JP4030441B2 - 光クロスコネクト装置 - Google Patents

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し、特にＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）信号の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信ネットワークは、情報通信ネットワークの基盤形成の核となるもので、一層のサービスの高度化、広域化が望まれており、中でもＷＤＭは光伝送システムの中心技術として、急速に開発が進んでいる。ＷＤＭは、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送する方式である。
【０００３】
一方、広大なフォトニックネットワークを構築するためには、ＷＤＭシステム同士を接続して、各ノード間をループ状に接続したリング型ネットワークや、メッシュ状に接続したメッシュ型ネットワークなどが適用される。このようなネットワークを構築する際のキーテクノロジーとなるものに光クロスコネクト（ＯＸＣ：optical cross-connect）装置がある。
【０００４】
ＯＸＣ装置は、ネットワークのノード内に設置されて、入力ポートに入力された光信号を目的の出力ポートへ出力するようスイッチングを行ったり、光信号の挿入・分岐（Ａｄｄ・Ｄｒｏｐ）を行う装置である。また、ＯＸＣ装置のスイッチング部には、通常、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた大規模な空間光マトリクス・スイッチが適用されており、１０００チャネル程度のスイッチングができるものを目指して実用開発が進められている。
【０００５】
従来のＯＸＣ装置の構成では、ＷＤＭ伝送された光信号に対し、光信号を分波器で分離してから、光信号を一旦電気変換した後に光信号に再度変換するＯＥＯ（Optical-Electrical-Optical）で構成された波長変換部（トランスポンダ）で終端する。そして、光レベルで光マトリクス・スイッチに入力してスイッチングを行った後に、再びトランスポンダで波長変換してから合波器で合波し、ＷＤＭ信号として次段へ伝送する（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１３４６４９号公報（段落番号〔００２０〕〜〔００３７〕，第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＯＸＣ装置では、ＭＥＭＳのような微小電気機械部品を用いたスイッチセルによる光マトリクス・スイッチによって、光スイッチングを実現しているため、高集積光スイッチ素子の高度な製造性や複雑な制御性などの理由により、１０００チャネル程度が上限であり、１０００×１０００のスイッチサイズ（スイッチ規模）でスループットは高々１０Ｔｂ／ｓであった。
【０００８】
このため、従来のＯＸＣ装置では、１０００チャネルを越えた、大容量のスイッチングを行うことができず、次世代のマルチメディアネットワーク構築に対する発展性が期待できないといった問題があった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、大規模のスイッチングを行って高スループットな光クロスコネクトを実現した光クロスコネクト装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、複数本数の入力ファイバから複数本数の出力ファイバに波長分割多重（ＷＤＭ）された光信号の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、複数本数の入力ファイバよりそれぞれ入力されたＷＤＭ信号光を構成する複数の信号光を、入力ファイバ本数に等しい数の波長の光に波長変換するとともに、パルス幅圧縮および位相変換によりＷＤＭ信号の波長分割多重数による時分割多重を行う、複数本数の入力ファイバに対応して設けられた複数の入力光信号処理部と、パッシブな光デバイスで構成され、複数の入力光信号処理部でそれぞれ処理された光信号を、同じ波長毎に振り分ける複数の波長スイッチ部と、複数の波長スイッチ部でそれぞれ振り分けられた光信号に対し、複数の入力光信号処理部の時分割多重処理に対応して、時分割多重分離、波長変換、およびパルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する出力光信号処理部と、を有することを特徴とする光クロスコネクト装置が提供される。
【００１１】
ここで、入力光信号処理部は、複数の入力ファイバよりそれぞれ入力されたＷＤＭ信号光を構成する複数の信号光を、入力ファイバ本数に等しい数の波長の光に波長変換するとともに、パルス幅圧縮および位相変換によりＷＤＭ信号の波長分割多重数による時分割多重を行う、複数の入力ファイバに対応して設けられる。波長スイッチ部は、パッシブな光デバイスで構成され、複数の入力光信号処理部でそれぞれ処理された光信号を、同じ波長毎に振り分ける。出力光信号処理部は、複数の波長スイッチ部でそれぞれ振り分けられた光信号に対し、複数の入力光信号処理部の時分割多重処理に対応して、時分割多重分離、波長変換、およびパルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光クロスコネクト装置の原理図である。光クロスコネクト装置１は、光信号の光クロスコネクトを行う装置であり、入力光信号処理部１１−１〜１１−５、波長スイッチ部１２−１〜１２−５、出力光信号処理部１３−１〜１３−５から構成される。なお、以降の説明で各構成要素を総称する場合は、ハイフン以下の数字は略す（例えば、入力光信号処理部１１−１〜１１−５は、入力光信号処理部１１と記す）。
【００１３】
入力光信号処理部１１−１〜１１−５は、幹線網を通じて入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換、パルス幅圧縮、位相変換を行って終端する。波長スイッチ部１２−１〜１２−５はそれぞれ、分波器（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）１２ａ−１〜１２ａ−５及び合波器（光カプラ）１２ｂ−１〜１２ｂ−５といったパッシブな光デバイスで構成され、入力光信号処理部１１−１〜１１−５で処理された光信号を、同じ波長毎に振り分ける。出力光信号処理部１３−１〜１３−５は、波長スイッチ部１２−１〜１２−５で振り分けられた光信号に対し、波長変換及びパルス幅拡大を行ってＷＤＭ信号を生成し幹線網へ出力する。
【００１４】
ここで、入力光信号処理部１１−１〜１１−５は、入力するＷＤＭ信号に対し、ＷＤＭ信号の入力ファイバ本数に等しい数の波長の光に波長変換し、かつＷＤＭ信号のパルス幅を、ＷＤＭ信号のＷＤＭ信号光の波長分割多重数で分割してパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う。波長スイッチ部１２−１〜１２−５は、パッシブな光デバイスで構成して、入力光信号処理部１１−１〜１１−５で処理された光信号を、同じ波長毎に振り分ける。出力光信号処理部１３−１〜１３−５は、波長スイッチ部１２−１〜１２−５で振り分けられた光信号に対し、光信号の位相から変換すべき波長を認識して波長変換を行い、パルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する。
【００１５】
図２は入力光信号処理部１１及び出力光信号処理部１３での処理概要を示す図である。パルス波形で光信号を示す。入力光信号処理部１１では、入力する光信号に対し、波長変換、パルス幅圧縮、位相変換を行う。例えば、入力光信号の波長がλ１である場合、波長変換を行ってλ５の光信号を生成する。そして、λ５の光信号を情報圧縮してパルス幅を図に示すように縮小化し、位相変換を行って圧縮信号の時間位置をずらす。
【００１６】
また、出力光信号処理部１３では、波長スイッチ部１２でスイッチングされた光信号に対し、波長変換、パルス幅拡大を行う。例えば、圧縮されているλ５の光信号に波長変換を行ってλ１の光信号を生成し、その後、パルス幅を図に示すように拡大する。
【００１７】
一方、光クロスコネクト装置１では、装置内部波長数（波長変換後の波長数のこと）を入力光信号の入力ファイバ本数ｎと等しくし、パルス幅圧縮による時間分割多重数をＷＤＭ信号光の波長分割多重数ｍと等しくして、スイッチサイズｎ×ｍを、光ファイバ帯域×入力光信号パルス幅×０．５と等しいか、小さく設定することにより、周波数帯域制限を受けずに（クロストークを発生せずに）、大容量の光クロスコネクトを実現する。なお、詳細については後述する。
【００１８】
次に光クロスコネクト装置１（以降、光クロスコネクト装置をλ−ＸＣ装置とも呼ぶ）の動作について説明する。図３は信号の流れを示す図である。なお、図中のＡ〜Ｄは、図１で示したＡ〜Ｄの地点を表す。まず、Ａ地点においては、図１のＷＤＭ１は、１０Ｇｂ／ｓ（１００ｐｓ）でλ１〜λ１０の１０波（１０チャネル）が波長多重されている。同様にＷＤＭ２〜ＷＤＭ５は、１０Ｇｂ／ｓ（１００ｐｓ）でλ１〜λ１０の１０波（１０チャネル）がそれぞれ波長多重されている。
【００１９】
Ｂ地点では、入力光信号処理部１１−１〜１１−５によって、各ＷＤＭ信号に波長変換、パルス幅圧縮、位相変換が施された信号となる。ここで、装置内部波長数は、入力ファ イバ本数ｎ（入力光ファイバ本数）と等しくするので、図１の場合、ＷＤＭ１〜ＷＤＭ５により、ｎ＝５である。また、パルス幅圧縮による時間分割多重数をＷＤＭ信号光の波長分割多重数ｍと等しくするので、図１の場合、１つのＷＤＭ信号中にλ１〜λ１０の１０波あるので、ｍ＝１０である。
【００２０】
したがって、装置内部波長数は５波であるので、λ−ＸＣ装置１内では、例えば、λ１〜λ５を割り当てて、λ１〜λ１０の波長を持つＷＤＭ信号に対し、λ１〜λ５のいずれかの波長の光に変換する。また、時間分割多重数は１０であるので、入力時に１００ｐｓであったＷＤＭ信号を１０分割して、１０ｐｓに情報圧縮する。
【００２１】
ここで、Ｂ地点のＷＤＭ１について見ると、波長変換としては、λ１→λ１（波長変換なし）、λ２→λ５、…λ１０→λ１というように、λ１〜λ１０の波長をλ１〜λ５の波長のいずれかに変換している。また、パルス幅圧縮としては、パルス幅１００ｐｓの１０分割として、１０Ｇｂ／ｓの信号を１０ｐｓまで圧縮している（情報量は１０Ｇｂ／ｓのままである）。そして、これらの圧縮信号が同じ時間位置の位相にこないように位相変換を施している。
【００２２】
したがって、Ａ地点におけるλ１〜λ１０まで波長多重されているＷＤＭ信号は、Ｂ地点では、λ１〜λ５のいずれかの波長に波長変換されて、１０ｐｓまでパルス幅圧縮され、かつそれぞれ１０波の圧縮信号は、時間軸上同じ位置にこないように（各波長の信号の中心周波数の位置が時間軸上同じ位置にこないように）位相がずらされる。ＷＤＭ２〜ＷＤＭ５についても同様な処理が行われる。
【００２３】
Ｃ地点では、波長スイッチ部１２−１〜１２−５によってスイッチングされて、同じ波長の信号が集められた信号となる。すなわち、分波器１２ａ−１〜１２ａ−５によって、Ｂ地点における信号がλ１〜λ５の波長毎に分波され、合波器１２ｂ−１〜１２ｂ−５によって、λ１〜λ５の波長毎に合波される。例えば、合波器１２ｂ−１ではλ１の信号を１０波合波する。
【００２４】
Ｄ地点では、出力光信号処理部１３−１〜１３−５によって、波長変換、パルス幅拡大が施されたＷＤＭ信号となる。出力光信号処理部１３−１〜１３−５は、波長変換処理を行う際には、入力信号の位相からあらかじめ変換すべき波長を認識しており（あらかじめ設定されている、または上位からの通知による）、また、パルス幅拡大としては、元のパルス幅に戻す操作を行う。
【００２５】
例えば、出力光信号処理部１３−１は、Ｃ地点におけるＷＤＭ１に対し、１０波のλ１のそれぞれの位相から、どの波長の光に変換するかをあらかじめ認識しており、各波長の位相にもとづき、１０波のλ１をλ１〜λ１０に波長変換する。また、１０ｐｓを元の１００ｐｓのパルス幅に拡大する。このようにして、光クロスコネクト後のＷＤＭ信号として出力する。
【００２６】
次にλ−ＸＣ装置１のスループットについて、従来と比較しながら詳しく説明する。まず最初に、局間の光ファイバ伝送のスループットと、λ−ＸＣ装置１の装置内光ファイバ伝送のスループット（波長スイッチ部１２による光クロスコネクトのスループットではなく、装置内に張られた光ファイバ伝送によるスループット）について説明する。
【００２７】
図４は局間の光ファイバ伝送を示す図である。局Ｂ１、Ｂ２は光ファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）Ｆで接続されて（中継距離が約１００ｋｍ）、光伝送を行う。このようなシステムにおける光ファイバ伝送のスループットについて考える。
【００２８】
図５は光ファイバの特性を示す図である。ＳＭＦの損失特性を示しており、縦軸は損失（ｄＢ／ｋｍ）、横軸は波長（μｍ）である。光伝送を行う場合、光損失の小さい波長領域で光信号を伝送する必要がある。したがって、ＳＭＦでは、図に示すように、損失の比較的小さい１２００ｎｍ付近〜１６００ｎｍ付近の波長領域が光伝送に用いられる。実際には、ＩＴＵ−Ｔ勧告によって、ＯバンドからＵバンドの波長領域が決められている。
【００２９】
図６はＳＭＦの光伝送における波長領域を示す図である。図は、ＩＴＵ−Ｔ勧告によって定められている、Ｏバンド（１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍ）からＵバンド（１６２５ｎｍ〜１６７５ｎｍ）の波長領域を示すテーブルである。図６により、光伝送で使用できる波長帯域は、Ｏバンドの１２６０ｎｍからＵバンドの１６７５ｎｍまでの約４００ｎｍであることがわかる。これを周波数に換算すると約５０ＴＨｚとなる。したがって、光伝送に使用する光ファイバの帯域は５０ＴＨｚである。なお、以降の説明においては、光ファイバの帯域を５０ＴＨｚ、またビットレートが１０Ｇｂ／ｓの入力光信号を扱った場合の例を中心にして説明する。
【００３０】
図７は局間光ファイバ伝送のスループット算出を説明するための図である。光ファイバ帯域にＮ波（Ｎチャネル）の光信号が立てられる（多重している）様子を示しており、図中のＢＷは変調帯域、Δｆは各チャネルの周波数間隔（チャネル間隔）である。なお、変調帯域ＢＷはビットレートとほぼ等しい。例えば、１０Ｇｂ／ｓのビットレートの光信号は、ほぼ１０ＧＨｚの周波数成分を持っているとしてよい。
【００３１】
ここで、図４で示したシステムにおける光ファイバ伝送のスループットを求めると、光ファイバ帯域が５０ＴＨｚのときのチャネル数は、（５０ＴＨｚ／２×ＢＷ）であり、ビットレートはＢＷとしてよいので、スループットは、チャネル数×ビットレート＝（５０ＴＨｚ／（２×ＢＷ））×ＢＷ＝２５Ｔｂ／ｓとなる。また、１０Ｇｂ／ｓの場合、チャネル間隔Δｆが２０ＧＨｚで、２５００（＝５０ＴＨｚ／２×１０ＧＨｚ）チャネルの波長を多重化できる。
【００３２】
このように求めたスループット２５Ｔｂ／ｓは、光ファイバ帯域５０ＴＨｚのときの理論限界値であるが、光ファイバによって長距離伝送を行うと、波長分散その他の非線形効果が生じるため、実際のスループットは２５Ｔｂ／ｓよりもかなり低い値になると考えられる。
【００３３】
次にλ−ＸＣ装置１内の光ファイバ伝送（装置内光ファイバ伝送）のスループットについて説明する。図８は装置内光ファイバ伝送のスループット算出を説明するための図である。λ−ＸＣ装置１内の入力光信号処理部１１を通過したパルスは、ビットレートは１０Ｇｂ／ｓと変わらないが、ｄｕｔｙは短いパルスとなっている。パルス幅圧縮されたパルスの幅をΔτとすると、圧縮パルスの信号帯域は１／Δτである。
【００３４】
ここで、装置内光ファイバ伝送のスループットを求めると、光ファイバ帯域が５０ＴＨｚのときの圧縮パルスの数（チャネル数）は、（５０ＴＨｚ／２×（１／Δτ））であり、１圧縮パルスのビットレートは、（（１００ｐｓ／Δτ）×１０Ｇｂ／ｓ）となるので、スループット＝圧縮パルスの数×１圧縮パルスのビットレート＝２５Ｔｂ／ｓとなる。ここで、λ−ＸＣ装置１内で用いる光ファイバの帯域をＢＷfiberとおくと、装置内スループットはＢＷfiber／２という簡略式で算出できる。
【００３５】
このように求めた２５Ｔｂ／ｓは、光ファイバ帯域５０ＴＨｚのときの理論限界値であるが、装置内における光ファイバ伝送は短距離伝送なので、非線形効果の大きな影響を受けることはない。したがって、λ−ＸＣ装置１の装置内スループットは、理論限界値である２５Ｔｂ／ｓそのものを実現可能とみなしてよい。
【００３６】
次に従来の光クロスコネクト装置（以降、従来の装置をＯＸＣ装置と呼ぶ）の光マトリクス・スイッチにおけるスループットと、λ−ＸＣ装置１の光クロスコネクトにおけるスループットについて説明する。まず、従来のＯＸＣ装置の構成について説明する。
【００３７】
図９はＯＸＣ装置の概略構成を示す図である。従来のＯＸＣ装置２００は、分波器２０１−１〜２０１−ｎ、ＯＥＯ２０２−１〜２０２−ｍ、２０３−１〜２０３−ｍ、光マトリクス・スイッチ２０４、ＯＥＯ２０５−１〜２０５−ｍ、２０６−１〜２０６−ｍ、合波器２０７−１〜２０７−ｎから構成される。
【００３８】
分波器２０１−１〜２０１−ｎは、ＷＤＭ信号を波長毎に分波し、ＯＥＯ２０２−１〜２０２−ｍ、２０３−１〜２０３−ｍは、光／電気／光変換を行って波長変換する。光マトリクス・スイッチ２０４は、光レベルでスイッチングを行う。ＯＥＯ２０５−１〜２０５−ｍ、２０６−１〜２０６−ｍは、スイッチング後の光信号を光／電気／光変換を行って、再び波長変換し、合波器２０７−１〜２０７−ｎは光信号を合波してＷＤＭ信号を出力する。また、図では入力ファイバ本数はｎ、ＷＤＭ信号光の波長分割多重数はｍであるから、光マトリクス・スイッチ２０４はスイッチサイズが（ｍ・ｎ）×（ｍ・ｎ）である。
【００３９】
ここで、３次元のＭＥＭＳスイッチで光マトリクス・スイッチ２０４を構成する場合を考える。現状のＭＥＭＳのスイッチサイズでは１０００×１０００が開発されている。例えば、入力ファイバ本数ｎが１０、ＷＤＭ信号光の波長分割多重数ｍが１００波の信号を扱う場合には、１０００×１０００のスイッチが必要となる。
【００４０】
この場合、ビットレートを１０Ｇｂ／ｓとすると、１０００×１０００の光マトリクス・スイッチ２０４のスループットは、１００（ＷＤＭ信号光の波長分割多重数）×１０（入力ファイバ本数）×１０Ｇｂ／ｓ＝１０Ｔｂ／ｓとなる。
【００４１】
一方、さらなる大容量のスイッチングとして、１００Ｔｂ／ｓのスループットを実現しようとすると、光マトリクス・スイッチ２０４のスイッチサイズが１００００×１００００となる。例えば、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓで、入力ファイバ本数が１００、波長数が１００波のとき、１００００×１００００のスイッチが必要となる。
【００４２】
しかし、このような１００００×１００００のスイッチを、ＭＥＭＳのような光学素子で構成するには、現状の製造性を考慮すると非常に困難である。また、スイッチング制御も非常に複雑なものになる。したがって、上述のアクティブ型の光マトリクス・スイッチ２０４を用いた構成によって、光クロスコネクトを行う従来のＯＸＣ装置２００では、今後の大容量ネットワークに対する発展性が期待できないといえる。
【００４３】
次にλ−ＸＣ装置１による光クロスコネクトのスループットについて説明する。最初に、λ−ＸＣ装置１でクロストーク（漏話）が発生しないスイッチサイズの条件について説明する。上記の説明では、λ−ＸＣ装置１内の入力光信号処理部１１を通過した圧縮パルスの幅をΔτとしたが、パルス幅圧縮による時間分割多重数をＷＤＭ信号光の波長分割多重数ｍと等しくすれば、このΔτは１００ｐｓ／ｍと表せる（ビットレートが１０Ｇｂ／ｓの場合）。すると、圧縮パルスの信号帯域ＢＷは、１／パルス幅であるから、ＢＷ＝ｍ／１００ｐｓ（＝１／（１００ｐｓ／ｍ））と表せる。
【００４４】
また、装置内部波長数を入力光信号の入力ファイバ本数ｎとすると、光ファイバ帯域が５０ＴＨｚのとき、装置内でクロストークが発生しないようにするには、２・ＢＷ×ｎ≦５０ＴＨｚ（ｎ≦５０ＴＨｚ／２・ＢＷ）となることが必要である。
【００４５】
図１０はクロストークを説明するための図である。（Ａ）はクロストークが発生している状態、（Ｂ）はクロストークが発生しない状態を示している。（Ａ）のように、隣接チャネルの信号同士が重なり合うと（図の斜線部）、互いの周波数成分が漏れこんでしまいクロストークが発生することになる。
【００４６】
一方、（Ｂ）のように隣接チャネル同士が離れていればクロストークは発生しない。すなわち、各チャネルの中心周波数間隔が少なくとも２・ＢＷあれば、クロストークが発生しない（帯域制限を受けない）ことがわかる。このため、少なくとも２・ＢＷの波長間隔を確保すれば、５０ＴＨｚの光ファイバ帯域でクロストークの発生を回避することができる。
【００４７】
ここで、スイッチサイズであるｎ×ｍを計算すると、ｎ×ｍ＝（５０ＴＨｚ／２・ＢＷ）×（ＢＷ・１００ｐｓ）＝２５００となる。したがって、光ファイバ帯域が５０ＴＨｚで、１０Ｇｂ／ｓの入力のとき、ｎ×ｍ≦２５００となるように、ｎとｍを設定すれば、隣接チャネル同士が重なる現象は起きないので、λ−ＸＣ装置１ではクロストークが発生せずに光クロスコネクトを行うことができる。なお、クロストークが発生しない条件の一般式は、ｎ×ｍ≦ＢＷfiber×ΔＴ×１／２と書くことができる（ΔＴは入力光信号のパルス幅、ここでは１００ｐｓ）。
【００４８】
ここまで、λ−ＸＣ装置１において、クロストークが発生しないスイッチサイズの条件を求めた。次にλ−ＸＣ装置１による光クロスコネクトのスループットを求めると、スループットは、スイッチサイズ×ビットレート（ｎ×ｍ×bitrate）であるから、２５００×１０Ｇｂ／ｓであり、２５Ｔｂ／ｓとなる。すなわち、λ−ＸＣ装置１でクロストークが発生せずに、光クロスコネクトを行った際の最大のスループットは、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓの場合、２５Ｔｂ／ｓとなり、図８で上述した装置内光ファイバ伝送時のスループットと同じ値を実現することができる。
【００４９】
以上説明したように、λ−ＸＣ装置１は、入力光信号処理部１１と、パッシブな光デバイスで構成した波長スイッチ部１２と、出力光信号処理部１３とから構成することにより、光クロスコネクトのスループットを装置内光ファイバ伝送時のスループットと同じ値を実現することができ、従来のＯＸＣ装置２００よりも、はるかに大容量で高スループットな動作を行うことが可能になる。
【００５０】
次に波長スイッチ部１２の構成の変形例について説明する。図１１は変形例の波長スイッチ部を含むλ−ＸＣ装置の構成を示す図であり、図１２は図１１に示したＡ地点からＥ地点の信号を示す図である。
【００５１】
λ−ＸＣ装置１ａは、入力光信号処理部１１−１〜１１−ｎ、波長スイッチ部１２０、出力光信号処理部１３−１〜１３−ｎから構成される。なお、入力光信号処理部１１−１〜１１−ｎと、出力光信号処理部１３−１〜１３−ｎは図１と同じ構成要素なので、波長スイッチ部１２０を中心に説明する。
【００５２】
波長スイッチ部１２０は、１つのｎ：１ＷＤＭカプラ１２１と、１つの分波器１２２から構成される。ｎ：１ＷＤＭカプラ１２１は、入力光信号処理部１１−１〜１１−ｎからの出力ｎ本を１本に集線して、入力光信号処理部１１−１〜１１−ｎで圧縮された信号を合波する。分波器１２２は、合波された信号を波長毎に分波する。
【００５３】
信号の流れとしては、Ａ地点の信号は、パルス幅が１００ｐｓのλ１〜λｍの波長が多重されたＷＤＭ信号である。Ｂ地点の信号は、波長変換、パルス幅圧縮、位相変換された信号である。Ｃ地点の信号は、入力光信号処理部１１−１〜１１−ｎから出力された圧縮パルスが波長多重された信号である。Ｄ地点の信号は、複数のλ１の波長の圧縮パルスが多重されている信号である。Ｅ地点の信号は、パルス幅が１００ｐｓのλ１〜λｍの波長が多重されたＷＤＭ信号である。波長スイッチ部１２０のような構成にすることにより、図１の波長スイッチ部１２よりも構成部品の数を削減することができる。
【００５４】
次に入力光信号処理部１１の構成及び動作について説明する。図１３は第１の実施の形態の入力光信号処理部の構成を示す図である。第１の実施の形態の入力光信号処理部１１０ａは、分波器１１１ａ、波長変換部１１２ａ−１〜１１２ａ〜ｍ、パルス幅圧縮部１１３ａ−１〜１１３ａ−ｍ、可変ディレイ（Delay）１１４ａ−１〜１１４ａ−ｍ、合波器１１５ａ、入力光変換制御部１１６ａから構成される。
【００５５】
また、入力光変換制御部１１６ａは、分岐部１１６ａ−１、Ｏ／Ｅ１１６ａ−２、指定信号設定部１１６ａ−３を含む。このような構成の入力光信号処理部１１０ａは、入力ファイバ本数がｎならば、λ−ＸＣ装置１の入力部にｎ段構成されることになる。
【００５６】
分波器１１１ａは、λ１〜λｍが波長多重された入力ＷＤＭ信号を波長毎に分波する。波長変換部１１２ａ−１〜１１２ａ〜ｍは、波長指定信号にもとづき、分波後の信号の波長変換を行う。図の場合、波長変換部１１２ａ−１は、λ１をλ２に変換し、波長変換部１１２ａ−２は、λ２をλ５に変換し、波長変換部１１２ａ−ｍは、λｍをλ３に変換している。
【００５７】
パルス幅圧縮部１１３ａ−１〜１１３ａ−ｍは、波長変換後の信号のパルス幅圧縮を行う。可変ディレイ１１４ａ−１〜１１４ａ−ｍは、位相指定信号にもとづき、圧縮パルスの位相を変換（遅延）する。合波器１１５ａは、位相変換された圧縮パルスを合波し、後段の波長スイッチ部１２へ送出する。
【００５８】
一方、Ｏ／Ｅ１１６ａ−２は、分岐部１１６ａ−１によって分岐された、合波器１１５ａの出力光パルスを電気信号に変換する。指定信号設定部１１６ａ−３は、電気信号にもとづいて、可変ディレイ１１４ａ−１〜１１４ａ−ｍそれぞれで遅延させるべき値（位相設定信号）を生成し、可変ディレイ１１４ａ−１〜１１４ａ−ｍに送出する。また、波長変換部１１２ａ−１〜１１２ａ−ｍそれぞれが、どの波長の光に変換すべきかを指示するための波長指定信号を生成し、波長変換部１１２ａ−１〜１１２−ｍへ出力する。
【００５９】
図１４は第２の実施の形態の入力光信号処理部の構成を示す図である。第２の実施の形態の入力光信号処理部１１０ｂは、分波器１１１ｂ、制御パルス生成部１１２ｂ、非線形光ループミラー（nonlinear loop mirror：ＮＯＬＭ）１１３ｂ−１〜１１３ｂ−ｍ、ＷＤＭカプラ１１４ｂ、入力光変換制御部１１５ｂから構成される。
【００６０】
また、入力光変換制御部１１５ｂは、分岐部１１５ｂ−１、Ｏ／Ｅ１１５ｂ−２、指定信号設定部１１５ｂ−３を含む（なお、入力光変換制御部１１５ｂは、図１３で上述した入力光変換制御部１１６ａと同じ機能を持つので、動作説明は省略する）。このような構成の入力光信号処理部１１０ｂは、入力ファイバ本数がｎならば、λ−ＸＣ装置１の入力部にｎ段構成されることになる。
【００６１】
分波器１１１ｂは、λ１〜λｍが波長多重された入力ＷＤＭ信号を波長毎に分波する。制御パルス生成部１１２ｂは、波長指定信号にもとづき、波長を可変設定して、短い制御パルスを生成する。また、位相指定信号にもとづく位相で、この制御パルスを出力する。
【００６２】
一方、ＮＯＬＭ１１３ｂ−１〜１１３ｂ−ｍには、分波器１１１ｂで分波された光信号及び制御パルスが入射し、ＮＯＬＭ１１３ｂ−１〜１１３ｂ−ｍは、制御パルスの重なった部分の光信号を出力する（図１５で後述）。ＷＤＭカプラ１１４ｂは、ＮＯＬＭ１１３ｂ−１〜１１３ｂ−ｍからの出力を合波し、後段の波長スイッチ部１２へ送出する。
【００６３】
図１５はＮＯＬＭ１１３ｂ及び制御パルス生成部１１２ｂの動作を説明するための図である。制御パルス生成部１１２ｂは、Tunable ＬＤ（Laser Diode）１１２ｂ−１、変調器１１２ｂ−２、可変ディレイ１１２ｂ−３から構成され、ＮＯＬＭ１１３ｂは、３ｄＢカプラＣ１、合波カプラ（ＷＤＭカプラと同じ波長多重を行うカプラ）Ｃ２、非線形ループＬから構成される。
【００６４】
なお、可変ディレイ１１２ｂ−３の出力端子は、合波カプラＣ２の一端と接続する。分波器１１１ｂの１つの出力端子は、３ｄＢカプラＣ１のポートｐ１に接続し、３ｄＢカプラＣ１のポートｐ２は、ＷＤＭカプラ１１４ｂの１つの入力端子と接続する。
【００６５】
制御パルス生成部１１２ｂの動作について、Tunable ＬＤ１１２ｂ−１は、波長指定信号にもとづいた波長の光を発光する光源である。変調器１１２ｂ−２は、Tunable ＬＤ１１２ｂ−１からの出力光に変調を施して短パルス光を生成する。可変ディレイ１１２ｂ−３は、短パルス光を位相指定信号にもとづいて遅延させて制御パルスλａとして、ＮＯＬＭ１１３ｂの合波カプラＣ２へ入射する。
【００６６】
次にＮＯＬＭ１１３ｂの動作について詳しく説明する。結合率１：１の３ｄＢカプラＣ１は、ポートｐ１から入力する、分波器１１１ｂで分波された光信号λ１を５０：５０に分離する。また、合波カプラＣ２は、３ｄＢカプラＣ１によって分離された一方の光信号λ１と制御パルスλａとを合波する。
【００６７】
ここで、制御パルスλａの入力がない場合、３ｄＢカプラＣ１のポートｐ１から入射した光信号λ１は、３ｄＢカプラＣ１のポートｐ３及びポートｐ４に分けられ非線形ループ（光ファイバループ）Ｌを反時計回り及び時計回りに伝搬し、両者同時に再び３ｄＢカプラＣ１に入射する。
【００６８】
この際、３ｄＢカプラＣ１からは、非線形ループＬを反時計回り及び時計回りに伝搬した光信号の干渉により、ポートｐ１にのみに光信号λ１が出力され、ポートｐ２には出力されない。すなわち、光信号λ１の入力側から見ると、光信号λ１は３ｄＢカプラＣ１と非線形ループＬからなるループミラーにより反射される（これにより、非線形光ループミラーと呼ばれる）。
【００６９】
一方、制御パルスλａの入力がある場合には、３ｄＢカプラＣ１のポートｐ１から反時計回りに伝搬する光信号λ１のうち、制御パルスλａに重なった部分は、非線形ループＬを伝搬中に、非線形光学効果の一つである相互位相変調効果により制御パルスλａの強度に比例した位相の変化が生じる。
【００７０】
そして、再び３ｄＢカプラＣ１に入射した際に、位相の変化が生じた部分のみが３ｄＢカプラＣ１における干渉によりポートｐ２から出力されることになる。すなわち、制御パルスλａと重なった光信号λ１の部分のみ（λ１ａ）をポートｐ２から出力する光ゲート機能が実現されることになる。このようにして、制御パルス生成部１１２ｂとＮＯＬＭ１１３ｂにより、分波された光信号に対して、波長変換、パルス幅圧縮、位相変換を行うことが可能になる。
【００７１】
次に出力光信号処理部１３の構成及び動作について説明する。図１６は第１の実施の形態の出力光信号処理部の構成を示す図である。第１の実施の形態の出力光信号処理部１３０ａは、チャープパルス光源１３１ａ、ＮＯＬＭ１３２ａ、波長分散スロープ制御部１３３ａから構成される。また、波長分散スロープ制御部１３３ａは、分岐部１３３ａ−１、１３３ａ−２、最短波長分散検出部１３３ａ−３、最長波長分散検出部１３３ａ−４、波長分散スロープ平坦化処理部１３３ａ−５から構成され、ＮＯＬＭ１３２ａは、３ｄＢカプラＣ１、合波カプラＣ２、非線形ループＬから構成される。このような構成の出力光信号処理部１３０ａは、入力ファイバ本数がｎならば、λ−ＸＣ装置１の出力部にｎ段構成されることになる。
【００７２】
なお、波長スイッチ部１２の出力端子は、合波カプラＣ２の一端と接続する。チャープパルス光源１３１ａの出力端子は、３ｄＢカプラＣ１のポートｐ１に接続し、３ｄＢカプラＣ１のポートｐ２は、波長分散スロープ平坦化処理部１３３ａ−５の入力端子と接続する。
【００７３】
チャープパルス光源１３１ａは、チャープパルスを発光する光源である。チャープパルスとは、波長（周波数）が時間的に連続して変化するパルスのことをいう。例えば、時間ｔ０〜ｔ１ではλ１、時間ｔ１〜ｔ２ではλ２、…、時間ｔｍ−１〜ｔｍではλｍというように直線的に波長が変化する発光パルスである（入力光信号が１００ｐｓなので、チャープパルスの幅もここでは１００ｐｓ）。
【００７４】
ＮＯＬＭ１３２ａに対し、波長スイッチ部１２からの出力光信号（以降の説明のためスイッチパルスと呼ぶ）は合波カプラＣ２から入射し、チャープパルスは３ｄＢカプラＣ１から入射する。３ｄＢカプラＣ１は、ポートｐ１から入力する、チャープパルスを５０：５０に分離する。また、合波カプラＣ２は、３ｄＢカプラＣ１によって分離された一方のチャープパルスとスイッチパルスとを合波する。
【００７５】
３ｄＢカプラＣ１のポートｐ１から時計回りに伝搬するチャープパルスのうち、スイッチパルスに重なった部分は、非線形ループＬを伝搬中に、非線形光学効果の一つである相互位相変調効果によりスイッチパルスの強度に比例した位相の変化が生じる。
【００７６】
そして、再び３ｄＢカプラＣ１に入射した際に、位相の変化が生じた部分のみが３ｄＢカプラＣ１における干渉によりポートｐ２から出力されることになる。すなわち、スイッチパルスと重なったチャープパルスの部分のみをポートｐ２から出力する光ゲート機能が実現する。ＮＯＬＭ１３２ａによるこのような制御によって、波長スイッチ部１２出力後のそれぞれ位相が異なる複数のλ１の信号を、λ１〜λｍの波長の光に変換している。
【００７７】
一方、波長変換後の信号は、波長分散平坦化処理部１３３ａ−５を介して、分岐部１３３ａ−１、１３３ａ−２により分岐され、各々の分岐信号は最短波長分散検出部１３３ａ−３、最長波長分散検出部１３３ａ−４に入力する。最短波長分散検出部１３３ａ−３は、λ１〜λｍの中の最も短い波長のλ１を持つ信号を選択して、そのλ１信号の波長分散を検出する。また、最長波長分散検出部１３３ａ−４は、λ１〜λｍの中の最も長い波長のλｍを持つ信号を選択して、そのλｍ信号の波長分散を検出する。
【００７８】
そして、波長分散スロープ平坦化処理部１３３ａ−５（高分散で、波長分散値及びスロープを可変できるデバイスを使用する）は、検出された波長分散値にもとづき、λ１とλｍとのスロープを平坦化させて、λ１〜λｍすべての各パルスの幅を均等に拡大化する。
【００７９】
図１７は波長分散スロープの平坦化制御を説明するための図である。グラフＧ１、Ｇ２は、縦軸は波長分散Ｄ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、横軸は波長（ｎｍ）であり、グラフＧ１はスロープ平坦前、グラフＧ２はスロープ平坦後を示している。
【００８０】
グラフＧ１に対し、最短波長分散検出部１３３ａ−３は、λ１の波長分散値Ｄ１を検出し、最長波長分散検出部１３３ａ−４は、λｍの波長分散値Ｄｍを検出する。このとき、λ１〜λｍの分散スロープはＳＬ１である。
【００８１】
グラフＧ２に対し、波長分散スロープ平坦化処理部１３３ａ−５では、分散スロープＳＬ１をフラットな分散スロープＳＬ２となるように、各波長の波長分散値を制御する。
【００８２】
すなわち、波長分散スロープ平坦化処理部１３３ａ−５は、最短波長のλ１に対する波長分散値がＤ１、最長波長のλｍに対する波長分散値がＤｍであることを認識すると、波長分散値Ｄ１、Ｄｍの平均値を求め、λ１〜λｍのすべての波長の波長分散値がこの平均値に等しくなるように制御する。このような制御を行うことで、分散スロープはフラットになり、λ１〜λｍそれぞれのパルス幅を等しく拡大することができる。
【００８３】
図１８は第２の実施の形態の出力光信号処理部の構成を示す図である。第２の実施の形態の出力光信号処理部１３０ｂは、高速シーケンシャルスイッチ１３１ｂ、波長変換部１３２ｂ−１〜１３２ｂ−ｍ、パルス幅拡大部１３３ｂ−１〜１３３ｂ−ｍ、合波器１３４ｂから構成される。このような構成の出力光信号処理部１３０ｂは、入力ファイバ本数がｎならば、λ−ＸＣ装置１の出力部にｎ段構成されることになる。
【００８４】
高速シーケンシャルスイッチ１３１ｂは、波長スイッチ部１２でスイッチングされた圧縮パルスを、時間単位にシーケンシャルにスイッチング出力する。波長変換部１３２ｂ−１〜１３２ｂ−ｍは、入力パルスをあらかじめ決められている波長（上位からこの波長を通知してもよい）に変換し、変換後のパルスは同一時間（位相）に出力する。図の場合、波長変換部１３２ｂ−１は、λ１をλ１に変換し、波長変換部１３２ｂ−２は、λ１をλ２に変換し、波長変換部１３２ｂ−ｍは、λ１をλｍに変換して、同一位相で出力している。
【００８５】
パルス幅拡大部１３３ｂ−１〜１３３ｂ−ｍは、波長変換後の信号のパルス幅拡大を行う。合波器１３４ｂは、パルス幅拡大後の信号を合波して、ＷＤＭ信号として出力する。
【００８６】
図１９は第３の実施の形態の出力光信号処理部の構成を示す図である。第３の実施の形態の出力光信号処理部１３０ｃは、高速シーケンシャルスイッチ１３１ｃ、波長変換部１３２ｃ−１〜１３２ｃ−ｍ、合波器１３３ｃ、波長分散スロープ制御部１３４ｃから構成される。このような構成の出力光信号処理部１３０ｃは、入力ファイバ本数がｎならば、λ−ＸＣ装置の出力部にｎ段構成されることになる。
【００８７】
高速シーケンシャルスイッチ１３１ｃは、波長スイッチ部１２でスイッチングされた圧縮パルスを、時間単位にシーケンシャルにスイッチング出力する。波長変換部１３２ｃ−１〜１３２ｃ−ｍは、入力パルスをあらかじめ決められている波長の光に変換し、変換後のパルスは同一時間（位相）に出力する。
【００８８】
合波器１３３ｃは、波長変換後のパルスを合波する。また、波長分散スロープ制御部１３４ｃは、図１６で上述した波長分散スロープ制御部１３３ａと同じ構成要素のものであり、合波信号の各波長の波長分散スロープを制御して、パルス幅を拡大してＷＤＭ信号として出力する。図１９の出力光信号処理部１３０ｃの方が、図１８の出力光信号処理部１３０ｂよりも回路構成を縮小化できる。
【００８９】
次にペタビット級のスループットが実現可能な光クロスコネクト装置について説明する。図２０は光クロスコネクト装置の原理図である。光クロスコネクト装置２（λ−ＸＣ装置２）は、ペタビット級のスループットを実現する光クロスコネクトを行う装置であり、波長変換部２１−１〜２１−５、波長スイッチ部２０−１〜２０−５、出力光信号処理部２５−１〜２５−５から構成される。
【００９０】
また、波長スイッチ部２０−１〜２０−５はそれぞれパッシブな光デバイスで構成され、分波器（ＡＷＧ）２２−１〜２２−５、パルス幅・位相変換部２３ａ−１〜２３ａ−１０、２３ｅ−１〜２３ｅ−１０、合波器（光カプラ）２４−１〜２４−５から構成される。
【００９１】
波長変換部２１−１〜２１−５は、入力するＷＤＭ信号に対し、ＷＤＭ信号の入力ファイバ本数に等しい数の波長に波長変換する。分波器２２−１〜２２−５は、波長変換後の光信号を波長毎に分波する。パルス幅・位相変換部２３ａ−１〜２３ａ−１０、２３ｅ−１〜２３ｅ−１０は、分波後の光信号のパルス幅を、ＷＤＭ信号のＷＤＭ信号光の波長分割多重数で分割してパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う。合波器２４−１〜２４−５は、位相変換後の光信号を合波して合波信号を生成する。
【００９２】
出力光信号処理部２５−１〜２５−５は、波長スイッチ部２０−１〜２０−５で振り分けられた光信号に対し、位相から変換すべき波長を認識して波長変換を行い、パルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する。
【００９３】
次に動作について説明する。図２１は信号の流れを示す図である。なお、図中のＡ〜Ｅは、図２０で示したＡ〜Ｅの地点を表す。まず、Ａ地点においては、図２０のＷＤＭ１は、１０Ｇｂ／ｓ（１００ｐｓ）で波長λ１〜λ１０の１０波（１０チャネル）が波長多重されている。同様にＷＤＭ２〜ＷＤＭ５は、１０Ｇｂ／ｓ（１００ｐｓ）で波長λ１〜λ１０の１０波（１０チャネル）がそれぞれ波長多重されている。
【００９４】
Ｂ地点では、波長変換部２１−１〜２１−５によって、各ＷＤＭ信号に波長変換が施された信号となる。ここで、装置内部波長数ｎは、入力ファイバ本数と等しくするので、図２０の場合、ＷＤＭ１〜ＷＤＭ５により、ｎ＝５である。したがって、装置内部波長数は５波とするので、λ−ＸＣ装置２では例えば、λ１〜λ５を割り当てて、λ１〜λ１０の入力信号に対し、λ１〜λ５のいずれかの波長の光に変換する。
【００９５】
例えば、Ｂ地点のＷＤＭ１について見ると、波長変換としては、λ１→λ１（波長変換なし）、λ２→λ５、…λ１０→λ４というように、λ１〜λ１０の波長をλ１〜λ５の波長のいずれかに変換している。
【００９６】
Ｃ地点では、分波器２２で波長毎に分波されて、パルス幅・位相変換部２３によって、パルス幅圧縮、位相変換が施された信号となる。時間分割多重数は１０（＝ＷＤＭ信号光の波長分割多重数）であるので、１００ｐｓのパルス幅の入力信号を１０分割した１０ｐｓにパルス圧縮する。また、圧縮信号が同じ位相にこないように位相変換される。例えば、ＷＤＭ１では、λ１〜λ５の波長が、１０ｐｓまでパルス幅圧縮され、かつそれぞれ１０波の圧縮信号は、時間軸上同じ位置にこないように位相がずらされる。ＷＤＭ２〜ＷＤＭ５についても同様である。
【００９７】
Ｄ地点では、合波器２４−１〜２４−５によって合波されて、同じ波長の信号が集められた信号となる。例えば、合波器２４−１によって、ＷＤＭ１ではλ１の信号が１０波合波する。同様に、ＷＤＭ２〜ＷＤＭ５では、λ２〜λ５の信号それぞれが１０波合波する。
【００９８】
Ｅ地点では、出力光信号処理部２５−１〜２５−５によって、波長変換、パルス幅拡大が施されたＷＤＭ信号となる。出力光信号処理部２５−１〜２５−５は、波長変換処理としては、入力信号の位相からあらかじめ変換すべき波長を認識しており、また、パルス幅拡大としては、元のパルス幅に戻す操作を行う。
【００９９】
例えば、出力光信号処理部２５−１は、Ｄ地点におけるＷＤＭ１に対し、１０波のλ１のそれぞれの位相から、どの波長の光に変換するかをあらかじめ認識しており、各波長の位相にもとづき、１０波のλ１をλ１〜λ１０に波長変換する。また、１０ｐｓを元の１００ｐｓのパルス幅に拡大する。これにより、光クロスコネクト後のＷＤＭ信号として出力する。
【０１００】
ここで、図２０のλ−ＸＣ装置２と、図１で示したλ−ＸＣ装置１との違いについて説明する。図１のλ−ＸＣ装置１では、クロストークが発生するおそれがあった。このため、光ファイバ帯域が５０ＴＨｚ、入力光信号のパルス幅が１００ｐｓのとき、装置内部波長数を入力光信号の入力ファイバ本数ｎ、パルス幅圧縮による時間分割多重数をＷＤＭ信号光の波長分割多重数ｍとして、クロストークが発生しない条件ｎ×ｍ≦２５００（一般式としては、ｎ×ｍ≦ＢＷfiber×ΔＴ×１／２）を満たすように、ｎとｍを設定する必要があった。
【０１０１】
したがって、ｎとｍをそれぞれ任意の値に設定することはできないので、スループットには上限が決まってしまい、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓなら、ｎ×ｍ＝２５００のときのスループット２５Ｔｂ／ｓが最大値であった（この場合でも従来の装置と比べれば、はるかに高いスループットは実現できる）。
【０１０２】
クロストークが発生する原因について説明する。λ−ＸＣ装置１でクロストークが発生する理由は、波長スイッチ部１２の分波器１２ａ（ＡＷＧ）で光信号を分波する前に、入力光信号処理部１１でＷＤＭ信号をパルス幅圧縮して時間分割を行っているからである。すなわち、圧縮信号をＡＷＧに通して分波していることが起因である。
【０１０３】
したがって、λ−ＸＣ装置２では、ＡＷＧの入力段ではパルス幅圧縮をせずに、ＡＷＧの出力段でパルス幅圧縮の処理を行うようにする。すなわち、ＡＷＧで分波された信号をパルス幅圧縮して時間分割を行う構成とすれば、クロストークが発生することはない。
【０１０４】
図２２はクロストークが発生する要因を持つ構成を示す図である。λ−ＸＣ装置１では、λ１〜λｍが多重されたＷＤＭ信号を、入力光信号処理部１１において、波長変換（λ１〜λｎへの変換）、パルス幅圧縮（１００ｐｓ→１０ｐｓ）、位相変換を施して分波器１２ａへ送出する。
【０１０５】
ここでｎ×ｍ≦２５００を満たさないときは、入力光信号処理部１１の出力は隣接チャネル同士に重なりが生じている（位相変換は中心周波数の位置がぶつからないように位相を変換しているが、ｎ×ｍ≦２５００を満たさない場合では、各圧縮信号の側波帯の領域が隣接の圧縮信号と重なってしまう）。
【０１０６】
このような信号を分波器１２ａに入力して、波長単位に分波すると、例えば、λ１を分波したとしても、λ２の側波帯領域が重なっているため、λ２の信号情報も切り出されてしまうので、クロストーク（漏話）が生じることとなる。
【０１０７】
図２３はクロストークが発生しない構成を示す図である。λ−ＸＣ装置２では、λ１〜λｍが多重されたＷＤＭ信号を、まず、波長変換部２１で波長変換（λ１〜λｎの変換）を行い、波長変換後の信号を分波器２２で分波する。そして、パルス幅・位相変換部２３でパルス幅圧縮、位相変換を施している。
【０１０８】
このような構成にすれば、隣接チャネルに重なりのないＷＤＭ信号を分波して、その後に時間分割しているので、クロストークが発生する要因がなくなる。したがって、λ−ＸＣ装置２の構成にすれば、クロストークに関しては考慮する必要がなくなるので、装置内部波長数ｎと時間分割多重数ｍをそれぞれ独立して設定することができる。
【０１０９】
ｎ、ｍの値を独立に設定することにより、スループットの上限値もなくなり、ペタビット級のスループットを実現することが可能になる（スループットの特性上の限界はなくなり、技術的、コスト的な上限で決まるようになる）。
【０１１０】
例えば、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓの光信号に対し、装置内部波長数ｎが１０００（１０００チャネル）、１ｐｓに圧縮するものとして、時間分割多重数ｍが１００（１００ｐｓを１００分割）とすると、このときのスループットは、１０００×１００×１０Ｇｂ／ｓ＝１Ｐｂ／ｓとなる。
【０１１１】
以上説明したように、λ−ＸＣ装置２では、クロストークが発生せずに、ペタビット（Ｐｂ／ｓ）級の超大容量のスイッチングを行うことができ、次世代のマルチメディアネットワーク構築に対して大きく寄与することが可能になる（なお、政府の打ち出した「ｅ−ＪＡＰＡＮ戦略」では、２００５年までに１０００万世帯の超高速インターネットアクセス網（１００Ｍｂ／ｓ×１０００万世帯＝１Ｐｂ／ｓ）に常時接続できる環境を目標としている）。
【０１１２】
なお、λ−ＸＣ装置２では、分波した波長毎にパルス幅・位相変換部２３を設けることになるので、λ−ＸＣ装置１と比較すると、装置規模は大きくなる。したがって、２５Ｔｂ／ｓ以下のスループットで運用する環境では、λ−ＸＣ装置１を適用し、ペタビット級のスループットで運用する環境ではλ−ＸＣ装置２を適用するのが望ましい。
【０１１３】
次に光クロスコネクト時に輻輳が生じないλ−ＸＣ装置について説明する。図２０で上述したλ−ＸＣ装置２では、スループットはペタビット級になって超大容量のスイッチングが可能であるが、波長スイッチ部２０−１〜２０−５のような構成でスイッチングを行うと、パス（スイッチングパス）が同時に設定できないおそれがある。すなわち、波長スイッチ部２０−１〜２０−５は、スイッチング時に目的ポートにパスを張ろうとすると、輻輳が生じる可能性のある閉塞（ブロッキング：blocking）タイプのスイッチである。このため、図２０のλ−ＸＣ装置２は、ある程度、運用対象が限定できる場合に適用することについては有効である。
【０１１４】
以降では、スイッチング時に輻輳が生じることのない非閉塞（ノンブロッキング：non-blocking）タイプのスイッチ制御を用いたλ−ＸＣ装置について説明する。まず最初に、閉塞タイプ、非閉塞タイプのスイッチの違いと、非閉塞タイプの空間スイッチの構成例について説明する。
【０１１５】
図２４は閉塞タイプのスイッチの一例を示す図である。入線が２本、出線が２本の２×２のスイッチＳＷ５１〜ＳＷ５４を、１段目にスイッチＳＷ５１、ＳＷ５２を配置し、２段目にスイッチＳＷ５３、ＳＷ５４を配置して、全体で４×４のスイッチを構成する。
【０１１６】
また、スイッチＳＷ５１は、入線側にポートｐ１ａ、ｐ２ａ、出線側にポートｐ３ａ、ｐ４ａを有し、スイッチＳＷ５２は、入線側にポートｐ１ｂ、ｐ２ｂ、出線側にポートｐ３ｂ、ｐ４ｂを有し、スイッチＳＷ５３は、入線側にポートｐ１ｃ、ｐ２ｃ、出線側にポートｐ３ｃ、ｐ４ｃを有し、スイッチＳＷ５４は、入線側にポートｐ１ｄ、ｐ２ｄ、出線側にポートｐ３ｄ、ｐ４ｄを有している。
【０１１７】
そして、ポートｐ３ａとポートｐ１ｃがラインＬ１と接続し、ポートｐ４ａとポートｐ１ｄがラインＬ２と接続し、ポートｐ３ｂとポートｐ２ｃがラインＬ３と接続し、ポートｐ４ｂとポートｐ２ｄがラインＬ４と接続する。
【０１１８】
このような構成に対し、図に示すパス（スイッチングパス）の向きについて記すと、パスＰ１（ポートｐ１ａ→ポートｐ３ａ）、パスＰ２（ポートｐ２ａ→ポートｐ４ａ）、パスＰ３（ポートｐ１ｂ→ポートｐ３ｂ）、パスＰ４（ポートｐ２ｂ→ポートｐ４ｂ）、パスＰ５（ポートｐ１ｃ→ポートｐ３ｃ）、パスＰ６（ポートｐ２ｃ→ポートｐ４ｃ）、パスＰ７（ポートｐ１ｄ→ポートｐ３ｄ）、パスＰ８（ポートｐ２ｄ→ポートｐ４ｄ）である。
【０１１９】
このようなパスによって、入信号（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）は、１段目のスイッチＳＷ５１、ＳＷ５２の入線側から入力してスイッチングされると、２段目のスイッチＳＷ５３、ＳＷ５４の出線側から出信号（ｓ１、ｓ３、ｓ２、ｓ４）の並びで出力されることになる。
【０１２０】
ここで、この状態から、信号ｓ３と信号ｓ２はそのままで、信号ｓ１と信号ｓ４の順番を入れ替えて、入信号（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）を出信号（ｓ４、ｓ３、ｓ２、ｓ１）の並びにスイッチングする場合を考える。
【０１２１】
信号ｓ１の経路について見ると、スイッチＳＷ５１のパスＰ１は、ポートｐ１ａ→ポートｐ４ａへ向け、ラインＬ２を通った後に、スイッチＳＷ５４のパスＰ７の向きをポートｐ１ｄ→ポートｐ４ｄへ向けることになる。また、信号ｓ４の経路について見ると、スイッチＳＷ５２のパスＰ４は、ポートｐ２ｂ→ポートｐ３ｂへ向け、ラインＬ３を通った後に、スイッチＳＷ５３のパスＰ６の向きをポートｐ２ｃ→ポートｐ３ｃへ向けることになる。
【０１２２】
ところが、このようなスイッチング操作を行ってしまうと、それぞれのスイッチ内のパスが輻輳してしまうことがわかる（例えば、スイッチＳＷ５１では、パスＰ１とパスＰ２がポートｐ４ａでぶつかってしまう）。このため、上記の場合、信号ｓ１、ｓ４のみの順番を入れ替えることはできず、信号ｓ１、ｓ４の順番を入れ替えるためには、信号ｓ２、ｓ３の順番まで入れ替えなければならないことになる（結局、出信号（ｓ４、ｓ２、ｓ３、ｓ１）とするしかない）。
【０１２３】
ここで、ｍ×ｍの閉塞スイッチでは、入線ｍ−１本に対応する出線が確立してしまうと、スイッチ内の残りの１本のパスの行き先が決まってしまう。例えば、図２４のスイッチＳＷ５１では、ラインＬ２を通すパスＰ２が確立してしまうと、もう一方のパスＰ１はラインＬ１に向かうしかない（最も本数の少ない例である）。このような構成の閉塞タイプのスイッチでは、ある箇所のスイッチングを行おうとすると、上述のように他の箇所まで影響を与えてしまうことになる。
【０１２４】
図２５は非閉塞タイプのスイッチの一例を示す図である。入線が２本、出線が４本の２×４のスイッチＳＷ６１、ＳＷ６２、入線が４本、出線が２本の４×２のスイッチＳＷ６３、ＳＷ６４を、１段目にスイッチＳＷ６１、ＳＷ６２を配置し、２段目にスイッチＳＷ６３、ＳＷ６４を配置して、全体で４×４のスイッチを構成する。
【０１２５】
また、スイッチＳＷ６１は、入線側にポートｐ１ａ、ｐ２ａ、出線側にポートｐ３ａ〜ｐ６ａを有し、スイッチＳＷ６２は、入線側にポートｐ１ｂ、ｐ２ｂ、出線側にポートｐ３ｂ〜ｐ６ｂを有し、スイッチＳＷ６３は、入線側にポートｐ１ｃ〜ｐ４ｃ、出線側にポートｐ５ｃ、ｐ６ｃを有し、スイッチＳＷ６４は、入線側にポートｐ１ｄ〜ｐ４ｄ、出線側にポートｐ５ｄ、ｐ６ｄを有している。
【０１２６】
そして、ポートｐ３ａとポートｐ１ｃがラインＬ１と接続し、ポートｐ４ａとポートｐ２ｃがラインＬ２と接続し、ポートｐ５ａとポートｐ１ｄがラインＬ３と接続し、ポートｐ６ａとポートｐ２ｄがラインＬ４と接続する。
【０１２７】
さらに、ポートｐ３ｂとポートｐ３ｃがラインＬ５と接続し、ポートｐ４ｂとポートｐ４ｃがラインＬ６と接続し、ポートｐ５ｂとポートｐ３ｄがラインＬ７と接続し、ポートｐ６ｂとポートｐ４ｄがラインＬ８と接続する。
【０１２８】
このような構成に対し、図に示すパス（スイッチングパス）の向きについて記すと、パスＰ１（ポートｐ１ａ→ポートｐ３ａ）、パスＰ２（ポートｐ２ａ→ポートｐ６ａ）、パスＰ３（ポートｐ１ｂ→ポートｐ３ｂ）、パスＰ４（ポートｐ２ｂ→ポートｐ６ｂ）、パスＰ５（ポートｐ１ｃ→ポートｐ５ｃ）、パスＰ７（ポートｐ３ｃ→ポートｐ６ｃ）、パスＰ１０（ポートｐ２ｄ→ポートｐ５ｄ）、パスＰ１２（ポートｐ４ｄ→ポートｐ６ｄ）である。
【０１２９】
このようなパスによって、入信号（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）は、１段目のスイッチＳＷ６１、ＳＷ６２の入線側から入力してスイッチングされると、２段目のスイッチＳＷ６３、ＳＷ６４の出線側から出信号（ｓ１、ｓ３、ｓ２、ｓ４）の並びで出力されることになる。
【０１３０】
ここで、この状態から、信号ｓ３と信号ｓ２はそのままで、信号ｓ１と信号ｓ４の順番を入れ替えて、入信号（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）を出信号（ｓ４、ｓ３、ｓ２、ｓ１）の並びにスイッチングする場合を考える。
【０１３１】
図２６はスイッチング後のパス状態を示す図である。信号ｓ１の経路について見ると、スイッチＳＷ６１のパスＰ１は、ポートｐ１ａ→ポートｐ５ａへ向け、ラインＬ３を通った後に、スイッチＳＷ６４からパスＰ９の向きをポートｐ１ｄからポートｐ６ｄへ向けることになる。また、信号ｓ４の経路について見ると、スイッチＳＷ６２のパスＰ４は、ポートｐ２ｂ→ポートｐ４ｂへ向け、ラインＬ６を通った後に、スイッチＳＷ６３からパスＰ８の向きをポートｐ４ｃからポートｐ５ｃへ向けることになる。
【０１３２】
図からわかるように、このようなスイッチング操作を行っても、それぞれのスイッチ内のパスが輻輳することはない（信号ｓ３、ｓ２の経路はそのまま）。したがって、信号ｓ１、ｓ４のみの順番を入れ替えることができ、信号（ｓ４、ｓ３、ｓ２、ｓ１）とすることができる。
【０１３３】
このように、入線の本数に対して、およそ２倍近くの本数の出線を持つスイッチと、出線の本数に対して、およそ２倍近くの本数の入線を持つスイッチとを多段に組み合わせれば、入線ｍ−１本に対応する出線が確立しても、スイッチ内の残り１本のパスの行き先が固定的に決まってしまうことはなくなる。例えば、図２６のスイッチＳＷ６１では、ラインＬ４を通すパスＰ２が確立しても、もう一方のパスＰ１は残り３通り（ポートｐ３ａ〜ｐ５ａ）のラインＬ１〜Ｌ３の選択性がある。このような構成の非閉塞タイプのスイッチでは、他の箇所に影響を与えることなく、ある箇所のスイッチングを自由に行うことができる。
【０１３４】
次に非閉塞タイプの空間スイッチの例について図２７〜図３０を用いて説明する。図２７は非閉塞タイプの空間スイッチの構成を示す図である。空間スイッチＳＷ１０は、２段構成からなり、１段目に入線がｍ本、出線がｍ・ｎ本のｍ×ｍ・ｎのスイッチＳＷ１１−１〜ＳＷ１１−ｎと、２段目に入線がｍ・ｎ本、出線がｍ本のｍ・ｎ×ｍのスイッチＳＷ１２−１〜ＳＷ１２−ｎとから構成され、全体でｍ・ｎ×ｍ・ｎのスイッチである。また、１段目のｍ×ｍ・ｎスイッチはｎ個、２段目のｍ・ｎ×ｍスイッチはｎ個なので、全体でｍ×ｍ・ｎスイッチが２ｎ個ある（１段目と２段目は同じスイッチ）。
【０１３５】
さらに、１段目のスイッチＳＷ１１−１の出線は、ｍ本のラインの束がｎあり、ｍ本の各ライン束は、２段目のスイッチＳＷ１２−１〜ＳＷ１２−ｎとそれぞれ接続する。スイッチＳＷ１１−２〜ＳＷ１１−ｎからの出線も同様にして、２段目のスイッチＳＷ１２−１〜ＳＷ１２−ｎとそれぞれ接続する。
【０１３６】
ここで、１段目の単位スイッチ（スイッチＳＷ１１−１〜ＳＷ１１−ｎのいずれかのスイッチのこと）の入線ｍ−１本に対応する出線が確立した場合、残り１本が張れるパスの本数は、出線本数から（ｍ−１）を引いて、ｍ・ｎ−（ｍ−１）＝ｍ（ｎ−１）＋１である。したがって、ｍ（ｎ−１）＋１通りに自由にパスが張れるので、空間スイッチＳＷ１０は非閉塞タイプである。
【０１３７】
図２８は非閉塞タイプの空間スイッチの構成を示す図である。空間スイッチＳＷ２０は、３段構成からなり、１段目に入線がｍ本、出線が（２ｍ−１）本のｍ×（２ｍ−１）のスイッチＳＷ２１−１〜ＳＷ２１−ｎと、２段目に入線がｎ本、出線がｎ本のｎ×ｎのスイッチＳＷ２２−１〜ＳＷ２２−（２ｍ−１）と、３段目に入線が（２ｍ−１）本、出線がｍ本の（２ｍ−１）×ｍのスイッチＳＷ２３−１〜ＳＷ２３−ｎとから構成され、全体でｍ・ｎ×ｍ・ｎのスイッチである。
【０１３８】
また、１段目のｍ×（２ｍ−１）スイッチがｎ個、２段目のｎ×ｎスイッチが（２ｍ−１）個、３段目の（２ｍ−１）×ｍスイッチがｎ個なので、全体でｍ×（２ｍ−１）スイッチが２ｎ個（１段目と３段目は同じスイッチ）、ｎ×ｎスイッチが（２ｍ−１）個ある。
【０１３９】
さらに、１段目のスイッチＳＷ２１−１の出線は、２ｍ−１本なので、１本づつ２段目のスイッチＳＷ２２−１〜ＳＷ２２−（２ｍ−１）とそれぞれ接続する。スイッチＳＷ２１−２〜ＳＷ２１−ｎからの出線も同様にして、２段目のスイッチＳＷ２２−１〜ＳＷ２２−（２ｍ−１）とそれぞれ接続する。
【０１４０】
また、２段目のスイッチＳＷ２２−１の出線は、ｎ本なので、１本づつ３段目のスイッチＳＷ２３−１〜ＳＷ２３−ｎとそれぞれ接続する。スイッチＳＷ２２−２〜ＳＷ２２−（２ｍ−１）からの出線も同様にして、３段目のスイッチＳＷ２３−１〜ＳＷ２３−ｎとそれぞれ接続する。
【０１４１】
ここで、１段目の単位スイッチの出線は（２ｍ−１）本であるから、１段目の単位スイッチから２段目の（２ｍ−１）個のスイッチＳＷ２２−１〜２２−（２ｍ−１）へ向かうパスの本数は（２ｍ−１）本である。また、３段目の単位スイッチの入線は（２ｍ−１）本であるから、２段目の（２ｍ−１）個のスイッチＳＷ２２−１〜２２−（２ｍ−１）それぞれから３段目の単位スイッチへ向かうパスの本数は（２ｍ−１）本である。
【０１４２】
したがって、１段目スイッチの入線ｍ−１本に対応する出線が確立し、３段目スイッチの入線ｍ−１本に対応する出線が確立した場合でも、（２ｍ−１）−（ｍ−１）＝ｍ本のパスが１段目→３段目に張ることができるので、空間スイッチＳＷ２０は非閉塞タイプである。なお、多段構成の非閉塞スイッチは、Ｃｌｏｓ）型スイッチとも呼ばれる（Charles Closによって提案されたことによる）。
【０１４３】
図２９は非閉塞タイプの空間スイッチの構成を示す図である。図２８の変形例である空間スイッチＳＷ３０は、３段構成からなり、１段目に入線がｍ本、出線が２ｍ本のｍ×２ｍのスイッチＳＷ３１−１〜ＳＷ３１−ｎと、２段目に入線がｍ本、出線がｍ本のｍ×ｍのスイッチＳＷ３２−１〜ＳＷ３２−２ｎと、３段目に入線が２ｍ本、出線がｍ本の２ｍ×ｍのスイッチＳＷ３３−１〜ＳＷ３３−ｎとから構成され、全体でｍ・ｎ×ｍ・ｎのスイッチである（ｍ＞ｎでｍ、ｎは偶数）。
【０１４４】
また、１段目のｍ×２ｍスイッチがｎ個、２段目のｍ×ｍスイッチが２ｎ個、３段目の２ｍ×ｍスイッチがｎ個なので、全体でｍ×２ｍスイッチが２ｎ個（１段目と３段目は同じスイッチ）、ｍ×ｍスイッチが２ｎ個ある。
【０１４５】
さらに、１段目のスイッチＳＷ３１−１の出線は２ｍ本であり、この２ｍ本がｍ／ｎ（ｍ／ｎは整数）本のライン束ごとに２段目のスイッチＳＷ３２−１〜ＳＷ３２−２ｎとそれぞれ接続する。スイッチＳＷ３１−２〜ＳＷ３１−ｎからの出線も同様にして、２段目のスイッチＳＷ３２−１〜ＳＷ３２−２ｎとそれぞれ接続する。
【０１４６】
また、２段目のスイッチＳＷ３２−１の出線はｍ本であり、このｍ本がｍ／ｎ本のライン束ごとに３段目のスイッチＳＷ３３−１〜ＳＷ３３−ｎとそれぞれ接続する。スイッチＳＷ３２−２〜ＳＷ３２−ｎからの出線も同様にして、３段目のスイッチＳＷ３３−１〜ＳＷ３３−ｎとそれぞれ接続する。
【０１４７】
ここで、１段目の単位スイッチの出線は２ｍ本であるから、１段目の単位スイッチから２段目の２ｎ個のスイッチＳＷ３２−１〜３２−２ｎへ向かうパスの本数は２ｍ本である。また、３段目の単位スイッチの入線は２ｍ本であるから、２段目の２ｎ個のスイッチＳＷ３２−１〜３２−２ｎそれぞれから３段目の単位スイッチへ向かうパスの本数は２ｍ本である。
【０１４８】
したがって、１段目スイッチの入線ｍ−１本に対応する出線が確立し、３段目スイッチの入線ｍ−１本に対応する出線が確立した場合でも、２ｍ−（ｍ−１）＝（ｍ＋１）本のパスが１段目→３段目に張ることができるので、空間スイッチＳＷ３０は非閉塞タイプである。
【０１４９】
図３０は非閉塞タイプの空間スイッチの構成を示す図である。図２８の変形例である空間スイッチＳＷ４０は、３段構成からなり、１段目に入線がｍ本、出線が２ｍ本のｍ×２ｍのスイッチＳＷ４１−１〜ＳＷ４１−ｎと、２段目に入線が２ｍ本、出線が２ｍ本の２ｍ×２ｍのスイッチＳＷ４２−１〜ＳＷ４２−ｎと、３段目に入線が２ｍ本、出線がｍ本の２ｍ×ｍのスイッチＳＷ４３−１〜ＳＷ４３−ｎとから構成され、全体でｍ・ｎ×ｍ・ｎのスイッチである（ｍ、ｎは偶数）。
【０１５０】
また、１段目のｍ×２ｍスイッチがｎ個、２段目の２ｍ×２ｍスイッチがｎ個、３段目の２ｍ×ｍスイッチがｎ個なので、全体でｍ×２ｍスイッチが２ｎ個（１段目と３段目は同じスイッチ）、２ｍ×２ｍスイッチがｎ個ある（図２９で示した空間スイッチＳＷ３０よりもスイッチ構成数は少なくなる）。
【０１５１】
さらに、１段目のスイッチＳＷ４１−１の出線は２ｍ本であり、この２ｍ本が２ｍ／ｎ（２ｍ／ｎは整数）本のライン束ごとに２段目のスイッチＳＷ４２−１〜ＳＷ４２−ｎとそれぞれ接続する。スイッチＳＷ４１−２〜ＳＷ４１−ｎからの出線も同様にして、２段目のスイッチＳＷ４２−１〜ＳＷ４２−ｎとそれぞれ接続する。
【０１５２】
また、２段目のスイッチＳＷ４２−１の出線は２ｍ本であり、この２ｍ本が２ｍ／ｎ本のライン束ごとに３段目のスイッチＳＷ４３−１〜ＳＷ４３−ｎとそれぞれ接続する。スイッチＳＷ４２−２〜ＳＷ４２−ｎからの出線も同様にして、３段目のスイッチＳＷ４３−１〜ＳＷ４３−ｎとそれぞれ接続する。
【０１５３】
ここで、１段目の単位スイッチの出線は２ｍ本であるから、１段目の単位スイッチから２段目のｎ個のスイッチＳＷ４２−１〜４２−ｎへ向かうパスの本数は２ｍ本である。また、３段目の単位スイッチの入線は２ｍ本であるから、２段目のｎ個のスイッチＳＷ４２−１〜４２−２ｎそれぞれから３段目の単位スイッチへ向かうパスの本数は２ｍ本である。
【０１５４】
したがって、１段目スイッチの入線ｍ−１本に対応する出線が確立し、３段目スイッチの入線ｍ−１本に対応する出線が確立した場合でも、２ｍ−（ｍ−１）＝（ｍ＋１）本のパスが１段目→３段目に張ることができるので、空間スイッチＳＷ４０は非閉塞タイプである。
【０１５５】
次に非閉塞タイプのスイッチを用いたλ−ＸＣ装置の構成及び動作について説明する。図３１は非閉塞タイプのλ−ＸＣ装置の構成を示す図である。λ−ＸＣ装置３は、入力光信号の入力ファイバ本数をｎ、入力光信号の多重されている波長がλ１〜λｍでＷＤＭ信号光の波長分割多重数をｍとしたとき、ｍ＞ｎの場合に、完全非閉塞の光クロスコネクトを行う装置である。λ−ＸＣ装置３は、非閉塞タイプとして、図３０の空間スイッチＳＷ４０を応用した装置（空間スイッチの非閉塞タイプとなるスイッチング理論を適用した装置）である。
【０１５６】
λ−ＸＣ装置３は、波長変換部３１−１〜３１−ｎ、波長スイッチ部４０、波長変換・パルス幅拡大部３２−１〜３２−ｎ、波長スイッチ部５０、波長変換・パルス幅拡大部３３−１〜３３−ｎから構成される。
【０１５７】
波長スイッチ部４０は、分波器４１−１〜４１−ｎと、ＷＤＭ１の光信号を処理する光信号処理部４２−１−１〜４２−１−２ｍからＷＤＭｎの光信号を処理する光信号処理部４２−ｎ−１〜４２−ｎ−２ｍ（ＷＤＭ２以降の光信号処理部は図示せず）と、合波器４３−１〜４３−ｎとから構成される。
【０１５８】
波長スイッチ部５０は、分波器５１−１〜５１−ｎと、ＷＤＭ１の光信号を処理する光信号処理部５２−１−１〜５２−１−２ｍからＷＤＭｎの光信号を処理する光信号処理部５２−ｎ−１〜５２−ｎ−２ｍ（ＷＤＭ２以降の光信号処理部は図示せず）と、合波器５３−１〜５３−ｎとから構成される。
【０１５９】
構成要素の個数を示すと、入力光信号の入力ファイバ本数がｎなので、波長変換部３１、分波器４１、５１、波長変換・パルス幅拡大部３２、３３、合波器４３、５３はそれぞれｎ個ある。また、λ−ＸＣ装置３内の波長変換部３１、波長変換・パルス幅拡大部３２では、λ１〜λｍの波長数の入力ＷＤＭ信号に対して、波長変換を行って、λ１〜λ２ｍの波長数まで増加するため（装置内部波長数は入力信号の波長の倍に設定する）、ＷＤＭ１用の光信号処理部４２−１は２ｍ個、ＷＤＭ２用の光信号処理部４２−２は２ｍ個、さらにＷＤＭｎ用の光信号処理部４２−ｎは２ｍ個ある。したがって、光信号処理部４２は（２ｍ×ｎ）個ある。
【０１６０】
同様に、光信号処理部５２−１は２ｍ個、光信号処理部５２−２は２ｍ個、さらに光信号処理部５２−ｎは２ｍ個なので、光信号処理部５２は（２ｍ×ｎ）個ある。
【０１６１】
次に光信号処理部４２と合波器４３との接続関係及び光信号処理部５２と合波器５３との接続関係について説明する。合波器４３は、光信号処理部４２の出力ファイバに対し、ＷＤＭ１〜ＷＤＭｎごとに、２ｍ／ｎ（２ｍ／ｎは整数）本単位の出力ファイバと接続する。また、同様にして合波器５３は、光信号処理部５２の出力ファイバに対し、ＷＤＭ１〜ＷＤＭｎごとに、２ｍ／ｎ本単位の出力ファイバと接続する（なお、図を簡略化するために、図３１中に示す太実線は、２ｍ／ｎ本単位のファイバ及びその本数分の光信号処理部が配置してあることを示す）。
【０１６２】
例えば、合波器４３−１について見ると、合波器４３−１には、ＷＤＭ１の信号を処理する光信号処理部４２−１−１〜４２−１−（２ｍ／ｎ）からの出力ファイバと、２段目のＷＤＭ２の信号を処理する、図示しない光信号処理部４２−２−１〜４２−２−（２ｍ／ｎ）からの出力ファイバと、最終段のＷＤＭｎの信号を処理する、図示しない光信号処理部４２−ｎ−１〜４２−ｎ−（２ｍ／ｎ）からの出力ファイバとが接続する。
【０１６３】
図３２は光信号処理部と合波器の接続関係を示す図である。この図は、光信号処理部と合波器の接続関係をわかりやすく説明するための図で、ｎ＝２、ｍ＝２の簡単な例を示している。
【０１６４】
このような構成では、２ｍ／ｎ＝２であるので、合波器４３−１、４３−２は、光信号処理部４２−１−１〜４２−１−４、４２−２−１〜４２−２−４の出力ファイバに対し、ＷＤＭ１、ＷＤＭ２ごとに、２（＝２ｍ／ｎ）本単位の出力ファイバと接続する。
【０１６５】
すなわち、光信号処理部４２−１−１、４２−１−２からの２本の出力ファイバは合波器４３−１と接続し、光信号処理部４２−１−３、４２−１−４からの２本の出力ファイバは合波器４３−２と接続する。同様に光信号処理部４２−２−１、４２−２−２からの２本の出力ファイバは合波器４３−１と接続し、光信号処理部４２−２−３、４２−２−４からの２本の出力ファイバは合波器４３−２と接続する。光信号処理部５２と合波器５３との接続関係についても上記と同様な接続形式である。
【０１６６】
次に動作について説明する。波長変換部３１−１〜３１−ｎそれぞれは、入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λ２ｍの波長を生成する。分波器４１−１〜４１−ｎは、波長変換後の光信号を波長毎に分波する。光信号処理部４２は、入力する単位波長の光信号に対し、波長変換、パルス幅圧縮、位相変換の処理を行う。ここでは、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成する。そして、時間分割多重数２ｍ（λ−ＸＣ装置１、２では時間分割多重数はｍであったが、λ−ＸＣ装置３及び後述のλ−ＸＣ装置４では２ｍとする）でパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う。
【０１６７】
合波器４３−１〜４３−ｎは、位相変換後の光信号を合波する。例えば、合波器４３−１はλ１のパルスのみ集線して合波し、合波器４３−ｎはλｎのパルスのみ集線して合波する。波長変換・パルス幅拡大部３２−１〜３２−ｎは、波長スイッチ部４０からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大する。
【０１６８】
分波器５１−１〜５１−ｎは、波長変換・パルス幅拡大部３２−１〜３２−ｎからの出力を波長毎に分波する。光信号処理部５２は、入力する単位波長の光信号に対し、波長変換、パルス幅圧縮、位相変換の処理を行う。上記と同様に、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、時間分割多重数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う。
【０１６９】
合波器５３−１〜５３−ｎは、位相変換後の光信号を合波する。例えば、合波器５３−１はλ１のパルスのみ集線して合波し、合波器５３−ｎはλｎのパルスのみ集線して合波する。波長変換・パルス幅拡大部３３−１〜３３−ｎは、波長スイッチ部５０からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大して、光クロスコネクト処理後のＷＤＭ信号を送出する。
【０１７０】
このように、λ−ＸＣ装置３は、波長スイッチ部を２段構成とし、波長スイッチ部４０、５０内では、前段の分波器で２ｍ波分の波長分波を行った後に、時間分割多重数を２ｍとしてパルス幅を圧縮し、２ｍ／ｎ本をλ１〜λｎに割り付けて、後段の分波器に接続する構成とした。
【０１７１】
このような構成にすることで、図３０で示した空間スイッチＳＷ４０と等価的に同じスイッチ構成となるので、λ−ＸＣ装置３は、非閉塞タイプのスイッチング（光クロスコネクト）を行うことが可能になる。
【０１７２】
図３３、図３４はλ−ＸＣ装置３と空間スイッチＳＷ４０との対応関係を示す図である。λ−ＸＣ装置３の波長変換部３１の入力から光信号処理部４２の出力までの区間Ａは、空間スイッチＳＷ４０の１段目のｍ×２ｍスイッチに対応し、合波器４３の入力から光信号処理部５２の出力までの区間Ｂは、空間スイッチＳＷ４０の２段目の２ｍ×２ｍスイッチに対応し、光信号処理部５２の入力から波長変換・パルス幅拡大部３３の出力までの区間Ｃは、空間スイッチＳＷ４０の３段目の２ｍ×ｍスイッチに対応する。
【０１７３】
一方、空間スイッチＳＷ４０の区間ａに対し、λ−ＸＣ装置３のＷＤＭ１〜ＷＤＭｎの物理的な入力線は１本であるが、波長がλ１〜λｍであるため、波長レベルでみると、ｍ本の信号入力としてよく、ｍ×２ｍスイッチの入線数と等しい。
【０１７４】
区間ｂに対し、光信号処理部４２の出力ファイバは２ｍ／ｎ本束ねて、ｎ個の合波器４３それぞれに接続するので、ｍ×２ｍスイッチの出線と２ｍ×２ｍスイッチの入線との関係と等しい。
【０１７５】
区間ｃに対し、光信号処理部５２の出力ファイバは２ｍ／ｎ本束ねて、ｎ個の合波器５３それぞれに接続するので、２ｍ×２ｍスイッチの出線と２ｍ×ｍスイッチの入線との関係と等しい。
【０１７６】
区間ｄに対し、λ−ＸＣ装置３のＷＤＭ１〜ＷＤＭｎの物理的な出力線は１本であるが、波長がλ１〜λｍであるため、波長レベルでみると、ｍ本の信号出力としてよく、２ｍ×ｍスイッチの出線数と等しい。したがって、λ−ＸＣ装置３は、空間スイッチＳＷ４０と等価的に等しい構成を持つので、非閉塞スイッチとなる。
【０１７７】
次にｍ≦ｎのときの非閉塞タイプのλ−ＸＣ装置について説明する。図３５は非閉塞タイプのλ−ＸＣ装置の構成を示す図である。λ−ＸＣ装置４は、入力光信号の入力ファイバ本数をｎ、入力光信号の多重されている波長がλ１〜λｍでＷＤＭ信号光の波長分割多重数をｍとしたとき、ｍ≦ｎの場合に、完全非閉塞の光クロスコネクトを行う装置である。λ−ＸＣ装置４は、非閉塞タイプとして、図３０の空間スイッチＳＷ４０を応用した装置である。
【０１７８】
λ−ＸＣ装置４は、波長変換部４１−１〜４１−ｎ、波長スイッチ部６０、波長変換・パルス幅拡大部４２−１〜４２−ｎ、波長スイッチ部７０、波長変換・パルス幅拡大部４３−１〜４３−ｎから構成される。
【０１７９】
波長スイッチ部６０は、分波器６１−１〜６１−ｎと、ＷＤＭ１の光信号を処理する光信号処理部６２−１−１〜６２−１−ｎからＷＤＭｎの光信号を処理する光信号処理部６２−ｎ−１〜６２−ｎ−ｎと、合波器６３−１〜６３−ｎとから構成される。
【０１８０】
波長スイッチ部７０は、分波器７１−１〜７１−ｎと、ＷＤＭ１の光信号を処理する光信号処理部７２−１−１〜７２−１−ｎからＷＤＭｎの光信号を処理する光信号処理部７２−ｎ−１〜７２−ｎ−ｎと、合波器７３−１〜７３−ｎとから構成される。
【０１８１】
構成要素の個数を示すと、入力光信号の入力ファイバ本数がｎなので、波長変換部４１、分波器６１、７１、波長変換・パルス幅拡大部４２、４３、合波器６３、７３はそれぞれｎ個ある。また、λ−ＸＣ装置４内の波長変換部４１、波長変換・パルス幅拡大部４２では、λ１〜λｍの波長数の入力ＷＤＭ信号に対して、波長変換を行って、λ１〜λｎの波長数とするため（ｍ≦ｎ）、ＷＤＭ１用の光信号処理部６２−１はｎ個、ＷＤＭ２用の光信号処理部６２−２はｎ個、さらにＷＤＭｎ用の光信号処理部６２−ｎはｎ個ある。したがって、光信号処理部６２は（ｎ×ｎ）個ある。同様に、光信号処理部７２−１はｎ個、光信号処理部７２−２はｎ個、さらに光信号処理部７２−ｎはｎ個なので、光信号処理部７２は（ｎ×ｎ）個ある。
【０１８２】
次に光信号処理部６２と合波器６３との接続関係及び光信号処理部７２と合波器７３との接続関係について説明する。合波器６３は、光信号処理部６２の出力ファイバ１本ごとと接続する。同様に合波器７３は、光信号処理部７２の出力ファイバ１本ごとと接続する。
【０１８３】
例えば、合波器６３−１について見ると、合波器６３−１には、ＷＤＭ１の信号を処理する光信号処理部６２−１−１の出力ファイバと、２段目のＷＤＭ２の信号を処理する、図示しない光信号処理部６２−２−１の出力ファイバと、最終段のＷＤＭｎの信号を処理する、図示しない光信号処理部６２−ｎ−１の出力ファイバとが接続する。
【０１８４】
次に動作について説明する。波長変換部４１−１〜４１−ｎは、入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの波長を生成する。分波器６１−１〜６１−ｎは、波長変換後の光信号を波長毎に分波する。
【０１８５】
光信号処理部６２は、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割多重数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う。合波器６３−１〜６３−ｎは、位相変換後の光信号を合波する。
【０１８６】
波長変換・パルス幅拡大部４２−１〜４２−ｎは、波長スイッチ部６０からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大する。分波器７１−１〜７１−ｎは、波長変換・パルス幅拡大部４２−１〜４２−ｎからの出力を波長毎に分波する。光信号処理部７２は、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割多重数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う。
【０１８７】
合波器７３−１〜７３−ｎは、位相変換後の光信号を合波する。波長変換・パルス幅拡大部４３−１〜４３−ｎは、波長スイッチ部７０からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大する。
【０１８８】
このように、λ−ＸＣ装置４は、波長スイッチ部を２段構成とし、波長スイッチ部６０、７０内では、前段の分波器でｎ波分の波長分波を行った後、時間分割多重数を２ｍとしてパルス幅圧縮して、各圧縮信号をλ１〜λｎに割り付けて、後段の分波器に接続する構成とした。
【０１８９】
このような構成にすることで、図３０で示した空間スイッチＳＷ４０と等価的に同じスイッチ構成となるので、λ−ＸＣ装置４は、非閉塞タイプのスイッチング（光クロスコネクト）を行うことが可能になる。
【０１９０】
図３６、図３７はλ−ＸＣ装置４と空間スイッチＳＷ４０との対応関係を示す図である。λ−ＸＣ装置４の波長変換部４１の入力から光信号処理部６２の出力までの区間Ａは、空間スイッチＳＷ４０の１段目のｍ×２ｍスイッチに対応し、合波器６３の入力から光信号処理部７２の出力までの区間Ｂは、空間スイッチＳＷ４０の２段目の２ｍ×２ｍスイッチに対応し、光信号処理部７２の入力から波長変換・パルス幅拡大部４３の出力までの区間Ｃは、空間スイッチＳＷ４０の３段目の２ｍ×ｍスイッチに対応する。
【０１９１】
一方、空間スイッチＳＷ４０の区間ａに対し、λ−ＸＣ装置４のＷＤＭ１〜ＷＤＭｎの物理的な入力線は１本であるが、波長がλ１〜λｍであるため、波長レベルでみると、ｍ本の信号入力としてよく、ｍ×２ｍスイッチの入線数と等しい。
【０１９２】
区間ｂに対し、光信号処理部６２の出力ファイバは１本ごと、ｎ個の合波器６３それぞれに接続するので、光信号処理部６２−１−１〜６２−１−ｎからの物理的な出力線はｎ本、合波器６３−１の物理的な入力線はｎ本であるが（他の光信号処理部、合波器についても同様）、時間分割多重数を２ｍとしているため、ｍ×２ｍスイッチの出線と２ｍ×２ｍスイッチの入線の関係と等しい。
【０１９３】
ここでは、ｍ≦ｎという条件なので例えば、ｍ＝１０、ｎ＝１０として、１００ｐｓの入力の場合を考えると、λ１〜λｍ（λ１〜λ１０）が波長変換部４１−１で波長変換されてλ１〜λｎ（λ１〜λ１０）になり、分波器６１−１で１０波の信号が分波される。
【０１９４】
光信号処理部６２−１−１〜６２−１−１０は、分波された１０波の信号の波長変換、パルス幅圧縮、位相変換を行うが、時間分割多重数が２ｍ（＝２０）なので、１つの圧縮パルス幅は５ｐｓとなる。すると、位相変換では、１００ｐｓの間隔内に５ｐｓの位相の配置の仕方が２０通りあることになるので、ｍ×２ｍスイッチの出線２ｍ（＝２０）の本数と等価的に等しいことになる。
【０１９５】
すなわち、光信号処理部６２−１−１〜６２−１−１０それぞれの１０本の出力線から、１００ｐｓ間隔内に時間分割多重数１０のときの１０ｐｓパルスを、位相をそれぞれずらして出力することは、出力線は１０本そのままであるが、１００ｐｓ間隔内に時間分割多重数２０のときの５ｐｓパルスを、位相をそれぞれずらして出力することは、出力線は等価的に２０本あるものとしてよい。
【０１９６】
また、光信号処理部６２−１−１〜６２−１−１０それぞれの１本当たりの出力を見た場合、１０ｐｓの時間を割り当てることができるので、５ｐｓのパルスの配置の仕方は２通りあることになり、光信号処理部６２−１−１〜６２−１−１０から２本（＝２ｍ／ｎ＝２・１０／１０）の出力線が出ているものと等価的にみなしてよい。なお、区間ｃは区間ｂと、区間ｄは区間ａと同様な考え方で等価であることがいえるので説明は省略する。
【０１９７】
次に完全非閉塞タイプのλ−ＸＣ装置に対する性能予測について説明する。λ−ＸＣ装置３の波長変換部３１による波長変換後の波長数を２０００波とし、時間分割多重数を２０００分割とする。波長変換部３１では、入力光信号の波長数を２倍に変換するので、この場合、装置に入力する光信号の波数は１０００波入力となる。また、圧縮パルス幅は、１００ｐｓ／２０００なので５０ｆｓである。
【０１９８】
また、λ−ＸＣ装置３の装置内の光ファイバで、圧縮パルスが最も多重される光ファイバでは１０００波立つことになる。図３８は圧縮パルスの変調帯域の広がりを示す図である。１０００波の立て方を１０ＧＨｚ間隔とすると、λ１〜λ１０００の圧縮パルスが占める帯域は１０ＴＨｚ（＝１０ＧＨｚ×１０００）となる。
【０１９９】
一方、１つの波長信号を５０ｆｓまで情報圧縮した場合、この５０ｆｓの圧縮パルスの実際の変調帯域は２０ＴＨｚである（入力時は１００ｐｓの変調帯域１０ＧＨｚのものが５０ｆｓまで圧縮されて変調帯域が２０ＴＨｚまで広がっている）。
【０２００】
ここで、１０ＧＨｚ間隔で１０００波立てられた状態における変調帯域に対して、１０００波の圧縮パルス全体が占める変調帯域は、最短波長λ１と最長波長λ１０００の変調帯域の広がりをみればよい。１０００波圧縮パルスが立てられた状態で、λ１、λ１０００は図のような広がりの変調帯域となるので、１０００波の圧縮パルス全体の帯域は５０ＴＨｚとなる。
【０２０１】
光ファイバ帯域は５０ＴＨｚであるので、光ファイバ帯域内に１０００波の圧縮パルスの帯域が収まることがわかる。すなわち、完全非閉塞タイプで最も装置内部波長数が多くなるλ−ＸＣ装置３に対し、光ファイバ帯域内で、入力光信号が１０００波、時間分割多重数を２０００分割とした光クロスコネクトを実行可能であることがわかる。
【０２０２】
一方、入力光信号の入力ファイバ本数がｎでＷＤＭ信号光の波長分割多重数がｍのとき、ｍ≦ｎのλ−ＸＣ装置４に関しては、ｍ＝１０００波、ｎ＝１０００本とすれば、λ−ＸＣ装置４のスループットは、１０００×１０００×１０Ｇｂ／ｓ＝１０Ｐｂ／ｓとなる。このように、ペタビット級のスループットで、かつ完全非閉塞な光クロスコネクトを実現することが可能になる。
【０２０３】
（付記１） 光信号の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
入力するＷＤＭ信号に対し、ＷＤＭ信号のＷＤＭ数に等しい数の波長に波長変換し、かつＷＤＭ信号のパルス幅を、ＷＤＭ信号のＷＤＭ波長数で分割してパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う入力光信号処理部と、
パッシブな光デバイスで構成して、前記入力光信号処理部で処理された光信号を、同じ波長毎に振り分ける波長スイッチ部と、
前記波長スイッチ部で振り分けられた光信号に対し、光信号の位相から変換すべき波長を認識して波長変換を行い、パルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する出力光信号処理部と、
を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
【０２０４】
（付記２） 入力光信号のＷＤＭ数ｎを装置内部波長数とし、ＷＤＭ波長数ｍをパルス幅圧縮による時間分割数とした際、スイッチサイズｎ×ｍを、光ファイバ帯域×入力光信号パルス幅×０．５以下に制限することを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２０５】
（付記３） 前記波長スイッチ部は、波長毎に分波する分波器と、分波後の光信号に対して同じ波長の光信号を合波する合波器と、から構成されることを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２０６】
（付記４） 前記波長スイッチ部は、入力光信号のＷＤＭ数がｎの場合に、ｎ本の光信号を１本に集線するＷＤＭカプラと、集線された光信号を波長毎に分波する分波器と、から構成されることを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２０７】
（付記５） 前記入力光信号処理部は、入力ＷＤＭ信号を波長毎に分波する分波器と、波長指定信号にもとづき、分波後の信号の波長変換を行う波長変換部と、波長変換後の信号のパルス幅圧縮を行うパルス幅圧縮部と、位相指定信号にもとづき、圧縮信号の位相を変換する可変ディレイと、位相変換された圧縮信号を合波する合波器と、前記波長指定信号及びスイッチング出力後の信号にもとづき前記位相指定信号を設定する入力光変換制御部と、から構成されることを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２０８】
（付記６） 前記入力光信号処理部は、入力ＷＤＭ信号を波長毎に分波する分波器と、波長指定信号にもとづき、波長可変の制御パルスを生成し、かつ位相指定信号にもとづく位相で、前記制御パルスを出力する制御パルス生成部と、入射された分波後の信号と前記制御パルスとに対して、前記制御パルスと重なった部分の光信号を出力する非線形光ループミラーと、前記非線形光ループミラーからの出力を合波するＷＤＭカプラと、前記波長指定信号及び合波出力後の信号にもとづき前記位相指定信号を設定する入力光変換制御部と、から構成されることを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２０９】
（付記７） 前記出力光信号処理部は、波長が時間的に連続して変化するチャープパルスを発光するチャープパルス光源と、前記波長スイッチ部の出力光信号と前記チャープパルスとに対して、前記出力光信号と重なった前記チャープパルスの部分の波長の光信号を出力する非線形光ループミラーと、前記非線形光ループミラーからの出力に対して、最短波長パルスの最短波長分散と、最長波長パルスの最長波長分散とを検出し、前記最短波長分散と前記最長波長分散間の波長分散スロープを平坦化する波長分散スロープ制御部と、から構成されることを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２１０】
（付記８） 前記出力光信号処理部は、前記波長スイッチ部の出力光信号を、時間単位にシーケンシャルにスイッチング出力するシーケンシャルスイッチと、スイッチング後の信号の波長変換を行う波長変換部と、波長変換後の信号のパルス幅拡大を行うパルス幅拡大部と、パルス幅拡大後の信号を合波する合波器と、から構成されることを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２１１】
（付記９） 前記出力光信号処理部は、前記波長スイッチ部の出力光信号を、時間単位にシーケンシャルにスイッチング出力するシーケンシャルスイッチと、スイッチング後の信号の波長変換を行う波長変換部と、波長変換後の信号を合波する合波器と、合波後の信号に対して、最短波長パルスの最短波長分散と、最長波長パルスの最長波長分散とを検出し、前記最短波長分散と前記最長波長分散間の波長分散スロープを平坦化する波長分散スロープ制御部と、から構成されることを特徴とする付記１記載の光クロスコネクト装置。
【０２１２】
（付記１０） 光信号の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
入力するＷＤＭ信号に対し、ＷＤＭ信号のＷＤＭ数に等しい数の波長に波長変換する波長変換部と、
波長変換後の光信号を波長毎に分波する分波器と、分波後の光信号のパルス幅を、ＷＤＭ信号のＷＤＭ波長数で分割してパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行うパルス幅・位相変換部と、位相変換後の光信号を合波する合波器と、から構成される波長スイッチ部と、
前記波長スイッチ部で振り分けられた光信号に対し、光信号の位相から変換すべき波長を認識して波長変換を行い、パルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する出力光信号処理部と、
を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
【０２１３】
（付記１１） 入力光信号のＷＤＭ数ｎを装置内部波長数とし、ＷＤＭ波長数ｍをパルス幅圧縮による時間分割数とした際、ｎとｍを独立に設定することを特徴とする付記１０記載の光クロスコネクト装置。
【０２１４】
（付記１２） 入力光信号のＷＤＭ数をｎ、入力光信号の多重されている波長がλ１〜λｍでＷＤＭ波長数がｍであって、ｍ＞ｎの場合に、非閉塞の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λ２ｍの波長を生成するｎ個の波長変換部と、
波長変換後の光信号を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（２ｍ×ｎ）個の第１の光信号処理部と、前記第１の光信号処理部の出力ファイバに対し、２ｍ／ｎ本ごとの出力ファイバと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第１の波長スイッチ部と、
前記第１の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第１の波長変換・パルス幅拡大部と、
前記第１の波長変換・パルス幅拡大部からの出力を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（２ｍ×ｎ）個の第２の光信号処理部と、前記第２の光信号処理部の出力ファイバに対し、２ｍ／ｎ本ごとの出力ファイバと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第２の波長スイッチ部と、
前記第２の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第２の波長変換・パルス幅拡大部と、
を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
【０２１５】
（付記１３） 入力光信号のＷＤＭ数をｎ、入力光信号の多重されている波長がλ１〜λｍでＷＤＭ波長数がｍであって、ｍ≦ｎの場合に、非閉塞の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの波長を生成するｎ個の波長変換部と、
波長変換後の光信号を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（ｎ×ｎ）個の第１の光信号処理部と、前記第１の光信号処理部の出力ファイバ１本ごとと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第１の波長スイッチ部と、
前記第１の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第１の波長変換・パルス幅拡大部と、
前記第１の波長変換・パルス幅拡大部からの出力を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（ｎ×ｎ）個の第２の光信号処理部と、前記第２の光信号処理部の出力ファイバ１本ごとと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第２の波長スイッチ部と、
前記第２の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第２の波長変換・パルス幅拡大部と、
を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
【０２１６】
【発明の効果】
以上説明したように、光クロスコネクト装置は、入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換、パルス幅圧縮、位相変換を行った後に、パッシブな光デバイスで構成した波長スイッチ部で同じ波長毎に振り分け、振り分けられた光信号に対し、波長変換及びパルス幅拡大を行ってＷＤＭ信号を出力する構成とした。これにより、大規模のスイッチングを行って高スループットな光クロスコネクトを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光クロスコネクト装置の原理図である。
【図２】 入力光信号処理部及び出力光信号処理部での処理概要を示す図である。
【図３】 信号の流れを示す図である。
【図４】 局間の光ファイバ伝送を示す図である。
【図５】 光ファイバの特性を示す図である。
【図６】 ＳＭＦの光伝送における波長領域を示す図である。
【図７】 局間光ファイバ伝送のスループット算出を説明するための図である。
【図８】 装置内光ファイバ伝送のスループット算出を説明するための図である。
【図９】 ＯＸＣ装置の概略構成を示す図である。
【図１０】 クロストークを説明するための図である。（Ａ）はクロストークが発生している状態、（Ｂ）はクロストークが発生しない状態を示す図である。
【図１１】 変形例の波長スイッチ部を含むλ−ＸＣ装置の構成を示す図である。
【図１２】 Ａ地点からＥ地点の信号を示す図である。
【図１３】 第１の実施の形態の入力光信号処理部の構成を示す図である。
【図１４】 第２の実施の形態の入力光信号処理部の構成を示す図である。
【図１５】 ＮＯＬＭ及び制御パルス生成部の動作を説明するための図である。
【図１６】 第１の実施の形態の出力光信号処理部の構成を示す図である。
【図１７】 波長分散スロープの平坦化制御を説明するための図である。
【図１８】 第２の実施の形態の出力光信号処理部の構成を示す図である。
【図１９】 第３の実施の形態の出力光信号処理部の構成を示す図である。
【図２０】 光クロスコネクト装置の原理図である。
【図２１】 信号の流れを示す図である。
【図２２】 クロストークが発生する要因を持つ構成を示す図である。
【図２３】 クロストークが発生しない構成を示す図である。
【図２４】 閉塞タイプのスイッチの一例を示す図である。
【図２５】 非閉塞タイプのスイッチの一例を示す図である。
【図２６】 スイッチング後のパス状態を示す図である。
【図２７】 非閉塞タイプの空間スイッチの構成を示す図である。
【図２８】 非閉塞タイプの空間スイッチの構成示す図である。
【図２９】 非閉塞タイプの空間スイッチの構成を示す図である。
【図３０】 非閉塞タイプの空間スイッチの構成を示す図である。
【図３１】 非閉塞タイプのλ−ＸＣ装置の構成を示す図である。
【図３２】 光信号処理部と合波器の接続関係を示す図である。
【図３３】 λ−ＸＣ装置と空間スイッチとの対応関係を示す図である。
【図３４】 λ−ＸＣ装置と空間スイッチとの対応関係を示す図である。
【図３５】 非閉塞タイプのλ−ＸＣ装置の構成を示す図である。
【図３６】 λ−ＸＣ装置と空間スイッチとの対応関係を示す図である。
【図３７】 λ−ＸＣ装置と空間スイッチとの対応関係を示す図である。
【図３８】 圧縮パルスの変調帯域の広がりを示す図である。
【符号の説明】
１０ 光クロスコネクト装置
１１−１〜１１−５ 入力光信号処理部
１２−１〜１２−５ 波長スイッチ部
１２ａ−１〜１２ａ−５ 分波器
１２ｂ−１〜１２ｂ−５ 合波器
１３−１〜１３−５ 出力光信号処理部

Claims (5)

1. 複数本数の入力ファイバから複数本数の出力ファイバに波長分割多重（ＷＤＭ）された光信号の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
   前記複数本数の入力ファイバよりそれぞれ入力されたＷＤＭ信号光を構成する複数の信号光を、入力ファイバ本数に等しい数の波長の光に波長変換するとともに、パルス幅圧縮および位相変換により前記ＷＤＭ信号の波長分割多重数による時分割多重を行う、前記複数の入力ファイバに対応して設けられた複数の入力光信号処理部と、
   パッシブな光デバイスで構成され、前記複数の入力光信号処理部でそれぞれ処理された光信号を、同じ波長毎に振り分ける複数の波長スイッチ部と、
   前記複数の波長スイッチ部でそれぞれ振り分けられた光信号に対し、前記複数の入力光信号処理部の時分割多重処理に対応して、時分割多重分離、波長変換、およびパルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する出力光信号処理部と、を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
2. 前記入力ファイバ本数ｎを装置内部波長数とし、ＷＤＭ信号の波長分割多重数ｍをパルス幅圧縮および位相変換による時間分割多重数とした際、スイッチサイズｎ×ｍを、光ファイバ帯域×入力光信号パルス幅×０．５以下に制限することを特徴とする請求項１記載の光クロスコネクト装置。
3. 複数本数の入力ファイバから複数本数の出力ファイバに波長分割多重（ＷＤＭ）された光信号の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
   前記複数本数の入力ファイバよりそれぞれ入力されたＷＤＭ信号光を構成する複数の信号光を、入力ファイバ本数に等しい数の波長の光に波長変換する波長変換部と、
   波長変換後の光信号を波長毎に分波する分波器と、分波後の光信号のパルス幅を、ＷＤＭ信号の前記ＷＤＭ信号光の波長分割多重数で分割してパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行うパルス幅・位相変換部と、位相変換後の光信号を合波する合波器と、から構成される複数の波長スイッチ部と、
   前記複数の波長スイッチ部でそれぞれ振り分けられた光信号に対し、複数の入力光信号処理部の時分割多重処理に対応して、時分割多重分離、波長変換、およびパルス幅拡大を行って、ＷＤＭ信号を出力する出力光信号処理部と、
   を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
4. 入力光信号の入力ファイバ本数をｎ、入力光信号の多重されている波長がλ１〜λｍでＷＤＭ信号光の波長分割多重数がｍであって、ｍ＞ｎの場合に、非閉塞の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
   入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λ２ｍの波長を生成するｎ個の波長変換部と、
   波長変換後の光信号を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割多重数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（２ｍ×ｎ）個の第１の光信号処理部と、前記第１の光信号処理部の出力ファイバに対し、２ｍ／ｎ本ごとの出力ファイバと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第１の波長スイッチ部と、
   前記第１の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第１の波長変換・パルス幅拡大部と、
   前記第１の波長変換・パルス幅拡大部からの出力を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割多重数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（２ｍ×ｎ）個の第２の光信号処理部と、前記第２の光信号処理部の出力ファイバに対し、２ｍ／ｎ本ごとの出力ファイバと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第２の波長スイッチ部と、
   前記第２の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第２の波長変換・パルス幅拡大部と、
   を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。
5. 入力光信号の入力ファイバ本数をｎ、入力光信号の多重されている波長がλ１〜λｍでＷＤＭ信号光の波長分割多重数がｍであって、ｍ≦ｎの場合に、非閉塞の光クロスコネクトを行う光クロスコネクト装置において、
   入力するＷＤＭ信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの波長を生成するｎ個の波長変換部と、
   波長変換後の光信号を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割多重数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（ｎ×ｎ）個の第１の光信号処理部と、前記第１の光信号処理部の出力ファイバ１本ごとと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第１の波長スイッチ部と、
   前記第１の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第１の波長変換・パルス幅拡大部と、
   前記第１の波長変換・パルス幅拡大部からの出力を波長毎に分波するｎ個の分波器と、分波後の光信号に対し、波長変換を行って、λ１〜λｎの中のいずれかの波長を生成し、かつ時間分割多重数２ｍでパルス幅圧縮を行い、複数の圧縮信号が同位相にならないように位相変換を行う（ｎ×ｎ）個の第２の光信号処理部と、前記第２の光信号処理部の出力ファイバ１本ごとと接続して、位相変換後の光信号を合波するｎ個の合波器と、から構成される第２の波長スイッチ部と、
   前記第２の波長スイッチ部からの出力に対し、波長変換を行って、λ１〜λｍの波長を生成し、パルス幅を拡大するｎ個の第２の波長変換・パルス幅拡大部と、
   を有することを特徴とする光クロスコネクト装置。

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