JP3818448B2 - 光クロスコネクト装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光クロスコネクト装置に関する。即ち、複数の入力ポート及び複数の出力ポートを有し、各入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の出力ポートに出力する光クロスコネクト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロードバンドサービスの普及、各企業のネットワークを介した情報交換など、通信ネットワークを利用した情報流通社会が進展している。
情報流通社会においては、通信トラフィックは常に増加しており、通信ネットワークの大容量化、高速化の要求は絶えることがない。
【０００３】
波長分割多重（ＷＤＭ）通信技術の導入により、光ファイバ１本あたりの伝送容量は急激に増加した。
ＷＤＭ通信技術は、確かにポイントーツーポイントのノード間伝送容量を大幅に増大させたが、ネットワークを構築する場合にはノードにおいて波長多重された光信号を波長ごとに分離し、各光信号内のデータパケットをパケット毎にルーティングする必要がある。
しかしながら、伝送速度の高速化、大容量化に伴い、電気による膨大な信号のルーチング処理能力に限界がある。
【０００４】
この問題の解決手段として、ノードにおいて光信号を光電気変換せずに光レイヤでルーティングする光パスルーティング技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
この技術では、図１１に示すようにノード間を光伝送路１０を介して光で結び、各ノードにおいてはそのノード宛の光信号のみを光受信器２０で光電気変換し、これ以外の光信号については光電気変換せずに光の状態（光レイヤ）で所望の出力ポートに出力し、目的のノードに送る。
【０００５】
ノードに入力される光信号をすべて光電気変換しないことから、電気処理の負荷を大幅に削減することが期待できる。
この技術を実現するうえで重要となる装置が、各ノードにおける光クロスコネクト装置５０であり、入力された光信号を任意の方路に切替える機能をもつ。
波長周回性アレイ導波路回折格子と波長変換を用いて実現される従来技術による光クロスコネクト装置の基本構成を図１０に示す。
簡単のために４個の入出力ポートをもつ光クロスコネクトについて図示した。
【０００６】
図１０において、１０１〜１０４及び７０１〜７０４はそれぞれ光クロスコネクト装置の装置入力ポート及び装置出力ポート、２０１〜２０４及び６０１〜６０４はそれぞれ波長分離器、光合波器、５０１〜５３２は波長変換器、４０００は１６×１６波長周回性アレイ導波路回折格子（波長周回性ＡＷＧ）である。
図１０に示した従来技術の動作について簡単に説明する。
各入力ポート１０１〜１０４に４波（各波長をλ１、λ２、λ３、λ４とする）の波長多重光信号が入力すると、波長分離器２０１〜２０４により、波長多重光信号は波長ごとに分離される。
【０００７】
１６×１６波長周回性ＡＷＧ４０００は、表１のように、一つの入力ポートに入力された光がその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なる、という特性を有している。
【０００８】
【表１】
【０００９】
表１は、従来技術において波長周回性ＡＷＧの入出力ポート間の波長関係を示す表である。
従って、各入力ポートにおいて波長分離器２０１〜２０４によって波長ごとに分離された光信号を所望の波長に設定することにより、各光信号が波長周回性ＡＷＧ４０００の同一の出力ポートに出力されることなく、目的の出力ポート７０１〜７０４に接続されている波長変換器５１６〜５３２に光信号をルーティングすることが可能となる。
光信号の接続の１例を図１２に示す。
【００１０】
図１２は、従来技術において波長周回性ＡＷＧの入出力ポート間の波長関係を示す表である。
図１２に示すように、波長変換器５１６〜５３２にルーティングされた光信号は、波長合波器６０１〜６０４によって合波される波長に変換され、出力ポート７０１〜７０４に出力する。
【００１１】
【非特許文献１】
K. Kato et al, " 32 x 32 full-mesh (1024 path) wavelength-routing WDM network based on uniform-loss cyclic-frequency arrayed-waveguide grating," Electronics Letters, vol. 33, 1865-1866, 1997.
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によって実現される光クロスコネクト装置では、入出力ポート数をそれぞれＮ個、各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重波長数をＭ個とすると、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数は、それぞれＭ×Ｎであり、それに伴ってルーティングに必要な波長数は、Ｍ×Ｎとなる。
上記の例では、Ｎ＝４，Ｍ＝４であるので、装置としてルーティングに必要な波長数は１６（λ１〜λ１６）となる。
また、一般的な光増幅器の波長帯域は１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍであり、波長周回性ＡＷＧの入力波長間隔は、３５ｎｍ／（Ｍ×Ｎ）となり、ポート数の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの波長間隔は小さくなる。
【００１３】
このように、従来技術によって実現される光クロスコネクト装置では、入力ポート数の増加及び波長多重光信号の多重度の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数並びにルーティングに必要な波長数が大幅に増加すると同時に、波長周回性ＡＷＧの隣接するポート間の波長間隔が大幅に小さくなる。
製造できる波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数には限界があり、波長周回性ＡＷＧの隣接するポート間の波長間隔が小さくなると光信号の変調帯域に制限が生じ、またポート間のクロストークの影響も増大する。
【００１４】
このように、従来技術による光クロスコネクト装置は拡張性の観点から大きな問題となっている。
本発明は、上記の事情を考慮してなられたものであり、拡張性の優れた光クロスコネクト装置を実現することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の光クロスコネクト装置は、Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、前記波長分離器の出力ポートには第１の波長変換器が接続され、前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記波長分離器の各出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートは、Ｋ（Ｍ以上の整数）個の入力ポート及びＫ個の出力ポートを有し、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できるＫ×Ｋ光スイッチのいずれか一つの入力ポートに光導波路を介して接続され、前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記光スイッチの後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、前記光スイッチの各出力ポートはそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに接続され、同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続されていることを特徴とする。
【００１６】
また、Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、前記波長分離器の各出力ポートは、Ｋ（Ｍ以上の整数）個の入力ポート及びＫ個の出力ポートを有し、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できるＫ×Ｋ光スイッチの適当な入力ポートに光導波路を介して接続され、前記Ｋ×Ｋ光スイッチの各出力ポートには、第１の波長変換器が接続され、前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記第１の波長変換器の後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、同一の前記Ｋ×Ｋ光スイッチの各出力ポートに接続された前記第１の波長変換器はそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに光導波路を介して接続され、前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続され、前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給されていることを特徴とする。
【００１７】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記第１の波長変換器の変換波長、前記Ｋ×Ｋ光スイッチの接続形態、前記波長可変光源の波長並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする。
【００１８】
また、Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートには入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートには第１の波長変換器が光導波路を介して接続され、前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートの後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、同一の前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートはそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに接続され、同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続され、前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給されていることを特徴とする。
【００１９】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記第１の波長変換器の変換波長、前記波長可変光源の波長並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする。
【００２０】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記第１の波長変換器並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする。
【００２１】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長変換器が、半導体光増幅素子を用いた相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路で構成されていること特徴とする。
【００２２】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長変換器は、半導体光増幅素子の相互利得変調特性を利用した波長変換回路で構成されていること特徴とする。
【００２３】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長変換器は、入力する光信号を電気信号に変換する光電気変換器と、前記光電気変換器の電気信号によって駆動する光変調器で構成されていることを特徴とする。
【００２４】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長可変光源は、多電極回折格子分布反射型半導体レーザであることを特徴とする。
【００２５】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長可変光源は、異なる波長の連続光を発光するＮ（１以上の整数）個の単体光源と、前記複数の単体光源が入力ポートに接続された光合波器と、前記光合波器の出力ポートが接続された光分流器と、前記光分流器の各出力ポートに接続された光分波器と、前記光分波器の各出力ポートに接続された、Ｎ個の入力ポート、１個の出力ポートをもつＮ×１光スイッチとによって構成されていることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明を詳しく説明する。
なお、以下の実施の形態では、本発明装置の装置入力ポート及び装置出力ポートの数Ｎ、並びに各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の波長数Ｍとして、それぞれ４を例にとって説明しているが、これに限定されるものではなく、Ｎは２以上の整数であればよく、Ｍは１以上であればよい。
【００２７】
〔実施例１〕
本発明の光クロスコネクト装置の第１の形態を図１に示す。
図１において、１０１〜１０４及び７０１〜７０４はそれぞれ本発明装置の装置入力ポート、装置出力ポート、２０１〜２０４は波長分離器、３０１〜３１６は第１の波長変換器、８０１〜８０４は入出力ポートをそれぞれ４個もつ４×４光スイッチ、９０１〜９１６は４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポート、５０１〜５１６は第２の波長変換器、４０１〜４０４は入出力ポートをそれぞれ４個もつ４×４アレイ導波路回折格子（以後、４×４−ＡＷＧと呼ぶ）、６０１〜６０４は光合波器、１０００は光ファイバである。
【００２８】
また、図を簡略化するために、第１及び第２の波長変換器３０１〜３１６，５０１〜５１６の変換波長、４×４光スイッチ８０１〜８０４の接続形態を制御する制御装置は省略した。
また同様に、第１の波長変換器３０１〜３１６及び第２の波長変換器５０１〜５１６に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源についても図から省略した。
【００２９】
波長分離器２０１〜２０４としては、石英系光導波路で形成されたアレイ導波路回折格子型波長分離器、４×４アレイ導波路回折格子４０１〜４０４としては、石英系光導波路型アレイ導波路回折格子、光合波器６０１〜６０４としては、石英系光導波路で形成されたアレイ導波路回折格子型光合波器、４×４光スイッチ８０１〜８０４としては、石英系光導波路型４×４光スイッチを用いる。
４×４光スイッチ８０１〜８０４は、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できる。
【００３０】
本実施例では、４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４の各入力ポートと４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６、並びに４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４の各出力ポートと第２の波長変換器５０１〜５１６は光ファイバ１０００で接続されている。
これらの接続関係を表２に示した。
【００３１】
【表２】
【００３２】
表２は、第一実施例において４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４の各入出力ポートと各４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポート９０１〜９１６及び第２の波長変換器５０１〜５１６の接続関係を示す表である。
この表２より、例えば４×４−ＡＷＧ４０３の入力ポート１には４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０３が、また同４０３の出力ポート１には第２の波長変換器５０３が接続されていることがわかる。
【００３３】
４×４−ＡＷＧは、１つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートから出力され、かつ異なる入力ポートから入力された同じ波長の光は同じ出力ポートに出力されることはない、という特徴をもつ。
表３、表４は、本実施例で用いる４×４−ＡＷＧの入力ポート及び出力ポート間を結ぶ波長の一例を示したものであり、表３は使用波長に周回性のある場合、表４は使用波長に周回性がない場合のそれぞれについて示している。
【００３４】
【表３】
【００３５】
【表４】
【００３６】
表３は、第一の実施例において波長周回性をもつＮ×Ｎ−ＡＷＧ（Ｎ＝４）の入出力ポート間の波長関係を示す表であり、表４は第一の実施例において波長周回性をもたないＮ×Ｎ−ＡＷＧ（Ｎ＝４）の入出力ポート間の波長関係を示す表である。
例えば、表３において、４×４−ＡＷＧ４０１の入力ポート１にλ１〜λ４の波長の光信号が入力されると、λ１の光信号は出力ポート１に、λ２の光信号は出力ポート２に、λ３の光信号は、出力ポート３に、λ４の光信号は出力ポート４に出力される。
【００３７】
４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４が表３又は表４に示す特性をもつとき、表２より、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と第２の波長変換器５０１〜５１６は４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によって結ばれることになる。
【００３８】
第２の波長変換器５０１〜５０４はそれぞれに入力される光信号の波長を、光合波器６０１によって装置出力ポート７０１に出力される波長に変換する。
同様に、第２の波長変換器５０５〜５０８はそれぞれに入力される光信号の波長を光合波器６０２によって装置出力ポート７０２に出力される波長に、第２の波長変換器５０９〜５１２はそれぞれに入力される光信号の波長を光合波器６０３によって装置出力ポート７０３に出力される波長に、第２の波長変換器５１３〜５１６はそれぞれに入力される光信号の波長を光合波器６０４によって装置出力ポート７０４に出力される波長に変換する。
これにより、第２の波長変換器５０１〜５０４に入力された光信号は装置出力ポート７０１から、第２の波長変換器５０５〜５０８に入力された光信号は装置出力ポート７０２から、第２の波長変換器５０９〜５１２に入力された光信号は装置出力ポート７０３から、第２の波長変換器５１３〜５１６に入力された光信号は装置出力ポート７０４から出力する。
【００３９】
表２、表３、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、表５では、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００４０】
【表５】
【００４１】
表５は、第一実施例において４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポートと第二の波長変換器の波長周回性をもつＮ×Ｎ−ＡＷＧを介した波長による接続関係を示す表である。
例えば、４×４光スイッチ８０３の出力ポート９１０は、第２の波長変換器５０２と４×４−ＡＷＧ４０３を介して波長λ４で結ばれ、装置出力ポート７０１から出力する。
【００４２】
また表６では、表２、表４、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもたない４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００４３】
【表６】
【００４４】
表６は、第一実施例において４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポートと第二の波長変換器の波長周回性をもたないＮ×Ｎ−ＡＷＧを介した波長による接続関係を示す表である。
次に本発明の光クロスコネクト装置の動作を、波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を用いた場合について、１つの接続ケースを例にとり説明する。
ここで、各装置入力ポート１０１〜１０４に入力される波長多重された４波の光信号の波長をそれぞれλ１、λ２、λ３、λ４とする。
【００４５】
第１のケースの接続形態を図２に示す。
第１のケースでは、装置入力ポート１０１〜１０４のそれぞれに入力される波長多重光信号λ１〜λ４は、下記（１）〜（４）の接続形態で装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００４６】
（１）装置入力ポート１０１に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５０１を介して装置出力ポート７０１に、第２の波長変換器５０６を介して装置出力ポート７０２に、第２の波長変換器５１１を介して装置出力ポート７０３に、第２の波長変換器５１６を介して装置出力ポート７０１に出力される。
【００４７】
（２）装置入力ポート１０２に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５０５を介して装置出力ポート７０２に、第２の波長変換器５１０を介して装置出力ポート７０３に、第２の波長変換器５１５を介して装置出力ポート７０４に、第２の波長変換器５０４を介して装置出力ポート７０１に出力される。
【００４８】
（３）装置入力ポート１０３に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５０９を介して装置出力ポート７０３に、第２の波長変換器５１４を介して装置出力ポート７０４に、第２の波長変換器５０３を介して装置出力ポート７０１に、第２の波長変換器５０８を介して装置出力ポート７０２に出力される。
【００４９】
（４）装置入力ポート１０４に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５１３を介して装置出力ポート７０４に、第２の波長変換器５０２を介して装置出力ポート７０１に、第２の波長変換器５０７を介して装置出力ポート７０２に、第２の波長変換器５１２を介して装置出力ポート７０３に出力される。
【００５０】
上記（１）〜（４）がどのように実現されるか、以下に具体的に説明する。
各装置入力ポート１０１〜１０４に入力する波長多重された４波の光信号は、波長分離器２０１〜２０４によって分離され、分離された各波長の光信号は第１の波長変換器３０１〜３１６に導かれ、それぞれ４×４光スイッチ８０１〜８０４の入力ポートに入力される。
【００５１】
４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポート９０１〜９１６と装置出力ポート７０１〜７０４は、光の波長によって表５のように接続することができる。
従って、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ１は、波長変換器３０１によって波長λ１に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０１に出力することにより、第２の波長変換器５０１に導かれ、同５０１によってλ１に波長変換されたのち、光合波器６０１を介して装置出力ポート７０１に出力される。
【００５２】
同様に、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ２は、波長変換器３０２によって波長λ３に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０２に出力することにより、第２の波長変換器５０６に導かれ、同５０６によってλ２に波長変換されたのち、光合波器６０２を介して装置出力ポート７０２に出力される。
【００５３】
同様に、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ３は、波長変換器３０３によって波長λ１に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０３に出力することにより、第２の波長変換器５１１に導かれ、同５１１によってλ３に波長変換されたのち、光合波器６０３を介して装置出力ポート７０３に出力される。
【００５４】
同様に、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ４は、波長変換器３０４によって波長λ３に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０４に出力することにより、第２の波長変換器５１６に導かれ、同５１６によってλ４に波長変換されたのち、光合波捲６０４を介して装置出力ポート７０４に出力される。
【００５５】
同様に、装置入力ポート１０２に入力された光信号λ１〜λ４は、表５に則って、第１の波長変換器によって所望の波長に変換したのちに４×４光スイッチ８０２の所望の出力ポート９０５〜９０８に出力することにより、目的の第２の波長変換器に導かれ、第２の波長変換器によって所望の波長に波長変換されたのち、光合波器６０１〜６０４を介して装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００５６】
同様に、装置入力ポート１０３に入力された光信号λ１〜λ４は、表５に則って、第１の波長変換器によって所望の波長に変換したのちに４×４光スイッチ８０３の所望の出力ポート９０９〜９１２に出力することにより、目的の第２の波長変換器に導かれ、第２の波長変換器によって所望の波長に波長変換されたのち、光合波器６０１〜６０４を介して装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００５７】
同様に、装置入力ポート１０４に入力された光信号λ１〜λ４は、表５に則って、第１の波長変換器によって所望の波長に変換したのちに４×４光スイッチ８０４の所望の出力ポート９１３〜９１６に出力することにより、目的の第２の波長変換器に導かれ、第２の波長変換器によって所望の波長に波長変換されたのち、光合波器６０１〜６０４を介して装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００５８】
本実施例では、一つのケースのみについて説明したが、表５又は表６に示した規則に基づいて、各第１の波長変換器３０１〜３１６の波長変換波長、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、及び各第２の波長変換器５０１〜５１６の波長変換波長を設定することにより、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置入力ポートに接続された光合波器の入力ポートに出力することができ、光クロスコネクト装置として動作する。
【００５９】
以上のように、本発明の光クロスコネクト装置は、入出力ポート数をそれぞれＮ個、各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重波長数をＭ個とすると、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧ（Ｓは整数）に必要な入出力ポート数は、それぞれＭ、即ちＳ＝Ｍであり、またそれに伴ってルーティングに必要となる波長数は、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がある場合にはＭ個、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がない場合に２Ｍ−１となる。
【００６０】
一方、従来技術によって実現される光クロスコネクト装置では、入出力ポート数をそれぞれＮ個、各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重波長数をＭ個とすると、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧの入出力ポート数は、それぞれＭ×Ｎであり、それに伴ってルーティングに必要な波長数は、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がある場合にはＭ×Ｎ個、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がない場合に２Ｍ×Ｎ−１となる。
【００６１】
本実施例の構成、即ちＮ＝４，Ｍ＝４を用いて、本発明と従来技術を比較すると、本発明による光クロスコネクト装置では、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧ（Ｓは整数）に必要な入出力ポート数は、それぞれ４、即ちＳ＝４であり、またそれに伴ってルーティングに必要となる波長数は、４×４−ＡＷＧに波長周回性がある場合には４個、４×４−ＡＷＧに波長周回性がない場合に７となる。
【００６２】
一方従来技術では、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧ（Ｓは整数）に必要な入出力ポート数は、それぞれ１６、即ちＳ＝１６であり、またそれに伴ってルーティングに必要となる波長数は、４×４−ＡＷＧに波長周回性がある場合には１６個、４×４−ＡＷＧに波長周回性がない場合には、３１個となる。
【００６３】
以上からも明らかなように、本発明の光クロスコネクトは、入力ポート数の増加及び各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重度の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数並びにルーティングに必要な波長数の増加を大幅に抑圧することが可能である。
また、従来技術において問題となっていた、波長周回性ＡＷＧのポート数の増加に伴って起きる、光信号の変調帯域の制限並びにポート間クロストークの問題を回避することができる。
よって、本発明は拡張性の優れた光クロスコネクト装置を提供することが可能である。
【００６４】
〔第２実施例〕
本発明の光クロスコネクト装置の第２の形態を図３に示す。
図１の本発明の第１の実施例とは、第１の波長変換器３０１〜３１６と４×４光スイッチ８０１〜８０４の配置関係が異なっており、波長分離器２０１〜２０４の各出力ポートは４×４光スイッチ８０１〜８０４の入力ポートに接続され、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポートには、第１の波長変換器３０１〜３１６が接続されている。
【００６５】
第１の波長変換器３０１〜３１６の各出力ポートは、図３に示されているように、光ファイバ１０００を介して、４×４アレイ導波路回折格子４０１〜４０４の入力ポートに接続されている。
その他については、本発明の第１実施例の図１と同じである。
図を簡略化するために、第１実施例と同様に、第１及び第２の波長変換器３０１〜３１６，５０１〜５１６並びに４×４光スイッチ８０１〜８０４を制御する制御装置は省略した。
また同様に、第１の波長変換器３０１〜３１６及び第２の波長変換器５０１〜５１６に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源についても図から省略した。
【００６６】
本発明の第一実施例と同様に、表２、表３、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、表７では、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００６７】
【表７】
【００６８】
表７は、第二実施例において第一の波長変換器３０１〜３１６と第二の波長変換器５０１〜５１６の波長周回性をもつＮ×Ｎ−ＡＷＧ４０１〜４０４を介した波長による接続関係を示す表である。
例えば、第１の波長変換器３１０は、第２の波長変換器５０２と４×４−ＡＷＧ４０３を介して波長λ４で結ばれ、装置出力ポート７０１から出力する。
【００６９】
また表８では、表２、表４、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもたない４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００７０】
【表８】
【００７１】
表８は、第二実施例において第一の波長変換器３０１〜３１６と第二の波長変換器５０１〜５１６の波長周回性をもたないＮ×Ｎ−ＡＷＧ４０１〜４０４を介した波長による接続関係を示す表である。
本発明の第一実施例と同じように、表５又は表６に示した規則に基づいて、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、各第１の波長変換器３０１〜３１６の波長変換波長、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、及び各第２の波長変換器５０１〜５１６の波長変換波長を設定することにより、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置入力ポートに接続された光合波器の入力ポートに出力することができ、光クロスコネクト装置として動作する。
【００７２】
〔実施例３〕
本発明の光クロスコネクト装置の第３の形態を図４に示す。
図１の本発明の第１の実施例とは、４×４光スイッチ８０１〜８０４がないことだけが異なっている。
波長分離器２０１〜２０４の各出力ポートには第１の波長変換器３０１〜３１６が接続されている。
【００７３】
第１の波長変換器３０１〜３１６の各出力ポートは、図４に示されているように、光ファイバ１０００を介して、４×４アレイ導波路回折格子の入力ポートに接続されている。
その他については、本発明の第１実施例の図１と同じである。
図を簡略化するために、第１実施例同様に、第１及び第２の波長変換器並びに４×４光スイッチを制御する制御装置は省略した。
また同様に、第１の波長変換器及び第２の波長変換器に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源についても図から省略した。
【００７４】
本発明の第二実施例と同様に、表２、表３、並びに上記で説明した第２の波長変換器５０１〜５１６の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、表７では、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示している。例えば、第１の波長変換器３１０は、第２の波長変換器５０２と４×４−ＡＷＧ４０３を介して波長λ４で結ばれ、装置出力ポート７０１から出力する。
【００７５】
また表８では、表２、表４、並びに上記で説明した第２の波長変換器５０１〜５１６の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもたない４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示している。
【００７６】
本実施例は、本発明の第一及び第二実施例と異なり、表５又は表６に示した規則に基づいて、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、各第１の波長変換器３０１〜３１６の波長変換波長、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、及び各第２の波長変換器５０１〜５１６の波長変換波長を設定することにより、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置入力ポートに接続された光合波器の入力ポートに出力することはできないが、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置出力ポート７０１〜７０４に出力することができる。
即ち、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の装置出力ポート７０１〜７０４に出力する光クロスコネクト装置として動作する。
【００７７】
〔波長変換器３０１〜３１６、同５０１〜５１６の構成例〕
図５〜８は、本発明の第１実施例〜第３実施例において用いる波長変換器３０１〜３１６、同５０１〜５１６の構成例を示す。
但し、波長変換器３０１〜３１６、同５０１〜５１６についてのすべてが同じ形態の波長変換器を必ずしも使用する必要はない。
図５は、半導体光増幅素子を用いた相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路で構成されている。
【００７８】
波長変換器の入力ポート１０１０に入力した波長可変光源から供給される波長λcwの連続光（被変換光）は、光アイソレータ１２００を透過後、光カプラ１３００−１によって分岐され半導体光増幅素子１１００−１及び１１００−２に入力される。
一方、波長λSの光信号（強度変調光信号）は、波長変換器の入力ポート１０１１より入力し、光カプラ１３００−２を介して、半導体光増幅素子１１００−１に入力される。
２つの半導体光増幅素子１１０１−１，１１００−２の出力光は、光カプラ１３００−３によりマッハツェンダ干渉計が構成される。
【００７９】
半導体光増幅素子１１００−１に光信号（強度光信号）が入力すると、光信号の光強度レベルの強弱によって、半導体光増幅素子１１００−１の屈折率が変化し、通過する入力ポート１０１０から入力した連続光の位相が変化する。
そのために、２つの半導体光増幅素子１１００−１，１１００−２の出力端に取り出される各連続光の位相は異なり、光カプラ１３００−３で結合すると位相変化が強度変化として現れ、波長変換器の出力ポート１０１２には、光信号（強度変調光信号）と同一論理（又は反転論理）の強度変調された波長λCWの光が波長変換光として出力される。
【００８０】
半導体光増幅素子を用いた相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路で構成される波長変換器の他の例を、図６に示す。
光信号λSが入力する光カプラ１３００−２の位置が違う点と、光カプラ１３００−３の出力端に、光信号λSを除去する光フィルタ１４００がある点が、図５の構成の波長変換器と異なる。
光アイソレータ１２００はなくてもよい。
強度変調された光信号の波長λSが連続光の波長λcwに変換される動作は、図５の構成の波長変換器のマッハツェンダ干渉計型波長変換回路と同じである。
【００８１】
なお、上記では半導体光増幅素子を用いた波長変換器として、半導体光増幅素子の相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路を用いた例を示したが、半導体光増幅素子の相互利得変調特性を利用した波長変換器も利用することができる。
また、上記の半導体光増幅素子の物理特性を利用しない波長変換器としては、図７や図８がある。
図７の波長変換器では、入力する光信号を光受信器１５００によって電気信号に変換したのちに、この電気信号を用いて光変調器駆動用ドライバ電子回路１６００を駆動し、光変調器１８００に波長可変光源より供給されている連続光を変調する。
これにより、波長λSの光信号は、波長λCWの光信号に波長変換される。
【００８２】
図８の波長変換器では、入力する光信号を光受信器１５００によって電気信号に変換したのちに、この電気信号を用いてレーザ変調用ドライバ電子回路１６１０を駆動し、波長可変光源１７００の光（波長λcw）を変調する。
これにより、波長λSの光信号は、波長λCWの光信号に波長変換される。
【００８３】
〔波長可変光源の構成例〕
本発明の第１実施例〜第３実施例において用いる、第１の波長変換器及び第２の波長変換器に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源の例としては、多電極回折格子分布反射型半導体レーザや図９に示す構成がある。
多電極回折格子分布反射型半導体レーザでは、半導体レーザに設けられた電極からの電流注入によって光の位相やブラッグ波長を変化させ、発振する光の波長を調整することができる。
【００８４】
一方、図９に示す波長可変光源は、複数の波長変換器が共有することができる構成になっている。
即ち、この共有型波長可変光源３０００は、異なる波長の連続光を発光するＮ個（図９ではＮ＝４の場合を示している）の単一波長光源３１００−１〜３１００−４と、Ｎ個の単一波長光源３１００−１〜３１００−４が入力ポートに接続された光合波器３４００と、光合波器３４００の出力ポートが接続された光分流器３３００と、光分流器３３００の各出力ポートに接続された光分波器３５００−１〜３５００−３と、Ｎ個の入力ポートと１個の出力ポートをもつＮ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３とによって構成されている。
【００８５】
Ｎ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３の出力ポートは、波長変換器の連続光を入力すべき所望のポートに接続される。
異なる波長の連続光を発光する単一波長光源３１００−１〜３１００−４からの連続光は、光合波器３４００、光カプラ３３００、光分波器３５００−１〜３５００−３を介して、図９に示すように、Ｎ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３の各入力ポートに各波長に分かれて入力される。
Ｎ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３を制御することにより、所望の波長の連続光を波長変換器に供給することができる。
図９に示した波長可変光源３０００は、連続光を発光する単一波長光源３１００−１〜３１００−４を本発明の光クロスコネクト装置内にある波長変換器で共有することができる。
【００８６】
このように説明したように本発明は、ポート数の増加に対して柔軟な拡張性を有する光クロスコネクト装置に関するもので、従来のポート数の大きい一つのＡＷＧに替えて、ポート数の小さい複数のＡＷＧを組み合わせる点が最大の利点である。
特に、製造可能なＡＷＧのポート数には制限があり、また、ポート数の増加に伴いＡＷＧの隣接するポート間の波長間隔が小さくなると、変調帯域の制限／ポート間クロストークの増大等の問題が生じるが、本発明の構成によればそのような問題を解消することが可能となる。
【００８７】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の光クロスコネクト装置においては、入力ポート数の増加及び各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重度の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数並びにルーティングに必要な波長数の増加を大幅に抑えることが可能である。
またこれにより、従来技術において問題となっていた、波長周回性ＡＷＧのポート数の増加に伴って起きる、光信号の変調帯域の制限並びにポート間クロストークの問題を回避することができる。
以上のように、本発明は拡張性の優れた光クロスコネクト装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例の光クロスコネクト装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施例の接続形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第二実施例の光クロスコネクト装置を示すブロック図である。
【図４】本発明の第三実施例の光クロスコネクト装置を示すブロック図である。
【図５】波長変換器の構成図である。
【図６】波長変換器の構成図である。
【図７】波長変換器の構成図である。
【図８】波長変換器の構成図である。
【図９】波長可変光源の構成図である。
【図１０】従来の技術の説明図である。
【図１１】光パスルーティング技術の説明図である。
【図１２】従来技術において波長周回性ＡＷＧの入出力ポート間の波長関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１〜１０４ 装置入力ポート
２０１〜２０４ 波長分離器
３０１〜３１６ 第１の波長変換器
４０１〜４０４ アレイ導波路回折格子
５０１〜５１６ 第２の波長変換器
６０１〜６０４ 光合波器
７０１〜７０４ 装置出力ポート
８０１〜８０４ ４×４光スイッチ
９０１〜９１６ ４×４光スイッチの出力ポート
１０００ 光ファイバ
１０１０，１０１１ 波長変換器の入力ポート
１０１２ 波長変換器の出力ポート
１１００−１，１１００−２ 半導体光増幅素子
１２００ 光アイソレータ
１３００−１，１３００−２，１３００−３ 光カプラ
１４００ 光フィルタ
１５００ 光受信器
１６００ 光変調気駆動用ドライバ電子回路
１６１０ レーザ変調用ドライバ電子回路
１７００ 波長可変光源
１８００ 光変調器
２０００ 電気信号線
３０００ 波長可変光源
３１００−１〜３１００−４ 単一波長光源
３２００−１〜３２００−３ Ｎ×１光スイッチ
３３００ 光分流器
３４００ 光合波器
３５００−１〜３５００−３ 光分波器
４０００ １６×１６波長周回性アレイ導波路回折格子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光クロスコネクト装置に関する。即ち、複数の入力ポート及び複数の出力ポートを有し、各入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の出力ポートに出力する光クロスコネクト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロードバンドサービスの普及、各企業のネットワークを介した情報交換など、通信ネットワークを利用した情報流通社会が進展している。
情報流通社会においては、通信トラフィックは常に増加しており、通信ネットワークの大容量化、高速化の要求は絶えることがない。
【０００３】
波長分割多重（ＷＤＭ）通信技術の導入により、光ファイバ１本あたりの伝送容量は急激に増加した。
ＷＤＭ通信技術は、確かにポイントーツーポイントのノード間伝送容量を大幅に増大させたが、ネットワークを構築する場合にはノードにおいて波長多重された光信号を波長ごとに分離し、各光信号内のデータパケットをパケット毎にルーティングする必要がある。
しかしながら、伝送速度の高速化、大容量化に伴い、電気による膨大な信号のルーチング処理能力に限界がある。
【０００４】
この問題の解決手段として、ノードにおいて光信号を光電気変換せずに光レイヤでルーティングする光パスルーティング技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
この技術では、図１１に示すようにノード間を光伝送路１０を介して光で結び、各ノードにおいてはそのノード宛の光信号のみを光受信器２０で光電気変換し、これ以外の光信号については光電気変換せずに光の状態（光レイヤ）で所望の出力ポートに出力し、目的のノードに送る。
【０００５】
ノードに入力される光信号をすべて光電気変換しないことから、電気処理の負荷を大幅に削減することが期待できる。
この技術を実現するうえで重要となる装置が、各ノードにおける光クロスコネクト装置５０であり、入力された光信号を任意の方路に切替える機能をもつ。
波長周回性アレイ導波路回折格子と波長変換を用いて実現される従来技術による光クロスコネクト装置の基本構成を図１０に示す。
簡単のために４個の入出力ポートをもつ光クロスコネクトについて図示した。
【０００６】
図１０において、１０１〜１０４及び７０１〜７０４はそれぞれ光クロスコネクト装置の装置入力ポート及び装置出力ポート、２０１〜２０４及び６０１〜６０４はそれぞれ波長分離器、光合波器、５０１〜５３２は波長変換器、４０００は１６×１６波長周回性アレイ導波路回折格子（波長周回性ＡＷＧ）である。
図１０に示した従来技術の動作について簡単に説明する。
各入力ポート１０１〜１０４に４波（各波長をλ１、λ２、λ３、λ４とする）の波長多重光信号が入力すると、波長分離器２０１〜２０４により、波長多重光信号は波長ごとに分離される。
【０００７】
１６×１６波長周回性ＡＷＧ４０００は、表１のように、一つの入力ポートに入力された光がその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なる、という特性を有している。
【０００８】
【表１】
表１は、従来技術において波長周回性ＡＷＧの入出力ポート間の波長関係を示す表である。
従って、各入力ポートにおいて波長分離器２０１〜２０４によって波長ごとに分離された光信号を所望の波長に設定することにより、各光信号が波長周回性ＡＷＧ４０００の同一の出力ポートに出力されることなく、目的の出力ポート７０１〜７０４に接続されている波長変換器５１６〜５３２に光信号をルーティングすることが可能となる。
光信号の接続の１例を図１２に示す。
【００１０】
図１２は、従来技術において波長周回性ＡＷＧの入出力ポート間の波長関係を示す表である。
図１２に示すように、波長変換器５１６〜５３２にルーティングされた光信号は、波長合波器６０１〜６０４によって合波される波長に変換され、出力ポート７０１〜７０４に出力する。
【００１１】
【非特許文献１】
K. Kato et al, " 32 x 32 full-mesh (1024 path) wavelength-routing WDM network based on uniform-loss cyclic-frequency arrayed-waveguide grating," Electronics Letters, vol. 33, 1865-1866, 1997.
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によって実現される光クロスコネクト装置では、入出力ポート数をそれぞれＮ個、各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重波長数をＭ個とすると、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数は、それぞれＭ×Ｎであり、それに伴ってルーティングに必要な波長数は、Ｍ×Ｎとなる。
上記の例では、Ｎ＝４，Ｍ＝４であるので、装置としてルーティングに必要な波長数は１６（λ１〜λ１６）となる。
また、一般的な光増幅器の波長帯域は１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍであり、波長周回性ＡＷＧの入力波長間隔は、３５ｎｍ／（Ｍ×Ｎ）となり、ポート数の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの波長間隔は小さくなる。
【００１３】
このように、従来技術によって実現される光クロスコネクト装置では、入力ポート数の増加及び波長多重光信号の多重度の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数並びにルーティングに必要な波長数が大幅に増加すると同時に、波長周回性ＡＷＧの隣接するポート間の波長間隔が大幅に小さくなる。
製造できる波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数には限界があり、波長周回性ＡＷＧの隣接するポート間の波長間隔が小さくなると光信号の変調帯域に制限が生じ、またポート間のクロストークの影響も増大する。
【００１４】
このように、従来技術による光クロスコネクト装置は拡張性の観点から大きな問題となっている。
本発明は、上記の事情を考慮してなられたものであり、拡張性の優れた光クロスコネクト装置を実現することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の光クロスコネクト装置は、Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、前記波長分離器の出力ポートには第１の波長変換器が接続され、前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記波長分離器の各出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートは、Ｋ（Ｍ以上の整数）個の入力ポート及びＫ個の出力ポートを有し、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できるＫ×Ｋ光スイッチのいずれか一つの入力ポートに光導波路を介して接続され、前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記光スイッチの後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、前記光スイッチの各出力ポートはそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに接続され、同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続されていることを特徴とする。
【００１６】
また、Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、前記波長分離器の各出力ポートは、Ｋ（Ｍ以上の整数）個の入力ポート及びＫ個の出力ポートを有し、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できるＫ×Ｋ光スイッチの適当な入力ポートに光導波路を介して接続され、前記Ｋ×Ｋ光スイッチの各出力ポートには、第１の波長変換器が接続され、前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記第１の波長変換器の後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、同一の前記Ｋ×Ｋ光スイッチの各出力ポートに接続された前記第１の波長変換器はそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに光導波路を介して接続され、前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続され、前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給されていることを特徴とする。
【００１７】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記第１の波長変換器の変換波長、前記Ｋ×Ｋ光スイッチの接続形態、前記波長可変光源の波長並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする。
【００１８】
また、Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートには入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートには第１の波長変換器が光導波路を介して接続され、前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートの後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、同一の前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートはそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに接続され、同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続され、前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給されていることを特徴とする。
【００１９】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記第１の波長変換器の変換波長、前記波長可変光源の波長並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする。
【００２０】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記第１の波長変換器並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする。
【００２１】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長変換器が、半導体光増幅素子を用いた相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路で構成されていること特徴とする。
【００２２】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長変換器は、半導体光増幅素子の相互利得変調特性を利用した波長変換回路で構成されていること特徴とする。
【００２３】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長変換器は、入力する光信号を電気信号に変換する光電気変換器と、前記光電気変換器の電気信号によって駆動する光変調器で構成されていることを特徴とする。
【００２４】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長可変光源は、多電極回折格子分布反射型半導体レーザであることを特徴とする。
【００２５】
また、これら光クロスコネクト装置において、前記波長可変光源は、異なる波長の連続光を発光するＮ（１以上の整数）個の単体光源と、前記複数の単体光源が入力ポートに接続された光合波器と、前記光合波器の出力ポートが接続された光分流器と、前記光分流器の各出力ポートに接続された光分波器と、前記光分波器の各出力ポートに接続された、Ｎ個の入力ポート、１個の出力ポートをもつＮ×１光スイッチとによって構成されていることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明を詳しく説明する。
なお、以下の実施の形態では、本発明装置の装置入力ポート及び装置出力ポートの数Ｎ、並びに各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の波長数Ｍとして、それぞれ４を例にとって説明しているが、これに限定されるものではなく、Ｎは２以上の整数であればよく、Ｍは１以上であればよい。
【００２７】
〔実施例１〕
本発明の光クロスコネクト装置の第１の形態を図１に示す。
図１において、１０１〜１０４及び７０１〜７０４はそれぞれ本発明装置の装置入力ポート、装置出力ポート、２０１〜２０４は波長分離器、３０１〜３１６は第１の波長変換器、８０１〜８０４は入出力ポートをそれぞれ４個もつ４×４光スイッチ、９０１〜９１６は４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポート、５０１〜５１６は第２の波長変換器、４０１〜４０４は入出力ポートをそれぞれ４個もつ４×４アレイ導波路回折格子（以後、４×４−ＡＷＧと呼ぶ）、６０１〜６０４は光合波器、１０００は光ファイバである。
【００２８】
また、図を簡略化するために、第１及び第２の波長変換器３０１〜３１６，５０１〜５１６の変換波長、４×４光スイッチ８０１〜８０４の接続形態を制御する制御装置は省略した。
また同様に、第１の波長変換器３０１〜３１６及び第２の波長変換器５０１〜５１６に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源についても図から省略した。
【００２９】
波長分離器２０１〜２０４としては、石英系光導波路で形成されたアレイ導波路回折格子型波長分離器、４×４アレイ導波路回折格子４０１〜４０４としては、石英系光導波路型アレイ導波路回折格子、光合波器６０１〜６０４としては、石英系光導波路で形成されたアレイ導波路回折格子型光合波器、４×４光スイッチ８０１〜８０４としては、石英系光導波路型４×４光スイッチを用いる。
４×４光スイッチ８０１〜８０４は、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できる。
【００３０】
本実施例では、４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４の各入力ポートと４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６、並びに４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４の各出力ポートと第２の波長変換器５０１〜５１６は光ファイバ１０００で接続されている。
これらの接続関係を表２に示した。
【００３１】
【表２】
表２は、第一実施例において４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４の各入出力ポートと各４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポート９０１〜９１６及び第２の波長変換器５０１〜５１６の接続関係を示す表である。
この表２より、例えば４×４−ＡＷＧ４０３の入力ポート１には４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０３が、また同４０３の出力ポート１には第２の波長変換器５０３が接続されていることがわかる。
【００３３】
４×４−ＡＷＧは、１つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートから出力され、かつ異なる入力ポートから入力された同じ波長の光は同じ出力ポートに出力されることはない、という特徴をもつ。
表３、表４は、本実施例で用いる４×４−ＡＷＧの入力ポート及び出力ポート間を結ぶ波長の一例を示したものであり、表３は使用波長に周回性のある場合、表４は使用波長に周回性がない場合のそれぞれについて示している。
【００３４】
【表３】
【表４】
表３は、第一の実施例において波長周回性をもつＮ×Ｎ−ＡＷＧ（Ｎ＝４）の入出力ポート間の波長関係を示す表であり、表４は第一の実施例において波長周回性をもたないＮ×Ｎ−ＡＷＧ（Ｎ＝４）の入出力ポート間の波長関係を示す表である。
例えば、表３において、４×４−ＡＷＧ４０１の入力ポート１にλ１〜λ４の波長の光信号が入力されると、λ１の光信号は出力ポート１に、λ２の光信号は出力ポート２に、λ３の光信号は、出力ポート３に、λ４の光信号は出力ポート４に出力される。
【００３７】
４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４が表３又は表４に示す特性をもつとき、表２より、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と第２の波長変換器５０１〜５１６は４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によって結ばれることになる。
【００３８】
第２の波長変換器５０１〜５０４はそれぞれに入力される光信号の波長を、光合波器６０１によって装置出力ポート７０１に出力される波長に変換する。
同様に、第２の波長変換器５０５〜５０８はそれぞれに入力される光信号の波長を光合波器６０２によって装置出力ポート７０２に出力される波長に、第２の波長変換器５０９〜５１２はそれぞれに入力される光信号の波長を光合波器６０３によって装置出力ポート７０３に出力される波長に、第２の波長変換器５１３〜５１６はそれぞれに入力される光信号の波長を光合波器６０４によって装置出力ポート７０４に出力される波長に変換する。
これにより、第２の波長変換器５０１〜５０４に入力された光信号は装置出力ポート７０１から、第２の波長変換器５０５〜５０８に入力された光信号は装置出力ポート７０２から、第２の波長変換器５０９〜５１２に入力された光信号は装置出力ポート７０３から、第２の波長変換器５１３〜５１６に入力された光信号は装置出力ポート７０４から出力する。
【００３９】
表２、表３、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、表５では、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００４０】
【表５】
表５は、第一実施例において４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポートと第二の波長変換器の波長周回性をもつＮ×Ｎ−ＡＷＧを介した波長による接続関係を示す表である。
例えば、４×４光スイッチ８０３の出力ポート９１０は、第２の波長変換器５０２と４×４−ＡＷＧ４０３を介して波長λ４で結ばれ、装置出力ポート７０１から出力する。
【００４２】
また表６では、表２、表４、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもたない４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポート９０１〜９１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００４３】
【表６】
表６は、第一実施例において４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポートと第二の波長変換器の波長周回性をもたないＮ×Ｎ−ＡＷＧを介した波長による接続関係を示す表である。
次に本発明の光クロスコネクト装置の動作を、波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を用いた場合について、１つの接続ケースを例にとり説明する。
ここで、各装置入力ポート１０１〜１０４に入力される波長多重された４波の光信号の波長をそれぞれλ１、λ２、λ３、λ４とする。
【００４５】
第１のケースの接続形態を図２に示す。
第１のケースでは、装置入力ポート１０１〜１０４のそれぞれに入力される波長多重光信号λ１〜λ４は、下記（１）〜（４）の接続形態で装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００４６】
（１）装置入力ポート１０１に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５０１を介して装置出力ポート７０１に、第２の波長変換器５０６を介して装置出力ポート７０２に、第２の波長変換器５１１を介して装置出力ポート７０３に、第２の波長変換器５１６を介して装置出力ポート７０１に出力される。
【００４７】
（２）装置入力ポート１０２に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５０５を介して装置出力ポート７０２に、第２の波長変換器５１０を介して装置出力ポート７０３に、第２の波長変換器５１５を介して装置出力ポート７０４に、第２の波長変換器５０４を介して装置出力ポート７０１に出力される。
【００４８】
（３）装置入力ポート１０３に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５０９を介して装置出力ポート７０３に、第２の波長変換器５１４を介して装置出力ポート７０４に、第２の波長変換器５０３を介して装置出力ポート７０１に、第２の波長変換器５０８を介して装置出力ポート７０２に出力される。
【００４９】
（４）装置入力ポート１０４に入力される光信号λ１、λ２、λ３、λ４はそれぞれ、第２の波長変換器５１３を介して装置出力ポート７０４に、第２の波長変換器５０２を介して装置出力ポート７０１に、第２の波長変換器５０７を介して装置出力ポート７０２に、第２の波長変換器５１２を介して装置出力ポート７０３に出力される。
【００５０】
上記（１）〜（４）がどのように実現されるか、以下に具体的に説明する。
各装置入力ポート１０１〜１０４に入力する波長多重された４波の光信号は、波長分離器２０１〜２０４によって分離され、分離された各波長の光信号は第１の波長変換器３０１〜３１６に導かれ、それぞれ４×４光スイッチ８０１〜８０４の入力ポートに入力される。
【００５１】
４×４光スイッチ８０１〜８０４の出力ポート９０１〜９１６と装置出力ポート７０１〜７０４は、光の波長によって表５のように接続することができる。
従って、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ１は、波長変換器３０１によって波長λ１に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０１に出力することにより、第２の波長変換器５０１に導かれ、同５０１によってλ１に波長変換されたのち、光合波器６０１を介して装置出力ポート７０１に出力される。
【００５２】
同様に、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ２は、波長変換器３０２によって波長λ３に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０２に出力することにより、第２の波長変換器５０６に導かれ、同５０６によってλ２に波長変換されたのち、光合波器６０２を介して装置出力ポート７０２に出力される。
【００５３】
同様に、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ３は、波長変換器３０３によって波長λ１に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０３に出力することにより、第２の波長変換器５１１に導かれ、同５１１によってλ３に波長変換されたのち、光合波器６０３を介して装置出力ポート７０３に出力される。
【００５４】
同様に、装置入力ポート１０１に入力された光信号λ４は、波長変換器３０４によって波長λ３に波長変換したのちに、４×４光スイッチ８０１の出力ポート９０４に出力することにより、第２の波長変換器５１６に導かれ、同５１６によってλ４に波長変換されたのち、光合波捲６０４を介して装置出力ポート７０４に出力される。
【００５５】
同様に、装置入力ポート１０２に入力された光信号λ１〜λ４は、表５に則って、第１の波長変換器によって所望の波長に変換したのちに４×４光スイッチ８０２の所望の出力ポート９０５〜９０８に出力することにより、目的の第２の波長変換器に導かれ、第２の波長変換器によって所望の波長に波長変換されたのち、光合波器６０１〜６０４を介して装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００５６】
同様に、装置入力ポート１０３に入力された光信号λ１〜λ４は、表５に則って、第１の波長変換器によって所望の波長に変換したのちに４×４光スイッチ８０３の所望の出力ポート９０９〜９１２に出力することにより、目的の第２の波長変換器に導かれ、第２の波長変換器によって所望の波長に波長変換されたのち、光合波器６０１〜６０４を介して装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００５７】
同様に、装置入力ポート１０４に入力された光信号λ１〜λ４は、表５に則って、第１の波長変換器によって所望の波長に変換したのちに４×４光スイッチ８０４の所望の出力ポート９１３〜９１６に出力することにより、目的の第２の波長変換器に導かれ、第２の波長変換器によって所望の波長に波長変換されたのち、光合波器６０１〜６０４を介して装置出力ポート７０１〜７０４に出力される。
【００５８】
本実施例では、一つのケースのみについて説明したが、表５又は表６に示した規則に基づいて、各第１の波長変換器３０１〜３１６の波長変換波長、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、及び各第２の波長変換器５０１〜５１６の波長変換波長を設定することにより、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置入力ポートに接続された光合波器の入力ポートに出力することができ、光クロスコネクト装置として動作する。
【００５９】
以上のように、本発明の光クロスコネクト装置は、入出力ポート数をそれぞれＮ個、各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重波長数をＭ個とすると、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧ（Ｓは整数）に必要な入出力ポート数は、それぞれＭ、即ちＳ＝Ｍであり、またそれに伴ってルーティングに必要となる波長数は、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がある場合にはＭ個、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がない場合に２Ｍ−１となる。
【００６０】
一方、従来技術によって実現される光クロスコネクト装置では、入出力ポート数をそれぞれＮ個、各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重波長数をＭ個とすると、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧの入出力ポート数は、それぞれＭ×Ｎであり、それに伴ってルーティングに必要な波長数は、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がある場合にはＭ×Ｎ個、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧに波長周回性がない場合に２Ｍ×Ｎ−１となる。
【００６１】
本実施例の構成、即ちＮ＝４，Ｍ＝４を用いて、本発明と従来技術を比較すると、本発明による光クロスコネクト装置では、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧ（Ｓは整数）に必要な入出力ポート数は、それぞれ４、即ちＳ＝４であり、またそれに伴ってルーティングに必要となる波長数は、４×４−ＡＷＧに波長周回性がある場合には４個、４×４−ＡＷＧに波長周回性がない場合に７となる。
【００６２】
一方従来技術では、Ｓ×Ｓ−ＡＷＧ（Ｓは整数）に必要な入出力ポート数は、それぞれ１６、即ちＳ＝１６であり、またそれに伴ってルーティングに必要となる波長数は、４×４−ＡＷＧに波長周回性がある場合には１６個、４×４−ＡＷＧに波長周回性がない場合には、３１個となる。
【００６３】
以上からも明らかなように、本発明の光クロスコネクトは、入力ポート数の増加及び各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重度の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数並びにルーティングに必要な波長数の増加を大幅に抑圧することが可能である。
また、従来技術において問題となっていた、波長周回性ＡＷＧのポート数の増加に伴って起きる、光信号の変調帯域の制限並びにポート間クロストークの問題を回避することができる。
よって、本発明は拡張性の優れた光クロスコネクト装置を提供することが可能である。
【００６４】
〔第２実施例〕
本発明の光クロスコネクト装置の第２の形態を図３に示す。
図１の本発明の第１の実施例とは、第１の波長変換器３０１〜３１６と４×４光スイッチ８０１〜８０４の配置関係が異なっており、波長分離器２０１〜２０４の各出力ポートは４×４光スイッチ８０１〜８０４の入力ポートに接続され、４×４光スイッチ８０１〜８０４の各出力ポートには、第１の波長変換器３０１〜３１６が接続されている。
【００６５】
第１の波長変換器３０１〜３１６の各出力ポートは、図３に示されているように、光ファイバ１０００を介して、４×４アレイ導波路回折格子４０１〜４０４の入力ポートに接続されている。
その他については、本発明の第１実施例の図１と同じである。
図を簡略化するために、第１実施例と同様に、第１及び第２の波長変換器３０１〜３１６，５０１〜５１６並びに４×４光スイッチ８０１〜８０４を制御する制御装置は省略した。
また同様に、第１の波長変換器３０１〜３１６及び第２の波長変換器５０１〜５１６に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源についても図から省略した。
【００６６】
本発明の第一実施例と同様に、表２、表３、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、表７では、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００６７】
【表７】
表７は、第二実施例において第一の波長変換器３０１〜３１６と第二の波長変換器５０１〜５１６の波長周回性をもつＮ×Ｎ−ＡＷＧ４０１〜４０４を介した波長による接続関係を示す表である。
例えば、第１の波長変換器３１０は、第２の波長変換器５０２と４×４−ＡＷＧ４０３を介して波長λ４で結ばれ、装置出力ポート７０１から出力する。
【００６９】
また表８では、表２、表４、並びに上記で説明した第２の波長変換器の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもたない４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示した。
【００７０】
【表８】
表８は、第二実施例において第一の波長変換器３０１〜３１６と第二の波長変換器５０１〜５１６の波長周回性をもたないＮ×Ｎ−ＡＷＧ４０１〜４０４を介した波長による接続関係を示す表である。
本発明の第一実施例と同じように、表５又は表６に示した規則に基づいて、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、各第１の波長変換器３０１〜３１６の波長変換波長、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、及び各第２の波長変換器５０１〜５１６の波長変換波長を設定することにより、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置入力ポートに接続された光合波器の入力ポートに出力することができ、光クロスコネクト装置として動作する。
【００７２】
〔実施例３〕
本発明の光クロスコネクト装置の第３の形態を図４に示す。
図１の本発明の第１の実施例とは、４×４光スイッチ８０１〜８０４がないことだけが異なっている。
波長分離器２０１〜２０４の各出力ポートには第１の波長変換器３０１〜３１６が接続されている。
【００７３】
第１の波長変換器３０１〜３１６の各出力ポートは、図４に示されているように、光ファイバ１０００を介して、４×４アレイ導波路回折格子の入力ポートに接続されている。
その他については、本発明の第１実施例の図１と同じである。
図を簡略化するために、第１実施例同様に、第１及び第２の波長変換器並びに４×４光スイッチを制御する制御装置は省略した。
また同様に、第１の波長変換器及び第２の波長変換器に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源についても図から省略した。
【００７４】
本発明の第二実施例と同様に、表２、表３、並びに上記で説明した第２の波長変換器５０１〜５１６の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、表７では、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもつ４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示している。例えば、第１の波長変換器３１０は、第２の波長変換器５０２と４×４−ＡＷＧ４０３を介して波長λ４で結ばれ、装置出力ポート７０１から出力する。
【００７５】
また表８では、表２、表４、並びに上記で説明した第２の波長変換器５０１〜５１６の各々と装置出力ポート７０１〜７０４の関係をもとに、第１の波長変換器３０１〜３１６と第２の波長変換器５０１〜５１６が波長周回性をもたない４×４−ＡＷＧ４０１〜４０４を介して波長によってどのように結ばれているか、また更に、第１の波長変換器３０１〜３１６と装置出力ポート７０１〜７０４が波長によってどのように結ばれているか、を示している。
【００７６】
本実施例は、本発明の第一及び第二実施例と異なり、表５又は表６に示した規則に基づいて、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、各第１の波長変換器３０１〜３１６の波長変換波長、各４×４光スイッチ８０１〜８０４の入出力ポートの接続状態、及び各第２の波長変換器５０１〜５１６の波長変換波長を設定することにより、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置入力ポートに接続された光合波器の入力ポートに出力することはできないが、各装置入力ポートに入力される波長多重光信号の各波長を、任意の組み合わせで各装置出力ポート７０１〜７０４に出力することができる。
即ち、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の装置出力ポート７０１〜７０４に出力する光クロスコネクト装置として動作する。
【００７７】
〔波長変換器３０１〜３１６、同５０１〜５１６の構成例〕
図５〜８は、本発明の第１実施例〜第３実施例において用いる波長変換器３０１〜３１６、同５０１〜５１６の構成例を示す。
但し、波長変換器３０１〜３１６、同５０１〜５１６についてのすべてが同じ形態の波長変換器を必ずしも使用する必要はない。
図５は、半導体光増幅素子を用いた相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路で構成されている。
【００７８】
波長変換器の入力ポート１０１０に入力した波長可変光源から供給される波長λcwの連続光（被変換光）は、光アイソレータ１２００を透過後、光カプラ１３００−１によって分岐され半導体光増幅素子１１００−１及び１１００−２に入力される。
一方、波長λSの光信号（強度変調光信号）は、波長変換器の入力ポート１０１１より入力し、光カプラ１３００−２を介して、半導体光増幅素子１１００−１に入力される。
２つの半導体光増幅素子１１０１−１，１１００−２の出力光は、光カプラ１３００−３によりマッハツェンダ干渉計が構成される。
【００７９】
半導体光増幅素子１１００−１に光信号（強度光信号）が入力すると、光信号の光強度レベルの強弱によって、半導体光増幅素子１１００−１の屈折率が変化し、通過する入力ポート１０１０から入力した連続光の位相が変化する。
そのために、２つの半導体光増幅素子１１００−１，１１００−２の出力端に取り出される各連続光の位相は異なり、光カプラ１３００−３で結合すると位相変化が強度変化として現れ、波長変換器の出力ポート１０１２には、光信号（強度変調光信号）と同一論理（又は反転論理）の強度変調された波長λCWの光が波長変換光として出力される。
【００８０】
半導体光増幅素子を用いた相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路で構成される波長変換器の他の例を、図６に示す。
光信号λSが入力する光カプラ１３００−２の位置が違う点と、光カプラ１３００−３の出力端に、光信号λSを除去する光フィルタ１４００がある点が、図５の構成の波長変換器と異なる。
光アイソレータ１２００はなくてもよい。
強度変調された光信号の波長λSが連続光の波長λcwに変換される動作は、図５の構成の波長変換器のマッハツェンダ干渉計型波長変換回路と同じである。
【００８１】
なお、上記では半導体光増幅素子を用いた波長変換器として、半導体光増幅素子の相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路を用いた例を示したが、半導体光増幅素子の相互利得変調特性を利用した波長変換器も利用することができる。
また、上記の半導体光増幅素子の物理特性を利用しない波長変換器としては、図７や図８がある。
図７の波長変換器では、入力する光信号を光受信器１５００によって電気信号に変換したのちに、この電気信号を用いて光変調器駆動用ドライバ電子回路１６００を駆動し、光変調器１８００に波長可変光源より供給されている連続光を変調する。
これにより、波長λSの光信号は、波長λCWの光信号に波長変換される。
【００８２】
図８の波長変換器では、入力する光信号を光受信器１５００によって電気信号に変換したのちに、この電気信号を用いてレーザ変調用ドライバ電子回路１６１０を駆動し、波長可変光源１７００の光（波長λcw）を変調する。
これにより、波長λSの光信号は、波長λCWの光信号に波長変換される。
【００８３】
〔波長可変光源の構成例〕
本発明の第１実施例〜第３実施例において用いる、第１の波長変換器及び第２の波長変換器に、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給する波長可変光源の例としては、多電極回折格子分布反射型半導体レーザや図９に示す構成がある。
多電極回折格子分布反射型半導体レーザでは、半導体レーザに設けられた電極からの電流注入によって光の位相やブラッグ波長を変化させ、発振する光の波長を調整することができる。
【００８４】
一方、図９に示す波長可変光源は、複数の波長変換器が共有することができる構成になっている。
即ち、この共有型波長可変光源３０００は、異なる波長の連続光を発光するＮ個（図９ではＮ＝４の場合を示している）の単一波長光源３１００−１〜３１００−４と、Ｎ個の単一波長光源３１００−１〜３１００−４が入力ポートに接続された光合波器３４００と、光合波器３４００の出力ポートが接続された光分流器３３００と、光分流器３３００の各出力ポートに接続された光分波器３５００−１〜３５００−３と、Ｎ個の入力ポートと１個の出力ポートをもつＮ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３とによって構成されている。
【００８５】
Ｎ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３の出力ポートは、波長変換器の連続光を入力すべき所望のポートに接続される。
異なる波長の連続光を発光する単一波長光源３１００−１〜３１００−４からの連続光は、光合波器３４００、光カプラ３３００、光分波器３５００−１〜３５００−３を介して、図９に示すように、Ｎ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３の各入力ポートに各波長に分かれて入力される。
Ｎ×１光スイッチ３２００−１〜３２００−３を制御することにより、所望の波長の連続光を波長変換器に供給することができる。
図９に示した波長可変光源３０００は、連続光を発光する単一波長光源３１００−１〜３１００−４を本発明の光クロスコネクト装置内にある波長変換器で共有することができる。
【００８６】
このように説明したように本発明は、ポート数の増加に対して柔軟な拡張性を有する光クロスコネクト装置に関するもので、従来のポート数の大きい一つのＡＷＧに替えて、ポート数の小さい複数のＡＷＧを組み合わせる点が最大の利点である。
特に、製造可能なＡＷＧのポート数には制限があり、また、ポート数の増加に伴いＡＷＧの隣接するポート間の波長間隔が小さくなると、変調帯域の制限／ポート間クロストークの増大等の問題が生じるが、本発明の構成によればそのような問題を解消することが可能となる。
【００８７】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の光クロスコネクト装置においては、入力ポート数の増加及び各入力ポートに入力される波長多重光信号の多重度の増加にともなって、波長周回性ＡＷＧの入出力ポート数並びにルーティングに必要な波長数の増加を大幅に抑えることが可能である。
またこれにより、従来技術において問題となっていた、波長周回性ＡＷＧのポート数の増加に伴って起きる、光信号の変調帯域の制限並びにポート間クロストークの問題を回避することができる。
以上のように、本発明は拡張性の優れた光クロスコネクト装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例の光クロスコネクト装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施例の接続形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第二実施例の光クロスコネクト装置を示すブロック図である。
【図４】本発明の第三実施例の光クロスコネクト装置を示すブロック図である。
【図５】波長変換器の構成図である。
【図６】波長変換器の構成図である。
【図７】波長変換器の構成図である。
【図８】波長変換器の構成図である。
【図９】波長可変光源の構成図である。
【図１０】従来の技術の説明図である。
【図１１】光パスルーティング技術の説明図である。
【図１２】従来技術において波長周回性ＡＷＧの入出力ポート間の波長関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１〜１０４ 装置入力ポート
２０１〜２０４ 波長分離器
３０１〜３１６ 第１の波長変換器
４０１〜４０４ アレイ導波路回折格子
５０１〜５１６ 第２の波長変換器
６０１〜６０４ 光合波器
７０１〜７０４ 装置出力ポート
８０１〜８０４ ４×４光スイッチ
９０１〜９１６ ４×４光スイッチの出力ポート
１０００ 光ファイバ
１０１０，１０１１ 波長変換器の入力ポート
１０１２ 波長変換器の出力ポート
１１００−１，１１００−２ 半導体光増幅素子
１２００ 光アイソレータ
１３００−１，１３００−２，１３００−３ 光カプラ
１４００ 光フィルタ
１５００ 光受信器
１６００ 光変調気駆動用ドライバ電子回路
１６１０ レーザ変調用ドライバ電子回路
１７００ 波長可変光源
１８００ 光変調器
２０００ 電気信号線
３０００ 波長可変光源
３１００−１〜３１００−４ 単一波長光源
３２００−１〜３２００−３ Ｎ×１光スイッチ
３３００ 光分流器
３４００ 光合波器
３５００−１〜３５００−３ 光分波器
４０００ １６×１６波長周回性アレイ導波路回折格子
Claims (10)
- Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、
前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、
前記波長分離器の出力ポートには第１の波長変換器が接続され、
前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、
前記波長分離器の各出力ポートに接続された前記波長変換器の出力ポートは、Ｋ（Ｍ以上の整数）個の入力ポート及びＫ個の出力ポートを有し、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できるＫ×Ｋ光スイッチのいずれか一つの入力ポートに光導波路を介して接続され、
前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、
前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、
前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、
前記光スイッチの後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長が入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、前記光スイッチの各出力ポートはそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに接続され、
同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続されていることを特徴とする光クロスコネクト装置。 - Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、
前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、
前記波長分離器の各出力ポートは、Ｋ（Ｍ以上の整数）個の入力ポート及びＫ個の出力ポートを有し、入力ポートと出力ポートが任意の１対１接続を形成できるＫ×Ｋ光スイッチの適当な入力ポートに光導波路を介して接続され、
前記Ｋ×Ｋ光スイッチの各出力ポートには、第１の波長変換器が接続され、
前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、
前記第１の波長変換器の後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、
同一の前記Ｋ×Ｋ光スイッチの各出力ポートに接続された前記第１の波長変換器はそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに光導波路を介して接続され、
前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、
前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、
同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続され、
前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給されていることを特徴とする光クロスコネクト装置。 - Ｎ（２以上の任意の整数）個の装置入力ポート及びＮ個の装置出力ポートを有し、各装置入力ポートに入力する波長多重された光信号を所望の前記装置出力ポートに出力する光クロスコネクト装置であって、
前記Ｎ個の各装置入力ポートには、Ｍ（１以上の任意の整数）波に波長多重された波長多重光信号を波長分離する波長分離器の入力ポートが光導波路により接続され、
前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートには第１の波長変換器が光導波路を介して接続され、
前記第１の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、
前記Ｎ個の各装置出力ポートには、Ｌ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポートをもつ光合波器の出力ポートが光導波路を介して接続され、
前記光合波器の適当なＭ個の入力ポートには、第２の波長変換器の出力ポートが光導波路を介して接続され、
前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートの後段には、Ｉ（Ｍ以上の任意の整数）個の入力ポート及びＩ個の出力ポートを有し、一つの入力ポートに入力された光はその波長に応じてそれぞれ異なる出力ポートに出力され、かつ一つの出力ポートから出力される光の波長は入力ポート毎に異なるＩ×Ｉアレイ導波路回折格子をＪ（Ｍ以上の任意の整数）個具備し、
同一の前記波長分離器の適当なＭ個の出力ポートに接続された前記第１の波長変換器の出力ポートはそれぞれ、異なる前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子の適当な入力ポートに接続され、
同一の前記Ｉ×Ｉアレイ導波路回折格子にある出力ポートはそれぞれ、異なる前記光合波器の入力ポートに接続された適当な前記第２の波長変換器の入力ポートに光導波路を介して接続され、
前記第２の波長変換器には、適当な光強度をもつ所望の波長の連続光を供給することができる波長可変光源から所望の波長の光が供給され、
ていることを特徴とする光クロスコネクト装置。 - 請求項１又は２に記載の光クロスコネクト装置において、
前記第１の波長変換器の変換波長、前記Ｋ×Ｋ光スイッチの接続形態、前記波長可変光源の波長並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする光クロスコネクト装置。 - 請求項３に記載の光クロスコネクト装置において、
前記第１の波長変換器の変換波長並びに前記第２の波長変換器の変換波長を制御する制御装置を具備していることを特徴とする光クロスコネクト装置。 - 請求項１乃至５のいずれか記載の光クロスコネクト装置において、
前記波長変換器は、半導体光増幅素子を用いた相互位相変調特性を利用するマッハツェンダ干渉計型波長変換回路で構成されていること特徴とする光クロスコネクト装置。 - 請求項１乃至５のいずれか記載の光クロスコネクト装置において、
前記波長変換器は、半導体光増幅素子の相互利得変調特性を利用した波長変換回路で構成されていること特徴とする光クロスコネクト装置。 - 請求項１乃至５のいずれか記載の光クロスコネクト装置において、
前記波長変換器は、入力する光信号を電気信号に変換する光電気変換器と、前記光電気変換器の電気信号によって駆動する光変調器で構成されていることを特徴とする光クロスコネクト装置。 - 請求項１乃至８のいずれか記載の光クロスコネクト装置において、
前記波長可変光源は、多電極回折格子分布反射型半導体レーザであることを特徴とする光クロスコネクト装置。 - 請求項１乃至８のいずれか記載の光クロスコネクト装置において、
前記波長可変光源は、
異なる波長の連続光を発光するＮ（１以上の整数）個の単体光源と、
前記複数の単体光源が入力ポートに接続された光合波器と、
前記光合波器の出力ポートが接続された光分流器と、
前記光分流器の各出力ポートに接続された光分波器と、
前記光分波器の各出力ポートに接続された、Ｎ個の入力ポート、１個の出力ポートをもつＮ×１光スイッチとによって構成されていることを特徴とする光クロスコネクト装置。
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