JP2023067127A - 光信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号のノードを波長ごとに切り替える素子の設置台数を低減し、低コスト、かつ素子の大規模化を防ぐことに有利な光信号処理装置を提供する。【解決手段】Ｎ個のポートＰ１と、Ｍ個のクロスコネクトポート１７とを有するＴＰＡ１を、ポートＰ１と接続するポートＰ３と、ポートＰ１と接続しないＭ＋Ｎｆ個のポートＰ４を有するＮ個の光スイッチ１２と、Ｍ＋Ｎｆ個のポートＰ４のうちの第１番目から第Ｍ番目までのいずれかと接続するポートＰ５と、ポートＰ４と接続しないポートＰ６を有するＭ個の光可変合流分岐器１３と、ポートＰ４のうちの第Ｍ＋１番目から第Ｍ＋Ｎｆ番目までのいずれかと接続するＮｆ個のポートＰ９と、ポートＰ４と接続しないポートＰ１０を有する波長選択合分波器１４と、ポートＰ６、クロスコネクトポート１７及びポートＰ１０と接続された光合流分岐器１６と、によって構成し、Ｎｆを、１つのクロスコネクトポート１７に接続可能な光信号の数をＫとし、ＮをＫ＋１で除算し、その余りを切り捨てた値とする。【選択図】図６

Description

本発明は、光信号処理装置に関する。

インターネット等のデータ通信ネットワークの広がりにより、光通信ネットワークにはいっそうの大容量化が望まれている。このようなネットワーク需要の拡大に対応するため、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信が実用化されている。また、近年は、光信号を電気信号に変換することなく、光信号のノードを波長ごとに切り替える波長選択スイッチ（ＷＳＳ： Wavelength Selective Switch）の需要も高まりつつある。波長選択スイッチを用いるノードの構成をＲＯＡＤＭ（Reconfigurable optical add/drop multiplexing）システムという。非特許文献１には、複数のノードからの光信号を処理するマルチディグリーＲＯＡＤＭと呼ばれる構成のノードが開示されている。また、非特許文献２には、このようなシステムにおいて、任意のノードからの光信号を任意の送受信器（トランスポンダ）に接続するトランスポンダーアグリゲーター（ＴＰＡ：Transponder Aggregator）として機能する、マルチキャストスイッチ（ＭＣＳ：Multicast Switch）を使う構成が開示されている。

図１は、非特許文献２に開示されたＭＣＳを説明するための模式的な機能ブロック図であって、マルチディグリーの光ノードの構成を示している。図１に示すように、マルチディグリーの光ノードは、ＳＰＬ（スプリッタ）とＷＳＳとを組み合わせたマルチキャストスイッチ１０２と、ＷＳＳ１０３とから構成されるクロスコネクト部（ＷＸＣ：Wavelength Cross Connect）１０１を含んでいる。光ノードには、Ｍ個の入力ファイバ１１１から１１ＭからＷＤＭ信号が入力される。また、入力された信号のうちの光ノードでアド・ドロップされるべき信号はドロップＴＰＡであるＴＰＡ１０４ａに送られ、ＴＰＡ１０４ａからＮ個のトランスポンダ１３１から１３Ｎのいずれかに送信される。同様に、トランスポンダ１３１から１３Ｎにおいて発生した光信号は、アドＴＰＡであるＴＰＡ１０４ｂ及びクロスコネクト部１０１のＷＳＳ１０３を介して、出力ファイバ１２１から１２Ｍのいずれかに出力される。なお、本明細書において、注目素子を基準にし、光信号が入力（受信）、または出力（送信）されるノードを指して、以降「方路」とも記す。

図２は、図１に示したＴＰＡのうち、ドロップＴＰＡであるＴＰＡ１０４ａを説明するための機能ブロック図である。ただし、アドＴＰＡであるＴＰＡ１０４ｂは、ＴＰＡ１０４ａと同様の構成を有するため、本明細書では、ＴＰＡ１０４ａの説明をＴＰＡ１０４ｂの説明に代えるものとする。図２に示すように、ＴＰＡ１０４ａは、各入力ファイバ１１１から１１Ｍに対応した入力を備えるＭ個の１入力Ｎ出力（以下、１×Ｎとも記す）スプリッタ２０１から２０Ｍと、１×Ｎスプリッタ２０１から２０Ｍの各々から光信号を受信して出力するＭ×１スイッチ２１１と、Ｍ×１スイッチ２１１の出力を入力し、フィルタリングするＮ個の光フィルタ２２１から２２Ｎと、を含む。光フィルタ２２１から２２Ｎは、各々フィルタリングした信号を、図１に示すトランスポンダ１３１から１３１Ｎに出力する。

ただし、ＭＣＳは、入力された光信号の分岐を伴うため、原理的に光信号の損失を伴う。すなわち、ＭＣＳでは、１×Ｎスプリッタ２０１から２０Ｍによって光信号はＮ個に分岐されるため、光信号の強度は１／Ｎに減少する。例えば、８個のトランスポンダが接続される場合に９ｄＢの原理損失が、１６個のトランスポンダが接続される場合に１２ｄＢの原理損失が発生する。一般に、トランスポンダは、最小受信感度（信号を受信できる最小の光パワー）以上の光パワーの入力を必要とするため、分岐できる数Ｍには上限が存在する。この上限による規制を緩和するため、図１に示すマルチキャストスイッチ１０２とＴＰＡとの間にＥＤＦＡ（Erbium-doped Fiber Amplifier）等の光アンプが挿入される場合がある。

しかし、ＥＤＦＡは、光信号の強度を高める一方、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズを発生するため、ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio）を劣化させるという欠点がある。これを解消するため、図２に記載のように、トランスポンダとＭＣＳとの間に光フィルタ２２１から２２Ｎを挿入してＡＳＥを除去することが考えられる。しかし、光フィルタの挿入は、部品点数を増やす上、ＥＤＦＡで補償したはずの信号損失の増加につながる等の欠点がある。

特許文献１には、光信号の損失を解消するため、複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）と非波長選択スイッチを組みあわせ、原理損の存在しないＴＰＡ機能（Ｍ×Ｎ ＷＳＳ）を実現することが記載されている。図３は、特許文献１のこのような構成を説明するための図であって、光導波路と空間光学系を組み合わせたＳＰＯＣ（Spatial and Planar Optical Circuit）と呼ばれる光学系によるＭ×Ｎ ＷＳＳを示している。図３に示す構成は、図２に示すＭＣＳにおけるＭ個の１×Ｎスプリッタを、空間光学系で接続されるトランスポンダを選択するための、Ｍ個の１×Ｎ ＷＳＳに置き換えたものと言える。

図３において、図１に示したクロスコネクト部１０１に接続されるＩｎ（ＷＤＭ側）（図ではａ、ｂ、ｃの３入力）から、ＷＤＭ信号が入力される。ＷＤＭ信号は、光導波路に集積されたレンズ機能を有するＳＢＴ（Space Beam Transformer）回路を介して、コリメート光に変換されて空間光学系に出力される。この際、入力導波路ａ、ｂ、ｃは、光波の出射方向が異ならしめる。空間光学系において、ＷＤＭ信号は、回折格子Ｇｒにより紙面の垂直方向に信号を波長分離した後、複数枚のレンズＬ_ＳＰ、Ｌ_ＤＰを介してスイッチングエレメントである液晶素子ＬＣに波長ごとにｙ軸方向に異なる位置に入射する。この際、入力される導波路ａ、ｂ、ｃに応じて液晶素子ＬＣの位置はｘ軸方向に異なる位置Ａ、Ｂ、Ｃに入射する。液晶素子ＬＣは２次元状に個別に光位相を変調することができる複数のピクセル素子から構成される。液晶素子ＬＣでは波長ごとに紙面の上下方向（ｘ軸方向）に偏向して反射する。すなわち、紙面垂直方向に分波された光信号はそれぞれが異なる方向に、かつ入力導波路ａ、ｂ、ｃごとに独立に偏向反射される。反射された光信号は、ＳＢＴ１１_１～１１_４のいずれかに結合して光導波路光学系に入力される。光導波路光学系に入力された光信号は、入力導波路ａ、ｂ、ｃに応じて、接続導波路１２_１－ａ～１２_１－ｃ、１２_２－ａ～１２_３－ｃ、…、１２_４－ａ～１２_４－ｃのいずれかを伝搬し、Ｎ個のＭ×１スイッチ１３_１～１３_３を通過して出力導波路１～４のいずれかから出力されてトランスポンダに入力される。

以上説明したＭ×Ｎ ＷＳＳは、分岐に起因する損失を生じない。加えて、空間光学系で構成されるＷＳＳ機能が波長フィルタ機能を提供するため、信号波長以外の波長のノイズ成分が除去される。このように、Ｍ×Ｎ ＷＳＳ構成は、原理損失が存在せず、波長選択機能が自動的に内包されるという点でＭＣＳに比較して優れた機能、性能を有している。

特開２０１６－２１２１２８号公報

M. Fukutoku, "Next Generation ROADM technology and applications", paper M3A.4, OFC, 2015 T. Watanabe et al., "Silica-based PLC Transponder Aggregators for Colorless, Directionless, and Contention less ROADM", paper OThD3.1, OFC, 2012 Y. Ikuma et al., "Low-loss transponder aggregator using spatial and planar optical circuit", Journal of Lightwave Technology, Vol.34, No. 1, 2016 P. D. Colbourne et al. "Contentionless Twin 8x24 WSS with Low Insertion Loss", paper Th4A.1, OFC, 2018

しかしながら、Ｍ×Ｎ ＷＳＳにおいては、高価なＷＳＳを接続される方路の数だけ設置する必要があり、この点がスケーラビリティの観点で課題となる。例えば、８方路であれば８台、１６方路であれば１６台のＷＳＳを包含する必要がある。ひとつの光学系で実現し得るＷＳＳの最大集積数は液晶素子ＬＣの面積Ｓで制限され、
Ｍ×Ｎ∝Ｓ
の関係がある。

最大集積数と液晶素子ＬＣの面積Ｓとの関係は、例えば、非特許文献３や、非特許文献４に記載されている。非特許文献３、非特許文献４においては、Ｍ＝８、Ｎ＝２４の場合、すなわちＭ×Ｎ＝１９２程度の性能指数の例が示されている。これは、液晶素子ＬＣの制限によるものであり、これ以上の規模の拡大は困難である。このような制限を受ける場合、例えば、Ｍ＝１６の１６方路のＴＰＡを実現しようとすると、ＷＳＳを１６方路分用意しなければならないにも関わらず、接続可能な出力側のＮの数が１２に限定されることになる。

さらに、Ｍ×ＮのＴＰＡのＷＳＳは、空間光学系と導波路光学系を一体で形成する必要があるため、製造が難しい。特に、特許文献１に記載の熱光学効果を利用するＭ×１スイッチは、発生する熱によって光学系のアライメントが変化するため、信頼性の観点で課題を有する。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、光信号のノードを波長ごとに切り替える素子の設置台数を低減し、低コスト、かつ素子の大規模化を防ぐことに有利な光信号処理装置に関する。

上記目的を達成するため、本発明の一形態の光信号処理装置は、Ｎ個の第１ポートと、Ｍ個の第２ポートと、を有する光信号処理装置であって、前記第１ポートと接続する第３ポート及び前記第１ポートと接続しないＭ＋Ｎｆ個の第４ポートを有するＮ個の光スイッチと、Ｍ＋Ｎｆ個の前記第４ポートのうちの第１番目から第Ｍ番目のいずれかと接続する第５ポート及び前記第４ポートと接続しない第６ポートを有するＭ個の光可変合流分岐器と、Ｍ＋Ｎｆ個の前記第４ポートのうちの第Ｍ＋１番目から第Ｍ＋Ｎｆ番目のいずれかと接続するＮｆ個の第１拡張ポート及び前記第４ポートと接続しない第２拡張ポートを有するマトリックススイッチと、前記第６ポート、前記第２ポート、及び前記第１０ポートと接続された光合流分岐器と、を含み、前記Ｎｆは、１つの前記第２ポートに接続可能な光信号の数をＫとし、前記ＮをＫ＋１で除算し、その余りを切り捨てた値である。

以上の形態によれば、光信号のノードを波長ごとに切り替える素子の設置台数を低減し、低コスト、かつ素子の大規模化を防ぐことに有利な光信号処理装置を提供することができる。

公知のマルチキャストスイッチを説明するための図である。 図１に示したＴＰＡのうち、ドロップＴＰＡを説明するための機能ブロック図である。 波長選択スイッチと非波長選択スイッチを組みあわせた公知のＴＰＡを説明するための図である。 （ａ）はトランスポンダが８である場合に各方路を通り得る光信号の数を示す図、（ｂ）はトランスポンダが７である場合に各方路を通り得る光信号の数を示す図、（ｃ）はトランスポンダが９である場合に各方路を通り得る光信号の数を示す図である。 （ａ）は、いずれもＮが８であり、ＡＳＥノイズの許容量Ｋが２個の場合を表にして示す図、（ｂ）はＡＳＥノイズの許容量Ｋが３個の場合を表にして示す図、（ｃ）はＡＳＥノイズの許容量Ｋが４個の場合を表にして示す図である。 第１実施形態の光信号処理装置であるＴＰＡを説明するための回路図である。 図６に示した光可変合流分岐器の詳細を説明するための図である。 図７に示すマッハツェンダ干渉計において、位相シフタの位相を変化させた場合のクロスコネクトポートへの出力光強度を示す図である。 図6に示した波長選択合分波器の詳細を説明するための図である。 マトリックススイッチの詳細を説明するための図である。 第２実施形態の光可変合流分岐器を説明するための図である。 第３実施形態の光信号処理装置であるＴＰＡを説明するための図である。 第４実施形態の光信号処理装置であるＴＰＡを説明するための図である。

以下、発明の実施形態の具体的な説明に先立って、本発明の考え方について説明する。ＴＰＡの機能は、注目している所定のノード（以下、「自ノード」とも記す）以外の他ノードから伝送された光信号を自ノードでドロップする機能と、自ノードから送信すべき光信号を他ノードに伝送するための接続を構成するアド機能とを含む。以下では、後者の自ノードから他ノードに光信号を伝送するアド機能の例を用いて説明する。また、本明細書の「光信号を接続する」の文言は、接続対象との間で光信号を送信または受信可能な状態にすることを指している。

ここで、ＴＰＡに接続される他ノードへのポート数をＭ、トランスポンダへのポート数をＮとする。Ｎは一般に２の倍数であることが多く、Ｎ＝４、６、８、１２、１６、２４等が設定されることが多い。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞれトランスポンダが８（図４（ａ））、７（図４（ｂ））、９（図４（ｃ））に設定された場合の取りうる方路の数と各方路への光信号の数の組み合わせを示す図である。図４（ａ）に示す、Ｎが８に設定された場合、ＴＰＡに入力、またはＴＰＡから出力する光信号の最大数は８である。図４（ａ）の通し番号１の例は、８つの光信号の全てが１つの方路に接続されることを示す。また、通し番号７の例は、２つの方路に夫々４つの光信号が接続されることを示す。通し番号２１の例は、８つの方路の各々に、光信号が１つずつ接続されることを示す。ここで、同一の方路を通る光信号は、その波長が全て相違する。

また、図４（ａ）において、接続すべき方路の数と、接続される信号数が最小の方路にルーティングされる信号数の最大値との関係は、次のようになる。なお、以下の表記は、｛接続すべき方路数、光信号の最大数｝を示している。｛１，８｝、｛２，４｝、｛３，２｝、｛４，２｝、｛５，１｝、｛６，１｝、｛７，１｝、｛８，１｝

上記のうち、例えば、｛１，８｝は、図４（ａ）の通し番号１に該当し、接続すべき方路が１つであって、この方路に８つの波長が異なる光信号が割り当てられることを示す。また、例えば、｛５，１｝は、図４（ａ）の通し番号１１に該当し、接続すべき方路が５つであって、５つの方路のうちの２つに１つの光信号が割り当てられることを示す。

同様に、Ｎ＝１６の場合、
｛接続すべき方路数、光信号の最大数｝＝｛１，１６｝、｛２，８｝、｛３，５｝、｛４，４｝、｛５，３｝、｛６，２｝、｛７，２｝、｛８，２｝、｛９，１｝、｛１０，１｝、｛１１，１｝、｛１２，１｝、｛１３，１｝、｛１４，１｝、｛１５，１｝、｛１６，１｝となる。このような点から、接続すべき方路の数Ｍｍａｘと、接続される光信号数が最小となる方路にルーティングされる光信号数の最大数Ｎｍａｘには
Ｎｍａｘ＝Ｉｎｔ（Ｎ／Ｍｍａｘ）・・・式（１）
の関係があることが分かる。なお、式（１）において、Ｉｎｔ（）は切り捨てを表す。上記の｛接続すべき方路数、光信号の最大数｝は、式（１）の{Ｍｍａｘ，Ｎｍａｘ}に相当する。したがって、例えば、｛１，８｝の条件では、８＝Ｉｎｔ（８／１）が成立する。また、｛５，１｝の条件では、１＝Ｉｎｔ（８／５）が成立する。

上記の内容から、Ｍ×Ｎ ＷＳＳ型のＴＰＡにおいては、本来設置すべき波長選択合分波器（ＷＳＳ）の数は、ノイズカットの観点からは、方路数分は必要ないことが分かる。例えば、Ｎ＝８の場合では、最大で接続し得る方路の数は８であり、接続すべき方路数が５つ以上である場合、一つの光信号のみがルーティングされる、もしくは信号がルーティングされない方路が５方路以上存在し、これらの方路には波長選択機能は必要がない。波長選択機能が必要とされる複数の光信号が接続される方路の最大数は３である（図４（ａ）の通し番号１８)。同様に、Ｎ＝８の場合に、接続すべき方路数が４の場合は、複数の光信号が接続される方路の数の最大数は４である（図４（ａ）の通し番号１７)。したがって、ノイズカットとして設置するべき波長フィルタ、すなわち波長選択合分波器は最大でＮｆ＝４であればよい。なお、接続すべき方路数が３の場合、その３つの方路の全てに波長選択合分波器を設けてもよいが、３は４より小さいため、Ｎ＝８の場合のＴＰＡにおいて、設置すべき波長選択合分波器の最大数は、４であるといえる。

より一般には波長選択合分波器の最大数Ｎｆ＝Ｎ／２であればよく、したがって、Ｎ＝１６の場合には波長選択合分波器の最大設置数は８となる。なお、上記では、Ｎが８及び１６の２の倍数の例（後述するように、この２は同一方路に１波長ルーティングされることを意味する）を示したが、２で割り切れない場合は、必要とされる波長選択合分波器の最大設置数Ｎｆ＝Ｉｎｔ（Ｎ／２）である。このような例は、図４（ｂ）のＮ＝７の例、図４（ｃ）のＮ＝９の例に示されている。

さらに、一つの方路にフィルタなしでルーティングして構わない光信号数が２つ以上ある場合を考える。すなわち、上記の考察は、複数の光信号が接続される方路の全てに波長選択合分波器を設けることを前提としているが、１つの方路に接続される光信号の数に許容できる範囲がある場合、波長選択合分波器の設置最大数はさらに少なくなる。このため、一つの方路にＫ（Ｋ＞２）個の光信号をフィルタなしでルーティングしてよい場合を考える。図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、いずれもＮが８であり、フィルタなしでルーティング可能な光信号数Ｋがそれぞれ２個、３個、４個の場合を表にして示している。図５において、フィルタが必要となる方路の数を網掛けで示した。つまり、図５（ａ）の表は、あるトランスポンダが発生する光信号は、同一方路に接続される他のトランスポンダが発生するＡＳＥからの影響を受けないもしくは無視できることを表す。換言すると、所定の波長の光信号は、同一の方路にルーティングされる他の波長の光信号が１つ（合計２波長）であれば、その光信号のＡＳＥによる影響を受けないが、同一の方路にルーティングされる他の波長の光信号が２つ（合計３波長）であれば影響を受けることを示す。このような観点から、図５（ａ）の表においては通し番号１から１６でフィルタが必要になり、このうちの通し番号４、７、８、１２、１３で２つの方路にフィルタを設けることが必要になる。同様に、図５（ｂ）の表においては、通し番号７で２方路にフィルタを設けることが必要になり、図５（ｃ）の表においては、通し番号１から６で１つのフィルタを設けることが必要になる。

上記を帰納的に考えると、波長選択合分波器が必要な方路数、すなわち波長選択合分波器の設置最大数Ｎｆは、
Ｎｆ＝Ｉｎｔ（Ｎ／（Ｋ＋１））・・・式（２）
であることがわかる。したがって、設置すべき波長選択合分波器の数は、ネットワークシステムの伝送設計が許容する光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Sinnal-to-Noise Ratio）によって指定されるＫによって決定され、設置すべき波長選択合分波器の数は、ノードに接続される方路数Ｍ分は必要ない場合があることがわかる。これを満たさない例は、
Ｍ＜Ｎｆ＝Ｉｎｔ（Ｎ／（Ｋ＋１））となる場合であり、このような例には、例えば非特許文献３、非特許文献４に記載された例が該当する。これらの例では、Ｍ＝８、Ｎ＝２４であるため、Ｋ＝１とすると、
Ｍ＝８＜Ｉｎｔ（Ｎ／（Ｋ＋１））＝１２となる。

したがって、Ｎ＝２４であり、かつ光信号を最も均等に各方路に分配した場合は、公知のＭ×Ｎ ＷＳＳの構成が好ましい。しかしながら、Ｎ＝２４の場合においても方路数が１２を超える場合は、以上説明した本発明の実施形態の構成が有利である。また、１つの方路に接続される光信号を３つまで許容する場合の波長選択合分波器の設置最大数Ｎｆは以下のようになる。
Ｎｆ＝Ｉｎｔ（２４／（３＋１））＝６
以上のことから、本実施形態は、公知の構成よりも波長選択合分波器の設置台数を低減し、素子面積の大型化を抑止することに有利であることが明らかである。

［第１実施形態］
述の考察を踏まえて、設置すべきＷＳＳの数を低減する本発明の光処理装置の第１実施形態を説明する。図６は、第１実施形態の光信号処理装置であるＴＰＡ１を説明するための回路図である。この説明においては、トランスポンダの側を入力、クロスコネクトポート１７の側を出力とする。ただし、ＴＰＡ１は、トランスポンダ１１の側を出力とし、クロスコネクトポート１７の側を入力として動作することも可能である。

第１実施形態のＴＰＡ１は、Ｎ個の第１ポートと、Ｍ個の第２ポートと、を有する光信号処理装置である。第１実施形態では、第１ポートをトランスポンダ１１１から１１Ｎと接続するポートＰ_１、第２ポートを図示しないクロスコネクト部と接続するクロスコネクトポート１７１から１７Ｍとする。また、第１実施形態は、トランスポンダ１１１から１１Ｎを入力側、クロスコネクトポート１７１から１７Ｎを出力側として説明する。ただし、ＴＰＡ１は、反対に、クロスコネクトポート１７１から１７Ｍを入力側、トランスポンダ１１１から１１Ｎを出力側として動作可能であることはいうまでもない。また、第１実施形態は、Ｎ、Ｍの個数をいずれも８とする。

ＴＰＡ１は、ポートＰ_１と接続するポートＰ_３及びポートＰ_１と接続しないＭ＋Ｎｆ個のポートＰ_４を有するＮ個の光スイッチ１２１から１２Ｎと、ポートＰ_４のうちの第１番目から第Ｍ番目のいずれかと接続するポートＰ_５及びポートＰ_４と接続しないポートＰ_６を有するＭ個の光可変合流分岐器１３１から１３Ｍと、Ｍ＋Ｎｆ個のポートＰ_４のうちの第Ｍ＋１番目から第Ｍ＋Ｎｆ番目のいずれかと接続するＮｆ個の第１拡張ポートであるポートＰ_９及びポートＰ_４と接続しない第２拡張ポートであるポートＰ_１０を有するマトリックススイッチ１５と、ポートＰ_６と、クロスコネクトポート１７と、ポートＰ１０と接続ずる光合流分岐器１６と、を備えている。ポートＰ４及びマトリックススイッチ１５のポートＰ_９は、直接接続されていても、他の素子を介して間接的に接続されてもよい。第１実施形態においては、ＴＰＡ１が波長選択合分波器１４１、１４Ｎｆを備え、ポートＰ_９が波長選択合分波器１４１、１４Ｎｆを介してポートＰ_４と間接的に接続する。波長選択合分波器１４１、１４ＮｆのポートＰ_４と接続するポートをポートＰ_７、ポートＰ_４と接続しないポートをポートＰ_８とする。そして、第１実施形態は、このような構成において、１つのクロスコネクトポート１７に接続可能な光信号の数をＫとし、Ｎｆは、ＮをＫ＋１で除算し、その余りを切り捨てた値、すなわち、Ｎｆ＝Ｉｎｔ（Ｎ／（Ｋ＋１））である（ただしＩｎｔ（）は切り捨てを表す）。

上記において、「ある光スイッチ１２のポートＰ_４のうちの第１番目から第Ｍ番目のいずれかと接続するポートＰ_５」は、第１番目から第Ｍ番目のポートＰ_４の何番目かのポートが１つの光可変合流分岐器と接続されることをいう。また、「ある光スイッチ１２のポートＰ_４のうちの第Ｍ＋１番目から第Ｍ＋Ｎｆ番目と接続するポートＰ_７」は、第Ｍ＋１番目から第Ｍ＋Ｎｆ番目のポートＰ_４の何番目かのポートが１つの波長選択合分波器と接続することをいう。例えば、Ｍを８、Ｎｆが２である場合、光可変合流分岐器１３１は、各光スイッチ１２の第１番目のポートＰ_４と接続する。また、光可変合流分岐器１３Ｍは、各光スイッチ１２の第Ｍ番目のポートＰ_４と接続する。同様に、波長選択合分波器１４１は、各光スイッチ１２の第９番目のポートＰ_４と接続する。１４Ｎｆは、各光スイッチ１２の第１０番目のポートＰ_４と接続する。

以上の構成のうち、本明細書では、トランスポンダ１１１から１１Ｎの各々を区別する必要がない場合、単にトランスポンダ１１と記す。また、本明細書において、光スイッチ１２１から１２Ｎの各々を区別する必要がない場合、単に光スイッチ１２と記し、光可変合流分岐器１３１から１３１Ｍの各々を区別する必要がない場合、単に光可変合流分岐器１３と記し、波長選択合分波器１４１、１４Ｎｆの区別する必要がない場合、単に波長選択合分波器１４と記し、光合流分岐器１６１から１６Ｍの各々を区別する必要がない場合、単に光合流分岐器１６と記す。光スイッチ１２は、１個のポートＰ_３と、Ｎ＋Ｎｆ個のポートＰ_４を有する（１×（Ｎ＋Ｎｆ））スイッチである。光可変合流分岐器１３は、Ｎ個のポートＰ_５と、１個のポートＰ_６を有する（Ｎ×１）光可変合流分岐器である。波長選択合分波器１４は、Ｎ個のポートＰ_７と、１個のポートＰ_８を有する（Ｎ×１）波長選択合分波器である。マトリックススイッチ１５は、Ｎｆ個のポートＰ_９と、Ｍ個のポートＰ_１０とを有している。

以上の構成は、共通の光導波路基板６上に形成されていてもよい。また、以上の構成は、複数のユニットに分割されていて、各々が協働して機能してもよい。また、光スイッチ１２と波長選択合分波器１４との接続は、拡張ポート群を介して行ってもよい。

図６に示すＴＰＡ１は、Ｎ個のトランスポンダ１１の光信号が、クロスコネクトポート１７に接続される。先ず、トランスポンダ１１から出力された光信号は、Ｎ個の光スイッチ１２のいずれかに入力される。光スイッチ１２は、入力されたトランスポンダ１１の光信号を、ポートＰ_４のいずれかにルーティングする。光スイッチ１２の出力のうち、Ｍ個の出力は光可変合流分岐器１３のいずれかに接続され、残りのＮｆ個の出力は波長選択合分波器１４に入力される。光可変合流分岐器１３は、Ｎ個の光スイッチ１２のうち、Ｋ個の信号を選択的に波長依存性なく合流する機能を有する合流分岐器である。光可変合流分岐器１３は、第１実施形態において原理損失を有し、その信号損失は、１０×ｌｏｇ（１／Ｋ）ｄＢである。このような光可変合流分岐器１３の構成については後に詳述する。

波長選択合分波器１４は、一般的な波長選択スイッチであってもよく、Ｎ個のポートＰ_７を有する。ポートＰ_７のそれぞれは、光スイッチ１２１から１２ＮのポートＰ_４のうちのいずれかに接続される。さらに、波長選択合分波器１４のポートＰ_８は、マトリックススイッチ１５のポートＰ_９に接続される。マトリックススイッチ１５は、波長選択合分波器１４の数、すなわちＮｆ個の入力信号をＭ個の出力に内部閉塞無く接続する機能を有する。マトリックススイッチ１５のポートＰ_１０から出力された光信号は、光合流分岐器１６によってポートＰ６から出力される光信号と合流されてクロスコネクトポート１７に出力される。

次に、図５（ａ）から図５（ｃ）の表を使い、ＴＰＡ１の動作を説明する。上述したように、図５（ａ）から図５（ｃ）の表は、いずれも入力数Ｍ＝８、出力数Ｎ＝８であり、一つの方路に重畳されるＡＳＥノイズの許容量Ｋが、それぞれ２、３、４の条件の場合のものである。図５（ａ）の表の場合、Ｋは２であるから、Ｎｆ＝Ｉｎｔ（８／（２＋１））＝２が成立し、波長選択合分波器１４の数は２となる。第１の実施形態では、２つより多い光信号がルーティングされる方路に対応するクロスコネクトポート１７には、トランスポンダ１１のいずれかから出力された光信号のうちの波長選択合分波器１４を通過した光信号が接続される。一方、２つ以下の光信号がルーティングされる方路に対応するクロスコネクトポート１７には、トランスポンダ１１のいずれかから出力された光信号が、光可変合流分岐器１３のいずれかを通過して接続される。

例えば、図５（ａ）の表における通し番号１の例では、全てのトランスポンダ１１からの信号が１つの方路に接続されるため、この信号は波長選択合分波器１４１、１４Ｎｆのいずれかを通過して、クロスコネクトポート１７に接続される。通し番号１３の例では、３つの光信号を伝送する２つのクロスコネクトポート１７には波長選択合分波器１４１または１４Ｎｆのパスを経由した光信号が接続され、１つの光信号のみを伝送する２つのクロスコネクトポート１７には光可変合流分岐器１３のいずれかを通過した光信号が接続される。

次に、Ｋ＝３の場合について検討する。図５（ｂ）の表の場合、Ｋは３であるから、Ｎｆ＝Ｉｎｔ（８／（３＋１））＝２が成立し、波長選択合分波器１４の数は２となる。これは、図５（ｂ）に示すように、通し番号７を除き、３より多くの光信号が接続される方路はいずれも１つであり、通し番号７の場合にのみ２つの方路に３より多くの光信号が接続される。したがって、第１実施形態のＴＰＡ１によれば、Ｋ＝３の場合にも、波長選択合分波器１４の数は最大２つでよいことが分かる。

次に、Ｋ＝４の場合について検討する。図５（ｃ）の表の場合、Ｋは４であるから、Ｎｆ＝Ｉｎｔ（８／（４＋１））＝１が成立し、波長選択合分波器１４の数は１となる。図５（ｃ）に示すように、通し番号１から６のいずれの場合にも、４より多くの信号がルーティングされる方路が１つである。したがって、第１実施形態のＴＰＡ１によれば、Ｋ＝４の場合、波長選択合分波器１４の数は最大１つでよいことが分かる。

以上説明したように、第１の実施形態は、１つの方路に複数の光信号のルーティングが許容される場合には、いっそうＴＰＡ１に設けられる波長選択合分波器の数を少なくすることができる。ただし、１つの方路において他のトランスポンダからのＡＳＥノイズを全く許容しない場合であっても、波長選択合分波器の数を公知の構成よりも少なくすることが可能である。すなわち、このような場合、第１実施形態では、Ｎｆ＝Ｉｎｔ（８／（１＋１））＝４が成立する。公知のＭ×Ｎ ＷＳＳでは各クロスコネクトポートの各々にＷＳＳを設ける必要があるため、Ｎｆ＝Ｍ＝８であった。このことから、第１実施形態は、波長選択合分波器の必要数が公知の構成の半分になることが分かる。

さらに、第１の実施形態は、式（２）から明らかなように、ＴＰＡ１に接続されるトランスポンダの数によってのみ制限され、光信号外部に出力する方路数には依存しない。換言すると、第1実施形態のＴＰＡは、出力側の方路数を増やしてもＷＳＳの数は不変であり、大きな出力側の方路数が要求されるネットワークに好適である。

次に、図６に示す各構成を説明する。
（光可変合流分岐器）
図７は、図６に示した光可変合流分岐器１３の詳細を説明するための図である。光可変合流分岐器１３は、光スイッチ１２からの光信号を入力するためのＮ本の入力ポート３４１から３４Ｎを有している。入力ポート３４１から３４Ｎは、それぞれ光可変合流分岐要素であるマッハツェンダ干渉計３５１から３５Ｎに接続される。以下、マッハツェンダ干渉計３５１から３５Ｎの各々を区別する必要がない場合、単に「マッハツェンダ干渉計３５」と記す。

マッハツェンダ干渉計３５は、２つの３ｄＢ方向性結合器３１、３２に挟まれた２本のアーム導波路３７と、少なくともその一方に装荷された位相シフタ３３を有している。マッハツェンダ干渉計３５の出力の一方は、次段のマッハツェンダ干渉計３５の入力導波路３４Ｎから３４１が接続されない側の入力に接続される。したがって、入力導波路３４１から３４Ｎからの光信号は、マッハツェンダ干渉計３５の位相状態により、出力導波路３６へと伝搬する。

次に、マッハツェンダ干渉計３５の光可変光合流分岐器１３としての動作を説明する。光可変合流分岐器１３の動作要件は、入力導波路３４１から３４Ｎに入力されるべき光信号のうちのＫ個を選択して合流し、出力導波路３６に出力することである。Ｋは小さいことが予測されるので、各マッハツェンダ干渉計３５は、非駆動状態でマッハツェンダ干渉計のスルーポートに接続されるように、信号波長の半波長程度の光路長差を２本のアーム導波路３７に与えておくのが好ましい。

図８は、図７に示すマッハツェンダ干渉計３５において、位相シフタ３３の位相を変化させた場合のクロスコネクトポートへの出力光強度を示す図である。図８の横軸は光可変合流分岐器１３における合流、または分岐率、横軸は位相シフタ３３の位相（ｒａｄ）を示す。例えば、Ｋが２であって、入力導波路３４１から３４Ｎの信号を合流する場合、入力ポート３４２からの信号と入力ポート３４５からの信号を合流するときには、マッハツェンダ干渉計３５２を１００％クロスに接続し、マッハツェンダ干渉計３５５を５０％クロスに接続するように、それぞれの位相を設定すればよい。このような設定は、図８中のｒ２、ｒ３で示される位相に位相シフタ３３を設定することによって実現できる。この場合、入力導波路３４２、３４５からの出力導波路３６への信号損失は３ｄＢである。

他の例として、Ｋが３であって、入力導波路３４２、３４５、３４６からの信号を合流する場合、入力ポート３４２、３４５、３４６からの信号を合流するときには、マッハツェンダ干渉計３５２を１００％クロスに接続し、マッハツェンダ干渉計３５５を５０％クロス接続し、マッハツェンダ干渉計３５６を３３％クロス接続するように設定する。このときの位相シフタの設定は、図８に示す、ｒ１、ｒ２、ｒ３である。この場合、入力導波路３４２、３４５からの出力導波路３６への信号損失は、４．７７ｄＢである。

（波長選択合分波器）
図９は、図6に示した波長選択合分波器１４の詳細を説明するための図であり、一般的な波長選択合分波器の機能図である。波長選択合分波器１４は、Ｎ本のポートＰ_７（波長分離側のポート）を有し、図９において、各ポートＰ_７の光信号を、光信号２１１から２１Ｎで示す。ポートＰ_７から入力された光信号は、任意に設定可能なフィルタリングスペクトルを経験してＰ_８へと出力される。したがって、波長選択合分波器１４は、スペクトル２３に図示するように光信号の波長以外の成分を抑圧し、ポートＰ_８（コモンポート）へと波長合波して出力する。

（マトリックススイッチ）
図１０は、図6に示したマトリックススイッチ１５の詳細を説明するための図である。マトリックススイッチ１５は、Ｎｆ個のポートＰ_９と、Ｍ個のポートＰ_１０とを有している。図１０において、ポートＰ_９から入力されたＷＤＭ信号が接続される方路は、ポートＰ_９に接続された１×Ｍスイッチ５１１、５１Ｎｆにより決定される。１×Ｍスイッチ５１１は、Ｍ個の要素スイッチ５１１－１から５１１－Ｍを含み、１×Ｍスイッチ５１Ｎｆは、Ｍ個の要素スイッチ５１Ｎｆ－１から５１Ｎｆ－Ｍを含む。要素スイッチ５１１－１等は、信号の他の方路への漏れを低減するため、図１０中の凡例Ｌに示すように、二段のマッハツェンダ干渉計を縦列接続する構成が好ましい。

Ｎｆ×１スイッチ５２１から５２Ｍは、１×Ｍスイッチ５１１または１×Ｍスイッチ５１Ｎｆの出力した光信号を選択する。図１０の例では、Ｎｆが２であるため、Ｎｆ×１スイッチ５２１等をマッハツェンダ干渉計としている。ただし、Ｎｆ＞２の場合、マッハツェンダ干渉計をツリーもしくは１×Ｍスイッチ５１１－１から５１１－Ｎｆと同様にツリー形状にしてもよい。また、Ｎｆ×１スイッチ５２１から５２Ｍは、要素スイッチ５１１－１から５１１－Ｍのように、マッハツェンダ干渉計を多段に接続する必要はない。これは、Ｎｆ×１スイッチ５２１から５２Ｍには高い消光比は必要なく、消光は１×Ｍスイッチ５１１から５１Ｎｆでなされるからである。

（光合流分岐器の合流分岐比）
図６に示したＴＰＡ１は、光可変合流分岐器１３のポートＰ_６が光合流分岐器１６に接続される。この際、光合流分岐器１６における合流分岐比は、光可変合流分岐器１３を介したパス、波長選択合分波器１４を介したパスの損失に合わせて設定するのが好ましい。このような設定について説明する。光可変合流分岐器１３を通過するパスにおけるトランスポンダ１１から光合流分岐器１６までの信号損失ＩＬ_１は、以下の式（３）によって表される。また、波長選択合分波器１４を通過するパスにおけるトランスポンダ１１から光合流分岐器１６までの信号損失ＩＬ_２は、以下の式（４）によって表される。式（３）において、αは光可変合流分岐器１３や伝搬に伴う過剰損失、βはマトリックススイッチや伝搬に伴う過剰損失、または波長選択合分波器１４へ光伝搬するための接続損失等である。
ＩＬ_１＝－１０×ｌｏｇ（１／Ｋ）＋α ［ｄＢ］・・・式（３）
ＩＬ_２＝ＩＬ_ＷＳＳ＋β ［ｄＢ］・・・式（４）

ＴＰＡ１においては、信号損失ＩＬ_１と信号損失ＩＬ_２とが等しくなることが好ましい。光合流分岐器１６における合流分岐比をγ：1－γとすると、デシベル表示で表されるそれぞれのパスの損失は、
ＩＬ_１＝－１０×ｌｏｇ（１／Ｋ）＋α－１０×ｌｏｇ（γ）
ＩＬ_２＝－ＩＬ_ＷＳＳ＋β－１０×ｌｏｇ（１－γ）
であるから、
－１０×ｌｏｇ（１／Ｋ）＋α－１０×ｌｏｇ（γ）
＝－ＩＬ_ＷＳＳ＋β－１０×ｌｏｇ（１－γ）を満たすように、光合流分岐器１６の合流分岐比のγを設定すればよい。

第１実施形態は、光合流分岐器１６に、上記γを変更する機能を設け、光合流分岐器１６における光信号の合流分岐比を変更可能にしてもよい。ただし、第１実施形態は、このような構成に限定されるものでなく、予め設定された固定の合流分岐比を図６の光合流分岐器１６に設定してもよい。

以下に、具体的な数値例を示す。図５（ａ）の表に示したＭ＝８、Ｎ＝８、Ｋ＝２の場合、前述のように、光可変合流分岐器１３で生じる原理損失は３ｄＢである。したがって、光スイッチ１２の損失を無視すると、トランスポンダ１１から光合流分岐器１６までの損失は３ｄＢである。一方、波長選択合分波器１４の典型的な損失は６ｄＢ程度であるから、トランスポンダ１１から光合流分岐器１６までの損失も６ｄＢである。したがって、この損失差を補償するように光合流分岐器１６の分岐比を３３．３：６６．７として、波長選択合分波器１４からの信号成分のうちの６６．７％がクロスコネクトポート１７に合流するように設定すればよい。この場合、トランスポンダ１１からクロスコネクトポート１７までの信号損失は、いずれのパスを経由しても７．８ｄＢである。ここで、注目すべきは、８分岐のＭＣＳの原理損失が９ｄＢであるのに対し、第１実施形態の同じ規模のＴＰＡは、信号損失の低減を実現することができる。すなわち、第１実施形態の構成は、信号損失の点においても顕著な効果を有することが明らかである。

［第２実施形態］
第１実施形態は、光合流分岐器１６と光可変合流分岐器１３とが別個に構成されている。第２実施形態は、光合流分岐器１６と光可変合流分岐器１３とを一体化し、その機能を併せ持つ構成（図１１中に光可変合流分岐器２９として示す）を設けるものである。図１１は、第２実施形態の光可変合流分岐器２９－1から２９－Ｍ（各々を区別する必要がない場合は単に「光可変合流分岐器２９」と記す）を説明するための図である。光可変合流分岐器２９は、公知の光スプリッタではなく、マッハツェンダ干渉計と同様の構成を有し、光スイッチとして動作する。光可変合流分岐器２９は、図７に示した光可変合流分岐器１３の出力導波路３６に光合流分岐器１６の入力ポートの一方を接続し、他方をマトリックススイッチのポートＰ_１０に接続して構成される。ある方路に向かう光信号は、光可変合流分岐器１３を通過するパス、もしくは波長選択合分波器１４を通過するパスのいずれかを通るため、光可変合流分岐器２９は、どちらかのパスを一意に選択することができる。第２実施形態は、第１実施形態と同様に、光可変合流分岐器１３を通過するパス、波長選択合分波器１４を通過するパスのいずれにあっても、トランスポンダ１１からクロスコネクトポート１７までのトータルの信号損失を公知のＭＣＳよりも小さくすることができる。

［第３実施形態］
第１実施形態は、光スイッチ１２、光可変合流分岐器１３、波長選択合分波器１４、マトリックススイッチ１５及び光合流分岐器１６を全て１つの光導波路基板上に形成した例を示している。第３実施形態のＴＰＡ２は、光スイッチ１２、光可変合流分岐器１３と光合流分岐器１６とを一体化した第２実施形態の光可変合流分岐器２９、及びマトリックススイッチ１０５を光導波路基板６上に形成し、波長選択合分波器１４を別のモジュールとして構成する点で第１実施形態と相違する。図１２は、このような第３実施形態のＴＰＡ２を説明するための図である。ＴＰＡ２においては、光導波路基板６上のポート及び導波路と波長選択合分波器１４のポートとは、光ファイバ６１で接続される。

第３実施形態において、光可変合流分岐器２９が入力された全ての光信号を同じパワーで出力ポートＰ_２０にルーティングする場合を考えると、光導波路基板６は通常のマルチキャストスイッチと同じ機能を持つことが分かる。すなわち、光導波路基板６は通常のＭＣＳに、波長選択合分波器１４を接続可能な拡張ポートがついた構成のＭＣＳとみなすことができる。したがって、ＯＳＮＲ要件が厳しい光ネットワークには、第３実施形態の光導波路基板６に波長選択合分波器１４を接続し、フィルタ機能を内包したＴＰＡ２とすることが可能である。また、第３実施形態は、ＯＳＮＲ要件に余裕がある光ネットワークにおいて、光導波路基板６を通常のＭＣＳとして使用する自由度を持つ。

［第４実施形態］
さらに、本発明一実施形態は、波長選択合分波器１４のパスに光アンプを挿入し、信号損失を補償するようにしてもよい。第４実施形態は、光アンプを備える点で、第１実施形態、第３実施形態と相違する。なお、第４実施形態では、ＴＰＡ３を１つの光導波路基板上に形成している。図１３は、第４実施形態のＴＰＡ３を説明するための図である。図１３に示すＴＰＡ３は、第３実施形態のＴＰＡ２に光アンプ７１１、７１Ｎｆを設けて構成される。光アンプ７１、７Ｎｆとしては、ＥＤＦＡが適当であるが、半導体光アンプ（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）を用いてもよい。また、ＯＳＮＲ要件に余裕がある場合においては、波長選択合分波器１４を削除して光アンプのみを設置しても良い。

光可変合流分岐器２９は、マッハツェンダ干渉計で構成された光合流分岐器の合流分岐比を、内包される光可変合流分岐器の光パワーの大部分がクロスコネクトポート１７にルーティングされるように設定される。この場合、ここで、大部分がクロスコネクトポート１７にルーティングされない波長選択合分波器１４の側のパスの信号損失が増加するが、その損失を光アンプで７１１から７１Ｎｆで補償することができる。次に、具体的な数値を用いて説明する。例えば、Ｍ＝８、Ｎ＝８、Ｋ＝２の場合において、光合流分岐器の合流分岐比を９：１とし、９０％の光パワーが光可変合流分岐器２９からクロスコネクトポート１７にルーティングされるとする。この場合、トランスポンダ１１からクロスコネクトポート１７までの、光可変合流分岐器１３を通過するパスの原理損失ＩＬ_０は、以下のようになる。
ＩＬ_０＝－１０×ｌｏｇ（１／２）－１０×ｌｏｇ（９／１０）＝３．４ｄＢ

一方、波長選択合分波器１４を通過するパスの信号損失ＩＬ_２は、ＷＳＳの損失ＩＬ_ＷＳＳを６ｄＢとして、以下のように表される。
ＩＬ_２＝ＩＬ_ＷＳＳ－１０×ｌｏｇ（１／１０）＝１６ｄB
したがって、第４実施形態によれば、１２．６ｄBの利得をもつ光アンプ７１１、７１Ｎｆを挿入することで、パスによらず、３．４ｄＢまで信号損失を低減することが可能になる。同規模のＭ＝８、Ｎ＝８のＭＣＳの信号損失が９ｄＢであるから、第４実施形態は、信号損失の低減に大きな効果を有するといえる。さらに、前述したように、設置すべき光フィルタの台数は、８出力のＭＣＳにおいては方路数分が必要であったが、第１実施形態から第４実施形態は、光フィルタの数が最大でも４台でよく、コスト削減に大きく寄与するものである。

以上説明したように、本発明の第１実施形態から第４実施形態は、公知のトランスポンダ集約装置の課題を解決するものである。すなわち、ＭＣＳ型のトランスポンダ集約装置に比較して、第１実施形態から第４実施形態は、安価なフィルタリング機能を提供するとともに、その原理損失を低減する。また、Ｍ×Ｎ ＷＳＳ型のトランスポンダ集約装置に比較して、設置するべき波長選択合分波器の数を低減する効果を有する。

１，２，３ ＴＰＡ
６ 光導波路基板
１１ トランスポンダ
１２ 光スイッチ
１３，２９ 光可変合流分岐器
１４ 波長選択合分波器
１５ マトリックススイッチ
１６ 光合流分岐器
１７ クロスコネクトポート
３１，３２ 方向性結合器
３３ 位相シフタ
３７ アーム導波路
３４ 入力導波路
３５ マッハツェンダ干渉計
３６ 出力導波路
６１ 光ファイバ
７１１，７１Ｎｆ 光アンプ

Claims (5)

1. Ｎ個の第１ポートと、Ｍ個の第２ポートと、を有する光信号処理装置であって、
   前記第１ポートと接続する第３ポート及び前記第１ポートと接続しないＭ＋Ｎｆ個の第４ポートを有するＮ個の光スイッチと、
   Ｍ＋Ｎｆ個の前記第４ポートのうちの第１番目から第Ｍ番目のいずれかと接続する第５ポート及び前記第４ポートと接続しない第６ポートを有するＭ個の光可変合流分岐器と、
   Ｍ＋Ｎｆ個の前記第４ポートのうちの第Ｍ＋１番目から第Ｍ＋Ｎｆ番目のいずれかと接続するＮｆ個の第１拡張ポート及び前記第４ポートと接続しない第２拡張ポートを有するマトリックススイッチと、
   前記第６ポート、前記第２ポート、及び前記第２拡張ポートと接続された光合流分岐器と、を含み、
   前記Ｎｆは、１つの前記第２ポートに接続可能な光信号の数をＫとし、前記ＮをＫ＋１で除算し、その余りを切り捨てた値である、光信号処理装置。
2. 前記光可変合流分岐器は、前記第５ポートに接続された信号のうちからＫ個の信号を選択し、前記第６ポートに接続する、請求項１に記載の光信号処理装置。
3. 前記第１ポート、前記光スイッチ、前記光可変合流分岐器、前記光合流分岐器、波長選択合分波器及び前記マトリックススイッチの一部が共通の導波路基板に設けられ、他の一部が別のモジュールとして構成される、請求項１または２に記載の光信号処理装置。
4. 前記マトリックススイッチの前記第１拡張ポートは、波長選択合分波器及び光アンプの少なくとも一方を介して前記第４ポートと接続する、請求項１から３のいずれか1項に記載の光信号処理装置。
5. 前記光合流分岐器は、光信号の分岐比及び合流比の少なくとも一方を変更する機能を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光信号処理装置。

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