JP3444543B2 - 光マトリックススイッチ - Google Patents
光マトリックススイッチInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号の交換処理に用
いる光マトリックススイッチに関する。特に、波長多重
通信方式によって伝送される互いに異なる波長の光信号
の交換処理に用いる光マトリックススイッチに関する。 【０００２】 【従来の技術】図３は、従来の光マトリックススイッチ
の構成例を示す。なお、ここでは、文献（奥野，杉田，
松永，河内、「石英系熱光学８×８マトリックススイッ
チの波長特性」、1991年電子情報通信学会秋季大会C-17
1)に記載されているものを４×４構成に簡略化して示
す。 【０００３】図において、４個の入力ポート３１1 〜３
１4 と、４個の出力ポート３２1 〜３２4 は、16個の２
入力２出力光スイッチ４０11〜４０44を介してマトリッ
クス状に結合される。なお、各入力ポートには同一波長
の光信号が入力される。 【０００４】図４は、２入力２出力光スイッチ４０の構
成例を示す。図において、２入力２出力光スイッチ４０
は、２入力２出力のマハツェンダ干渉計型スイッチの構
成になっている。すなわち、入力導波路４１1,４１2 お
よび出力導波路４２1,４２2 に接続される３dBカプラ４
３1,４３2 と、その間の２本のリンクに位相差を設定す
る熱光学位相シフタ４４を配置した構成である。この熱
光学位相シフタ４４で所定の位相差を設定することによ
り、入力導波路４１1,４１2 から入力された２つの光信
号を空間位置を入れ替えて出力導波路４２2,４２1 に出
力させる（クロス状態）か、そのまま出力導波路４２1,
４２2 に出力させることができる（バー状態）。すなわ
ち、２入力２出力光スイッチ４０を空間スイッチとして
動作させることができる。 【０００５】図３に示す光マトリックススイッチは、こ
の２入力２出力光スイッチ４０をマトリックス状に結合
したものである。すなわち、左右に隣接する２入力２出
力光スイッチ（例えば４０11, ４０12）の出力導波路４
２1 と入力導波路４１2 を結合し、上下に隣接する２入
力２出力光スイッチ（例えば４０11, ４０21）の出力導
波路４２2 と入力導波路４１1 を結合する。また、左端
の２入力２出力光スイッチ４０11〜４０41の各入力導波
路４１2 を入力ポート３１1 〜３１4 とし、下端の２入
力２出力光スイッチ４０41〜４０44の各出力導波路４２
2 を出力ポート３２1 〜３２4 とする。これにより、図
３に示す光マトリックススイッチを４入力４出力空間ス
イッチとして機能させることができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、波長多重通
信方式によって伝送される互いに異なる波長の光信号の
交換処理を行うには、同一波長の光信号のスイッチング
を行う２入力２出力光スイッチ４０をそのまま基本素子
として用いることはできない。異なる波長の光信号をス
イッチングするには、３dBカプラ４３1,４３2 の間の２
本のリンクに所定の経路長差を設定し、その波長多重分
離機能を利用する。 【０００７】ただし、このような光スイッチも空間スイ
ッチとして機能することになるので、各入力導波路に入
力される互いに異なる波長の光信号を同一の出力導波路
へ振り分けることはできない。すなわち、図３に示す構
成の光マトリックススイッチでは、各入力ポートに入力
される互いに異なる波長の光信号を各出力ポートに任意
の組み合わせで振り分けることができない。それを実現
するには、Ｍ入力（Ｍ×Ｎ）出力の光マトリックススイ
ッチを構成し、（Ｍ×Ｎ）本の光マトリックススイッチ
の出力導波路をＭ本ごとに合流して出力ポートを形成す
る必要があり、全体で２入力２出力光スイッチを（Ｍ×
Ｍ×Ｎ）個用意する必要があった。 【０００８】また、２入力２出力光スイッチでは、クロ
ス状態あるいはバー状態のいずれにおいても、２つの出
力導波路に出力される各光信号には相互にクロストーク
が発生する。この２入力２出力光スイッチをマトリック
ス状に結合した光マトリックススイッチではクロストー
クが累積され、その規模に応じて光信号とクロストーク
光の強度の差（ＳＮ比）が小さくなり、信号判別が困難
になる。 【０００９】一般に、スイッチ段数がＮのマトリックス
スイッチの信号対クロストーク比ＳＸＲは、光スイッチ
１個当たりの平均クロストークをＸとすると、 ＳＸＲ＝Ｘ−10log10(Ｎ−１） 〔dB〕 で与えられる（H.Okayama, A.Matoba, R.Shibuya, T.Is
hida, "Optical SwitchMatrix with Simplified N×N T
ree Structure", IEEE Journal of LightwaveTechnolo
gy vol.7,No.7,pp.1023-1028,1989)。したがって、８×
８マトリックススイッチでは、スイッチ段数が15である
ので11dB程度の悪化をもたらし、16×16マトリックスス
イッチでは、スイッチ段数が31であるので15dB程度の悪
化をもたらす。また、前掲の文献によると、クロストー
クの値は２入力２出力光スイッチ１個当たり平均−20dB
であるので、８×８マトリックススイッチではＳＮ比が
９dB程度になり、16×16マトリックススイッチではＳＮ
比が５dB程度になる。このように、光マトリックススイ
ッチの規模が大きくなると、高速な光信号を処理するこ
とが困難になっていた。 【００１０】本発明は、できるだけ少ない光スイッチを
用いて、各入力ポートに入力される互いに異なる波長の
光信号を各出力ポートに任意の組み合わせで振り分ける
ことができ、かつクロストークの累積が小さい光マトリ
ックススイッチを提供することを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明の光マトリックス
スイッチは、Ｍ個の１入力２出力光スイッチと、Ｍ個の
各１入力２出力光スイッチの入力に接続されるＭ本の入
力線と、Ｍ個の各１入力２出力光スイッチの一方の出力
ａにそれぞれ接続されるＭ本の出力線（−ａ）と、Ｍ個
の各１入力２出力光スイッチの他方の出力ｂにそれぞれ
接続されるＭ本の出力線（−ｂ）と、Ｍ本の出力線（−
ｂ）からの光信号を合流または合波するＭ入力１出力光
信号合流合波器と、Ｍ入力１出力光信号合流合波器の出
力をＮ個の出力ポートの１つに接続する出力線とを１単
位の列マトリックススイッチとし、列マトリックススイ
ッチをＮ列並べ、第１列の列マトリックススイッチの各
入力線とＭ個の入力ポートをそれぞれ接続し、隣接する
列マトリックススイッチ間のＭ本の出力線（−ａ）とＭ
本の入力線をそれぞれ接続してＭ入力Ｎ出力のスイッチ
構成とする。 【００１２】 【作用】本発明の光マトリックススイッチは、Ｍ×Ｎマ
トリックスの交点に１入力２出力光スイッチを配置した
構成となる。Ｍ個の入力ポートの１つから入力された光
信号は、行方向に縦続接続された各出力ポート対応のＮ
個の１入力２出力光スイッチの１つで選択され、その他
方の出力から対応するＭ入力１出力光信号合流合波器へ
送出される。他の入力ポートから入力された光信号につ
いても同様に、行方向に並んだＮ個の１入力２出力光ス
イッチの１つで選択され、対応するＭ入力１出力光信号
合流合波器へ送出される。各Ｍ入力１出力光信号合流合
波器では、列方向に並んでいるＭ個の１入力２出力光ス
イッチの各他方の出力を合流または合波し、それぞれ対
応する出力ポートへ送出する。 【００１３】このような構成により、各入力ポートに入
力される互いに異なる波長の光信号を各出力ポートに任
意の組み合わせで振り分けることができる。すなわち、
異なる入力ポートから入力された光信号を同一の出力ポ
ートへ波長多重して送出することも可能となる。 【００１４】また、２入力２出力光スイッチではクロス
トークが相互に現れるが、１入力２出力光スイッチでは
入力される光信号が１つであるので、スイッチングに伴
うクロストークも非スイッチング側に現れるのみであ
る。しかも、各１入力２出力光スイッチから出力ポート
側に発生するクロストークは、行方向に並ぶ１入力２出
力光スイッチの数には依存しない。したがって、各出力
ポートに現れるクロストークは、最大でも列方向に並ぶ
１入力２出力光スイッチにおけるクロストークの加算値
にすぎず、クロストークの累積を効果的かつ大幅に削減
することができる。 【００１５】 【実施例】図１は、本発明の第一実施例の構成を示す。
なお、ここでは、入力ポート数Ｍが５、出力ポート数Ｎ
が４の場合について示すが、入力ポート数および出力ポ
ート数はともに任意の数で構成することができる。 【００１６】図において、５個の入力ポート３１1 〜３
１5 と、４個の出力ポート３２1 〜３２4 の交点に、本
発明の特徴とする１入力２出力光スイッチ１０11〜１０
54を配置する。第１列の５個の１入力２出力光スイッチ
１０11〜１０51の各入力にそれぞれ入力ポート３１1 〜
３１5 を接続し、各出力ａに次の列の１入力２出力光ス
イッチ１０12〜１０52の入力を接続し、各出力ｂに光信
号合流器１１1 を介して出力ポート３２1 を接続する。
以下同様に、列方向の１入力２出力光スイッチを列単位
で縦続に接続し、各出力ｂに光信号合流器１１2 ，１１
3 ，１１4 を介して出力ポート３２2 ，３２3 ，３２4
を接続する。 【００１７】本実施例の１入力２出力光スイッチ１０
は、波長多重分離機能を有するマハツェンダ干渉計型ス
イッチを１入力２出力で使用する。あるいは、使用する
波長帯域で動作可能なものであれば、半導体を使用した
光スイッチや導波路型スイッチ、液晶や音響光学素子等
の光の通過・阻止を制御可能な素子を使用したゲートス
イッチを利用することができる。 【００１８】光信号合流器１１は、例えば光ファイバを
融着した多段のカプラあるいはスターカプラの出力の１
つを用いて、光信号を１つの出力ポートへ結合する構成
である。すなわち、光信号合流器１１では、入力された
光信号を波長多重することになるので、各入力ポート３
１1 〜３１5 に異なる波長の光信号を入力することが原
則となる。なお、同一の出力ポートに出力しないという
条件であれば、異なる入力ポートから同一波長の光信号
を入力させてもよい。 【００１９】ここで、具体的なスイッチング例について
説明する。入力ポート３１1 から入力された光信号を出
力ポート３２2 へ出力する場合について説明する。入力
ポート３１1 に対して、行方向に並んだ４個の１入力２
出力光スイッチ１０11〜１０14のうち、出力ポート３２
2 に対応する１入力２出力光スイッチ１０12を出力ｂ側
に設定し、他の１入力２出力光スイッチは光信号が直進
する出力ａ側に設定する。これにより、入力ポート３１
1 から入力された光信号は、１入力２出力光スイッチ１
０11，１０12を介して光信号合流器１１2 へ送られ、他
の光信号と合流されて出力ポート３２2 へ出力される。
なお、その経路は１通りである。 【００２０】次に、入力ポート３１2 から入力された光
信号を出力ポート３２3 へ出力する場合について説明す
る。同様に、１入力２出力光スイッチ１０23のみを出力
ｂ側に設定することにより、入力ポート３１2 から入力
された光信号は、１入力２出力光スイッチ１０21，１０
22，１０23を介して光信号合流器１１3 へ送られ、他の
光信号と合流されて出力ポート３２3 へ出力される。な
お、このとき、１入力２出力光スイッチ１０22の出力ａ
の光信号と、１入力２出力光スイッチ１０12の出力ｂの
光信号は交差するが、光の直進性により両信号は相互に
干渉することなく伝達される。 【００２１】次に、入力ポート３１3 から入力された光
信号を出力ポート３２2 へ出力する場合について説明す
る。同様に、１入力２出力光スイッチ１０32のみを出力
ｂ側に設定することにより、入力ポート３１3 から入力
された光信号は、１入力２出力光スイッチ１０31，１０
32を介して光信号合流器１１2 へ送られる。このとき、
光信号合流器１１2 では、入力ポート３１1 ，３１3 か
ら入力された光信号を波長多重化して出力ポート３２2
へ出力する。 【００２２】ところで、１入力２出力光スイッチ１０で
は、スイッチングに伴うクロストークは非スイッチング
側に現れるのみである。しかも、各１入力２出力光スイ
ッチ１０から出力ポート側に発生するクロストークは、
Ｍ入力１出力光信号合流合波器で加算されて出力ポート
に取り出され、行方向に並ぶ１入力２出力光スイッチの
数には依存しない。したがって、各出力ポートに現れる
クロストークの最大値は、列方向に並ぶ１入力２出力光
スイッチにおけるクロストークの加算値となる。従来例
と同様に１入力２出力光スイッチのクロストークレベル
を−20dBとすると、８×８マトリックススイッチでは最
大でも９dBの悪化（ＳＮ比11dB）となる。このように、
本発明の光マトリックススイッチでは、クロストークを
大幅に削減することができる。 【００２３】図２は、本発明の第二実施例の構成を示
す。なお、本実施例は、波長多重された波長λ1 〜λ5
の光信号を４つの各出力ポートに任意の組み合わせで振
り分けるための構成例である。波長多重数および出力ポ
ート数はともに任意の数に対応することができる。 【００２４】図において、波長多重信号入力ポート１２
には、波長多重された波長λ1〜λ5の光信号が入力され
る。この波長多重光信号は光信号分波器１３で各波長ご
とに分波され、光マトリックススイッチの５個の入力ポ
ート３１1 〜３１5 に入力される。５個の入力ポート３
１1 〜３１5 、４個の出力ポート３２1 〜３２4 、１入
力２出力光スイッチ１０11〜１０54の結合関係は第一実
施例と同じであるが、光信号合流器１１1 〜１１4 の代
わりに、光信号分波器１３に対応して光信号合波器１４
1 〜１４4 を用いている。光信号合波器は、例えばグレ
ーティングによる波長ごとの反射角度の違いを利用して
１つの出力ポートへ光信号を結合する構成である。な
お、光信号合流器の使用は可能である。 【００２５】本実施例の構成では、各入力ポート３１1
〜３１5 に異なる波長の光信号が入力されるので、第一
実施例の構成で条件としていたことが必然的に達成され
ている。なお、光マトリックススイッチとしての機能は
第一実施例と同じであり、波長多重された波長λ1 〜λ
5 の各光信号を各出力ポートに任意の組み合わせで振り
分けることができる。すなわち、各光信号を任意の組み
合わせで同一の出力ポートへ波長多重して送出すること
もできる。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＭ入
力Ｎ出力の光マトリックススイッチは、各入力ポートか
ら入力された互いに異なる波長の光信号を各出力ポート
に、波長多重を含めて任意の組み合わせで振り分けるこ
とができる。しかも、Ｍ×Ｎ個の１入力２出力光スイッ
チをマトリックス状に配置して構成することができるの
で、小型化かつ低消費電力化を実現することができる。 【００２７】また、１入力２出力光スイッチを用いたこ
とにより、クロストークの累積が小さい光マトリックス
スイッチを実現することができる。したがって、光信号
のＳＮ比が向上し、高速光信号にも対応することができ
る。また、光マトリックススイッチの規模の拡大を容易
にすることができる。特に、クロストークの累積は、行
方向に並ぶ１入力２出力光スイッチの数には依存しない
ので、行方向のサイズが大きい光マトリックススイッチ
を構成する場合に有効である。
いる光マトリックススイッチに関する。特に、波長多重
通信方式によって伝送される互いに異なる波長の光信号
の交換処理に用いる光マトリックススイッチに関する。 【０００２】 【従来の技術】図３は、従来の光マトリックススイッチ
の構成例を示す。なお、ここでは、文献（奥野，杉田，
松永，河内、「石英系熱光学８×８マトリックススイッ
チの波長特性」、1991年電子情報通信学会秋季大会C-17
1)に記載されているものを４×４構成に簡略化して示
す。 【０００３】図において、４個の入力ポート３１1 〜３
１4 と、４個の出力ポート３２1 〜３２4 は、16個の２
入力２出力光スイッチ４０11〜４０44を介してマトリッ
クス状に結合される。なお、各入力ポートには同一波長
の光信号が入力される。 【０００４】図４は、２入力２出力光スイッチ４０の構
成例を示す。図において、２入力２出力光スイッチ４０
は、２入力２出力のマハツェンダ干渉計型スイッチの構
成になっている。すなわち、入力導波路４１1,４１2 お
よび出力導波路４２1,４２2 に接続される３dBカプラ４
３1,４３2 と、その間の２本のリンクに位相差を設定す
る熱光学位相シフタ４４を配置した構成である。この熱
光学位相シフタ４４で所定の位相差を設定することによ
り、入力導波路４１1,４１2 から入力された２つの光信
号を空間位置を入れ替えて出力導波路４２2,４２1 に出
力させる（クロス状態）か、そのまま出力導波路４２1,
４２2 に出力させることができる（バー状態）。すなわ
ち、２入力２出力光スイッチ４０を空間スイッチとして
動作させることができる。 【０００５】図３に示す光マトリックススイッチは、こ
の２入力２出力光スイッチ４０をマトリックス状に結合
したものである。すなわち、左右に隣接する２入力２出
力光スイッチ（例えば４０11, ４０12）の出力導波路４
２1 と入力導波路４１2 を結合し、上下に隣接する２入
力２出力光スイッチ（例えば４０11, ４０21）の出力導
波路４２2 と入力導波路４１1 を結合する。また、左端
の２入力２出力光スイッチ４０11〜４０41の各入力導波
路４１2 を入力ポート３１1 〜３１4 とし、下端の２入
力２出力光スイッチ４０41〜４０44の各出力導波路４２
2 を出力ポート３２1 〜３２4 とする。これにより、図
３に示す光マトリックススイッチを４入力４出力空間ス
イッチとして機能させることができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、波長多重通
信方式によって伝送される互いに異なる波長の光信号の
交換処理を行うには、同一波長の光信号のスイッチング
を行う２入力２出力光スイッチ４０をそのまま基本素子
として用いることはできない。異なる波長の光信号をス
イッチングするには、３dBカプラ４３1,４３2 の間の２
本のリンクに所定の経路長差を設定し、その波長多重分
離機能を利用する。 【０００７】ただし、このような光スイッチも空間スイ
ッチとして機能することになるので、各入力導波路に入
力される互いに異なる波長の光信号を同一の出力導波路
へ振り分けることはできない。すなわち、図３に示す構
成の光マトリックススイッチでは、各入力ポートに入力
される互いに異なる波長の光信号を各出力ポートに任意
の組み合わせで振り分けることができない。それを実現
するには、Ｍ入力（Ｍ×Ｎ）出力の光マトリックススイ
ッチを構成し、（Ｍ×Ｎ）本の光マトリックススイッチ
の出力導波路をＭ本ごとに合流して出力ポートを形成す
る必要があり、全体で２入力２出力光スイッチを（Ｍ×
Ｍ×Ｎ）個用意する必要があった。 【０００８】また、２入力２出力光スイッチでは、クロ
ス状態あるいはバー状態のいずれにおいても、２つの出
力導波路に出力される各光信号には相互にクロストーク
が発生する。この２入力２出力光スイッチをマトリック
ス状に結合した光マトリックススイッチではクロストー
クが累積され、その規模に応じて光信号とクロストーク
光の強度の差（ＳＮ比）が小さくなり、信号判別が困難
になる。 【０００９】一般に、スイッチ段数がＮのマトリックス
スイッチの信号対クロストーク比ＳＸＲは、光スイッチ
１個当たりの平均クロストークをＸとすると、 ＳＸＲ＝Ｘ−10log10(Ｎ−１） 〔dB〕 で与えられる（H.Okayama, A.Matoba, R.Shibuya, T.Is
hida, "Optical SwitchMatrix with Simplified N×N T
ree Structure", IEEE Journal of LightwaveTechnolo
gy vol.7,No.7,pp.1023-1028,1989)。したがって、８×
８マトリックススイッチでは、スイッチ段数が15である
ので11dB程度の悪化をもたらし、16×16マトリックスス
イッチでは、スイッチ段数が31であるので15dB程度の悪
化をもたらす。また、前掲の文献によると、クロストー
クの値は２入力２出力光スイッチ１個当たり平均−20dB
であるので、８×８マトリックススイッチではＳＮ比が
９dB程度になり、16×16マトリックススイッチではＳＮ
比が５dB程度になる。このように、光マトリックススイ
ッチの規模が大きくなると、高速な光信号を処理するこ
とが困難になっていた。 【００１０】本発明は、できるだけ少ない光スイッチを
用いて、各入力ポートに入力される互いに異なる波長の
光信号を各出力ポートに任意の組み合わせで振り分ける
ことができ、かつクロストークの累積が小さい光マトリ
ックススイッチを提供することを目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明の光マトリックス
スイッチは、Ｍ個の１入力２出力光スイッチと、Ｍ個の
各１入力２出力光スイッチの入力に接続されるＭ本の入
力線と、Ｍ個の各１入力２出力光スイッチの一方の出力
ａにそれぞれ接続されるＭ本の出力線（−ａ）と、Ｍ個
の各１入力２出力光スイッチの他方の出力ｂにそれぞれ
接続されるＭ本の出力線（−ｂ）と、Ｍ本の出力線（−
ｂ）からの光信号を合流または合波するＭ入力１出力光
信号合流合波器と、Ｍ入力１出力光信号合流合波器の出
力をＮ個の出力ポートの１つに接続する出力線とを１単
位の列マトリックススイッチとし、列マトリックススイ
ッチをＮ列並べ、第１列の列マトリックススイッチの各
入力線とＭ個の入力ポートをそれぞれ接続し、隣接する
列マトリックススイッチ間のＭ本の出力線（−ａ）とＭ
本の入力線をそれぞれ接続してＭ入力Ｎ出力のスイッチ
構成とする。 【００１２】 【作用】本発明の光マトリックススイッチは、Ｍ×Ｎマ
トリックスの交点に１入力２出力光スイッチを配置した
構成となる。Ｍ個の入力ポートの１つから入力された光
信号は、行方向に縦続接続された各出力ポート対応のＮ
個の１入力２出力光スイッチの１つで選択され、その他
方の出力から対応するＭ入力１出力光信号合流合波器へ
送出される。他の入力ポートから入力された光信号につ
いても同様に、行方向に並んだＮ個の１入力２出力光ス
イッチの１つで選択され、対応するＭ入力１出力光信号
合流合波器へ送出される。各Ｍ入力１出力光信号合流合
波器では、列方向に並んでいるＭ個の１入力２出力光ス
イッチの各他方の出力を合流または合波し、それぞれ対
応する出力ポートへ送出する。 【００１３】このような構成により、各入力ポートに入
力される互いに異なる波長の光信号を各出力ポートに任
意の組み合わせで振り分けることができる。すなわち、
異なる入力ポートから入力された光信号を同一の出力ポ
ートへ波長多重して送出することも可能となる。 【００１４】また、２入力２出力光スイッチではクロス
トークが相互に現れるが、１入力２出力光スイッチでは
入力される光信号が１つであるので、スイッチングに伴
うクロストークも非スイッチング側に現れるのみであ
る。しかも、各１入力２出力光スイッチから出力ポート
側に発生するクロストークは、行方向に並ぶ１入力２出
力光スイッチの数には依存しない。したがって、各出力
ポートに現れるクロストークは、最大でも列方向に並ぶ
１入力２出力光スイッチにおけるクロストークの加算値
にすぎず、クロストークの累積を効果的かつ大幅に削減
することができる。 【００１５】 【実施例】図１は、本発明の第一実施例の構成を示す。
なお、ここでは、入力ポート数Ｍが５、出力ポート数Ｎ
が４の場合について示すが、入力ポート数および出力ポ
ート数はともに任意の数で構成することができる。 【００１６】図において、５個の入力ポート３１1 〜３
１5 と、４個の出力ポート３２1 〜３２4 の交点に、本
発明の特徴とする１入力２出力光スイッチ１０11〜１０
54を配置する。第１列の５個の１入力２出力光スイッチ
１０11〜１０51の各入力にそれぞれ入力ポート３１1 〜
３１5 を接続し、各出力ａに次の列の１入力２出力光ス
イッチ１０12〜１０52の入力を接続し、各出力ｂに光信
号合流器１１1 を介して出力ポート３２1 を接続する。
以下同様に、列方向の１入力２出力光スイッチを列単位
で縦続に接続し、各出力ｂに光信号合流器１１2 ，１１
3 ，１１4 を介して出力ポート３２2 ，３２3 ，３２4
を接続する。 【００１７】本実施例の１入力２出力光スイッチ１０
は、波長多重分離機能を有するマハツェンダ干渉計型ス
イッチを１入力２出力で使用する。あるいは、使用する
波長帯域で動作可能なものであれば、半導体を使用した
光スイッチや導波路型スイッチ、液晶や音響光学素子等
の光の通過・阻止を制御可能な素子を使用したゲートス
イッチを利用することができる。 【００１８】光信号合流器１１は、例えば光ファイバを
融着した多段のカプラあるいはスターカプラの出力の１
つを用いて、光信号を１つの出力ポートへ結合する構成
である。すなわち、光信号合流器１１では、入力された
光信号を波長多重することになるので、各入力ポート３
１1 〜３１5 に異なる波長の光信号を入力することが原
則となる。なお、同一の出力ポートに出力しないという
条件であれば、異なる入力ポートから同一波長の光信号
を入力させてもよい。 【００１９】ここで、具体的なスイッチング例について
説明する。入力ポート３１1 から入力された光信号を出
力ポート３２2 へ出力する場合について説明する。入力
ポート３１1 に対して、行方向に並んだ４個の１入力２
出力光スイッチ１０11〜１０14のうち、出力ポート３２
2 に対応する１入力２出力光スイッチ１０12を出力ｂ側
に設定し、他の１入力２出力光スイッチは光信号が直進
する出力ａ側に設定する。これにより、入力ポート３１
1 から入力された光信号は、１入力２出力光スイッチ１
０11，１０12を介して光信号合流器１１2 へ送られ、他
の光信号と合流されて出力ポート３２2 へ出力される。
なお、その経路は１通りである。 【００２０】次に、入力ポート３１2 から入力された光
信号を出力ポート３２3 へ出力する場合について説明す
る。同様に、１入力２出力光スイッチ１０23のみを出力
ｂ側に設定することにより、入力ポート３１2 から入力
された光信号は、１入力２出力光スイッチ１０21，１０
22，１０23を介して光信号合流器１１3 へ送られ、他の
光信号と合流されて出力ポート３２3 へ出力される。な
お、このとき、１入力２出力光スイッチ１０22の出力ａ
の光信号と、１入力２出力光スイッチ１０12の出力ｂの
光信号は交差するが、光の直進性により両信号は相互に
干渉することなく伝達される。 【００２１】次に、入力ポート３１3 から入力された光
信号を出力ポート３２2 へ出力する場合について説明す
る。同様に、１入力２出力光スイッチ１０32のみを出力
ｂ側に設定することにより、入力ポート３１3 から入力
された光信号は、１入力２出力光スイッチ１０31，１０
32を介して光信号合流器１１2 へ送られる。このとき、
光信号合流器１１2 では、入力ポート３１1 ，３１3 か
ら入力された光信号を波長多重化して出力ポート３２2
へ出力する。 【００２２】ところで、１入力２出力光スイッチ１０で
は、スイッチングに伴うクロストークは非スイッチング
側に現れるのみである。しかも、各１入力２出力光スイ
ッチ１０から出力ポート側に発生するクロストークは、
Ｍ入力１出力光信号合流合波器で加算されて出力ポート
に取り出され、行方向に並ぶ１入力２出力光スイッチの
数には依存しない。したがって、各出力ポートに現れる
クロストークの最大値は、列方向に並ぶ１入力２出力光
スイッチにおけるクロストークの加算値となる。従来例
と同様に１入力２出力光スイッチのクロストークレベル
を−20dBとすると、８×８マトリックススイッチでは最
大でも９dBの悪化（ＳＮ比11dB）となる。このように、
本発明の光マトリックススイッチでは、クロストークを
大幅に削減することができる。 【００２３】図２は、本発明の第二実施例の構成を示
す。なお、本実施例は、波長多重された波長λ1 〜λ5
の光信号を４つの各出力ポートに任意の組み合わせで振
り分けるための構成例である。波長多重数および出力ポ
ート数はともに任意の数に対応することができる。 【００２４】図において、波長多重信号入力ポート１２
には、波長多重された波長λ1〜λ5の光信号が入力され
る。この波長多重光信号は光信号分波器１３で各波長ご
とに分波され、光マトリックススイッチの５個の入力ポ
ート３１1 〜３１5 に入力される。５個の入力ポート３
１1 〜３１5 、４個の出力ポート３２1 〜３２4 、１入
力２出力光スイッチ１０11〜１０54の結合関係は第一実
施例と同じであるが、光信号合流器１１1 〜１１4 の代
わりに、光信号分波器１３に対応して光信号合波器１４
1 〜１４4 を用いている。光信号合波器は、例えばグレ
ーティングによる波長ごとの反射角度の違いを利用して
１つの出力ポートへ光信号を結合する構成である。な
お、光信号合流器の使用は可能である。 【００２５】本実施例の構成では、各入力ポート３１1
〜３１5 に異なる波長の光信号が入力されるので、第一
実施例の構成で条件としていたことが必然的に達成され
ている。なお、光マトリックススイッチとしての機能は
第一実施例と同じであり、波長多重された波長λ1 〜λ
5 の各光信号を各出力ポートに任意の組み合わせで振り
分けることができる。すなわち、各光信号を任意の組み
合わせで同一の出力ポートへ波長多重して送出すること
もできる。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によるＭ入
力Ｎ出力の光マトリックススイッチは、各入力ポートか
ら入力された互いに異なる波長の光信号を各出力ポート
に、波長多重を含めて任意の組み合わせで振り分けるこ
とができる。しかも、Ｍ×Ｎ個の１入力２出力光スイッ
チをマトリックス状に配置して構成することができるの
で、小型化かつ低消費電力化を実現することができる。 【００２７】また、１入力２出力光スイッチを用いたこ
とにより、クロストークの累積が小さい光マトリックス
スイッチを実現することができる。したがって、光信号
のＳＮ比が向上し、高速光信号にも対応することができ
る。また、光マトリックススイッチの規模の拡大を容易
にすることができる。特に、クロストークの累積は、行
方向に並ぶ１入力２出力光スイッチの数には依存しない
ので、行方向のサイズが大きい光マトリックススイッチ
を構成する場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第二実施例の構成を示すブロック図。
【図３】従来の光マトリックススイッチの構成例を示す
ブロック図。 【図４】２入力２出力光スイッチ４０の構成例を示す
図。 【符号の説明】 １０ １入力２出力光スイッチ １１ 光信号合流器 １２ 波長多重信号入力ポート １３ 光信号分波器 １４ 光信号合波器 ３１ 入力ポート ３２ 出力ポート ４０ ２入力２出力光スイッチ ４１ 入力導波路 ４２ 出力導波路 ４３ ３dBカプラ ４４ 熱光学位相シフタ
ブロック図。 【図４】２入力２出力光スイッチ４０の構成例を示す
図。 【符号の説明】 １０ １入力２出力光スイッチ １１ 光信号合流器 １２ 波長多重信号入力ポート １３ 光信号分波器 １４ 光信号合波器 ３１ 入力ポート ３２ 出力ポート ４０ ２入力２出力光スイッチ ４１ 入力導波路 ４２ 出力導波路 ４３ ３dBカプラ ４４ 熱光学位相シフタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 加藤 勝己
東京都千代田区内幸町１丁目１番６号
日本電信電話株式会社内
(56)参考文献 特開 平２−2529（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04Q 3/52
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数Ｍ個の入力ポートおよび複数Ｎ個の
出力ポートを有し、任意の入力ポートから入力された光
信号を任意の出力ポートへ出力する光マトリックススイ
ッチにおいて、 Ｍ個の１入力２出力光スイッチと、前記Ｍ個の各１入力
２出力光スイッチの入力に接続されるＭ本の入力線と、
前記Ｍ個の各１入力２出力光スイッチの一方の出力ａに
それぞれ接続されるＭ本の出力線（−ａ）と、前記Ｍ個
の各１入力２出力光スイッチの他方の出力ｂにそれぞれ
接続されるＭ本の出力線（−ｂ）と、前記Ｍ本の出力線
（−ｂ）からの光信号を合流または合波するＭ入力１出
力光信号合流合波器と、Ｍ入力１出力光信号合流合波器
の出力を前記Ｎ個の出力ポートの１つに接続する出力線
とを１単位の列マトリックススイッチとし、 前記列マトリックススイッチをＮ列並べ、第１列の列マ
トリックススイッチの各入力線と前記Ｍ個の入力ポート
をそれぞれ接続し、隣接する列マトリックススイッチ間
のＭ本の出力線（−ａ）とＭ本の入力線をそれぞれ接続
してＭ入力Ｎ出力のスイッチ構成としたことを特徴とす
る光マトリックススイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23821493A JP3444543B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 光マトリックススイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23821493A JP3444543B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 光マトリックススイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0795629A JPH0795629A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3444543B2 true JP3444543B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=17026847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23821493A Expired - Lifetime JP3444543B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 光マトリックススイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444543B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP23821493A patent/JP3444543B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0795629A (ja) | 1995-04-07 |
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