JP2016158230A - Optical cross-connect device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical cross-connect device miniaturized by configuring a circuit, which is conventionally configured of a plurality of WSS switches (wavelength selection switches), with a single module.SOLUTION: The optical cross-connect device includes N sets of wavelength selection switching means which includes optical switch means, having N sets of light split means 101 connected to the input port of the device, for connecting a signal, having a desired wavelength at a desired port among input wavelength multiplex signals, to an output port of the device through space optical circuits 102, 103. The output port of each light split means 101 is either connected to the input ports of mutually different wavelength selection switching means, or directly formed to be the output port of the device. is made the output port of the direct device. The input port of each wavelength selection switching means is either connected to the output ports of mutually different light split means 101, or directly formed to be the input port of the device, or terminated inside the device. The input/output ports of the light split means 101 and the wavelength selection switching means are configured to be integrated as a single planar optical wave circuit on an identical plane.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光通信ネットワークに用いられる光クロスコネクト装置に関するものである。   The present invention relates to an optical cross-connect device used in an optical communication network.

インターネットの普及に伴い、データ通信ネットワークに対する需要が爆発的に伸びており、これを支える光通信ネットワークに対する大容量化と柔軟なカスタマイズ機能の要求がますます大きくなっている。このような光通信ネットワークに対する要求に対し、大容量化の観点では波長多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)通信が実用化されており、柔軟なカスタマイズ機能の観点ではWDM化された信号波長ごとに方路を選択するスイッチング機能を備える1入力N出力(あるいはN入力1出力)波長選択スイッチ(WSS: Wavelength Selective Switch)が開発され、WSSを活用した光クロスコネクト(OXC: Optical Cross Connect)装置が導入されつつある。   With the spread of the Internet, the demand for data communication networks has exploded, and the demand for larger capacity and flexible customization functions for the optical communication networks that support this has been increasing. In response to such demands on optical communication networks, wavelength division multiplexing (WDM) communication has been put into practical use from the viewpoint of increasing capacity, and from the viewpoint of a flexible customization function, a method for each WDM signal wavelength is used. A 1-input N-output (or N-input 1-output) wavelength selective switch (WSS) with a switching function to select a path was developed, and an optical cross connect (OXC) device utilizing WSS was introduced. It is being done.

B. Collings, “New devices enabling software-defined optical networks,” IEEE Communications Magazine, Volume 51, Issue 3, pp 66-71 (2013).B. Collings, “New devices enabling software-defined optical networks,” IEEE Communications Magazine, Volume 51, Issue 3, pp 66-71 (2013). K. Seno, K. Suzuki, N. Ooba, T. Watanabe, M. Itoh, T. Sakamoto, T. Takahashi, “Spatial beam transformer for wavelength selective switch consisting of silica-based planar lightwave circuit,” Proceedings of OFC/NFOEC 2012, JTh2A.5K. Seno, K. Suzuki, N. Ooba, T. Watanabe, M. Itoh, T. Sakamoto, T. Takahashi, “Spatial beam transformer for wavelength selective switch consisting of silica-based planar lightwave circuit,” Proceedings of OFC / NFOEC 2012, JTh2A.5

導入されつつある光クロスコネクト装置においては、一般にブロードキャスト&セレクト型と呼ばれる構成が採用されている。当該の典型的な構成は、N個の1入力N出力の光スプリッタと、N個のN入力1出力WSSとを編込んで接続する構成である(非特許文献1)。   In an optical cross-connect device being introduced, a configuration generally called a broadcast & select type is adopted. The typical configuration is a configuration in which N 1-input N-output optical splitters and N N-input 1-output WSSs are incorporated and connected (Non-Patent Document 1).

一般に通信装置は、局舎内での占有容積を削減することで、設置コストを低減することが求められるが、既存のブロードキャスト&セレクト型の光クロスコネクト装置では、N個のWSSモジュールが必要となるため、少なくともWSS N台分のサイズ(容積)を占有せざるを得ず、このサイズ(容積)が制限要因となって小型化できないという課題があった。   In general, communication devices are required to reduce the installation cost by reducing the occupied volume in the office building, but the existing broadcast & select type optical cross-connect device requires N WSS modules. Therefore, at least the size (volume) of N WSSs must be occupied, and there is a problem that the size (volume) becomes a limiting factor and cannot be miniaturized.

本発明は上記の課題を解決するものであり、従来の光クロスコネクト装置ではN個のWSSモジュールで構成されていた回路を1つの(WSSモジュールの大きさとほとんど変わらない)モジュールで構成し、サイズを約1/Nに小さくすることによって、従来と比較して抜本的な小型化を実現可能な以下のような光クロスコネクト装置を提供するものである。すなわち、   The present invention solves the above-mentioned problem, and a circuit configured with N WSS modules in a conventional optical cross-connect device is configured with one module (which is almost the same as the size of a WSS module). Is reduced to about 1 / N, and the following optical cross-connect device capable of drastically reducing the size as compared with the prior art is provided. That is,

(発明の構成1)
装置の入力ポートに接続された1個の入力ポートとL個の出力ポートを備える光分流手段をN組備え、
M個の入力ポートと1個の出力ポートを有し、入力された波長多重信号のうち所望のポートの所望の波長の信号を空間光学回路を経由して装置の出力ポートに結合させる光スイッチ手段からなる波長選択スイッチ手段をN組備え、
各光分流手段の出力ポートは、それぞれ異なる波長選択スイッチ手段の入力ポートに接続されるか、直接装置の出力ポートとされ、
各波長選択スイッチ手段の入力ポートは、それぞれ異なる光分流手段の出力ポートに接続されるか、直接装置の入力ポートとされるか、装置内で終端され、
光分流手段と波長選択スイッチ手段の入出力ポートが同一平面上の単一の平面光波回路として集積されている構造を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
(Structure 1 of the invention)
N sets of optical diversion means comprising one input port and L output ports connected to the input port of the apparatus,
Optical switch means having M input ports and one output port, and coupling a signal of a desired wavelength of a desired port among input wavelength multiplexed signals to an output port of the apparatus via a spatial optical circuit N sets of wavelength selective switch means consisting of
The output port of each optical diversion means is connected to the input port of a different wavelength selective switch means or directly as the output port of the device,
The input port of each wavelength selective switch means is connected to the output port of a different optical diversion means, or is directly input to the apparatus, or terminated in the apparatus,
An optical cross-connect device having a structure in which input / output ports of an optical diversion unit and a wavelength selective switch unit are integrated as a single plane optical wave circuit on the same plane.

(発明の構成2)
発明の構成1記載の前記光クロスコネクト装置において、
N組の波長選択スイッチ手段のi番目(1≦i≦M)の入力ポートが隣接して配置され、
N組の波長選択スイッチ手段の出力ポートが隣接して配置される構造を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
(Configuration 2)
In the optical cross-connect device according to Configuration 1 of the invention,
The i-th (1 ≦ i ≦ M) input ports of N sets of wavelength selective switch means are arranged adjacent to each other,
An optical cross-connect device having a structure in which output ports of N sets of wavelength selective switch means are arranged adjacent to each other.

(発明の構成3)
発明の構成1記載の前記光クロスコネクト装置において、
前記光分流手段は、Y分岐の光スプリッタ、方向性結合器、MMIスプリッタのいずれかからなることを特徴とする光クロスコネクト装置。
(Structure 3 of the invention)
In the optical cross-connect device according to Configuration 1 of the invention,
The optical cross-connect device is characterized in that the optical diversion means is composed of any one of a Y-branch optical splitter, a directional coupler, and an MMI splitter.

(発明の構成4)
発明の構成1記載の前記光クロスコネクト装置において、
N組の前記波長選択スイッチ手段は、おのおの光分流手段に接続されたN組のSBT(Spatial Beam Transformer)回路、および装置の出力ポートに接続された1つのSBT回路を含むことを特徴とする光クロスコネクト装置。
(Configuration 4)
In the optical cross-connect device according to Configuration 1 of the invention,
The N sets of wavelength selective switch means include N sets of Spatial Beam Transformer (SBT) circuits connected to the respective optical diversion means and one SBT circuit connected to the output port of the apparatus. Cross-connect device.

(発明の構成5)
発明の構成1記載の光クロスコネクト装置において、
前記N組の波長選択スイッチ手段を構成する光スイッチ手段は、空間光学回路側に設けられた単一の光スイッチ素子を含んで構成されることを特徴とする光クロスコネクト装置。
(Structure 5 of the invention)
In the optical cross-connect device according to Configuration 1 of the invention,
An optical cross-connect device, wherein the optical switch means constituting the N sets of wavelength selective switch means includes a single optical switch element provided on the spatial optical circuit side.

(発明の構成6)
発明の構成1から5記載の光クロスコネクト装置において、
前記光分流手段の分流比は、前記波長選択スイッチ手段のそれぞれが有する平均損失を相殺し、
前記光分流手段の入力ポートから、前記波長選択スイッチ手段の出力ポートに至る経路の損失を平均化できるように分流比が設定されていることを特徴とする光クロスコネクト装置。
(Structure 6 of the invention)
In the optical cross-connect device according to the first to fifth aspects of the invention,
The diversion ratio of the optical diversion means cancels the average loss of each of the wavelength selective switch means,
An optical cross-connect device, wherein a shunt ratio is set so that a loss of a path from an input port of the optical shunt unit to an output port of the wavelength selective switch unit can be averaged.

(発明の構成7)
発明の構成1から6記載の光クロスコネクト装置において、
前記光分流手段は光減衰機能も備え、
前記光分流手段の光減衰量は、前記波長選択スイッチ手段における挿入損失の入力ポート依存性を相殺し、
前記光分流手段の入力ポートから、前記波長選択スイッチ手段の出力ポートに至る経路の損失を平均化できるように光減衰量が設定されていることを特徴とする光クロスコネクト装置。
(Configuration 7)
In the optical cross-connect device according to the first to sixth aspects of the invention,
The light diversion means also has a light attenuation function,
The optical attenuation amount of the optical diversion means cancels the input port dependency of the insertion loss in the wavelength selective switch means,
The optical cross-connect device is characterized in that the optical attenuation is set so that the loss of the path from the input port of the optical diversion means to the output port of the wavelength selective switch means can be averaged.

本発明の実施の形態1の光クロスコネクト装置を示す図である。It is a figure which shows the optical cross-connect apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の光クロスコネクト装置を示す図である。It is a figure which shows the optical cross-connect apparatus of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の光クロスコネクト装置を示す図である。It is a figure which shows the optical cross-connect apparatus of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4の光クロスコネクト装置における、SBT回路の挿入損失と光分流手段の分岐損失のポート依存性関係を示す図である。It is a figure which shows the port dependence relationship of the insertion loss of an SBT circuit and the branching loss of an optical shunt means in the optical cross-connect apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5の光クロスコネクト装置における、光分流手段の光減衰量と波長選択スイッチ手段の挿入損失のSBT回路依存性の関係を示す図である。It is a figure which shows the SBT circuit dependence relationship of the optical attenuation amount of an optical shunt means, and the insertion loss of a wavelength selection switch means in the optical cross-connect apparatus of Embodiment 5 of this invention. SBT(Spatial Beam Transformer)回路の概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the outline of a SBT (Spatial Beam Transformer) circuit.

[実施の形態1]
本実施の形態1では、本発明の光クロスコネクト装置の一例を開示する。図1はその光学系の概要を示すものである。以下、図を持って本発明を説明する際に、同一の構成要素は同一の番号をもって記述する。
[Embodiment 1]
In the first embodiment, an example of the optical cross-connect device of the present invention is disclosed. FIG. 1 shows an outline of the optical system. Hereinafter, the same components are described with the same numbers when explaining the present invention with reference to the drawings.

本実施の形態では、光分流手段の出力ポート数をL、波長選択スイッチ手段の入力ポート数をM、光分流手段および波長選択スイッチ手段の数をN組とし、全体でN入力N出力の光クロスコネクト装置(L=M=N)を構成する例として、L=4、M=4、N=4の場合を例に説明するが、入出力ポート等の数はこの例に限らないことは明らかである。   In the present embodiment, the number of output ports of the optical shunting means is L, the number of input ports of the wavelength selective switch means is M, and the number of optical shunting means and wavelength selective switch means is N sets. As an example of configuring the cross-connect device (L = M = N), the case of L = 4, M = 4, and N = 4 will be described as an example. However, the number of input / output ports and the like is not limited to this example. it is obvious.

図1において、In1からIn4と記載された4つ(N=4)の光クロスコネクト装置の入力ポートから入力された光信号は平面光波回路(PLC:Planar Light wave Circuit)に入力される。平面光波回路内には、入力ポート毎に1入力4出力(L=4)の光分流手段101−1〜101−4が設けられており、入力信号を4つの出力ポートに分岐して出力する。光分流手段としては、Y分岐の光スプリッタ、方向性結合器、MMIスプリッタ等を用いることができる。   In FIG. 1, optical signals input from input ports of four (N = 4) optical cross-connect devices indicated as In1 to In4 are input to a planar light wave circuit (PLC). In the planar lightwave circuit, 1-input 4-output (L = 4) optical shunting means 101-1 to 101-4 are provided for each input port, and the input signal is branched into four output ports for output. . As the light diversion means, a Y-branch optical splitter, a directional coupler, an MMI splitter, or the like can be used.

光分流手段から出力された信号は、同じ平面光波回路内に形成されたSBT(Spatial Beam Transformer)回路102−1〜102−4に入力される。SBT回路について、例えば、前記非特許文献2に示されている。   The signal output from the optical diversion means is input to SBT (Spatial Beam Transformer) circuits 102-1 to 102-4 formed in the same planar lightwave circuit. The SBT circuit is disclosed in Non-Patent Document 2, for example.

図6にその概略の構成を示すが、SBT回路はスラブ導波路およびアレイ導波路から構成される光回路であり、その設計により、平面光波回路側(図6左側)の所定の導波路から入力された光信号(図6左側の矢印実線)を、所定の角度で平面光波回路の出力端から空間光学回路側に出射する(図6右側の矢印実線)機能を有する。   FIG. 6 shows a schematic configuration of the SBT circuit, which is an optical circuit composed of a slab waveguide and an arrayed waveguide. By design, the SBT circuit is input from a predetermined waveguide on the planar lightwave circuit side (left side of FIG. 6). The optical signal (solid arrow on the left side in FIG. 6) is emitted from the output end of the planar lightwave circuit to the spatial optical circuit side at a predetermined angle (solid arrow on the right side in FIG. 6).

また逆に、空間光学回路側(図6右側)から平面光波回路に所定の角度で入力された光信号(図6右側の矢印点線)を、平面光波回路側の所定の導波路に出力する(図6左側の矢印点線)機能も有する。   Conversely, an optical signal (arrow dotted line on the right side of FIG. 6) input at a predetermined angle from the spatial optical circuit side (right side in FIG. 6) to the planar light wave circuit is output to a predetermined waveguide on the planar light wave circuit side ( It also has a function of an arrow dotted line on the left side of FIG.

SBT回路102を使うことにより、各光分流手段が分離されていて、光分流手段間で導波路の交差が無い回路構成とすることができる。   By using the SBT circuit 102, it is possible to obtain a circuit configuration in which each of the light diversion means is separated and there is no waveguide crossing between the light diversion means.

ここでSBT回路102の数は、波長選択スイッチ手段の入力ポート数と等しい4個(M=4)である。各SBT回路は波長選択スイッチ手段と同数の4本(N=4)の光導波路を収容し、それぞれから入力された光信号を空間光学回路の異なる方向に出射する。   Here, the number of SBT circuits 102 is four (M = 4) equal to the number of input ports of the wavelength selective switch means. Each SBT circuit accommodates the same number of four (N = 4) optical waveguides as the wavelength selective switch means, and emits optical signals input from each in different directions of the spatial optical circuit.

SBT回路から空間光学回路に出射された光信号は、回折格子104、レンズ105等からなる空間光学回路を経由して、光スイッチ素子106(例えばLCOS:Liquid Crystal On Silicon)上に到達する。ここで、4つのSBT回路それぞれのj番目(1≦j≦N(=4))の入力導波路に入力された同一波長の光信号が、光スイッチ素子の同一地点に照射されるよう、光学系を設計するものとする。   The optical signal emitted from the SBT circuit to the spatial optical circuit reaches the optical switch element 106 (for example, LCOS: Liquid Crystal On Silicon) via the spatial optical circuit including the diffraction grating 104, the lens 105, and the like. Here, the optical signal having the same wavelength input to the jth (1 ≦ j ≦ N (= 4)) input waveguide of each of the four SBT circuits is irradiated to the same point of the optical switch element. The system shall be designed.

光スイッチ素子106は、素子上の地点ごとに光信号の反射方向を設定する機能を有し、4つのSBT回路102−1〜4それぞれのj番目の入力導波路に入力された各波長の光信号のうちのいずれかが、光スイッチ素子106で反射され、レンズ105、回折格子104等からなる空間光学回路を経由して、SBT回路103(SBT回路102と同一の構造を有し、光信号は逆方向に伝播する)に入力され、そのj番目の出力導波路から光クロスコネクト装置の出力として出力ポートOut1〜4へ出力されるように設定する。   The optical switch element 106 has a function of setting the reflection direction of the optical signal for each point on the element, and the light of each wavelength input to the jth input waveguide of each of the four SBT circuits 102-1 to 102-4. Any one of the signals is reflected by the optical switch element 106, passes through a spatial optical circuit including the lens 105, the diffraction grating 104, and the like, and has the same structure as the SBT circuit 103 (SBT circuit 102). Is propagated in the opposite direction) and is set to be output from the j-th output waveguide to the output ports Out1 to Out4 as the output of the optical cross-connect device.

この時、4つのSBT回路102それぞれのj番目の入力導波路と、SBT回路103のj番目の出力導波路との間で得られる機能は、入力された波長多重信号のうち所望のポートの所望の波長の信号を出力ポートから出力する、4入力1出力の光スイッチ手段からなる波長選択スイッチ手段の機能となっており、全体として当該の波長選択スイッチ手段が4つ集積されている構成となっている点に注目されたい。   At this time, the function obtained between the j-th input waveguide of each of the four SBT circuits 102 and the j-th output waveguide of the SBT circuit 103 is that the desired port of the desired wavelength multiplexed signal is desired. This is a function of wavelength selective switch means comprising optical switch means of 4 inputs and 1 output for outputting a signal of a wavelength of 4 from the output port. As a whole, four wavelength selective switch means are integrated. Please pay attention to the point.

SBT回路103の4本の出力導波路は、そのまま装置の出力ポートとなり、図1においてOut1からOut4と記載された出力ポートとして使用される。本実施形態の構成では、出力ポートにつながる導波路にも交差がない点に注目されたい。   The four output waveguides of the SBT circuit 103 directly become the output ports of the device, and are used as output ports described as Out1 to Out4 in FIG. It should be noted that in the configuration of this embodiment, the waveguide connected to the output port does not intersect.

以上で示した実施の形態1により、ブロードキャスト&セレクト型と呼ばれる光クロスコネクト装置の空間光学系以外の部分を同一平面上の単一の平面光波回路として集積された1つのデバイスとして、従来と比較して大幅に小型に製造することが可能となる。   Compared with the prior art, the first embodiment described above is a single device in which parts other than the spatial optical system of the optical cross-connect device called the broadcast & select type are integrated as a single planar lightwave circuit on the same plane. As a result, it is possible to manufacture a significantly smaller device.

[実施の形態2]
本実施の形態2では、本発明の光クロスコネクト装置の異なる一例を開示する。図2はその光学系の概要を示すものである。本実施の形態では、光分流手段の出力ポート数をL、波長選択スイッチ手段の入力ポート数をM、光分流手段および波長選択スイッチ手段の数をN組とし、全体でN入力N出力の光クロスコネクト装置(L=M>N)を構成する例として、L=5、M=5、N=4の場合を例に説明するが、入出力ポート等の数はこの例に限らないことは明らかである。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, a different example of the optical cross-connect device of the present invention is disclosed. FIG. 2 shows an outline of the optical system. In the present embodiment, the number of output ports of the optical shunting means is L, the number of input ports of the wavelength selective switch means is M, and the number of optical shunting means and wavelength selective switch means is N sets. As an example of configuring the cross-connect device (L = M> N), the case of L = 5, M = 5, and N = 4 will be described as an example. However, the number of input / output ports and the like is not limited to this example. it is obvious.

図2に示す光学系は、図1と比較して以下の点が異なる。   The optical system shown in FIG. 2 differs from the optical system shown in FIG.

光分流手段101−1〜101−4の出力ポート数が、4から5に変化している。増加した光分流手段101の出力ポートは、直接装置の出力ポートとして取り出される。取り出された出力ポートは、Drop1〜Drop4と呼ぶこととする。   The number of output ports of the light diversion means 101-1 to 101-4 is changed from 4 to 5. The increased output port of the optical diversion means 101 is taken out directly as the output port of the apparatus. The extracted output ports are called Drop1 to Drop4.

SBT回路102の数が4から5に変化している。これは、波長選択スイッチ手段の入力ポート数が、4から5に変化したことを意味している。増加した波長選択スイッチ手段の入力ポートは、直接装置の入力ポートとして取り出され、Add1〜Add4と呼ぶことにする。   The number of SBT circuits 102 changes from 4 to 5. This means that the number of input ports of the wavelength selective switch means has changed from 4 to 5. The increased input ports of the wavelength selective switch means are directly taken out as input ports of the apparatus and are referred to as Add1 to Add4.

本構成では、AddポートおよびDropポートの先に波長合分波回路を接続し、トランスポンダを設置することで、光信号の始点・終点機能を設けることができる。   In this configuration, it is possible to provide an optical signal start point / end point function by connecting a wavelength multiplexing / demultiplexing circuit to the tip of the Add port and Drop port and installing a transponder.

[実施の形態3]
本実施の形態3では、本発明の光クロスコネクト装置の異なる一例を開示する。図3はその光学系の概要を示すものである。本実施の形態では、光分流手段の出力ポート数をL、波長選択スイッチ手段の入力ポート数をM、光分流手段および波長選択スイッチ手段の数をN組とし、全体でN入力N出力の光クロスコネクト装置(L≧N、M>N)を構成する例として、L=4、M=5、N=4の場合を例に説明するが、入出力ポート等の数はこの例に限らないことは明らかである。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, a different example of the optical cross-connect device of the present invention is disclosed. FIG. 3 shows an outline of the optical system. In the present embodiment, the number of output ports of the optical shunting means is L, the number of input ports of the wavelength selective switch means is M, and the number of optical shunting means and wavelength selective switch means is N sets. As an example of configuring a cross-connect device (L ≧ N, M> N), the case of L = 4, M = 5, and N = 4 will be described as an example, but the number of input / output ports and the like is not limited to this example. It is clear.

図3に示す光学系は、図2と比較して以下の点が異なる。   The optical system shown in FIG. 3 differs from the optical system shown in FIG. 2 in the following points.

光分流手段101−1〜101−4の出力ポート数が、5から4に変化している。減少した光分流手段101の出力ポートは、以下の方針で削減されている。
「k番目(1≦k≦N)の光分流手段101−kの出力ポートのうち、SBT回路102−kのk番目の入力導波路に接続されていたものを削除する。」
これに連動して、SBT回路102−kのk番目の入力導波路は、平面光波回路内で終端される。
The number of output ports of the light diversion means 101-1 to 101-4 is changed from 5 to 4. The reduced output ports of the light diversion means 101 are reduced according to the following policy.
“From the output ports of the k-th (1 ≦ k ≦ N) optical diversion means 101-k, the one connected to the k-th input waveguide of the SBT circuit 102-k is deleted.”
In conjunction with this, the kth input waveguide of the SBT circuit 102-k is terminated in the planar lightwave circuit.

本構成は、光クロスコネクト装置が入出力ポート対を1組として使用される点に着目しており、ある方向の伝送路から入力された光信号が、光クロスコネクト装置内で折り返され、当該方向の伝送路に出力されるような使われ方がされないことを前提に、折り返し経路に相当する接続を削減したものである。   This configuration pays attention to the fact that the optical cross-connect device is used as a pair of input / output ports, and an optical signal input from a transmission path in a certain direction is folded back in the optical cross-connect device, The connection corresponding to the return path is reduced on the assumption that it is not used in such a way that it is output to the direction transmission path.

本構成を適用することで、ポート数に比例して増加する光分流手段の損失を、1ポート分削減することができる。例えば、実施の形態2の場合、1入力5出力の光分流手段を適用するため、出力光レベルは入力光レベルに対して最大でも20%(=1/5)であり、80%の損失が生じる。
これに対し、実施の形態3の場合、1入力4出力の光分流手段を適用するため、出力光レベルは入力光レベルに対して最大で25%(=1/4)となり、75%の損失となるので、実施の形態2と比較して5%の損失低減が見込める。
By applying this configuration, the loss of the optical diversion means that increases in proportion to the number of ports can be reduced by one port. For example, in the case of the second embodiment, since the light shunting means with 1 input and 5 outputs is applied, the output light level is 20% (= 1/5) at maximum with respect to the input light level, and the loss of 80% Arise.
On the other hand, in the case of Embodiment 3, since the 1-input 4-output optical diversion means is applied, the output light level is 25% (= 1/4) at the maximum with respect to the input light level, and the loss is 75%. Therefore, a loss reduction of 5% can be expected as compared with the second embodiment.

[実施の形態4]
本実施の形態4では、本発明の光クロスコネクト装置における光分流手段の設計例を開示する。その装置構成は実施の形態1〜3で開示した構成のいずれに対しても適用可能であるが、本実施の形態では、実施の形態1と同一の装置構成を例に説明する。同様の設計が、実施の形態2および3においても適用可能であることは、明らかである。
[Embodiment 4]
In the fourth embodiment, a design example of the optical branching means in the optical cross-connect device of the present invention is disclosed. The apparatus configuration can be applied to any of the configurations disclosed in the first to third embodiments, but in the present embodiment, the same apparatus configuration as that of the first embodiment will be described as an example. It is obvious that the same design can be applied to the second and third embodiments.

実施の形態1に示す光学系において、SBT回路102−1〜4および103は、例えば図6に示すように、その動作原理に光の回折現象を用いているため、SBT回路から見た直進方向から、斜めに光の出射角度がずれるに従って回折効率が低下、即ち挿入損失が増加する。   In the optical system shown in the first embodiment, the SBT circuits 102-1 to 4-4 and 103 use a light diffraction phenomenon as the operation principle, for example, as shown in FIG. Accordingly, the diffraction efficiency is lowered, that is, the insertion loss is increased as the light emission angle is obliquely shifted.

具体的には、図4の●に示すように、各SBT回路102−1〜4および103の平面光波回路側の入力ポートを順にポート1からポート4とするときに、外側のポート1および4から空間光学回路側の所定の方向に出射される信号光は、内側のポート2および3からのものと比較してレベルが低い(挿入損失が大きい)傾向がある。   Specifically, as shown by ● in FIG. 4, when the input ports on the planar lightwave circuit side of the SBT circuits 102-1 to 4 and 103 are sequentially changed from port 1 to port 4, the outer ports 1 and 4 The signal light emitted in a predetermined direction on the spatial optical circuit side tends to have a lower level (high insertion loss) than those from the inner ports 2 and 3.

この現象に対し、本実施の形態4では、光分流手段101のポート別の分流比(分岐損失)に違いを設けるため、例えば光分流手段の分岐部における相互作用長をポートごとの分流比にしたがって適切に設計することで、SBT回路で生じる上記のポート別の挿入損失の差を光分流手段のポート別の分岐損失の差で相殺し、光分流手段の入力ポートから波長選択スイッチ手段の出力ポートに至る経路で生じる損失を均一化、平均化する。   In contrast to this phenomenon, the fourth embodiment provides a difference in the diversion ratio (branch loss) for each port of the optical diversion means 101. For example, the interaction length at the branching portion of the optical diversion means is changed to the diversion ratio for each port. Therefore, by appropriately designing, the difference in the insertion loss for each port generated in the SBT circuit is canceled by the difference in the branching loss for each port of the optical diversion means, and the output of the wavelength selective switch means from the input port of the optical diversion means Uniform and average the loss that occurs in the path to the port.

図4に示すように、例えば、各SBT回路102−1〜4および103において、平均的にポート1で生じる損失がポート2で生じる損失よりΔ(dB)大きい場合、光クロスコネクト装置全体ではSBT回路を2回通過することから、光分流手段101−1〜4において、ポート1に繋がる経路の分岐損失をポート2に繋がる経路の分岐損失より2Δ(dB)小さくなるように設計する。ポート3あるいはポート4に繋がる経路の分岐損失についても、同様に設計する。   As shown in FIG. 4, for example, in each of the SBT circuits 102-1 to 10-4 and 103, when the loss generated on the port 1 on average is larger by Δ (dB) than the loss generated on the port 2, Since the circuit passes twice, the optical branching means 101-1 to 101-4 are designed so that the branch loss of the path connected to the port 1 is 2Δ (dB) smaller than the branch loss of the path connected to the port 2. The branch loss of the path connected to the port 3 or 4 is also designed in the same manner.

このように光分流手段におけるポート別の分流比率(分岐損失)に対して、波長選択スイッチ手段のそれぞれの平均損失を考慮した設計を適用することにより、SBT回路から大きな回折角度で出射される経路の損失を減らしながら、損失が均一な光クロスコネクト装置を得ることができる。また、SBT回路の回折角以外の要因であっても、波長選択スイッチ手段ごとに異なる損失は、同様の考え方で相殺して損失を均一化できる。   In this way, by applying a design that considers the average loss of each wavelength selective switch means to the diversion ratio (branch loss) for each port in the optical diversion means, a path emitted from the SBT circuit at a large diffraction angle. It is possible to obtain an optical cross-connect device with uniform loss while reducing the loss. Further, even if the factor is other than the diffraction angle of the SBT circuit, the loss that is different for each wavelength selective switch means can be offset by the same concept and the loss can be made uniform.

[実施の形態5]
本実施の形態5では、本発明の光クロスコネクト装置における光分流手段の別の設計例を開示する。その装置構成は実施の形態1〜4で開示した構成のいずれに対しても適用可能であるが、本実施の形態では、実施の形態1と同一の装置構成を例に説明する。同様の設計が、実施の形態2から4においても適用可能であることは、明らかである。
[Embodiment 5]
In the fifth embodiment, another design example of the optical diversion means in the optical cross-connect device of the present invention is disclosed. The apparatus configuration can be applied to any of the configurations disclosed in the first to fourth embodiments, but in the present embodiment, the same apparatus configuration as that of the first embodiment will be described as an example. It is clear that the same design can be applied to the second to fourth embodiments.

実施の形態1に示す光学系において、光スイッチ素子106は、素子上の地点ごとに光信号の反射方向を設定する機能を有するが、同機能の実現に光の回折現象を用いる場合、偏向角(即ち、光スイッチ素子を鏡面と考えた場合の反射角と実際の出射角のズレ)が大きくなるにしたがって、スイッチ効率が低下、即ち挿入損失が増加する。   In the optical system shown in Embodiment 1, the optical switch element 106 has a function of setting the reflection direction of the optical signal for each point on the element. However, when the light diffraction phenomenon is used to realize the function, the deflection angle (In other words, as the deviation between the reflection angle and the actual emission angle when the optical switch element is considered to be a mirror surface) increases, the switch efficiency decreases, that is, the insertion loss increases.

具体的には、図5の●に示すように、波長選択スイッチ手段の挿入損失は、偏向角の大きいSBT回路102−1および4を経由する経路で、偏向角の小さいSBT回路102−2および3を経由する経路と比較して大きくなる傾向がある。   Specifically, as shown by ● in FIG. 5, the insertion loss of the wavelength selective switch means is a path passing through the SBT circuits 102-1 and 4 having a large deflection angle, and the SBT circuit 102-2 having a small deflection angle and 3 tends to be larger than the route via 3.

この現象に対し、本実施の形態5では、各光分流手段101に、対応するSBT回路ごとに異なる適切な減衰率を与えるため、例えば同一の比率で光分流手段の全てのポートの光信号を分岐し、平面光波回路内に拡散させる光減衰機能(光分流手段自体と同一の構造を適用できる)を設けることで、波長選択スイッチ手段で生じるSBT回路単位の損失の差を相殺し、光分流手段の入力ポートから波長選択スイッチ手段の出力ポートに至る経路で生じる損失を均一化、平均化する。   In order to deal with this phenomenon, in the fifth embodiment, in order to give each optical diversion means 101 an appropriate different attenuation factor for each corresponding SBT circuit, for example, the optical signals of all the ports of the optical diversion means are given at the same ratio. By providing an optical attenuating function for branching and diffusing in the planar lightwave circuit (the same structure as the optical shunting device itself can be applied), the difference in loss of the SBT circuit unit generated in the wavelength selective switch unit is canceled, and the optical shunting The loss generated in the path from the input port of the means to the output port of the wavelength selective switch means is made uniform and averaged.

前述の本実施の形態4では光分流手段の分流比率(分岐損失)をポート毎に調整したが、これに加えて、本実施の形態5の光減衰機能によりSBT回路単位で調整することもできるのは明らかである。   In the above-described fourth embodiment, the diversion ratio (branch loss) of the optical diversion means is adjusted for each port. In addition to this, it is also possible to adjust in units of SBT circuits by the optical attenuation function of the fifth embodiment. It is clear.

図5に示すように、例えば、波長選択スイッチ手段において、平均的にSBT回路102−1を経由する経路で生じる損失がSBT回路102−2を経由する経路で生じる損失よりΔ(dB)大きい場合、別に設ける光減衰手段によって、光分流手段101−2の平均損失を光分流手段101−1の平均損失よりΔ(dB)大きくなるように設定する。光分流手段101−3あるいは101−4の平均損失についても、同様に設定する。   As shown in FIG. 5, for example, in the wavelength selective switch means, the loss that occurs on the route that passes through the SBT circuit 102-1 on average is larger than the loss that occurs in the route that passes through the SBT circuit 102-2 by Δ (dB). Then, the light loss means provided separately sets the average loss of the light diversion means 101-2 to be larger than the average loss of the light diversion means 101-1 by Δ (dB). The average loss of the light diverting means 101-3 or 101-4 is set similarly.

このように光分流手段の平均損失を設定することで、波長選択スイッチ手段で生じるSBT回路単位の損失の差を光減衰手段によって相殺して、損失が均一な光クロスコネクト装置を得ることができる。また、光スイッチ素子の偏向角以外の要因であっても、波長選択スイッチ手段のポートごとに異なる損失は、同様の考え方で相殺して損失を均一化できる。   By setting the average loss of the optical shunting means in this way, the optical cross-connect device with uniform loss can be obtained by offsetting the difference in loss of the SBT circuit unit generated by the wavelength selective switching means by the optical attenuating means. . Further, even if the cause is other than the deflection angle of the optical switch element, the loss that differs for each port of the wavelength selective switch means can be offset by the same concept and the loss can be made uniform.

以上述べた構成により本発明は、ブロードキャスト&セレクト型光クロスコネクト装置において、従来と比較して抜本的な小型化を実現可能な光クロスコネクト装置を提供するものであり、光通信装置の局舎内での占有容積を削減することで、設置コストを大幅に低減することを可能とするものである。   With the configuration described above, the present invention provides an optical cross-connect device that can realize drastic downsizing compared to the conventional broadcast and select type optical cross-connect device. The installation cost can be greatly reduced by reducing the occupied volume inside.

In1〜4:入力ポート
Out1〜4:出力ポート
Add1〜4:Addポート
Drop1〜4:Dropポート
101−1〜4:光分流手段
102−1〜5、103:SBT回路
104:回折格子
105:レンズ
106:光スイッチ素子
In1-4: Input port Out1-4: Output port Add1-4: Add port Drop1-4: Dropport 101-1-4: Optical diversion means 102-1-5, 103: SBT circuit 104: Diffraction grating 105: Lens 106: Optical switch element

Claims (7)

装置の入力ポートに接続された1個の入力ポートとL個の出力ポートを備える光分流手段をN組備え、
M個の入力ポートと1個の出力ポートを有し、入力された波長多重信号のうち所望のポートの所望の波長の信号を空間光学回路を経由して装置の出力ポートに結合させる光スイッチ手段からなる波長選択スイッチ手段をN組備え、
各光分流手段の出力ポートは、それぞれ異なる波長選択スイッチ手段の入力ポートに接続されるか、直接装置の出力ポートとされ、
各波長選択スイッチ手段の入力ポートは、それぞれ異なる光分流手段の出力ポートに接続されるか、直接装置の入力ポートとされるか、装置内で終端され、
光分流手段と波長選択スイッチ手段の入出力ポートが同一平面上の単一の平面光波回路として集積されている構造を有することを特徴とする
光クロスコネクト装置。
N sets of optical diversion means comprising one input port and L output ports connected to the input port of the apparatus,
Optical switch means having M input ports and one output port, and coupling a signal of a desired wavelength of a desired port among input wavelength multiplexed signals to an output port of the apparatus via a spatial optical circuit N sets of wavelength selective switch means consisting of
The output port of each optical diversion means is connected to the input port of a different wavelength selective switch means or directly as the output port of the device,
The input port of each wavelength selective switch means is connected to the output port of a different optical diversion means, or is directly input to the apparatus, or terminated in the apparatus,
An optical cross-connect device having a structure in which input / output ports of an optical diversion unit and a wavelength selective switch unit are integrated as a single plane optical wave circuit on the same plane.
請求項1記載の前記光クロスコネクト装置において、
N組の波長選択スイッチ手段のi番目(1≦i≦M)の入力ポートが隣接して配置され、
N組の波長選択スイッチ手段の出力ポートが隣接して配置される構造を有することを特徴とする
光クロスコネクト装置。
The optical cross-connect device according to claim 1, wherein
The i-th (1 ≦ i ≦ M) input ports of N sets of wavelength selective switch means are arranged adjacent to each other,
An optical cross-connect device having a structure in which output ports of N sets of wavelength selective switch means are arranged adjacent to each other.
請求項1記載の前記光クロスコネクト装置において、
前記光分流手段は、Y分岐の光スプリッタ、方向性結合器、MMIスプリッタのいずれかからなることを特徴とする光クロスコネクト装置。
The optical cross-connect device according to claim 1, wherein
The optical cross-connect device is characterized in that the optical diversion means is composed of any one of a Y-branch optical splitter, a directional coupler, and an MMI splitter.
請求項1記載の前記光クロスコネクト装置において、
N組の前記波長選択スイッチ手段は、おのおの光分流手段に接続されたN組のSBT(Spatial Beam Transformer)回路、および装置の出力ポートに接続された1つのSBT回路を含むことを特徴とする光クロスコネクト装置。
The optical cross-connect device according to claim 1, wherein
The N sets of wavelength selective switch means include N sets of Spatial Beam Transformer (SBT) circuits connected to the respective optical diversion means and one SBT circuit connected to the output port of the apparatus. Cross-connect device.
請求項1記載の光クロスコネクト装置において、
前記N組の波長選択スイッチ手段を構成する光スイッチ手段は、空間光学回路側に設けられた単一の光スイッチ素子を含んで構成されることを特徴とする
光クロスコネクト装置。
The optical cross-connect device according to claim 1.
An optical cross-connect device, wherein the optical switch means constituting the N sets of wavelength selective switch means includes a single optical switch element provided on the spatial optical circuit side.
請求項1から5記載の光クロスコネクト装置において、
前記光分流手段の分流比は、前記波長選択スイッチ手段のそれぞれが有する平均損失を相殺し、
前記光分流手段の入力ポートから、前記波長選択スイッチ手段の出力ポートに至る経路の損失を平均化できるように分流比が設定されていることを特徴とする
光クロスコネクト装置。
The optical cross-connect device according to claim 1,
The diversion ratio of the optical diversion means cancels the average loss of each of the wavelength selective switch means,
An optical cross-connect device, wherein a shunt ratio is set so that a loss of a path from an input port of the optical shunt unit to an output port of the wavelength selective switch unit can be averaged.
請求項1から6記載の光クロスコネクト装置において、
前記光分流手段は光減衰機能も備え、
前記光分流手段の光減衰量は、前記波長選択スイッチ手段における挿入損失の入力ポート依存性を相殺し、
前記光分流手段の入力ポートから、前記波長選択スイッチ手段の出力ポートに至る経路の損失を平均化できるように光減衰量が設定されていることを特徴とする
光クロスコネクト装置。
The optical cross-connect device according to claim 1,
The light diversion means also has a light attenuation function,
The optical attenuation amount of the optical diversion means cancels the input port dependency of the insertion loss in the wavelength selective switch means,
The optical cross-connect device is characterized in that the optical attenuation is set so that the loss of the path from the input port of the optical diversion means to the output port of the wavelength selective switch means can be averaged.
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