JP2964984B2

JP2964984B2 - 光スイッチ装置

Info

Publication number: JP2964984B2
Application number: JP9085085A
Authority: JP
Inventors: 達哉白垣
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: US6128115A; JPH10282532A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用の光スイ
ッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信ネットワークにおいて、波長多重
を行うことにより１本の光伝送路中の容量を大きくする
ことができる。ただし、同一の光伝送路中に同じ波長の
光信号を多重することは許されないので、同じ波長の光
信号を多重したい場合には、各ノードにおいて波長変換
（波長スイッチ）を行う必要がある。また、各ノードに
おいては、需要に応じて柔軟にノード間の容量を変更し
たり、光伝送路の障害時には、光スイッチを切り替えて
障害回復を行う必要があることから、各ノードには空間
スイッチ機能が必要である。以上説明したように、光通
信ネットワーク・ノードに、空間スイッチ機能と波長ス
イッチ機能とが必要なことは、例えば、文献（Ｔ．Ｓｈ
ｉｒａｇａｋｉｅｔａｌ．，“ＯｐｔｉｃａｌＣ
ｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔＳｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇ
Ｆｉｘｅｄ−ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＣｏｎｖｅｒｔ
ｅｒｓｔｏＡｖｏｉｄＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＢ
ｌｏｃｋｉｎｇ，”ＦｉｒｓｔＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＯＥＣＣ’９６）Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔＰＤ１−５，ｐｐ．１０−
１１，１９９６．）に記載されている。

【０００３】従来、空間スイッチ機能と波長スイッチ機
能とを実現する方法としては、空間スイッチ部と波長ス
イッチ部を別個に設ける必要があった。図６は従来例の
光スイッチ装置のブロック構成図であり、図中符号６０
１は入力端、６０２は出力端、６０３は光分岐器、６０
４は半導体光アンプのゲート・スイッチ（以下ＳＯＡＧ
と略す；ＳＯＡＧ：ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐ
ｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒＧａｔｅＳｗｉｔ
ｃｈ）、６０５は光結合器、６０６は波長変換器、６０
７は空間スイッチ部、６０８は波長スイッチ部を表す。
図６に示されるのは３入力３出力の例であるが、空間ス
イッチ部６０７と波長スイッチ部６０８とは別個に設け
られている。

【０００４】半導体光アンプは電流が注入されている時
は、利得を持つが、電流を注入しないと利得を持たなく
なり、入力光は吸収される。従って、半導体光アンプに
よりゲート・スイッチ動作（Ｏｎ，Ｏｆｆ動作）を行う
ことができる。ＳＯＡＧ６０４のこの特性を用いて以下
のように空間スイッチは構成されている。入力端６０１
に入力される光信号は光分岐器６０３により、３分割さ
れて、３個のＳＯＡＧ６０４のそれぞれに接続される。
同じ光分岐器と接続されている３個のＳＯＡＧ６０４の
出力端は図６に示すようにそれぞれ異なる３個の光結合
器６０５に接続される（直交接続）。ＳＯＡＧ６０４を
Ｏｎ、Ｏｆｆすることにより、１個の光結合器６０５
に、任意の１つの光信号しか入力させなくすることがで
きる。ＳＯＡＧ６０４が入力端と出力端とを結ぶ組合せ
の全ての経路に挿入されているので、全ての組合わせの
スイッチング状態を作り出すことができ、空間スイッチ
部６０７は、３×３の空間スイッチとしての機能を持っ
ている。ＳＯＡＧ、及び、それを用いた空間スイッチに
ついては、例えば、文献（Ｓ．Ｔａｋａｈａｓｈｉｅｔ
ａｌ．，”１０Ｇｂ／ｓ／ｃｈＳｐａｃｅ−Ｄｉｖ
ｉｓｉｏｎＯｐｔｉｃａｌＣｅｌｌＳｗｉｔｃｈ
ｉｎｇｗｉｔｈ８×８ＧａｔｅＴｙｐｅＳｗ
ｉｔｃｈＭａｔｒｉｘＥｍｐｌｏｙｉｎｇＧａｔ
ｅＴｕｒｎ−ｏｎ−ＤｅｌａｙＣｏｍｐｅｎｓａｔ
ｏｒ，”１９９６ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｏ
ｐｉｃａｌＭｅｅｔｉｎｇｏｎＰＨＯＴＯＮＩＣ
ＳＩＮＳＷＩＣＨＩＮＧＴｅｃｈｎｉｃａｌＤ
ｉｇｅｓｔＶｏｌ．２，ＰＴｈＣ１，ｐｐ．１２−１
５，１９９６）に記載されている。

【０００５】次に、波長多重伝送を行う場合は、１本の
光フアイバ中に多重する光信号は異なる波長でなければ
ならない。従って、空間スイッチ部から出力された光信
号を波長多重して伝送するためには、同一の波長が多重
されないように波長変換を行う必要がある。従って、図
６において、空間スイッチ部６０７の出力を波長スイッ
チ部６０８に入力し、波長変換を行う必要がある。波長
変換器６０６としては、４光波混合を用いる構成（例え
ば、文献；Ｊ．Ｚｈｏｕｅｔａｌ．，“Ｆｏｕｒ−
ＷａｖｅＭｉｘｉｎｇＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＣｏ
ｎｖｅｒｓｉｏｎＥｆｆｃｉｅｎｃｙｉｎＳｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＴｒａｖｅｌｉｎｇ−Ｗａｖｅ
ＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓＭｅａｓｕｒｅｄｔｏ６
５ｎｍｏｆＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＳｈｉｆｔ，”Ｉ
ＥＥＥＰｈｏｔｏｎＴｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，
ｖｏｌ．６，ｎｏ．８，ｐｐ．９８４−９８７，１９９
４．を参照）、相互利得変調を用いる構成（例えば、文
献；Ｄ．Ｄ．Ｍａｒｃｅｎａｃｅｔａｌ．，“Ｂａ
ｎｄｗｉｄｔｈｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｗａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｖｉａｃｒ
ｏｓｓ−ｇａｉｎｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｂｙｓｅ
ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｏｐｔｉｃａｌａｍｐｌｉ
ｆｉｅｒｃａｓｃａｄｅ，” Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌ
ｅｔｔ．，ｖｏｌ，３１，ｎｏ．１７，ｐｐ．１４４２
−１４４３，１９９５．を参照）、相互位相変調を用い
る構成（例えば、文献；Ｂ．Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎｅｔ
ａｌ．，“Ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｎｏｉｓｅｒｅ
ｄｕｃｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆＩｎｔ
ｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃ
ｏｎｖｅｒｔｅｒｓ，”ＥｌｅｃｔｒｏｎＬｅｔ
ｔ．，ｖｏｌ．３２，ｎｏ．６，ｐｐ．５６６−５６
７，１９９６．を参照）等を用いることが可能である。
波長スイッチ部６０８の出力端６０２の出力光を、波長
多重器に入力して波長多重することにより、波長多重さ
れた光信号を他ノードへと伝送することが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図６の
光スイッチ装置の構成を用いることにより、各ノードに
波長変換機能とスイッチ機能を実現することが可能であ
る。ところが、この構成では空間スイッチ部と波長スイ
ッチ部を別個に準備しなければならないため、光スイッ
チ装置の実装体積も大きくなり、高コストとなるという
問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、空間スイッチ部と波長ス
イッチ部とが一体となり、実装体積も小さく低コストの
光スイッチ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光スイッ
チ装置は、複数の光分岐分離手段と、光を出力するモー
ドと光を出力しないモードとに切替え設定の可能な複数
の波長変換手段と、複数の光結合手段と、複数の入力端
と、複数の出力端とを備え、前記入力端が前記光分岐分
離手段に接続され、前記光分岐分離手段が前記波長変換
手段に接続され、前記波長変換手段が前記光結合手段に
接続され、前記光結合手段が前記出力端に接続され、同
一の前記光結合手段の複数の入力端のそれぞれに接続さ
れる複数の前記波長変換手段の出力光の波長がそれぞれ
異なる波長となるように調整可能な前記波長変換手段の
制御手段を有することを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の光スイッチ装置は、複数の
光分岐分離手段と、光を出力するモードと光を出力しな
いモードとに切替え設定の可能な複数の波長変換手段
と、複数の入力端と、複数の出力端とを備え、前記入力
端が前記光分岐分離手段に接続され、前記光分岐分離手
段が前記波長変換手段に接続され、前記波長変換手段が
前記出力端に接続され、前記光分岐分離手段は波長多重
された入力光を空間的に異なる前記光分岐分離手段の出
力端に異なる波長の光として出力する機能を有すること
を特徴とする。

【００１０】請求項３記載の光スイッチ装置は、光を出
力するモードと光を出力しないモードとに切替え設定の
可能な複数の波長変換手段と、複数の光結合手段と、複
数の入力端と、複数の出力端とを備え、前記入力端が前
記波長変換手段に接続され、前記波長変換手段が前記光
結合手段に接続され、前記光結合手段が前記出力端に接
続され、同一の前記光結合手段の複数の入力端のそれぞ
れに接続される複数の前記波長変換手段の出力光の波長
がそれぞれ異なる波長となるように調整可能な前記波長
変換手段の制御手段を有することを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の光スイッチ装置は、前記光
分岐分離手段は波長多重された入力光を空間的に異なる
前記光分岐分離手段の出力端に異なる波長の光として出
力する機能を有することを特徴とする。

【００１２】

【００１３】

【００１４】以下、本発明の作用について説明する。波
長変換器として、半導体光アンプに光を入力し、半導体
アンプ中で四光波混合、相互利得変調、相互位相変調等
を起こすことにより波長を変換するものを用いる。それ
らは、電流を注入している時のみ波長変換器として動作
し、電流が注入されなくなると光を出力しなくなる。従
って波長変換器中の半導体光アンプの注入電流をＯｎ／
Ｏｆｆすることにより、波長変換器にゲート・スイッチ
としての役割を担わせることが可能である。波長変換器
を光分岐器と光結合器の間に配置して、ゲート動作させ
ることにより、波長変換機能と空間スイッチ機能を合わ
せ持ったスイッチ装置を構成することが可能となった。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態の３×３の空間スイッチ機能と、波長変換機能と
を持つ光スイッチ装置のブロック構成図であり、図中符
号１０１〜１０３は入力端、１１１〜１１３は出力端、
１２１〜１２９は波長変換手段である波長変換器、１３
１〜１３３は光分岐分離手段である光分岐器、１４１〜
１４３は光結合手段である光結合器である。

【００１６】波長変換器１２１〜１２９は半導体光アン
プの四光波混合、相互利得変調、相互位相変調を用いた
波長変換器である（これらの構成例は、従来例に引用さ
れている文献を参照）。半導体光アンプを用いた波長変
換器を用いると、半導体光アンプに電流を注入し利得を
持っている状態では、波長変換が起こって変換光が波長
変換器から出力され、光が出力されるモードとなってい
る。一方波長変換器の半導体光アンプの電流を注入しな
いことにより、波長変換器から光を出力しないモードに
設定することが可能である。

【００１７】波長変換器１２１の構成例について図２を
用いて説明する。図２は第１の実施の形態で用いられた
相互利得変調による波長変換器のブロック構成図であ
り、図中符号２０１は波長変換器の入力端、２０２は出
力端、２０３は電気スイッチ、２０４は電流供給手段、
２０５は半導体レーザ、２０６は光カップラ、２０７は
半導体光アンプ、２０８は波長フイルタ、２０９はグラ
ンドである。

【００１８】半導体光アンプ２０７は電流を注入するこ
とにより利得を持つ。半導体光アンプ２０７への電流供
給手段２０４は、電流源または電圧源と半導体レーザの
駆動回路から構成される。電流供給手段２０４は、電気
的スイッチ２０３により電流を供給する状態（Ｏｎ状
態）と供給しない状態（Ｏｆｆ状態）とに切り替えるこ
とが可能である。電気スイッチ２０３としては、リレー
のような電磁石によるスイッチや、半導体のアナログ・
スイッチ等を用いることが可能である。また、駆動回路
中の抵抗値等を変化させることにより電流を流さなくす
ることによっても電気スイッチ機能は実現可能である。
２つの入力光を１つに結合する光カップラ２０６は半導
体レーザ２０５からの光と入力光とを結合させ、半導体
光アンプ２０７に入力する。可変波長フィルタ２０８は
ある波長のみを選択して出力し、干渉膜フィルタにより
構成することが可能である。

【００１９】図２を用い、相互利得変調の効果を用いた
波長変換について、簡単に説明する。電気スイッチ２０
３をＯｎ状態にし半導体光アンプ２０７に電流を流し利
得を持たせる。半導体光アンプ２０７に半導体レーザ２
０５からの連続発振光を注入して、半導体光アンプ２０
７を飽和させておき、そこへデジタルで強度変調された
入力信号光を注入する。入力信号光マーク（ビツト論理
値が１である）時には、入力信号光による誘導放出によ
り半導体レーザ２０５からの波長に対する利得が減少
し、半導体光アンプ２０７から、半導体レーザ２０５の
波長の光が出力されなくなる（減少する）。入力信号ス
ペース（ビツト論理値が０である）時、半導体レーザ２
０５の光が半導体光アンプ２０７で飽和したものが出力
される。従って、波長フィルタ２０８として、半導体レ
ーザ２０５の発振波長のみを透過させるものを用いる
と、入力信号光の波長が入力光の波長から半導体レーザ
２０５の波長に変換され、且つ、入力信号光のビット論
理が反転された光信号が、波長フィルタ２０８から出力
端２０２へ出力される。

【００２０】次に、図２を用いて、波長変換器をゲート
・スイッチとして動作させる方法について説明する。ゲ
ートをオープン（Ｏｎ状態）にして、光信号を出力させ
たい場合は、電気スイッチ２０３をＯｎにし半導体光ア
ンプ２０７に利得を持たせ、波長変換が行われるように
する。また、ゲートをクローズ（Ｏｆｆ状態）して、光
信号を出力させたくない場合は、電気スイッチをＯｆｆ
にし、半導体光アンプ２０７への入力光を半導体光アン
プ２０７中に吸収させ、半導体光アンプ２０７からは光
が出力されない状態とする。

【００２１】波長変換器１２１について図２を用いて説
明したが、波長変換器１２２〜１２９も同様の構成を用
い、同様の波長変換動作、ゲート・スイッチ動作を行
う。

【００２２】次に、ゲート・スイッチとして機能する波
長変換器を用いた図ｌの構成での、３×３空間スイッチ
の動作について説明する。各入力端１０１〜１０３に入
力される光信号を、それぞれに接続した光分岐器１３１
〜１３３によって３分割し、それぞれを波長変換器１２
１〜１２９に接続する。同じ光分岐器と接続されている
波長変換器の出力端、例えば光分岐器１３１と接続され
ている波長変換器１２１〜１２３はそれぞれ異なる光結
合器１４１〜１４３に接続される。（直交接続：図１参
照）。同様に光分岐器１３２に接続されている波長変換
器１２４を光結合器１４１に接続し、波長変換器１２５
を光結合器１４２に接続し、波長変換器１２６を光結合
器１４３に接続し、光分岐器１３３に接続されている波
長変換器１２７、１２８、１２９についても同様の接続
を行い、波長変換器１２９を光分岐器１４３に接続す
る。

【００２３】そうすると、各波長変換器の電気スイッチ
２０３をＯｎ、Ｏｆｆすることにより、各光結合器に、
１つの光信号しか入力させなくすることができる。波長
変換器が全ての経路に対して挿入されているので、各ス
イッチング状態（入力端と出力端の全ての組み合わせに
よる接続）を作り出すことができる。以下、図１を用い
て具体的に説明する。光結合器１４１には、入力端１０
１からの光信号が入力される波長変換器１２１、入力端
１０２からの光信号が入力される波長変換器１２４、入
力端１０３からの光信号が入力される波長変換器ｌ２７
が接続されている。従って、出力端１１１に入力端１０
２からの光信号を波長変換したものを出力させたい場合
は、波長変換器１２１と波長変換器１２７をＯｆｆ状態
として、波長変換器１２４をＯｎ状態とすればよい。以
下同様に、ある出力端に出力させたい入力端と接続され
ている波長変換器のみをＯｎ状態にし、出力させたくな
い入力端と接続されている波長変換器出力をＯｆｆ状態
にすれば良い。

【００２４】以上のように、半導体光アンプを用いた波
長変換器を空間スイッチとして用いることが可能であ
る。

【００２５】従って、波長変換器をゲート・スイッチと
して用いて空間スイッチを構成することが可能であり、
図１のように、光分岐器と光結合器との間に波長変換器
を配置することにより、空間スイッチの機能と波長変換
機能との両方の機能を持ち合わせた光スイッチ装置を構
成することが可能である。

【００２６】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。第１の実施の形態の光スイッチ装置において、
同一の光結合器に接続されている波長変換器の出力波長
が互いに異なるような波長変換器を用いることにより、
光スイッチ装置は波長多重の機能を持つ。例えば、図１
において、光結合器１４１に接続されている波長変換器
は、波長変換器１２１、１２４、１２７であるが、波長
変換器１２１の出力光信号がλ１の波長であり、波長変
換器１２４の出力光信号の波長がλ２の波長であり、波
長変換器１２７の出力光信号の波長がλ３の波長である
波長変換器を用いると、それらが光結合器１４１で結合
され、出力端１１１には、λ１、λ２、λ３が波長多重
されて出力される。以上述べたように、出力端で波長多
重される時に同じ波長が多重されないように、同一の光
結合器の入力端に接続する各波長変換器に、変換後の波
長が異なった波長で固定された波長変換器を用いれば、
１つの出力端に同じ波長の光信号同士が合波されること
はない。ある特定の波長の光のみを出力する波長変換器
としては、図２の波長変換器１２１中で用いる半導体光
レーザとして、固定発振波長の半導体レーザ（分布帰還
型レーザ等）を用いて相互利得変調により波長変換を行
えば良い（固定発振波長の波長変換器としては、例え
ば、文献：Ｔ．Ｓｈｉｒａｇａｋｉｅｔａｌ．，
“ＯｐｔｉｃａｌＣｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔＳｙｓ
ｔｅｍｕｓｉｎｇＦｉｘｅｄ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔ
ｈＣｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔｏＡｖｏｉｄＷａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈＢｌｏｃｋｉｎｇ，”ＦｉｒｓｔＯ
ｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＣｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＯＥＣＣ’９
６）ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ，ＰＤ１−５，
ｐｐ．１０−ｌｌ，ｌ９９６を参照）。この光スイッチ
装置は、空間的なスイッチと、波長スイッチ機能と、波
長多重機能とを持つスイッチであるといえる。

【００２７】次に、第３の実施の形態について説明す
る。第２の実施の形態において、光結合器として、回折
格子やアレー導波路型回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅ
ｄＷａｖｅｇｕｉｄｅＧｒａｔｉｎｇ）等の波長多
重器を用いる。波長多重器の各入力端において最も光ロ
スが少なく出力端に出力される波長を、以下、「透過波
長」（対応する波長）と呼ぶ。波長変換器には波長多重
器の入力端に接続される波長変換器の出力波長が、波長
多重器の透過波長と一致するような出力波長を持つ波長
変換器を用いる。このような構成を用いることにより、
空間スイッチ機能と波長スイッチ機能の他に、波長多重
機能を持つことができる。更に、上述の波長多重器を用
いることにより、光スイッチ装置を低ロスで構成するこ
とができる上、光結合器の持つフィルタ作用により、光
雑音が少なくなる。波長多重器は、ある入力端を透過す
る波長が決まっているので、光雑音となるその他の波長
が遮断されたものが光結合器に出力されるからである。

【００２８】次に、第４の実施の形態例について図３を
用いて説明する。図３は本発明の第４の実施の形態の３
×３の空間スイッチ機能と、波長変換機能とを持つ光ス
イッチ装置のブロック構成図であり、図中符号３０１〜
３０３は入力端、３１１〜３１３は出力端、３２１〜３
２９は波長変換器、３３０は波長変換器の制御手段であ
る制御装置、３３１〜３３３は光分岐器、３４１〜３４
３は光結合器である。

【００２９】第４の実施の形態は、第ｌの実施の形態の
各波長変換器として、波長変換器の出力光の波長が可変
であるものを用いたものである。各波長変換器の出力波
長を制御する制御装置３３０が各波長変換器３２１〜３
２９に付加され、光スイッチ装置の出力端３１１〜３１
３に同じ波長の光信号が入力されないようにする。各波
長変換器の出力波長を可変にするには、図２の波長変換
器１２１中の半導体レーザ２０５として、可変波長の半
導体レーザを用いれば良い。可変波長の半導体レーザと
しては、例えば、文献（Ｈ．Ｙａｓａｋａｅｔａ
ｌ．，“Ｂｒｏａｄ−ｒａｎｇｅｗａｖｅｌｅｎｇｔ
ｈｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆ１０Ｇｂ／ｓｓｉ
ｇｎａｌｕｓｉｎｇａｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅｇｒａｔｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒ
ａｇｇｒｅｆｌｅｃｔｏｒｌａｓｅｒ，”Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎＬｅｔｔ．，ｖｏｌ．３０，ｐｐ．１３３−１
３４，１９９４．）で述べられているＳＳＧ・ＤＢＲレ
ーザを用いることが可能である。第４の実施の形態を用
いることにより、空間スイッチ機能と波長スイッチ機能
を低コストに、省スペースに実現できることは勿論、波
長多重機能を実現することが可能である。

【００３０】次に、第５の実施の形態について説明す
る。本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態で
説明した構成において、光分岐器として第３の実施の形
態で説明した回折格子、アレー導波路型回折格子等の波
長多重器の入出力端が逆になった波長多重分離器を用い
る。このような構成を用いることにより、波長多重され
た光信号を入力端に入力し、光分岐器で波長多重分離
し、波長変換器により同じ光結合器に同一の波長が入力
されないように波長を変換し、出力端に入力端とは異な
る波長の波長多重された光を出力させることが可能であ
る。この時、本発明で用いる波長変換器のゲートスイッ
チ機能により、波長変換器から光が出力されない状態に
することができ、出力光の波長多重数の増減を行うこと
が可能である。

【００３１】以上の第１から第５の実施の形態を応用し
た他の実施の形態について説明する。波長多重の機能を
用いると異なる入力端の光信号を波長多重し、全ての出
力端に波長多重された光信号を分配することも可能であ
る。例えば、図１において、各入力端に１波の光信号の
みを入力して光分岐器１３１〜１３３で分岐し、全ての
出力端に光信号を分配する。波長変換器１２１の出力光
の波長をλ１、波長変換器１２２の出力光の波長をλ
２、波長変換器１２３の出力光の波長をλ３、波長変換
器１２４の出力光の波長をλ２、波長変換器１２５の出
力光の波長をλ３、波長変換器１２６の出力光の波長を
λ１、波長変換器１２７の出力光の波長をλ３、波長変
換器１２８の出力光の波長をλ１、波長変換器１２９の
出力光の波長をλ２とすることにより、各入力端の光信
号全てを波長多重したものを各出力端へ分配して出力す
ることが可能である。

【００３２】また、その場合、波長変換器をゲート・ス
イッチとして用いることにより、３波全てを多重するの
ではなく、２波のみの波長多重光を出力端に出力させる
ことが可能である。例えば、波長変換器１２１からλ１
の波長の光信号を出力させ、波長変換器１２４からλ２
の波長の光信号光を出力させ、波長変換器１２７をＯｆ
ｆ状態とすることにより、出力端１１１には、入力端１
０１、１０２からの光信号が波長変換されたものが波長
多重されたものを出力することが可能である。次に、本
発明の第６の実施の形態について図４を用いて説明す
る。図４は本発明の第６の実施の形態の３×９の空間ス
イッチ機能と、波長変換機能とを持つ光スイッチ装置の
ブロック構成図であり、図中符号４０１〜４０３は入力
端、４１１〜４１９は出力端、４２１〜４２９は波長変
換器、４３１〜４３３は光分岐器である。

【００３３】第６の実施の形態は、図４に示すように、
第１の実施の形態を示す図１から光結合器を削除し、出
力端の数を増やし、３入力９出力のスイッチを構成して
おり、各波長変換器４２１〜４２９の出力がそのまま出
力端４１１〜４１９に接続されており、出力側の光結合
は行われていない。

【００３４】光分岐器として第５の実施の形態で用いた
回折格子等の波長多重分離器を用いると、入力端４０１
〜４０３に波長多重された光信号を入力し、出力側に空
間分割させて異なるフアイバに出力させることが可能で
ある。このように波長多重系から空間分割系への変換を
行うことが可能で、それぞれの出力波長を変換したり、
Ｏｎ／Ｏｆｆ動作させることも可能である。

【００３５】次に、第７の実施の形態について図５を用
いて説明する。図５は本発明の第７の実施の形態の９×
３の空間スイッチ機能と、波長変換機能とを持つ光スイ
ッチ装置のブロック構成図であり、図中符号５０１〜５
０９は入力端、５１１〜５１３は出力端、５２１〜５２
９は波長変換器、５４１〜５４３は光結合器である。

【００３６】第７の実施の形態は、図５に示すように、
第１の実施の形態を示す図１から光分岐器を削除し、入
力端の数を増やし、９入力３出力のスイッチを構成して
いる。この構成によって多数の入力端からの入力を直接
波長変換して光結合させ少数の出力端に出力させること
ができる。

【００３７】次に、第８の実施の形態について説明す
る。第７の実施の形態の波長変換器として、第２の実施
の形態で説明した、固定発振波長の波長変換器を用い、
同一の光結合器に接続される波長変換器の出力波長は互
いに異なるように接続する。このよう構成を用いること
により、１つの出力端に同一波長の光信号が重畳されて
出力されることはなく、空間スイッチ機能と波長スイッ
チ機能の他に、波長多重機能を持たせることが可能であ
る。

【００３８】次に、第９の実施の形態について説明す
る。第８実施の形態で示した構成において、光結合器と
して第３の実施の形態で説明した回折格子や、アレー導
波路型回折格子を用いる。このよう構成を用いることに
より、１つの出力端に同一波長の光信号が重畳されて出
力されることはなく、空間スイッチ機能と波長スイッチ
機能の他に、波長多重機能を持たせることが可能であ
る。更に、上述の波長多重器を用いることにより、低ロ
スに構成することができる上、光結合器の持つフィルタ
作用により、光雑音が少なくなる。波長多重器は、ある
入力端を透過する波長が決まっているので、光雑音とな
るその他の波長が遮断されたものが光結合器に出力され
るからである。

【００３９】次に第１０の実施の形態について説明す
る。第８の実施の形態で示した構成において、波長変換
器として第４の実施の形態で説明した出力波長が可変で
ある波長変換器を用い、各波長変換器の出力波長を制御
する制御装置を付加し（図３の制御装置３３０と同
様）、光スイッチ装置の出力端に同じ波長の光信号が入
力されないようにする。空間スイッチ機能と波長スイッ
チ機能を低コストに、省スペースに実現できることは勿
論、波長多重機能を実現することが可能である。

【００４０】第７から第１０の実施の形態においては、
入力端側を異なるフアイバによる空間分割多重で入力
し、出力側に波長多重されたものを出力させることが可
能である。このように空間分割系から波長多重系への変
換を行うことが可能で、多重する波長を変えたり、消光
したりして波長多重することが自由にできる本発明の実
施の形態では光分岐分離手段、光結合手段である光分岐
器、光結合器として、回折格子や、導波路型アレー回折
格子等の波長多重器、波長多重分離器を用いることに限
定しているものもあったが、特に限定していない発明に
対しては、光のパワーを均一に分岐、結合する分岐器、
結合器を用いても、波長多重器、波長多重分離器を用い
ても、偏波多重器、偏波多重分離器を用いても、光の時
分割多重器、時分割多重分離器を用いても、それらが光
を分岐・分離する手段、結合・多重する手段であれば本
発明が実施可能であることは明らかである。

【００４１】本発明の実施の形態では、光分岐器、光結
合器として１入力ｎ出力、ｎ入力１出力の構成のものを
用いたがｎ入力ｎ出力（スターカップラ状）ｍ入力ｎ出
力等他の構成の光分岐器、光結合器を用いても本発明
が、実施できることは明らかである。

【００４２】本発明の実施の形態では、光分岐器を３分
岐する場合について示したが、光レベル、ノイズ等が許
せば、３分岐に限定するものではなく、ｎ分岐器を用い
てｎ×ｎのスイッチを構成することが可能である。

【００４３】本発明の実施の形態では、ｎ分岐器をｎ個
用いたが、光分岐器の分岐数と光分岐器の個数は一致す
る必要はない。例えば、ｍ分岐器をｎ個用いて、ｎ結合
器をｍ個用いて、ジャンクタ接続（直交接続）を行え
ば、ｍ×ｎの構成にすることが可能である。

【００４４】本発明では、ジャンクタ接続（直交接続）
を行っているが、接続方法は、図１図３、図４、図５の
例のようなジャンクタ接続でなくても、本発明が実施可
能であることは明らかである。

【００４５】本発明の実施の形態では、ある入力端から
の光信号が光分岐器によりｎ分割された後は、全て波長
変換器に接続され、光結合器に接続されたが、一部、接
続されていないものがあっても本発明が実施可能である
ことは明らかである。

【００４６】本発明の実施の形態では、波長変換手段で
ある波長変換器を、半導体光アンプにより構成したが、
Ｏｎ／Ｏｆｆ比の良い光増幅器を用いた波長変換器であ
れば、半導体光アンプによる構成に限定するものではな
い。例えば、波長変換器として、半導体レーザを用いた
波長変換器でも本発明は支障なく実施できる（例えば、
文献：Ｔ．Ｓｈｉｒａｇａｋｉｅｔａｌ．，“Ｏｐ
ｔｉｃａｌＣｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔＳｙｓｔｅ
ｍｕｓｉｎｇＦｉｘｅｄ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
ＣｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔｏＡｖｏｉｄＷａｖｅｌ
ｅｎｇｔｈＢｌｏｃｋｉｎｇ，”ＦｉｒｓｔＯｐｔ
ｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＯＥＣＣ’９
６）ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ，ＰＤ１−５，
ｐｐ．１０−１１，１９９６参照）。半導体レーザを用
いても、電流を注入しないモードと電流を注入して半導
体レーザを発振させるモードとを切り替えることによ
り、ゲート・スイッチ動作を行うことが可能だからであ
る。

【００４７】本発明の実施の形態では、半導体光アンプ
の相互利得変調の効果を用いたが、半導体光アンプの相
互位相変調や、四光波混合等の半導体光アンプを用いる
波長変換器を用いても実施可能である（これらの参照文
献は、従来例を説明する部分に記載されている）。これ
らはいずれも、半導体光アンプからの出力光を波長変換
器の出力としているので、半導体光アンプは電流を注入
しなくするモードと電流を注入して利得を持たせたモー
ドとを切り替えることにより、ゲート・スイッチ動作が
できるからである。

【００４８】本発明のうち、変換先の波長が可変である
と限定していない発明は、波長変換器の出力波長が、固
定されていても可変であっても、本発明が実施できるこ
とは自明である。

【００４９】本発明の実施の形態では、ゲート・スイッ
チ機能を持つ波長変換器として、光のまま波長を変換す
る波長変換器を用いているが、一旦、光信号を電気信号
に変換し、再び光信号に変換するような波長変換器にお
いて、光信号を電気信号に変換する部分、または、電気
信号を光信号に変換する部分に電気的スイッチを付加
し、ゲート動作を行うようにしても、本発明が実施可能
なことは明らかである。

【００５０】本発明の実施の形態では、光結合器、光分
離器をそれぞれ一段しか用いていないが、それらがカス
ケード（縦続）接続された構成でも本発明が実施可能な
ことは明かである。

【００５１】本発明の光スイッチ装置を光クロスコネク
ト・ノード装置の光スイッチ部（空間スイッチ部、波長
スイッチ部）に適用可能であることは自明である。

【００５２】なお、光ハイウェイスイッチへの応用とし
て、例えば、特開昭６０−２６３５９６号公報中の図４
に示されるように、ゲート型光スイッチと波長変換器と
光分岐器、光結合器を用いた構成があるが、図４中の波
長変換器Ｔ１１〜Ｔ１ｎ、Ｔ２１〜Ｔ２ｎには波長変換
器の光出力をＯｎ、Ｏｆｆする装置が付加されておら
ず、本発明とは目的、構成が異なり、また、本発明のよ
うに、空間スイッチ機能と波長スイッチ機能を実現する
ことは不可能であり、作用、効果も異なる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、従来、
空間スイッチ部と波長スイッチ部が必要であった光スイ
ッチ装置が、それらが統合されることにより、空間スイ
ッチ部に必要とされていたＳＯＡＧが不要となる。従来
のＳＯＡＧに相当する機能として波長変換器を用いる
が、従来必要であった波長スイッチ部が不要となるの
で、コストが低減し、実装体積も低減するという効果が
ある。

【００５４】また、同一の光結合器に接続される波長変
換器の出力波長を互いに異なるようにすることによっ
て、本発明の光スイッチ装置は、空間スイッチ機能と波
長スイッチ機能の他に、波長多重機能を持つことがで
き、波長変換器のゲート動作により波長多重する光信号
の波長数を増減することが可能であるという効果もあ
る。さらに出力端に入力端の光信号を波長多重したもの
を分配するような使い方も可能である。

【００５５】光結合器を除いて波長変換器の出力を直接
出力端に接続することによって出力側に空間分割させて
異なるフアイバに出力させることができる。光分岐器と
して回折格子等の波長多重分離器を用いると、入力端に
波長多重された光信号を入力し、出力側に空間分割で出
力させることが可能である。このように波長多重系から
空間分割系への変換を行うことが可能で、それぞれの出
力波長を変換したり、Ｏｎ／Ｏｆｆ動作させることが可
能となるという効果が得られる。

【００５６】光分岐器を用いず多数の入力端から直接波
長変換器に入力し光結合器を経由して出力することによ
り、入力端側を異なるフアイバにより空間分割多重で入
力し、出力側に波長多重されたものを出力させることが
可能である。このように空間分割系から波長多重系への
変換を行うことが可能で、多重する波長を変えたり、消
光したりして波長多重することが自由にできるという効
果がある。

【００５７】即ち、本発明を適用するならば、光通信ネ
ットワーク・ノード内で、光スイッチ装置を空間スイッ
チ部と波長スイッチ部に分けることなしに、波長変換機
能と空間スイッチ機能を準備することが可能であり、コ
ストが低減し、実装体積が小さくなる。また、波長変換
器と波長結合器が接続されたものが出力されるので、波
長多重機能を持つ。また、本発明中の波長多重機能を用
いて波長多重を行うに当り、波長変換器がゲート・スイ
ッチ動作を行うことにより、波長多重を行うか行わない
かの設定を自由に行うことが可能である。また、本発明
中の波長多重機能を用いて波長多重を行うに当り、波長
変換機能があるので、同じ波長が波長多重されないよう
に波長多重を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の３×３の空間スイ
ッチ機能と、波長変換機能とを持つ光スイッチ装置のブ
ロック構成図である。

【図２】第１の実施の形態で用いられた相互利得変調に
よる波長変換器のブロック構成図である。

【図３】本発明の第４の実施の形態の３×３の空間スイ
ッチ機能と、波長変換機能とを持つ光スイッチ装置のブ
ロック構成図である。

【図４】本発明の第６の実施の形態の３×９の空間スイ
ッチ機能と、波長変換機能とを持つ光スイッチ装置のブ
ロック構成図である。

【図５】本発明の第７の実施の形態の９×３の空間スイ
ッチ機能と、波長変換機能とを持つ光スイッチ装置のブ
ロック構成図である。

【図６】従来例の光スイッチ装置のブロック構成図であ
る。

【符号の説明】

１０１〜１０３、２０１、３０１〜３０３、４０１〜４
０３、５０１〜５０９、６０１入力端１１１〜１１３、２０２、３１１〜３１３、４１１〜４
１９、５１１〜５１３、６０２出力端１２１〜１２９、３２１〜３２９、４２１〜４２９、５
２１〜５２９、６０６波長変換器１３１〜１３３、３３１〜３３３、４３１〜４３３、６
０３光分岐器１４１〜１４３、３４１〜３４３、５４１〜５４３、６
０５光結合器２０３電気スイッチ２０４電流供給手段２０５半導体レーザ２０６光カップラ２０７半導体光アンプ２０８波長フイルタ２０９グランド３３０制御装置６０４半導体光アンプのゲート・スイッチ６０７空間スイッチ部６０８波長スイッチ部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光分岐分離手段と、光を出力するモ
ードと光を出力しないモードとに切替え設定の可能な複
数の波長変換手段と、複数の光結合手段と、複数の入力
端と、複数の出力端とを備え、前記入力端が前記光分岐
分離手段に接続され、前記光分岐分離手段が前記波長変
換手段に接続され、前記波長変換手段が前記光結合手段
に接続され、前記光結合手段が前記出力端に接続され、
同一の前記光結合手段の複数の入力端のそれぞれに接続
される複数の前記波長変換手段の出力光の波長がそれぞ
れ異なる波長となるように調整可能な前記波長変換手段
の制御手段を有することを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】複数の光分岐分離手段と、光を出力するモ
ードと光を出力しないモードとに切替え設定の可能な複
数の波長変換手段と、複数の入力端と、複数の出力端と
を備え、前記入力端が前記光分岐分離手段に接続され、
前記光分岐分離手段が前記波長変換手段に接続され、前
記波長変換手段が前記出力端に接続され、前記光分岐分
離手段は波長多重された入力光を空間的に異なる前記光
分岐分離手段の出力端に異なる波長の光として出力する
機能を有することを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項３】光を出力するモードと光を出力しないモー
ドとに切替え設定の可能な複数の波長変換手段と、複数
の光結合手段と、複数の入力端と、複数の出力端とを備
え、前記入力端が前記波長変換手段に接続され、前記波
長変換手段が前記光結合手段に接続され、前記光結合手
段が前記出力端に接続され、同一の前記光結合手段の複
数の入力端のそれぞれに接続される複数の前記波長変換
手段の出力光の波長がそれぞれ異なる波長となるように
調整可能な前記波長変換手段の制御手段を有することを
特徴とする光スイッチ装置。
【請求項４】前記光分岐分離手段は波長多重された入力
光を空間的に異なる前記光分岐分離手段の出力端に異な
る波長の光として出力する機能を有することを特徴とす
る請求項１記載の光スイッチ装置。