光信号について、一方の光ファイバ伝送路から入力された光信号を、他方の光ファイバ伝送路へ出力するスルーモードと、光ファイバ伝送路側から入力された光信号をノードに接続された端局装置に出力する（ドロップ動作）とともに、端局装置から入力された光信号を光ファイバ伝送路に出力する（アド動作）アド／ドロップモードとの切り替えが可能である。

このようなＲＯＡＤＭシステムの光信号切替部には、これまで主として、波長合分波器と多連の光スイッチの組合せが用いられてきた。しかし、最近では、アド／ドロップポートも含め全ての入出力ポートを波長分割多重化した波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）が、広い通過帯域特性や、多ポート化への拡張性などの特徴から、注目されてきている。

波長選択スイッチは、少ポートの２入力１出力（あるいは１入力２出力）から、多ポートとして９入力１出力（あるいは１入力９出力）までの規模のものが実現されている。９入力１出力のような多ポートの波長選択スイッチは、複数のリング間を接続するノードにおいて必要なデバイスであるが、実際のＲＯＡＤＭシステムにおいて、大多数のノードは端局へのアド／ドロップを行なうノードであり、そのようなノードで必要とされるのは、２入力１出力（あるいは１入力２出力）の波長選択スイッチである。

図１は、従来のＲＯＡＤＭシステムの概略図である。このＲＯＡＤＭシステムは、２入力１出力の波長選択スイッチ１１１と、１入力２出力の光スプリッタ１２１、波長分波器１３１、波長合波器１４１から構成される（非引用文献１参照）。

図１に示す構成において、ノード入力ポートから入力された波長多重光信号は、光スプリッタ１２１で２分岐され、そのうち一方は波長分波器１３１で波長ごとに分波されて、ドロップポート群へ出力される。光スプリッタ１２１で２分岐された他方の光信号は、波長選択スイッチ１１１の一方の入力ポートへ入力される。また、波長選択スイッチ１１１の他方の入力ポートには、アドポート群から入力された光信号が、波長合波器１４１により波長多重された後、入力される。波長選択スイッチ１１１は、ノード入力ポートから入力された光信号をスルーするか、あるいはアドポート群から入力された光信号をアドするかを、波長ごとに選択して、ノード出力へ出力する。

図２は、従来の２入力１出力の波長選択スイッチの概略構成図である。この波長選択スイッチは、波長分波器２１１、２１２と、波長合波器２２、および２入力１出力の光スイッチアレイ２３から構成される。

図２に示す構成において、入力ポート１、２から入力された波長多重光信号は、それぞれ、波長分波器２１１、２１２で波長ごとに分波されて光スイッチアレイ２３へ入力される。光スイッチアレイ２３は、入力ポート１から入力された光信号と入力ポート２から入力された光信号のいずれかを、波長ごとに選択して、出力ポートへ出力する。

図３に、波長選択スイッチに用いられる従来の光スイッチアレイの構成例を示す（特許文献１を参照）。

図３に示す従来の光スイッチアレイは、光回路基板５１上に形成され、波長ごとに、２個の可変光減衰器（ＶＯＡ）５２と、１個の２×１光スイッチ５３から構成される。

図３に示す構成において、入力ポート１、２から入力された各波長の光信号は、ＶＯＡ５２によって、それぞれ規定の光出力レベルに調整された後、２×１光スイッチ５３によって、いずれか一方の光信号が選択されて、出力ポートから出力される。光レベル調整が不要の場合には、ＶＯＡ５２を省略することも可能である。

特開２００７−０６５２２７号公報

図１のＲＯＡＤＭシステムは、通常、２心双方向のリングネットワークで使用される場合が多い。したがって、実際には、図４に示すように、図１のシステム２組で構成されるのが通例である。

しかしながら、図４に示したような従来のＲＯＡＤＭシステムでは、アドポート群１から入力された光信号が接続できるのは、ノード出力ポート１のみであり、ノード出力ポート２へ接続することはできなかった。また、アドポート群２から入力された光信号が接続できるのは、ノード出力ポート２のみであり、ノード出力ポート１へ接続することはできなかった。

近年、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化の要求が高まる中で、このような接続出力方向についての制限は、より柔軟なネットワークを構築する上で問題と考えられるようになってきており、その解決が望まれていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来の波長選択スイッチの構成を拡張して、方路選択スイッチを配置することにより、２方路へ光信号を出力することが可能な波長選択スイッチを提供することにある。

また、そのような波長選択スイッチを用いることにより、接続出力方向について制限のないＲＯＡＤＭシステムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、波長多重光信号が入力される第１および第２の共通入力ポートと、波長の異なる光信号がそれぞれ入力されるＭ個（Ｍ：２以上の整数）の個別入力ポート群と、波長多重光信号が出力される第１および第２の共通出力ポートとを備えた波長選択スイッチであって、前記各共通入力ポートから入力された波長多重光信号を各Ｍ個の分波出力ポート群へ分波して出力する波長分波器と、各Ｍ個の合波入力ポート群へ入力された光信号を前記各共通出力ポートへ合波して出力する波長合波器と、前記各個別入力ポートから入力された光信号を２方路に切替えるＭ個の１入力２出力の光スイッチと、前記第１の波長分波器のｉ番目の分波出力ポートと（ｉ：１≦ｉ≦Ｍの整数）、ｉ番目の前記個別入力ポートに接続された前記１入力２出力の光スイッチの一方の出力ポートとのいずれかを選択して、前記第１の波長合波器のｉ番目の合波入力ポートに接続する、Ｍ個の２入力１出力の光スイッチと、前記第２の波長分波器のｉ番目の分波出力ポートと、ｉ番目の前記個別入力ポートに接続された前記１入力２出力の光スイッチの他方の出力ポートとのいずれかを選択して、前記第２の波長合波器のｉ番目の合波入力ポートに接続する、Ｍ個の２入力１出力の光スイッチとを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の波長選択スイッチにおいて、前記個別入力ポート群の前段に１入力Ｍ出力の波長合波器を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の波長選択スイッチにおいて、前記１入力２出力の光スイッチおよび前記１入力２出力の光スイッチと接続された前記２入力１出力の光スイッチが同一の基板上に集積されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、波長選択スイッチであって、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の波長選択スイッチを２個含み、前記波長選択スイッチのうち一方の共通出力ポートが、他方の共通入力ポートにそれぞれ接続されたことを特徴とする。

本発明は、従来の波長選択スイッチの構成を拡張して、方路選択スイッチを配置することにより、２方路へ光信号を出力することが可能な波長選択スイッチを提供することができる。これにより、接続出力方向について制限のないＲＯＡＤＭシステムを提供することができる。

従来のＲＯＡＤＭシステムの概略構成図である。 従来の波長選択スイッチの概略構成図である。 従来の光スイッチアレイの構成例を示す図である。 従来のＲＯＡＤＭシステムの概略図である。 本発明の実施形態１に係る波長選択スイッチの概略構成図である。 本発明の実施形態２に係る波長選択スイッチの概略構成図である。 本発明の実施形態２に係る光スイッチアレイの構成例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る波長選択スイッチを用いて構成したＲＯＡＤＭシステムの概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施形態１）
図５は、本発明の実施形態１に係る波長選択スイッチの概略構成図である。
図５に示す波長選択スイッチは、波長分波器４１１、４１２と、波長合波器４２１、４２２、および２入力１出力の光スイッチアレイ４３１、４３２、１入力２出力の光スイッチアレイ４３３から構成される。尚、光スイッチアレイ４３３の各光スイッチと、その各光スイッチと接続された光スイッチアレイ４３１、４３２の各光スイッチとは、同一の基板上に集積可能である。

図５に示す構成において、個別入力ポート群から入力された各波長の光信号は、１入力２出力の光スイッチアレイ４３３によって、出力ポート１へ接続するか、あるいは出力ポート２へ接続するかを選択することができる。出力ポート１へ接続する場合は、光スイッチアレイ４３３から、２入力１出力の光スイッチアレイ４３１の一方の入力ポートへ接続される。また、出力ポート２へ接続する場合は、光スイッチアレイ４３３から、２入力１出力の光スイッチアレイ４３２の一方の入力ポートへ接続される。

また、入力ポート１から入力された波長多重光信号は、波長分波器４１１で波長ごとに分波された後、２入力１出力の光スイッチアレイ４３１の他方の入力ポートへ入力される。光スイッチアレイ４３１は、入力ポート１から入力された光信号と個別入力ポート群から入力された光信号のいずれかを、波長ごとに選択して、出力ポート１へ出力する。同様に、入力ポート２から入力された波長多重光信号は、波長分波器４１２で波長ごとに分波された後、２入力１出力の光スイッチアレイ４３２の他方の入力ポートへ入力される。光スイッチアレイ４３２は、入力ポート２から入力された光信号と個別入力ポート群から入力された光信号のいずれかを、波長ごとに選択して、出力ポート２へ出力する。

すなわち実施形態１は、個別入力ポートから入力された各波長の光信号を、光スイッチアレイ４３３、４３１を介して共通出力１に出力することも、光スイッチアレイ４３３、４３２を介して共通出力２に出力することも可能になっている。

（実施例１）
コアとクラッドの比屈折率差Δ＝１．５％のシリカガラス系ＰＬＣを用いて、１００ＧＨｚ間隔３２ｃｈのアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）４回路と、３２アレイの３×２光スイッチを作製し、実施形態１に係る波長選択スイッチを作製した。任意の波長の光信号について、共通入力ポート１、個別入力ポートのいずれかより入力した光信号を、共通出力ポート１に出力できることを確認した。また、任意の波長の光信号について、共通入力ポート２、個別入力ポートのいずれかより入力した光信号を、共通出力ポート２に出力できることを確認した。挿入損失は６ｄＢ、消光比は４０ｄＢであった。

（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係る波長選択スイッチの概略構成図である。
図６に示す波長選択スイッチは、波長分波器４１１、４１２、４１３と、波長合波器４２１、４２２、および２入力１出力の光スイッチアレイ４３１、４３２、１入力２出力の光スイッチアレイ４３３から構成される。

図６に示す構成において、入力ポート３から入力された波長多重光信号は、波長分波器４１３で波長ごとに分波された後、１入力２出力の光スイッチアレイ４３３によって、出力ポート１へ接続するか、あるいは出力ポート２へ接続するかを選択することができる。出力ポート１へ接続する場合は、光スイッチアレイ４３３から、２入力１出力の光スイッチアレイ４３１の一方の入力ポートへ接続される。また、出力ポート２へ接続する場合は、光スイッチアレイ４３３から、２入力１出力の光スイッチアレイ４３２の一方の入力ポートへ接続される。

また、入力ポート１から入力された波長多重光信号は、波長分波器４１１で波長ごとに分波された後、２入力１出力の光スイッチアレイ４３１の他方の入力ポートへ入力される。光スイッチアレイ４３１は、入力ポート１から入力された光信号と入力ポート３から入力された光信号のいずれかを、波長ごとに選択して、出力ポート１へ出力する。同様に、入力ポート２から入力された波長多重光信号は、波長分波器４１２で波長ごとに分波された後、２入力１出力の光スイッチアレイ４３２の他方の入力ポートへ入力される。光スイッチアレイ４３２は、入力ポート２から入力された光信号と入力ポート３から入力された光信号のいずれかを、波長ごとに選択して、出力ポート２へ出力する。

すなわち実施形態２は、共通入力３から入力された波長多重光信号の各波長の光信号を、光スイッチアレイ４３３、４３１を介して共通出力１に出力することも、光スイッチアレイ４３３、４３２を介して共通出力２に出力することも可能になっている。

図６の構成における波長分波器４１１、４１２、４１３、および波長合波器４２１、４２２は、単一の回折格子で実現することができる。図７に、実施形態２に係る波長選択スイッチに用いられる光スイッチアレイの構成例を示す。

図７に示す光スイッチアレイは、光回路基板５１上に形成され、波長ごとに２個の可変光減衰器（ＶＯＡ）５２と、２個の２×１光スイッチ５３、および１個の１×２光スイッチ５４から構成される。

図３に示す従来の波長選択スイッチに比べて、各波長あたり、２×１光スイッチと１×２光スイッチを１個ずつ追加し、入力ポート数を２から３へ、出力ポート数を１から２へ拡張した構成となっている。

図７に示す構成において、入力ポート３から入力された各波長の光信号は、１×２光スイッチ５４によって、出力ポート１に出力されるか出力ポート２に出力されるかが選択される。出力ポート１に接続された２×１光スイッチ５３は、入力ポート１から入力された光信号と、入力ポート３から入力された光信号のいずれか一方の光信号を選択して、出力ポート１から出力する。また、出力ポート２に接続された２×１光スイッチ５３は、入力ポート２から入力された光信号と、入力ポート３から入力された光信号のいずれか一方の光信号を選択して、出力ポート２から出力する。

（実施例２）
コアとクラッドの比屈折率差Δ＝１．５％のシリカガラス系ＰＬＣを用いて、１００ＧＨｚ間隔３２ｃｈのアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）５回路と、３２アレイの３×２光スイッチを作製し、実施形態２に係る波長選択スイッチを作製した。任意の波長の光信号について、共通入力ポート１、３のいずれかより入力した光信号を、共通出力ポート１に出力できることを確認した。また、任意の波長の光信号について、共通入力ポート２、３のいずれかより入力した光信号を、共通出力ポート２に出力できることを確認した。挿入損失は６ｄＢ、消光比は４０ｄＢであった。

（実施形態３）
図８は、実施形態２に係る波長選択スイッチを用いて構成したＲＯＡＤＭシステムの概略図である。

図８に示すＲＯＡＤＭシステムは、３入力２出力の波長選択スイッチ６１１、６１２と、１入力２出力の光スプリッタ６２１、６２２、波長分波器６３１、６３２、波長合波器６４１、６４２から構成される。

図８に示す構成において、ノード入力ポート１から入力された波長多重光信号は、光スプリッタ６２１で２分岐され、そのうち一方は波長分波器６３１で波長ごとに分波されて、ドロップポート群１へ出力される。光スプリッタ６２１で２分岐された他方の波長多重光信号は、波長選択スイッチ６１２の入力ポート１から出力ポート１を経由して、波長選択スイッチ６１１の入力ポート１へ入力される。

また、ノード入力ポート２から入力された波長多重光信号は、光スプリッタ６２２で２分岐され、そのうち一方は波長分波器６３２で波長ごとに分波されて、ドロップポート群２へ出力される。光スプリッタ６２２で２分岐された他方の波長多重光信号は、波長選択スイッチ６１１の入力ポート２へ入力される。波長選択スイッチ６１１の出力ポート２から出力された信号光は、波長選択スイッチ６１２の入力ポート２へ入力される。

さらに、波長選択スイッチ６１１の入力ポート３には、アドポート群１から入力された光信号が、波長合波器６４１により波長多重された後、入力される。同様に、波長選択スイッチ６１２の入力ポート３には、アドポート群２から入力された光信号が、波長合波器６４２により波長多重された後、入力される。

波長選択スイッチ６１２は、ノード入力１から入力された光信号をスルーするか、あるいはアドポート群２から入力された光信号をアドするかを、波長ごとに選択して、波長選択スイッチ６１１へ出力する。波長選択スイッチ６１１は、波長選択スイッチ６１２から入力された光信号をスルーするか、あるいはアドポート群１から入力された光信号をアドするかを、波長ごとに選択して、ノード出力１へ出力する。

同様に、波長選択スイッチ６１１は、ノード入力２から入力された光信号をスルーするか、あるいはアドポート群１から入力された光信号をアドするかを、波長ごとに選択して、波長選択スイッチ６１２へ出力する。波長選択スイッチ６１２は、波長選択スイッチ６１１から入力された光信号をスルーするか、あるいはアドポート群２から入力された光信号をアドするかを、波長ごとに選択して、ノード出力２へ出力する。

以上に説明したように、図８に示す実施形態３では、波長選択スイッチ６１１、６１２で１つの４入力２出力の波長選択スイッチを構成することで、アドポート群１、２から入力されたいずれの光信号も、ノード出力１、２のいずれへも出力することができる。

１１１、１１２ 波長選択スイッチ
１２１、１２２ 光スプリッタ
１３１、１３２ 波長分波器
１４１、１４２ 波長合波器
２１１、２１２ 波長分波器
２２１ 波長合波器
２３ 光スイッチアレイ
４１１、４１２、４１３ 波長分波器
４２１、４２２ 波長合波器
４３１、４３２、４３３ 光スイッチアレイ
５１ 光回路基板
５２ ＶＯＡ
５３ ２×１光スイッチ
５４ １×２光スイッチ
６１１、６１２ 波長選択スイッチ
６２１、６２２ 光スプリッタ
６３１、６３２ 波長分波器
６４１、６４２ 波長合波器

Claims (4)

1. 波長多重光信号が入力される第１および第２の共通入力ポートと、波長の異なる光信号がそれぞれ入力されるＭ個（Ｍ：２以上の整数）の個別入力ポート群と、波長多重光信号が出力される第１および第２の共通出力ポートとを備えた波長選択スイッチであって、
   前記各共通入力ポートから入力された波長多重光信号を各Ｍ個の分波出力ポート群へ分波して出力する波長分波器と、
   各Ｍ個の合波入力ポート群へ入力された光信号を前記各共通出力ポートへ合波して出力する波長合波器と、
   前記各個別入力ポートから入力された光信号を２方路に切替えるＭ個の１入力２出力の光スイッチと、
   前記第１の波長分波器のｉ番目の分波出力ポートと（ｉ：１≦ｉ≦Ｍの整数）、ｉ番目の前記個別入力ポートに接続された前記１入力２出力の光スイッチの一方の出力ポートとのいずれかを選択して、前記第１の波長合波器のｉ番目の合波入力ポートに接続する、Ｍ個の２入力１出力の光スイッチと、
   前記第２の波長分波器のｉ番目の分波出力ポートと、ｉ番目の前記個別入力ポートに接続された前記１入力２出力の光スイッチの他方の出力ポートとのいずれかを選択して、前記第２の波長合波器のｉ番目の合波入力ポートに接続する、Ｍ個の２入力１出力の光スイッチと
   を備えたことを特徴とする波長選択スイッチ。
2. 前記個別入力ポート群の前段に１入力Ｍ出力の波長合波器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の波長選択スイッチ。
3. 前記１入力２出力の光スイッチおよび前記１入力２出力の光スイッチと接続された前記２入力１出力の光スイッチが同一の基板上に集積されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の波長選択スイッチ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の波長選択スイッチを２個含み、前記波長選択スイッチのうち一方の共通出力ポートが、他方の共通入力ポートにそれぞれ接続されたことを特徴とする波長選択スイッチ。

Images