JP3139540B2 - 光スイッチ網 - Google Patents

光スイッチ網

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  • Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの相
互結合網や光交換機等に用いられる光スイッチ網に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光スイッチを用いて光信号を切り換える
光スイッチ網は、従来の電気のネットワークでは実現不
可能な大容量のネットワークを実現する手段として期待
されている。現在までにニオブ酸リチウムで作成された
方向性結合器型光クロスバ・スイッチ、マッハツェンダ
型光クロスバ・スイッチや、半導体光増幅器をゲート・
スイッチとして用いたスプリッタ／コンバイナ型光クロ
スバ・スイッチ等が考案されており、これらを使った光
スイッチ網に関しても様々な構成のものが提案されてい
る。
【０００３】例えば、前野らは並列コンピュータの相互
結合網への応用をねらい、半導体光増幅器をゲート・ス
イッチとして使用するスプリッタ／コンバイナ型光クロ
スバ・スイッチを用いた光スイッチ網を提案している
（前野他、電子情報通信学会１９９６年総合大会、ＳＢ
−９−５）。ここで、図４３に第１の従来例として前野
らが提案している方式の４×４光スイッチ網の構成図を
示す。この光スイッチ網は、複数のＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓ
ｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）メモリ９、複数の光送
信器１、光クロスバ・スイッチ３、及び、複数の光受信
器８からなる。尚、ここでは、説明を簡略化するため
に、メモリ９、光送信器１、及び、光受信器８の添字を
省略している。
【０００４】図４４は、図４３に示された光クロスバ・
スイッチ３の構成図である。光クロスバ・スイッチ３
は、半導体基板上に構成された入力導波路２０、光分波
器２１、半導体光増幅器２３、光合波器２７、出力導波
路２６からなる。図４３に示された光送信器１及び光受
信器８は、それぞれ、図４４の入力導波路２０及び出力
導波路２６に、結合される。また、図４４に示された半
導体光増幅器２３は、電流を流したときはオン、流さな
いときはオフとなる光ゲート・スイッチとして動作し、
例えば、半導体光増幅器２３−０をオンにすると入力導
波路２０−０と出力導波路２６−０とが接続される。
【０００５】ところが、例えば、図４３に示された送信
ノードｔ０と送信ノードｔ１とが同時に受信ノードｒ２
にパケットを送ろうとする場合を考えると、半導体光増
幅器２３−２と半導体光増幅器２３−６とが同時にオン
になり、出力導波路２６−２において２つの光信号が衝
突する。そこで、光送信器１の前段のＦＩＦＯメモリ９
でパケットを一時保持し、ＦＩＦＯメモリ９−０とＦＩ
ＦＯメモリ９−１との間で調停を行い、調停に勝った方
が光送信器１からパケットを送信している間、負けた方
は待機することになる。
【０００６】また、波長多重を用いて１ポートあたりの
伝送容量を増やした光スイッチ網も提案されている（石
田他、電子情報通信学会１９９６年通信ソサイエティ大
会、Ｂ−１０７２）。図４に示す第２の従来例は、１ポ
ートあたり４波長を多重することにより伝送容量を４倍
に増やした４×４光スイッチ網である。今、光クロスバ
・スイッチ３により光ファイバ１０−０と光ファイバ１
１−１が接続されているとする。送信ノードｔ０から入
力された４ビット幅のパケットはＦＩＦＯメモリ９−０
に一時格納された後、それぞれ異なる波長λ０〜λ３が
割り当てられている４個の光送信器１−０〜１−３で光
信号に変換される。この光信号は光波長合波器２８−０
により波長多重された後、光ファイバ１０−０を経て光
クロスバ・スイッチ３に入力され、光ファイバ１１−１
を経て光波長分波器７−１に入力される。光波長分波器
７−１に入力された波長多重光信号は波長毎に分波さ
れ、光受信器８−４〜８−７において４ビット幅の電気
信号に復元される。
【０００７】この光スイッチ網においても、例えば送信
ノードｔ０と送信ノードｔ１とが同時に受信ノードｒ２
にパケットを送ると衝突が発生するので、ＦＩＦＯメモ
リ９−０とＦＩＦＯメモリ９−１との間で予め調停を行
う必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】第１、第２の従来例の
光スイッチ網は、いずれも送信ノード側のＦＩＦＯメモ
リ９、すなわち入力バッファの間で調停を行う入力バッ
ファ型スイッチ網である。したがって、スループットが
入力バッファ型スイッチ網の理論限界値５８．６％を越
えることが出来ないという問題がある（例えば、ＡＴＭ
詳解 新世代通信網構築技術、マーチン・ドゥ・プライ
カー著、松島栄樹訳、プレンティスホール出版、ｐｐ．
１７８−１８７）。入力バッファ型スイッチ網では、あ
る入力バッファの先頭のパケットが調停に負けると、２
番目のパケットを送信することが出来ない。したがって
例え２番目のパケットが他の送信ノードと競合を起こさ
ないものであっても先頭のパケットが送信されるまで待
つことになり、スループットの限界が生じる。
【０００９】また、第１、第２の従来例で使用されてい
る半導体光増幅器を光ゲート・スイッチとして用いた光
クロスバ・スイッチは、入出力ポート数の２乗個の半導
体光増幅器を必要とするため、スイッチの規模が大きく
なると、コストが急激に増大するとともに、実装が非常
に困難になるという重大な問題が生じる。例えば４×４
光クロスバ・スイッチでは１６個の半導体光増幅器しか
必要としないが、１６×１６光クロスバ・スイッチでは
２５６個、６４×６４光クロスバ・スイッチでは４０９
６個の半導体光増幅器を必要とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施態様
は、送信光波長としてａ個（ａは２以上の整数、以下同
じ）の波長を有し、各々異なる波長の光信号を送信する
ａ個の光送信器と、前記ａ個の光送信器から送信された
光信号を入力とし、異なる入力ポートから入力された複
数の光信号を同一の出力ポートから同時に出力すること
が可能なａ×ａ光クロスバ・スイッチと、前記ａ×ａ光
クロスバ・スイッチから出力された光信号を入力とし、
該光信号を波長毎に分波してａ個の出力ポートから出力
するａ個の光波長分波器と、前記光波長分波器から出力
された光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａ
２個の光受信器と、前記光受信器から出力された電気信
号を記憶し、要求に応じて出力するａ２個の記憶素子と
からなる光スイッチ網である。
【００１１】本発明の第２の実施態様は、送信光波長と
してａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長を有
し、各々異なる波長の光信号を送信するａ個の光送信器
からなるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の光送信
器群と、前記光送信器群の１個から送信されたａ個の光
信号を入力とし、該光信号を合波して出力するｂ個の光
合波器と、前記ｂ個の光合波器の各々から出力されたｂ
個の光信号を入力とし、任意の入力ポートから入力され
た光信号を複数の出力ポートから同時に出力することが
可能なｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ａｂ
光クロスバ・スイッチから出力された光信号を入力と
し、該光信号から任意の１波長の光信号を選択して出力
するａｂ個の光波長セレクタと、前記光波長セレクタか
ら出力された光信号を受信し、電気信号に変換して出力
するａｂ個の光受信器とからなる光スイッチ網である。
【００１２】本発明の第３の実施態様は、送信光波長と
してａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長を有
し、各々異なる波長の光信号を送信するａ個の光送信器
からなるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の光送信
器群と、前記光送信器群の１個から送信されたａ個の光
信号を入力とし、該光信号を合波してａ個の出力ポート
から出力するｂ個の光合分波器と、前記ｂ個の光合分波
器の各々から出力されたｂ個の光信号を入力とし、任意
の入力ポートから入力された光信号を複数の出力ポート
から同時に出力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロス
バ・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから
出力された光信号を入力とし、該光信号から任意の１波
長の光信号を選択して出力するａｂ個の光波長セレクタ
と、前記光波長セレクタから出力された光信号を受信
し、電気信号に変換して出力するａｂ個の光受信器とか
らなる光スイッチ網である。
【００１３】本発明の第４の実施態様は、送信光波長と
してａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長を有
し、各々異なる波長の光信号を送信するａ個の光送信器
からなるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の光送信
器群と、前記光送信器群の１個から送信されたａ個の光
信号を入力とし、異なる入力ポートから入力された複数
の光信号を同一の出力ポートから同時に出力することが
可能なｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ個
のａ×ａ光クロスバ・スイッチの各々から出力されたｂ
個の光信号を入力とし、任意の入力ポートから入力され
た光信号を複数の出力ポートから同時に出力することが
可能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×
ｂ光クロスバ・スイッチから出力された光信号を入力と
し、該光信号から任意の１波長の光信号を選択して出力
するａｂ個の光波長セレクタと、前記光波長セレクタか
ら出力された光信号を受信し、電気信号に変換して出力
するａｂ個の光受信器とからなる光スイッチ網である。
【００１４】本発明の第５の実施態様は、送信光波長と
してａｂ個（ａ、ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長
を有し、各々異なる波長の光信号を送信するａｂ個の光
送信器と、前記ａｂ個の光送信器をａ個ずつｂ個の光送
信器群に分割するとき、前記光送信器群の１個から送信
されたａ個の光信号を入力とし、該光信号を合波して出
力するｂ個の光合波器と、前記ｂ個の光合波器の各々か
ら出力されたｂ個の光信号を入力とし、異なる入力ポー
トから入力された複数の光信号を同一の出力ポートから
同時に出力することが可能で、かつ、任意の入力ポート
から入力された光信号を複数の出力ポートから同時に出
力することが可能なｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチと、
前記ｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチから出力された光信
号を入力とし、該光信号を波長毎に分波してａｂ個の出
力ポートから出力するａｂ個の光波長分波器と、前記光
波長分波器から出力された光信号を受信し、電気信号に
変換して出力するａ2ｂ2個の光受信器と、前記光受信器
から出力された電気信号を記憶し、要求に応じて出力す
るａ2ｂ2個の記憶素子とからなる光スイッチ網である。
【００１５】本発明の第６の実施態様は、送信光波長と
してａｂ個（ａ、ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長
を有し、各々異なる波長の光信号を送信するａｂ個の光
送信器と、前記ａｂ個の光送信器をａ個ずつｂ個の光送
信器群に分割するとき、前記光送信器群の１個から送信
されたａ個の光信号を入力とし、該光信号を合波してａ
個の出力ポートから出力するｂ個の光合分波器と、前記
ｂ個の光合分波器の各々から出力されたｂ個の光信号を
入力とし、異なる入力ポートから入力された複数の光信
号を同一の出力ポートから同時に出力することが可能
で、かつ、任意の入力ポートから入力された光信号を複
数の出力ポートから同時に出力することが可能なａ個の
ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ
・スイッチから出力された光信号を入力とし、該光信号
を波長毎に分波してａｂ個の出力ポートから出力するａ
ｂ個の光波長分波器と、前記光波長分波器から出力され
た光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａ2ｂ2
個の光受信器と、前記光受信器から出力された電気信号
を記憶し、要求に応じて出力するａ2ｂ2個の記憶素子と
からなる光スイッチ網である。
【００１６】本発明の第７の実施態様は、送信光波長と
してａｂ個（ａ、ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長
を有し、各々異なる波長の光信号を送信するａｂ個の光
送信器と、前記ａｂ個の光送信器をａ個ずつｂ個の光送
信器群に分割するとき、前記光送信器群の１個から送信
されたａ個の光信号を入力とし、異なる入力ポートから
入力された複数の光信号を同一の出力ポートから同時に
出力することが可能なｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッ
チと、前記ｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチの各々か
ら出力されたｂ個の光信号を入力とし、異なる入力ポー
トから入力された複数の光信号を同一の出力ポートから
同時に出力することが可能で、かつ、任意の入力ポート
から入力された光信号を複数の出力ポートから同時に出
力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチ
と、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから出力された光
信号を入力とし、該光信号を波長毎に分波してａｂ個の
出力ポートから出力するａｂ個の光波長分波器と、前記
光波長分波器から出力された光信号を受信し、電気信号
に変換して出力するａ2ｂ2個の光受信器と、前記光受信
器から出力された電気信号を記憶し、要求に応じて出力
するａ2ｂ2個の記憶素子とからなる光スイッチ網であ
る。
【００１７】本発明の第８の実施態様は、送信光波長群
としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長から
なるａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長群を有
し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信するａ個
の波長多重光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の整数、
以下同じ）の波長多重光送信器群と、前記波長多重光送
信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を入
力とし、該波長多重光信号を合波して出力するｂ個の光
合波器と、前記ｂ個の光合波器の各々から出力されたｂ
個の波長多重光信号を入力とし、任意の入力ポートから
入力された波長多重光信号を複数の出力ポートから同時
に出力することが可能なｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチ
と、前記ｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチから出力された
波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号から任意
の１波長群の波長多重光信号を選択し、これを波長毎に
分波してｃ個の出力ポートから出力するａｂ個の光波長
セレクタと、前記光波長セレクタから出力された光信号
を受信し、電気信号に変換して出力するａｂｃ個の光受
信器とからなる光スイッチ網である。
【００１８】本発明の第９の実施態様は、送信光波長群
としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長から
なるａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長群を有
し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信するａ個
の波長多重光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の整数、
以下同じ）の波長多重光送信器群と、前記波長多重光送
信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を入
力とし、該波長多重光信号を合波してａ個の出力ポート
から出力するｂ個の光合分波器と、前記ｂ個の光合分波
器の各々から出力されたｂ個の波長多重光信号を入力と
し、任意の入力ポートから入力された波長多重光信号を
複数の出力ポートから同時に出力することが可能なａ個
のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロス
バ・スイッチから出力された波長多重光信号を入力と
し、該波長多重光信号から任意の１波長群の波長多重光
信号を選択し、これを波長毎に分波してｃ個の出力ポー
トから出力するａｂ個の光波長セレクタと、前記光波長
セレクタから出力された光信号を受信し、電気信号に変
換して出力するａｂｃ個の光受信器とからなる光スイッ
チ網である。
【００１９】本発明の第１０の実施態様は、送信光波長
群としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長か
らなるａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長群を
有し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信するａ
個の波長多重光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の整
数、以下同じ）の波長多重光送信器群と、前記波長多重
光送信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号
を入力とし、異なる入力ポートから入力された複数の波
長多重光信号を同一の出力ポートから同時に出力するこ
とが可能なｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチと、前記
ｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチの各々から出力され
たｂ個の波長多重光信号を入力とし、任意の入力ポート
から入力された波長多重光信号を複数の出力ポートから
同時に出力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・
スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから出力
された波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号か
ら任意の１波長群の波長多重光信号を選択し、これを波
長毎に分波してｃ個の出力ポートから出力するａｂ個の
光波長セレクタと、前記光波長セレクタから出力された
光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａｂｃ個
の光受信器とからなる光スイッチ網である。
【００２０】本発明の第１１の実施態様は、送信光波長
群としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長か
らなるａｂ個（ａ、ｂは２以上の整数、以下同じ）の波
長群を有し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信
するａｂ個の波長多重光送信器と、前記ａｂ個の波長多
重光送信器をａ個ずつｂ個の波長多重光送信器群に分割
するとき、前記波長多重光送信器群の１個から送信され
たａ個の波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号
を合波して出力するｂ個の光合波器と、前記ｂ個の光合
波器の各々から出力されたｂ個の波長多重光信号を入力
とし、異なる入力ポートから入力された複数の波長多重
光信号を同一の出力ポートから同時に出力することが可
能で、かつ、任意の入力ポートから入力された波長多重
光信号を複数の出力ポートから同時に出力することが可
能なｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ａｂ光
クロスバ・スイッチから出力された波長多重光信号を入
力とし、該波長多重光信号を波長毎に分波してａｂｃ個
の出力ポートから出力するａｂ個の光波長分波器と、前
記光波長分波器から出力された光信号を受信し、電気信
号に変換して出力するａ2ｂ2ｃ個の光受信器と、前記光
受信器から出力された電気信号を記憶し、要求に応じて
出力するａ2ｂ2ｃ個の記憶素子とからなる光スイッチ網
である。
【００２１】本発明の第１２の実施態様は、送信光波長
群としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長か
らなるａｂ個（ａ、ｂは２以上の整数、以下同じ）の波
長群を有し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信
するａｂ個の波長多重光送信器と、前記ａｂ個の波長多
重光送信器をａ個ずつｂ個の波長多重光送信器群に分割
するとき、前記波長多重光送信器群の１個から送信され
たａ個の波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号
を合波してａ個の出力ポートから出力するｂ個の光合分
波器と、前記ｂ個の光合分波器の各々から出力されたｂ
個の波長多重光信号を入力とし、異なる入力ポートから
入力された複数の波長多重光信号を同一の出力ポートか
ら同時に出力することが可能で、かつ、任意の入力ポー
トから入力された波長多重光信号を複数の出力ポートか
ら同時に出力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ
・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから出
力された波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号
を波長毎に分波してａｂｃ個の出力ポートから出力する
ａｂ個の光波長分波器と、前記光波長分波器から出力さ
れた光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａ2
ｂ2ｃ個の光受信器と、前記光受信器から出力された電
気信号を記憶し、要求に応じて出力するａ2ｂ2ｃ個の記
憶素子とからなる光スイッチ網である。
【００２２】本発明の第１３の実施態様は、送信光波長
群としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長か
らなるａｂ個（ａ、ｂは２以上の整数、以下同じ）の波
長群を有し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信
するａｂ個の波長多重光送信器と、前記ａｂ個の波長多
重光送信器をａ個ずつｂ個の波長多重光送信器群に分割
するとき、前記波長多重光送信器群の１個から送信され
たａ個の波長多重光信号を入力とし、異なる入力ポート
から入力された複数の波長多重光信号を同一の出力ポー
トから同時に出力することが可能なｂ個のａ×ａ光クロ
スバ・スイッチと、前記ｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイ
ッチの各々から出力されたｂ個の波長多重光信号を入力
とし、異なる入力ポートから入力された複数の波長多重
光信号を同一の出力ポートから同時に出力することが可
能で、かつ、任意の入力ポートから入力された波長多重
光信号を複数の出力ポートから同時に出力することが可
能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ｂ
光クロスバ・スイッチから出力された波長多重光信号を
入力とし、該波長多重光信号を波長毎に分波してａｂｃ
個の出力ポートから出力するａｂ個の光波長分波器と、
前記光波長分波器から出力された光信号を受信し、電気
信号に変換して出力するａ2ｂ2ｃ個の光受信器と、前記
光受信器から出力された電気信号を記憶し、要求に応じ
て出力するａ2ｂ2ｃ個の記憶素子とからなる光スイッチ
網である。
【００２３】本発明の第１４の実施態様は、送信光波長
としてａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長を有
し、各々異なる波長の光信号を送信するａ個の光送信器
からなるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の光送信
器群と、該光送信器群の１個から送信されたａ個の光信
号を入力としこれらを合波した波長多重光信号を出力す
るｂ個の光合波器と、該ｂ個の光合波器の各々から出力
されたｂ個の前記波長多重光信号を入力とし該ｂ個の波
長多重光信号のうちの任意の波長多重光信号から任意の
波長の光信号を選択して任意の出力ポートから出力する
ｂ×ａｂ波長選択光クロスバ・スイッチと、該ｂ×ａｂ
波長選択光クロスバ・スイッチから出力された光信号を
受信し電気信号に変換して出力するａｂ個の光受信器と
からなり、かつ、前記ｂ×ａｂ波長選択光クロスバ・ス
イッチが、ｂ個の１×ａｂ光分波器と、該光分波器の出
力ポートに接続されたａｂ2個の光ゲート・スイッチ
と、該光ゲート・スイッチの出力ポートに接続されたａ
ｂ個のｂ×ａ光波長ルータと、該光波長ルータの出力ポ
ートに接続されたａｂ個のａ×１光セレクタとからなる
光スイッチ網である。
【００２４】本発明の第１５の実施態様は、送信光波長
としてａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長を有
し、各々異なる波長の光信号を送信するａ個の光送信器
からなるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の光送信
器群と、該光送信器群の１個から送信されたａ個の光信
号を入力としこれらを合波した波長多重光信号をａ個の
出力ポートから出力するｂ個の光合分波器と、該ｂ個の
光合分波器の各々から出力されたｂ個の前記波長多重光
信号を入力とし該ｂ個の波長多重光信号のうちの任意の
波長多重光信号から任意の波長の光信号を選択して任意
の出力ポートから出力するａ個のｂ×ｂ波長選択光クロ
スバ・スイッチと、該ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイ
ッチから出力された光信号を受信し電気信号に変換して
出力するａｂ個の光受信器とからなり、かつ、前記ｂ×
ｂ波長選択光クロスバ・スイッチが、ｂ個の１×ｂ光分
波器と、該光分波器の出力ポートに接続されたｂ2個の
光ゲート・スイッチと、該光ゲート・スイッチの出力ポ
ートに接続されたｂ個のｂ×ａ光波長ルータと、該光波
長ルータの出力ポートに接続されたｂ個のａ×１光セレ
クタとからなる光スイッチ網である。
【００２５】本発明の第１６の実施態様は、送信光波長
としてａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長を有
し、各々異なる波長の光信号を送信するａ個の光送信器
からなるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の光送信
器群と、該光送信器群の１個から送信されたａ個の光信
号を入力とし、異なる入力ポートから入力された複数の
光信号を同一の出力ポートから同時に出力することが可
能なｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチと、該ｂ個のａ
×ａ光クロスバ・スイッチの各々から出力されたｂ個の
光信号を入力とし該ｂ個の光信号のうちの任意の光信号
から任意の波長の光信号を選択して任意の出力ポートか
ら出力するａ個のｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチ
と、該ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチから出力さ
れた光信号を受信し電気信号に変換して出力するａｂ個
の光受信器とからなり、かつ、前記ｂ×ｂ波長選択光ク
ロスバ・スイッチが、ｂ個の１×ｂ光分波器と、該光分
波器の出力ポートに接続されたｂ2個の光ゲート・スイ
ッチと、該光ゲート・スイッチの出力ポートに接続され
たｂ個のｂ×ａ光波長ルータと、該光波長ルータの出力
ポートに接続されたｂ個のａ×１光セレクタとからなる
光スイッチ網である。
【００２６】発明の第１７の実施態様は、送信光波長群
としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長から
なるａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長群を有
し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信するａ個
の波長多重光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の整数、
以下同じ）の波長多重光送信器群と、該波長多重光送信
器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を入力
としこれらを合波して出力するｂ個の光合波器と、該ｂ
個の光合波器の各々から出力されたｂ個の波長多重光信
号を入力とし該ｂ個の波長多重光信号のうちの任意の波
長多重光信号から任意の波長群の波長多重光信号を選択
し、これを波長毎に分波して任意の出力ポートから出力
するｂ×ａｂ波長選択光クロスバ・スイッチと、該ｂ×
ａｂ波長選択光クロスバ・スイッチから出力された光信
号を受信し、電気信号に変換して出力するａｂｃ個の光
受信器とからなり、かつ、前記ｂ×ａｂ波長選択光クロ
スバ・スイッチが、ｂ個の１×ａｂ光分波器と、該光分
波器の出力ポートに接続されたａｂ2個の第１の光ゲー
ト・スイッチと、該第１の光ゲート・スイッチの出力ポ
ートに接続されたａｂ個のｂ×ａ光波長ルータと、該光
波長ルータの出力ポートに接続されたａ2ｂ個の第２の
光ゲート・スイッチと、該第２の光ゲート・スイッチの
出力ポートに接続されたａｂ個のａ×ｃ光波長ルータと
からなる光スイッチ網である。
【００２７】本発明の第１８の実施態様は、送信光波長
群としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長か
らなるａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長群を
有し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信するａ
個の波長多重光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の整
数、以下同じ）の波長多重光送信器群と、該波長多重光
送信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を
入力としこれらを合波してａ個の出力ポートから出力す
るｂ個の光合分波器と、該ｂ個の光合分波器の各々から
出力されたｂ個の波長多重光信号を入力とし該ｂ個の波
長多重光信号のうちの任意の波長多重光信号から任意の
波長群の波長多重光信号を選択し、これを波長毎に分波
して任意の出力ポートから出力するａ個のｂ×ｂ波長選
択光クロスバ・スイッチと、該ｂ×ｂ波長選択光クロス
バ・スイッチから出力された光信号を受信し、電気信号
に変換して出力するａｂｃ個の光受信器とからなり、か
つ、前記ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチが、ｂ個
の１×ｂ光分波器と、該光分波器の出力ポートに接続さ
れたｂ2個の第１の光ゲート・スイッチと、該第１の光
ゲート・スイッチの出力ポートに接続されたｂ個のｂ×
ａ光波長ルータと、該光波長ルータの出力ポートに接続
されたａｂ個の第２の光ゲート・スイッチと、該第２の
光ゲート・スイッチの出力ポートに接続されたｂ個のａ
×ｃ光波長ルータとからなる光スイッチ網である。
【００２８】本発明の第１９の実施態様は、送信光波長
群としてｃ個（ｃは２以上の整数、以下同じ）の波長か
らなるａ個（ａは２以上の整数、以下同じ）の波長群を
有し、各々異なる波長群の波長多重光信号を送信するａ
個の波長多重光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の整
数、以下同じ）の波長多重光送信器群と、該波長多重光
送信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を
入力とし異なる入力ポートから入力された複数の波長多
重光信号を同一の出力ポートから同時に出力することが
可能なｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチと、該ｂ個の
ａ×ａ光クロスバ・スイッチの各々から出力されたｂ個
の波長多重光信号を入力とし該ｂ個の波長多重光信号の
うちの任意の波長多重光信号から任意の波長群の波長多
重光信号を選択し、これを波長毎に分波して任意の出力
ポートから出力するａ個のｂ×ｂ波長選択光クロスバ・
スイッチと、該ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチか
ら出力された光信号を受信し、電気信号に変換して出力
するａｂｃ個の光受信器とからなり、かつ、前記ｂ×ｂ
波長選択光クロスバ・スイッチが、ｂ個の１×ｂ光分波
器と、該光分波器の出力ポートに接続されたｂ2個の第
１の光ゲート・スイッチと、該第１の光ゲート・スイッ
チの出力ポートに接続されたｂ個のｂ×ａ光波長ルータ
と、該光波長ルータの出力ポートに接続されたａｂ個の
第２の光ゲート・スイッチと、該第２の光ゲート・スイ
ッチの出力ポートに接続されたｂ個のａ×ｃ光波長ルー
タとからなる光スイッチ網である。
【００２９】本発明の第２０の実施態様は、前記ａ×ａ
光クロスバ・スイッチが任意の入力ポートから入力され
た光信号を複数の出力ポートから同時に出力することが
可能である上記第１第４、第７、第１０、第１３、第１
６、及び、第１９の実施態様のいずれかの光スイッチ網
である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）図１に本発明の第１の実施形態における
構成図を示す。ここでは、上記課題を解決しようとする
ための手段の欄に記載された第１の実施態様を具体的に
実施した４×４光スイッチ網が示されており、当該光ス
イッチ網は、４個の光送信器１、１個の４×４の光クロ
スバ・スイッチ２、４個の光波長分波器７、１６個の光
受信器８、１６個のＦＩＦＯメモリ９からなる。
【００３１】まず、光クロスバ・スイッチ２の構成と動
作を説明する。光クロスバ・スイッチ２は図２に示すよ
うに半導体基板上に作成された入力導波路２０、光分波
器２１、導波路２２、半導体光増幅器２３、導波路２
４、光波長合波器２５、出力導波路２６からなる。半導
体光増幅器２３はバイアス電流が３０ｍＡのとき利得が
０ｄＢとなり、バイアス電流が０ｍＡのとき利得が−６
０ｄＢとなる。したがって、半導体光増幅器２３はバイ
アス電流が３０ｍＡのときオン、バイアス電流が０ｍＡ
のときオフとなる光ゲート・スイッチとして動作し、各
々が光クロスバ・スイッチのクロスポイントに対応す
る。光波長合波器２５は、図３に示すようなアレイ導波
路回折格子型光波長合波器で、半導体基板上に作成され
た入力導波路３０、スラブ導波路３１、アレイ導波路回
折格子３２、スラブ導波路３３、出力導波路３４からな
る。光波長合波器２５の入力導波路３０に入力された光
信号は、スラブ導波路３１を経てアレイ導波路回折格子
３２を伝搬し、スラブ導波路３３において集光される。
集光される位置は光信号の波長と、入力導波路３０−０
〜３０−３のうちの何れから光信号が入力されたかによ
り異なる。この光波長合波器２５では、入力導波路３０
−０から入力された波長λ０の光信号と、入力導波路３
０−１から入力された波長λ１の光信号と、入力導波路
３０−２から入力された波長λ２の光信号と、入力導波
路３０−３から入力された波長λ３の光信号とがスラブ
導波路３３において出力導波路３４に集光され、出力さ
れる。
【００３２】例として、半導体光増幅器２３−２と２３
−６がオンで、それ以外はオフの場合の光クロスバ・ス
イッチ２の動作を以下に示す。入力導波路２０−０に入
力された波長λ０の光信号は光分波器２１−０で分波さ
れ、半導体光増幅器２３−０〜２３−３に入力される。
ここで、半導体光増幅器２３−０、２３−１、２３−３
に入力された光は半導体光増幅器２３に吸収されるが、
半導体光増幅器２３−２に入力された光だけは半導体光
増幅器２３−２を透過して光波長合波器２５−２の入力
導波路３０−０に入力される。一方、入力導波路２０−
１に入力された波長λ１の光信号は、半導体光増幅器２
３−６を透過して光波長合波器２５−２の入力導波路３
０−１に入力される。光波長合波器２５−２の入力導波
路３０−０に入力された波長λ０の光信号と、入力導波
路３０−１に入力された波長λ１の光信号とは光波長合
波器２５−２で合波されて出力導波路２６−２に出力さ
れる。即ちこの場合、入力導波路２０−０から入力され
た光信号と、入力導波路２０−１から入力された光信号
が出力導波路２６−２から同時に出力される。
【００３３】もう一つの例として、半導体光増幅器２３
−０と２３−１がオンで、それ以外はオフの場合の光ク
ロスバ・スイッチ２の動作を以下に示す。入力導波路２
０−０に入力された波長λ０の光信号は光分波器２１−
０で分波され、半導体光増幅器２３−０〜２３−３に入
力される。ここで、半導体光増幅器２３−２、２３−３
に入力された光は半導体光増幅器２３−２、２３−３に
吸収されるが、半導体光増幅器２３−０、２３−１に入
力された光は半導体光増幅器２３−０、２３−１を透過
して光波長合波器２５−０、２５−１の入力導波路３０
−０に入力され、出力導波路２６−０、２６−１から出
力される。即ちこの場合、入力導波路２０−０から入力
された光信号が、出力導波路２６−０と出力導波路２６
−１から同時に出力される。
【００３４】以上をまとめると、光クロスバ・スイッチ
２は、入力導波路２０−０、２０−１、２０−２、２０
−３に波長λ０、λ１、λ２、λ３の信号光が入力され
るとき、任意の複数の入力導波路２０から入力された光
信号を、任意の１つの出力導波路２６から同時に出力す
ることが可能であり、かつ、任意の１つの入力導波路か
ら入力された光信号を、任意の複数の出力導波路から同
時に出力することが可能である。
【００３５】次に、光波長分波器７の構成と動作を説明
する。光波長分波器７は、図４に示すようなアレイ導波
路回折格子型光波長分波器で、半導体基板上に作成され
た入力導波路３０、スラブ導波路３１、アレイ導波路回
折格子３２、スラブ導波路３３、出力導波路３４からな
る。入力導波路３０に入力された光信号はスラブ導波路
３１を経てアレイ導波路回折格子３２を伝搬し、スラブ
導波路３３において集光される。集光される位置は光信
号の波長によって異なり、波長λ０の光信号は出力導波
路３４−０に、波長λ１の光信号は出力導波路３４−１
に、波長λ２の光信号は出力導波路３４−２に、波長λ
３の光信号は出力導波路３４−３に集光され、出力され
る。
【００３６】以下、図１を用いて本実施形態の動作を説
明する。光送信器１−０〜１−３には、送信波長として
それぞれ異なる波長λ０〜λ３が割り当てられている。
今、送信ノードｔ０から受信ノードｒ２へのパケット転
送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ２へのパケット
転送を同時に行おうとする場合を考える。送信ノードｔ
０から入力されたパケットは光送信器１−０において波
長λ０の光信号に変換され、光ファイバ１０−０を経て
光クロスバ・スイッチ２に入力される。一方、送信ノー
ドｔ１から入力されたパケットは光送信器１−１におい
て波長λ１の光信号に変換され、光ファイバ１０−１を
経て光クロスバ・スイッチ２に入力される。光クロスバ
・スイッチ２は光ファイバ１０−０から入力された波長
λ０の光信号と光ファイバ１０−１から入力された波長
λ１の光信号とを合波して同時に光ファイバ１１−２に
出力する。波長λ０の光信号と波長λ１の光信号は波長
が異なるので波長軸上では衝突しない。光ファイバ１１
−２に出力された光信号は光波長分波器７−２で波長毎
に分波され、波長λ０の光信号は光受信器８−８により
電気信号のパケットに変換されてＦＩＦＯメモリ９−８
に格納され、波長λ１の光信号は光受信器８−９により
電気信号のパケットに変換されてＦＩＦＯメモリ９−９
に格納される。受信ノードｒ２では、ＦＩＦＯメモリ９
−８と９−９の間で調停が行われ、その結果ＦＩＦＯメ
モリ９−８が勝ったとすると先ずＦＩＦＯメモリ９−８
に格納されたパケットが読み出され、次にＦＩＦＯメモ
リ９−９に格納されたパケットが読み出される。以上の
ようにして、送信ノードｔ０から受信ノードｒ２へのパ
ケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ２への
パケット転送が完了する。
【００３７】本実施形態の光スイッチ網は、課題を解決
するための手段の欄で説明した本願の第２０の実施態様
を適用したことにより、任意の１つの送信ノードから任
意の複数の受信ノードへのパケット転送、いわゆるマル
チキャストを行うことも可能である。例えば、光クロス
バ・スイッチ２において半導体光増幅器２３−０、２３
−１をオンにすることにより、送信ノードｔ０から受信
ノードｒ０、ｒ１に対するマルチキャストを行うことが
出来る。
【００３８】本実施形態の光スイッチ網は、完全非閉塞
であり、かつ、任意の送信ノードから任意の受信ノード
へのパケット転送経路が一意的に定まるクロスバ網であ
る。しかも、本実施形態は出力バッファ型の光スイッチ
網であり、送信ノード側でパケットが待たされることが
ないので、スループットが入力バッファ型スイッチ網の
理論限界値に制限されない。例えば、第１の従来例では
送信ノードｔ０から受信ノードｒ２へのパケット転送
と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ２へのパケット転
送を同時に行おうとすると、光クロスバ・スイッチ３の
出力ポートで２つの光信号が衝突するので、あらかじめ
送信ノード側のＦＩＦＯメモリ９−０とＦＩＦＯメモリ
９−１との間で調停を行う必要があり、調停に勝った方
のパケットが転送される間、負けた方のパケットがＦＩ
ＦＯメモリ９上で待機する必要があった。
【００３９】しかしながら、本実施形態では送信ノード
ｔ０から受信ノードｒ２へのパケット転送と、送信ノー
ドｔ１から受信ノードｒ２へのパケット転送を同時に行
っても光クロスバ・スイッチ２の出力ポートにおいて衝
突が生じないので、あらかじめ調停を行ったり、一方の
パケットを待機させる必要がない。
【００４０】（実施形態２）図５に第２の実施形態の構
成図を示す。ここでは、前述した課題を解決するための
手段の欄で説明した本発明の第２の実施態様においてａ
＝ｂ＝４とした１６×１６光スイッチ網が示されてい
る。当該光スイッチ網は、１６個の光送信器１、４個の
光波長合波器２５、４×１６の光クロスバ・スイッチ８
０、１６個の４×１の光波長セレクタ４、１６個の光受
信器８からなる。
【００４１】本実施形態の光波長合波器２５の構成と動
作は、第１の実施形態の光クロスバ・スイッチ２におけ
る光波長合波器２５の構成と動作に等しい。
【００４２】次に、光クロスバ・スイッチ８０の構成と
動作を説明する。光クロスバ・スイッチ８０は図６に示
すように半導体基板上に作成された入力導波路２０、４
個の１×１６光スイッチ８１、１６個の４×１の光合波
器２７、および出力導波路２６とからなる。１×１６光
スイッチ８１は、図７に示すように１×１６の光分波器
２１と、光ゲート・スイッチとして動作する１６個の半
導体光増幅器２３とからなり、１個の半導体光増幅器を
オンにし、それ以外をオフとすることにより、入力され
た光信号を任意の出力ポートから出力することが出来
る。また、複数の半導体光増幅器を同時にオンにすれ
ば、入力された光信号を複数の出力ポートから出力する
こともできる。光クロスバ・スイッチ８０において、光
合波器２７は、４個の１×１６光スイッチ８１から出力
された光信号を合波して出力する。以上により、光クロ
スバ・スイッチ８０は、任意の複数の入力導波路２０か
ら入力された光信号を、任意の１つの出力導波路２６か
ら同時に出力することが可能であり、かつ、任意の１つ
の入力導波路２０から入力された光信号を、任意の複数
の出力導波路２６から同時に出力することが可能であ
る。
【００４３】次に、光波長セレクタ４の構成と動作を説
明する。光波長セレクタ４は、図１０に示すように半導
体基板上に作成された入力導波路４０、光波長分波器４
１、半導体光増幅器４２、光波長合波器４３、出力導波
路４４からなる。光波長分波器４１の構成と動作は、第
１の実施形態における光波長分波器７の動作と構成に等
しく、光波長合波器４３の構成と動作は、第１の実施形
態における光波長合波器２５の動作と構成に等しい。入
力導波路４０に入力された波長λ０〜λ３の光信号は、
光波長分波器４１により波長毎に分波され、波長λ０の
光信号は半導体光増幅器４２−０に、波長λ１の光信号
は半導体光増幅器４２−１に、波長λ２の光信号は半導
体光増幅器４２−２に、波長λ３の光信号は半導体光増
幅器４２−３に入力される。今、半導体光増幅器４２−
０だけがオンで、それ以外はオフだとすると、波長λ０
の光信号だけが光波長合波器４３に入力され、出力導波
路４４から出力される。同様に、半導体光増幅器４２−
１がオンの時は波長λ１の光信号が、半導体光増幅器４
２−２がオンの時は波長λ２の光信号が、半導体光増幅
器４２−３がオンの時は波長λ３の光信号が出力導波路
４４から出力される。
【００４４】以下、図５を用いて本実施形態の動作を説
明する。光送信器１−０〜１−３には、それぞれ異なる
波長λ０〜λ３が割り当てられている。同様に光送信器
１−４〜１−７、光送信器１−８〜１−１１、光送信器
１−１２〜１−１５にも波長λ０〜λ３が割り当てられ
ている。今、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパ
ケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０への
パケット転送を同時に行おうとする場合を考える。送信
ノードｔ０から入力されたパケットは光送信器１−０に
おいて波長λ０の光信号に変換され、光波長合波器２５
−０に入力される。一方、送信ノードｔ１から入力され
たパケットも光送信器１−１において波長λ１の光信号
に変換され、光波長合波器２５−０に入力される。光波
長合波器２５−０は波長λ０の光信号と波長λ１の光信
号とを合波した波長多重光信号を出力し、これが光クロ
スバ・スイッチ８０の入力ポートｉ０に入力される。光
クロスバ・スイッチ８０内の１×１６光スイッチ８１−
０では、半導体光増幅器２３−０と２３−１がオンにな
っており、それ以外の半導体光増幅器２３はオフになっ
ている。したがって、入力ポートｉ０から入力された波
長λ０、λ１の波長多重光信号は出力ポートｏ０と出力
ポートｏ１から出力され、光波長セレクタ４−０と光波
長セレクタ４−１に入力される。光波長セレクタ４−０
は入力された波長多重光信号から波長λ１の光信号のみ
を選択し、これを光受信器８−０が受信する。一方、光
波長セレクタ４−１は波長λ０の光信号のみを選択し、
これを光受信器８−１が受信する。光受信器８−１で電
気信号に変換されたパケットは受信ノードｒ１に渡さ
れ、光受信器８−０で電気信号に変換されたパケットは
受信ノードｒ０に渡される。以上のようにして送信ノー
ドｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送と送信ノー
ドｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転送とが同時に
行われる。
【００４５】本実施形態の光スイッチ網は、マルチキャ
ストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・ス
イッチ８０内の１×１６光スイッチ８１−０において半
導体光増幅器２３−０、２３−１をオンにし、光波長セ
レクタ４−０、４−１において波長λ０を選択すること
により、送信ノードｔ０から受信ノードｒ０、ｒ１に対
するマルチキャストを行うことが出来る。
【００４６】本実施形態の光スイッチ網は論理的にはク
ロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイッチ網は完
全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードから任意の受
信ノードへのパケット転送経路が一意的に定まるので光
スイッチの制御が容易である。
【００４７】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ８０におい
て６４個、光波長セレクタ４において６４個で合計１２
８個であり、本発明の第１の従来例で示した光スイッチ
網と同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現した場合に
必要となる２５６個の半分に削減されている。
【００４８】（実施形態３）図８に第３の実施形態の構
成図を示す。ここでは、課題を解決するための手段の欄
に記載された本発明の第３の実施態様において、ａ＝ｂ
＝４とした１６×１６光スイッチ網が示されている。当
該光スイッチ網は、１６個の光送信器１、４個の４×４
の光合分波器２９、４個の４×４の光クロスバ・スイッ
チ３、１６個の４×１の光波長セレクタ４、１６個の光
受信器８からなる。
【００４９】図９に光合分波器２９の構成を示す。光合
分波器２９は半導体基板上に作成された入力導波路２
０、光分波器２１、導波路２４、光波長合波器２５、出
力導波路２６からなる。光波長合波器２５の構成と動作
は、第１の実施形態の光クロスバ・スイッチ２における
光波長合波器２５の構成と動作と等しい。光合分波器２
９において、入力導波路２０−０〜２０−３に入力され
た波長λ０〜λ３の光信号はそれぞれ光分波器２１−０
〜２１−３により分波され光波長合波器２５−０〜２５
−３に入力される。したがって、出力導波路２６−０〜
２６−３からは、波長λ０〜λ３の４波の光信号を合波
したものが出力される。
【００５０】次に、光クロスバ・スイッチ３の構成と動
作を説明する。光クロスバ・スイッチ３は図４４に示す
ように半導体基板上に作成された入力導波路２０、光分
波器２１、導波路２２、半導体光増幅器２３、導波路２
４、光合波器２７、出力導波路２６からなる。光クロス
バ・スイッチ３は、第１の実施形態における光クロスバ
・スイッチ２の光波長合波器２５の代わりに光合波器２
７を用いたものである。光合波器２７は光波長合波器２
５と異なり波長依存性を持たない。したがって、入力ポ
ート２０−０〜２０−３から入力される信号光の波長に
かかわらず、半導体光増幅器２３を透過した光は光合波
器２７により合波され、出力導波路２６から出力され
る。ただし、合波に伴う損失は光合波器２７の方が光波
長合波器２５よりも大きい。それ以外の動作に関しては
光クロスバ・スイッチ３と第１の実施形態における光ク
ロスバ・スイッチ２とは全く等しい。即ち光クロスバ・
スイッチ３は、任意の複数の入力導波路２０から入力さ
れた光信号を、任意の１つの出力導波路２６から同時に
出力することが可能であり、かつ、任意の１つの入力導
波路から入力された光信号を、任意の複数の出力導波路
から同時に出力することが可能である。
【００５１】次に、光波長セレクタ４の構成と動作を説
明する。光波長セレクタ４は、図１０に示すように半導
体基板上に作成された入力導波路４０、光波長分波器４
１、半導体光増幅器４２、光波長合波器４３、出力導波
路４４からなる。光波長分波器４１の構成と動作は、第
１の実施形態における光波長分波器７の動作と構成に等
しく、光波長合波器４３の構成と動作は、第１の実施形
態における光波長合波器２５の動作と構成に等しい。入
力導波路４０に入力された波長λ０〜λ３の光信号は、
光波長分波器４１により波長毎に分波され、波長λ０の
光信号は半導体光増幅器４２−０に、波長λ１の光信号
は半導体光増幅器４２−１に、波長λ２の光信号は半導
体光増幅器４２−２に、波長λ３の光信号は半導体光増
幅器４２−３に入力される。今、半導体光増幅器４２−
０だけがオンで、それ以外はオフだとすると、波長λ０
の光信号だけが光波長合波器４３に入力され、出力導波
路４４から出力される。同様に、半導体光増幅器４２−
１がオンの時は波長λ１の光信号が、半導体光増幅器４
２−２がオンの時は波長λ２の光信号が、半導体光増幅
器４２−３がオンの時は波長λ３の光信号が出力導波路
４４から出力される。
【００５２】以下、図８を用いて本実施形態の動作を説
明する。光送信器１−０〜１−３には、それぞれ異なる
波長λ０〜λ３が割り当てられている。同様に光送信器
１−４〜１−７、光送信器１−８〜１−１１、光送信器
１−１２〜１−１５にも波長λ０〜λ３が割り当てられ
ている。今、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパ
ケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０への
パケット転送を同時に行おうとする場合を考える。送信
ノードｔ０から入力されたパケットは光送信器１−０に
おいて波長λ０の光信号に変換され、光合分波器２９−
０に入力される。一方、送信ノードｔ１から入力された
パケットも光送信器１−１において波長λ１の光信号に
変換され、光合分波器２９−０に入力される。光合分波
器２９−０は波長λ０の光信号と波長λ１の光信号とを
合波して光クロスバ・スイッチ３−０〜３−３に対して
出力する。光クロスバ・スイッチ３−１〜３−３では全
ての半導体光増幅器２３がオフになっており、入力され
た光信号は吸収される。一方、光クロスバ・スイッチ３
−０では半導体光増幅器２３−０と２３−１がオンにな
っており、入力導波路２０−０から入力された光信号は
出力導波路２６−０、２６−１から導波路１２−０、１
２−１へ出力される。従って、送信ノードｔ０から送信
された波長λ０の光信号と、送信ノードｔ１から送信さ
れた波長λ１の光信号とを波長多重したものが光波長セ
レクタ４−０と光波長セレクタ４−１の両方に入力され
る。光波長セレクタ４−０では波長λ１の光信号が選択
され、導波路１３−０を経て光受信器８−０に入力され
る。一方、光波長セレクタ４−１では波長λ０の光信号
が選択され、導波路１３−１を経て光受信器８−１に入
力される。光受信器８−１で電気信号に変換されたパケ
ットは受信ノードｒ１に渡され、光受信器８−０で電気
信号に変換されたパケットは受信ノードｒ０に渡され
る。
【００５３】以上のようにして送信ノードｔ０から受信
ノードｒ１へのパケット転送と送信ノードｔ１から受信
ノードｒ０へのパケット転送とが同時に行われる。
【００５４】図８に示された本実施形態の光スイッチ網
は、マルチキャストを行うことも可能である。例えば、
光クロスバ・スイッチ３−０、３−１においてそれぞれ
半導体光増幅器２３−０、２３−１をオンにし、光波長
セレクタ４−０、４−１、４−４、４−５において波長
λ０を選択することにより、送信ノードｔ０から受信ノ
ードｒ０、ｒ１、ｒ４、ｒ５に対するマルチキャストを
行うことが出来る。
【００５５】本実施形態の光合分波器２９は出力ポート
で４波の波長多重が行われているので、論理的には１×
４の光分波器が４個あるのと同等である。同様に光クロ
スバ・スイッチ３は入出力ポートで４波の波長多重が行
われており、かつ、１つの入力ポートから入力された光
信号を複数の出力ポートから同時に出力することが可能
なので、通常の４×４光クロスバ・スイッチが４個ある
のと同等である。また、光波長セレクタ４は４×１光ス
イッチと同等である。したがって、図８は図１１のよう
に書き換えられる。図１１において、それぞれ１６個の
光分波器２１および光クロスバ・スイッチ３のうち、上
から４個は波長λ０の部分に相当し、以下それぞれ４個
ずつが波長λ１、λ２、λ３の部分に相当する。
【００５６】ところで、図１１において４×１光スイッ
チ４の４個の入力ポートのうち複数に同時に光信号が入
力されることはないので、４×１光スイッチ４を４×１
光合波器に置き換えてもスイッチ全体の機能は変わらな
い。したがって、図１１は更に図１２のように書き換え
られる。図１２は１６２個のクロスポイントを持つ光ク
ロスバ・スイッチの構成図に他ならない。以上により、
本実施形態の光スイッチ網は論理的にはクロスバ網であ
る。即ち、本実施形態の光スイッチ網は完全非閉塞であ
り、かつ、任意の送信ノードから任意の受信ノードへの
パケット転送経路が一意的に定まるので光スイッチの制
御が容易である。
【００５７】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ３において
６４個、光波長セレクタ４において６４個で合計１２８
個であり、本願の第１の従来例で示した光スイッチ網と
同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現した場合に必要
となる２５６個の半分に削減されている。
【００５８】本実施形態の光スイッチ網は、４個の光送
信器１と光合分波器２９とからなる送信モジュール、お
よび、光クロスバ・スイッチ３、４個の光波長セレクタ
４、４個の光受信器８とからなる受信モジュールにモジ
ュール化することができる。例えば、光送信器１−０〜
１−３と光合分波器２９−０を１個の送信モジュールと
し、光クロスバ・スイッチ３−０、光波長セレクタ４−
０〜４−３、光受信器８−０〜８−３を１個の受信モジ
ュールとすることが出来る。これにより、ノード数を増
やしたい場合に、モジュールの追加により容易に光スイ
ッチ網を拡張することが可能である。例えば、当初は２
個の送信モジュールと２個の受信モジュールとにより８
×８光スイッチ網を構成しておく。その後ノード数が増
えたら、送信ジュールと受信モジュールを１個ずつ追加
し、１２×１２光スイッチ網に拡張する。さらにノード
数が増えた場合は、送信モジュールと受信モジュールを
もう１個ずつ追加し、１６×１６光スイッチ網にまで拡
張することが出来る。このように、本実施形態の光スイ
ッチ網はモジュラリティという優れた特徴を持つ。
【００５９】（実施形態４）図１３に第４の実施形態の
構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第４の実施
態様においてａ＝ｂ＝４とした１６×１６光スイッチ網
が示されている。当該光スイッチ網は、１６個の光送信
器１、４個の４×４の第１の光クロスバ・スイッチ２、
４個の４×４の第２の光クロスバ・スイッチ３、１６個
の４×１の光波長セレクタ４、１６個の光受信器８から
なる。
【００６０】本実施形態における光クロスバ・スイッチ
２の構成と動作は、第１の実施形態における光クロスバ
・スイッチ２の構成と動作に等しい。また、光クロスバ
・スイッチ３および光波長セレクタ４の構成と動作は、
第３の実施形態における光クロスバ・スイッチ３および
光波長セレクタ４の構成と動作に等しい。
【００６１】以下、図１３を用いて本実施形態の動作を
説明する。光送信器１−０〜１−３には、それぞれ異な
る波長λ０〜λ３が割り当てられている。同様に光送信
器１−４〜１−７、光送信器１−８〜１−１１、光送信
器１−１２〜１−１５にも波長λ０〜λ３が割り当てら
れている。今、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１への
パケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へ
のパケット転送を同時に行おうとする場合を考える。送
信ノードｔ０から入力されたパケットは光送信器１−０
において波長λ０の光信号に変換され、光クロスバ・ス
イッチ２−０の入力導波路２０−０に入力される。一
方、送信ノードｔ１から入力されたパケットは光送信器
１−１において波長λ１の光信号に変換され、光クロス
バ・スイッチ２−０の入力導波路２０−１に入力され
る。光クロスバ・スイッチ２−０では半導体光増幅器２
３−０と２３−４がオンになっており、入力導波路２０
−０と２０−１から入力された波長λ０とλ１の光信号
が合波されて出力導波路２６−０から導波路１１−０へ
出力される。この光信号は光クロスバ・スイッチ３−０
の入力導波路２０−０に入力される。光クロスバ・スイ
ッチ３−０では半導体光増幅器２３−０と２３−１がオ
ンになっており、入力導波路２０−０から入力された光
信号は出力導波路２６−０、２６−１から導波路１２−
０、１２−１へ出力される。従って、送信ノードｔ０か
ら送信された波長λ０の光信号と、送信ノードｔ１から
送信された波長λ１の光信号とを波長多重したものが光
波長セレクタ４−０と光波長セレクタ４−１の両方に入
力される。光波長セレクタ４−０では波長λ１の光信号
が選択され、導波路１３−０を経て光受信器８−０に入
力される。一方、光波長セレクタ４−１では波長λ０の
光信号が選択され、導波路１３−１を経て光受信器８−
１に入力される。光受信器８−１で電気信号に変換され
たパケットは受信ノードｒ１に渡され、光受信器８−０
で電気信号に変換されたパケットは受信ノードｒ０に渡
される。以上のようにして送信ノードｔ０から受信ノー
ドｒ１へのパケット転送と送信ノードｔ１から受信ノー
ドｒ０へのパケット転送とが同時に行われる。
【００６２】本実施形態の光スイッチ網は、前述した課
題を解決するための手段の欄に記載された第２０の実施
態様を適用することにより、マルチキャストを行うこと
も可能である。例えば、光クロスバ・スイッチ２−０、
および光クロスバ・スイッチ３−０、３−１においてそ
れぞれ半導体光増幅器２３−０、２３−１をオンにし、
光波長セレクタ４−０、４−１、４−４、４−５におい
て波長λ０を選択することにより、送信ノードｔ０から
受信ノードｒ０、ｒ１、ｒ４、ｒ５に対するマルチキャ
ストを行うことが出来る。
【００６３】本実施形態の光スイッチ網は、第３の実施
形態における光合分波器２９の代わりに光クロスバ・ス
イッチ２を用いたものである。光合分波器２９では光分
波器２１において光信号のパワーが確実に６ｄＢ以上低
下するのに対して、光クロスバ・スイッチ２では半導体
光増幅器２３のオン電流を十分大きくすることにより、
利得を持たせることが出来るので、光受信器８の入力光
パワーのマージンを大きくとれるという利点がある。ま
た、光合分波器２９の出力光信号は波長λ０〜λ３の４
波の光信号の全てを含むのに対して、光クロスバ・スイ
ッチ２の出力光信号は必要な波長の光信号しか含まない
ので、光クロスバ・スイッチ３の半導体光増幅器２３を
飽和させにくいという利点もある。光スイッチ網として
の機能自体は、本実施形態と第３の実施形態は同等であ
る。したがって、本実施形態の光スイッチ網も論理的に
はクロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイッチ網
は完全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードから任意
の受信ノードへのパケット転送経路が一意的に定まるの
で制御が容易である。
【００６４】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、第１の光クロスバ・スイッチ２に
おいて６４個、第２の光クロスバ・スイッチ３において
６４個、光波長セレクタ４において６４個で合計１９２
個である。この数は第３の実施形態の１２８個よりは多
いものの、本願の第１の従来例で示した光スイッチ網と
同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現した場合に必要
となる２５６個より大幅に削減されている。
【００６５】本実施形態の光スイッチ網は、４個の光送
信器１と光クロスバ・スイッチ２とからなる送信モジュ
ール、および、光クロスバ・スイッチ３、４個の光波長
セレクタ４、４個の光受信器８とからなる受信モジュー
ルにモジュール化することができる。例えば、光送信器
１−０〜１−３と光クロスバ・スイッチ２−０を１個の
送信モジュールとし、光クロスバ・スイッチ３−０、光
波長セレクタ４−０〜４−３、光受信器８−０〜８−３
を１個の受信モジュールとすることが出来る。これによ
り、ノード数を増やしたい場合に、モジュールの追加に
より容易に光スイッチ網を拡張することが可能である。
例えば、当初は２個の送信モジュールと２個の受信モジ
ュールとにより８×８光スイッチ網を構成しておく。そ
の後ノード数が増えたら、送信モジュールと受信モジュ
ールを１個ずつ追加し、１２×１２光スイッチ網に拡張
する。さらにノード数が増えた場合は、送信モジュール
と受信モジュールをもう１個ずつ追加し、１６×１６光
スイッチ網にまで拡張することが出来る。このように、
本実施形態の光スイッチ網はモジュラリティという優れ
た特徴を持つ。
【００６６】（実施形態５）図１４に第５の実施形態の
構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第５の実施
態様においてａ＝ｂ＝４とした１６×１６光スイッチ網
が示されている。当該光スイッチ網は、１６個の光送信
器１、４個の光合波器２７、４×１６の光クロスバ・ス
イッチ８０、１６個の波長多重光受信器５からなる。
【００６７】本実施形態の光波長合波器２５の構成と動
作は、第１の実施形態の光クロスバ・スイッチ２におけ
る光波長合波器２５の構成と動作と等しい。ただし、光
波長合波器２５−１、２５−２、２５−３はそれぞれ波
長λ４〜λ７、波長λ８〜λ１１、波長λ１２〜λ１５
を合波する光波長合波器である。
【００６８】また、本実施形態における光クロスバ・ス
イッチ８０の構成と動作は、第２の実施形態における光
クロスバ・スイッチ８０の構成と動作に等しい。
【００６９】図１６は波長多重光受信器５の構成図であ
る。波長多重光受信器５は、半導体基板上に作成された
アレイ導波路回折格子型の光波長分波器７、光受信器
８、ＦＩＦＯメモリ９からなる。波長λ０〜λ１５の光
信号が光波長分波器７に入力されると、光波長分波器７
はこれを波長毎に分波し、それぞれ異なる出力ポートか
ら出力する。出力された波長λ０〜λ１５の光信号は光
受信器８−０〜８−１５により電気信号に変換され、Ｆ
ＩＦＯメモリ９−０〜９−１５に格納される。
【００７０】以下、図１４を用いて本実施形態の動作を
説明する。光送信器１−０〜１−１５には、それぞれ異
なる波長λ０〜λ１５が割り当てられている。今、送信
ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送と、送
信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転送と、
送信ノードｔ４から受信ノードｒ０へのパケット転送を
同時に行おうとする場合を考える。送信ノードｔ０から
入力されたパケットは光送信器１−０において波長λ０
の光信号に変換され、光波長合波器２５−０に入力され
る。送信ノードｔ１から入力されたパケットも光送信器
１−１において波長λ１の光信号に変換され、光波長合
波器２５−０に入力される。光波長合波器２５−０は波
長λ０の光信号と波長λ１の光信号とを合波した波長多
重光信号を出力し、これが光クロスバ・スイッチ８０の
入力ポートｉ０に入力される。一方、送信ノードｔ４か
ら入力されたパケットは光送信器１−４において波長λ
４の光信号に変換され、光波長合波器２５−１を経て光
クロスバ・スイッチ８０の入力ポートｉ１に入力され
る。光クロスバ・スイッチ８０内の１×１６光スイッチ
８１−０では、半導体光増幅器２３−０と２３−１がオ
ンになっており、それ以外の半導体光増幅器２３はオフ
になっている。また、１×１６光スイッチ８１−１で
は、半導体光増幅器２３−０がオンになっており、それ
以外の半導体光増幅器２３はオフになっている。したが
って、光クロスバ・スイッチ８０の出力ポートｏ０から
は波長λ０、λ１、λ４の３波からなる波長多重光信号
が出力され、これが波長多重光受信器５−０に入力され
る。一方、光クロスバ・スイッチ８０の出力ポートｏ１
からは波長λ０、λ１の２波からなる波長多重光信号が
出力され、波長多重光受信器５−１に入力される。波長
多重光受信器５−０では、入力された波長多重光信号が
光波長分波器７により波長毎に分波され、波長λ０、λ
１、λ４の光信号は光受信器８−０、８−１、８−４に
より電気信号のパケットに変換される。ここで、ＦＩＦ
Ｏメモリ９−１、９−４に書き込み信号が与えられるの
で、ＦＩＦＯメモリ９−１には送信ノードｔ１から送信
されたパケットが、ＦＩＦＯメモリ９−４には送信ノー
ドｔ４から送信されたパケットが格納される。同様に、
波長多重光受信器５−１では、入力された波長多重光信
号が光波長分波器７により波長毎に分波され、波長λ
０、λ１の光信号は光受信器８−０、８−１により電気
信号のパケットに変換される。ここで、ＦＩＦＯメモリ
９−０に書き込み信号が与えられるので、ＦＩＦＯメモ
リ９−０に送信ノードｔ０から送信されたパケットが格
納される。受信ノードｒ０では、ＦＩＦＯメモリ９−１
と９−４との間で調停が行われ、その結果ＦＩＦＯメモ
リ９−１が勝ったとすると先ずＦＩＦＯメモリ９−１に
格納されたパケットが読み出され、次にＦＩＦＯメモリ
９−４に格納されたパケットが読み出される。一方、受
信ノードｒ１では競合が生じないので、ＦＩＦＯメモリ
９−０に格納されたパケットが即座に読み出される。以
上のようにして、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へ
のパケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０
へのパケット転送と、送信ノードｔ４から受信ノードｒ
０へのパケット転送が完了する。
【００７１】本実施形態の光スイッチ網は、マルチキャ
ストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・ス
イッチ８０内の１×１６光スイッチ８１−０において半
導体光増幅器２３−０、２３−１をオンにすることによ
り、送信ノードｔ０から受信ノードｒ０、ｒ１に対する
マルチキャストを行うことが出来る。
【００７２】本実施形態の光スイッチ網は論理的にはク
ロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイッチ網は完
全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードから任意の受
信ノードへのパケット転送経路が一意的に定まるので光
スイッチの制御が容易である。
【００７３】しかも、本実施形態は第１の実施形態と同
じく出力バッファ型の光スイッチ網であり、送信ノード
側でパケットが待たされることがないので、スループッ
トが入力バッファ型スイッチ網の理論限界値に制限され
ない。
【００７４】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ８０におい
て必要とする６４個のみであり、前述した第１の従来例
で示した光スイッチ網と同じ構成で１６×１６スイッチ
網を実現した場合に必要となる２５６個の半導体光増幅
器の数に比較して、１／４に削減されている。
【００７５】（実施形態６）図１５に第６の実施形態の
構成図を示す。ここでは、本発明の第６の実施態様にお
いてａ＝ｂ＝４とした１６×１６光スイッチ網が示され
ている。当該光スイッチ網は、１６個の光送信器１、４
個の４×４の光合分波器２９、４個の４×４の光クロス
バ・スイッチ３、１６個の波長多重光受信器５からな
る。
【００７６】本実施形態における光合分波器２９および
光クロスバ・スイッチ３の構成と動作は、第３の実施形
態における光合分波器２９および光クロスバ・スイッチ
３の構成と動作に等しい。
【００７７】図１６は波長多重光受信器５の構成図であ
る。波長多重光受信器５は、半導体基板上に作成された
アレイ導波路回折格子型の光波長分波器７、光受信器
８、ＦＩＦＯメモリ９からなる。波長λ０〜λ１５の光
信号が光波長分波器７に入力されると、光波長分波器７
はこれを波長毎に分波し、それぞれ異なる出力ポートか
ら出力する。出力された波長λ０〜λ１５の光信号は光
受信器８−０〜８−１５により電気信号に変換され、Ｆ
ＩＦＯメモリ９−０〜９−１５に格納される。
【００７８】以下、図１５を用いて本実施形態の動作を
説明する。光送信器１−０〜１−１５には、それぞれ異
なる波長λ０〜λ１５が割り当てられている。今、送信
ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送と、送
信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転送と、
送信ノードｔ４から受信ノードｒ０へのパケット転送を
同時に行おうとする場合を考える。送信ノードｔ０から
入力されたパケットは光送信器１−０において波長λ０
の光信号に変換され、光合分波器２９−０に入力され
る。送信ノードｔ１から入力されたパケットも光送信器
１−１において波長λ１の光信号に変換され、光合分波
器２９−０に入力される。一方、送信ノードｔ４から入
力されたパケットは光送信器１−４において波長λ４の
光信号に変換され、光合分波器２９−１に入力される。
【００７９】光合分波器２９−０は波長λ０の光信号と
波長λ１の光信号とを合波して光クロスバ・スイッチ３
−０〜３−３に対して出力する。一方、光合分波器２９
−１は波長λ４の光信号を光クロスバ・スイッチ３−０
〜３−３に対して出力する。光クロスバ・スイッチ３−
１〜３−３では全ての半導体光増幅器２３がオフになっ
ており、入力された光信号は吸収される。一方、光クロ
スバ・スイッチ３−０では半導体光増幅器２３−０、２
３−１、２３−４がオンになっているので、出力導波路
２６−０からは波長λ０、λ１、λ４の３波が波長多重
された光信号が出力され、出力導波路２６−１からは波
長λ０、λ１、の２波が波長多重された光信号が出力さ
れる。
【００８０】従って、導波路１２−０から波長多重光受
信器５−０へは、送信ノードｔ０から送信された波長λ
０の光信号と、送信ノードｔ１から送信された波長λ１
の光信号と、送信ノードｔ４から送信された波長λ４の
光信号とを波長多重したものが伝搬される。波長多重光
受信器５−０では、入力された光信号が光波長分波器７
により波長毎に分波され、波長λ０、λ１、λ４の光信
号は光受信器８−０、８−１、８−４により電気信号の
パケットに変換される。ここで、ＦＩＦＯメモリ９−
１、９−４に書き込み信号が与えられるので、ＦＩＦＯ
メモリ９−１には送信ノードｔ１から送信されたパケッ
トが、ＦＩＦＯメモリ９−４には送信ノードｔ４から送
信されたパケットが格納される。
【００８１】一方、導波路１２−１から波長多重光受信
器５−１へは、送信ノードｔ０から送信された波長λ０
の光信号と、送信ノードｔ１から送信された波長λ１の
光信号とを波長多重したものが伝搬される。波長多重光
受信器５−１では、入力された光信号が光波長分波器７
により波長毎に分波され、波長λ０、λ１の光信号は光
受信器８−０、８−１により電気信号のパケットに変換
される。ここで、ＦＩＦＯメモリ９−０に書き込み信号
が与えられるので、ＦＩＦＯメモリ９−０に送信ノード
ｔ０から送信されたパケットが格納される。受信ノード
ｒ０では、ＦＩＦＯメモリ９−１と９−４との間で調停
が行われ、その結果ＦＩＦＯメモリ９−１が勝ったとす
ると先ずＦＩＦＯメモリ９−１に格納されたパケットが
読み出され、次にＦＩＦＯメモリ９−４に格納されたパ
ケットが読み出される。一方、受信ノードｒ１では競合
が生じないので、ＦＩＦＯメモリ９−０に格納されたパ
ケットが即座に読み出される。以上のようにして、送信
ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送と、送
信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転送と、
送信ノードｔ４から受信ノードｒ０へのパケット転送が
完了する。
【００８２】本実施形態の光スイッチ網は、マルチキャ
ストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・ス
イッチ３−０、３−１においてそれぞれ半導体光増幅器
２３−０、２３−１をオンにすることにより、送信ノー
ドｔ０から受信ノードｒ０、ｒ１、ｒ４、ｒ５に対する
マルチキャストを行うことが出来る。
【００８３】本実施形態の光スイッチ網は、論理的には
第３の実施形態における光波長セレクタ４を電気の４×
１スイッチに置き換えたのと同等である。したがって、
本実施形態の光スイッチ網も論理的にはクロスバ網であ
る。即ち、本実施形態の光スイッチ網は完全非閉塞であ
り、かつ、任意の送信ノードから任意の受信ノードへの
パケット転送経路が一意的に定まるのでスイッチの制御
が容易である。
【００８４】しかも、本実施形態は第１の実施形態と同
じく出力バッファ型の光スイッチ網であり、送信ノード
側でパケットが待たされることがないので、スループッ
トが入力バッファ型スイッチ網の理論限界値に制限され
ない。
【００８５】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ３において
必要とする６４個のみであり、本願の第１の従来例で示
した光スイッチ網と同じ構成で１６×１６スイッチ網を
実現した場合に必要となる２５６個の１／４に削減され
ている。
【００８６】本実施形態の光スイッチ網は、４個の光送
信器１と光合分波器２９とからなる送信モジュール、お
よび、光クロスバ・スイッチ３、４個の波長多重光受信
器５とからなる受信モジュールにモジュール化すること
ができる。例えば、光送信器１−０〜１−３と光合分波
器２９−０を１個の送信モジュールとし、光クロスバ・
スイッチ３−０、波長多重光受信器５−０〜５−３を１
個の受信モジュールとすることが出来る。これにより、
ノード数を増やしたい場合に、モジュールの追加により
容易に光スイッチ網を拡張することが可能である。例え
ば、当初は２個の送信モジュールと２個の受信モジュー
ルとにより８×８光スイッチ網を構成しておく。その後
ノード数が増えたら、送信モジュールと受信モジュール
を１個ずつ追加し、１２×１２光スイッチ網に拡張す
る。さらにノード数が増えた場合は、送信モジュールと
受信モジュールをもう１個ずつ追加し、１６×１６光ス
イッチ網にまで拡張することが出来る。このように、本
実施形態の光スイッチ網はモジュラリティという優れた
特徴を持つ。
【００８７】（実施形態７）図１７に第７の実施形態の
構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第７の実施
態様においてａ＝ｂ＝４とした１６×１６光スイッチ網
が示されている。当該光スイッチ網は、１６個の光送信
器１、４個の４×４の第１の光クロスバ・スイッチ２、
４個の４×４の第２の光クロスバ・スイッチ３、１６個
の波長多重光受信器５からなる。
【００８８】本実施形態における光クロスバ・スイッチ
２および光クロスバ・スイッチ３の構成と動作は、第３
の実施形態における光クロスバ・スイッチ３の構成と動
作に等しい。また、波長多重光受信器５の構成と動作
は、第６の実施形態における波長多重光受信器５の構成
と動作に等しい。
【００８９】以下、図１７を用いて本実施形態の動作を
説明する。光送信器１−０〜１−１５には、それぞれ異
なる波長λ０〜λ１５が割り当てられている。今、送信
ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送と、送
信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転送と、
送信ノードｔ４から受信ノードｒ０へのパケット転送を
同時に行おうとする場合を考える。送信ノードｔ０から
入力されたパケットは光送信器１−０において波長λ０
の光信号に変換され、光クロスバ・スイッチ２−０の入
力導波路２０−０に入力される。送信ノードｔ１から入
力されたパケットも光送信器１−１において波長λ１の
光信号に変換され、光クロスバ・スイッチ２−０の入力
導波路２０−１に入力される。一方、送信ノードｔ４か
ら入力されたパケットは光送信器１−４において波長λ
４の光信号に変換され、光クロスバ・スイッチ２−１の
入力導波路２０−０に入力される。光クロスバ・スイッ
チ２−０では半導体光増幅器２３−０と２３−４がオン
になっており、入力導波路２０−０と２０−１から入力
された波長λ０とλ１の光信号が合波されて出力導波路
２６−０から光クロスバ・スイッチ３−０の入力導波路
２０−０へ入力される。一方、光クロスバ・スイッチ２
−１では半導体光増幅器２３−０がオンになっており、
入力導波路２０−０から入力された波長λ４の光信号が
出力導波路２６−０から光クロスバ・スイッチ３−０の
入力導波路２０−１へ入力される。光クロスバ・スイッ
チ３−０では半導体光増幅器２３−０、２３−１、２３
−４がオンになっているので、出力導波路２６−０から
は波長λ０、λ１、λ４の３波が波長多重された光信号
が出力され、出力導波路２６−１からは波長λ０、λ
１、の２波が波長多重された光信号が出力される。従っ
て、導波路１２−０から波長多重光受信器５−０へは、
送信ノードｔ０から送信された波長λ０の光信号と、送
信ノードｔ１から送信された波長λ１の光信号と、送信
ノードｔ４から送信された波長λ４の光信号とを波長多
重したものが伝搬される。波長多重光受信器５−０で
は、入力された光信号が光波長分波器７により波長毎に
分波され、波長λ０、λ１、λ４の光信号は光受信器８
−０、８−１、８−４により電気信号のパケットに変換
される。ここで、ＦＩＦＯメモリ９−１、９−４に書き
込み信号が与えられるので、ＦＩＦＯメモリ９−１には
送信ノードｔ１から送信されたパケットが、ＦＩＦＯメ
モリ９−４には送信ノードｔ４から送信されたパケット
が格納される。一方、導波路１２−１から波長多重光受
信器５−１へは、送信ノードｔ０から送信された波長λ
０の光信号と、送信ノードｔ１から送信された波長λ１
の光信号とを波長多重したものが伝搬される。波長多重
光受信器５−１では、入力された光信号が光波長分波器
７により波長毎に分波され、波長λ０、λ１の光信号は
光受信器８−０、８−１により電気信号のパケットに変
換される。ここで、ＦＩＦＯメモリ９−０に書き込み信
号が与えられるので、ＦＩＦＯメモリ９−０に送信ノー
ドｔ０から送信されたパケットが格納される。受信ノー
ドｒ０では、ＦＩＦＯメモリ９−１と９−４との間で調
停が行われ、その結果ＦＩＦＯメモリ９−１が勝ったと
すると先ずＦＩＦＯメモリ９−１に格納されたパケット
が読み出され、次にＦＩＦＯメモリ９−４に格納された
パケットが読み出される。一方、受信ノードｒ１では競
合が生じないので、 ＦＩＦＯメモリ９−０に格納され
たパケットが即座に読み出される。以上のようにして、
送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送
と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転
送と、送信ノードｔ４から受信ノードｒ０へのパケット
転送が完了する。
【００９０】本実施形態の光スイッチ網は、前述した第
２０の実施態様を適用した場合、マルチキャストを行う
ことも可能である。例えば、光クロスバ・スイッチ２−
０、および光クロスバ・スイッチ３−０、３−１におい
てそれぞれ半導体光増幅器２３−０、２３−１をオンに
することにより、送信ノードｔ０から受信ノードｒ０、
ｒ１、ｒ４、ｒ５に対するマルチキャストを行うことが
出来る。
【００９１】本実施形態の光スイッチ網は、論理的には
第４の実施形態における光波長セレクタ４を電気の４×
１スイッチに置き換えたのと同等である。したがって、
本実施形態の光スイッチ網も論理的にはクロスバ網であ
る。即ち、本実施形態の光スイッチ網は完全非閉塞であ
り、かつ、任意の送信ノードから任意の受信ノードへの
パケット転送経路が一意的に定まるので制御が容易であ
る。
【００９２】しかも、本実施形態は第１の実施形態と同
じく出力バッファ型の光スイッチ網であり、送信ノード
側でパケットが待たされることがないので、スループッ
トが入力バッファ型スイッチ網の理論限界値に制限され
ない。
【００９３】本実施形態の光スイッチ網は、第６の実施
形態における光合分波器２９の代わりに光クロスバ・ス
イッチ２を用いたものである。光合分波器２９では光分
波器２１において光信号のパワーが確実に６ｄＢ以上低
下するのに対して、光クロスバ・スイッチ２では半導体
光増幅器２３に利得を持たせることが出来るので、光受
信器８の入力光パワーのマージンを大きくとれるという
利点がある。また、光合分波器２９の出力光信号は波長
λ０〜λ３の４波の光信号の全てを含むのに対して、光
クロスバ・スイッチ２の出力光信号は必要な波長の光信
号しか含まないので、光クロスバ・スイッチ３の半導体
光増幅器２３を飽和させにくいという利点もある。
【００９４】本実施形態の光スイッチ網の光スイッチ部
で必要とする半導体光増幅器の数は、第１の光クロスバ
・スイッチ２において６４個、第２の光クロスバ・スイ
ッチ３において６４個で合計１２８個であり、本願の第
１の実施形態で示した光スイッチ網と同じ構成で１６×
１６スイッチ網を実現した場合に必要となる２５６個の
半分に削減されている。
【００９５】本実施形態の光スイッチ網は、４個の光送
信器１と光クロスバ・スイッチ２とからなる送信モジュ
ール、および、光クロスバ・スイッチ３、４個の波長多
重光受信器５とからなる受信モジュールにモジュール化
することができる。例えば、光送信器１−０〜１−３と
光クロスバ・スイッチ２−０を１個の送信モジュールと
し、光クロスバ・スイッチ３−０、波長多重光受信器５
−０〜５−３を１個の受信モジュールとすることが出来
る。これにより、ノード数を増やしたい場合に、モジュ
ールの追加により容易に光スイッチ網を拡張することが
可能である。例えば、当初は２個の送信モジュールと２
個の受信モジュールとにより８×８光スイッチ網を構成
しておく。その後ノード数が増えたら、送信モジュール
と受信モジュールを１個ずつ追加し、１２×１２光スイ
ッチ網に拡張する。さらにノード数が増えた場合は、送
信モジュールと受信モジュールをもう１個ずつ追加し、
１６×１６光スイッチ網にまで拡張することが出来る。
このように、本実施形態の光スイッチ網はモジュラリテ
ィという優れた特徴を持つ。
【００９６】（実施形態８）図１８に第８の実施形態の
構成図を示す。ここでは、課題を解決するための手段の
欄に記載した本発明の第８の実施態様において、ａ＝ｂ
＝ｃ＝４とした１６×１６光スイッチ網が示されてい
る。当該光スイッチ網は、１６個の波長多重光送信器
６、４個の光波長合波器２５、４×１６の光クロスバ・
スイッチ８０、１６個の４×１の光波長セレクタ４、１
６個の光受信器アレイ７からなる。波長λ０〜λ３、波
長λ４〜λ７、波長λ８〜λ１１、波長λ１２〜λ１５
をそれぞれ波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群Ｇ２、波長
群Ｇ３とする。
【００９７】本実施形態における光クロスバ・スイッチ
８０の構成と動作は、第２の実施形態における光クロス
バ・スイッチ８０の構成と動作に等しい。
【００９８】図２０は波長多重光送信器６の構成図であ
る。波長多重光送信器６は４個の光送信器１と光波長合
波器２８とからなり、光波長合波器２８の構成と動作は
第１の実施形態における光波長合波器２５と等しい。光
送信器１−０〜１−３の送信波長には、１つの波長群に
属する４波長が割り当てれられている。例えば波長多重
光送信器６−０では、光送信器１−０〜１−３に波長λ
０〜λ３が割り当てられている。光送信器１−０〜１−
３から送信された４つの波長の光信号は、光波長合波器
２８において波長多重された後、出力される。
【００９９】本実施形態における光波長合波器２５は、
第１の実施形態における光波長合波器２５と同じ構成の
アレイ導波路回折格子型光波長合波器であるが、透過特
性が異なっている。本実施形態における光波長合波器２
５は、透過波長帯域幅と波長間隔が第１の実施形態にお
ける光波長合波器２５の４倍になっている。それによ
り、入力導波路３０−０から入力された波長群Ｇ０の波
長多重光信号と、入力導波路３０−１から入力された波
長群Ｇ１の波長多重光信号と、入力導波路３０−２から
入力された波長群Ｇ２の波長多重光信号と、入力導波路
３０−３から入力された波長群Ｇ３の波長多重光信号と
がスラブ導波路３３において出力導波路３４に集光さ
れ、出力される。
【０１００】次に、光波長セレクタ４の構成と動作を説
明する。光波長セレクタ４は、図２１に示すように半導
体基板上に作成された入力導波路４０、光波長分波器４
１、半導体光増幅器４２、光波長ルータ４５、出力導波
路４４からなる。光波長分波器４１の構成は、第１の実
施形態における光波長分波器７の構成に等しいが、透過
特性が異なる。図２２は光波長分波器４１の透過特性を
示す図である。入力導波路３０から出力導波路３４−０
への透過率５０は、波長λ０〜λ３においては−１ｄＢ
であり、波長λ４〜λ１５においては−３０ｄＢであ
る。同様に、入力導波路３０から出力導波路３４−１へ
の透過率５１、入力導波路３０から出力導波路３４−２
への透過率５２、入力導波路３０から出力導波路３４−
３への透過率５３は、それぞれ、波長λ４〜λ７、λ８
〜λ１１、λ１２〜λ１５において−１ｄＢであり、そ
れ以外の波長では−３０ｄＢである。従って、波長群Ｇ
０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の１６波の光信号を光波長分波器
４１の入力導波路３０から入力すると、波長群Ｇ０の４
波は出力導波路３４−０から、波長群Ｇ１の４波は出力
導波路３４−１から、波長群Ｇ２の４波は出力導波路３
４−２から、波長群Ｇ３の４波は出力導波路３４−３か
ら出力される。光波長ルータ４５は、図２３に示すよう
に半導体基板上に作成された入力導波路６０、アレイ導
波路回折格子型の光波長分波器６１、導波路６２、アレ
イ導波路回折格子型の光波長合波器６３、出力導波路６
４からなる。入力導波路６０−０から波長群Ｇ０の４波
の光信号が入力されると、この光信号は光波長分波器６
１−０により波長毎に分波され、波長λ０、λ１、λ
２、λ３の光信号が、光波長合波器６３−０、６３−
１、６３−２、６３−３を経て、出力導波路６４−０、
６４−１、６４−２、６４−３からそれぞれ出力され
る。同様に入力導波路６０−１から波長群Ｇ１の光信号
が入力されると、出力導波路６４−０、６４−１、６４
−２、６４−３から波長λ４、λ５、λ６、λ７の光信
号が出力され、入力導波路６０−２から波長群Ｇ２の光
信号が入力されると、出力導波路６４−０、６４−１、
６４−２、６４−３から波長λ８、λ９、λ１０、λ１
１の光信号が出力され、入力導波路６０−３から波長群
Ｇ３の光信号が入力されると、出力導波路６４−０、６
４−１、６４−２、６４−３から波長λ１２、λ１３、
λ１４、λ１５の光信号が出力される。従って、光波長
セレクタ４は次のように動作する。入力導波路４０から
波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の波長多重光信号が入力
されると、この波長多重光信号は光波長分波器４１によ
り波長群毎に分波され、波長群Ｇ０の波長多重光信号は
半導体光増幅器４２−０に、波長群Ｇ１の波長多重光信
号は半導体光増幅器４２−１に、波長群Ｇ２の波長多重
光信号は半導体光増幅器４２−２に、波長群Ｇ３の波長
多重光信号は半導体光増幅器４２−３に入力される。
今、半導体光増幅器４２−０がオンで、半導体光増幅器
４２−１、４２−２、４２−３がオフであるとすると、
波長群Ｇ０の波長多重光信号だけが波長ルータ４５に入
力され、出力導波路４４−０、４４−１、４４−２、４
４−３からそれぞれ波長λ０、λ１、λ２、λ３の光信
号が出力される。同様に、半導体光増幅器４２−１がオ
ンの場合は波長群Ｇ１の波長多重光信号が、半導体光増
幅器４２−２がオンの場合は波長群Ｇ２の波長多重光信
号が、半導体光増幅器４２−３がオンの場合は波長群Ｇ
３の波長多重光信号が出力導波路４４−０、４４−１、
４４−２、４４−３から出力される。すなわち、本実施
形態における光波長セレクタ４は任意の波長群を選択
し、選択した波長群の波長多重光信号を波長毎に分波し
てそれぞれ異なる出力ポートから出力する光波長セレク
タである。
【０１０１】光受信器アレイ７は図２４に示すように４
個の光受信器８を並列に並べたものである。
【０１０２】以下、図１８を用いて本実施形態の動作を
説明する。波長多重光送信器６−０〜６−３には、送信
波長群としてそれぞれ波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が
割り当てられている。同様に波長多重光送信器６−４〜
６−７、波長多重光送信器６−８〜６−１１、波長多重
光送信器６−１２〜６−１５にも送信波長群としてそれ
ぞれ波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が割り当てられてい
る。今、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケッ
ト転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケ
ット転送を同時に行おうとする場合を考える。送信ノー
ドｔ０から入力された４ビット幅のパケットは波長多重
光送信器６−０において波長群Ｇ０の波長多重光信号に
変換され、光波長合波器２５−０に入力される。一方、
送信ノードｔ１から入力された４ビット幅のパケットは
波長多重光送信器６−１において波長群Ｇ１の波長多重
光信号に変換され、光波長合波器２５−０に入力され
る。光波長合波器２５−０は波長群Ｇ０の波長多重光信
号と波長群Ｇ１の波長多重光信号とを合波した波長多重
光信号を出力し、これが光クロスバ・スイッチ８０の入
力ポートｉ０に入力される。光クロスバ・スイッチ８０
内の１×１６光スイッチ８１−０では、半導体光増幅器
２３−０と２３−１がオンになっており、それ以外の半
導体光増幅器２３はオフになっている。したがって、出
力ポートｏ０とｏ１から、波長群Ｇ０の波長多重光信号
と波長群Ｇ１の波長多重光信号とを合波した波長多重光
信号が出力され、これが光波長セレクタ４−０、４−１
に入力される。光波長セレクタ４−０では波長群Ｇ１の
波長多重光信号が選択され、波長毎に分波された状態で
光受信器アレイ７−０に入力される。一方、光波長セレ
クタ４−１では波長群Ｇ０の波長多重光信号が選択さ
れ、波長毎に分波された状態で光受信器アレイ７−１に
入力される。光受信器アレイ７−０で電気信号に変換さ
れた４ビット幅のパケットは受信ノードｒ０に渡され、
光受信器アレイ７−１で電気信号に変換された４ビット
幅のパケットは受信ノードｒ１に渡される。以上のよう
にして送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット
転送と送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット
転送とが同時に行われる。
【０１０３】本実施形態の光スイッチ網は、マルチキャ
ストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・ス
イッチ８０内の１×１６光スイッチ８１−０において半
導体光増幅器２３−０、２３−１をオンにし、光波長セ
レクタ４−０、４−１において波長群Ｇ０を選択するこ
とにより、送信ノードｔ０から受信ノードｒ０、ｒ１に
対するマルチキャストを行うことが出来る。
【０１０４】本実施形態の光スイッチ網は論理的にはク
ロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイッチ網は完
全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードから任意の受
信ノードへのパケット転送経路が一意的に定まるので光
スイッチの制御が容易である。
【０１０５】また、スイッチ部の構成は第２の実施形態
の光スイッチ網と同等でありながら、光スイッチ網全体
の伝送容量は４倍になり、本願の第２の従来例で示した
光スイッチ網と同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現
した場合と同等の伝送容量を実現できる。
【０１０６】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ８０におい
て６４個、光波長セレクタ４において６４個で合計１２
８個であり、本願の第２の従来例で示した光スイッチ網
と同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現した場合に必
要となる２５６個の半分に削減されている。
【０１０７】（実施形態９）図１９に第９の実施形態の
構成図を示す。ここでは、本発明の第９の実施態様にお
いてａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６光スイッチ網が示
されている。当該光スイッチ網は、１６個の波長多重光
送信器６、４個の光合分波器２９、４個の４×４の光ク
ロスバ・スイッチ３、１６個の４×１の光波長セレクタ
４、１６個の光受信器アレイ７からなる。波長λ０〜λ
３、波長λ４〜λ７、波長λ８〜λ１１、波長λ１２〜
λ１５をそれぞれ波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群Ｇ
２、波長群Ｇ３とする。
【０１０８】本実施形態における光クロスバ・スイッチ
３の構成と動作は、第３の実施形態における光クロスバ
・スイッチ３の構成と動作に等しい。
【０１０９】図２０は波長多重光送信器６の構成図であ
る。波長多重光送信器６は４個の光送信器１と光波長合
波器２８とからなり、光波長合波器２８の構成と動作は
第１の実施形態における光波長合波器２５と等しい。光
送信器１−０〜１−３の送信波長には、１つの波長群に
属する４波長が割り当てれられている。例えば波長多重
光送信器６−０では、光送信器１−０〜１−３に波長λ
０〜λ３が割り当てられている。光送信器１−０〜１−
３から送信された４つの波長の光信号は、光波長合波器
２８において波長多重された後、出力される。
【０１１０】光合分波器２９は半導体基板上に作成され
た４×４スターカプラである。
【０１１１】次に、光波長セレクタ４の構成と動作を説
明する。光波長セレクタ４は、図２１に示すように半導
体基板上に作成された入力導波路４０、光波長分波器４
１、半導体光増幅器４２、光波長ルータ４５、出力導波
路４４からなる。光波長分波器４１の構成は、第１の実
施形態における光波長分波器７の構成に等しいが、透過
特性が異なる。図２２は光波長分波器４１の透過特性を
示す図である。入力導波路３０から出力導波路３４−０
への透過率５０は、波長λ０〜λ３においては−１ｄＢ
であり、波長λ４〜λ１５においては−３０ｄＢであ
る。同様に、入力導波路３０から出力導波路３４−１へ
の透過率５１、入力導波路３０から出力導波路３４−２
への透過率５２、入力導波路３０から出力導波路３４−
３への透過率５３は、それぞれ、波長λ４〜λ７、λ８
〜λ１１、λ１２〜λ１５において−１ｄＢであり、そ
れ以外の波長では−３０ｄＢである。従って、波長群Ｇ
０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の１６波の光信号を光波長分波器
４１の入力導波路３０から入力すると、波長群Ｇ０の４
波は出力導波路３４−０から、波長群Ｇ１の４波は出力
導波路３４−１から、波長群Ｇ２の４波は出力導波路３
４−２から、波長群Ｇ３の４波は出力導波路３４−３か
ら出力される。光波長ルータ４５は、図２３に示すよう
に半導体基板上に作成された入力導波路６０、アレイ導
波路回折格子型の光波長分波器６１、導波路６２、アレ
イ導波路回折格子型の光波長合波器６３、出力導波路６
４からなる。入力導波路６０−０から波長群Ｇ０の４波
の光信号が入力されると、この光信号は光波長分波器６
１−０により波長毎に分波され、波長λ０、λ１、λ
２、λ３の光信号が、光波長合波器６３−０、６３−
１、６３−２、６３−３を経て、出力導波路６４−０、
６４−１、６４−２、６４−３からそれぞれ出力され
る。同様に入力導波路６０−１から波長群Ｇ１の光信号
が入力されると、出力導波路６４−０、６４−１、６４
−２、６４−３から波長λ４、λ５、λ６、λ７の光信
号が出力され、入力導波路６０−２から波長群Ｇ２の光
信号が入力されると、出力導波路６４−０、６４−１、
６４−２、６４−３から波長λ８、λ９、λ１０、λ１
１の光信号が出力され、入力導波路６０−３から波長群
Ｇ３の光信号が入力されると、出力導波路６４−０、６
４−１、６４−２、６４−３から波長λ１２、λ１３、
λ１４、λ１５の光信号が出力される。従って、光波長
セレクタ４は次のように動作する。入力導波路４０から
波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の波長多重光信号が入力
されると、この波長多重光信号は光波長分波器４１によ
り波長群毎に分波され、波長群Ｇ０の波長多重光信号は
半導体光増幅器４２−０に、波長群Ｇ１の波長多重光信
号は半導体光増幅器４２−１に、波長群Ｇ２の波長多重
光信号は半導体光増幅器４２−２に、波長群Ｇ３の波長
多重光信号は半導体光増幅器４２−３に入力される。
今、半導体光増幅器４２−０がオンで、半導体光増幅器
４２−１、４２−２、４２−３がオフであるとすると、
波長群Ｇ０の波長多重光信号だけが波長ルータ４５に入
力され、出力導波路４４−０、４４−１、４４−２、４
４−３からそれぞれ波長λ０、λ１、λ２、λ３の光信
号が出力される。同様に、半導体光増幅器４２−１がオ
ンの場合は波長群Ｇ１の波長多重光信号が、半導体光増
幅器４２−２がオンの場合は波長群Ｇ２の波長多重光信
号が、半導体光増幅器４２−３がオンの場合は波長群Ｇ
３の波長多重光信号が出力導波路４４−０、４４−１、
４４−２、４４−３から出力される。すなわち、本実施
形態における光波長セレクタ４は任意の波長群を選択
し、選択した波長群の波長多重光信号を波長毎に分波し
てそれぞれ異なる出力ポートから出力する光波長セレク
タである。
【０１１２】光受信器アレイ７は図２４に示すように４
個の光受信器８を並列に並べたものである。
【０１１３】以下、図１９を用いて本実施形態の動作を
説明する。波長多重光送信器６−０〜６−３には、送信
波長群としてそれぞれ波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が
割り当てられている。同様に波長多重光送信器６−４〜
６−７、波長多重光送信器６−８〜６−１１、波長多重
光送信器６−１２〜６−１５にも送信波長群としてそれ
ぞれ波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が割り当てられてい
る。今、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケッ
ト転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケ
ット転送を同時に行おうとする場合を考える。送信ノー
ドｔ０から入力された４ビット幅のパケットは波長多重
光送信器６−０において波長群Ｇ０の波長多重光信号に
変換され、光合分波器２９−０に入力される。一方、送
信ノードｔ１から入力された４ビット幅のパケットは波
長多重光送信器６−１において波長群Ｇ１の波長多重光
信号に変換され、光合分波器２９−０に入力される。光
合分波器２９−０は波長群Ｇ０の波長多重光信号と波長
群Ｇ１の波長多重光信号とを合波して光クロスバ・スイ
ッチ３−０〜３−３に対して出力する。光クロスバ・ス
イッチ３−１〜３−３では全ての半導体光増幅器２３が
オフになっており、入力された光信号は吸収される。一
方、光クロスバ・スイッチ３−０では半導体光増幅器２
３−０と２３−１がオンになっており、入力導波路２０
−０から入力された光信号は出力導波路２６−０、２６
−１から導波路１２−０、１２−１へ出力される。従っ
て、送信ノードｔ０から送信された波長群Ｇ０の波長多
重光信号と、送信ノードｔ１から送信された波長群Ｇ１
の波長多重光信号とをさらに波長多重したものが光波長
セレクタ４−０と光波長セレクタ４−１の両方に入力さ
れる。光波長セレクタ４−０では波長群Ｇ１の波長多重
光信号が選択され、波長毎に分波された状態で光受信器
アレイ７−０に入力される。一方、光波長セレクタ４−
１では波長群Ｇ０の波長多重光信号が選択され、波長毎
に分波された状態で光受信器アレイ７−１に入力され
る。光受信器アレイ７−０で電気信号に変換された４ビ
ット幅のパケットは受信ノードｒ０に渡され、光受信器
アレイ７−１で電気信号に変換された４ビット幅のパケ
ットは受信ノードｒ１に渡される。以上のようにして送
信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送と送
信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転送とが
同時に行われる。
【０１１４】本実施形態の光スイッチ網は、マルチキャ
ストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・ス
イッチ３−０、３−１においてそれぞれ半導体光増幅器
２３−０、２３−１をオンにし、光波長セレクタ４−
０、４−１、４−４、４−５において波長群Ｇ０を選択
することにより、送信ノードｔ０から受信ノードｒ０、
ｒ１、ｒ４、ｒ５に対するマルチキャストを行うことが
出来る。
【０１１５】本実施形態の光スイッチ網は、各送信ノー
ド、受信ノードに４波長が割り当てられており、論理的
には第３の実施形態の光スイッチ網が並列に４面あるの
と等しい。したがって、本実施形態の光スイッチ網も論
理的にはクロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイ
ッチ網は完全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードか
ら任意の受信ノードへのパケット転送経路が一意的に定
まるのでスイッチの制御が容易である。また、スイッチ
部の構成は第３の実施形態の光スイッチ網と同等であり
ながら、光スイッチ網全体の伝送容量は４倍になり、本
願の第２の従来例で示した光スイッチ網と同じ構成で１
６×１６スイッチ網を実現した場合と同等の伝送容量を
実現できる。
【０１１６】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ３において
６４個、光波長セレクタ４において６４個で合計１２８
個であり、前述した第２の従来例で示した光スイッチ網
と同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現した場合に必
要となる半導体光増幅器の数、即ち、２５６個の半分に
削減されている。
【０１１７】本実施形態の光スイッチ網は、４個の波長
多重光送信器６と光合分波器２９とからなる送信モジュ
ール、および、光クロスバ・スイッチ３、４個の光波長
セレクタ４、４個の光受信器アレイ７とからなる受信モ
ジュールにモジュール化することができる。例えば、波
長多重光送信器６−０〜６−３と光合分波器２９−０を
１個の送信モジュールとし、光クロスバ・スイッチ３−
０、光波長セレクタ４−０〜４−３、光受信器アレイ７
−０〜７−３を１個の受信モジュールとすることが出来
る。これにより、ノード数を増やしたい場合に、モジュ
ールの追加により容易に光スイッチ網を拡張することが
可能である。例えば、当初は２個の送信モジュールと２
個の受信モジュールとにより８×８光スイッチ網を構成
しておく。その後ノード数が増えたら、送信モジュール
と受信モジュールを１個ずつ追加し、１２×１２光スイ
ッチ網に拡張する。さらにノード数が増えた場合は、送
信モジュールと受信モジュールをもう１個ずつ追加し、
１６×１６光スイッチ網にまで拡張することが出来る。
このように、本実施形態の光スイッチ網はモジュラリテ
ィという優れた特徴を持つ。
【０１１８】（実施形態１０）図２５に第１０の実施形
態の構成図を示す。ここでは、課題を解決するための手
段の欄に記載された本発明の第１０の実施態様におい
て、ａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６光スイッチ網が示
されている。当該光スイッチ網は、１６個の波長多重光
送信器６、４個の４×４の第１の光クロスバ・スイッチ
２、４個の４×４の第２の光クロスバ・スイッチ３、１
６個の４×１の光波長セレクタ４、１６個の光受信器ア
レイ７からなる。波長λ０〜λ３、波長λ４〜λ７、波
長λ８〜λ１１、波長λ１２〜λ１５をそれぞれ波長群
Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群Ｇ２、波長群Ｇ３とする。
【０１１９】本実施形態における光クロスバ・スイッチ
２および光クロスバ・スイッチ３の構成と動作は、第３
の実施形態における光クロスバ・スイッチ３の構成と動
作に等しい。
【０１２０】波長多重光送信器６、光波長セレクタ４、
光受信器アレイ７の構成と動作は、第９の実施形態にお
ける波長多重光送信器６、光波長セレクタ４、光受信器
アレイ７の構成と動作に等しい。
【０１２１】以下、図２５を用いて本実施形態の動作を
説明する。波長多重光送信器６−０〜６−３には、送信
波長群としてそれぞれ波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が
割り当てられている。同様に波長多重光送信器６−４〜
６−７、波長多重光送信器６−８〜６−１１、波長多重
光送信器６−１２〜６−１５にも送信波長群としてそれ
ぞれ波長群Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が割り当てられてい
る。今、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケッ
ト転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケ
ット転送を同時に行おうとする場合を考える。送信ノー
ドｔ０から入力された４ビット幅のパケットは波長多重
光送信器６−０において波長群Ｇ０の波長多重光信号に
変換され、光クロスバ・スイッチ２−０の入力導波路２
０−０に入力される。一方、送信ノードｔ１から入力さ
れた４ビット幅のパケットは波長多重光送信器６−１に
おいて波長群Ｇ１の波長多重光信号に変換され、光クロ
スバ・スイッチ２−０の入力導波路２０−１に入力され
る。光クロスバ・スイッチ２−０では半導体光増幅器２
３−０と２３−４がオンになっており、入力導波路２０
−０と２０−１から入力された波長群Ｇ０と波長群Ｇ１
の波長多重光信号が合波されて出力導波路２６−０から
導波路１１−０へ出力される。この波長多重光信号は光
クロスバ・スイッチ３−０の入力導波路２０−０に入力
される。光クロスバ・スイッチ３−０では半導体光増幅
器２３−０と２３−１がオンになっており、入力導波路
２０−０から入力された波長多重光信号は出力導波路２
６−０、２６−１から導波路１２−０、１２−１へ出力
される。従って、送信ノードｔ０から送信された波長群
Ｇ０の波長多重光信号と、送信ノードｔ１から送信され
た波長群Ｇ１の波長多重光信号とをさらに波長多重した
波長多重光信号が光波長セレクタ４−０と光波長セレク
タ４−１の両方に入力される。光波長セレクタ４−０で
は波長群Ｇ１の波長多重光信号が選択され、波長毎に分
波された状態で光受信器アレイ７−０に入力される。一
方、光波長セレクタ４−１では波長群Ｇ０の波長多重光
信号が選択され、波長毎に分波された状態で光受信器ア
レイ７−１に入力される。光受信器アレイ７−０で電気
信号に変換された４ビット幅のパケットは受信ノードｒ
０に渡され、光受信器アレイ７−１で電気信号に変換さ
れた４ビット幅のパケットは受信ノードｒ１に渡され
る。以上のようにして送信ノードｔ０から受信ノードｒ
１へのパケット転送と送信ノードｔ１から受信ノードｒ
０へのパケット転送とが同時に行われる。
【０１２２】本実施形態の光スイッチ網は、前述した本
願の第２０の実施態様を適用したことにより、マルチキ
ャストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・
スイッチ２−０、および光クロスバ・スイッチ３−０、
３−１においてそれぞれ半導体光増幅器２３−０、２３
−１をオンにし、光波長セレクタ４−０、４−１、４−
４、４−５において波長群Ｇ０を選択することにより、
送信ノードｔ０から受信ノードｒ０、ｒ１、ｒ４、ｒ５
に対するマルチキャストを行うことが出来る。
【０１２３】本実施形態の光スイッチ網は、各送信ノー
ド、受信ノードに４波長が割り当てられており、論理的
には第４の実施形態の光スイッチ網が並列に４面あるの
と等しい。したがって、本実施形態の光スイッチ網も論
理的にはクロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイ
ッチ網は完全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードか
ら任意の受信ノードへのパケット転送経路が一意的に定
まるのでスイッチの制御が容易である。また、スイッチ
部の構成は第４の実施形態の光スイッチ網と同等であり
ながら、光スイッチ網全体の伝送容量は４倍になり、本
願の第２の従来例で示した光スイッチ網と同じ構成で１
６×１６スイッチ網を実現した場合と同等の伝送容量を
実現できる。
【０１２４】本実施形態の光スイッチ網は、第９の実施
形態における光合分波器２９の代わりに光クロスバ・ス
イッチ２を用いたものである。光合分波器２９では光分
波器２１において光信号のパワーが確実に６ｄＢ以上低
下するのに対して、光クロスバ・スイッチ２では半導体
光増幅器２３に利得を持たせることが出来るので、光受
信器８の入力光パワーのマージンを大きくとれるという
利点がある。また、光合分波器２９の出力光信号は波長
群Ｇ０〜波長群Ｇ３の１６波の光信号の全てを含むのに
対して、光クロスバ・スイッチ２の出力光信号は必要な
波長群の光信号しか含まないので、光クロスバ・スイッ
チ３の半導体光増幅器２３を飽和させにくいという利点
もある。
【０１２５】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、第１の光クロスバ・スイッチ２に
おいて６４個、第２の光クロスバ・スイッチ３において
６４個、光波長セレクタ４において６４個で合計１９２
個である。この数は第９の実施形態の１２８個よりは多
いものの、本願の第２の従来例で示した光スイッチ網と
同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現した場合に必要
となる２５６個より大幅に削減されている。
【０１２６】本実施形態の光スイッチ網は、４個の波長
多重光送信器６と光クロスバ・スイッチ２とからなる送
信モジュール、および、光クロスバ・スイッチ３、４個
の光波長セレクタ４、４個の光受信器アレイ７とからな
る受信モジュールにモジュール化することができる。例
えば、波長多重光送信器６−０〜６−３と光クロスバ・
スイッチ２−０を１個の送信モジュールとし、光クロス
バ・スイッチ３−０、光波長セレクタ４−０〜４−３、
光受信器アレイ７−０〜７−３を１個の受信モジュール
とすることが出来る。これにより、ノード数を増やした
い場合に、モジュールの追加により容易に光スイッチ網
を拡張することが可能である。例えば、当初は２個の送
信モジュールと２個の受信モジュールとにより８×８光
スイッチ網を構成しておく。その後ノード数が増えた
ら、送信モジュールと受信モジュールを１個ずつ追加
し、１２×１２光スイッチ網に拡張する。さらにノード
数が増えた場合は、送信モジュールと受信モジュールを
もう１個ずつ追加し、１６×１６光スイッチ網にまで拡
張することが出来る。このように、本実施形態の光スイ
ッチ網はモジュラリティという優れた特徴を持つ。
【０１２７】（実施形態１１）図２６に第１１の実施形
態の構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第１１
の実施態様において、ａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６
光スイッチ網が示されている。当該光スイッチ網は、１
６個の波長多重光送信器６、４個の光波長合波器２５、
４×１６の光クロスバ・スイッチ８０、１６個の波長多
重光受信器５からなる。波長λ０〜λ３、波長λ４〜λ
７、波長λ８〜λ１１、・・・、波長λ６０〜λ６３を
それぞれ波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群Ｇ２、・・
・、波長群Ｇ１５とする。
【０１２８】本実施形態における波長多重光送信器６お
よび光波長合波器２５の構成と動作は、第８の実施形態
における波長多重光送信器６および光波長合波器２５の
構成と動作に等しい。また、本実施形態における光クロ
スバ・スイッチ８０の構成と動作は、第２の実施形態に
おける光クロスバ・スイッチ８０の構成と動作に等し
い。
【０１２９】図２８は波長多重光受信器５の構成図であ
る。波長多重光受信器５は、半導体基板上に作成された
アレイ導波路回折格子型の光波長分波器７、光受信器
８、４ビット幅のＦＩＦＯメモリ９からなる。波長λ０
〜λ６３の光信号が光波長分波器７に入力されると、光
波長分波器７はこれを波長毎に分波し、それぞれ異なる
出力ポートから出力する。出力された波長λ０〜波長λ
６３の光信号は光受信器８−０〜８−６３により電気信
号に変換され、ＦＩＦＯメモリ９−０〜９−１５に格納
される。
【０１３０】以下、図２６を用いて本実施形態の動作を
説明する。波長多重光送信器６−０〜６−１５には、送
信波長群としてそれぞれ波長群Ｇ０〜波長群Ｇ１５が割
り当てられている。今、送信ノードｔ０から受信ノード
ｒ１へのパケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノー
ドｒ０へのパケット転送と、送信ノードｔ４から受信ノ
ードｒ０へのパケット転送を同時に行おうとする場合を
考える。送信ノードｔ０から入力された４ビット幅のパ
ケットは波長多重光送信器６−０において波長群Ｇ０の
波長多重光信号に変換され、光波長合波器２５−０に入
力される。送信ノードｔ１から入力された４ビット幅の
パケットも波長多重光送信器６−１において波長群Ｇ１
の波長多重光信号に変換され、光波長合波器２５−０に
入力される。光波長合波器２５−０は波長群Ｇ０の波長
多重光信号と波長群Ｇ１の波長多重光信号とを合波した
波長多重光信号を出力し、これが光クロスバ・スイッチ
８０の入力ポートｉ０に入力される。一方、送信ノード
ｔ４から入力された４ビット幅のパケットは波長多重光
送信器６−４において波長群４の波長多重光信号に変換
され、光波長合波器２５−１を経て光クロスバ・スイッ
チ８０の入力ポートｉ１に入力される。光クロスバ・ス
イッチ８０内の１×１６光スイッチ８１−０では、半導
体光増幅器２３−０と２３−１がオンになっており、そ
れ以外の半導体光増幅器２３はオフになっている。ま
た、１×１６光スイッチ８１−１では、半導体光増幅器
２３−０がオンになっており、それ以外の半導体光増幅
器２３はオフになっている。したがって、出力ポートｏ
０からは波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群４の波長多重
信号がさらに多重された波長多重光信号が出力され、こ
れが波長多重光受信器５−０に入力される。一方、出力
ポートｏ１からは波長群Ｇ０、波長群Ｇ１の波長多重光
信号がさらに多重された波長多重光信号が出力され、波
長多重光受信器５−１に入力される。
【０１３１】波長多重光受信器５−０では、入力された
波長多重光信号が光波長分波器７により波長毎に分波さ
れ、波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群４の光信号は光受
信器８−０〜８−３、光受信器８−４〜８−７、光受信
器８−１６〜８−１９によりそれぞれ４ビット幅の電気
信号のパケットに変換される。ここで、ＦＩＦＯメモリ
９−１、９−４に書き込み信号が与えられるので、ＦＩ
ＦＯメモリ９−１には送信ノードｔ１から送信された４
ビット幅のパケットが、ＦＩＦＯメモリ９−４には送信
ノードｔ４から送信された４ビット幅のパケットが格納
される。一方、波長多重光受信器５−１では、入力され
た波長多重光信号が光波長分波器７により波長毎に分波
され、波長群Ｇ０、波長群Ｇ１の光信号は光受信器８−
０〜８−３、光受信器８−４〜８−７によりそれぞれ４
ビット幅の電気信号のパケットに変換される。ここで、
ＦＩＦＯメモリ９−０に書き込み信号が与えられるの
で、ＦＩＦＯメモリ９−０に送信ノードｔ０から送信さ
れた４ビット幅のパケットが格納される。受信ノードｒ
０では、ＦＩＦＯメモリ９−１と９−４との間で調停が
行われ、その結果ＦＩＦＯメモリ９−１が勝ったとする
と先ずＦＩＦＯメモリ９−１に格納されたパケットが読
み出され、次にＦＩＦＯメモリ９−４に格納されたパケ
ットが読み出される。一方、受信ノードｒ１では競合が
生じないので、ＦＩＦＯメモリ９−０に格納されたパケ
ットが即座に読み出される。以上のようにして、送信ノ
ードｔ０から受信ノードｒ１へのパケット転送と、送信
ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパケット転送と、送
信ノードｔ４から受信ノードｒ０へのパケット転送が完
了する。
【０１３２】本実施形態の光スイッチ網は、マルチキャ
ストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・ス
イッチ８０内の１×１６光スイッチ８１−０において半
導体光増幅器２３−０、２３−１をオンにすることによ
り、送信ノードｔ０から受信ノードｒ０、ｒ１に対する
マルチキャストを行うことが出来る。
【０１３３】本実施形態の光スイッチ網は論理的にはク
ロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイッチ網は完
全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードから任意の受
信ノードへのパケット転送経路が一意的に定まるので光
スイッチの制御が容易である。
【０１３４】また、スイッチ部の構成は第５の実施形態
の光スイッチ網と同等でありながら、光スイッチ網全体
の伝送容量は４倍にすることが出来る。
【０１３５】しかも、本実施形態は第１の実施形態と同
じく出力バッファ型の光スイッチ網であり、送信ノード
側でパケットが待たされることがないので、スループッ
トが入力バッファ型スイッチ網の理論限界値に制限され
ない。
【０１３６】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ８０におい
て必要とする６４個のみであり、本願の第２の従来例で
示した光スイッチ網と同じ構成で１６×１６スイッチ網
を実現した場合に必要となる２５６個の１／４に削減さ
れている。
【０１３７】（実施形態１２）図２７に第１２の実施形
態の構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第１２
の実施態様においてａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６光
スイッチ網が示されている。当該光スイッチ網は、１６
個の波長多重光送信器６、４個の光合分波器２９、４個
の４×４の光クロスバ・スイッチ３、１６個の波長多重
光受信器５からなる。波長λ０〜λ３、波長λ４〜λ
７、波長λ８〜λ１１、・・・、波長λ６０〜λ６３を
それぞれ波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群Ｇ２、・・
・、波長群Ｇ１５とする。
【０１３８】本実施形態における波長多重光送信器６お
よび光合分波器２９の構成と動作は、第９の実施形態に
おける波長多重光送信器６および光合分波器２９の構成
と動作に等しい。また、本実施形態における光クロスバ
・スイッチ３の構成と動作は、第３の実施形態における
光クロスバ・スイッチ３の構成と動作に等しい。
【０１３９】図２８は波長多重光受信器５の構成図であ
る。波長多重光受信器５は、半導体基板上に作成された
アレイ導波路回折格子型の光波長分波器７、光受信器
８、４ビット幅のＦＩＦＯメモリ９からなる。波長λ０
〜λ６３の光信号が光波長分波器７に入力されると、光
波長分波器７はこれを波長毎に分波し、それぞれ異なる
出力ポートから出力する。出力された波長λ０〜波長λ
６３の光信号は光受信器８−０〜８−６３により電気信
号に変換され、ＦＩＦＯメモリ９−０〜９−１５に格納
される。
【０１４０】以下、図２７を用いて本実施形態の動作を
説明する。波長多重光送信器６−０〜６−１５には、送
信波長群としてそれぞれ波長群Ｇ０〜波長群Ｇ１５が割
り当てられている。今、送信ノードｔ０から受信ノード
ｒ１へのパケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノー
ドｒ０へのパケット転送と、送信ノードｔ４から受信ノ
ードｒ０へのパケット転送を同時に行おうとする場合を
考える。送信ノードｔ０から入力された４ビット幅のパ
ケットは波長多重光送信器６−０において波長群Ｇ０の
波長多重光信号に変換され、光合分波器２９−０に入力
される。送信ノードｔ１から入力された４ビット幅のパ
ケットも波長多重光送信器６−１において波長群Ｇ１の
波長多重光信号に変換され、光合分波器２９−０に入力
される。一方、送信ノードｔ４から入力された４ビット
幅のパケットは波長多重光送信器６−４において波長群
４の波長多重光信号に変換され、光合分波器２９−１に
入力される。光合分波器２９−０は波長群Ｇ０の波長多
重光信号と波長群Ｇ１の波長多重光信号とを合波して光
クロスバ・スイッチ３−０〜３−３に対して出力する。
一方、光合分波器２９−１は波長群４の波長多重光信号
を光クロスバ・スイッチ３−０〜３−３に対して出力す
る。光クロスバ・スイッチ３−１〜３−３では全ての半
導体光増幅器２３がオフになっており、入力された光信
号は吸収される。一方、光クロスバ・スイッチ３−０で
は半導体光増幅器２３−０、２３−１、２３−４がオン
になっているので、出力導波路２６−０からは波長群Ｇ
０、波長群Ｇ１、波長群４の波長多重光信号が合波され
て出力され、出力導波路２６−１からは波長群Ｇ０、波
長群Ｇ１の波長多重光信号が合波されて出力される。従
って、導波路１２−０から波長多重光受信器５−０へ
は、送信ノードｔ０から送信された波長群Ｇ０の波長多
重光信号と、送信ノードｔ１から送信された波長群Ｇ１
の波長多重光信号と、送信ノードｔ４から送信された波
長群４の波長多重光信号とをさらに波長多重した波長多
重光信号が伝搬される。波長多重光受信器５−０では、
入力された波長多重光信号が光波長分波器７により波長
毎に分波され、波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群４の光
信号は光受信器８−０〜８−３、光受信器８−４〜８−
７、光受信器８−１６〜８−１９によりそれぞれ４ビッ
ト幅の電気信号のパケットに変換される。ここで、ＦＩ
ＦＯメモリ９−１、９−４に書き込み信号が与えられる
ので、ＦＩＦＯメモリ９−１には送信ノードｔ１から送
信された４ビット幅のパケットが、ＦＩＦＯメモリ９−
４には送信ノードｔ４から送信された４ビット幅のパケ
ットが格納される。一方、導波路１２−１から波長多重
光受信器５−１へは、送信ノードｔ０から送信された波
長群Ｇ０の波長多重光信号と、送信ノードｔ１から送信
された波長群Ｇ１の波長多重光信号とをさらに波長多重
した波長多重光信号が伝搬される。波長多重光受信器５
−１では、入力された波長多重光信号が光波長分波器７
により波長毎に分波され、波長群Ｇ０、波長群Ｇ１の光
信号は光受信器８−０〜８−３、光受信器８−４〜８−
７によりそれぞれ４ビット幅の電気信号のパケットに変
換される。ここで、ＦＩＦＯメモリ９−０に書き込み信
号が与えられるので、ＦＩＦＯメモリ９−０に送信ノー
ドｔ０から送信された４ビット幅のパケットが格納され
る。受信ノードｒ０では、ＦＩＦＯメモリ９−１と９−
４との間で調停が行われ、その結果ＦＩＦＯメモリ９−
１が勝ったとすると先ずＦＩＦＯメモリ９−１に格納さ
れたパケットが読み出され、次にＦＩＦＯメモリ９−４
に格納されたパケットが読み出される。一方、受信ノー
ドｒ１では競合が生じないので、ＦＩＦＯメモリ９−０
に格納されたパケットが即座に読み出される。以上のよ
うにして、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケ
ット転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパ
ケット転送と、送信ノードｔ４から受信ノードｒ０への
パケット転送が完了する。
【０１４１】本実施形態の光スイッチ網は、マルチキャ
ストを行うことも可能である。例えば、光クロスバ・ス
イッチ３−０、３−１においてそれぞれ半導体光増幅器
２３−０、２３−１をオンにすることにより、送信ノー
ドｔ０から受信ノードｒ０、ｒ１、ｒ４、ｒ５に対する
マルチキャストを行うことが出来る。
【０１４２】本実施形態の光スイッチ網は、各送信ノー
ド、受信ノードに４波長が割り当てられており、論理的
には第６の実施形態の光スイッチ網が並列に４面あるの
と等しい。したがって、本実施形態の光スイッチ網も論
理的にはクロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイ
ッチ網は完全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードか
ら任意の受信ノードへのパケット転送経路が一意的に定
まるのでスイッチの制御が容易である。また、スイッチ
部の構成は第６の実施形態の光スイッチ網と同等であり
ながら、光スイッチ網全体の伝送容量は４倍にすること
が出来る。
【０１４３】しかも、本実施形態は第１の実施形態と同
じく出力バッファ型の光スイッチ網であり、送信ノード
側でパケットが待たされることがないので、スループッ
トが入力バッファ型スイッチ網の理論限界値に制限され
ない。
【０１４４】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイッチ３において
必要とする６４個のみであり、本願の第２の従来例で示
した光スイッチ網と同じ構成で１６×１６スイッチ網を
実現した場合に必要となる２５６個の１／４に削減され
ている。
【０１４５】本実施形態の光スイッチ網は、４個の波長
多重光送信器６と光合分波器２９とからなる送信モジュ
ール、および、光クロスバ・スイッチ３と４個の波長多
重光受信器５とからなる受信モジュールにモジュール化
することができる。例えば、波長多重光送信器６−０〜
６−３と光合分波器２９−０を１個の送信モジュールと
し、光クロスバ・スイッチ３−０、波長多重光受信器５
−０〜５−３を１個の受信モジュールとすることが出来
る。これにより、ノード数を増やしたい場合に、モジュ
ールの追加により容易に光スイッチ網を拡張することが
可能である。例えば、当初は２個の送信モジュールと２
個の受信モジュールとにより８×８光スイッチ網を構成
しておく。その後ノード数が増えたら、送信モジュール
と受信モジュールを１個ずつ追加し、１２×１２光スイ
ッチ網に拡張する。さらにノード数が増えた場合は、送
信モジュールと受信モジュールをもう１個ずつ追加し、
１６×１６光スイッチ網にまで拡張することが出来る。
このように、本実施形態の光スイッチ網はモジュラリテ
ィという優れた特徴を持つ。
【０１４６】（実施形態１３）図２９に第１３の実施形
態の構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第１３
の実施態様において、ａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６
光スイッチ網が示されている。当該光スイッチ網は、１
６個の波長多重光送信器６、４個の４×４の第１の光ク
ロスバ・スイッチ２、４個の４×４の第２の光クロスバ
・スイッチ３、１６個の波長多重光受信器５からなる。
波長λ０〜λ３、波長λ４〜λ７、波長λ８〜λ１１、
・・・、波長λ６０〜λ６３をそれぞれ波長群Ｇ０、波
長群Ｇ１、波長群Ｇ２、・・・、波長群Ｇ１５とする。
【０１４７】本実施形態における波長多重光送信器６の
構成と動作は、第９の実施形態における波長多重光送信
器６の構成と動作に等しい。本実施形態における光クロ
スバ・スイッチ２および光クロスバ・スイッチ３の構成
と動作は、第３の実施形態における光クロスバ・スイッ
チ３の構成と動作に等しい。波長多重光受信器５の動作
と構成は、第１２の実施形態における波長多重光受信器
５の動作と構成に等しい。
【０１４８】以下、図２９を用いて本実施形態の動作を
説明する。波長多重光送信器６−０〜６−１５には、送
信波長群としてそれぞれ波長群Ｇ０〜波長群Ｇ１５が割
り当てられている。今、送信ノードｔ０から受信ノード
ｒ１へのパケット転送と、送信ノードｔ１から受信ノー
ドｒ０へのパケット転送と、送信ノードｔ４から受信ノ
ードｒ０へのパケット転送を同時に行おうとする場合を
考える。送信ノードｔ０から入力された４ビット幅のパ
ケットは波長多重光送信器６−０において波長群Ｇ０の
波長多重光信号に変換され、光クロスバ・スイッチ２−
０の入力導波路２０−０に入力される。送信ノードｔ１
から入力された４ビット幅のパケットも波長多重光送信
器６−１において波長群Ｇ１の波長多重光信号に変換さ
れ、光クロスバ・スイッチ２−０の入力導波路２０−１
に入力される。一方、送信ノードｔ４から入力された４
ビット幅のパケットは波長多重光送信器６−４において
波長群４の波長多重光信号に変換され、光クロスバ・ス
イッチ２−１の入力導波路２０−０に入力される。光ク
ロスバ・スイッチ２−０では半導体光増幅器２３−０と
２３−４がオンになっており、入力導波路２０−０と２
０−１から入力された波長群Ｇ０と波長群Ｇ１の波長多
重光信号が合波されて出力導波路２６−０から光クロス
バ・スイッチ３−０の入力導波路２０−０へ入力され
る。一方、光クロスバ・スイッチ２−１では半導体光増
幅器２３−０がオンになっており、入力導波路２０−０
から入力された波長群４の波長多重光信号が出力導波路
２６−０から光クロスバ・スイッチ３−０の入力導波路
２０−１へ入力される。光クロスバ・スイッチ３−０で
は半導体光増幅器２３−０、２３−１、２３−４がオン
になっているので、出力導波路２６−０からは波長群Ｇ
０、波長群Ｇ１、波長群４の波長多重光信号が合波され
て出力され、出力導波路２６−１からは波長群Ｇ０、波
長群Ｇ１の波長多重光信号が合波されて出力される。従
って、導波路１２−０から波長多重光受信器５−０へ
は、送信ノードｔ０から送信された波長群Ｇ０の波長多
重光信号と、送信ノードｔ１から送信された波長群Ｇ１
の波長多重光信号と、送信ノードｔ４から送信された波
長群４の波長多重光信号とをさらに波長多重した波長多
重光信号が伝搬される。波長多重光受信器５−０では、
入力された波長多重光信号が光波長分波器７により波長
毎に分波され、波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群４の光
信号は光受信器８−０〜８−３、光受信器８−４〜８−
７、光受信器８−１６〜８−１９によりそれぞれ４ビッ
ト幅の電気信号のパケットに変換される。ここで、ＦＩ
ＦＯメモリ９−１、９−４に書き込み信号が与えられる
ので、ＦＩＦＯメモリ９−１には送信ノードｔ１から送
信された４ビット幅のパケットが、ＦＩＦＯメモリ９−
４には送信ノードｔ４から送信された４ビット幅のパケ
ットが格納される。一方、導波路１２−１から波長多重
光受信器５−１へは、送信ノードｔ０から送信された波
長群Ｇ０の波長多重光信号と、送信ノードｔ１から送信
された波長群Ｇ１の波長多重光信号とをさらに波長多重
した波長多重光信号が伝搬される。波長多重光受信器５
−１では、入力された波長多重光信号が光波長分波器７
により波長毎に分波され、波長群Ｇ０、波長群Ｇ１の光
信号は光受信器８−０〜８−３、光受信器８−４〜８−
７によりそれぞれ４ビット幅の電気信号のパケットに変
換される。ここで、ＦＩＦＯメモリ９−０に書き込み信
号が与えられるので、ＦＩＦＯメモリ９−０に送信ノー
ドｔ０から送信された４ビット幅のパケットが格納され
る。受信ノードｒ０では、ＦＩＦＯメモリ９−１と９−
４との間で調停が行われ、その結果ＦＩＦＯメモリ９−
１が勝ったとすると先ずＦＩＦＯメモリ９−１に格納さ
れたパケットが読み出され、次にＦＩＦＯメモリ９−４
に格納されたパケットが読み出される。一方、受信ノー
ドｒ１では競合が生じないので、ＦＩＦＯメモリ９−０
に格納されたパケットが即座に読み出される。以上のよ
うにして、送信ノードｔ０から受信ノードｒ１へのパケ
ット転送と、送信ノードｔ１から受信ノードｒ０へのパ
ケット転送と、送信ノードｔ４から受信ノードｒ０への
パケット転送が完了する。
【０１４９】本実施形態の光スイッチ網は、前述した第
２０の実施態様を適用したことにより、マルチキャスト
を行うことも可能である。例えば、光クロスバ・スイッ
チ２−０、および光クロスバ・スイッチ３−０、３−１
においてそれぞれ半導体光増幅器２３−０、２３−１を
オンにすることにより、送信ノードｔ０から受信ノード
ｒ０、ｒ１、ｒ４、ｒ５に対するマルチキャストを行う
ことが出来る。
【０１５０】本実施形態の光スイッチ網は、各送信ノー
ド、受信ノードに４波長が割り当てられており、論理的
には第７の実施形態の光スイッチ網が並列に４面あるの
と等しい。したがって、本実施形態の光スイッチ網も論
理的にはクロスバ網である。即ち、本実施形態の光スイ
ッチ網は完全非閉塞であり、かつ、任意の送信ノードか
ら任意の受信ノードへのパケット転送経路が一意的に定
まるのでスイッチの制御が容易である。また、スイッチ
部の構成は第７の実施形態の光スイッチ網と同等であり
ながら、光スイッチ網全体の伝送容量は４倍にすること
が出来る。
【０１５１】しかも、本実施形態は第１の実施形態と同
じく出力バッファ型の光スイッチ網であり、送信ノード
側でパケットが待たされることがないので、スループッ
トが入力バッファ型スイッチ網の理論限界値に制限され
ない。
【０１５２】本実施形態の光スイッチ網は、第１２の実
施形態における光合分波器２９の代わりに光クロスバ・
スイッチ２を用いたものである。光合分波器２９では光
分波器２１において光信号のパワーが確実に６ｄＢ以上
低下するのに対して、光クロスバ・スイッチ２では半導
体光増幅器２３に利得を持たせることが出来るので、光
受信器８の入力光パワーのマージンを大きくとれるとい
う利点がある。また、光合分波器２９の出力光信号は４
つの波長群の１６波の光信号の全てを含むのに対して、
光クロスバ・スイッチ２の出力光信号は必要な波長群の
光信号しか含まないので、光クロスバ・スイッチ３の半
導体光増幅器２３を飽和させにくいという利点もある。
【０１５３】本実施形態の光スイッチ網で必要とする半
導体光増幅器の数は、第１の光クロスバ・スイッチにお
いて６４個、第２の光クロスバ・スイッチにおいて６４
個で合計１２８個であり、本願の第２の従来例で示した
光スイッチ網と同じ構成で１６×１６スイッチ網を実現
した場合に必要となる２５６個の半分に削減されてい
る。
【０１５４】本実施形態の光スイッチ網は、４個の波長
多重光送信器６と光クロスバ・スイッチ２とからなる送
信モジュール、および、光クロスバ・スイッチ３と４個
の波長多重光受信器５とからなる受信モジュールにモジ
ュール化することができる。例えば、波長多重光送信器
６−０〜６−３と光クロスバ・スイッチ２−０を１個の
送信モジュールとし、光クロスバ・スイッチ３−０、波
長多重光受信器５−０〜５−３を１個の受信モジュール
とすることが出来る。これにより、ノード数を増やした
い場合に、モジュールの追加により容易に光スイッチ網
を拡張することが可能である。例えば、当初は２個の送
信モジュールと２個の受信モジュールとにより８×８光
スイッチ網を構成しておく。その後ノード数が増えた
ら、送信モジュールと受信モジュールを１個ずつ追加
し、１２×１２光スイッチ網に拡張する。さらにノード
数が増えた場合は、送信モジュールと受信モジュールを
もう１個ずつ追加し、１６×１６光スイッチ網にまで拡
張することが出来る。このように、本実施形態の光スイ
ッチ網はモジュラリティという優れた特徴を持つ。
【０１５５】（実施形態１４）図３０に第１４の実施形
態の構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第１４
の実施態様において、ａ＝ｂ＝４とした１６×１６光ス
イッチ網が示されている。当該光スイッチ網は、１６個
の光送信器１、４個の４×１の光波長合波器２５、４×
１６の波長選択光クロスバ・スイッチ８３、１６個の光
受信器８からなる。
【０１５６】本実施形態における光波長合波器２５の構
成と動作は第２の実施形態における光波長合波器２５の
構成と動作に等しい。
【０１５７】ここで、波長選択光クロスバ・スイッチ８
３の構成と動作を説明する。波長選択光クロスバ・スイ
ッチ８３は図３１に示すように半導体基板上に作成され
た入力導波路２０、４個の１×１６光スイッチ８１、１
６個の光波長セレクタ８２、および出力導波路２６から
なる。本実施形態における１×１６光スイッチ８１の構
成および動作は、第２の実施形態における１×１６光ス
イッチ８１の構成および動作に等しい。
【０１５８】光波長セレクタ８２は、図３２に示すよう
に光波長ルータ７０、半導体光増幅器４２、光合波器４
３からなる。光波長ルータ７０はアレイ導波路回折格子
型のデバイスで、第２の実施形態における光クロスバ・
スイッチ８０の光合波器２７の機能と、光波長セレクタ
４の光波長分波器４１の機能とを兼ねるものである。た
だし、第２の実施形態では光波長分波器４１の各出力ポ
ートから出力される光の波長は決まっていたが、本実施
形態では、光波長ルータ７０の入力ポートｉ０〜ｉ３の
何れから光を入力するかにより、各出力ポートから出力
される光の波長が異なる。入力ポートｉ０〜ｉ３に波長
λ０〜λ３の波長多重光信号を入力するとき出力ポート
ｏ０〜ｏ３から出力される光の波長は表１のようにな
る。表１から判るように、波長λ０〜λ３の波長多重光
信号を、入力ポートｉ０に入力したときは出力ポートｏ
０からは波長λ０の光が出力されるが、入力ポートｉ１
に入力したときは出力ポートｏ０からは波長λ１の光が
出力される。第２の実施形態における光クロスバ・スイ
ッチ８０に用いられていた光合波器２７では、原理上２
対１の合波毎に３ｄＢの光パワーの損失が生じるので、
４対１の合波では最低６ｄＢの損失が生じる。一方、本
実施形態の光波長ルータ７０では原理上合波損は生じな
いので、導波路自体の損失や結合損を含めても、光パワ
ーの損失は高々２ｄＢである。半導体光増幅器４２およ
び光合波器４３の構成と動作は、第２の実施形態におけ
る光波長セレクタ４に用いられている半導体光増幅器４
２および光合波器４３の構成と動作に等しい。４個の半
導体光増幅器４２と光合波器４３を組み合わせたものは
４×１の光セレクタとして機能しており、これに光波長
ルータ７０の光波長分波機能をさらに組み合わせること
により、光波長セレクタの機能が実現されている。
【０１５９】以上により、波長選択光クロスバ・スイッ
チ８３は、第２の実施形態における光クロスバ・スイッ
チ８０の機能と光波長セレクタ４の機能とを兼ねるもの
である。しかも、既に述べたように第２の実施形態にお
いて光クロスバ・スイッチ８０の光合波器２７で発生し
ていた最低６ｄＢの光パワーの損失を回避することが出
来るので、スイッチの規模が大きい場合でも光受信器８
において十分な受光パワーを得やすいという利点があ
る。
【０１６０】それ以外の点において、本実施形態の動作
および効果は第２の実施形態の動作および効果と全く等
しい。
【０１６１】（実施形態１５）図３３に第１５の実施形
態の構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第１５
の実施態様において、ａ＝ｂ＝４とした１６×１６光ス
イッチ網が示されている。当該光スイッチ網は、１６個
の光送信器１、４個の４×４の光合分波器２９、４個の
４×４の波長選択光クロスバ・スイッチ１４、１６個の
光受信器８からなる。
【０１６２】本実施形態における光合分波器２９の構成
と動作は第３の実施形態における光合分波器２９の構成
と動作に等しい。
【０１６３】ここで、波長選択光クロスバ・スイッチ１
４の構成と動作を説明する。波長選択光クロスバ・スイ
ッチ１４は図３４に示すように半導体基板上に作成され
た入力導波路２０、光分波器２１、半導体光増幅器２
３、光波長ルータ７０、半導体光増幅器４２、光合波器
７１、出力導波路２６からなる。半導体光増幅器２３お
よび半導体光増幅器４２は光ゲート・スイッチとして動
作し、半導体光増幅器４２と光合波器７１とで光セレク
タとして機能する。図中で矢印で示すのは全て光導波路
である。
【０１６４】光波長ルータ７０はアレイ導波路回折格子
型のデバイスで、第３の実施形態における光クロスバ・
スイッチ３の光合波器２７の機能と、光波長セレクタ４
の光波長分波器４１の機能とを兼ねるものである。ただ
し、第３の実施形態では光波長分波器４１の各出力ポー
トから出力される光の波長は決まっていたが、本実施形
態では、光波長ルータ７０の入力ポートｉ０〜ｉ３の何
れから光を入力するかにより、各出力ポートから出力さ
れる光の波長が異なる。入力ポートｉ０〜ｉ３に波長λ
０〜λ３の波長多重光信号を入力するとき出力ポートｏ
０〜ｏ３から出力される光の波長は表１のようになる。
表１から判るように、波長λ０〜λ３の波長多重光信号
を、入力ポートｉ０に入力したときは出力ポートｏ０か
らは波長λ０の光が出力されるが、入力ポートｉ１に入
力したときは出力ポートｏ０からは波長λ１の光が出力
される。
【０１６５】第３の実施形態における光クロスバ・スイ
ッチ３に用いられていた光合波器２７では、原理上２対
１の合波毎に３ｄＢの光パワーの損失が生じるので、４
対１の合波では最低６ｄＢの損失が生じる。一方、本実
施形態の光波長ルータ７０では、原理上合波損は生じな
いので、導波路自体の損失や結合損を含めても、光パワ
ーの損失は高々２ｄＢである。
【０１６６】光合波器７１の構成を図３５に示す。光合
波器７１の入力導波路３０はシングルモードで、出力導
波路３４はマルチモードである。仮に出力導波路３４も
シングルモードであると、光合波器７１において原理上
２対１の合波毎に３ｄＢの光パワーの損失が生じるの
で、４対１の合波では最低６ｄＢの損失が生じる。しか
し、本実施形態では出力導波路３４がマルチモードなの
で原理上合波損が発生しない。したがって、導波路自体
の損失や結合損などを考慮しても光合波器７１における
光パワーの損失は高々１ｄＢであり、第３の実施形態に
おける光波長セレクタ４の光波長合波器４３の損失と同
等である。光合波器７１は波長選択性を持たないデバイ
スなので、本実施形態のように、ある１つの入力ポート
から入力される光の波長が場合によって異なっていて
も、問題なく合波することが出来る。
【０１６７】以上により、波長選択光クロスバ・スイッ
チ１４は、第３の実施形態における光クロスバ・スイッ
チ３の機能と光波長セレクタ４の機能とを兼ねるもので
ある。しかも、既に述べたように第３の実施形態におい
て光クロスバ・スイッチ３の光合波器２７で発生してい
た最低６ｄＢの光パワーの損失を回避することが出来
る。特に本実施形態では、光合波器７１での合波損も抑
圧されているので、スイッチの規模が大きい場合でも光
受信器８において十分な受光パワーを得やすいという利
点がある。
【０１６８】それ以外の点において、本実施形態の動作
および効果は第３の実施形態の動作および効果と全く等
しい。
【０１６９】
【表１】 （実施形態１６）図３６に第１６の実施形態の構成図を
示す。ここでは、前述した本発明の第１６の実施態様に
おいてａ＝ｂ＝４とした１６×１６光スイッチ網が示さ
れている。当該光スイッチ網は１６個の光送信器１、４
個の４×４の光クロスバ・スイッチ２、４個の４×４の
波長選択光クロスバ・スイッチ１４、１６個の光受信器
８からなる。
【０１７０】本実施形態における波長選択光クロスバ・
スイッチ１４の構成と動作は第１５の実施形態における
波長選択光クロスバ・スイッチ１４の構成と動作に等し
い。
【０１７１】本実施形態は、第４の実施形態における光
クロスバ・スイッチ３および光波長セレクタ４を波長選
択光クロスバ・スイッチ１４で置き換えたものである。
したがって、第４の実施形態において光クロスバ・スイ
ッチ３の光合波器２７で発生していた最低６ｄＢの光パ
ワーの損失を回避することが出来る。特に本実施形態で
は、光合波器７１での合波損も抑圧されているので、ス
イッチの規模が大きい場合でも光受信器８において十分
な受光パワーを得やすいという利点がある。
【０１７２】それ以外の点において、本実施形態の動作
は第４の実施形態の動作と全く等しい。
【０１７３】（実施形態１７）図３７に第１７の実施形
態の構成図を示す。ここでは、前述した本発明の第１７
の実施態様において、ａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６
光スイッチ網が示されている。当該光スイッチ網は、１
６個の波長多重光送信器６、４個の４×１の光波長合波
器２５、４×１６の波長選択光クロスバ・スイッチ８
３、１６個の光受信器アレイ７からなる。波長λ０〜λ
３、波長λ４〜λ７、波長λ８〜λ１１、波長λ１２〜
λ１５をそれぞれ波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群Ｇ
２、波長群Ｇ３とする。
【０１７４】まず、波長選択光クロスバ・スイッチ８３
の構成と動作を説明する。波長選択光クロスバ・スイッ
チ８３は図３８に示すように半導体基板上に作成された
入力導波路２０、４個の１×１６光スイッチ８１、１６
個の光波長セレクタ８２、および出力導波路２６からな
る。本実施形態における１×１６光スイッチ８１の構成
および動作は、第２の実施形態における１×１６光スイ
ッチ８１の構成および動作に等しい。
【０１７５】光波長セレクタ８２は、図３９に示すよう
に光波長ルータ７０、半導体光増幅器４２、光波長ルー
タ７２からなる。
【０１７６】光波長ルータ７０はアレイ導波路回折格子
型のデバイスで、第８の実施形態における光クロスバ・
スイッチ８０の光合波器２７の機能と、光波長セレクタ
４の光波長分波器４１の機能とを兼ねるものである。た
だし、第８の実施形態では光波長分波器４１の各出力ポ
ートから出力される波長多重光の波長群は決まっていた
が、本実施形態では、光波長ルータ７０の入力ポートｉ
０〜ｉ３の何れから波長多重光を入力するかにより、各
出力ポートから出力される波長多重光の波長群が異な
る。入力ポートｉ０〜ｉ３に波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の
波長多重光信号を入力するとき出力ポートｏ０〜ｏ３か
ら出力される光の波長は表２のようになる。表２から判
るように、波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の波長多重光信号
を、入力ポートｉ０に入力したときは出力ポートｏ０か
らは波長群Ｇ０の波長多重光が出力されるが、入力ポー
トｉ１に入力したときは出力ポートｏ０からは波長群Ｇ
１の波長多重光が出力される。
【０１７７】第８の実施形態における光クロスバ・スイ
ッチ８０に用いられていた光合波器２７では、原理上２
対１の合波毎に３ｄＢの光パワーの損失が生じるので、
４対１の合波では最低６ｄＢの損失が生じる。一方、本
実施形態の光波長ルータ７０では原理上合波損は生じな
いので、導波路自体の損失や結合損を含めても、光パワ
ーの損失は高々２ｄＢである。
【０１７８】一方、光波長ルータ７２の入力ポートｉ０
〜ｉ３に波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の波長多重光信号を入
力するとき出力ポートｏ０〜ｏ３から出力される光の波
長は表３のようになる。表３から判るように、入力ポー
トｉ０〜ｉ３の何れから、波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の何
れの波長多重光を入力しても、入力された波長多重光は
波長ごとに分波され、それぞれ異なる出力ポートから出
力される。半導体光増幅器４２の構成と動作は、第８の
実施形態における光波長セレクタ４に用いられている半
導体光増幅器４２の構成と動作に等しい。
【０１７９】以上により、波長選択光クロスバ・スイッ
チ８３は、第８の実施形態における光クロスバ・スイッ
チ８０の機能と光波長セレクタ４の機能とを兼ねるもの
である。しかも、既に述べたように第８の実施形態にお
いて光クロスバ・スイッチ８０の光合波器２７で発生し
ていた最低６ｄＢの光パワーの損失を回避することが出
来るので、スイッチの規模が大きい場合でも光受信器８
において十分な受光パワーを得やすいという利点があ
る。
【０１８０】それ以外の点において、本実施形態の動作
および効果は第８の実施形態の動作および効果と全く等
しい。
【０１８１】（実施形態１８）図４０に第１８の実施形
態の構成図を示す。ここでは、先に、課題を解決するた
めの手段の欄で説明した本発明の第１８の実施態様にお
いて、ａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６光スイッチ網が
示されている。当該光スイッチ網は、１６個の波長多重
光送信器６、４個の４×４の光合分波器２９、４個の４
×４の波長選択光クロスバ・スイッチ１４、１６個の光
受信器アレイ７からなる。波長λ０〜λ３、波長λ４〜
λ７、波長λ８〜λ１１、波長λ１２〜λ１５をそれぞ
れ波長群Ｇ０、波長群Ｇ１、波長群Ｇ２、波長群Ｇ３と
する。
【０１８２】まず、波長選択光クロスバ・スイッチ１４
の構成と動作を説明する。波長選択光クロスバ・スイッ
チ１４は図４１に示すように半導体基板上に作成された
入力導波路２０、光分波器２１、半導体光増幅器２３、
光波長ルータ７０、半導体光増幅器４２、光波長ルータ
７２、出力導波路２６からなる。半導体光増幅器２３お
よび半導体光増幅器４２は光ゲート・スイッチとして動
作する。図中で矢印で示すのは全て光導波路である。
【０１８３】光波長ルータ７０はアレイ導波路回折格子
型のデバイスで、第９の実施形態における光クロスバ・
スイッチ３の光合波器２７の機能と、光波長セレクタ４
の光波長分波器４１の機能とを兼ねるものである。ただ
し、第９の実施形態では光波長分波器４１の各出力ポー
トから出力される波長多重光の波長群は決まっていた
が、本実施形態では、光波長ルータ７０の入力ポートｉ
０〜ｉ３の何れから波長多重光を入力するかにより、各
出力ポートから出力される波長多重光の波長群が異な
る。入力ポートｉ０〜ｉ３に波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の
波長多重光信号を入力するとき出力ポートｏ０〜ｏ３か
ら出力される光の波長は表２のようになる。表２から判
るように、波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の波長多重光信号
を、入力ポートｉ０に入力したときは出力ポートｏ０か
らは波長群Ｇ０の波長多重光が出力されるが、入力ポー
トｉ１に入力したときは出力ポートｏ０からは波長群Ｇ
１の波長多重光が出力される。
【０１８４】第９の実施形態における光クロスバ・スイ
ッチ３に用いられていた光合波器２７では、原理上２対
１の合波毎に３ｄＢの光パワーの損失が生じるので、４
対１の合波では最低６ｄＢの損失が生じる。一方、本実
施形態の光波長ルータ７０では原理上合波損は生じない
ので、導波路自体の損失や結合損を含めても、光パワー
の損失は高々２ｄＢである。
【０１８５】一方、光波長ルータ７２の入力ポートｉ０
〜ｉ３に波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の波長多重光信号を入
力するとき出力ポートｏ０〜ｏ３から出力される光の波
長は表３のようになる。表３から判るように、入力ポー
トｉ０〜ｉ３の何れから、波長群Ｇ０〜波長群Ｇ３の何
れの波長多重光を入力しても、入力された波長多重光は
波長ごとに分波され、それぞれ異なる出力ポートから出
力される。
【０１８６】以上により、波長選択光クロスバ・スイッ
チ１４は、第９の実施形態における光クロスバ・スイッ
チ３の機能と光波長セレクタ４の機能とを兼ねるもので
ある。しかも、既に述べたように第９の実施形態におい
て光クロスバ・スイッチ３の光合波器２７で発生してい
た最低６ｄＢの光パワーの損失を回避することが出来る
ので、スイッチの規模が大きい場合でも光受信器アレイ
７において十分な受光パワーを得やすいという利点があ
る。
【０１８７】それ以外の点において、本実施形態の動作
は第９の実施形態の動作と全く等しい。
【０１８８】
【表２】
【０１８９】
【表３】 （実施形態１９）図４２に第１９の実施形態の構成図を
示す。ここでは、前述した本発明の第１９の実施態様に
おいてａ＝ｂ＝ｃ＝４とした１６×１６光スイッチ網が
示されている。当該光スイッチ網は、１６個の波長多重
光送信器６、４個の４×４の光クロスバ・スイッチ２、
４個の４×４の波長選択光クロスバ・スイッチ１４、１
６個の光受信器アレイ７からなる。
【０１９０】本実施形態における波長選択光クロスバ・
スイッチ１４の構成と動作は第１８の実施形態における
波長選択光クロスバ・スイッチ１４の構成と動作と等し
い。
【０１９１】本実施形態は、第１０の実施形態における
光クロスバ・スイッチ３および光波長セレクタ４を波長
選択光クロスバ・スイッチ１４で置き換えたものであ
る。したがって、第１０の実施形態において光クロスバ
・スイッチ３の光合波器２７で発生していた最低６ｄＢ
の光パワーの損失を回避することが出来るので、スイッ
チの規模が大きい場合でも光受信器アレイ７において十
分な受光パワーを得やすいという利点がある。
【０１９２】それ以外の点において、本実施形態の動作
は第１０の実施形態の動作と全く等しい。
【０１９３】第１から第１９の実施形態において送信ノ
ード、受信ノード、光クロスバ・スイッチ、光波長セレ
クタの数、および、スイッチの規模等は、特許請求の範
囲において述べた関係と矛盾しない限り任意に設定する
ことが出来る。
【０１９４】第１から第１９の実施形態において、光ク
ロスバ・スイッチとして半導体基板上に作成された光分
波器、光ゲート・スイッチ、光合波器を組み合わせたス
プリッタ／コンバイナ型光クロスバ・スイッチを用いた
が、光クロスバ・スイッチの材質、構成はこの限りでは
ない。他の材質としては石英ガラス、ポリマー、ニオブ
酸リチウム等が考えられるし、構成に関しても、電気光
学効果、音響光学効果、温度光学効果等を利用した方向
性結合器型光クロスバ・スイッチあるいはマッハツェン
ダ型光クロスバ・スイッチや、機械式光クロスバ・スイ
ッチなどが考えられる。
【０１９５】第２、第３、第４、第８、第９、第１０の
実施形態において、光波長セレクタとして半導体基板上
に作成された光波長分波器、光ゲート・スイッチ、光波
長合波器を組み合わせた光波長セレクタを用いたが、光
波長セレクタの材質、構成はこの限りではない。他の材
質として石英ガラス、ポリマー、ニオブ酸リチウム等を
用いることが出来るし、光波長合波器の代わりに光カプ
ラ等の光合波器を用いることもできる。また、光波長セ
レクタとしてファブリ・ペロー型光フィルタ、音響光学
効果フィルタ、波長可変干渉膜フィルタ等の波長可変光
フィルタを用いることも可能である。
【０１９６】第３、第６、第９、第１２、第１５、第１
８の実施形態において、光合分波器２９の材質、構成は
実施形態で示したものに限定されない。例えば、第３、
第６、第１５の実施形態で用いた光分波器と光波長合波
器とを組み合わせた光合分波器を、第９、第１２、第１
８の実施形態で用いても良いし、第９、第１２、第１８
の実施形態で用いたスターカプラを、第３、第６、第１
５の実施形態で用いても良い。
【０１９７】第１から第１９の実施形態において、光波
長分波器、光波長合波器として半導体基板上に作成した
アレイ導波路回折格子型の光波長分波器、光波長合波器
を用いたが、光波長分波器や光波長合波器の材質、構成
はこの限りではない。例えば石英ガラスやポリマー等に
より作成されたアレイ導波路回折格子型光波長分波器、
光波長合波器や、他の材質、構成の回折格子を用いた光
波長分波器、光波長合波器を使用することが出来るし、
あるいはファブリ・ペロー型光フィルタ、音響光学効果
フィルタ、干渉膜フィルタ等の光フィルタを用いた光波
長分波器、光波長合波器を使用することもできる。
【０１９８】第１から第１９の実施形態において、光送
信器と光クロスバ・スイッチとの間、光クロスバ・スイ
ッチと光受信器との間は光ファイバにより接続したが、
石英ガラス基板上に作成した光導波路等、他のいかなる
光導波路により接続することも出来る。
【０１９９】第１から第１９の実施形態において、光ゲ
ート・スイッチとして半導体光増幅器を用いたが、光ゲ
ート・スイッチの材質、構成はこの限りではない。例え
ば電界吸収型光変調器や、エルビウム添加光ファイバ増
幅器を光ゲート・スイッチとして用いることが出来る
し、ニオブ酸リチウム製の方向性結合器型あるいはマッ
ハツェンダ型光ゲート・スイッチ、機械式光ゲート・ス
イッチ、液晶ゲート・スイッチ等を用いることも可能で
ある。
【０２００】第１から第１９の実施形態において信号光
の波長、ビットレート、パケットの幅や長さ等は任意に
定めることが出来る。
【０２０１】第５、第６、第７、第１１、第１２、第１
３の実施形態において、光クロスバ・スイッチ８０また
は光クロスバ・スイッチ３の光合波器２７の各入力ポー
トから入力される波長はそれぞれ異なっている。したが
って、この部分にはアレイ導波路回折格子などの光波長
合波器を適用することが可能である。それにより、光合
波器２７で生じる合波損を回避することが出来る。
【０２０２】第１４、第１５、第１６の実施形態におい
て、波長選択光クロスバ・スイッチ内の光セレクタは半
導体光増幅器４２と光合波器７１により構成したが、光
セレクタの構成はこの限りではなく、例えば方向性結合
器型の２×１光スイッチをツリー上に配置したものなど
を用いることが出来る。
【０２０３】第１５、第１６の実施形態において、光合
波器７１としてシングルモードの導波路からマルチモー
ドの導波路へ光を結合する光合波器を用いたが、光合波
器７１の構成はこの限りではない。例えばシングルモー
ドの導波路からシングルモードの導波路へ光を結合する
光合波器を用いても構わない。ただし、この場合は２：
１の合波につき３ｄＢの合波損が生じる。
【０２０４】
【発明の効果】「課題を解決するための手段」の欄にお
ける実施態様、及び、「発明の実施の形態」の欄におけ
る実施形態として詳しく述べたように、本願の第１、第
５、第６、第７、第１１、第１２、第１３の実施態様に
係る発明を適用することにより、出力バッファ型の光ス
イッチ網を構築することが出来るので、従来の入力バッ
ファ型光スイッチ網におけるスループットの理論限界値
である５８．６％を超えるスループットを実現すること
が出来る。
【０２０５】また、第２から第１９の実施態様に係る発
明を適用することにより、従来の光クロスバ・スイッチ
網と全く同等の機能を保ちながら、光スイッチのハード
量が削減され、小型、低コスト化が可能になる。例え
ば、第３の実施形態では、光ゲート・スイッチとして用
いている半導体光増幅器の数が従来構成の半分になって
いる。この効果はスイッチの規模が大きくなるほど顕著
になる。仮に、第３の実施形態と同様の構成で１６波長
を用いて、光合分波器２９を１６×１６、光クロスバ・
スイッチ３を６４×６４、光波長セレクタ４を１６×１
とした１０２４×１０２４光スイッチ網を構築したとす
ると、必要な半導体光増幅器の数は、光クロスバ・スイ
ッチ３に６５５３６個、光波長セレクタ４に１６３８４
個となり、合計８１９２０個である。
【０２０６】一方、第１の従来例と同様の構成で１０２
４×１０２４光スイッチ網を構築すると、１０４８５７
６個の半導体光増幅器が必要になる。したがってこの場
合は第３の実施態様に係る発明を適用したことにより必
要な半導体光増幅器の数が約１／１３に削減されてい
る。
【０２０７】第８、第９、第１０、第１１、第１２、第
１３、第１７、第１８、第１９の実施態様に係る発明を
適用することにより、光スイッチのハード量は同等のま
ま、１ノードが入出力する光信号の数が増えるので、光
スイッチ網の伝送容量を増加することが出来る。例え
ば、第３の実施形態と第９の実施形態では、光スイッチ
部分のハード量は全く同じである。第３の実施形態にお
いて１波あたりのビットレートを１０Ｇｂ／ｓとする
と、ノードあたりの入出力ビットレートは１０Ｇｂ／ｓ
で光スイッチ網全体の伝送容量は１６０Ｇｂ／ｓとな
る。一方、第９の実施形態において１波あたりのビット
レートを１０Ｇｂ／ｓとすると、ノードあたりの入出力
ビットレートは４０Ｇｂ／ｓで光スイッチ網全体の伝送
容量は６４０Ｇｂ／ｓとなる。したがって、第９の実施
形態は、第３の実施形態と同じ光スイッチを用いて４倍
の伝送容量を達成したことになる。
【０２０８】第３、第４、第６、第７、第９、第１０、
第１２、第１３、第１５、第１６、第１８、第１９の実
施態様に係る発明を適用することにより、光スイッチ網
を同一のモジュールを複数並べた構成にすることが出来
る。これにより、光スイッチ網の拡張、縮小をモジュー
ル単位で容易に行うことが可能になる。加えて、低コス
ト化、実装の簡略化、保守性の向上などの利点も生じ
る。
【０２０９】また、第４、第７、第１０、第１３、第１
６、第１９の実施態様に係る発明を適用することによ
り、第３、第６、第９、第１２、第１５、第１８の実施
態様に係る発明を適用する場合と比べて、光スイッチ部
での光パワーの損失を低減することが出来るので、光受
信器の入力光パワーのマージンが増加するという利点が
ある。一方、第３、第６、第９、第１２、第１５、第１
８の実施態様に係る発明を適用すると、第４、第７、第
１０、第１３、第１６、第１９の実施態様を適用する場
合よりも小型、低コスト化が可能である。例えば、第
３、第６、第９、第１２、第１５、第１８の実施形態で
必要とする半導体光増幅器の数は、第４、第７、第１
０、第１３、第１６、第１９の実施形態の場合よりも少
ない。
【０２１０】第１４、第１５、第１６、第１７、第１
８、第１９の実施態様に係る発明を適用することによ
り、光スイッチ部での光パワーの損失を低減することが
出来るので、光受信器の入力光パワーのマージンが増加
し、その結果、より大規模な光スイッチ網を構成するこ
とが出来る。例えば、第１４の実施形態における波長選
択光クロスバ・スイッチ８３での損失は、第２の実施形
態における光クロスバ・スイッチ８０および光波長セレ
クタ４での損失に比べて約６ｄＢ小さい。
【０２１１】第２、第３、第５、第６、第８、第９、第
１１、第１２、第１４、第１５、第１７、第１８、第２
０の実施態様に係る発明を適用することにより、マルチ
キャスト機能を実現することが出来る。
【０２１２】更に、各実施形態に使用される光クロスバ
・スイッチでは、複数の入力導波路からの互いに異なる
波長の信号光を単一の出力導波路から出力することがで
きるため、出力導波路における光信号の衝突を調停器等
を必要とすること無く、防止できると共に、且つ、単一
の入力導波路からの信号光を同時に複数の出力導波路に
出力できるため、マルチキャスト機能の実現にも寄与で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す構成図。
【図２】第１の実施形態における光クロスバ・スイッチ
を示す構成図。
【図３】第１の実施形態における光クロスバ・スイッチ
内の光波長合波器を示す構成図。
【図４】第１の実施形態における光波長分波器を示す構
成図。
【図５】第２の実施形態を示す構成図。
【図６】第２の実施形態における光クロスバ・スイッチ
を示す構成図。
【図７】第２の実施形態における１×１６光スイッチを
示す構成図。
【図８】第３の実施形態を示す構成図。
【図９】第３の実施形態における光合分波器を示す構成
図。
【図１０】第３の実施形態における光波長セレクタを示
す構成図。
【図１１】第３の実施形態の光スイッチ網の論理構成を
説明するための第１の図。
【図１２】第３の実施形態の光スイッチ網の論理構成を
説明するための第２の図。
【図１３】第４の実施形態を示す構成図。
【図１４】第５の実施形態を示す構成図。
【図１５】第６の実施形態を示す構成図。
【図１６】第６の実施形態における波長多重光受信器を
示す構成図。
【図１７】第７の実施形態を示す構成図。
【図１８】第８の実施形態を示す構成図。
【図１９】第９の実施形態を示す構成図。
【図２０】第９の実施形態における波長多重光送信器を
示す構成図。
【図２１】第９の実施形態における光波長セレクタを示
す構成図。
【図２２】第９の実施形態における光波長セレクタ内の
光波長分波器の透過特性を示す図。
【図２３】第９の実施形態における光波長セレクタ内の
光波長ルータを示す構成図。
【図２４】第９の実施形態における光受信器アレイを示
す構成図。
【図２５】第１０の実施形態を示す構成図。
【図２６】第１１の実施形態を示す構成図。
【図２７】第１２の実施形態を示す構成図。
【図２８】第１２の実施形態における波長多重光送信器
を示す構成図。
【図２９】第１３の実施形態を示す構成図。
【図３０】第１４の実施形態を示す構成図。
【図３１】第１４の実施形態における波長選択光クロス
バ・スイッチを示す構成図。
【図３２】第１４の実施形態における光波長セレクタを
示す構成図。
【図３３】第１５の実施形態を示す構成図。
【図３４】第１５の実施形態における波長選択光クロス
バ・スイッチを示す構成図。
【図３５】第１５の実施形態における光合波器を示す構
成図。
【図３６】第１６の実施形態を示す構成図。
【図３７】第１７の実施形態を示す構成図。
【図３８】第１７の実施形態における波長選択光クロス
バ・スイッチを示す構成図。
【図３９】第１７の実施形態における光波長セレクタを
示す構成図。
【図４０】第１８の実施形態を示す構成図。
【図４１】第１８の実施形態における波長選択光クロス
バ・スイッチを示す構成図。
【図４２】第１９の実施形態を示す構成図。
【図４３】第１の従来例を示す構成図。
【図４４】第１の従来例における光クロスバ・スイッチ
を示す構成図。
【図４５】第２の従来例を示す構成図。
【符号の説明】
１ 光送信器 ２ 光クロスバ・スイッチ ３ 光クロスバ・スイッチ ４ 光波長セレクタ ５ 波長多重光受信器 ６ 波長多重光送信器 ７ 光波長分波器 ８ 光受信器 ９ ＦＩＦＯメモリ １０ 光ファイバ １１ 光ファイバ １２ 導波路 １３ 導波路 １４ 波長選択光クロスバ・スイッチ ２０ 入力導波路 ２１ 光分波器 ２２ 導波路 ２３ 半導体光増幅器 ２４ 導波路 ２５ 光波長合波器 ２６ 出力導波路 ２７ 光合波器 ２８ 光波長合波器 ２９ 光合分波器 ３０ 入力導波路 ３１ スラブ導波路 ３２ アレイ導波路回折格子 ３３ スラブ導波路 ３４ 出力導波路 ４０ 入力導波路 ４１ 光波長分波器 ４２ 半導体光増幅器 ４３ 光波長合波器 ４４ 出力導波路 ４５ 光波長ルータ ５０ 入力導波路３０から出力導波路３４−０へ
の透過率 ５１ 入力導波路３０から出力導波路３４−１へ
の透過率 ５２ 入力導波路３０から出力導波路３４−２へ
の透過率 ５３ 入力導波路３０から出力導波路３４−３へ
の透過率 ６０ 入力導波路 ６１ 光波長分波器 ６２ 導波路 ６３ 光波長合波器 ６４ 出力導波路 ７０ 光波長ルータ ７１ 光合波器 ７２ 光波長ルータ ８０ 光クロスバ・スイッチ ８１ １×１６光スイッチ ８２ 光波長セレクタ ８３ 波長選択光クロスバ・スイッチ ｒ０〜ｒ１５ 受信ノード ｔ０〜ｔ１５ 送信ノード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/14 Ｈ０４Ｌ 11/20 Ｈ Ｈ０４Ｊ 14/00 １０２Ｚ 14/02 Ｈ０４Ｌ 12/28 12/56 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04Q 3/52 H04Q 11/00 - 11/08 H04B 10/00 H04J 14/00 - 14/08 H04L 12/28 - 12/46 H04L 12/56

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送信光波長としてａ個（ａは２以上の整
    数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の光信号
    を送信するａ個の光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の
    整数、以下同じ）の光送信器群と、前記光送信器群の１
    個から送信されたａ個の光信号を入力とし、該光信号を
    合波して出力するｂ個の光合波器と、前記ｂ個の光合波
    器の各々から出力されたｂ個の光信号を入力とし、任意
    の入力ポートから入力された光信号を複数の出力ポート
    から同時に出力することが可能なｂ×ａｂ光クロスバ・
    スイッチと、前記ｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチから出
    力された光信号を入力とし、該光信号から任意の１波長
    の光信号を選択して出力するａｂ個の光波長セレクタ
    と、前記光波長セレクタから出力された光信号を受信
    し、電気信号に変換して出力するａｂ個の光受信器とか
    らなる光スイッチ網。
  2. 【請求項２】 送信光波長としてａ個（ａは２以上の整
    数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の光信号
    を送信するａ個の光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の
    整数、以下同じ）の光送信器群と、前記光送信器群の１
    個から送信されたａ個の光信号を入力とし、該光信号を
    合波してａ個の出力ポートから出力するｂ個の光合分波
    器と、前記ｂ個の光合分波器の各々から出力されたｂ個
    の光信号を入力とし、任意の入力ポートから入力された
    光信号を複数の出力ポートから同時に出力することが可
    能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ｂ
    光クロスバ・スイッチから出力された光信号を入力と
    し、該光信号から任意の１波長の光信号を選択して出力
    するａｂ個の光波長セレクタと、前記光波長セレクタか
    ら出力された光信号を受信し、電気信号に変換して出力
    するａｂ個の光受信器とからなる光スイッチ網。
  3. 【請求項３】 送信光波長としてａ個（ａは２以上の整
    数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の光信号
    を送信するａ個の光送信器からなるｂ個（ｂは２以上の
    整数、以下同じ）の光送信器群と、前記光送信器群の１
    個から送信されたａ個の光信号を入力とし、異なる入力
    ポートから入力された複数の光信号を同一の出力ポート
    から同時に出力することが可能なｂ個のａ×ａ光クロス
    バ・スイッチと、前記ｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッ
    チの各々から出力されたｂ個の光信号を入力とし、任意
    の入力ポートから入力された光信号を複数の出力ポート
    から同時に出力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロス
    バ・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから
    出力された光信号を入力とし、該光信号から任意の１波
    長の光信号を選択して出力するａｂ個の光波長セレクタ
    と、前記光波長セレクタから出力された光信号を受信
    し、電気信号に変換して出力するａｂ個の光受信器とか
    らなる光スイッチ網。
  4. 【請求項４】 送信光波長としてａｂ個（ａ、ｂは２以
    上の整数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の
    光信号を送信するａｂ個の光送信器と、前記ａｂ個の光
    送信器をａ個ずつｂ個の光送信器群に分割するとき、前
    記光送信器群の１個から送信されたａ個の光信号を入力
    とし、該光信号を合波して出力するｂ個の光合波器と、
    前記ｂ個の光合波器の各々から出力されたｂ個の光信号
    を入力とし、異なる入力ポートから入力された複数の光
    信号を同一の出力ポートから同時に出力することが可能
    で、かつ、任意の入力ポートから入力された光信号を複
    数の出力ポートから同時に出力することが可能なｂ×ａ
    ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ａｂ光クロスバ・
    スイッチから出力された光信号を入力とし、該光信号を
    波長毎に分波してａｂ個の出力ポートから出力するａｂ
    個の光波長分波器と、前記光波長分波器から出力された
    光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａ２ｂ２
    個の光受信器と、前記光受信器から出力された電気信号
    を記憶し、要求に応じて出力するａ２ｂ２個の記憶素子
    とからなる光スイッチ網。
  5. 【請求項５】 送信光波長としてａｂ個（ａ、ｂは２以
    上の整数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の
    光信号を送信するａｂ個の光送信器と、前記ａｂ個の光
    送信器をａ個ずつｂ個の光送信器群に分割するとき、前
    記光送信器群の１個から送信されたａ個の光信号を入力
    とし、該光信号を合波してａ個の出力ポートから出力す
    るｂ個の光合分波器と、前記ｂ個の光合分波器の各々か
    ら出力されたｂ個の光信号を入力とし、異なる入力ポー
    トから入力された複数の光信号を同一の出力ポートから
    同時に出力することが可能で、かつ、任意の入力ポート
    から入力された光信号を複数の出力ポートから同時に出
    力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチ
    と、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから出力された光
    信号を入力とし、該光信号を波長毎に分波してａｂ個の
    出力ポートから出力するａｂ個の光波長分波器と、前記
    光波長分波器から出力された光信号を受信し、電気信号
    に変換して出力するａ２ｂ２個の光受信器と、前記光受
    信器から出力された電気信号を記憶し、要求に応じて出
    力するａ２ｂ２個の記憶素子とからなる光スイッチ網。
  6. 【請求項６】 送信光波長としてａｂ個（ａ、ｂは２以
    上の整数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の
    光信号を送信するａｂ個の光送信器と、前記ａｂ個の光
    送信器をａ個ずつｂ個の光送信器群に分割するとき、前
    記光送信器群の１個から送信されたａ個の光信号を入力
    とし、異なる入力ポートから入力された複数の光信号を
    同一の出力ポートから同時に出力することが可能なｂ個
    のａ×ａ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ個のａ×ａ光
    クロスバ・スイッチの各々から出力されたｂ個の光信号
    を入力とし、異なる入力ポートから入力された複数の光
    信号を同一の出力ポートから同時に出力することが可能
    で、かつ、任意の入力ポートから入力された光信号を複
    数の出力ポートから同時に出力することが可能なａ個の
    ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ
    ・スイッチから出力された光信号を入力とし、該光信号
    を波長毎に分波してａｂ個の出力ポートから出力するａ
    ｂ個の光波長分波器と、前記光波長分波器から出力され
    た光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａ２ｂ
    ２個の光受信器と、前記光受信器から出力された電気信
    号を記憶し、要求に応じて出力するａ２ｂ２個の記憶素
    子とからなる光スイッチ網。
  7. 【請求項７】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上の
    整数、以下同じ）の波長からなるａ個（ａは２以上の整
    数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波長群の波
    長多重光信号を送信するａ個の波長多重光送信器からな
    るｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長多重光送
    信器群と、前記波長多重光送信器群の１個から送信され
    たａ個の波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号
    を合波して出力するｂ個の光合波器と、前記ｂ個の光合
    波器の各々から出力されたｂ個の波長多重光信号を入力
    とし、任意の入力ポートから入力された波長多重光信号
    を複数の出力ポートから同時に出力することが可能なｂ
    ×ａｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ａｂ光クロス
    バ・スイッチから出力された波長多重光信号を入力と
    し、該波長多重光信号から任意の１波長群の波長多重光
    信号を選択し、これを波長毎に分波してｃ個の出力ポー
    トから出力するａｂ個の光波長セレクタと、前記光波長
    セレクタから出力された光信号を受信し、電気信号に変
    換して出力するａｂｃ個の光受信器とからなる光スイッ
    チ網。
  8. 【請求項８】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上の
    整数、以下同じ）の波長からなるａ個（ａは２以上の整
    数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波長群の波
    長多重光信号を送信するａ個の波長多重光送信器からな
    るｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長多重光送
    信器群と、前記波長多重光送信器群の１個から送信され
    たａ個の波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号
    を合波してａ個の出力ポートから出力するｂ個の光合分
    波器と、前記ｂ個の光合分波器の各々から出力されたｂ
    個の波長多重光信号を入力とし、任意の入力ポートから
    入力された波長多重光信号を複数の出力ポートから同時
    に出力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・スイ
    ッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから出力され
    た波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号から任
    意の１波長群の波長多重光信号を選択し、これを波長毎
    に分波してｃ個の出力ポートから出力するａｂ個の光波
    長セレクタと、前記光波長セレクタから出力された光信
    号を受信し、電気信号に変換して出力するａｂｃ個の光
    受信器とからなる光スイッチ網。
  9. 【請求項９】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上の
    整数、以下同じ）の波長からなるａ個（ａは２以上の整
    数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波長群の波
    長多重光信号を送信するａ個の波長多重光送信器からな
    るｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長多重光送
    信器群と、前記波長多重光送信器群の１個から送信され
    たａ個の波長多重光信号を入力とし、異なる入力ポート
    から入力された複数の波長多重光信号を同一の出力ポー
    トから同時に出力することが可能なｂ個のａ×ａ光クロ
    スバ・スイッチと、前記ｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイ
    ッチの各々から出力されたｂ個の波長多重光信号を入力
    とし、任意の入力ポートから入力された波長多重光信号
    を複数の出力ポートから同時に出力することが可能なａ
    個のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロ
    スバ・スイッチから出力された波長多重光信号を入力と
    し、該波長多重光信号から任意の１波長群の波長多重光
    信号を選択し、これを波長毎に分波してｃ個の出力ポー
    トから出力するａｂ個の光波長セレクタと、前記光波長
    セレクタから出力された光信号を受信し、電気信号に変
    換して出力するａｂｃ個の光受信器とからなる光スイッ
    チ網。
  10. 【請求項１０】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上
    の整数、以下同じ）の波長からなるａｂ個（ａ、ｂは２
    以上の整数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波
    長群の波長多重光信号を送信するａｂ個の波長多重光送
    信器と、前記ａｂ個の波長多重光送信器をａ個ずつｂ個
    の波長多重光送信器群に分割するとき、前記波長多重光
    送信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を
    入力とし、該波長多重光信号を合波して出力するｂ個の
    光合波器と、前記ｂ個の光合波器の各々から出力された
    ｂ個の波長多重光信号を入力とし、異なる入力ポートか
    ら入力された複数の波長多重光信号を同一の出力ポート
    から同時に出力することが可能で、かつ、任意の入力ポ
    ートから入力された波長多重光信号を複数の出力ポート
    から同時に出力することが可能なｂ×ａｂ光クロスバ・
    スイッチと、前記ｂ×ａｂ光クロスバ・スイッチから出
    力された波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信号
    を波長毎に分波してａｂｃ個の出力ポートから出力する
    ａｂ個の光波長分波器と、前記光波長分波器から出力さ
    れた光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａ２
    ｂ２ｃ個の光受信器と、前記光受信器から出力された電
    気信号を記憶し、要求に応じて出力するａ２ｂ２ｃ個の
    記憶素子とからなる光スイッチ網。
  11. 【請求項１１】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上
    の整数、以下同じ）の波長からなるａｂ個（ａ、ｂは２
    以上の整数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波
    長群の波長多重光信号を送信するａｂ個の波長多重光送
    信器と、前記ａｂ個の波長多重光送信器をａ個ずつｂ個
    の波長多重光送信器群に分割するとき、前記波長多重光
    送信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を
    入力とし、該波長多重光信号を合波してａ個の出力ポー
    トから出力するｂ個の光合分波器と、前記ｂ個の光合分
    波器の各々から出力されたｂ個の波長多重光信号を入力
    とし、異なる入力ポートから入力された複数の波長多重
    光信号を同一の出力ポートから同時に出力することが可
    能で、かつ、任意の入力ポートから入力された波長多重
    光信号を複数の出力ポートから同時に出力することが可
    能なａ個のｂ×ｂ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ×ｂ
    光クロスバ・スイッチから出力された波長多重光信号を
    入力とし、該波長多重光信号を波長毎に分波してａｂｃ
    個の出力ポートから出力するａｂ個の光波長分波器と、
    前記光波長分波器から出力された光信号を受信し、電気
    信号に変換して出力するａ２ｂ２ｃ個の光受信器と、前
    記光受信器から出力された電気信号を記憶し、要求に応
    じて出力するａ２ｂ２ｃ個の記憶素子とからなる光スイ
    ッチ網。
  12. 【請求項１２】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上
    の整数、以下同じ）の波長からなるａｂ個（ａ、ｂは２
    以上の整数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波
    長群の波長多重光信号を送信するａｂ個の波長多重光送
    信器と、前記ａｂ個の波長多重光送信器をａ個ずつｂ個
    の波長多重光送信器群に分割するとき、前記波長多重光
    送信器群の１個から送信されたａ個の波長多重光信号を
    入力とし、異なる入力ポートから入力された複数の波長
    多重光信号を同一の出力ポートから同時に出力すること
    が可能なｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチと、前記ｂ
    個のａ×ａ光クロスバ・スイッチの各々から出力された
    ｂ個の波長多重光信号を入力とし、異なる入力ポートか
    ら入力された複数の波長多重光信号を同一の出力ポート
    から同時に出力することが可能で、かつ、任意の入力ポ
    ートから入力された波長多重光信号を複数の出力ポート
    から同時に出力することが可能なａ個のｂ×ｂ光クロス
    バ・スイッチと、前記ｂ×ｂ光クロスバ・スイッチから
    出力された波長多重光信号を入力とし、該波長多重光信
    号を波長毎に分波してａｂｃ個の出力ポートから出力す
    るａｂ個の光波長分波器と、前記光波長分波器から出力
    された光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａ
    ２ｂ２ｃ個の光受信器と、前記光受信器から出力された
    電気信号を記憶し、要求に応じて出力するａ２ｂ２ｃ個
    の記憶素子とからなる光スイッチ網。
  13. 【請求項１３】 送信光波長としてａ個（ａは２以上の
    整数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の光信
    号を送信するａ個の光送信器からなるｂ個（ｂは２以上
    の整数、以下同じ）の光送信器群と、該光送信器群の１
    個から送信されたａ個の光信号を入力としこれらを合波
    した波長多重光信号を出力するｂ個の光合波器と、該ｂ
    個の光合波器の各々から出力されたｂ個の前記波長多重
    光信号を入力とし該ｂ個の波長多重光信号のうちの任意
    の波長多重光信号から任意の波長の光信号を選択して任
    意の出力ポートから出力するｂ×ａｂ波長選択光クロス
    バ・スイッチと、該ｂ×ａｂ波長選択光クロスバ・スイ
    ッチから出力された光信号を受信し電気信号に変換して
    出力するａｂ個の光受信器とからなり、かつ、前記ｂ×
    ａｂ波長選択光クロスバ・スイッチが、ｂ個の１×ａｂ
    光分波器と、該光分波器の出力ポートに接続されたａｂ
    ２個の光ゲート・スイッチと、該光ゲート・スイッチの
    出力ポートに接続されたａｂ個のｂ×ａ光波長ルータ
    と、該光波長ルータの出力ポートに接続されたａｂ個の
    ａ×１光セレクタとからなる光スイッチ網。
  14. 【請求項１４】 送信光波長としてａ個（ａは２以上の
    整数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の光信
    号を送信するａ個の光送信器からなるｂ個（ｂは２以上
    の整数、以下同じ）の光送信器群と、該光送信器群の１
    個から送信されたａ個の光信号を入力としこれらを合波
    した波長多重光信号をａ個の出力ポートから出力するｂ
    個の光合分波器と、該ｂ個の光合分波器の各々から出力
    されたｂ個の前記波長多重光信号を入力とし該ｂ個の波
    長多重光信号のうちの任意の波長多重光信号から任意の
    波長の光信号を選択して任意の出力ポートから出力する
    ａ個のｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチと、該ｂ×
    ｂ波長選択光クロスバ・スイッチから出力された光信号
    を受信し電気信号に変換して出力するａｂ個の光受信器
    とからなり、かつ、前記ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・ス
    イッチが、ｂ個の１×ｂ光分波器と、該光分波器の出力
    ポートに接続されたｂ２個の光ゲート・スイッチと、該
    光ゲート・スイッチの出力ポートに接続されたｂ個のｂ
    ×ａ光波長ルータと、該光波長ルータの出力ポートに接
    続されたｂ個のａ×１光セレクタとからなる光スイッチ
    網。
  15. 【請求項１５】 送信光波長としてａ個（ａは２以上の
    整数、以下同じ）の波長を有し、各々異なる波長の光信
    号を送信するａ個の光送信器からなるｂ個（ｂは２以上
    の整数、以下同じ）の光送信器群と、該光送信器群の１
    個から送信されたａ個の光信号を入力とし、異なる入力
    ポートから入力された複数の光信号を同一の出力ポート
    から同時に出力することが可能なｂ個のａ×ａ光クロス
    バ・スイッチと、該ｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチ
    の各々から出力されたｂ個の光信号を入力とし該ｂ個の
    光信号のうちの任意の光信号から任意の波長の光信号を
    選択して任意の出力ポートから出力するａ個のｂ×ｂ波
    長選択光クロスバ・スイッチと、該ｂ×ｂ波長選択光ク
    ロスバ・スイッチから出力された光信号を受信し電気信
    号に変換して出力するａｂ個の光受信器とからなり、か
    つ、前記ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチが、ｂ個
    の１×ｂ光分波器と、該光分波器の出力ポートに接続さ
    れたｂ２個の光ゲート・スイッチと、該光ゲート・スイ
    ッチの出力ポートに接続されたｂ個のｂ×ａ光波長ルー
    タと、該光波長ルータの出力ポートに接続されたｂ個の
    ａ×１光セレクタとからなる光スイッチ網。
  16. 【請求項１６】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上
    の整数、以下同じ）の波長からなるａ個（ａは２以上の
    整数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波長群の
    波長多重光信号を送信するａ個の波長多重光送信器から
    なるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長多重光
    送信器群と、該波長多重光送信器群の１個から送信され
    たａ個の波長多重光信号を入力としこれらを合波して出
    力するｂ個の光合波器と、該ｂ個の光合波器の各々から
    出力されたｂ個の波長多重光信号を入力とし該ｂ個の波
    長多重光信号のうちの任意の波長多重光信号から任意の
    波長群の波長多重光信号を選択し、これを波長毎に分波
    して任意の出力ポートから出力するｂ×ａｂ波長選択光
    クロスバ・スイッチと、該ｂ×ａｂ波長選択光クロスバ
    ・スイッチから出力された光信号を受信し、電気信号に
    変換して出力するａｂｃ個の光受信器とからなり、か
    つ、前記ｂ×ａｂ波長選択光クロスバ・スイッチが、ｂ
    個の１×ａｂ光分波器と、該光分波器の出力ポートに接
    続されたａｂ２個の第１の光ゲート・スイッチと、該第
    １の光ゲート・スイッチの出力ポートに接続されたａｂ
    個のｂ×ａ光波長ルータと、該光波長ルータの出力ポー
    トに接続されたａ２ｂ個の第２の光ゲート・スイッチ
    と、該第２の光ゲート・スイッチ の出力ポートに接続
    されたａｂ個のａ×ｃ光波長ルータとからなる光スイッ
    チ網。
  17. 【請求項１７】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上
    の整数、以下同じ）の波長からなるａ個（ａは２以上の
    整数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波長群の
    波長多重光信号を送信するａ個の波長多重光送信器から
    なるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長多重光
    送信器群と、該波長多重光送信器群の１個から送信され
    たａ個の波長多重光信号を入力としこれらを合波してａ
    個の出力ポートから出力するｂ個の光合分波器と、該ｂ
    個の光合分波器の各々から出力されたｂ個の波長多重光
    信号を入力とし該ｂ個の波長多重光信号のうちの任意の
    波長多重光信号から任意の波長群の波長多重光信号を選
    択し、これを波長毎に分波して任意の出力ポートから出
    力するａ個のｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチと、
    該ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチから出力された
    光信号を受信し、電気信号に変換して出力するａｂｃ個
    の光受信器とからなり、かつ、前記ｂ×ｂ波長選択光ク
    ロスバ・スイッチが、ｂ個の１×ｂ光分波器と、該光分
    波器の出力ポートに接続されたｂ２個の第１の光ゲート
    ・スイッチと、該第１の光ゲート・スイッチの出力ポー
    トに接続されたｂ個のｂ×ａ光波長ルータと、該光波長
    ルータの出力ポートに接続されたａｂ個の第２の光ゲー
    ト・スイッチと、該第２の光ゲート・スイッチの出力ポ
    ートに接続されたｂ個のａ×ｃ光波長ルータとからなる
    光スイッチ網。
  18. 【請求項１８】 送信光波長群としてｃ個（ｃは２以上
    の整数、以下同じ）の波長からなるａ個（ａは２以上の
    整数、以下同じ）の波長群を有し、各々異なる波長群の
    波長多重光信号を送信するａ個の波長多重光送信器から
    なるｂ個（ｂは２以上の整数、以下同じ）の波長多重光
    送信器群と、該波長多重光送信器群の１個から送信され
    たａ個の波長多重光信号を入力とし異なる入力ポートか
    ら入力された複数の波長多重光信号を同一の出力ポート
    から同時に出力することが可能なｂ個のａ×ａ光クロス
    バ・スイッチと、該ｂ個のａ×ａ光クロスバ・スイッチ
    各々から出力されたｂ個の波長多重光信号を入力とし該
    ｂ個の波長多重光信号のうちの任意の波長多重光信号か
    ら任意の波長群の波長多重光信号を選択し、これを波長
    毎に分波して任意の出力ポートから出力するａ個のｂ×
    ｂ波長選択光クロスバ・スイッチと、該ｂ×ｂ波長選択
    光クロスバ・スイッチから出力された光信号を受信し、
    電気信号に変換して出力するａｂｃ個の光受信器とから
    なり、かつ、前記ｂ×ｂ波長選択光クロスバ・スイッチ
    が、ｂ個の１×ｂ光分波器と、該光分波器の出力ポート
    に接続されたｂ２個の第１の光ゲート・スイッチと、該
    第１の光ゲート・スイッチの出力ポートに接続されたｂ
    個のｂ×ａ光波長ルータと、該光波長ルータの出力ポー
    トに接続されたａｂ個の第２の光ゲート・スイッチと、
    該第２の光ゲート・スイッチの出力ポートに接続された
    ｂ個のａ×ｃ光波長ルータとからなる光スイッチ網。
  19. 【請求項１９】 前記ａ×ａ光クロスバ・スイッチが任
    意の入力ポートから入力された光信号を複数の出力ポー
    トから同時に出力することが可能であることを特徴とす
    る請求項３、６、９、１２、１５、及び１８のいずれか
    に記載の光スイッチ網。
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