JP2014107612A

JP2014107612A - 離散的光路長調整装置及び離散的光路長調整方法

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Publication number: JP2014107612A
Application number: JP2012257339A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Nando; 一貴納戸; Masaaki Inoue; 雅晶井上; Kazunori Katayama; 和典片山; Tetsuya Manabe; 哲也真鍋; Yuji Higashi; 裕司東
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-09
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: JP5975855B2

Abstract

【課題】光スイッチ数が増えても、固定遅延の累積を抑制する。
【解決手段】３×３光スイッチ１６１〜１６（Ｍ＋１）の機能として、光路長調整用の遅延光ファイバを通過して次の光スイッチに行く経路と、遅延光ファイバを通過しないで次の光スイッチに行く経路に加えて、以降の光スイッチへの接続を飛ばして、Ｎ×１光スイッチ１８によりダイレクトに出力する経路（短絡路）の選択ができるようにし、これにより、不要な固定遅延累積の排除を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光線路の光路長を一定長間隔で変化させる光路長調整技術に係り、特に二重化した光線路の光路長が同じになるように調整するための離散的光路長調整装置及び離散的光路長調整方法に関する。

近年、光線路の支障移転工事等において通信サービスを途絶させることなく既設伝送路から迂回伝送路に通信回線を移転させ、支障移転工事等が終了した後に通信サービスを途絶させることなく通信回線を迂回伝送路から既設伝送路に戻すことで、通信サービスを途絶させることなく支障移転工事等を可能とするサービス無瞬断切替技術が開発されている。この技術は、迂回伝送路を用意して、既設伝送路と一時的な通信回線の二重化を行った後に、既設伝送路および迂回伝送路のどちらかの通信光を停止させることにより、通信回線の移転を行いながら通信回線を切り替える方式である。ただし、単に回線を二重化するだけでは、光の位相ずれに起因する光干渉が発生するため、通信サービスを維持することができない。従って、現用伝送路と迂回伝送路の光路長差を所定の許容範囲内に収めるための光路長調整技術が不可欠となる。

これまでの離散的光路長調整装置としては、一対の波長無依存カプラ（ＷＩＣ：Wavelength Independent Coupler）間において、光路長差が２のべき乗に単位長を乗じて与えられるｍセットの光ファイバ対が２×２光スイッチをｍ＋１個介在して直列接続された構成の光路長調整装置がある（非特許文献１参照）。

しかしながら、この技術では、用いる光スイッチ数に比例して個々の光スイッチにより発生する固定遅延が累積してしまうという問題点があった。固定遅延の累積は、最小光路長の増長に繋がるため、光路長可変域（最大光路長−最小光路長）を広くとることが命題の本装置においては重要な課題である。

吉田他：偏波保持光スイッチによるサービス無瞬断光媒体切替技術の検討,信学技法OFT2011-02-25,vol.110(436),pp.21-26,2008 東他：光アクセス媒体切り替え方式の基礎検討−サービス無瞬断光媒体切り替えシステム−,信学技法OFT2008-52,pp.27-31,2008

以上のように、従来の離散的光路長調整装置では、用いる光スイッチ数に比例して、個々の光スイッチにより発生する固定遅延が累積してしまうという問題点があった。
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、光スイッチ数が増えても、固定遅延の累積を抑制することができ、これによって全体の遅延時間の短縮を実現し、光路長可変域を広くとることのできる離散的光路長調整装置及び離散的光路長調整方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係る離散的光路長調整装置は、以下のような態様とする。
（１）光信号の遅延時間を変化させる離散的光路長調整装置において、光路長が順に２のべき乗に単位長を乗じて与えられる複数の遅延光ファイバと、前記複数の遅延光ファイバを選択的に直列接続して任意の遅延時間を生成する複数の切替光スイッチ手段と、前記複数の切替光スイッチ手段のうち、任意の出力を選択して出力する選択光スイッチ手段と、前記複数の切替光スイッチ手段の切り替え及び選択光スイッチ手段の選択を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、指定遅延時間に合わせて前記複数の切替光スイッチ手段を選択的に切り替えて前記遅延光ファイバを直列接続させ、最終段の遅延光ファイバの出力を前記選択光スイッチ手段により選択出力させる態様とする。

（２）（１）において、前記複数の切替光スイッチ手段は、それぞれ前記複数の遅延光ファイバを選択的に直列接続させると共に、いずれかの出力ポートを外部出力ポートとする３×３光スイッチであり、前記選択光スイッチ手段は、前記３×３光スイッチそれぞれの外部出力ポートのうちいずれかの出力を選択する態様とする。

（３）（１）において、前記複数の切替光スイッチ手段は、前記複数の遅延光ファイバそれぞれの両端に配置され、選択的に直列経路に挿入する一対の２×２光スイッチ群と、前記一対の光スイッチ群それぞれの出力を選択的に外部出力する１×２光スイッチ群とを備え、前記選択光スイッチ手段は、前記１×２光スイッチ群のうちいずれかの出力を選択する態様とする。

（４）（１）において、前記複数の切替光スイッチ手段は、前記複数の遅延光ファイバそれぞれに対応して設けられ、個別に直列経路に挿入する複数の２×２光スイッチ群と、前記複数の２×２光スイッチそれぞれの出力を選択的に外部出力する１×２光スイッチ群とを備え、前記選択光スイッチ手段は、前記１×２光スイッチ群のうちいずれかの出力を選択する態様とする。

（５）（１）において、前記複数の切替光スイッチ手段は、前記複数の遅延光ファイバそれぞれの入出力端で個別に直列経路に挿入させ、一方の出力ポートを外部出力とする複数の２×２光スイッチ群を備え、前記選択光スイッチ手段は、前記複数の２×２光スイッチ群のうちいずれかの外部出力を選択する態様とする。

（６）（１）において、前記複数の遅延光ファイバには、単位長×1/2の長さのオフセットを与える光ファイバが選択的に接続される態様とする。
本発明に係る離散的光路長調整方法は、以下のような態様とする。
（７）光路長が順に２のべき乗に単位長を乗じて与えられる複数の遅延光ファイバを選択的に直列接続して任意の遅延時間を生成する離散的光路長調整方法において、前記複数の遅延光ファイバを直列接続させる光スイッチのうち、最終段の遅延出力を得る光スイッチの出力を選択的に出力する態様とする。

すなわち本発明は、選択光スイッチ手段を用いて光出力の選択を可能とすることで、固定遅延の短縮を実現したものである。つまり、光スイッチは、光路長調整用の遅延光ファイバを通過して次の光スイッチに行く経路と、遅延光ファイバを通過しないで次の光スイッチに行く経路に加えて、以降の光スイッチへの接続を飛ばしてダイレクトに出力する経路（短絡路）の選択ができるものとなり、これにより、不要な固定遅延累積の排除を可能としたものである。したがって、本発明によれば、光スイッチ数が増えても、固定遅延の累積を抑制することができ、これによって全体の遅延時間の短縮を実現し、光路長可変域を広くとることのできる離散的光路長調整装置及び離散的光路長調整方法を提供することができる。

本発明に係る光路長調整装置の第１の実施形態の構成を示す光回路図。第１の実施形態に用いられる３×３ポート光スイッチの切替モードを示す光回路図。第１の実施形態の光路長設定工程を示すフローチャート。本発明に係る光路長調整装置の第２の実施形態の構成を示す光回路図。第２の実施形態に用いられる２×２ポート光スイッチの切替モードを示す光回路図。本発明に係る光路長調整装置の第３の実施形態の構成を示す光回路図。第３の実施形態に用いられる２×２ポート光スイッチの切替モードを示す光回路図。本発明に係る光路長調整装置の第４の実施形態の構成を示す光回路図。

以下、図面を参照して本発明に係わる実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る離散的光路長調整装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、１１，１２は光ファイバによる光線路１３をＡ系統の光線路１４とＢ系統の光線路１５に２分岐するための波長無依存光カプラ（ＷＩＣ）、１６１〜１６（ｍ＋１），１７１〜１７（ｍ＋１）はそれぞれＡ，Ｂ系統それぞれの光線路１４，１５に、光路長が2⁰，2¹，2²，…，2^m-1で表される２のべき乗に単位長l₀を乗じて与えられるｍ本の光ファイバの両端を、制御装置２０からの制御指示に応じて選択的に接続する３×３ポートの光スイッチ（以下、３×３光スイッチと記すものとし、３×３光スイッチ群１６，１７の表記で総称する）、１８，１９はそれぞれ制御装置２０からの制御指示に応じて、Ａ，Ｂ系統それぞれの光スイッチ１６１〜１６（ｍ＋１），１７１〜１７（ｍ＋１）の選択出力のいずれかを取り出すＮ×１ポートの光スイッチ（Ｎは１〜ｍ＋１、以下、Ｎ×１光スイッチと記す）である。

すなわち、上記構成による調整装置では、一組の波長無依存光カプラ１１，１２により、波長依存性の小さい３×３ポートの光スイッチ群１６，１７とＮ×１光スイッチ１８，１９からなるＡ，Ｂ系統それぞれの光線路による光路長調整部が結合され、二重化光線路が構成されている。

図２（ａ）〜（ｉ）に上記３×３光スイッチの全切替モードを示す。図２（ａ）〜（ｉ）において、ＳＷは３×３光スイッチ、Ｉ_１は第１の入力ポート、Ｉ_２は第２の入力ポート、Ｉ_３は第３の入力ポート、Ｏ_１は第１の出力ポート、Ｏ_２は第２の出力ポート、Ｏ_３は第３の出力ポートである。図２に示すように、３×３光スイッチＳＷは入力３ポートと出力３ポートをそれぞれ結合する９つの切替モードを持つ。ただし、９つの切替モードにおける内部光路差は無視できるものとする。

Ａ系統の光線路１４およびＢ系統の光線路１５の各系統のｎ番目の３×３光スイッチ１６ｎ，１７ｎの第１の出力ポートＯ_１とｎ＋１番目の３×３光スイッチ１６（ｎ＋１），１７（ｎ＋１）の第１の入力ポートＩ_１とを接続している光ファイバの光路長とｎ番目の３×３光スイッチ１６ｎ，１７ｎの第２の出力ポートＯ_２とｎ＋１番目の３×３光スイッチ１６（ｎ＋１），１７（ｎ＋１）の第２の入力ポートＩ_２とを接続している光ファイバの光路長は単位長l₀×2^n-1だけ異なる。本構成で用いない入出力ポートは無反射終端されている。

各系統の３×３光スイッチ１６１〜１６（ｍ＋１），１７１〜１７（ｍ＋１）はそれぞれＮ×１光スイッチ１８，１９と任意の長さの光ファイバにより接続され、これらＮ×１光スイッチ１８，１９により選択された３×３光スイッチ１６１〜１６（ｍ＋１），１７１〜１７（ｍ＋１）からの光信号のみが出力される。また、分解能を簡易に向上させるために、Ａ系統あるいはＢ系統に単位長l₀×1/2の長さのオフセットを与える光ファイバを接続してもよい。

次に本実施形態における光路長の設定方法について、図３に示す制御装置２０の光路長調整部に対する制御フローを参照して説明する。
まず、前提条件として、ｎ番目の３×３光スイッチ１６ｎ，１７ｎまでの各光スイッチ間の光路長差のみを利用した最大可変光路長をＴｖ(n) 、ｎ番目の３×３光スイッチ１６ｎ，１７ｎまでの固定遅延とｎ番目の３×３光スイッチ１６ｎ，１７ｎからＮ×１光スイッチ１８，１９までの固定遅延とを合わせた固定遅延量をＴｆ(n) 、ｎ番目の３×３光スイッチ１６ｎ，１７ｎまでの設定光路長をＴ(n) とする。また、固定遅延量Ｔｆ(n) の大小関係は、
Ｔｆ(n+1) ≧Ｔｆ(n) …(1)
であるとする。ただし、１≦ｎ≦ｍ（ｍはＡ系統もしくはＢ系統の３×３光スイッチの総数）である。また、光路長を単位長間隔で連続的に調整するためには、
Ｔｖ(n)≧Ｔｆ(n+h)−Ｔｆ(n) …(2)
を満たす必要がある。ただし、２≦ｎ≦ｍ−１である。

本実施形態では式(２)が満たされるとする。式(２)が満たされる場合にＮ×１光スイッチ１８，１９への入力はｎ番目の３×３光スイッチ１６ｎ，１７ｎの出力からｎ＋ｈ番目の３×３光スイッチ１６（ｎ＋ｈ），１７（ｎ＋ｈ）からの出力へ切替られる。よって、光路長調整部の最小固定遅延量Ｔminは、式(２)を満たす最小のｎをｊとすると、
Ｔmin ＝Ｔｆ(j) …(3)
である。ただし、２≦ｊ≦ｍ−１である。

上記の関係にあるとき、制御装置２０において、光路長Ｔを任意の値に設定する場合の光路長設定手順について、以下に述べる。
まず、制御装置２０は、工程５００において、設定したい光路長Ｔと、光路長調整部の最小固定遅延量Ｔｆ(j) とＮ×１光スイッチ１８，１９の経路の選択で変化する光路長調整部のぞれぞれの固定遅延量Ｔｆ(n) （ｊ＋１≦ｎ≦ｍ）の差分との大小関係を比較し、設定したい光路長Ｔと光路長調整部の固定遅延差分ＴＦ(n) とを比較する（ステップＳ１）。ただし、
ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j) …(4)
である。ただし、ｊ＋１≦ｎ≦ｍである。

続いて、制御装置２０は、上記工程５００における判定により、設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n) より小さい場合には、工程５０１により、以下のように３×３光スイッチ群１６，１７およびＮ×１光スイッチ１８，１９を制御する。
まず、設定したい光路長Ｔが全ての固定遅延差分ＴＦ(n) に対して、
０≦Ｔ＜ＴＦ(n) …(5)
のときは、式(２)および式(３)より、
Ｔ＜ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j)
Ｔ≦Ｔｖ(j) ＝l₀(２^ｊ-1−１) …(6)
となる。よって、必要な光スイッチ数ｊを式（６）によって計算し（ステップＳ２１）、Ｎ×１光スイッチ１８，１９の入力をｉに設定し（ステップＳ２２）、設定したい光路長Ｔをｊ番目の３×３光スイッチ１６ｊ，１７ｊまでを用いて設定する（ステップＳ２３）。ここで、l₀は単位光路長、２≦ｊ≦ｍ−１である。よって、Ｎ×１光スイッチ１８，１９の入力としてｊ番目の３×３光スイッチ１６ｊ，１７ｊからの出力を選択し、ｊ番目の３×３光スイッチ１６ｊ，１７ｊまでの設定光路長Ｔ(j)を、
Ｔ(j) ＝Ｔ …(7)
とする。

一方、工程５００における判定により設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n) 以上の場合には、制御装置２０は、工程５０２により、以下のように３×３光スイッチ群１６，１７およびＮ×１光スイッチ１８，１９を制御する。
まず、設定したい光路長Ｔよりも小さい固定遅延差分ＴＦ(n) の中で最も大きな固定遅延差分ＴＦ(n) をｋ番目の固定遅延差分ＴＦ(k) とすると、Ｎ×１光スイッチ１８，１９の入力としてｋ番目の３×３光スイッチ１６ｋ，１７ｋの出力を選択する（ステップＳ３１）。

次に、ｋ番目の３×３光スイッチ１６ｋ，１７ｋまでの設定光路長Ｔ(k) には、設定したい光路長Ｔから固定遅延差分ＴＦ(k) を差し引いた設定光路長Ｔｖを計算し（ステップＳ３２）、個々の光スイッチに設定する（ステップＳ３３）。ただし、
Ｔｖ＝Ｔ−ＴＦ(k) …(8)
である。また、ｋ番目の３×３光スイッチ１６ｋ，１７ｋまでの設定光路長Ｔ(k)は、
Ｔ(k) ＝Ｔｖ …(9)
である。

以上説明したように、制御装置２０では、工程５００、工程５０１および工程５０２により、光路長を任意の長さに設定を行う。
ここで、本実施形態における離散的光路長調整部の最小光路長Ｔmin 、最大光路長Ｔmax 、可変光路長Ｔver は、離散的光路長調整部の一系統がｍ個の３×３光スイッチ１６ｍ，１７ｍで構成されているとすると、
Ｔmin ＝Ｔｆ(j)
Ｔmax ＝Ｔｆ(m) ＋Ｔｖ(m)
Ｔver ＝Ｔmax −Ｔmin
＝Ｔｆ(m)−Ｔｆ(j) ＋Ｔｖ(m)
＝ＴＦ(m)＋Ｔｖ(m)
…(10)
となる。

次に、従来の方法による光路長調整部の最小光路長Ｔmin(c) 、最大光路長Ｔmax(c) および可変光路長Ｔver(c) は、以下のようになる。
Ｔmin(c) ＝Ｔｆ(b)
Ｔmax(c) ＝Ｔｆ(b) ＋Ｔｖ(m)
Ｔvar(c) ＝Ｔmax(c) −Ｔmin(c)
＝Ｔｖ(m)
…(11)
ここで、Ｔｆ(b) は、２×２光スイッチと３×３光スイッチの内部光路長が等しいとすると、最大固定遅延量Ｔｆ(m) からＮ×１光スイッチ１８，１９の光路長とＮ×１光スイッチ１８，１９から選択された３×３光スイッチ１６ｉ，１７ｉまでの光路長を引いた値である。

ここで、式（１０）および式（１１）より、本実施形態における離散的光路長調整装置と従来の方法による離散的光路長調整装置との最小光路長の差分ΔＴmin 、最大光路長の差分ΔＴmax 、可変光路長ΔＴvar は、
ΔＴmin ＝Ｔmin(c) −Ｔmin
＝Ｔｆ(b) −Ｔｆ(j)
ΔＴmax ＝Ｔmax(c) −Ｔmax
＝Ｔｆ(b) −Ｔｆ(m)
ΔＴmin ＝Ｔvar(c) −Ｔvar
＝ＴＦ(m)
…(12)
となる。

以上より、本実施形態によれば式（１２）の最小光路長（最小固定遅延）をΔＴmin 減少させ、かつ、可変光路長をΔＴvar 拡大することが可能になることが分かる。
また、本実施形態において、式(２)を満たすｈが１以上の場合には、ｎ＜ｎ＋ｐ＜ｎ＋ｈの範囲のｎ＋ｐ番目の３×３光スイッチ１６（ｎ＋ｐ），１７（ｎ＋ｐ）を２×２光スイッチに置き換えてもよい。

また、本実施形態を非特許文献２のような無瞬断切替システムの光路長調整装置として用いて現用光線路との二重化を行うことも可能である。この場合には、非特許文献２に示されているように、先ず通信光とは異なる試験光によるチャープパルスの干渉を利用した光路差計測手段により光路長調整装置が実現するべき光路長を求める。これに応じて、Ａ，Ｂ何れかの系統を現用線路と二重化する迂回路とするために必要な光スイッチ群の経路パターン（ＯＮ／ＯＦＦパターン）を求めることになる。そのパターンが実際に実現されるまでの間は、両系統の導通は遮断されていなければならないが、これは例えばＮ×１スイッチへ入力ポートとして３×３光スイッチと接続していないポートを選択するか、Ｎ×１スイッチの出力先に光遮断スイッチを設ければよい。そして先ず、現用線路と二重化を行う系統において、３×３光スイッチ群が構成すべき経路パターンを３×３光スイッチの出力選択およびＮ×１光スイッチの出力選択設定を行う制御装置で実現した後、ＯＦＦにしておいた光遮断スイッチＯＮに切り替えれば、全体として必要な経路パターンが完成すると同時に当該経路に光が導通し、現用線路との二重化が達成される。

（第２の実施形態）
図４は本発明に係る離散的光路長調整装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図４において、３１，３２は光ファイバによる光線路３３をＡ系統の光線路３４とＢ系統の光線路３５に２分岐するための波長無依存光カプラ（ＷＩＣ）、（３６１０，３６１１，３６２０，３６２１，…，３６ｍ０，３６ｍ１），（３８１０，３８１１，３８２０，３８２１，…３８ｍ０，３８ｍ１）はそれぞれＡ，Ｂ系統それぞれの光線路３４，３５に、光路長が2⁰，2¹，2²，…，2^m-1で表される２のべき乗に単位長l₀を乗じて与えられるｍ本の光ファイバの両端を、制御装置４２からの制御指示に応じて選択的に接続する、波長依存性の小さい２×２ポートの光スイッチ（以下、２×２光スイッチと記すものとし、２×２光スイッチ群３６，３８の表記で総称する）、３７１〜３７（ｍ−１），３９１〜３９（ｍ−１）は２×２光スイッチ群３６，３８の各スイッチ出力を入力して、制御装置４２からの制御指示に応じて選択的に出力する１×２ポートの光スイッチ（以下、１×２光スイッチと記すものとし、１×２光スイッチ群３７，３９の表記で総称する）、４０，４１はそれぞれ制御装置４２からの制御指示に応じて、Ａ，Ｂ系統それぞれの光スイッチ３７１〜３７（ｍ−１），３９１〜３９（ｍ−１）の選択出力のいずれかを取り出すＮ×１ポートの光スイッチ（Ｎは１〜ｍ＋１、以下、Ｎ×１光スイッチと記す）である。

すなわち、上記構成による調整装置では、一組の波長無依存光カプラ３１，３２により、波長依存性の小さい２×２ポートの光スイッチ群３６，３８、１×２光スイッチ群３７，３９，Ｎ×１光スイッチ４０，４１からなる２系統の光線路が、Ａ系統の光線路３４とＢ系統の光線路３５として結合され、二重化光線路が構成されている。

図５は上記２×２光スイッチの切替モードについて示している。ＳＷは２×２光スイッチ、Ｉ_１は第１の入力ポート、Ｉ_２は第２の入力ポートである。光スイッチＳＷにおいて、Ｏ_１は第１の出力ポート、Ｏ_２は第２の出力ポートである。図５に示すように２×２光スイッチＳＷは入力２ポートと出力２ポートをstraight（ストレート）またはcross（クロス）結合する２つの切替モードを持ち、２つの切替モードにおける内部光路差は無視できるものとする。

Ａ系統の光線路３４およびＢ系統の光線路３５の各系統のｎ番目の２×２光スイッチ３６ｎ，３８ｎの第１の出力ポートＯ_１とｎ＋１番目の２×２光スイッチ３６（ｎ＋１），３８（ｎ＋１）の第１の入力ポートＩ_１とを接続している光ファイバの光路長とｎ番目の２×２光スイッチ３６ｎ，３８ｎの第２の出力ポートＯ_２とｎ＋１番目の２×２光スイッチ３６（ｎ＋１），３８（ｎ＋１）の第２の入力ポートＩ_２とを接続している光ファイバの光路長は単位長l₀×2^(n+1)/2だけ異なる。ただしｎは奇数である。また、本構成ではｎ番目とｎ＋１番目の２×２光スイッチ３６，３８とｎ＋２番目とｎ＋３番目の２×２光スイッチ３６，３８との間は１×２光スイッチ３７，３９で接続されている。本構成で用いない２×２光スイッチ３６，３８の入出力ポートは無反射終端されている。各系統の１×２光スイッチ３７，３９はそれぞれＮ×１光スイッチ４０，４１と任意の長さの光ファイバにより接続されている。Ｎ×１光スイッチ４０，４１により選択された１×２光スイッチ３７，３９からの光信号のみがＮ×１光スイッチ４０，４１から出力される。

次に、本実施形態における光路長の設定方法について、図４と共に図３に示す制御装置（本実施形態では４２）の光路長調整部に対する制御フローを参照して説明する。
まず、前提条件として、ｎ番目の１×２光スイッチ３７，３９までの各２×２光スイッチ３６，３８間の光路長差のみを利用した最大可変光路長をＴｖ(n) 、ｎ番目の１×２光スイッチ３７，３９までの固定遅延量とｎ番目の１×２光スイッチ３７，３９からＮ×１光スイッチ４０，４１までの固定遅延量を合わせた固定遅延量をＴｆ(n) 、ｎ番目の１×２光スイッチ３７，３９までの設定光路長をＴ(n) とする。また、固定遅延量Ｔｆ(n) の大小関係は、
Ｔｆ(n+1) ≧Ｔｆ(n) …(13)
であるとする。ただし、１≦ｎ≦ｍ/２−１、ｍはＡ系統もしくはＢ系統の２×２光スイッチ３６，３８の総数である。また、光路長を単位長間隔で連続的に調整するためには、
Ｔｖ(n) ≧Ｔｆ(n+h) −Ｔｆ(n) …(14)
を満たす必要がある。ただし、１≦ｎ≦ｍ/２−２である。本発明では式(１４)が満たされるとする。

式(１４)が満たされる場合に、Ｎ×１光スイッチ４０，４１への入力はｎ番目の１×２光スイッチ３７，３９の出力からｎ＋ｈ番目の１×２光スイッチ３７，３９の出力へ切り替えられる。よって、光路長調整部の最小固定遅延量Ｔmin は式(１４)を満たす最小のｎをｊとすると、
Ｔmin ＝Ｔｆ(j) …(15)
である。ただし、１≦ｊ≦ｍ/２-２である。

このとき、設定したい光路長Ｔの値に応じた光路長設定方法について以下に述べる。
設定したい光路長Ｔと、光路長調整部の最小固定遅延量Ｔｆ(j) とＮ×１光スイッチ４０，４１の経路の選択で変化する光路長調整部のぞれぞれの固定遅延量Ｔｆ(n) (ｊ＋１≦ｎ≦ｍ/２−１)の差分との大小関係を比較する工程５００では、設定したい光路長Ｔと光路長調整部の固定遅延差分ＴＦ(n) を比較する。ただし、
ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j) …(16)
である。ただし、ｊ＋１≦ｎ≦ｍ/２−１である。

工程５００における判定により設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n) より小さい場合は、工程５０１により、以下のように１×２光スイッチ３７，３９およびＮ×１光スイッチ４０，４１および２×２光スイッチ３６，３８を制御装置４２によって制御する。

まず、設定したい光路長Ｔが全ての固定遅延差分ＴＦ(n) に対して、
０≦Ｔ＜ＴＦ(n) …(17)
のときは、式(１６)および式(１７)より、
Ｔ＜ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j)
≦Ｔｖ(j) ＝l₀(２^ｊ−１) …(18)
となる。よって、ｊ番目の１×２光スイッチ３７，３９までを用いて設定したい光路長Ｔを設定する。ここで、l₀は単位光路長、１≦ｊ≦ｍ/２−２である。よって、Ｎ×１光スイッチ41-42の入力としてｊ番目の１×２光スイッチ３７，３９からの出力を選択し、ｊ番目の１×２光スイッチ３７，３９までの設定光路長Ｔ(j) を、
Ｔ(j) ＝Ｔ …(19)
とする。

上記工程５００における判定により、設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n) 以上の場合は、工程５０２により、以下のように前記１×２光スイッチ３７，３９およびＮ×１光スイッチ４０，４１および２×２光スイッチ３６，３８を制御装置４２によって制御する。

まず、設定したい光路長Ｔよりも小さい固定遅延差分ＴＦ(n) の中で最も大きな固定遅延差分ＴＦ(n) とし、ｋ番目の固定遅延差分ＴＦ(k) とすると、Ｎ×１光スイッチ４０，４１の入力としてｋ番目の１×２光スイッチ３７，３９の出力を選択する。

次に、ｋ番目の１×２光スイッチ３７，３９までの設定光路長Ｔ(k) には、設定したい光路長Ｔから固定遅延差分ＴＦ(k) を差し引いた設定光路長Ｔｖを設定する。ただし、
Ｔｖ＝Ｔ−ＴＦ(k) …(20)
である。また、ｋ番目の１×２光スイッチ３７，３９までの設定光路長Ｔ(k)は、
Ｔ(k) ＝Ｔｖ …(21)
である。

以上説明したように、図３に示す工程５００〜５０２により光路長の設定を行う。ここで、本実施形態における光路長調整部の最小光路長Ｔmin 、最大光路長Ｔmax 、可変光路長Ｔvar は、光路長調整部の一系統がｍ個の２×２光スイッチ３６，３８で構成されているとすると、
Ｔmin ＝Ｔｆ(j)
Ｔmax ＝Ｔｆｂ＋Ｔｖ(m)
Ｔvar ＝Ｔmax −Ｔmin
＝Ｔｆｂ−Ｔｆ(j)＋Ｔｖ(m)
…(22)
となる。Ｔｆｂは最終段の２×２光スイッチ３６，３８までの固定遅延と最終段の２×２光スイッチ３６，３８からＮ×１光スイッチ４０，４１までの固定遅延を合せた値である。

次に従来の方法による離散的光路長調整装置の最小光路長Ｔmin(c) 、最大光路長Ｔmax(c) および可変光路長Ｔvar(c) は、以下のようになる。
Ｔmin(c) ＝Ｔｆ(b)
Ｔmax(c) ＝Ｔｆ(b) ＋Ｔｖ(m)
Ｔvar(c) ＝Ｔmax(c) −Ｔmin(c)
＝Ｔｖ(m)
…(23)
Ｔｆ(b)は最大固定遅延量ＴｆｂからＮ×１光スイッチ４０，４１の光路長と前記Ｎ×１光スイッチ４０，４１から２×２光スイッチ３６，３８までの光路長と一系統全ての１×２光スイッチ３７，３９の光路長を引いた値である。

ここで、式（２２）および式（２３）より、本実施形態における前記離散的光路長調整装置と従来の方法による離散的光路長調整装置と最小光路長の差分ΔＴmin 、最大光路長の差分ΔＴmax 、可変光路長ΔＴvar は、
ΔＴmin ＝Ｔmin(c)−Ｔmin
＝Ｔｆ(b) −Ｔｆ(j)
ΔＴmax ＝Ｔmax(c)−Ｔmax
＝Ｔｆｂ−Ｔｆ(b)
ΔＴmin ＝Ｔvar(c) −Ｔvar
＝Ｔｆｂ−Ｔｆ(j)
…(24)
以上より、本実施形態によれば、式（１２）の最小光路長(最小固定遅延)をΔＴmin 減少させ、かつ、可変光路長をΔＴvar 拡大することが可能になることが分かる。

また、本実施形態において、式(１４)を満たすｈが１以上の場合には、ｎ＜ｎ＋ｐ＜ｎ＋ｈの範囲のｎ＋ｐ番目の１×２光スイッチ３７，３９を取り除き、取り除いた１×２光スイッチ３７，３９の両端に接続されている２×２光スイッチ３６，３８同士を接続してもよい。

（第３の実施形態）
図６は本発明に係る離散的光路長調整装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。図６において、５１，５２は光ファイバによる光線路５３をＡ系統の光線路５４とＢ系統の光線路５５に２分岐するための波長無依存光カプラ（ＷＩＣ）、５６１〜５６ｍ，５８１〜５８ｍはそれぞれＡ，Ｂ系統それぞれの光線路５４，５５に、光路長が2⁰，2¹，2²，…，2^m-1で表される２のべき乗に単位長l₀を乗じて与えられるｍ本の光ファイバの両端を、制御装置６２からの制御指示に応じて選択的に接続する、波長依存性の小さい２×２ポートの光スイッチ（以下、２×２光スイッチと記すものとし、２×２光スイッチ群５６，５８の表記で総称する）、５７１〜５７（ｍ−１），５９１〜５９（ｍ−１）は２×２光スイッチ群５６，５８の各スイッチ出力を入力して、制御装置６２からの制御指示に応じて選択的に出力する１×２ポートの光スイッチ（以下、１×２光スイッチと記すものとし、１×２光スイッチ群５７，５９の表記で総称する）、６０，６１はそれぞれ制御装置６２からの制御指示に応じて、Ａ，Ｂ系統それぞれの光スイッチ５７１〜５７（ｍ−１），５９１〜５９（ｍ−１）の選択出力のいずれかを取り出すＮ×１ポートの光スイッチ（Ｎは１〜ｍ＋１、以下、Ｎ×１光スイッチと記す）である。

すなわち、上記構成による調整装置では、一組の波長無依存光カプラ５１，５２により、波長依存性の小さい２×２ポートの光スイッチ群５６，５８、１×２光スイッチ群５７，５９，Ｎ×１光スイッチ６０，６１からなる２系統の光線路が、Ａ系統の光線路５４とＢ系統の光線路５５として結合され、二重化光線路が構成されている。

図７は上記２×２光スイッチの切替モードについて示している。ＳＷは２×２光スイッチ、Ｉ_１は第１の入力ポート、Ｉ_２は第２の入力ポート、Ｏ_１は第１の出力ポート、Ｏ_２は第２の出力ポートである。図７に示すように、２×２光スイッチＳＷは入力２ポートと出力２ポートをstraight（ストレート）またはcross（クロス）結合する２つの切替モードを持ち、２つの切替モードにおける内部光路差は無視できるものとする。

Ａ系統５４およびＢ系統５５の各系統のｎ番目の２×２光スイッチ５６ｎ，５８ｎは第１の入力ポートＩ_１から入力された光が第１の出力ポートＯ_１から出力される切替モードがstraightの光経路と第１の入力ポートＩ_１から入力された光が第２の出力ポートＯ_２から出力された後に第２の入力ポートＩ_２から入力された光が第１の出力ポートＯ_１から出力される切替モードがcrossの光経路の光路長が単位長l₀×2^n-1だけ異なるように導波路（光ファイバ）により接続されている。各系統のｎ番目の２×２光スイッチとｎ＋１番目の２×２光スイッチはｎ番目の２×２光スイッチの第１の出力ポートＯ_１とｎ＋１番目の２×２光スイッチの第１の入力ポートＩ_１で１×２光スイッチ５７，５９により接続されている。各系統の１×２光スイッチ５７，５９はそれぞれＮ×１光スイッチ６０，６１と任意の長さの光ファイバにより接続されている。Ｎ×１光スイッチ６０，６１により選択された１×２光スイッチ５７，５９からの光信号のみがＮ×１光スイッチ６０，６１から出力される。

次に本実施形態における光路長の設定方法について、図６と共に図３示す制御装置（本実施形態では６２）の光路長調整部に対する制御フローを参照して説明する。
まず、前提条件として、ｎ番目の１×２光スイッチ５７ｎ，５９ｎまでの各２×２光スイッチ５６，５８間の光路長差のみを利用した最大可変光路長をＴｖ(n)、ｎ番目の１×２光スイッチ５７ｎ，５９ｎまでの固定遅延量とｎ番目の１×２光スイッチ５７ｎ，５９ｎからＮ×１光スイッチ６０，６１までの固定遅延を合せた固定遅延量をＴｆ(n) 、ｎ番目の１×２光スイッチ５７ｎ，５９ｎまでの設定光路長をＴ(n)とする。また、固定遅延Ｔｆ(n)の大小関係は、
Ｔｆ(n+1) ≧Ｔｆ(n) …(25)
であるとする。ただし、１≦ｎ≦ｍ−２、ｍはＡ系統もしくはＢ系統の前記２×２光スイッチ５６，５８の総数である。

また、光路長を単位長間隔で連続的に調整するためには、
Ｔｖ(n) ≧Ｔｆ(n+h) −Ｔｆ(n) …(26)
を満たす必要がある。ただし、１≦ｎ≦ｍ−２である。
本実施形態では式(２６)が満たされるとする。式(２６)が満たされる場合に、Ｎ×１光スイッチ６０，６１への入力はｎ番目の１×２光スイッチ５７ｎ，５９ｎの出力からｎ＋ｈ番目の１×２光スイッチ５７（ｎ＋ｈ），５９（ｎ＋ｈ）の出力へ切り替えられる。よって、離散的光路長調整の最小固定遅延量Ｔmin は式(２６)を満たす最小のｎをｊとすると、
Ｔmin ＝Ｔｆ(j) …(27)
である。ただし、１≦ｊ≦ｍ-１である。このとき、設定したい光路長Ｔの値に応じた光路長設定方法について以下に述べる。

設定したい光路長Ｔと、光路長調整部の最小固定遅延量Ｔｆ(j) とＮ×１光スイッチ６０，６１の経路の選択で変化する光路長調整部のぞれぞれの固定遅延Ｔｆ(n) (ｊ＋１≦ｎ≦ｍ−１)の差分との大小関係を比較する工程５００では、設定したい光路長Ｔと光路長調整部の固定遅延差分ＴＦ(n) を比較する。ただし、
ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j) …(28)
である。ただし、ｊ＋１≦ｎ≦ｍ−１である。

上記の工程５００における判定により、設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n) より小さい場合は、工程５０１により、以下のように１×２光スイッチ５７，５９およびＮ×１光スイッチ６０，６１および２×２光スイッチ５６，５８を制御装置６２によって制御する。

まず、設定したい光路長Ｔが全ての固定遅延差分ＴＦ(n) に対して、
０≦Ｔ＜ＴＦ(n) …(29)
のときは、式(２８)および式(２９)より
Ｔ＜ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j)
≦Ｔｖ(j) ＝l₀(２^ｊ−１) …(30)
となる。よって、ｊ番目の１×２光スイッチ５７ｊ，５９ｊまでを用いて設定したい光路長Ｔを設定する。ここで、l₀は単位光路長、１≦ｊ≦ｍ-１である。よって、Ｎ×１光スイッチ６０，６１の入力としてｊ番目の前記１×２光スイッチ５７ｊ，５９ｊの出力を選択し、ｊ番目の１×２光スイッチ５７ｊ，５９ｊまでの設定光路長Ｔ(j) を、
Ｔ(j) ＝Ｔ …(31)
とする。

工程５００における判定により、設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n)以上の場合は、工程５０２により、以下のように１×２光スイッチ５７，５９およびＮ×１光スイッチ６０，６１および２×２光スイッチ５６，５８を制御装置６２によって制御する。

まず、設定したい光路長Ｔよりも小さい固定遅延差分ＴＦ(n) の中で最も大きな固定遅延差分ＴＦ(n) をｋ番目の固定遅延差分ＴＦ(k) とすると、Ｎ×１光スイッチ６０，６１の入力としてｋ番目の１×２光スイッチ５７ｋ，５９ｋの出力を選択する。

次に、ｋ番目の１×２光スイッチ５７ｋ，５９ｋまでの設定光路長Ｔ(k)には、設定したい光路長Ｔから固定遅延差分ＴＦ(k) を差し引いた設定光路長Ｔｖを設定する。ただし、
Ｔｖ＝Ｔ−ＴＦ(k) …(32)
である。また、ｋ番目の１×２光スイッチ５７ｋ，５９ｋまでの設定光路長Ｔ(k) は、
Ｔ(k) ＝Ｔｖ …(33)
である。

以上説明したように、図３に示す工程５００、工程５０１および工程５０２により、光路長の設定を行う。
ここで、本実施形態における離散的光路長調整装置の最小光路長Ｔmin 、最大光路長Ｔmax 、可変光路長Ｔvar は、光路長調整部の一系統がｍ個の２×２光スイッチ５６，５８で構成されているとすると、
Ｔmin ＝Ｔｆ(j)
Ｔmin ＝Ｔｆｂ’＋Ｔｖ(m)
Ｔvar ＝Ｔmax −Ｔmin
＝Ｔｆｂ’−Ｔｆ(j) ＋Ｔｖ(m)
…(34)
となる。

Ｔｆｂ’は最終段の２×２光スイッチ５６，５８までの固定遅延量と最終段の２×２光スイッチ５６，５８からＮ×１光スイッチ６０，６１までの固定遅延量とを合わせた値である。
次に従来の方法による離散的光路長調整装置の最小光路長Ｔmin(c)、最大光路長Ｔmax(c)および可変光路長Ｔvar(c)は、以下のようになる。
Ｔmin(c) ＝Ｔｆ(b)
Ｔmax(c) ＝Ｔｆ(b) ＋Ｔｖ(m)
Ｔvar(c) ＝Ｔmax(c) −Ｔmin(c)
＝Ｔｖ(m)
…(35)
Ｔｆ(b)は最大固定遅延量Ｔｆｂ’からＮ×１光スイッチ６０，６１の光路長とＮ×１光スイッチ６０，６１から最終段の２×２光スイッチ５６，５８までの光路長と一系統全ての１×２光スイッチ５７，５９の光路長を引いた値である。

ここで、式（３４）および式（３５）より、本実施形態における離散的光路長調整装置と従来の方法による離散的光路長調整装置との最小光路長の差分ΔＴmin 、最大光路長の差分ΔＴmax 、可変光路長ΔＴvar は、
ΔＴmin ＝Ｔmin(c) −Ｔmin
＝Ｔｆ(b)−Ｔｆ(j)
ΔＴmax ＝Ｔmax(c) −Ｔmax
＝Ｔｆｂ’−Ｔｆ(b)
ΔＴmin ＝Ｔvar(c) −Ｔvar
＝Ｔｆｂ’−Ｔｆ(j)
…(36)
以上より、本実施形態によれば、式（３６）の最小光路長（最小固定遅延量）をΔＴmin 減少させ、かつ、可変光路長をΔＴvar 拡大することが可能になることが分かる。

また、本実施形態において、式(２６)を満たすｈが１以上の場合には、ｎ＜ｎ＋ｐ＜ｎ＋ｈの範囲のｎ＋ｐ番目の１×２光スイッチ５７，５９を取り除き、取り除いた１×２光スイッチ５７，５９の両端に接続されている２×２光スイッチ５６，５８同士を接続するようにしてもよい。

（第４の実施形態）
図８は本発明に係る離散的光路長調整装置の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。図８において、７１，７２は光ファイバによる光線路７３をＡ系統の光線路７４とＢ系統の光線路７５に２分岐するための波長無依存光カプラ（ＷＩＣ）、７６１〜７６ｍ，７８１〜７８ｍはそれぞれＡ，Ｂ系統それぞれの光線路７４，７５に、光路長が2⁰，2¹，2²，…，2^m-1で表される２のべき乗に単位長l₀を乗じて与えられるｍ本の光ファイバの両端を、制御装置８２からの制御指示に応じて選択的に接続する、波長依存性の小さい２×２ポートの光スイッチ（以下、２×２光スイッチと記すものとし、２×２光スイッチ群７６，７８の表記で総称する）、７７１〜７７（ｍ−１），７９１〜７９（ｍ−１）は２×２光スイッチ群７６，７８の各スイッチ出力を入力して、制御装置８２からの制御指示に応じて選択的に出力する１×２ポートの光スイッチ（以下、１×２光スイッチと記すものとし、１×２光スイッチ群７７，７９の表記で総称する）、８０，８１はそれぞれ制御装置８２からの制御指示に応じて、Ａ，Ｂ系統それぞれの光スイッチ７７１〜７７（ｍ−１），７９１〜７９（ｍ−１）の選択出力のいずれかを取り出すＮ×１ポートの光スイッチ（Ｎは１〜ｍ＋１、以下、Ｎ×１光スイッチと記す）である。

すなわち、上記構成による調整装置では、一組の波長無依存光カプラ７１，７２により、波長依存性の小さい２×２ポートの光スイッチ群７６，７８、１×２光スイッチ群７７，７９，Ｎ×１光スイッチ８０，８１からなる２系統の光線路が、Ａ系統の光線路７４とＢ系統の光線路７５として結合され、二重化光線路が構成されている。

上記２×２光スイッチの切替モードは、図５にて説明したように、入力２ポートと出力２ポートをstraightまたはcross結合する２つの切替モードを持ち、２つの切替モードにおける内部光路差は無視できるものとする。
Ａ系統７４およびＢ系統７５の各系統のｎ番目の２×２光スイッチ７６ｎ，７８ｎの第１の出力ポートＯ_１とｎ＋１番目の前記２×２光スイッチ７６（ｎ＋１），７８（ｎ＋１）の第１の入力ポートＩ_１とを接続している光ファイバの光路長とｎ番目の２×２光スイッチ７６ｎ，７８ｎの第２の出力ポートＯ_２と１×２光スイッチ７７，７９とｎ＋１番目の２×２光スイッチ７６（ｎ＋１），７８（ｎ＋１）の第２の入力ポートＩ_２とを接続している光経路の光路長は単位長l₀×2^n-1だけ異なる。本構成で用いない２×２光スイッチ７６，７８の入出力ポートは無反射終端されている。

各系統の１×２光スイッチ７７，７９はそれぞれＮ×１光スイッチ８０，８１と任意の長さの光ファイバにより接続されている。Ｎ×１光スイッチ８０，８１により選択された１×２光スイッチ７７，７９からの光信号のみがＮ×１光スイッチ８０，８１より出力される。

次に本実施形態における光路長の設定方法について、図８と共に図３に示す制御装置（本実施形態では８２）の光路長調整部に対する制御フローを参照して説明する。
まず、前提条件として、ｎ番目の１×２光スイッチ７７，７９までの各２×２光スイッチ７６，７８間の光路長差のみを利用した最大可変光路長をＴｖ(n) 、ｎ番目の前記１×２光スイッチ７７，７９までの固定遅延量とｎ番目の１×２光スイッチ７７，７９からＮ×１光スイッチ８０，８１までの固定遅延量を合わせた固定遅延量をＴｆ(n) 、ｎ番目の１×２光スイッチ７７，７９までの設定光路長をＴ(n) とする。また、固定遅延Ｔｆ(n) の大小関係は、
Ｔｆ(n+1) ≧Ｔｆ(n) …(37)
であるとする。ただし、１≦ｎ≦ｍ−２、ｍはＡ系統もしくはＢ系統の２×２光スイッチ７６，７８の総数である。

また、光路長を単位長間隔で連続的に調整するためには、
Ｔｖ(n) ≧Ｔｆ(n+h) −Ｔｆ(n) …(38)
を満たす必要がある。ただし、２≦ｎ≦ｍ−２である。
本実施形態では式(３８)が満たされるとする。式(３８)が満たされる場合に、Ｎ×１光スイッチ８０，８１への入力はｎ番目の１×２光スイッチ７７，７９からの出力からｎ＋ｈ番目の１×２光スイッチ７７，７９からの出力へ切り替えられる。よって、光路長調整部の最小固定遅延量Ｔmin は式(３８)を満たす最小のｎをｊとすると、
Ｔmin ＝Ｔｆ(j) …(39)
である。ただし、２≦ｊ≦ｍ-２である。

このとき、設定したい光路長Ｔの値に応じた光路長設定方法について以下に述べる。
設定したい光路長Ｔと、光路長調整部の最小固定遅延量Ｔｆ(j) とＮ×１光スイッチ８０，８１の経路の選択で変化する光路長調整部のぞれぞれの固定遅延量Ｔｆ(n) （ｊ＋１≦ｎ≦ｍ−１）の差分との大小関係を比較する工程５００では、設定したい光路長Ｔと光路長調整部の固定遅延差分ＴＦ(n) を比較する。ただし、
ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j) …(40)
である。また、ｊ＋１≦ｎ≦ｍ−１である。

工程５００における判定により、設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n) より小さい場合は、工程５０１により、以下のように１×２光スイッチ７７，７９およびＮ×１光スイッチ８０，８１および２×２光スイッチ７６，７８を制御装置８２によって制御する。

まず、設定したい光路長Ｔが全ての固定遅延差分ＴＦ(n) に対して、
０≦Ｔ＜ＴＦ(n) …(41)
のときは、式(４０)および式(４１)より、
Ｔ＜ＴＦ(n) ＝Ｔｆ(n) −Ｔｆ(j)
≦Ｔｖ(j) ＝l₀(２^ｊ-1−１) …(42)
となる。よって、ｊ番目の１×２光スイッチ７７，７９までを用いて設定したい光路長Ｔを設定する。ここで、l₀は単位光路長、２≦ｊ≦ｍ−２である。よって、Ｎ×１光スイッチ８０，８１の入力としてｊ番目の１×２光スイッチ７７，７９からの出力を選択し、ｊ番目の１×２光スイッチ７７，７９までの設定光路長Ｔ(j) を、
Ｔ(j) ＝Ｔ …(43)
とする。

工程５００における判定により、設定したい光路長Ｔが固定遅延差分ＴＦ(n) 以上の場合は、工程５０２により、以下のように１×２光スイッチ７７，７９およびＮ×１光スイッチ８０，８１および２×２光スイッチ７６，７８を制御装置８２によって制御する。

まず、設定したい光路長Ｔよりも小さい前記固定遅延差分ＴＦ(n) の中で最も大きな固定遅延差分ＴＦ(n) をｋ番目の固定遅延差分ＴＦ(k) とすると、Ｎ×１光スイッチ８０，８１の入力としてｋ番目の１×２光スイッチ７７，７９の出力を選択する。

次に、ｋ番目の１×２光スイッチ７７，７９までの設定光路長Ｔ(k) には、設定したい光路長Ｔから固定遅延差分ＴＦ(k) を差し引いた設定光路長Ｔｖを設定する。ただし、
Ｔｖ＝Ｔ−ＴＦ(k) …(44)
である。また、ｋ番目の１×２光スイッチ７７，７９までの設定光路長Ｔ(k) は、
Ｔ(k) ＝Ｔｖ …(45)
である。

以上説明したように、図３に示す工程５００、工程５０１および前記工程５０２により光路長の設定を行う。
ここで、本実施形態における離散的光路長調整装置の最小光路長Ｔmin 、最大光路長Ｔmax 、可変光路長Ｔvarは、離散的光路長調整装置の一系統がｍ個の２×２光スイッチ７６ｍ，７８ｍで構成されているとすると
Ｔmin ＝Ｔｆ(j)
Ｔmax ＝Ｔｆｂ’’＋Ｔｖ(m)
Ｔvar ＝Ｔmax −Ｔmin
＝Ｔｆｂ’’−Ｔｆ(j) ＋Ｔｖ(m)
…(46)
となる。

Ｔｆｂ’’は最終段の２×２光スイッチ７６，７８までの固定遅延量と最終段の２×２光スイッチ７６，７８からＮ×１光スイッチ８０，８１までの固定遅延量を合せた値である。
次に、従来の方法による離散的光路長調整装置の最小光路長Ｔmin(c) 、最大光路長Ｔmax(c) および可変光路長Ｔvar(c) は、以下のようになる。
Ｔmin(c) ＝Ｔｆ(b)
Ｔmax(c) ＝Ｔｆ(b) ＋Ｔｖ(m)
Ｔvar(c) ＝Ｔmax(c) −Ｔmin(c)
＝Ｔｖ(m)
…(47)
ここで、Ｔｆ(b) は最大固定遅延Ｔｆｂ’’からＮ×１光スイッチ８０，８１の光路長とＮ×１光スイッチ８０，８１から２×２光スイッチ７６，７８までの光路長と一系統全ての１×２光スイッチ７７，７９の光路長を引いた値である。

式（４６）および式（４７）より、本実施形態における離散的光路長調整装置と従来の方法による離散的光路長調整装置との最小光路長の差分ΔＴmin 、最大光路長の差分ΔＴmax 、可変光路長ΔＴvar は、
ΔＴmin ＝Ｔmin(c) −Ｔmin
＝Ｔｆ(b) −Ｔｆ(j)
ΔＴmax ＝Ｔmax(c) −Ｔmax
＝Ｔｆｂ’’−Ｔｆ(b)
ΔＴmin ＝Ｔvar(c) −Ｔvar
＝Ｔｆｂ−Ｔｆ(j)
…(48)
以上より、本実施形態によれば、式（４８）の最小光路長（最小固定遅延量）をΔＴmin 減少させ、かつ、可変光路長をΔＴvar 拡大することが可能になることが分かる。

また、本実施形態において、式(３８)を満たすｈが１以上の場合には、ｎ＜ｎ＋ｐ＜ｎ＋ｈの範囲のｎ＋ｐ番目の１×２光スイッチ７７，７９を取り除き、取り除いた１×２光スイッチ７７，７９の両端に接続されている２×２光スイッチ７６，７８同士を接続するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、固定遅延を最小化するとともに可変光路長範囲を拡大することが可能となる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。要するに本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１１，１２，３１，３２，５１，５２，７１，７２…波長無依存光カプラ（ＷＩＣ）
１３，３３，５３，７３…光線路
１４，３４，５４，７４…Ａ系統光線路
１５，３５，５５，７５…Ｂ系統光線路
１６，１７…３×３光スイッチ
１８，１９，４０，４１，６０，６１，８０，８１…Ｎ×１光スイッチ
２０，４２，６２，８２…制御装置
３６，３８，５６，５８，７６，７８…２×２光スイッチ
３７，３９，５７，５９，７７，７９…１×２光スイッチ

Claims

光信号の遅延時間を変化させる離散的光路長調整装置において、
光路長が順に２のべき乗に単位長を乗じて与えられる複数の遅延光ファイバと、
前記複数の遅延光ファイバを選択的に直列接続して任意の遅延時間を生成する複数の切替光スイッチ手段と、
前記複数の切替光スイッチ手段のうち、任意の出力を選択して出力する選択光スイッチ手段と、
前記複数の切替光スイッチ手段の切り替え及び選択光スイッチ手段の選択を制御する制御手段と
を具備し、
前記制御手段は、指定遅延時間に合わせて前記複数の切替光スイッチ手段を選択的に切り替えて前記遅延光ファイバを直列接続させ、最終段の遅延光ファイバの出力を前記選択光スイッチ手段により選択出力させることを特徴とする離散的光路長調整装置。
前記複数の切替光スイッチ手段は、それぞれ前記複数の遅延光ファイバを選択的に直列接続させると共に、いずれかの出力ポートを外部出力ポートとする３×３光スイッチであり、
前記選択光スイッチ手段は、前記３×３光スイッチそれぞれの外部出力ポートのうちいずれかの出力を選択することを特徴とする請求項１記載の離散的光路長調整装置。
前記複数の切替光スイッチ手段は、前記複数の遅延光ファイバそれぞれの両端に配置され、選択的に直列経路に挿入する一対の２×２光スイッチ群と、前記一対の光スイッチ群それぞれの出力を選択的に外部出力する１×２光スイッチ群とを備え、
前記選択光スイッチ手段は、前記１×２光スイッチ群のうちいずれかの出力を選択することを特徴とする請求項１記載の離散的光路長調整装置。
前記複数の切替光スイッチ手段は、前記複数の遅延光ファイバそれぞれに対応して設けられ、個別に直列経路に挿入する複数の２×２光スイッチ群と、前記複数の２×２光スイッチそれぞれの出力を選択的に外部出力する１×２光スイッチ群とを備え、
前記選択光スイッチ手段は、前記１×２光スイッチ群のうちいずれかの出力を選択することを特徴とする請求項１記載の離散的光路長調整装置。
前記複数の切替光スイッチ手段は、前記複数の遅延光ファイバそれぞれの入出力端で個別に直列経路に挿入させ、一方の出力ポートを外部出力とする複数の２×２光スイッチ群を備え、
前記選択光スイッチ手段は、前記複数の２×２光スイッチ群のうちいずれかの外部出力を選択することを特徴とする請求項１記載の離散的光路長調整装置。
前記複数の遅延光ファイバには、単位長×1/2の長さのオフセットを与える光ファイバが選択的に接続されることを特徴とする請求項１記載の離散的光路長調整装置。
光路長が順に２のべき乗に単位長を乗じて与えられる複数の遅延光ファイバを選択的に直列接続して任意の遅延時間を生成する離散的光路長調整方法において、
前記複数の遅延光ファイバを直列接続させる光スイッチのうち、最終段の遅延出力を得る光スイッチの出力を選択的に出力することを特徴とする離散的光路長調整方法。