JP4000251B2 - 光信号交換装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速・大容量のWDMシステムにおける光クロスコネクト装置、光アド／ドロップ装置、波長ルータ装置等として用いて好適の、光信号交換装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量光通信網を構築する有力な手段として波長分割多重 (WDM: Wavelength Division Multiplexing) 方式があり、近年、インターネットの爆発的な普及とともに、そのトラフィックが爆発的に増加している。
図１４は上述のＷＤＭ方式による基幹光ネットワークとしての一般的な光クロスコネクト (OXC: Optical Cross-Connect)システムを模式的に示す図であり、この図１４に示すＯＸＣシステム１００は、複数の光スイッチエレメント（図１４中においては４つのクロスコネクト装置１０１−１〜１０１−４）が、光ファイバ１０２により相互に接続されてなるものである。光スイッチエレメント１０１−１〜１０１−４は、波長多重された光信号が光ファイバを通じて入力されると、波長単位で光信号の方路を切り替えるとともに、同一方路の光信号について波長多重して伝送し得るものである。
【０００３】
この図１４に示すＯＸＣシステム１００においては、ある通信ルートをなす光ファイバに障害が発生した場合、即時に予備の光ファイバ１０２や別ルートの光ファイバ１０２に自動的に迂回してシステムを高速に復旧させることができる他、波長単位での光パスの編集、波長変換可能な特徴を有する。
ついで、図１５はＷＤＭ方式による一般的な光アド／ドロップ(OADM: Optical Add/Drop Multiplexing)リングシステム２００を模式的に示す図であり、この図１５に示すＯＡＤＭリングシステム２００は、複数の（図１５中においては５つの光スイッチエレメント２０１−１〜２０１−５が光ファイバ２０６を通じてリング状に接続されてなるもので、各光スイッチエレメント２０１−１，２０１−３，２０１−４の配下にはそれぞれルータ２０２〜２０４が収容され、光スイッチエレメント２０１−１の配下には他の光スイッチ２０１−６が、光スイッチエレメント２０１−５の配下にはＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）伝送装置２０５が、それぞれ収容される。
【０００４】
このような構成を持つＯＡＤＭリングシステム２００は、基幹ネットワークの下位に位置する県内・都市網で用いられ、1波長ごとの光信号を電気信号に変換することなく、そのまま任意に出し入れできるようになっている。即ち、ある地点でトラフィックが増加した場合に、波長の割り当てをダイナミックに変更することによって帯域を自動的に拡張し，転送可能容量を増やすなど，ユーザーの利用状況に合わせてネットワーク構成を自動的に変更させること可能である。
【０００５】
これらのＯＸＣシステム１００、ＯＡＤＭシステム２００における光スイッチエレメント１１０は、例えば図１６に示すような構成を有している。即ち、この図１６に示す光スイッチエレメント１１０は、光増幅器１１１，光分波器１１２，光スイッチ１１３，可変光減衰器１１４，光合波器１１５，光増幅器１１６および利得等化器１１７を備えて構成される。
【０００６】
このように構成された光スイッチエレメント１１０においては、光増幅器１１１において光ファイバを通じて長距離伝送後に低下した光レベルを増幅し、光分波器１１２において光増幅器１１１からの波長多重光信号を波長分波し、光スイッチ１１３において分波された波長の光信号について所望の交換（スイッチング）を行なう。即ち、光スイッチ１１３の有する機能に応じて各波長の光信号について光クロスコネクト処理やアド／ドロップ処理を行なう。
【０００７】
また、可変光減衰器１１４では光スイッチ１１３にてスイッチングがなされた（図１５の場合にはリング伝送系の）各波長の光信号のレベルを等化減衰させ、光合波器１１５ではレベルが等化減衰された各波長の光信号について波長多重し、光増幅器１１６においては波長多重された光信号について増幅する。また、利得等化器１１７では、光増幅器１１６にて増幅された光信号を伝送先の装置に伝送する前段において、送信波長による利得のバラツキを等化する。
【０００８】
上述の図１４，図１５に示すようＯＸＣシステム１００やＯＡＤＭシステム２００等のWDMシステムは、光ファイバを介して遠隔した装置間で波長多重光信号を伝送するものであり、各波長の光レベルにバラツキがあると、伝送路上での光の減衰等により、伝送帯域の狭小化、信号のＳＮＲ（信号対雑音比）の劣化を招くことになる。
【０００９】
また、現在、上述の光増幅器１１２，１１６として一般に用いられているエルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)は、このＥＤＦＡ単体における利得帯域は数十nm程度であるが、多段に接続された場合にはその波長利得特性が強調され利得偏差が生じ、利得帯域が極端に狭まることが知られている。さらに、ＥＤＦＡによる光増幅では、インコヒレントな自然放出光が発生し、わずかでも利得の低い波長は、利得の高い近接波長の自然放出光に埋もれる形となり、ＳＮＲ（信号対雑音比）が劣化することが知られている。
【００１０】
従って、光増幅器１１２，１１６には多段に接続した場合にもＳＮＲ劣化を保障するような利得平坦性が望まれるが、一般にＥＤＦＡはその波長帯域内に２つのピークを持った波長利得特性を示し、特性そのものが平坦な特性を持つものではない。
可変光減衰器１１４は、上述の光増幅器１１１の増幅結果として図１７における（ａ）に示すようなレベルのバラツキが生じた各波長の光信号について、（ｂ）に示すように等化減衰させるものである。なお、図１７中において利得等化器１１７の図示は説明の簡便化のため省略している。
【００１１】
また、利得等化器１１７は、光増幅器１１６の増幅結果として図１８における（ａ）に示すようなバラツキが生じた波長多重光信号の光レベルを、利得等化処理［即ち、（ｂ）に示すような光増幅器１１６における波長利得特性の逆特性の信号処理］を行なうことによって、（ｃ）に示すように等化するものである。なお、図１８中において可変減衰器１１４の図示は説明の簡便化のため省略している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の図１６に示すような光スイッチエレメント１１０においては、可変減衰器１１４および利得等化器１１７によって以下に示すような課題がある。
上述したように、図１６に示す利得等化器１１７は、ＥＤＦＡとしての光増幅器１１６の後段に挿入されたファブリペロ・エタロン・フィルタやファイバグレーティング (FBG: Fiber Bragg Grating) 等からなる光フィルタにより実現されるが、実際のＥＤＦＡの波長利得特性は複雑であり、この逆特性にフィルタ特性を合わせてフィルタを構成することは非常に困難であった。
【００１３】
また、フーリエ級数近似を行い、各フーリエ級数項に対応した複数の光フィルタを合成することにより、ある程度高精度な利得等化フィルタを実現可能であるが、精度を向上させるには、光フィルタを多段に用いる必要があり、伝送損失の増加およびシステム規模の増大を招いていた。
さらに、上述のごとき可変光減衰器１１４としては、各波長の光信号が伝搬する並列の光導波路中に各々マッハツェンダ干渉計や半導体光増幅器 (SOA: Semiconductor Optical Amplifier) ゲートを設け、それらを制御することで実現されているが、光導波路を用いるため波長依存性および偏向依存性を保障することが困難となる課題がある。
【００１４】
また、上述の図１６に示すような構成では、光スイッチ１１３ごとに上述の可変光減衰器１１４および利得等化器１１７の双方をそなえて構成することが必要となり、システム規模の増大を招くという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、可変光減衰器ならびに利得等化器をその入力側および出力側にそなえることなく、経済化・小型化を測るとともに、広帯域でＳＮＲの劣化を低減できるようにした、光信号交換装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の光信号交換装置は、複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、該駆動制御手段が、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成され、該駆動制御手段が、前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタすることにより、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタする光検出手段と、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、をそなえるとともに、該レベル制御部が、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光検出手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成され、かつ、該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御するように構成されたことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の光信号交換装置は、複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、該駆動制御手段が、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成され、該駆動制御手段が、前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタすることにより、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタする光検出手段と、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、をそなえるとともに、該レベル制御部が、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光検出手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成され、かつ、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号のレベル・利得等化減衰量を算出し、前記算出されたレベル・利得等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルをフィードバック制御するように構成されたことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の光信号交換装置の制御方法は、上述の場合と同様の複数の入力ポートおよび出力ポートと、偏向手段と、メモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成され、かつ、該レベル制御ステップは、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタし、該モニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御することを特徴としている。
さらに、本発明の光信号交換装置の制御方法は、複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成され、かつ、該レベル制御ステップは、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタし、該モニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号のレベル・利得等化減衰量を算出し、前記算出されたレベル・利得等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルをフィードバック制御することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。
〔１〕光信号交換装置の構成の説明
本発明の一実施形態にかかる光信号交換装置は、前述の図１６に示す光スイッチエレメント１１０の光スイッチ１１３として適用しうるものであり、以下に示す本願発明の構成によって、光スイッチエレメント１１０に設けられた可変光減衰器１１４および利得等化器１１７の機能を光スイッチとしての光信号交換装置に含めたものである。
【００２０】
すなわち、図１は本実施形態にかかる光信号交換装置が適用された光スイッチエレメントを示すブロック図であり、この図１に示す光スイッチエレメント１０における光増幅器１１，光分波器１２，光合波器１５および光増幅器１６は、それぞれ、前述の図１６における光増幅器１１１，光分波器１１２，光合波器１１５および光増幅器１１６と同様の機能を有している。
【００２１】
ここで、本実施形態にかかる光信号交換装置１は、図１６に示す光スイッチ１１３と同様に、チャンネル毎の入力光信号について所望のスイッチングを行なうものであるが、詳細には光スイッチ２，光分岐カプラ部３，光検出器４，制御回路５，駆動回路６およびメモリ７をそなえて構成されている。尚、光分岐カプラ部３，光検出回路４，制御回路５および駆動回路６は、上述のメモリ７にて格納された偏向制御量に基づいて、光スイッチ２における各入力光信号の偏向状態を設定すべく光スイッチ２を駆動制御する駆動制御手段８として機能する。
【００２２】
ここで、光スイッチ（偏向手段）２は、光分波器１２にて分波（波長分割）されたチャンネル毎の入力光信号を対応する入力ポートから入力されて、これらの波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから交換後の光信号として出力するもので、詳細には、例えば図２に示すようなマイクロマシン（ＭＥＭＳ；Micro Electric Mechanical System）技術を適用した光学系により構成されている。
【００２３】
この図２に示す光スイッチ２は、複数（Ｎチャンネル；Ｎは２以上の整数）チャンネルの各入力光信号について整列する入力ポートとしてのＮ個のコリメータ２１を２次元に配置した入力コリメータアレイ２Ａと、入力コリメータアレイ２Ａからのチャンネル毎の入力光信号を偏向させるための第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃと、偏向された出力光信号を整列する出力ポートとしてのＮ個のコリメータ２２を２次元に配置した出力コリメータアレイ２Ｄと、をそなえて構成さえている。
【００２４】
なお、入力コリメータアレイ２Ａおよび出力コリメータアレイ２Ｄを構成する各コリメータ２１，２２にはそれぞれ、光ファイバ２５，２６が接続され、光分波器１２からの各入力信号光を対応する光ファイバ２５を通じてコリメータ２１に入力される一方、光ファイバ２６を通じて光合波器１５に対する出力信号光を出力するようになっている。
【００２５】
また、第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃはそれぞれ、後述の駆動回路６としてのアクチュエータにより角度調整可能なティルトミラー２３，２４を、コリメータ２１またはコリメータ２２の数Ｎに対応して平面上に配置されたものである。更に、本実施形態においては、入力コリメータアレイ２Ａおよび出力コリメータアレイ２Ｄを並列的に配置するとともに、第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃは互いに９０度の角度をなして配置する一方、入力コリメータアレイ２Ａおよび出力コリメータアレイ２Ｄと、各ミラーアレイ２Ｂ，２Ｃは、それぞれ４５度の角度をなして配置される。
【００２６】
これにより、入力コリメータアレイ２Ａにおけるコリメータ（入力ポート）２１を通じて入力された各入力光信号が、第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃにより角度が調整されたティルトミラー２３，２４を反射することによって、所望のコリメータ（出力ポート）２２を通じて出力光信号として出力できるようになっている。
【００２７】
さらに、メモリ（メモリ手段）７は、例えば図３に示すように、光スイッチ２における前記の各入力ポート（入力チャンネル）としてのコリメータ２１に対する出力ポート（出力チャンネル）としてのコリメータ２２の割り当てに応じた偏向制御量（駆動制御量）に関する情報をデータベース７Ａとして格納するものである。即ち、メモリ７の偏向制御量データベース７Ａにおいては、コリメータ２１の位置に対応して割り当てられた位置のコリメータ２２から出力信号光が出力できるように、当該切替対象となる入力光信号を反射する位置にあるティルトミラー２３，２４を角度調整するための情報を記憶するようになっている。
【００２８】
なお、メモリ７においては、初期状態における各チャンネルの割り当てに対応した偏向制御量としてのティルトミラー２３，２４の駆動制御量情報についても初期設定データベース７Ｂとして記憶している。
また、光分岐カプラ部（光分岐手段）３は、前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐するもので、個々の光ファイバ２６からの出力光信号を分岐する光カプラ３１により構成される。即ち、各光ファイバ２６には、出力光信号について分岐するための光カプラ３１がそれぞれ設けられて、一方を出力光信号として出力する一方、他方を出力光信号レベルのフィードバック制御のための光信号として出力するようになっている。
【００２９】
さらに、光検出器（光検出手段）４は、光分岐カプラ部３としての光カプラ３１で分岐された出力光信号を各々モニタするもので、例えば各出力光信号のレベルに応じた電気信号（フォトカレント；電流信号）を出力するフォトダイオードおよび、フォトカレントを電圧信号に変換して出力する電流／電圧変換器等により構成される。
【００３０】
また、駆動回路（駆動手段）６は、後述の制御回路５からの制御（ディジタル制御量）を受けて、これをアナログ制御量に変換することにより、上述の第１ミラーアレイ２Ｂを構成する各ティルトミラー２３および第２ミラーアレイ２Ｃを構成する各ティルトミラー２４の角度の可変制御するもので、例えばアクチュエータにより構成される。即ち、駆動回路６としてのアクチュエータにより、光スイッチ２における各入力光信号の偏向状態を駆動することができるようになっている。
【００３１】
また、制御回路（制御手段）５は、上述の光検出器４からの各出力光信号のモニタ結果と、メモリ７に格納された偏向制御量データとに基づいて、光スイッチ２における偏向状態を設定すべく駆動回路６を制御するものであり、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）等のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成することができる。また、制御回路５は、装置の初期状態においては、メモリ７の初期設定データベース７Ｂに記憶された、初期のチャンネル設定に対応した各ティルトミラー２３，２４の駆動制御量を読み出して駆動回路６を制御する初期制御部５３としての機能を有するが、本願発明の特徴となる切替制御部５１およびレベル制御部５２としての機能をも有している。
【００３２】
ここで、切替制御部５１は、入力ポートに対する出力ポートの割り当て（交換されるチャンネルの割り当て）の切替指示を受けると、当該チャンネルの切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量をメモリ７から読み出し、読み出した偏向制御量となるように光スイッチ２を制御するものである。
【００３３】
すなわち、切替制御部５１では、上述のチャンネル切替指示の対象となるティルトミラー２３，２４を角度調整するための、駆動回路６の駆動制御量についてメモリ７から読み出して、当該制御量で対象となるティルトミラー２３，２４の角度調整を行なうように駆動回路６を制御するようになっている。
また、レベル制御部５２は、切替制御部５１にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートとしてのコリメータ２２から出力される出力光信号のレベルを、光検出器４からのモニタ情報に基づいて、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するものであり、本実施形態においては、このフィードバック制御の態様（レベル等化モード）として、後で詳述する以下の３種類の態様を設定することができる。
【００３４】
▲１▼各出力ポートとしてのコリメータ２２から出力される出力光信号レベルの比較を行なって、各出力光信号のレベルを、比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、光スイッチ２における偏向状態をフィードバック制御する態様。
▲２▼光検出器４にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイス（本実施形態の場合には光増幅器１６）の波長利得特性とに基づいて、第１に比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させ、第２に上述の減衰された出力光信号レベルに加重して、当該光デバイス１６から出力される光信号について等化させるべく、各出力光信号のレベルを等化減衰させるべくフィードバック制御する態様。
【００３５】
▲３▼光検出器４にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートとしてのコリメータ２２の後段に接続される光デバイス１６の波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号をレベル・利得等化減衰させるための各出力光信号の等化減衰量を算出し、前記算出された等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルを等化減衰すべくフィードバック制御する態様。
【００３６】
したがって、上述の光スイッチ２のティルトミラー２３，２４により、レベル制御部５２からの制御を駆動回路６による駆動を通じて受けることにより、出力光信号を可変に等化減衰させる等化減衰部２−１として機能している。
なお、上述の光増幅器１６は、図４に示すように、合波器１６ｂにて励起光源１６ａからの励起光と合波された信号光がエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）１６ｃを伝搬することにより、増幅された信号光として出力するものであるが、利得一定制御部１６−５により、出力される信号光の利得が一定となるような利得一定制御を受けている。ここで、光分岐器１６−１，１６−２，Ｏ／Ｅ変換部１６−３，１６−４および利得一定制御部１６−５については、図１中は図示を省略している。
【００３７】
すなわち、光分岐器１６−１，１６−２において光増幅器１６による増幅前後の光信号を分岐して、Ｏ／Ｅ変換部１６−３，１６−４にてそれぞれの光信号について電気信号に変換し、利得一定制御部１６−５ではＯ／Ｅ変換部１６−３，１６−４からの電気信号に基づいて、増幅後の光信号が一定となるように励起光源１６ａからの励起光を制御するのである。
【００３８】
このような利得一定制御を受けている光増幅器１６においては、エルビウムドープファイバ１６ｃの反転分布状態が一定となるため、利得波長特性についても一定とすることができる。即ち、反転分布は、入力信号光パワー，励起光源１６ｂからの励起光パワーおよびエルビウムドープファイバ１６ｃの長さの関数であるが、ファイバ長を固定として所定の利得一定制御を行なっている下においては、この反転分布状態も計算できるので、光増幅器１６としての波長利得特性についても予め保持しておくことができるのである。
【００３９】
上述の▲２▼，▲３▼の制御態様においては、光信号交換装置１の後段に接続される光増幅器１６の波長利得特性に基づいた等化減衰制御を行なっているが、この光増幅器１６の波長利得特性は、上述のごとき利得一定制御を行なっている場合における当該光増幅器１６の利得Ｇに応じて、例えば図５に示すような波長利得特性データベース７Ｃとして、メモリ７に格納しておくことができる。
【００４０】
この図５に示すデータベース７Ｃにおいては、光増幅器１６が利得一定制御部１６−５にて一定制御が想定される利得Ｇ1，Ｇ2，…，Ｇmに応じて、各チャンネル♯１〜♯Ｎの出力光信号λ1〜λn（ｎ＝Ｎ）の利得値ｇ11〜ｇn1，ｇ12〜ｇn2，…，ｇ1m〜ｇnmを記憶するようになっている。
これにより、制御回路５のレベル制御部５２では、上述のメモリ７に格納された波長利得特性を読み取って、上述のごとき▲２▼または▲３▼の態様のフィードバック制御を行なうことで、ある程度リアルタイムな波長利得特性情報に基づくレベル制御を行なうことができる。
【００４１】
なお、この波長利得特性としては、上述のメモリ７の代わりに、例えば図６に示すように、光信号交換装置１の外部（光増幅器１６を利得一定制御する利得一定制御部１６−５内に設けられた波長利得特性データベース１６Ａ）から制御回路５のレベル制御部５２に入力されるように構成してもよい。
〔２〕制御回路５における制御の説明
上述のごとく構成された光信号交換装置１においては、コリメータ２１を通じて入力された各チャンネルの入力光信号は、駆動回路６により角度が設定されたティルトミラー２３，２４により偏向されて、それぞれ割り当てられたコリメータ２２を通じて出力される。
【００４２】
ここでは、切替制御部５１において、上述のチャンネル割り当て（入力側コリメータ２１に対する出力側コリメータ２２割り当て）における切替指示を受けた場合の切替制御部５１による制御、および切替制御部５１における制御の行なわれた後のレベル制御部５２によるフィードバック制御について、図７〜図１２を用いて説明する。
【００４３】
〔２−１〕切替制御部５１による制御の説明
まず、本実施形態にかかる光信号交換装置１のチャンネル切替時の制御について、図７（または図９，図１１）に示すフローチャートのステップＡ１〜Ａ１４に従って説明する。
すなわち、切替制御部５１では、チャンネル切替指示を受けると、当該切替指示の対象となるチャンネル情報（ＣＨ，入力ポートに対応する入力チャンネル情報および出力ポートに対応する出力チャンネル情報）をメモリ７のデータベース７Ａにアクセスすることにより読み出して（ステップＡ１）、決定された偏向角で光スイッチ（偏向手段）２のティルトミラー２３，２４が駆動されるように駆動回路６を制御する（切替制御ステップ，ステップＡ２，Ａ３）。
【００４４】
また、光検出器４において、チャンネル切替のあった出力光信号のレベルをモニタし、異常が無ければ、切替後の出力チャンネルから最適レベルの出力信号光が出力されるようにキャリブレーション制御を行なう（ステップＡ６〜ステップＡ１４）。換言すれば、切替制御部５１において、光検出器４にてモニタされた出力光信号レベルに基づいて、データベース７Ａから読み出した偏向制御量による偏向状態について段階的に変化させることによりキャリブレーション制御を行なう。
【００４５】
具体的には、切替制御部５１による駆動回路６の制御により、ティルトミラー２３，２４をなす偏向角をある方向に一定量変化させ（ステップＡ６）、そのときの受信レベルを光検出器４にて検出する（ステップＡ７）。ここで、切替制御部５１において変化前後の受信レベルを比較し、受信レベルが増加した場合には、同じ制御を繰り返す（ステップＡ８のＮＯルートからステップＡ６）。
【００４６】
また、受信レベルが減少した場合には、最適点（パワー最大点）を通り過ぎたと判断し偏向角を反対の方向に一定量変化し（ステップＡ８のＹＥＳルートからステップＡ９）、この反対方向の変化の前後で受信レベルを比較する（ステップＡ１０）。受信レベルがここで減少した場合には、誤動作が考えられるため制御をリセットし（ステップＡ１０のＹＥＳルートからステップＡ１１）、再スタートを行なう。
【００４７】
受信レベルが反対に増加した場合には、この点が最適点である可能性が高いため、偏向角の微調整動作をN回繰り返す（ステップＡ１２，ステップＡ１３のＮＯルートからステップＡ６）。フィードバック動作がN回以上連続した場合にはこの点が最適点と判断し（ステップＡ１３のＹＥＳルートからステップＡ１４）、次のレベル制御部５２によるレベル等化のステップに移行する。
【００４８】
〔２−２〕レベル制御部５２による制御の説明
上述のレベル制御部５２では、切替制御部５１におけるチャンネル切替指示に対する制御が行なわれた後の各コリメータ２２から出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、光スイッチ２の偏向状態（ティルトミラー２３，２４の角度）を前述の３つの態様（▲１▼〜▲３▼）でフィードバック制御するが（レベル制御ステップ）、各制御態様の詳細については以下の通りとなる。
【００４９】
〔２−２−１〕レベル制御部５２による第１の制御態様の説明
まず、第１の制御態様を図７のフローチャートのステップＢ１〜Ｂ７および図８を用いて説明することとする。
なお、ステップのＢ５−１〜Ｂ５−Ｎ，Ｂ６−１〜Ｂ６−ＮおよびＢ７−１〜Ｂ７−Ｎについては、ステップのＢ５，Ｂ６およびＢ７と記載している場合がある。
【００５０】
切替制御部５１による切替制御が終了すると、レベル等化モード情報の設定を参照して（ステップＢ１）、前述の▲１▼の態様によるレベル等化モードが設定されている場合には、ステップＢ１に続いて、各コリメータ２２から出力される出力信号光レベルをモニタし、それぞれを比較する（レベル比較ステップ）。
具体的には、上述の切替制御部５１による切替制御後の全チャンネルの受信レベルを光検出器４にて検出する（ステップＢ２）。なお、この光検出器４にて検出された全チャンネルの受信レベルは、例えば図８の（ａ）のようになる。
【００５１】
レベル等化を行なうための光レベルの閾値が例えばメモリ７に設定されている場合には、当該閾値と、各チャンネルの光レベルとを比較して、光レベルが閾値以下となるチャンネルについてはレベル等化の対象から除外する（ステップＢ３）。尚、このステップＢ３による閾値の比較については省略することも可能である。
【００５２】
閾値以上の光レベルを持つチャンネルの中で最低の光レベルとなるチャンネルをλrefとして選択すると〔ステップＢ４，図８の（ｂ）参照〕、このチャンネルの光レベルを基準にレベル等化を行なう。具体的には、この最低レベルと、最低レベルチャンネル以外のチャンネルの光レベルとを比較し、各チャンネルについて差分を検出する（ステップＢ５）。
【００５３】
次に、各コリメータ２２から出力される出力信号光のレベルを、比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、偏向状態をフィードバック制御する（減衰ステップ）。即ち、チャンネル毎に、累積された減衰量と差分とが一致するまで、光スイッチ２のティルトミラー２３，２４の偏向角をある方向に一定量変化させて光レベルを徐々に減衰させる（ステップＢ６，ステップＢ７）。これにより、光信号交換装置1における各チャンネル（波長）の出力光信号の光レベルは、最低レベルに均一化させることができる〔ステップＢ７，図８の（ｃ）参照〕。
【００５４】
〔２−２−２〕レベル制御部５２による第２の制御態様の説明
ついで、第２の制御態様を図７のフローチャートのステップＢ１１〜Ｂ２０および図９を用いて説明することとする。尚、前述した第１の制御態様の場合と同様、ステップのＢ１５−１〜Ｂ１５−Ｎ，…，Ｂ２０−１〜Ｂ２０−Ｎについては、ステップのＢ１５，…Ｂ２０と記載している場合がある。
【００５５】
切替制御部５１による切替制御が終了すると、レベル等化モード情報の設定を参照して（ステップＢ１１）、前述した▲２▼の態様によるレベル等化モードが設定されている場合には、ステップＢ１１に続いて、前述した第１の制御態様と同様に最低レベルＣＨを選択し〔レベル比較ステップ，図１０における（ｂ）参照〕、選択した最低レベルに各チャンネルの出力光信号〔図１０における（ａ）参照〕の光レベルを等化する〔減衰ステップ，ステップＢ１２〜Ｂ１７，図１０における（ｃ）参照〕。ステップＢ３に相当するステップＢ１３において閾値の比較を省略できることも同様である。
【００５６】
続いて、減衰ステップにて減衰された出力光信号レベルに加重して、記憶された利得等化減衰量情報（波長利得特性情報）に基づいて、光増幅器１６から出力される光信号について等化させるべく、偏向状態（ティルトミラー２３，２４の設定角度の状態）をフィードバック制御する（等化ステップ）。具体的には、光増幅器１６の波長利得特性を、メモリ７（または利得一定制御部１６−５；図６参照）のデータベース７Ｃ（または１６Ａ）を参照することにより読み出す（ステップＢ１８）。更に、レベル制御部５２では読み出した波長利得特性の逆特性を導出し、導出した逆特性に相当する各チャンネルのレベル減衰量を導出する。この各波長のゲインに応じた減衰量については、レベル制御部５２内の演算機能により求めることができる。
【００５７】
次に、チャンネル毎に、累積された減衰量と差分とが一致するまで、光スイッチ２のティルトミラー２３，２４の偏向角をある方向に一定量変化させて光レベルを徐々に減衰させる（ステップＢ１９，ステップＢ２０）。これにより、光スイッチ２に入力された光信号のレベル等化と、後段に接続した光増幅器１６の波長利得特性をキャンセルする利得等化を同時に実現し、光増幅器１６の出力は、各チャンネル（波長）の光レベルが均一な光信号となる〔図１０における（ｄ）参照〕。
【００５８】
〔２−２−３〕レベル制御部５２による第３の制御態様の説明
ついで、第３の制御態様を図１１のフローチャートのステップＢ２１〜Ｂ２７および図１２を用いて説明する。尚、前述した第１，第２の制御態様の場合と同様、ステップのＢ２４−１〜Ｂ２４−Ｎ，…，Ｂ２７−１〜Ｂ２７−Ｎについては、ステップのＢ２４，…Ｂ２７と記載している場合がある。
【００５９】
切替制御部５１による切替制御が終了すると、レベル等化モード情報の設定を参照して（ステップＢ２１）、前述した▲３▼の態様によるレベル等化モードが設定されている場合には、ステップＢ２１に続いて、全チャンネル♯１〜♯Ｎの受信レベルを検出（モニタ）する〔モニタステップ，ステップＢ２２，図１２における（ａ）参照〕。
【００６０】
続いて、モニタステップにてモニタされた各出力光信号レベルと各コリメータ２２の後段に接続される光増幅器１６の波長利得特性とから、当該光増幅器１６から出力される光信号を、レベル・利得等化減衰させるための各出力光信号の等化減衰量を算出する（算出ステップ）。
具体的には、後段に接続した光増幅器１６の波長利得特性情報を、メモリ７（または利得一定制御部１６−５；図６参照）のデータベース７Ｃ（または１６Ａ）を参照することにより読み出す〔ステップＢ２３，図１２における（ａ）の符号ｇ参照〕。そして、検出した光レベルと前記特性情報ｇとから、光増幅器１６出力後の各チャンネルの出力光信号における光レベルを予測する〔ステップＢ２４，図１２の（ｂ）参照〕。次に、各チャンネルにおける予測された光レベルを比較して、最低の予測光レベルとなるチャンネルλrefを選択し（図１２の（ｂ）参照）、チャンネルλref以外のチャンネルについては、当該チャンネルの予測光レベルとチャンネルλrefの予測光レベル（最低予測光レベル）との差分を算出する（ステップＢ２５）。
【００６１】
続いて、算出ステップにて算出された等化減衰量情報に基づいて、当該光増幅器１６から出力される光信号についてレベル・利得等化減衰させるべく、偏向状態（ティルトミラー２３，２４の設定角度の状態）をフィードバック制御する（等化減衰ステップ）。
具体的には、チャンネル毎に、累積された減衰量と差分とが一致するまで、光スイッチ２におけるティルトミラー２３，２４の偏向角をある方向に一定量変化させて光レベルを徐々に減衰させる（ステップＢ２６，ステップＢ２７）。これにより、光スイッチ２に入力した光信号のレベル等化〔図１２の（ｃ）参照〕と、後段に接続した光増幅器１６の波長利得特性をキャンセルする利得等化〔図１２の（ｄ）参照〕とを同時に実現することができる。
〔３〕本実施形態による効果の説明
このように、本実施形態にかかる光信号交換装置によれば、光信号交換装置内部の光結合効率を制御することにより、可変光減衰器を用いることなく各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた可変光減衰器の波長依存性、偏波依存性を考慮する必要がなくなり、柔軟なシステム設計が可能となる。
【００６２】
また、波長利得依存性を持つ光デバイスとしての光増幅器１６の後段に利得等化器を用いることなく、光増幅器１６出力の各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた利得等化器を構成するための光フィルタ特性を考慮する必要がなくなり、高精度なレベル等化が可能となる。したがって、帯域幅の劣化および光ＳＮＲの劣化を最小限にとどめ、信号伝送品質の低下を防ぐことができる。
【００６３】
また、波長多重伝送システムにおける光スイッチ２の後段に設けられていた可変光減衰器および利得等化器等の機能部を削減させることができるので、部品点数の削減・装置構成のためのコスト低廉化の観点からも、WDMシステムに寄与するところが大きい。
〔４〕その他
上述のレベル制御部５２による第１〜第３の制御態様においては、図７，９および１１に示すように、それぞれ各チャンネル♯１〜♯Ｎの出力信号光のレベルについての等化制御を並列的に行なうようになっているが、各チャンネル毎に、またはＮ／２以下の数チャンネルを単位として順次制御するようにしてもよい。
【００６４】
また、上述の本実施形態においては、光スイッチ（偏向手段）２として図２に示すような入力コリメータアレイ２Ａ，第１ミラーアレイ２Ｂ，第２ミラーアレイ２Ｃおよび出力コリメータアレイ２Ｄからなる光学系により構成しているが、本発明によればこれに限定されず、例えば図１３に示すような光学系により構成することもできる。
【００６５】
すなわち、この図１３に示すように、光スイッチ２として、波長多重されるチャンネル数に対応して配置された複数の入力コリメートレンズ（入力ポート）２Ｅおよび出力コリメートレンズ（出力ポート）２Ｆとともに、入力ポートまたは出力ポートの数に対応して同一平面上に並列した入力側電気光学材料（第１の光偏向素子）２Ｇおよび出力側電気光学材料（第２の光偏向素子）２Ｈを有する平面型光スイッチをそなえ、入力コリメートレンズ２Ｅからの入力光信号を、それぞれが対応する入力側電気光学材料２Ｇで屈折させた後に出力側電気光学材料２Ｈで屈折させ、割り当てられた出力コリメートレンズ２Ｆから出力されるように構成することとしてもよい。
【００６６】
なお、上述の電気光学材料２Ｇ，２Ｈは、駆動回路６から印加される電気信号によって、入射される光信号の偏向角を可変制御しうるものであり、このように構成された光スイッチ２により、小型の光スイッチ２としながら、制御回路５にてレベル等化，利得等化を行なうことができる。
さらに、上述の図１３の場合において、第１，第２偏向素子としては電気光学材料に限定されず、これ以外の公知の偏向素子を用いることも、もちろん可能である。
〔５〕付記
（付記１） 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、
前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから交換後の光信号として出力する偏向手段と、
該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、
該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく該偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、
該駆動制御手段が、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成されたことを
特徴とする、光信号交換装置。
【００６７】
（付記２） 該駆動制御手段が、
前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、
該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタする光検出手段と、
該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、
該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく該駆動手段を制御する制御手段とをそなえ、
該レベル制御部が、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光モニタ手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成されたことを
特徴とする、付記１記載の光信号交換装置。
【００６８】
（付記３） 該レベル制御部が、各出力ポートから出力される出力光信号レベルの比較を行なって、各出力光信号のレベルを、前記比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、付記１記載の光信号交換装置。
【００６９】
（付記４） 該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、付記２記載の光信号交換装置。
（付記５） 該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号の等化減衰量を算出し、前記算出された等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルを等化減衰すべくフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、付記２記載の光信号交換装置。
【００７０】
（付記６） 該メモリ手段が、各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性についても記憶しておき、該レベル制御部が、該メモリ手段にて記憶された波長利得特性を用いることにより前記フィードバック制御を行なうように構成されたことを特徴とする、付記４または５記載の光信号交換装置。
（付記７） 前記光デバイスが光増幅器であることを特徴とする、付記４〜６のいずれか一項記載の光信号交換装置。
【００７１】
（付記８） 該切替制御部が、該光検出手段にてモニタされた前記各出力光信号レベルに基づいて、前記読み出した偏向制御量による偏向状態をキャリブレーション制御すべく構成されたことを特徴とする、付記２記載の光信号交換装置。
（付記９） 該偏向手段が、上記複数の入力ポートからの入力光信号について整列する入力コリメータアレイと、該駆動手段による駆動により角度調整可能なティルトミラーを上記の入力ポートまたは出力ポートの数に対応して平面上に配置されて該入力コリメータアレイからのチャンネル毎の入力光信号を偏向させる第１ミラーアレイおよび第２ミラーアレイと、上記の第１ミラーアレイおよび第２ミラーアレイにて偏向された各出力光信号を整列して上記割り当てられた出力ポートに供給する出力コリメータアレイと、をそなえて構成されたことを特徴とする、付記１〜８のいずれか一項記載の光信号交換装置。
【００７２】
（付記１０） 該偏向手段が、上記複数の入力ポートおよび出力ポートとともに、上記の入力ポートまたは出力ポートの数に対応して同一平面上に並列した第１の光偏向素子および第２の光偏向素子を有する平面型光スイッチをそなえ、前記入力ポートからの入力光信号を、それぞれが対応する第1の光偏向素子で屈折させた後に第２の光偏向素子で屈折させ、前記割り当てられた出力ポートから出力されるように構成されたことを特徴とする、付記１〜８のいずれか一項記載の光信号交換装置。
【００７３】
（付記１１） 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、
該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成されたことを
特徴とする、光信号交換装置の制御方法。
【００７４】
（付記１２） 該レベル制御ステップが、
各出力ポートから出力される出力光信号レベルをモニタし、それぞれを比較するレベル比較ステップと、
各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、前記比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する減衰ステップとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１１記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７５】
（付記１３） 該メモリ手段が、各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性に基づき当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号の等化減衰量情報についても記憶しておき、
該レベル制御ステップが、
各出力ポートから出力される出力光信号レベルをモニタし、それぞれを比較するレベル比較ステップと、
各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、前記比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する減衰ステップと
前記減衰ステップにて減衰された出力光信号レベルに加重して、該メモリ手段にて記憶された利得等化減衰量情報に基づいて、当該光デバイスから出力される光信号について等化させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する等化ステップとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１１記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７６】
（付記１４） 該レベル制御ステップが、
各出力ポートから出力される出力光信号レベルをモニタするモニタステップと、
該モニタステップにてモニタされた各出力光信号レベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号をレベル・利得等化減衰させるための各出力光信号の等化減衰量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにて算出された等化減衰量情報に基づいて、当該光デバイスから出力される光信号について等化減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する等化減衰ステップとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１１記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７７】
（付記１５） 該レベル比較ステップにおいて、各出力ポートから出力される出力光信号レベルの比較を行なうにあたり、予め設定した閾値以下のレベルの出力光信号がある場合には、該閾値よりも大きいレベルの出力光信号の中でレベル比較を行なうことを特徴とする、付記１２または１３記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光信号交換装置およびその制御方法によれば、駆動制御手段の制御により、光信号交換装置内部の光結合効率を制御することができ、可変光減衰器を用いることなく各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた可変光減衰器の波長依存性、偏波依存性を考慮する必要がなくなり、柔軟なシステム設計が可能となる。
【００７９】
また、波長利得依存性を持つ光デバイスとしての光増幅器の後段に利得等化器を用いることなく、光増幅器出力の各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた利得等化器を構成するための光フィルタ特性を考慮する必要がなくなり、高精度なレベル等化が可能となる。したがって、帯域幅の劣化および光ＳＮＲの劣化を最小限にとどめ、信号伝送品質の低下を防ぐことができる。
【００８０】
また、ＷＤＭシステムにおけるＯＸＣシステムやＯＡＤＭシステムにおける光スイッチとして機能する偏向手段の後段に設けられていた可変光減衰器および利得等化器等の機能部を削減させることができるので、部品点数の削減させて、装置構成のためのコストを大幅に低廉化させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる光信号交換装置が適用された光スイッチエレメントを示すブロック図である。
【図２】本実施形態における光スイッチの構成例を示す模式図である。
【図３】本実施形態において光スイッチにおける入力側コリメータに対する出力側コリメータの割り当てに応じた偏向制御量に関するデータベースを示す図である。
【図４】本実施形態において利得一定制御される光増幅器を示すブロック図である。
【図５】本実施形態における波長利得特性に関するデータベースを示す図である。
【図６】本実施形態における変形例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態における切替制御部およびレベル制御部の第１の制御態様について説明するためのフローチャートである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態におけるレベル制御部の第１の制御態様について説明するための図である。
【図９】本実施形態における切替制御部およびレベル制御部の第２の制御態様について説明するためのフローチャートである。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるレベル制御部の第２の制御態様について説明するための図である。
【図１１】本実施形態における切替制御部およびレベル制御部の第３の制御態様について説明するためのフローチャートである。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるレベル制御部の第３の制御態様について説明するための図である。
【図１３】本実施形態における光スイッチの変形例を示す模式図である。
【図１４】ＷＤＭ方式による基幹光ネットワークとしての一般的な光クロスコネクトシステムを模式的に示す図である。
【図１５】ＷＤＭ方式による一般的な光アド／ドロップリングシステムを模式的に示す図である。
【図１６】図１４に示すＯＸＣシステムや図１５に示すＯＡＤＭシステムにおける光スイッチエレメントを示すブロック図である。
【図１７】図１５に示す光スイッチエレメントの課題について説明するための図である。
【図１８】図１５に示す光スイッチエレメントの課題について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 光信号交換装置
２ 光スイッチ（偏向手段）
２Ａ，２Ｄ コリメータアレイ
２Ｂ，２Ｃ ミラーアレイ
２Ｅ，２Ｆ コリメートレンズ
２Ｇ，２Ｈ 電気光学材料
２−１ 等化減衰部
３ 光分岐カプラ部（光分岐手段）
４ 光検出器（光検出手段）
５ 制御回路（制御手段）
６ 駆動回路（駆動手段）
７ メモリ（メモリ手段）
７Ａ〜７Ｃ，１６Ａ データベース
８ 駆動制御手段
１１，１６ 光増幅器
１２ 光分波器
１５ 光合波器
１６ａ 励起光源
１６ｂ 光合波器
１６ｃ エルビウムドープファイバ
１６−１，１６−２ 光分岐器
１６−３，１６−４ Ｏ／Ｅ変換部
１６−５ 利得一定制御部
２１ 入力側コリメータ
２２ 出力側コリメータ
２３，２４ ティルトミラー
２５，２６ 光ファイバ
３１ 光カプラ
５１ 切替制御部
５２ レベル制御部
５３ 初期設定部
１００ ＯＸＣシステム
１０１−１〜１０１−４ 光スイッチ
１０２ 光ファイバ
１１０ 光スイッチエレメント
１１１ 光増幅器
１１２ 光分波器
１１３ 光スイッチ
１１４ 可変光減衰器
１１５ 光合波器
１１６ 光増幅器
１１７ 利得等化器
２００ ＯＡＤＭシステム
２０１−１〜２０１−６ 光スイッチ
２０２〜２０４ ルータ
２０５ ＳＯＮＥＴ伝送装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速・大容量のWDMシステムにおける光クロスコネクト装置、光アド／ドロップ装置、波長ルータ装置等として用いて好適の、光信号交換装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量光通信網を構築する有力な手段として波長分割多重 (WDM: Wavelength Division Multiplexing) 方式があり、近年、インターネットの爆発的な普及とともに、そのトラフィックが爆発的に増加している。
図１４は上述のＷＤＭ方式による基幹光ネットワークとしての一般的な光クロスコネクト (OXC: Optical Cross-Connect)システムを模式的に示す図であり、この図１４に示すＯＸＣシステム１００は、複数の光スイッチエレメント（図１４中においては４つのクロスコネクト装置１０１−１〜１０１−４）が、光ファイバ１０２により相互に接続されてなるものである。光スイッチエレメント１０１−１〜１０１−４は、波長多重された光信号が光ファイバを通じて入力されると、波長単位で光信号の方路を切り替えるとともに、同一方路の光信号について波長多重して伝送し得るものである。
【０００３】
この図１４に示すＯＸＣシステム１００においては、ある通信ルートをなす光ファイバに障害が発生した場合、即時に予備の光ファイバ１０２や別ルートの光ファイバ１０２に自動的に迂回してシステムを高速に復旧させることができる他、波長単位での光パスの編集、波長変換可能な特徴を有する。
ついで、図１５はＷＤＭ方式による一般的な光アド／ドロップ(OADM: Optical Add/Drop Multiplexing)リングシステム２００を模式的に示す図であり、この図１５に示すＯＡＤＭリングシステム２００は、複数の（図１５中においては５つの光スイッチエレメント２０１−１〜２０１−５が光ファイバ２０６を通じてリング状に接続されてなるもので、各光スイッチエレメント２０１−１，２０１−３，２０１−４の配下にはそれぞれルータ２０２〜２０４が収容され、光スイッチエレメント２０１−１の配下には他の光スイッチ２０１−６が、光スイッチエレメント２０１−５の配下にはＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）伝送装置２０５が、それぞれ収容される。
【０００４】
このような構成を持つＯＡＤＭリングシステム２００は、基幹ネットワークの下位に位置する県内・都市網で用いられ、1波長ごとの光信号を電気信号に変換することなく、そのまま任意に出し入れできるようになっている。即ち、ある地点でトラフィックが増加した場合に、波長の割り当てをダイナミックに変更することによって帯域を自動的に拡張し，転送可能容量を増やすなど，ユーザーの利用状況に合わせてネットワーク構成を自動的に変更させること可能である。
【０００５】
これらのＯＸＣシステム１００、ＯＡＤＭシステム２００における光スイッチエレメント１１０は、例えば図１６に示すような構成を有している。即ち、この図１６に示す光スイッチエレメント１１０は、光増幅器１１１，光分波器１１２，光スイッチ１１３，可変光減衰器１１４，光合波器１１５，光増幅器１１６および利得等化器１１７を備えて構成される。
【０００６】
このように構成された光スイッチエレメント１１０においては、光増幅器１１１において光ファイバを通じて長距離伝送後に低下した光レベルを増幅し、光分波器１１２において光増幅器１１１からの波長多重光信号を波長分波し、光スイッチ１１３において分波された波長の光信号について所望の交換（スイッチング）を行なう。即ち、光スイッチ１１３の有する機能に応じて各波長の光信号について光クロスコネクト処理やアド／ドロップ処理を行なう。
【０００７】
また、可変光減衰器１１４では光スイッチ１１３にてスイッチングがなされた（図１５の場合にはリング伝送系の）各波長の光信号のレベルを等化減衰させ、光合波器１１５ではレベルが等化減衰された各波長の光信号について波長多重し、光増幅器１１６においては波長多重された光信号について増幅する。また、利得等化器１１７では、光増幅器１１６にて増幅された光信号を伝送先の装置に伝送する前段において、送信波長による利得のバラツキを等化する。
【０００８】
上述の図１４，図１５に示すようＯＸＣシステム１００やＯＡＤＭシステム２００等のWDMシステムは、光ファイバを介して遠隔した装置間で波長多重光信号を伝送するものであり、各波長の光レベルにバラツキがあると、伝送路上での光の減衰等により、伝送帯域の狭小化、信号のＳＮＲ（信号対雑音比）の劣化を招くことになる。
【０００９】
また、現在、上述の光増幅器１１２，１１６として一般に用いられているエルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)は、このＥＤＦＡ単体における利得帯域は数十nm程度であるが、多段に接続された場合にはその波長利得特性が強調され利得偏差が生じ、利得帯域が極端に狭まることが知られている。さらに、ＥＤＦＡによる光増幅では、インコヒレントな自然放出光が発生し、わずかでも利得の低い波長は、利得の高い近接波長の自然放出光に埋もれる形となり、ＳＮＲ（信号対雑音比）が劣化することが知られている。
【００１０】
従って、光増幅器１１２，１１６には多段に接続した場合にもＳＮＲ劣化を保障するような利得平坦性が望まれるが、一般にＥＤＦＡはその波長帯域内に２つのピークを持った波長利得特性を示し、特性そのものが平坦な特性を持つものではない。
可変光減衰器１１４は、上述の光増幅器１１１の増幅結果として図１７における（ａ）に示すようなレベルのバラツキが生じた各波長の光信号について、（ｂ）に示すように等化減衰させるものである。なお、図１７中において利得等化器１１７の図示は説明の簡便化のため省略している。
【００１１】
また、利得等化器１１７は、光増幅器１１６の増幅結果として図１８における（ａ）に示すようなバラツキが生じた波長多重光信号の光レベルを、利得等化処理［即ち、（ｂ）に示すような光増幅器１１６における波長利得特性の逆特性の信号処理］を行なうことによって、（ｃ）に示すように等化するものである。なお、図１８中において可変減衰器１１４の図示は説明の簡便化のため省略している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の図１６に示すような光スイッチエレメント１１０においては、可変減衰器１１４および利得等化器１１７によって以下に示すような課題がある。
上述したように、図１６に示す利得等化器１１７は、ＥＤＦＡとしての光増幅器１１６の後段に挿入されたファブリペロ・エタロン・フィルタやファイバグレーティング (FBG: Fiber Bragg Grating) 等からなる光フィルタにより実現されるが、実際のＥＤＦＡの波長利得特性は複雑であり、この逆特性にフィルタ特性を合わせてフィルタを構成することは非常に困難であった。
【００１３】
また、フーリエ級数近似を行い、各フーリエ級数項に対応した複数の光フィルタを合成することにより、ある程度高精度な利得等化フィルタを実現可能であるが、精度を向上させるには、光フィルタを多段に用いる必要があり、伝送損失の増加およびシステム規模の増大を招いていた。
さらに、上述のごとき可変光減衰器１１４としては、各波長の光信号が伝搬する並列の光導波路中に各々マッハツェンダ干渉計や半導体光増幅器 (SOA: Semiconductor Optical Amplifier) ゲートを設け、それらを制御することで実現されているが、光導波路を用いるため波長依存性および偏向依存性を保障することが困難となる課題がある。
【００１４】
また、上述の図１６に示すような構成では、光スイッチ１１３ごとに上述の可変光減衰器１１４および利得等化器１１７の双方をそなえて構成することが必要となり、システム規模の増大を招くという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、可変光減衰器ならびに利得等化器をその入力側および出力側にそなえることなく、経済化・小型化を測るとともに、広帯域でＳＮＲの劣化を低減できるようにした、光信号交換装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の光信号交換装置は、複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、該駆動制御手段が、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成され、該駆動制御手段が、前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタすることにより、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタする光検出手段と、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、をそなえるとともに、該レベル制御部が、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光検出手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成され、かつ、該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御するように構成されたことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の光信号交換装置は、複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、該駆動制御手段が、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成され、該駆動制御手段が、前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタすることにより、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタする光検出手段と、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、をそなえるとともに、該レベル制御部が、該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光検出手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成され、かつ、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号のレベル・利得等化減衰量を算出し、前記算出されたレベル・利得等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルをフィードバック制御するように構成されたことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の光信号交換装置の制御方法は、上述の場合と同様の複数の入力ポートおよび出力ポートと、偏向手段と、メモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成され、かつ、該レベル制御ステップは、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタし、該モニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御することを特徴としている。
さらに、本発明の光信号交換装置の制御方法は、複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成され、かつ、該レベル制御ステップは、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタし、該モニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号のレベル・利得等化減衰量を算出し、前記算出されたレベル・利得等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルをフィードバック制御することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を説明する。
〔１〕光信号交換装置の構成の説明
本発明の一実施形態にかかる光信号交換装置は、前述の図１６に示す光スイッチエレメント１１０の光スイッチ１１３として適用しうるものであり、以下に示す本願発明の構成によって、光スイッチエレメント１１０に設けられた可変光減衰器１１４および利得等化器１１７の機能を光スイッチとしての光信号交換装置に含めたものである。
【００２０】
すなわち、図１は本実施形態にかかる光信号交換装置が適用された光スイッチエレメントを示すブロック図であり、この図１に示す光スイッチエレメント１０における光増幅器１１，光分波器１２，光合波器１５および光増幅器１６は、それぞれ、前述の図１６における光増幅器１１１，光分波器１１２，光合波器１１５および光増幅器１１６と同様の機能を有している。
【００２１】
ここで、本実施形態にかかる光信号交換装置１は、図１６に示す光スイッチ１１３と同様に、チャンネル毎の入力光信号について所望のスイッチングを行なうものであるが、詳細には光スイッチ２，光分岐カプラ部３，光検出器４，制御回路５，駆動回路６およびメモリ７をそなえて構成されている。尚、光分岐カプラ部３，光検出回路４，制御回路５および駆動回路６は、上述のメモリ７にて格納された偏向制御量に基づいて、光スイッチ２における各入力光信号の偏向状態を設定すべく光スイッチ２を駆動制御する駆動制御手段８として機能する。
【００２２】
ここで、光スイッチ（偏向手段）２は、光分波器１２にて分波（波長分割）されたチャンネル毎の入力光信号を対応する入力ポートから入力されて、これらの波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから交換後の光信号として出力するもので、詳細には、例えば図２に示すようなマイクロマシン（ＭＥＭＳ；Micro Electric Mechanical System）技術を適用した光学系により構成されている。
【００２３】
この図２に示す光スイッチ２は、複数（Ｎチャンネル；Ｎは２以上の整数）チャンネルの各入力光信号について整列する入力ポートとしてのＮ個のコリメータ２１を２次元に配置した入力コリメータアレイ２Ａと、入力コリメータアレイ２Ａからのチャンネル毎の入力光信号を偏向させるための第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃと、偏向された出力光信号を整列する出力ポートとしてのＮ個のコリメータ２２を２次元に配置した出力コリメータアレイ２Ｄと、をそなえて構成さえている。
【００２４】
なお、入力コリメータアレイ２Ａおよび出力コリメータアレイ２Ｄを構成する各コリメータ２１，２２にはそれぞれ、光ファイバ２５，２６が接続され、光分波器１２からの各入力信号光を対応する光ファイバ２５を通じてコリメータ２１に入力される一方、光ファイバ２６を通じて光合波器１５に対する出力信号光を出力するようになっている。
【００２５】
また、第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃはそれぞれ、後述の駆動回路６としてのアクチュエータにより角度調整可能なティルトミラー２３，２４を、コリメータ２１またはコリメータ２２の数Ｎに対応して平面上に配置されたものである。更に、本実施形態においては、入力コリメータアレイ２Ａおよび出力コリメータアレイ２Ｄを並列的に配置するとともに、第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃは互いに９０度の角度をなして配置する一方、入力コリメータアレイ２Ａおよび出力コリメータアレイ２Ｄと、各ミラーアレイ２Ｂ，２Ｃは、それぞれ４５度の角度をなして配置される。
【００２６】
これにより、入力コリメータアレイ２Ａにおけるコリメータ（入力ポート）２１を通じて入力された各入力光信号が、第１ミラーアレイ２Ｂおよび第２ミラーアレイ２Ｃにより角度が調整されたティルトミラー２３，２４を反射することによって、所望のコリメータ（出力ポート）２２を通じて出力光信号として出力できるようになっている。
【００２７】
さらに、メモリ（メモリ手段）７は、例えば図３に示すように、光スイッチ２における前記の各入力ポート（入力チャンネル）としてのコリメータ２１に対する出力ポート（出力チャンネル）としてのコリメータ２２の割り当てに応じた偏向制御量（駆動制御量）に関する情報をデータベース７Ａとして格納するものである。即ち、メモリ７の偏向制御量データベース７Ａにおいては、コリメータ２１の位置に対応して割り当てられた位置のコリメータ２２から出力信号光が出力できるように、当該切替対象となる入力光信号を反射する位置にあるティルトミラー２３，２４を角度調整するための情報を記憶するようになっている。
【００２８】
なお、メモリ７においては、初期状態における各チャンネルの割り当てに対応した偏向制御量としてのティルトミラー２３，２４の駆動制御量情報についても初期設定データベース７Ｂとして記憶している。
また、光分岐カプラ部（光分岐手段）３は、前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐するもので、個々の光ファイバ２６からの出力光信号を分岐する光カプラ３１により構成される。即ち、各光ファイバ２６には、出力光信号について分岐するための光カプラ３１がそれぞれ設けられて、一方を出力光信号として出力する一方、他方を出力光信号レベルのフィードバック制御のための光信号として出力するようになっている。
【００２９】
さらに、光検出器（光検出手段）４は、光分岐カプラ部３としての光カプラ３１で分岐された出力光信号を各々モニタするもので、例えば各出力光信号のレベルに応じた電気信号（フォトカレント；電流信号）を出力するフォトダイオードおよび、フォトカレントを電圧信号に変換して出力する電流／電圧変換器等により構成される。
【００３０】
また、駆動回路（駆動手段）６は、後述の制御回路５からの制御（ディジタル制御量）を受けて、これをアナログ制御量に変換することにより、上述の第１ミラーアレイ２Ｂを構成する各ティルトミラー２３および第２ミラーアレイ２Ｃを構成する各ティルトミラー２４の角度の可変制御するもので、例えばアクチュエータにより構成される。即ち、駆動回路６としてのアクチュエータにより、光スイッチ２における各入力光信号の偏向状態を駆動することができるようになっている。
【００３１】
また、制御回路（制御手段）５は、上述の光検出器４からの各出力光信号のモニタ結果と、メモリ７に格納された偏向制御量データとに基づいて、光スイッチ２における偏向状態を設定すべく駆動回路６を制御するものであり、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）等のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成することができる。また、制御回路５は、装置の初期状態においては、メモリ７の初期設定データベース７Ｂに記憶された、初期のチャンネル設定に対応した各ティルトミラー２３，２４の駆動制御量を読み出して駆動回路６を制御する初期制御部５３としての機能を有するが、本願発明の特徴となる切替制御部５１およびレベル制御部５２としての機能をも有している。
【００３２】
ここで、切替制御部５１は、入力ポートに対する出力ポートの割り当て（交換されるチャンネルの割り当て）の切替指示を受けると、当該チャンネルの切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量をメモリ７から読み出し、読み出した偏向制御量となるように光スイッチ２を制御するものである。
【００３３】
すなわち、切替制御部５１では、上述のチャンネル切替指示の対象となるティルトミラー２３，２４を角度調整するための、駆動回路６の駆動制御量についてメモリ７から読み出して、当該制御量で対象となるティルトミラー２３，２４の角度調整を行なうように駆動回路６を制御するようになっている。
また、レベル制御部５２は、切替制御部５１にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートとしてのコリメータ２２から出力される出力光信号のレベルを、光検出器４からのモニタ情報に基づいて、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するものであり、本実施形態においては、このフィードバック制御の態様（レベル等化モード）として、後で詳述する以下の３種類の態様を設定することができる。
【００３４】
▲１▼各出力ポートとしてのコリメータ２２から出力される出力光信号レベルの比較を行なって、各出力光信号のレベルを、比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、光スイッチ２における偏向状態をフィードバック制御する態様。
▲２▼光検出器４にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイス（本実施形態の場合には光増幅器１６）の波長利得特性とに基づいて、第１に比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させ、第２に上述の減衰された出力光信号レベルに加重して、当該光デバイス１６から出力される光信号について等化させるべく、各出力光信号のレベルを等化減衰させるべくフィードバック制御する態様。
【００３５】
▲３▼光検出器４にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートとしてのコリメータ２２の後段に接続される光デバイス１６の波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号をレベル・利得等化減衰させるための各出力光信号の等化減衰量を算出し、前記算出された等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルを等化減衰すべくフィードバック制御する態様。
【００３６】
したがって、上述の光スイッチ２のティルトミラー２３，２４により、レベル制御部５２からの制御を駆動回路６による駆動を通じて受けることにより、出力光信号を可変に等化減衰させる等化減衰部２−１として機能している。
なお、上述の光増幅器１６は、図４に示すように、合波器１６ｂにて励起光源１６ａからの励起光と合波された信号光がエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）１６ｃを伝搬することにより、増幅された信号光として出力するものであるが、利得一定制御部１６−５により、出力される信号光の利得が一定となるような利得一定制御を受けている。ここで、光分岐器１６−１，１６−２，Ｏ／Ｅ変換部１６−３，１６−４および利得一定制御部１６−５については、図１中は図示を省略している。
【００３７】
すなわち、光分岐器１６−１，１６−２において光増幅器１６による増幅前後の光信号を分岐して、Ｏ／Ｅ変換部１６−３，１６−４にてそれぞれの光信号について電気信号に変換し、利得一定制御部１６−５ではＯ／Ｅ変換部１６−３，１６−４からの電気信号に基づいて、増幅後の光信号が一定となるように励起光源１６ａからの励起光を制御するのである。
【００３８】
このような利得一定制御を受けている光増幅器１６においては、エルビウムドープファイバ１６ｃの反転分布状態が一定となるため、利得波長特性についても一定とすることができる。即ち、反転分布は、入力信号光パワー，励起光源１６ｂからの励起光パワーおよびエルビウムドープファイバ１６ｃの長さの関数であるが、ファイバ長を固定として所定の利得一定制御を行なっている下においては、この反転分布状態も計算できるので、光増幅器１６としての波長利得特性についても予め保持しておくことができるのである。
【００３９】
上述の▲２▼，▲３▼の制御態様においては、光信号交換装置１の後段に接続される光増幅器１６の波長利得特性に基づいた等化減衰制御を行なっているが、この光増幅器１６の波長利得特性は、上述のごとき利得一定制御を行なっている場合における当該光増幅器１６の利得Ｇに応じて、例えば図５に示すような波長利得特性データベース７Ｃとして、メモリ７に格納しておくことができる。
【００４０】
この図５に示すデータベース７Ｃにおいては、光増幅器１６が利得一定制御部１６−５にて一定制御が想定される利得Ｇ1，Ｇ2，…，Ｇmに応じて、各チャンネル♯１〜♯Ｎの出力光信号λ1〜λn（ｎ＝Ｎ）の利得値ｇ11〜ｇn1，ｇ12〜ｇn2，…，ｇ1m〜ｇnmを記憶するようになっている。
これにより、制御回路５のレベル制御部５２では、上述のメモリ７に格納された波長利得特性を読み取って、上述のごとき▲２▼または▲３▼の態様のフィードバック制御を行なうことで、ある程度リアルタイムな波長利得特性情報に基づくレベル制御を行なうことができる。
【００４１】
なお、この波長利得特性としては、上述のメモリ７の代わりに、例えば図６に示すように、光信号交換装置１の外部（光増幅器１６を利得一定制御する利得一定制御部１６−５内に設けられた波長利得特性データベース１６Ａ）から制御回路５のレベル制御部５２に入力されるように構成してもよい。
〔２〕制御回路５における制御の説明
上述のごとく構成された光信号交換装置１においては、コリメータ２１を通じて入力された各チャンネルの入力光信号は、駆動回路６により角度が設定されたティルトミラー２３，２４により偏向されて、それぞれ割り当てられたコリメータ２２を通じて出力される。
【００４２】
ここでは、切替制御部５１において、上述のチャンネル割り当て（入力側コリメータ２１に対する出力側コリメータ２２割り当て）における切替指示を受けた場合の切替制御部５１による制御、および切替制御部５１における制御の行なわれた後のレベル制御部５２によるフィードバック制御について、図７〜図１２を用いて説明する。
【００４３】
〔２−１〕切替制御部５１による制御の説明
まず、本実施形態にかかる光信号交換装置１のチャンネル切替時の制御について、図７（または図９，図１１）に示すフローチャートのステップＡ１〜Ａ１４に従って説明する。
すなわち、切替制御部５１では、チャンネル切替指示を受けると、当該切替指示の対象となるチャンネル情報（ＣＨ，入力ポートに対応する入力チャンネル情報および出力ポートに対応する出力チャンネル情報）をメモリ７のデータベース７Ａにアクセスすることにより読み出して（ステップＡ１）、決定された偏向角で光スイッチ（偏向手段）２のティルトミラー２３，２４が駆動されるように駆動回路６を制御する（切替制御ステップ，ステップＡ２，Ａ３）。
【００４４】
また、光検出器４において、チャンネル切替のあった出力光信号のレベルをモニタし、異常が無ければ、切替後の出力チャンネルから最適レベルの出力信号光が出力されるようにキャリブレーション制御を行なう（ステップＡ６〜ステップＡ１４）。換言すれば、切替制御部５１において、光検出器４にてモニタされた出力光信号レベルに基づいて、データベース７Ａから読み出した偏向制御量による偏向状態について段階的に変化させることによりキャリブレーション制御を行なう。
【００４５】
具体的には、切替制御部５１による駆動回路６の制御により、ティルトミラー２３，２４をなす偏向角をある方向に一定量変化させ（ステップＡ６）、そのときの受信レベルを光検出器４にて検出する（ステップＡ７）。ここで、切替制御部５１において変化前後の受信レベルを比較し、受信レベルが増加した場合には、同じ制御を繰り返す（ステップＡ８のＮＯルートからステップＡ６）。
【００４６】
また、受信レベルが減少した場合には、最適点（パワー最大点）を通り過ぎたと判断し偏向角を反対の方向に一定量変化し（ステップＡ８のＹＥＳルートからステップＡ９）、この反対方向の変化の前後で受信レベルを比較する（ステップＡ１０）。受信レベルがここで減少した場合には、誤動作が考えられるため制御をリセットし（ステップＡ１０のＹＥＳルートからステップＡ１１）、再スタートを行なう。
【００４７】
受信レベルが反対に増加した場合には、この点が最適点である可能性が高いため、偏向角の微調整動作をN回繰り返す（ステップＡ１２，ステップＡ１３のＮＯルートからステップＡ６）。フィードバック動作がN回以上連続した場合にはこの点が最適点と判断し（ステップＡ１３のＹＥＳルートからステップＡ１４）、次のレベル制御部５２によるレベル等化のステップに移行する。
【００４８】
〔２−２〕レベル制御部５２による制御の説明
上述のレベル制御部５２では、切替制御部５１におけるチャンネル切替指示に対する制御が行なわれた後の各コリメータ２２から出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、光スイッチ２の偏向状態（ティルトミラー２３，２４の角度）を前述の３つの態様（▲１▼〜▲３▼）でフィードバック制御するが（レベル制御ステップ）、各制御態様の詳細については以下の通りとなる。
【００４９】
〔２−２−１〕レベル制御部５２による第１の制御態様の説明
まず、第１の制御態様を図７のフローチャートのステップＢ１〜Ｂ７および図８を用いて説明することとする。
なお、ステップのＢ５−１〜Ｂ５−Ｎ，Ｂ６−１〜Ｂ６−ＮおよびＢ７−１〜Ｂ７−Ｎについては、ステップのＢ５，Ｂ６およびＢ７と記載している場合がある。
【００５０】
切替制御部５１による切替制御が終了すると、レベル等化モード情報の設定を参照して（ステップＢ１）、前述の▲１▼の態様によるレベル等化モードが設定されている場合には、ステップＢ１に続いて、各コリメータ２２から出力される出力信号光レベルをモニタし、それぞれを比較する（レベル比較ステップ）。
具体的には、上述の切替制御部５１による切替制御後の全チャンネルの受信レベルを光検出器４にて検出する（ステップＢ２）。なお、この光検出器４にて検出された全チャンネルの受信レベルは、例えば図８の（ａ）のようになる。
【００５１】
レベル等化を行なうための光レベルの閾値が例えばメモリ７に設定されている場合には、当該閾値と、各チャンネルの光レベルとを比較して、光レベルが閾値以下となるチャンネルについてはレベル等化の対象から除外する（ステップＢ３）。尚、このステップＢ３による閾値の比較については省略することも可能である。
【００５２】
閾値以上の光レベルを持つチャンネルの中で最低の光レベルとなるチャンネルをλrefとして選択すると〔ステップＢ４，図８の（ｂ）参照〕、このチャンネルの光レベルを基準にレベル等化を行なう。具体的には、この最低レベルと、最低レベルチャンネル以外のチャンネルの光レベルとを比較し、各チャンネルについて差分を検出する（ステップＢ５）。
【００５３】
次に、各コリメータ２２から出力される出力信号光のレベルを、比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、偏向状態をフィードバック制御する（減衰ステップ）。即ち、チャンネル毎に、累積された減衰量と差分とが一致するまで、光スイッチ２のティルトミラー２３，２４の偏向角をある方向に一定量変化させて光レベルを徐々に減衰させる（ステップＢ６，ステップＢ７）。これにより、光信号交換装置1における各チャンネル（波長）の出力光信号の光レベルは、最低レベルに均一化させることができる〔ステップＢ７，図８の（ｃ）参照〕。
【００５４】
〔２−２−２〕レベル制御部５２による第２の制御態様の説明
ついで、第２の制御態様を図７のフローチャートのステップＢ１１〜Ｂ２０および図９を用いて説明することとする。尚、前述した第１の制御態様の場合と同様、ステップのＢ１５−１〜Ｂ１５−Ｎ，…，Ｂ２０−１〜Ｂ２０−Ｎについては、ステップのＢ１５，…Ｂ２０と記載している場合がある。
【００５５】
切替制御部５１による切替制御が終了すると、レベル等化モード情報の設定を参照して（ステップＢ１１）、前述した▲２▼の態様によるレベル等化モードが設定されている場合には、ステップＢ１１に続いて、前述した第１の制御態様と同様に最低レベルＣＨを選択し〔レベル比較ステップ，図１０における（ｂ）参照〕、選択した最低レベルに各チャンネルの出力光信号〔図１０における（ａ）参照〕の光レベルを等化する〔減衰ステップ，ステップＢ１２〜Ｂ１７，図１０における（ｃ）参照〕。ステップＢ３に相当するステップＢ１３において閾値の比較を省略できることも同様である。
【００５６】
続いて、減衰ステップにて減衰された出力光信号レベルに加重して、記憶された利得等化減衰量情報（波長利得特性情報）に基づいて、光増幅器１６から出力される光信号について等化させるべく、偏向状態（ティルトミラー２３，２４の設定角度の状態）をフィードバック制御する（等化ステップ）。具体的には、光増幅器１６の波長利得特性を、メモリ７（または利得一定制御部１６−５；図６参照）のデータベース７Ｃ（または１６Ａ）を参照することにより読み出す（ステップＢ１８）。更に、レベル制御部５２では読み出した波長利得特性の逆特性を導出し、導出した逆特性に相当する各チャンネルのレベル減衰量を導出する。この各波長のゲインに応じた減衰量については、レベル制御部５２内の演算機能により求めることができる。
【００５７】
次に、チャンネル毎に、累積された減衰量と差分とが一致するまで、光スイッチ２のティルトミラー２３，２４の偏向角をある方向に一定量変化させて光レベルを徐々に減衰させる（ステップＢ１９，ステップＢ２０）。これにより、光スイッチ２に入力された光信号のレベル等化と、後段に接続した光増幅器１６の波長利得特性をキャンセルする利得等化を同時に実現し、光増幅器１６の出力は、各チャンネル（波長）の光レベルが均一な光信号となる〔図１０における（ｄ）参照〕。
【００５８】
〔２−２−３〕レベル制御部５２による第３の制御態様の説明
ついで、第３の制御態様を図１１のフローチャートのステップＢ２１〜Ｂ２７および図１２を用いて説明する。尚、前述した第１，第２の制御態様の場合と同様、ステップのＢ２４−１〜Ｂ２４−Ｎ，…，Ｂ２７−１〜Ｂ２７−Ｎについては、ステップのＢ２４，…Ｂ２７と記載している場合がある。
【００５９】
切替制御部５１による切替制御が終了すると、レベル等化モード情報の設定を参照して（ステップＢ２１）、前述した▲３▼の態様によるレベル等化モードが設定されている場合には、ステップＢ２１に続いて、全チャンネル♯１〜♯Ｎの受信レベルを検出（モニタ）する〔モニタステップ，ステップＢ２２，図１２における（ａ）参照〕。
【００６０】
続いて、モニタステップにてモニタされた各出力光信号レベルと各コリメータ２２の後段に接続される光増幅器１６の波長利得特性とから、当該光増幅器１６から出力される光信号を、レベル・利得等化減衰させるための各出力光信号の等化減衰量を算出する（算出ステップ）。
具体的には、後段に接続した光増幅器１６の波長利得特性情報を、メモリ７（または利得一定制御部１６−５；図６参照）のデータベース７Ｃ（または１６Ａ）を参照することにより読み出す〔ステップＢ２３，図１２における（ａ）の符号ｇ参照〕。そして、検出した光レベルと前記特性情報ｇとから、光増幅器１６出力後の各チャンネルの出力光信号における光レベルを予測する〔ステップＢ２４，図１２の（ｂ）参照〕。次に、各チャンネルにおける予測された光レベルを比較して、最低の予測光レベルとなるチャンネルλrefを選択し（図１２の（ｂ）参照）、チャンネルλref以外のチャンネルについては、当該チャンネルの予測光レベルとチャンネルλrefの予測光レベル（最低予測光レベル）との差分を算出する（ステップＢ２５）。
【００６１】
続いて、算出ステップにて算出された等化減衰量情報に基づいて、当該光増幅器１６から出力される光信号についてレベル・利得等化減衰させるべく、偏向状態（ティルトミラー２３，２４の設定角度の状態）をフィードバック制御する（等化減衰ステップ）。
具体的には、チャンネル毎に、累積された減衰量と差分とが一致するまで、光スイッチ２におけるティルトミラー２３，２４の偏向角をある方向に一定量変化させて光レベルを徐々に減衰させる（ステップＢ２６，ステップＢ２７）。これにより、光スイッチ２に入力した光信号のレベル等化〔図１２の（ｃ）参照〕と、後段に接続した光増幅器１６の波長利得特性をキャンセルする利得等化〔図１２の（ｄ）参照〕とを同時に実現することができる。
〔３〕本実施形態による効果の説明
このように、本実施形態にかかる光信号交換装置によれば、光信号交換装置内部の光結合効率を制御することにより、可変光減衰器を用いることなく各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた可変光減衰器の波長依存性、偏波依存性を考慮する必要がなくなり、柔軟なシステム設計が可能となる。
【００６２】
また、波長利得依存性を持つ光デバイスとしての光増幅器１６の後段に利得等化器を用いることなく、光増幅器１６出力の各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた利得等化器を構成するための光フィルタ特性を考慮する必要がなくなり、高精度なレベル等化が可能となる。したがって、帯域幅の劣化および光ＳＮＲの劣化を最小限にとどめ、信号伝送品質の低下を防ぐことができる。
【００６３】
また、波長多重伝送システムにおける光スイッチ２の後段に設けられていた可変光減衰器および利得等化器等の機能部を削減させることができるので、部品点数の削減・装置構成のためのコスト低廉化の観点からも、WDMシステムに寄与するところが大きい。
〔４〕その他
上述のレベル制御部５２による第１〜第３の制御態様においては、図７，９および１１に示すように、それぞれ各チャンネル♯１〜♯Ｎの出力信号光のレベルについての等化制御を並列的に行なうようになっているが、各チャンネル毎に、またはＮ／２以下の数チャンネルを単位として順次制御するようにしてもよい。
【００６４】
また、上述の本実施形態においては、光スイッチ（偏向手段）２として図２に示すような入力コリメータアレイ２Ａ，第１ミラーアレイ２Ｂ，第２ミラーアレイ２Ｃおよび出力コリメータアレイ２Ｄからなる光学系により構成しているが、本発明によればこれに限定されず、例えば図１３に示すような光学系により構成することもできる。
【００６５】
すなわち、この図１３に示すように、光スイッチ２として、波長多重されるチャンネル数に対応して配置された複数の入力コリメートレンズ（入力ポート）２Ｅおよび出力コリメートレンズ（出力ポート）２Ｆとともに、入力ポートまたは出力ポートの数に対応して同一平面上に並列した入力側電気光学材料（第１の光偏向素子）２Ｇおよび出力側電気光学材料（第２の光偏向素子）２Ｈを有する平面型光スイッチをそなえ、入力コリメートレンズ２Ｅからの入力光信号を、それぞれが対応する入力側電気光学材料２Ｇで屈折させた後に出力側電気光学材料２Ｈで屈折させ、割り当てられた出力コリメートレンズ２Ｆから出力されるように構成することとしてもよい。
【００６６】
なお、上述の電気光学材料２Ｇ，２Ｈは、駆動回路６から印加される電気信号によって、入射される光信号の偏向角を可変制御しうるものであり、このように構成された光スイッチ２により、小型の光スイッチ２としながら、制御回路５にてレベル等化，利得等化を行なうことができる。
さらに、上述の図１３の場合において、第１，第２偏向素子としては電気光学材料に限定されず、これ以外の公知の偏向素子を用いることも、もちろん可能である。
〔５〕付記
（付記１） 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、
前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから交換後の光信号として出力する偏向手段と、
該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、
該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく該偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、
該駆動制御手段が、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成されたことを
特徴とする、光信号交換装置。
【００６７】
（付記２） 該駆動制御手段が、
前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、
該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタする光検出手段と、
該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、
該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく該駆動手段を制御する制御手段とをそなえ、
該レベル制御部が、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光モニタ手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成されたことを
特徴とする、付記１記載の光信号交換装置。
【００６８】
（付記３） 該レベル制御部が、各出力ポートから出力される出力光信号レベルの比較を行なって、各出力光信号のレベルを、前記比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、付記１記載の光信号交換装置。
【００６９】
（付記４） 該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、付記２記載の光信号交換装置。
（付記５） 該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号の等化減衰量を算出し、前記算出された等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルを等化減衰すべくフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、付記２記載の光信号交換装置。
【００７０】
（付記６） 該メモリ手段が、各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性についても記憶しておき、該レベル制御部が、該メモリ手段にて記憶された波長利得特性を用いることにより前記フィードバック制御を行なうように構成されたことを特徴とする、付記４または５記載の光信号交換装置。
（付記７） 前記光デバイスが光増幅器であることを特徴とする、付記４〜６のいずれか一項記載の光信号交換装置。
【００７１】
（付記８） 該切替制御部が、該光検出手段にてモニタされた前記各出力光信号レベルに基づいて、前記読み出した偏向制御量による偏向状態をキャリブレーション制御すべく構成されたことを特徴とする、付記２記載の光信号交換装置。
（付記９） 該偏向手段が、上記複数の入力ポートからの入力光信号について整列する入力コリメータアレイと、該駆動手段による駆動により角度調整可能なティルトミラーを上記の入力ポートまたは出力ポートの数に対応して平面上に配置されて該入力コリメータアレイからのチャンネル毎の入力光信号を偏向させる第１ミラーアレイおよび第２ミラーアレイと、上記の第１ミラーアレイおよび第２ミラーアレイにて偏向された各出力光信号を整列して上記割り当てられた出力ポートに供給する出力コリメータアレイと、をそなえて構成されたことを特徴とする、付記１〜８のいずれか一項記載の光信号交換装置。
【００７２】
（付記１０） 該偏向手段が、上記複数の入力ポートおよび出力ポートとともに、上記の入力ポートまたは出力ポートの数に対応して同一平面上に並列した第１の光偏向素子および第２の光偏向素子を有する平面型光スイッチをそなえ、前記入力ポートからの入力光信号を、それぞれが対応する第1の光偏向素子で屈折させた後に第２の光偏向素子で屈折させ、前記割り当てられた出力ポートから出力されるように構成されたことを特徴とする、付記１〜８のいずれか一項記載の光信号交換装置。
【００７３】
（付記１１） 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、
該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成されたことを
特徴とする、光信号交換装置の制御方法。
【００７４】
（付記１２） 該レベル制御ステップが、
各出力ポートから出力される出力光信号レベルをモニタし、それぞれを比較するレベル比較ステップと、
各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、前記比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する減衰ステップとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１１記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７５】
（付記１３） 該メモリ手段が、各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性に基づき当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号の等化減衰量情報についても記憶しておき、
該レベル制御ステップが、
各出力ポートから出力される出力光信号レベルをモニタし、それぞれを比較するレベル比較ステップと、
各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、前記比較の結果最もレベルの低い出力光信号のレベルとなるように減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する減衰ステップと
前記減衰ステップにて減衰された出力光信号レベルに加重して、該メモリ手段にて記憶された利得等化減衰量情報に基づいて、当該光デバイスから出力される光信号について等化させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する等化ステップとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１１記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７６】
（付記１４） 該レベル制御ステップが、
各出力ポートから出力される出力光信号レベルをモニタするモニタステップと、
該モニタステップにてモニタされた各出力光信号レベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号をレベル・利得等化減衰させるための各出力光信号の等化減衰量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにて算出された等化減衰量情報に基づいて、当該光デバイスから出力される光信号について等化減衰させるべく、前記偏向状態をフィードバック制御する等化減衰ステップとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１１記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７７】
（付記１５） 該レベル比較ステップにおいて、各出力ポートから出力される出力光信号レベルの比較を行なうにあたり、予め設定した閾値以下のレベルの出力光信号がある場合には、該閾値よりも大きいレベルの出力光信号の中でレベル比較を行なうことを特徴とする、付記１２または１３記載の光信号交換装置の制御方法。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光信号交換装置およびその制御方法によれば、駆動制御手段の制御により、光信号交換装置内部の光結合効率を制御することができ、可変光減衰器を用いることなく各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた可変光減衰器の波長依存性、偏波依存性を考慮する必要がなくなり、柔軟なシステム設計が可能となる。
【００７９】
また、波長利得依存性を持つ光デバイスとしての光増幅器の後段に利得等化器を用いることなく、光増幅器出力の各波長の光レベルを等化できるので、課題となっていた利得等化器を構成するための光フィルタ特性を考慮する必要がなくなり、高精度なレベル等化が可能となる。したがって、帯域幅の劣化および光ＳＮＲの劣化を最小限にとどめ、信号伝送品質の低下を防ぐことができる。
【００８０】
また、ＷＤＭシステムにおけるＯＸＣシステムやＯＡＤＭシステムにおける光スイッチとして機能する偏向手段の後段に設けられていた可変光減衰器および利得等化器等の機能部を削減させることができるので、部品点数の削減させて、装置構成のためのコストを大幅に低廉化させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる光信号交換装置が適用された光スイッチエレメントを示すブロック図である。
【図２】本実施形態における光スイッチの構成例を示す模式図である。
【図３】本実施形態において光スイッチにおける入力側コリメータに対する出力側コリメータの割り当てに応じた偏向制御量に関するデータベースを示す図である。
【図４】本実施形態において利得一定制御される光増幅器を示すブロック図である。
【図５】本実施形態における波長利得特性に関するデータベースを示す図である。
【図６】本実施形態における変形例を示すブロック図である。
【図７】本実施形態における切替制御部およびレベル制御部の第１の制御態様について説明するためのフローチャートである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態におけるレベル制御部の第１の制御態様について説明するための図である。
【図９】本実施形態における切替制御部およびレベル制御部の第２の制御態様について説明するためのフローチャートである。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるレベル制御部の第２の制御態様について説明するための図である。
【図１１】本実施形態における切替制御部およびレベル制御部の第３の制御態様について説明するためのフローチャートである。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるレベル制御部の第３の制御態様について説明するための図である。
【図１３】本実施形態における光スイッチの変形例を示す模式図である。
【図１４】ＷＤＭ方式による基幹光ネットワークとしての一般的な光クロスコネクトシステムを模式的に示す図である。
【図１５】ＷＤＭ方式による一般的な光アド／ドロップリングシステムを模式的に示す図である。
【図１６】図１４に示すＯＸＣシステムや図１５に示すＯＡＤＭシステムにおける光スイッチエレメントを示すブロック図である。
【図１７】図１５に示す光スイッチエレメントの課題について説明するための図である。
【図１８】図１５に示す光スイッチエレメントの課題について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 光信号交換装置
２ 光スイッチ（偏向手段）
２Ａ，２Ｄ コリメータアレイ
２Ｂ，２Ｃ ミラーアレイ
２Ｅ，２Ｆ コリメートレンズ
２Ｇ，２Ｈ 電気光学材料
２−１ 等化減衰部
３ 光分岐カプラ部（光分岐手段）
４ 光検出器（光検出手段）
５ 制御回路（制御手段）
６ 駆動回路（駆動手段）
７ メモリ（メモリ手段）
７Ａ〜７Ｃ，１６Ａ データベース
８ 駆動制御手段
１１，１６ 光増幅器
１２ 光分波器
１５ 光合波器
１６ａ 励起光源
１６ｂ 光合波器
１６ｃ エルビウムドープファイバ
１６−１，１６−２ 光分岐器
１６−３，１６−４ Ｏ／Ｅ変換部
１６−５ 利得一定制御部
２１ 入力側コリメータ
２２ 出力側コリメータ
２３，２４ ティルトミラー
２５，２６ 光ファイバ
３１ 光カプラ
５１ 切替制御部
５２ レベル制御部
５３ 初期設定部
１００ ＯＸＣシステム
１０１−１〜１０１−４ 光スイッチ
１０２ 光ファイバ
１１０ 光スイッチエレメント
１１１ 光増幅器
１１２ 光分波器
１１３ 光スイッチ
１１４ 可変光減衰器
１１５ 光合波器
１１６ 光増幅器
１１７ 利得等化器
２００ ＯＡＤＭシステム
２０１−１〜２０１−６ 光スイッチ
２０２〜２０４ ルータ
２０５ ＳＯＮＥＴ伝送装置
Claims (4)
- 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、
前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから交換後の光信号として出力する偏向手段と、
該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、
該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく該偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、
該駆動制御手段が、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成され、
該駆動制御手段が、
前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、
該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタすることにより、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタする光検出手段と、
該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、をそなえるとともに、
該レベル制御部が、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光検出手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成され、
かつ、該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、光信号交換装置。 - 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、
前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから交換後の光信号として出力する偏向手段と、
該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段と、
該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく該偏向手段を駆動制御する駆動制御手段とをそなえ、
該駆動制御手段が、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御部と、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号のレベルを、設定された目標レベルとなるようにフィードバック制御するレベル制御部とをそなえて構成され、
該駆動制御手段が、
前記各出力ポートから出力された出力光信号を分岐する光分岐手段と、
該光分岐手段で分岐された出力光信号を各々モニタすることにより、前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタする光検出手段と、
該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を駆動する駆動手段と、をそなえるとともに、
該レベル制御部が、
該切替制御部にて前記切替指示に対する制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを該光検出手段から入力され、各出力光信号のレベルを、上記目標レベルとなるように、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態をフィードバック制御すべく構成され、
かつ、該レベル制御部が、該光検出手段にてモニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号のレベル・利得等化減衰量を算出し、前記算出されたレベル・利得等化減衰量情報に基づいて、前記出力光信号レベルをフィードバック制御するように構成されたことを特徴とする、光信号交換装置。 - 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、
該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成され、
かつ、該レベル制御ステップは、
前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタし、
該モニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とに基づいて、各出力光信号のレベルを等化減衰すべくフィードバック制御することを特徴とする、光信号交換装置の制御方法。 - 複数の入力ポートおよび出力ポートをそなえるとともに、前記複数の入力ポートから入力された波長の互いに異なる複数の入力光信号を偏向して、各入力ポートに割り当てられた出力ポートから出力する偏向手段と、該偏向手段における前記の各入力ポートに対する出力ポートの割り当てに応じた偏向制御量に関する情報を格納するメモリ手段とをそなえ、該メモリ手段にて格納された偏向制御量に基づいて、該偏向手段における各入力光信号の偏向状態を設定すべく制御する光信号交換装置の制御方法であって、
前記の入力ポートに対する出力ポートの割り当ての切替指示を受けると、当該切替指示の対象となる入力ポートにおける切り替え先の出力ポートについての偏向制御量を該メモリ手段から読み出し、読み出した偏向制御量となるように該偏向手段を制御する切替制御ステップと、
該切替制御ステップにおける制御が行なわれた後の各出力ポートから出力される出力光信号レベルを、設定された目標レベルとなるように、該偏向手段の偏向状態をフィードバック制御するレベル制御ステップとをそなえて構成され、
かつ、該レベル制御ステップは、
前記各出力ポートから出力された出力光信号のレベルをモニタし、
該モニタされた各出力光信号のレベルと各出力ポートの後段に接続される光デバイスの波長利得特性とから、当該光デバイスから出力される光信号を等化させるための各出力光信号のレベル・利得等化減衰量を算出し、前記算出されたレベル・利得等化減衰量情報に 基づいて、前記出力光信号レベルをフィードバック制御することを特徴とする、光信号交換装置の制御方法。
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