JP4170577B2 - 光スイッチ拡張方法および光スイッチ、ならびに、光クロスコネクト装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチに関し、光損失を低減することができる光スイッチの拡張方法および該拡張方法による光スイッチに関する。さらに、該光スイッチを備える光クロスコネクト装置に関する。
近年、インターネットを始めとするマルチメディア通信が急速に普及している。通信技術の分野では、この急速な普及によるトラヒック量の激増に対応するため、超長距離通信と大容量通信とを可能とする光通信技術が鋭意に研究・開発されている。そして、更なるトラヒック量の増加に対応するため、時分割多重（ＴＤＭ）伝送の高速化および波長分割多重（ＷＤＭ）伝送の高密度多重化の取り組みが行われている。これに応じて、光クロスコネクト装置（光ＸＣ）も入出力数を拡張する必要があり、その核となる光スイッチ（光ＳＷ）の適切な拡張方法が要望されてる。
【０００２】
【従来の技術】
光ＸＣは、複数の入出力光伝送路を収容し、入力光伝送路から入力されたＷＤＭ光信号を、波長ごとに所望の出力光伝送路に方路を変更する（ルーティングする）装置である。この方路変更は、光ＳＷによって行われるから、光ＸＣの入出力ポートを拡張（増設）する場合には、光ＳＷの入出力ポートを拡張する必要がある。
【０００３】
図１３は、従来の光スイッチの拡張方法を説明する図である。図１３Ａは、拡張前の４×４光マトリクススイッチ（光ＭＳＷ）を示し、図１３Ｂは、拡張後の８×８光ＭＳＷを示す。
図１３において、４×４光ＳＷ１００１は、１６個の２×２光ＳＷ素子１００２を４行４列のマトリクス状に配置して構成される。このようなマトリクス状のｎ×ｎ（ｎ整数）光ＳＷを、特に、ｎ×ｎ光マトリクススイッチ（光ＭＳＷ）と呼び、ｎ×ｎ光ＭＳＷを構成する最小単位である２×２光ＳＷを２×２光ＳＷ素子と呼ぶことにする。
【０００４】
従来、このような４入力４出力の４×４光ＭＳＷ１００１-1を８入力８出力の８×８光ＭＳＷ１０１１に入出力ポートを拡張する場合には、さらに３個用意された光ＭＳＷ１００１-2〜１００１-4をマトリクス状に配置し、直交方向の隣接光ＭＳＷ１００１-1〜１００１-4間においてその入出力ポートを接続することで拡張していた。
【０００５】
ここで、８×８光ＭＳＷ１０１１の各光ＳＷ素子１００２において、第１入力ポートから第８入力ポートまで順に行番号を割り振り、さらに、入力ポートに幾何学的に最も近い光ＳＷ素子から順に列番号を割り振る。そして、割り振られた行番号および列番号を光ＳＷ素子１００２に「行番号列番号」で添え字として付すことにする。例えば、図１３Ｂにおいて、第２入力ポートの入力ポートから４番目の光ＳＷ素子１００２は、第２行第４列であるから、１００２-24 となり、第６入力ポートの入力ポートから８番目の光ＳＷ素子１００２は、第６行第８列であるから、１００２-68 となる。なお、図面の都合上、光ＳＷ素子１００２に対する符号は、一部に限り付されている。
【０００６】
そして、これら６４個の光ＳＷ素子１００２に対して、光ＭＳＷ１０１１に入力された光信号を所望の出力ポートに出力することができるように制御するための制御符号を次のように割り振る。すなわち、所望の出力ポートに出力するために切り換える光ＳＷ素子１００２を「入力ポートの位置」と「出力ポートの位置」とで指定することができるように割り振る。このような制御符号は、図１３において、「Ｓ入力ポート番号出力ポート番号」で示されている。例えば、光ＳＷ素子１００２-11 は、Ｓ１１と割り振られ、第１ポートに入力する光信号を第１出力ポートに方路を切り換える場合には、Ｓ１１である光ＳＷ１００２-11 を切り換えればよく、光ＳＷ素子１００２-75 は、Ｓ７５と割り振られ、第７ポートに入力する光信号を第５出力ポートに方路を切り換える場合には、Ｓ７５である光ＳＷ１００２-75 を切り換えればよい。
【０００７】
このような方法で４入力４出力の光ＭＳＷ１００１を８入力８出力に拡張した光ＭＳＷ１０１１では、方路切り換えにおいて、最大で１５個の光ＳＷ素子１００２を透過することになり、光損失が大きい。例えば、第１入力ポートに入力する光信号を第８出力ポートに出力する場合では、Ｓ１８である光ＳＷ素子１００２-18 を切り換えることになるから、光信号は、光ＭＳＷ１０１１において、１５個の光ＳＷ素子１００２-11 、１００２-12 、１００２-13 、１００２-14 、１００２-15 、１００２-16 、１００２-17 、１００２-18 、１００２-28 、１００２-38 、１００２-48 、１００２-58 、１００２-68 、１００２-78 、１００２-88 を透過する。光ＳＷ素子１００２には、損失があるから大きな損失となってしまう。
【０００８】
一方、第８入力ポートに入力する光信号を第１出力ポートに方路を切り換えたい場合では、Ｓ８１である光ＳＷ素子１００２-81 のみを切り換えるだけで済むから、かかる光信号は、光ＭＳＷ１０１１において、１個の光ＳＷ素子１００２-81 を透過する。
このため、１個の光ＳＷ素子１００２を透過する場合と、１５個の光ＳＷ素子１００２を透過する場合とでは、光ＭＳＷ１０１１の出力光レベルに光ＳＷ素子１００２の損失の略１４個分だけ格差が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ＭＳＷから出力される光信号は、光受信器の受光素子などの光部品に入力されるから、ある出力光レベルを確保しなければならない。そして、光ＳＷ素子には、損失がある。したがって、光ＭＳＷで方路を切り換える場合において透過する最大の光ＳＷ素子の個数で光ＭＳＷのスイッチサイズ（入出力数）が決まることになる。このため、従来の拡張方法および該拡張方法による光ＭＳＷでは、拡張にともない光ＳＷ素子の最大個数が増大して損失が激増するから、大きなスイッチサイズに拡張することができないという問題がある。
【００１０】
そして、光ＭＳＷの各出力ポートの出力レベルに大きな格差があると、出力ポートに接続される光部品、例えば、光増幅器や受光素子などの入力ダイナミックレンジを大きくする必要があるという問題がある。あるいは、入力ダイナミックレンジ別に数種類の光部品を用意する必要があるという問題がある。
そこで、本発明では、従来より低損失で拡張することができる光ＳＷの拡張方法および該拡張方法で接続された光ＳＷ、ならびに、該光ＳＷを用いた光ＸＣを提供することを目的とする。
【００１１】
そして、本発明では、各出力光レベルの格差が従来より小さく拡張することができる光ＳＷの拡張方法および該拡張方法で接続された光ＳＷ、ならびに、該光ＳＷを用いた光ＸＣを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明の原理構成図である。
【００１３】
上述の目的は、図１において、複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートＰと複数の予備入力ポートＸＰと複数の出力ポートＯと複数の予備出力ポートＸＯとを形成する第１ないし第４光マトリクススイッチ１１-1〜１１-4を備え、第１光マトリクススイッチ１１-1の複数の予備出力ポートＸＰを第３光マトリクススイッチ１１-3の複数の入力ポートＰにそれぞれ接続し、第２光マトリクススイッチ１１-2の複数の出力ポートＯを第３光マトリクススイッチ１１-3の複数の予備入力ポートＸＰにそれぞれ接続し、第１光マトリクススイッチ１１-1の複数の出力ポートＯを前記第４光マトリクススイッチ１１-4の複数の予備入力ポートＸＰにそれぞれ接続し、第２光マトリクススイッチ１１-2の複数の予備出力ポートＸＯを第４光マトリクススイッチ１１-4の複数の入力ポートＰにそれぞれ接続して成る光スイッチによって達成される。
【００１４】
ここで、光ＭＳＷ１１は、例えば、クロスバー型の光スイッチやパイ・ロス型の光スイッチなどを利用することができ、光ＳＷ素子は、例えば、導波路型の光スイッチや半導体型の光スイッチや光微少電気機械システムの光スイッチなどを利用することができる。
４個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を従来の拡張方法によって接続して構成した２ｎ×２ｎ光ＭＳＷでは、方路を切り換える場合において、最大で３個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を透過し、最小で１個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を透過するが、このような拡張方法によって接続して構成した２ｎ×２ｎ光ＭＳＷ２１では、常に２個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を透過するので、従来に較べ損失を低減することができる。さらに、各出力ポート間における出力光レベルの格差を少なくすることができる。
【００１５】
そして、このような２ｎ×２ｎ光ＭＳＷ２１の入力ポートに、入力光を波長ごとに分離する複数の分波部における複数の出力ポートを接続し、さらに、２ｎ×２ｎ光ＭＳＷ２１の出力ポートに、複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波部における複数の入力ポートを接続することで光クロスコネクト装置を構成することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
（第１の実施形態の構成）
第１の実施形態は、本発明にかかる光ＸＣの実施形態である。
【００１７】
図２は、第１の実施形態の光ＸＣの構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図３は、第１の実施形態の光ＸＣにおける制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図２および図３において、光ＸＣ３１は、光分波器（ＤＥＭＵＸ）４１-1、４１-2、８×８光ＭＳＷ３２、光合波器（ＭＵＸ）４３-1、４３-2、制御回路４４およびメモリ４５を備えて構成される。
【００１８】
ＤＥＭＵＸ４１は、波長の異なる複数の光信号から構成される入射光を波長に応じて複数の出力ポートに射出する光受動部品である。本実施形態では、ＤＥＭＵＸ４１は、第１ないし第４出力ポートを備える。ＤＥＭＵＸ４１-1の入力ポートは、光伝送路４６-1が接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の入力ポートは、光伝送路４６-2が接続される。ＤＥＭＵＸ４１-1の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４入力ポートに１対１でそれぞれ接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８入力ポートに１対１でそれぞれ接続される。
【００１９】
８×８光ＭＳＷ３２は、８入力８出力の光交換スイッチであり、４個の第１ないし第４の４×４光ＭＳＷ４２を備えて構成される。
光ＭＳＷ４２は、４入力４出力のクロスバースイッチであり、１６個の２×２光ＳＷ素子４９を４行４列でマトリクス状に配置することで構成される。２×２光ＳＷ素子４９をマトリクス状に配置するので、マトリクス状の２辺に配置された光ＳＷ素子を入力ポートおよび出力ポートに当てると、入力可能なポートと出力可能なポートとが残りの２辺に配置された光ＳＷ素子に残ることになる。これらを予備入力ポートおよび予備出力ポートに当てることができる。光ＳＷ素子４９は、入力端子ａと出力端子ｄと接続しかつ入力端子ｂと出力端子ｃとを接続するクロス状態、および、入力端子ａと出力端子ｃと接続しかつ入力端子ｂと出力端子ｄとを接続するバー状態を備えることで光路を切り換える。
【００２０】
光ＳＷ素子４９は、例えば、機械式光スイッチや光導波路スイッチなどを利用することができる。
機械式光スイッチは、プリズム、ロッドレンズおよび鏡などの微少光学素子や光ファイバ自体を移動・回転させることによって光路を切り換える光学部品である。さらに、近年では、半導体微細加工技術を用いて光導波路間に屈折率整合液を封入して該整合液を機械的に動かしたり、鏡を静電アクチュエータで動かしたりする光微少電気機械システム（Opto Micro ElectroMechanical Systems ）の光スイッチもある。
【００２１】
光導波路スイッチは、例えば、光導波路でマッハ・ツェンダ型干渉型を構成し、各光導波路アームに電界を印加することによって各光導波路アームの屈折率を変化させ、光路を切り換える光学部品である。ここで、熱光学効果により光導波路アームの屈折率を変化させる場合には、シリコン基板に形成された石英系光導波路が利用され、電気光学効果により光導波路アームの屈折率を変化させる場合では、強誘電体のニオブ酸リチウム基板に形成されたチタン系光導波路が利用される。また、キャリア注入による屈折率変化を利用した半導体光スイッチや光半導体増幅器をオン・オフのゲートとして用いた分配合流型の半導体光スイッチも知られている。
【００２２】
第１光ＭＳＷ４２-1の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４入力ポートとして、ＤＥＭＵＸ４１-1の各出力ポートに１対１でそれぞれ接続される。第１光ＭＳＷ４２-1の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第１光ＭＳＷ４２-1の第１出力ポートＯ1 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１予備入力ポートＸＰ1 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第２出力ポートＯ2 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第２予備入力ポートＸＰ2 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第３出力ポートＯ3 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第３予備入力ポートＸＰ3 に接続され、そして、第１光ＭＳＷ４２-1の第４出力ポートＯ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第４予備入力ポートＸＰ4 に接続される。第１光ＭＳＷ４２-1の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第１光ＭＳＷ４２-1の第１予備出力ポートＸＯ1 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１入力ポートＰ1 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第２予備出力ポートＸＯ2 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第２予備入力ポートＰ2 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第３予備出力ポートＸＯ3 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第３入力ポートＰ3 に接続され、そして、第１光ＭＳＷ４２-1の第４予備出力ポートＸＯ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第４入力ポートＰ4 に接続される。
【００２３】
一方、第２光ＭＳＷ４２-2の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８入力ポートとして、ＤＥＭＵＸ４１-2の各出力ポートに１対１でそれぞれ接続される。第２光ＭＳＷ４２-2の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第２光ＭＳＷ４２-2の第１出力ポートＯ1 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１予備入力ポートＸＰ1 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第２出力ポートＯ2 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第２予備入力ポートＸＰ2 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第３出力ポートＯ3 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第３予備入力ポートＸＰ3 に接続され、そして、第２光ＭＳＷ４２-2の第４出力ポートＯ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第４予備入力ポートＸＰ4 に接続される。第２光ＭＳＷ４２-2の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第２光ＭＳＷ４２-2の第１予備出力ポートＸＯ1 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１入力ポートＰ1 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第２予備出力ポートＸＯ2 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第２予備入力ポートＰ2 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第３予備出力ポートＸＯ3 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第３入力ポートＰ3 に接続され、そして、第２光ＭＳＷ４２-2の第４予備出力ポートＸＯ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第４入力ポートＰ4 に接続される。
【００２４】
４個の光ＭＳＷ４２-1、４２-2、４２-3、４２-4間の接続は、例えば、光ファイバや基板に光導波路を形成した光導波路基板などを利用することができる。
そして、第３光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４出力ポートとして、ＭＵＸ４３-1の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【００２５】
第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８出力ポートとして、ＭＵＸ４３-2の各入力ポートにそれぞれ接続される。
このように接続された光ＭＳＷ３２は、４入力４出力の光ＭＳＷ４２を８入力８出力に拡張した光ＳＷでもある。
【００２６】
ＭＵＸ４３は、波長の異なる光信号をそれぞれ波長に対応する複数の入力ポートから入射し、１個の出力ポートから射出する光受動部品である。本実施形態では、ＭＵＸ４３は、第１ないし第４入力ポートを備える。ＭＵＸ４３-1の各入力ポートは、上述のように、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４出力ポート（光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４出力ポート）にそれぞれ接続され、出力ポートは、光伝送路４７-1に接続される。ＭＵＸ４３-2の各入力ポートは、上述のように、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８出力ポート（第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４出力ポート）にそれぞれ接続され、出力ポートは、光伝送路４７-2に接続される。
【００２７】
ＤＥＭＵＸ４１およびＭＵＸ４３は、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide grating ）などを利用することができる。
光伝送路４６、４７は、例えば、１．３μｍ帯単一モード光ファイバ、１．５５μｍ帯分散シフト光ファイバおよび分散フラット光ファイバなどの光ファイバが利用することができる。
【００２８】
メモリ４５は、図３に示すように、光ＳＷ素子４９の位置と制御符号Ｓxyとの関係を示す制御符号対応テーブル、交換制御のプログラムなどが格納される。光ＳＷ素子４９の位置は、その列番号と行番号とで示される。制御符号Ｓxyは、制御符号Ｓxyが割り当てられた光ＳＷ素子４９をクロス状態からバー状態に切り換えた場合における光信号の入力ポートと出力ポートとの関係を示している。図２および図３に示すように、例えば、光ＳＷ素子４９-11 は、Ｓ15が割り当てられ、光ＳＷ素子４９-11 がクロス状態からバー状態に切り換えられると第１入力ポートに入力する光信号は、第５出力ポートから出力されることになり、また、光ＳＷ素子４９-57 は、Ｓ53が割り当てられ、光ＳＷ素子４９-57 がクロス状態からバー状態に切り換えられると第５入力ポートに入力する光信号は、第３出力ポートから出力されることになる。
【００２９】
制御回路４４は、８×８光ＭＳＷ３２に入力された光信号を所望の出力ポートに出力する交換制御を行う。交換制御は、制御回路４４がメモリ４５に格納された制御符号対応テーブルを参照して、入力された光信号における入力ポートの番号と該光信号のルーティング情報とに基づいて光ＳＷ素子４９を選択し、クロス状態からバー状態に切り換えることによって行われる。
【００３０】
（第１の実施形態の動作・効果）
次に、光ＸＣの動作および効果について説明する。
光ＸＣ３１は、光伝送路４６-1を伝送する光信号を光伝送路４７-1または光伝送路４７-2に、そして、光伝送路４６-2を伝送する光信号を光伝送路４７-1または光伝送路４７-2に方路を切り換えることができる。この方路を切り換える際に、制御回路４４は、メモリ４５内の制御符号対応テーブルを参照して切り換えるべき光ＳＷ素子４９を選択し、該光ＳＷ素子４９をクロス状態からバー状態に切り換える制御を行う。
【００３１】
例えば、互いに波長の異なる４波の光信号λ1 〜λ4 を波長多重したＷＤＭ光信号の光信号λ2 が光伝送路４６-1から第２入力ポートに入力され、第７出力ポートに出力され、光伝送路４７-2に送出される場合について説明する。
４波のＷＤＭ光信号は、光伝送路４６-1を伝送し、光ＸＣ３１のＤＥＭＵＸ４１-1に入力され、波長ごとに４個に分波される。分波された光信号λ1 は、光ＭＳＷ３２の第１入力ポートＰ1 に入力され、分波された光信号λ2 は、光ＭＳＷ３２の第２入力ポートＰ2 に入力され、分波された光信号λ3 は、光ＭＳＷ３２の第３入力ポートＰ3 に入力され、そして、分波された光信号λ4 は、光ＭＳＷ３２の第４入力ポートＰ4 に入力される。
【００３２】
制御回路４４は、メモリ４５に格納されている制御符号対応テーブルを参照し、第２入力ポートと第７出力ポートとを接続するための光ＳＷ素子４９を選択する。制御回路４４は、図２および図３に示すように、Ｓ27に対応する光ＳＷ素子４９が２行３列の光ＳＷ素子４９-23 であるから、該光ＳＷ素子４９-23 をクロス状態からバー状態に切り換え、第２入力ポートと第７出力ポートとを結ぶ。
【００３３】
第２入力ポートに入力された光信号λ2 は、光ＭＳＷ４２-1の第２入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-21 、４９-22 、４９-23 、４９-33 、４９-34 を介して光ＭＳＷ４２-1の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ４２-4の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-57 、４９-67 、４９-77 、４９-87 を介して光ＭＳＷ４２-4の第３出力ポートから出力され、さらに、光ＭＳＷ３２の第７出力ポートに出力される。
【００３４】
そして、第７出力ポートから出力された光信号λ2 は、他の各出力ポートＯ5 、Ｏ6 、Ｏ8 から出力された光信号とＭＵＸ４３-2で合波された後に、光伝送路４７-2に送出される。
また、例えば、光信号λ4 が光伝送路４６-2から第８入力ポートに入力され、第４出力ポートに出力され、光伝送路４７-1に送出される場合について説明する。
【００３５】
光信号λ4 を含む４波のＷＤＭ光信号は、光伝送路４６-2を伝送し、光ＸＣ３１のＤＥＭＵＸ４１-2に入力され、波長ごとに４個に分波される。分波された各光信号λ1 〜λ4 は、光ＭＳＷ３２の各入力ポートＰ5 〜Ｐ8 にそれぞれ入力される。
制御回路４４は、制御符号対応テーブルを参照することによって、第８入力ポートと第４出力ポートとを接続するための光ＳＷ素子４９-84 を選択し、クロス状態からバー状態に切り換え、第８入力ポートと第４出力ポートとを結ぶ。
【００３６】
第８入力ポートに入力された光信号λ8 は、光ＭＳＷ４２-2の第４入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-81 、４９-82 、４９-83 、４９-84 、４９-74 、４９-64 、４９-54 を介して光ＭＳＷ４２-2の第４出力ポートＯ4 から出力され、光ＭＳＷ４２-3の第４予備入力ポートＸＰ4 に入力され、光ＳＷ素子４９-48 、４９-38 、４９-28 、４９-18 を介して光ＭＳＷ４２-3の第４出力ポートＯ4 から出力され、さらに、光ＭＳＷ３２の第４出力ポートに出力される。
【００３７】
そして、第４出力ポートから出力された光信号λ4 は、他の各出力ポートＯ1 〜Ｏ3 から出力された光信号とＭＵＸ４３-1で合波された後に、光伝送路４７-1に送出される。
また、例えば、４波のＷＤＭ光信号λ1 〜λ4 が光伝送路４６-1を伝送し、４波のＷＤＭ光信号λ5 〜λ8 が光伝送路４６-2を伝送する場合において、第１入力ポートに入力する光信号λ1 を第１出力ポートへ、第２入力ポートに入力する光信号λ2 を第２出力ポートへ、第３入力ポートに入力する光信号λ3 を第７出力ポートへ、第４入力ポートに入力する光信号λ4 を第８出力ポートへ、第５入力ポートに入力する光信号λ5 を第５出力ポートへ、第６入力ポートに入力する光信号λ6 を第６出力ポートへ、第７入力ポートに入力する光信号λ7 を第３出力ポートへ、第８入力ポートに入力する光信号λ8 を第４出力ポートへ出力する場合について説明する。
【００３８】
制御回路４４は、制御符号対応テーブルを参照することによって、Ｓ11に対応する光ＳＷ素子４９-15 、Ｓ22に対応する光ＳＷ素子４９-26 、Ｓ37に対応する光ＳＷ素子４９-33 、Ｓ48に対応する光ＳＷ素子４９-44 、Ｓ55に対応する光ＳＷ素子４９-55 、Ｓ66に対応する光ＳＷ素子４９-66 、Ｓ73に対応する光ＳＷ素子４９-73 、および、Ｓ84に対応する光ＳＷ素子４９-84 をクロス状態からバー状態にそれぞれ切り換え、各入力ポートと各出力ポートとを結ぶ。
【００３９】
そして、光信号λ1 は、第１入力ポートから、光ＳＷ素子４９-11 、４９-12 、４９-13 、４９-14 、４９-15 を介して第１出力ポートへ出力される。他の光信号λ2 〜λ8 も同様に各入力ポートから所定の光ＳＷ素子４９を介して各出力ポートから出力される。
このように第１の実施形態の８×８光ＭＳＷは、完全非閉塞スイッチである。
【００４０】
なお、光伝送路４６-1を伝送する第１ＷＤＭ光信号における各光信号の波長と、光伝送路４６-2を伝送する第２ＷＤＭ光信号における各光信号の波長とが、同一の波長を使用している場合には、ＭＵＸ４３において、同一の波長の光信号が入力される場合がある。例えば、第１ＷＤＭ光信号が波長λ1 〜λ4 を使用し第２ＷＤＭ光信号も波長λ1 〜λ4 を使用している場合であって第１ＷＤＭ光信号の光信号λ1 と第１ＷＤＭ光信号の光信号λ1 とがＭＵＸ４３に入力される場合である。このような場合では、光ＭＳＷ３２と各ＭＵＸ４３との間に光信号の波長を変換する波長変換器を備えることが好ましい。波長変換器は、例えば、光信号を電気信号に一旦変換した後に所望の波長の光を該電気信号で変調することで再び光信号に変換する光回路や、非線形光学効果の４光波混合で光信号を直接所望の波長に変換する光回路などを利用することができる。
【００４１】
このような光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）は、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、最大で１１個であり、最小で５個である。
したがって、入出力数が同じ光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、光ＳＷ素子４９の損失の略６個分だけにすることができ、小さくすることができる。このため、光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを従来に較べより小さくすることができる。
【００４２】
次に、第１の実施形態の変形形態について説明する。
（第１の実施形態の変形形態）
図４は、第１の実施形態の光ＸＣの構成（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
図５は、第１の実施形態の光ＸＣにおける制御符号対応テーブル（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【００４３】
この変形形態は、図４に示すように、第１の実施形態の４×４光ＭＳＷ４２をパイ・ロススイッチである４×４光ＭＳＷ６２に代える点を除き、第１の実施形態と同様な構成であるので、構成の説明を省略する。
パイ・ロススイッチは、例えば、特表昭６３−５００１４０号公報（特公平６−６６９８２号公報）に開示されているように、何れの入力ポートから入力され何れの出力ポートから出力される場合でも透過する光ＳＷ素子４９の個数が同一である光マトリクススイッチである。
【００４４】
第１の実施形態の変形形態である光ＸＣ５１は、パイ・ロススイッチの特性から、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、常に８個である。
【００４５】
例えば、第７入力ポートに入力された光信号λ3 を第２出力ポートから出力させる場合では、制御回路４４が、メモリ４５に格納された図５に示す制御符号対応テーブルを参照することによって、Ｓ72に対応する光ＳＷ素子４９-83 をクロス状態からバー状態に切り換えることによって、光信号λ3 は、第７入力ポートから入力され、光ＭＳＷ６２-2の第３入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-71 、４９-82 、４９-83 、４９-84 を介して光ＭＳＷ６２-2の第４出力ポートＯ4 から出力され、光ＭＳＷ６２-3の第４予備入力ポートＸＰ4 に入力され、光ＳＷ素子４９-45 、４９-46 、４９-37 、４９-28 を介して光ＭＳＷ６２-3の第２出力ポートから出力され、さらに、光ＭＳＷ５２の第２出力ポートに出力される。
【００４６】
したがって、入出力数が同じ光ＸＣ５１（光ＭＳＷ５２）の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、ほぼ零である。このため、光ＸＣ５１（光ＭＳＷ５２）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを第１の実施形態に較べより小さくすることができる。
【００４７】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
図６は、第２の実施形態の光ＸＣの構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図７ないし図１０は、第２の実施形態の光ＸＣの部分構成を示す図である。
【００４８】
図１１は、第２の実施形態の光ＸＣにおける制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図６ないし図１１において、光ＸＣ３３は、ＤＥＭＵＸ４１-1、４１-2、４１-3、４１-4、１６×１６光ＭＳＷ３４、ＭＵＸ４３-1、４３-2、４３-3、４３-4、制御回路４４およびメモリ４５を備えて構成される。
【００４９】
第２の実施形態では、ＤＥＭＵＸ４１-1の入力ポートは、光伝送路４６-1が接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の入力ポートは、光伝送路４６-2が接続され、ＤＥＭＵＸ４１-3の入力ポートは、光伝送路４６-3が接続され、そして、ＤＥＭＵＸ４１-4の入力ポートは、光伝送路４６-4が接続される。ＤＥＭＵＸ４１-1の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第１ないし第４入力ポートに１対１でそれぞれ接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第５ないし第８入力ポートに１対１でそれぞれ接続される。さらに、ＤＥＭＵＸ４１-3の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１２入力ポートに１対１でそれぞれ接続され、ＤＥＭＵＸ４１-4の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第１３ないし第１６入力ポートに１対１でそれぞれ接続される。
【００５０】
１６×１６光ＭＳＷ３４は、１６入力１６出力の光交換スイッチであり、４個の第１ないし第４の８×８光ＭＳＷ３２-1、３２-2、３２-3、３２-4を備えて構成される。この光ＭＳＷ３２は、第１の実施形態の光交換スイッチである。よって、第２の実施形態は、第１の実施形態の８入力８出力の光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）を１６入力１６出力に拡張した光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）である。
【００５１】
図６および図７において、光ＭＳＷ３２-1は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-11 、４２-12 、４２-13 、４２-14 を備えて構成される。光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ４２-11 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ３２-1の第５ないし第８入力ポートＰ5 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ４２-12 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ３４の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-11 、４２-12 、４２-13 、４２-14 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-13 、４２-14 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-13 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-14 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-1の第５ないし第８予備出力ポートＸＯ5 〜ＸＯ8 として使用される。
【００５２】
図６および図８において、光ＭＳＷ３２-2は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-21 、４２-22 、４２-23 、４２-24 を備えて構成される。光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ４２-21 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ３２-2の第５ないし第８入力ポートＰ5 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ４２-22 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１６入力ポートＰ9 〜Ｐ16にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-21 、４２-22 、４２-23 、４２-24 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-23 、４２-24 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-23 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-24 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-2の第５ないし第８予備出力ポートＸＯ5 〜ＸＯ8 として使用される。
【００５３】
図６および図９において、光ＭＳＷ３２-3は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-31 、４２-32 、４２-33 、４２-34 を備えて構成される。光ＭＳＷ４２-33 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ４２-34 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-31 、４２-32 、４２-33 、４２-34 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-31 、４２-32 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-31 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-32 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第５ないし第８予備入力ポートＸＰ5 〜ＸＰ8 として使用される。
【００５４】
図６および図１０において、光ＭＳＷ３２-4は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-41 、４２-42 、４２-43 、４２-44 を備えて構成される。光ＭＳＷ４２-43 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ４２-44 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１６出力ポートＯ9 〜Ｏ16にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-41 、４２-42 、４２-43 、４２-44 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-41 、４２-42 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-41 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-42 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第５ないし第８予備入力ポートＸＰ5 〜ＸＰ8 として使用される。
【００５５】
図６に戻って、第１光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、第４光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第８予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ8 に１対１でそれぞれ接続される。例えば、第１光ＭＳＷ３２-1の第２出力ポートＯ2 は、第４光ＭＳＷ３２-4の第２予備入力ポートＸＰ2 に接続される。第１光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第８予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ8 は、第３光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 に１対１でそれぞれ接続される。
【００５６】
第２光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、第３光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第８予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ8 に１対１でそれぞれ接続される。第２光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第８予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ8 は、第４光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 に１対１でそれぞれ接続される。
【００５７】
そして、第３光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３４の第１ないし第４出力ポートとして、ＭＵＸ４３-1の各入力ポートにそれぞれ接続され、第３光ＭＳＷ３２-3の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第５ないし第８出力ポートとして、ＭＵＸ４３-2の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【００５８】
第４光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１２出力ポートとして、ＭＵＸ４３-3の各入力ポートにそれぞれ接続され、第４光ＭＳＷ３２-4の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第１３ないし第１６出力ポートとして、ＭＵＸ４３-4の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【００５９】
ＭＵＸ４３-1の出力ポートは、光伝送路４７-1に接続され、ＭＵＸ４３-2の出力ポートは、光伝送路４７-2に接続され、ＭＵＸ４３-3の出力ポートは、光伝送路４７-3に接続され、そして、ＭＵＸ４３-4の出力ポートは、光伝送路４７-4に接続される。
【００６０】
メモリ４５は、図１１に示す制御符号対応テーブル、交換制御のプログラムなどが格納される。
制御回路４４は、第１の実施形態と同様に、メモリ４５内の制御符号対応テーブルを参照して、１６×１６光ＭＳＷ３４の交換制御を行う。
（第２の実施形態の動作・効果）
第２の実施形態の光ＸＣ３３の動作は、第１の実施形態の光ＸＣ３１を拡張した装置であるから、第１の実施形態の光ＸＣ３１の動作と同様である。
【００６１】
すなわち、光ＸＣ３３は、任意の光伝送路４６-1〜４６-4を伝送する光信号を任意の光伝送路４７-1〜４７-4に方路を切り換えることができる。この方路を切り換える際に、制御回路４４は、メモリ４５内の制御符号対応テーブルを参照して切り換えるべき光ＳＷ素子４９を選択し、該光ＳＷ素子４９をクロス状態からバー状態に切り換える制御を行う。
【００６２】
例えば、光伝送路４６-2を伝送する４波のＷＤＭ光信号の中の光信号λ2 が第６入力ポートに入力され、第１５出力ポートに出力され、光伝送路４７-4に送出される場合について説明する。制御回路４４が、メモリ４５に格納された図１１に示す制御符号対応テーブルを参照して、Ｓ0615に対応する光ＳＷ素子４９-0603 をクロス状態からバー状態に切り換えることにより、光信号λ2 は、第６入力ポートから入力され、光ＭＳＷ４２-12 の第２入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-0601 、４９-0602 、４９-0603 、４９-0503 を介して光ＭＳＷ４２-12 の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ４２-13 の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-0407 、４９-0307 、４９-0207 、４９-0107 を介して光ＭＳＷ４２-13 の第３出力ポートＯ3 から出力され、さらに、光ＭＳＷ３２-1の第３出力ポートに出力される（図６および図７）。そして、光ＭＳＷ３２-1の第３出力ポートに出力された光信号λ2 は、光ＭＳＷ３２-4の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-0911 、４９-1011 、４９-1111 、４９-1211 を介して光ＭＳＷ４２-41 の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ４２-44 の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-1315 、４９-1415 、４９-1515 、４９-1615 を介して光ＭＳＷ４２-44 の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ３２-4の第７出力ポートに出力され、さらに、光ＭＳＷ３４の第１５出力ポートＯ15から出力される（図６および図１０）。
【００６３】
このような光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）は、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、最大で１９個であり、最小で１３個である。
１６入力１６出力の光ＸＣを４入力４出力の光ＭＳＷで従来の構成法によって構成すると、かかる光ＳＷ素子４９の個数は、最大で３１個であり、最小で１個である。
【００６４】
したがって、入出力数が同じ光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）の場合では、従来に較べ損失を著しく低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、光ＳＷ素子４９の損失の略６個分だけにすることができ、小さくすることができる。このため、光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを従来に較べより小さくすることができる。
【００６５】
ここで、第２の実施形態においても、第１の実施形態の変形形態と同様に、光ＭＳＷ４２の代わりにパイ・ロススイッチの光ＭＳＷ６２を利用することができる。この場合にでは、図１２に示すように、光ＳＷ素子４９に制御符号を割り当てればよい。
このようなパイ・ロススイッチを利用した第２の実施形態では、パイ・ロススイッチの特性から、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、常に１６個である。
【００６６】
したがって、このような光ＸＣ（光ＭＳＷ）の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、ほぼ零である。
【００６７】
なお、第１および第２の実施形態ならびにその変形形態では、ＷＤＭ光信号の多重数が４波の場合について説明したが、これに限定されず、任意の多重数のＷＤＭ光信号について本発明を適用することができる。
そして、第１および第２の実施形態ならびにその変形形態では、光ＸＣのＤＥＭＵＸ４２が１入力４出力の場合について説明したが、これに限定されず、任意の出力数のＤＥＭＵＸについて本発明を適用することができる。さらに、１個の光ＸＣにおけるＤＥＭＵＸ４２間で、出力数が互いに異なる場合も本発明を適用することができる。同様に、ＭＵＸ４３も任意の入力数について本発明を適用することができ、ＭＵＸ４３間で入力数が互いに異なる場合も本発明を適用することができる。
【００６８】
以上、本明細書で開示された主な発明を以下に纏める。
（付記１） 複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する光マトリクススイッチ、を備える光スイッチの入出力数を増設する光スイッチ拡張方法において、
前記光マトリクススイッチを第１光マトリクススイッチとして、該第１光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第１光マトリクススイッチと同一構成である第３光マトリクススイッチにおける複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第２光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第３光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートにそれぞれ接続するステップと、
前記第１光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第１光マトリクススイッチと同一構成である第４光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第２光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第４光マトリクススイッチの複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップとを備えること
を特徴とする光スイッチ拡張方法。
（付記２） 複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する第１ないし第４光マトリクススイッチを備え、
前記第１光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第３光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第２光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第３光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第１光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第４光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第２光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第４光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続してなること、
を特徴とする光スイッチ。
（付記３） 前記第１ないし第４光マトリクススイッチは、クロスバー型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
（付記４） 前記第１ないし第４光マトリクススイッチは、パイ・ロス型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
（付記５） 前記光スイッチ素子は、導波路型の光スイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
【００６９】
（付記６） 前記光スイッチ素子は、半導体型の光スイッチであること
を特徴とする付記２の光スイッチ。
（付記７） 前記光スイッチ素子は、光微少電気機械システムの光スイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
【００７０】
（付記８） 入力光を波長ごとに分離して複数の出力ポートから出力する複数の分波手段と、
複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波手段と、
付記２に記載の光スイッチとを備え、
前記光スイッチの複数の入力ポートに前記複数の分波手段における複数の出力ポートを接続し、
前記光スイッチの複数の出力ポートに前記複数の合波手段における複数の入力ポートを接続して成ること
を特徴とする光クロスコネクト装置。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の光ＸＣ（光ＭＳＷ）は、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、従来に較べ小さくすることができる。このため、光ＸＣ（光ＭＳＷ）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジをさらに小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】第１の実施形態の光クロスコネクト装置の構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光クロスコネクト装置の構成（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【図６】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図７】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その１）を示す図である。
【図８】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その２）を示す図である。
【図９】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その３）を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その４）を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【図１３】従来の光スイッチの拡張方法を説明する図である。
【符号の説明】
１１、２１、３２、４２、５２、６２ 光マトリクススイッチ
３１、３３、５１ 光クロスコネクト装置
４１ 光分波器
４３ 光合波器
４４ 制御回路
４５ メモリ
４９ 光スイッチ素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチに関し、光損失を低減することができる光スイッチの拡張方法および該拡張方法による光スイッチに関する。さらに、該光スイッチを備える光クロスコネクト装置に関する。
近年、インターネットを始めとするマルチメディア通信が急速に普及している。通信技術の分野では、この急速な普及によるトラヒック量の激増に対応するため、超長距離通信と大容量通信とを可能とする光通信技術が鋭意に研究・開発されている。そして、更なるトラヒック量の増加に対応するため、時分割多重（ＴＤＭ）伝送の高速化および波長分割多重（ＷＤＭ）伝送の高密度多重化の取り組みが行われている。これに応じて、光クロスコネクト装置（光ＸＣ）も入出力数を拡張する必要があり、その核となる光スイッチ（光ＳＷ）の適切な拡張方法が要望されてる。
【０００２】
【従来の技術】
光ＸＣは、複数の入出力光伝送路を収容し、入力光伝送路から入力されたＷＤＭ光信号を、波長ごとに所望の出力光伝送路に方路を変更する（ルーティングする）装置である。この方路変更は、光ＳＷによって行われるから、光ＸＣの入出力ポートを拡張（増設）する場合には、光ＳＷの入出力ポートを拡張する必要がある。
【０００３】
図１３は、従来の光スイッチの拡張方法を説明する図である。図１３Ａは、拡張前の４×４光マトリクススイッチ（光ＭＳＷ）を示し、図１３Ｂは、拡張後の８×８光ＭＳＷを示す。
図１３において、４×４光ＳＷ１００１は、１６個の２×２光ＳＷ素子１００２を４行４列のマトリクス状に配置して構成される。このようなマトリクス状のｎ×ｎ（ｎ整数）光ＳＷを、特に、ｎ×ｎ光マトリクススイッチ（光ＭＳＷ）と呼び、ｎ×ｎ光ＭＳＷを構成する最小単位である２×２光ＳＷを２×２光ＳＷ素子と呼ぶことにする。
【０００４】
従来、このような４入力４出力の４×４光ＭＳＷ１００１-1を８入力８出力の８×８光ＭＳＷ１０１１に入出力ポートを拡張する場合には、さらに３個用意された光ＭＳＷ１００１-2〜１００１-4をマトリクス状に配置し、直交方向の隣接光ＭＳＷ１００１-1〜１００１-4間においてその入出力ポートを接続することで拡張していた。
【０００５】
ここで、８×８光ＭＳＷ１０１１の各光ＳＷ素子１００２において、第１入力ポートから第８入力ポートまで順に行番号を割り振り、さらに、入力ポートに幾何学的に最も近い光ＳＷ素子から順に列番号を割り振る。そして、割り振られた行番号および列番号を光ＳＷ素子１００２に「行番号列番号」で添え字として付すことにする。例えば、図１３Ｂにおいて、第２入力ポートの入力ポートから４番目の光ＳＷ素子１００２は、第２行第４列であるから、１００２-24 となり、第６入力ポートの入力ポートから８番目の光ＳＷ素子１００２は、第６行第８列であるから、１００２-68 となる。なお、図面の都合上、光ＳＷ素子１００２に対する符号は、一部に限り付されている。
【０００６】
そして、これら６４個の光ＳＷ素子１００２に対して、光ＭＳＷ１０１１に入力された光信号を所望の出力ポートに出力することができるように制御するための制御符号を次のように割り振る。すなわち、所望の出力ポートに出力するために切り換える光ＳＷ素子１００２を「入力ポートの位置」と「出力ポートの位置」とで指定することができるように割り振る。このような制御符号は、図１３において、「Ｓ入力ポート番号出力ポート番号」で示されている。例えば、光ＳＷ素子１００２-11 は、Ｓ１１と割り振られ、第１ポートに入力する光信号を第１出力ポートに方路を切り換える場合には、Ｓ１１である光ＳＷ１００２-11 を切り換えればよく、光ＳＷ素子１００２-75 は、Ｓ７５と割り振られ、第７ポートに入力する光信号を第５出力ポートに方路を切り換える場合には、Ｓ７５である光ＳＷ１００２-75 を切り換えればよい。
【０００７】
このような方法で４入力４出力の光ＭＳＷ１００１を８入力８出力に拡張した光ＭＳＷ１０１１では、方路切り換えにおいて、最大で１５個の光ＳＷ素子１００２を透過することになり、光損失が大きい。例えば、第１入力ポートに入力する光信号を第８出力ポートに出力する場合では、Ｓ１８である光ＳＷ素子１００２-18 を切り換えることになるから、光信号は、光ＭＳＷ１０１１において、１５個の光ＳＷ素子１００２-11 、１００２-12 、１００２-13 、１００２-14 、１００２-15 、１００２-16 、１００２-17 、１００２-18 、１００２-28 、１００２-38 、１００２-48 、１００２-58 、１００２-68 、１００２-78 、１００２-88 を透過する。光ＳＷ素子１００２には、損失があるから大きな損失となってしまう。
【０００８】
一方、第８入力ポートに入力する光信号を第１出力ポートに方路を切り換えたい場合では、Ｓ８１である光ＳＷ素子１００２-81 のみを切り換えるだけで済むから、かかる光信号は、光ＭＳＷ１０１１において、１個の光ＳＷ素子１００２-81 を透過する。
このため、１個の光ＳＷ素子１００２を透過する場合と、１５個の光ＳＷ素子１００２を透過する場合とでは、光ＭＳＷ１０１１の出力光レベルに光ＳＷ素子１００２の損失の略１４個分だけ格差が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ＭＳＷから出力される光信号は、光受信器の受光素子などの光部品に入力されるから、ある出力光レベルを確保しなければならない。そして、光ＳＷ素子には、損失がある。したがって、光ＭＳＷで方路を切り換える場合において透過する最大の光ＳＷ素子の個数で光ＭＳＷのスイッチサイズ（入出力数）が決まることになる。このため、従来の拡張方法および該拡張方法による光ＭＳＷでは、拡張にともない光ＳＷ素子の最大個数が増大して損失が激増するから、大きなスイッチサイズに拡張することができないという問題がある。
【００１０】
そして、光ＭＳＷの各出力ポートの出力レベルに大きな格差があると、出力ポートに接続される光部品、例えば、光増幅器や受光素子などの入力ダイナミックレンジを大きくする必要があるという問題がある。あるいは、入力ダイナミックレンジ別に数種類の光部品を用意する必要があるという問題がある。
そこで、本発明では、従来より低損失で拡張することができる光ＳＷの拡張方法および該拡張方法で接続された光ＳＷ、ならびに、該光ＳＷを用いた光ＸＣを提供することを目的とする。
【００１１】
そして、本発明では、各出力光レベルの格差が従来より小さく拡張することができる光ＳＷの拡張方法および該拡張方法で接続された光ＳＷ、ならびに、該光ＳＷを用いた光ＸＣを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明の原理構成図である。
【００１３】
上述の目的は、図１において、複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートＰと複数の予備入力ポートＸＰと複数の出力ポートＯと複数の予備出力ポートＸＯとを形成する第１ないし第４光マトリクススイッチ１１-1〜１１-4を備え、第１光マトリクススイッチ１１-1の複数の予備出力ポートＸＰを第３光マトリクススイッチ１１-3の複数の入力ポートＰにそれぞれ接続し、第２光マトリクススイッチ１１-2の複数の出力ポートＯを第３光マトリクススイッチ１１-3の複数の予備入力ポートＸＰにそれぞれ接続し、第１光マトリクススイッチ１１-1の複数の出力ポートＯを前記第４光マトリクススイッチ１１-4の複数の予備入力ポートＸＰにそれぞれ接続し、第２光マトリクススイッチ１１-2の複数の予備出力ポートＸＯを第４光マトリクススイッチ１１-4の複数の入力ポートＰにそれぞれ接続して成る光スイッチによって達成される。
【００１４】
ここで、光ＭＳＷ１１は、例えば、クロスバー型の光スイッチやパイ・ロス型の光スイッチなどを利用することができ、光ＳＷ素子は、例えば、導波路型の光スイッチや半導体型の光スイッチや光微少電気機械システムの光スイッチなどを利用することができる。
４個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を従来の拡張方法によって接続して構成した２ｎ×２ｎ光ＭＳＷでは、方路を切り換える場合において、最大で３個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を透過し、最小で１個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を透過するが、このような拡張方法によって接続して構成した２ｎ×２ｎ光ＭＳＷ２１では、常に２個のｎ×ｎ光ＭＳＷ１１を透過するので、従来に較べ損失を低減することができる。さらに、各出力ポート間における出力光レベルの格差を少なくすることができる。
【００１５】
そして、このような２ｎ×２ｎ光ＭＳＷ２１の入力ポートに、入力光を波長ごとに分離する複数の分波部における複数の出力ポートを接続し、さらに、２ｎ×２ｎ光ＭＳＷ２１の出力ポートに、複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波部における複数の入力ポートを接続することで光クロスコネクト装置を構成することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
（第１の実施形態の構成）
第１の実施形態は、本発明にかかる光ＸＣの実施形態である。
【００１７】
図２は、第１の実施形態の光ＸＣの構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図３は、第１の実施形態の光ＸＣにおける制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図２および図３において、光ＸＣ３１は、光分波器（ＤＥＭＵＸ）４１-1、４１-2、８×８光ＭＳＷ３２、光合波器（ＭＵＸ）４３-1、４３-2、制御回路４４およびメモリ４５を備えて構成される。
【００１８】
ＤＥＭＵＸ４１は、波長の異なる複数の光信号から構成される入射光を波長に応じて複数の出力ポートに射出する光受動部品である。本実施形態では、ＤＥＭＵＸ４１は、第１ないし第４出力ポートを備える。ＤＥＭＵＸ４１-1の入力ポートは、光伝送路４６-1が接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の入力ポートは、光伝送路４６-2が接続される。ＤＥＭＵＸ４１-1の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４入力ポートに１対１でそれぞれ接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８入力ポートに１対１でそれぞれ接続される。
【００１９】
８×８光ＭＳＷ３２は、８入力８出力の光交換スイッチであり、４個の第１ないし第４の４×４光ＭＳＷ４２を備えて構成される。
光ＭＳＷ４２は、４入力４出力のクロスバースイッチであり、１６個の２×２光ＳＷ素子４９を４行４列でマトリクス状に配置することで構成される。２×２光ＳＷ素子４９をマトリクス状に配置するので、マトリクス状の２辺に配置された光ＳＷ素子を入力ポートおよび出力ポートに当てると、入力可能なポートと出力可能なポートとが残りの２辺に配置された光ＳＷ素子に残ることになる。これらを予備入力ポートおよび予備出力ポートに当てることができる。光ＳＷ素子４９は、入力端子ａと出力端子ｄと接続しかつ入力端子ｂと出力端子ｃとを接続するクロス状態、および、入力端子ａと出力端子ｃと接続しかつ入力端子ｂと出力端子ｄとを接続するバー状態を備えることで光路を切り換える。
【００２０】
光ＳＷ素子４９は、例えば、機械式光スイッチや光導波路スイッチなどを利用することができる。
機械式光スイッチは、プリズム、ロッドレンズおよび鏡などの微少光学素子や光ファイバ自体を移動・回転させることによって光路を切り換える光学部品である。さらに、近年では、半導体微細加工技術を用いて光導波路間に屈折率整合液を封入して該整合液を機械的に動かしたり、鏡を静電アクチュエータで動かしたりする光微少電気機械システム（Opto Micro ElectroMechanical Systems ）の光スイッチもある。
【００２１】
光導波路スイッチは、例えば、光導波路でマッハ・ツェンダ型干渉型を構成し、各光導波路アームに電界を印加することによって各光導波路アームの屈折率を変化させ、光路を切り換える光学部品である。ここで、熱光学効果により光導波路アームの屈折率を変化させる場合には、シリコン基板に形成された石英系光導波路が利用され、電気光学効果により光導波路アームの屈折率を変化させる場合では、強誘電体のニオブ酸リチウム基板に形成されたチタン系光導波路が利用される。また、キャリア注入による屈折率変化を利用した半導体光スイッチや光半導体増幅器をオン・オフのゲートとして用いた分配合流型の半導体光スイッチも知られている。
【００２２】
第１光ＭＳＷ４２-1の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４入力ポートとして、ＤＥＭＵＸ４１-1の各出力ポートに１対１でそれぞれ接続される。第１光ＭＳＷ４２-1の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第１光ＭＳＷ４２-1の第１出力ポートＯ1 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１予備入力ポートＸＰ1 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第２出力ポートＯ2 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第２予備入力ポートＸＰ2 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第３出力ポートＯ3 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第３予備入力ポートＸＰ3 に接続され、そして、第１光ＭＳＷ４２-1の第４出力ポートＯ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第４予備入力ポートＸＰ4 に接続される。第１光ＭＳＷ４２-1の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第１光ＭＳＷ４２-1の第１予備出力ポートＸＯ1 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１入力ポートＰ1 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第２予備出力ポートＸＯ2 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第２予備入力ポートＰ2 に接続され、第１光ＭＳＷ４２-1の第３予備出力ポートＸＯ3 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第３入力ポートＰ3 に接続され、そして、第１光ＭＳＷ４２-1の第４予備出力ポートＸＯ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第４入力ポートＰ4 に接続される。
【００２３】
一方、第２光ＭＳＷ４２-2の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８入力ポートとして、ＤＥＭＵＸ４１-2の各出力ポートに１対１でそれぞれ接続される。第２光ＭＳＷ４２-2の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第２光ＭＳＷ４２-2の第１出力ポートＯ1 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第１予備入力ポートＸＰ1 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第２出力ポートＯ2 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第２予備入力ポートＸＰ2 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第３出力ポートＯ3 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第３予備入力ポートＸＰ3 に接続され、そして、第２光ＭＳＷ４２-2の第４出力ポートＯ4 は、第３光ＭＳＷ４２-3の第４予備入力ポートＸＰ4 に接続される。第２光ＭＳＷ４２-2の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 に１対１でそれぞれ接続される。すなわち、第２光ＭＳＷ４２-2の第１予備出力ポートＸＯ1 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第１入力ポートＰ1 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第２予備出力ポートＸＯ2 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第２予備入力ポートＰ2 に接続され、第２光ＭＳＷ４２-2の第３予備出力ポートＸＯ3 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第３入力ポートＰ3 に接続され、そして、第２光ＭＳＷ４２-2の第４予備出力ポートＸＯ4 は、第４光ＭＳＷ４２-4の第４入力ポートＰ4 に接続される。
【００２４】
４個の光ＭＳＷ４２-1、４２-2、４２-3、４２-4間の接続は、例えば、光ファイバや基板に光導波路を形成した光導波路基板などを利用することができる。
そして、第３光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４出力ポートとして、ＭＵＸ４３-1の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【００２５】
第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８出力ポートとして、ＭＵＸ４３-2の各入力ポートにそれぞれ接続される。
このように接続された光ＭＳＷ３２は、４入力４出力の光ＭＳＷ４２を８入力８出力に拡張した光ＳＷでもある。
【００２６】
ＭＵＸ４３は、波長の異なる光信号をそれぞれ波長に対応する複数の入力ポートから入射し、１個の出力ポートから射出する光受動部品である。本実施形態では、ＭＵＸ４３は、第１ないし第４入力ポートを備える。ＭＵＸ４３-1の各入力ポートは、上述のように、光ＭＳＷ３２の第１ないし第４出力ポート（光ＭＳＷ４２-3の第１ないし第４出力ポート）にそれぞれ接続され、出力ポートは、光伝送路４７-1に接続される。ＭＵＸ４３-2の各入力ポートは、上述のように、光ＭＳＷ３２の第５ないし第８出力ポート（第４光ＭＳＷ４２-4の第１ないし第４出力ポート）にそれぞれ接続され、出力ポートは、光伝送路４７-2に接続される。
【００２７】
ＤＥＭＵＸ４１およびＭＵＸ４３は、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（arrayed waveguide grating ）などを利用することができる。
光伝送路４６、４７は、例えば、１．３μｍ帯単一モード光ファイバ、１．５５μｍ帯分散シフト光ファイバおよび分散フラット光ファイバなどの光ファイバが利用することができる。
【００２８】
メモリ４５は、図３に示すように、光ＳＷ素子４９の位置と制御符号Ｓxyとの関係を示す制御符号対応テーブル、交換制御のプログラムなどが格納される。光ＳＷ素子４９の位置は、その列番号と行番号とで示される。制御符号Ｓxyは、制御符号Ｓxyが割り当てられた光ＳＷ素子４９をクロス状態からバー状態に切り換えた場合における光信号の入力ポートと出力ポートとの関係を示している。図２および図３に示すように、例えば、光ＳＷ素子４９-11 は、Ｓ15が割り当てられ、光ＳＷ素子４９-11 がクロス状態からバー状態に切り換えられると第１入力ポートに入力する光信号は、第５出力ポートから出力されることになり、また、光ＳＷ素子４９-57 は、Ｓ53が割り当てられ、光ＳＷ素子４９-57 がクロス状態からバー状態に切り換えられると第５入力ポートに入力する光信号は、第３出力ポートから出力されることになる。
【００２９】
制御回路４４は、８×８光ＭＳＷ３２に入力された光信号を所望の出力ポートに出力する交換制御を行う。交換制御は、制御回路４４がメモリ４５に格納された制御符号対応テーブルを参照して、入力された光信号における入力ポートの番号と該光信号のルーティング情報とに基づいて光ＳＷ素子４９を選択し、クロス状態からバー状態に切り換えることによって行われる。
【００３０】
（第１の実施形態の動作・効果）
次に、光ＸＣの動作および効果について説明する。
光ＸＣ３１は、光伝送路４６-1を伝送する光信号を光伝送路４７-1または光伝送路４７-2に、そして、光伝送路４６-2を伝送する光信号を光伝送路４７-1または光伝送路４７-2に方路を切り換えることができる。この方路を切り換える際に、制御回路４４は、メモリ４５内の制御符号対応テーブルを参照して切り換えるべき光ＳＷ素子４９を選択し、該光ＳＷ素子４９をクロス状態からバー状態に切り換える制御を行う。
【００３１】
例えば、互いに波長の異なる４波の光信号λ1 〜λ4 を波長多重したＷＤＭ光信号の光信号λ2 が光伝送路４６-1から第２入力ポートに入力され、第７出力ポートに出力され、光伝送路４７-2に送出される場合について説明する。
４波のＷＤＭ光信号は、光伝送路４６-1を伝送し、光ＸＣ３１のＤＥＭＵＸ４１-1に入力され、波長ごとに４個に分波される。分波された光信号λ1 は、光ＭＳＷ３２の第１入力ポートＰ1 に入力され、分波された光信号λ2 は、光ＭＳＷ３２の第２入力ポートＰ2 に入力され、分波された光信号λ3 は、光ＭＳＷ３２の第３入力ポートＰ3 に入力され、そして、分波された光信号λ4 は、光ＭＳＷ３２の第４入力ポートＰ4 に入力される。
【００３２】
制御回路４４は、メモリ４５に格納されている制御符号対応テーブルを参照し、第２入力ポートと第７出力ポートとを接続するための光ＳＷ素子４９を選択する。制御回路４４は、図２および図３に示すように、Ｓ27に対応する光ＳＷ素子４９が２行３列の光ＳＷ素子４９-23 であるから、該光ＳＷ素子４９-23 をクロス状態からバー状態に切り換え、第２入力ポートと第７出力ポートとを結ぶ。
【００３３】
第２入力ポートに入力された光信号λ2 は、光ＭＳＷ４２-1の第２入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-21 、４９-22 、４９-23 、４９-33 、４９-34 を介して光ＭＳＷ４２-1の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ４２-4の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-57 、４９-67 、４９-77 、４９-87 を介して光ＭＳＷ４２-4の第３出力ポートから出力され、さらに、光ＭＳＷ３２の第７出力ポートに出力される。
【００３４】
そして、第７出力ポートから出力された光信号λ2 は、他の各出力ポートＯ5 、Ｏ6 、Ｏ8 から出力された光信号とＭＵＸ４３-2で合波された後に、光伝送路４７-2に送出される。
また、例えば、光信号λ4 が光伝送路４６-2から第８入力ポートに入力され、第４出力ポートに出力され、光伝送路４７-1に送出される場合について説明する。
【００３５】
光信号λ4 を含む４波のＷＤＭ光信号は、光伝送路４６-2を伝送し、光ＸＣ３１のＤＥＭＵＸ４１-2に入力され、波長ごとに４個に分波される。分波された各光信号λ1 〜λ4 は、光ＭＳＷ３２の各入力ポートＰ5 〜Ｐ8 にそれぞれ入力される。
制御回路４４は、制御符号対応テーブルを参照することによって、第８入力ポートと第４出力ポートとを接続するための光ＳＷ素子４９-84 を選択し、クロス状態からバー状態に切り換え、第８入力ポートと第４出力ポートとを結ぶ。
【００３６】
第８入力ポートに入力された光信号λ8 は、光ＭＳＷ４２-2の第４入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-81 、４９-82 、４９-83 、４９-84 、４９-74 、４９-64 、４９-54 を介して光ＭＳＷ４２-2の第４出力ポートＯ4 から出力され、光ＭＳＷ４２-3の第４予備入力ポートＸＰ4 に入力され、光ＳＷ素子４９-48 、４９-38 、４９-28 、４９-18 を介して光ＭＳＷ４２-3の第４出力ポートＯ4 から出力され、さらに、光ＭＳＷ３２の第４出力ポートに出力される。
【００３７】
そして、第４出力ポートから出力された光信号λ4 は、他の各出力ポートＯ1 〜Ｏ3 から出力された光信号とＭＵＸ４３-1で合波された後に、光伝送路４７-1に送出される。
また、例えば、４波のＷＤＭ光信号λ1 〜λ4 が光伝送路４６-1を伝送し、４波のＷＤＭ光信号λ5 〜λ8 が光伝送路４６-2を伝送する場合において、第１入力ポートに入力する光信号λ1 を第１出力ポートへ、第２入力ポートに入力する光信号λ2 を第２出力ポートへ、第３入力ポートに入力する光信号λ3 を第７出力ポートへ、第４入力ポートに入力する光信号λ4 を第８出力ポートへ、第５入力ポートに入力する光信号λ5 を第５出力ポートへ、第６入力ポートに入力する光信号λ6 を第６出力ポートへ、第７入力ポートに入力する光信号λ7 を第３出力ポートへ、第８入力ポートに入力する光信号λ8 を第４出力ポートへ出力する場合について説明する。
【００３８】
制御回路４４は、制御符号対応テーブルを参照することによって、Ｓ11に対応する光ＳＷ素子４９-15 、Ｓ22に対応する光ＳＷ素子４９-26 、Ｓ37に対応する光ＳＷ素子４９-33 、Ｓ48に対応する光ＳＷ素子４９-44 、Ｓ55に対応する光ＳＷ素子４９-55 、Ｓ66に対応する光ＳＷ素子４９-66 、Ｓ73に対応する光ＳＷ素子４９-73 、および、Ｓ84に対応する光ＳＷ素子４９-84 をクロス状態からバー状態にそれぞれ切り換え、各入力ポートと各出力ポートとを結ぶ。
【００３９】
そして、光信号λ1 は、第１入力ポートから、光ＳＷ素子４９-11 、４９-12 、４９-13 、４９-14 、４９-15 を介して第１出力ポートへ出力される。他の光信号λ2 〜λ8 も同様に各入力ポートから所定の光ＳＷ素子４９を介して各出力ポートから出力される。
このように第１の実施形態の８×８光ＭＳＷは、完全非閉塞スイッチである。
【００４０】
なお、光伝送路４６-1を伝送する第１ＷＤＭ光信号における各光信号の波長と、光伝送路４６-2を伝送する第２ＷＤＭ光信号における各光信号の波長とが、同一の波長を使用している場合には、ＭＵＸ４３において、同一の波長の光信号が入力される場合がある。例えば、第１ＷＤＭ光信号が波長λ1 〜λ4 を使用し第２ＷＤＭ光信号も波長λ1 〜λ4 を使用している場合であって第１ＷＤＭ光信号の光信号λ1 と第１ＷＤＭ光信号の光信号λ1 とがＭＵＸ４３に入力される場合である。このような場合では、光ＭＳＷ３２と各ＭＵＸ４３との間に光信号の波長を変換する波長変換器を備えることが好ましい。波長変換器は、例えば、光信号を電気信号に一旦変換した後に所望の波長の光を該電気信号で変調することで再び光信号に変換する光回路や、非線形光学効果の４光波混合で光信号を直接所望の波長に変換する光回路などを利用することができる。
【００４１】
このような光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）は、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、最大で１１個であり、最小で５個である。
したがって、入出力数が同じ光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、光ＳＷ素子４９の損失の略６個分だけにすることができ、小さくすることができる。このため、光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを従来に較べより小さくすることができる。
【００４２】
次に、第１の実施形態の変形形態について説明する。
（第１の実施形態の変形形態）
図４は、第１の実施形態の光ＸＣの構成（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
図５は、第１の実施形態の光ＸＣにおける制御符号対応テーブル（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【００４３】
この変形形態は、図４に示すように、第１の実施形態の４×４光ＭＳＷ４２をパイ・ロススイッチである４×４光ＭＳＷ６２に代える点を除き、第１の実施形態と同様な構成であるので、構成の説明を省略する。
パイ・ロススイッチは、例えば、特表昭６３−５００１４０号公報（特公平６−６６９８２号公報）に開示されているように、何れの入力ポートから入力され何れの出力ポートから出力される場合でも透過する光ＳＷ素子４９の個数が同一である光マトリクススイッチである。
【００４４】
第１の実施形態の変形形態である光ＸＣ５１は、パイ・ロススイッチの特性から、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、常に８個である。
【００４５】
例えば、第７入力ポートに入力された光信号λ3 を第２出力ポートから出力させる場合では、制御回路４４が、メモリ４５に格納された図５に示す制御符号対応テーブルを参照することによって、Ｓ72に対応する光ＳＷ素子４９-83 をクロス状態からバー状態に切り換えることによって、光信号λ3 は、第７入力ポートから入力され、光ＭＳＷ６２-2の第３入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-71 、４９-82 、４９-83 、４９-84 を介して光ＭＳＷ６２-2の第４出力ポートＯ4 から出力され、光ＭＳＷ６２-3の第４予備入力ポートＸＰ4 に入力され、光ＳＷ素子４９-45 、４９-46 、４９-37 、４９-28 を介して光ＭＳＷ６２-3の第２出力ポートから出力され、さらに、光ＭＳＷ５２の第２出力ポートに出力される。
【００４６】
したがって、入出力数が同じ光ＸＣ５１（光ＭＳＷ５２）の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、ほぼ零である。このため、光ＸＣ５１（光ＭＳＷ５２）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを第１の実施形態に較べより小さくすることができる。
【００４７】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
図６は、第２の実施形態の光ＸＣの構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図７ないし図１０は、第２の実施形態の光ＸＣの部分構成を示す図である。
【００４８】
図１１は、第２の実施形態の光ＸＣにおける制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
図６ないし図１１において、光ＸＣ３３は、ＤＥＭＵＸ４１-1、４１-2、４１-3、４１-4、１６×１６光ＭＳＷ３４、ＭＵＸ４３-1、４３-2、４３-3、４３-4、制御回路４４およびメモリ４５を備えて構成される。
【００４９】
第２の実施形態では、ＤＥＭＵＸ４１-1の入力ポートは、光伝送路４６-1が接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の入力ポートは、光伝送路４６-2が接続され、ＤＥＭＵＸ４１-3の入力ポートは、光伝送路４６-3が接続され、そして、ＤＥＭＵＸ４１-4の入力ポートは、光伝送路４６-4が接続される。ＤＥＭＵＸ４１-1の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第１ないし第４入力ポートに１対１でそれぞれ接続され、ＤＥＭＵＸ４１-2の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第５ないし第８入力ポートに１対１でそれぞれ接続される。さらに、ＤＥＭＵＸ４１-3の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１２入力ポートに１対１でそれぞれ接続され、ＤＥＭＵＸ４１-4の第１ないし第４出力ポートは、光ＭＳＷ３４の第１３ないし第１６入力ポートに１対１でそれぞれ接続される。
【００５０】
１６×１６光ＭＳＷ３４は、１６入力１６出力の光交換スイッチであり、４個の第１ないし第４の８×８光ＭＳＷ３２-1、３２-2、３２-3、３２-4を備えて構成される。この光ＭＳＷ３２は、第１の実施形態の光交換スイッチである。よって、第２の実施形態は、第１の実施形態の８入力８出力の光ＸＣ３１（光ＭＳＷ３２）を１６入力１６出力に拡張した光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）である。
【００５１】
図６および図７において、光ＭＳＷ３２-1は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-11 、４２-12 、４２-13 、４２-14 を備えて構成される。光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ４２-11 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ３２-1の第５ないし第８入力ポートＰ5 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ４２-12 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ３４の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-11 、４２-12 、４２-13 、４２-14 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-13 、４２-14 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-13 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-14 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-1の第５ないし第８予備出力ポートＸＯ5 〜ＸＯ8 として使用される。
【００５２】
図６および図８において、光ＭＳＷ３２-2は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-21 、４２-22 、４２-23 、４２-24 を備えて構成される。光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 は、光ＭＳＷ４２-21 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ３２-2の第５ないし第８入力ポートＰ5 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ４２-22 の第１ないし第４入力ポートＰ1 〜Ｐ4 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 は、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１６入力ポートＰ9 〜Ｐ16にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-21 、４２-22 、４２-23 、４２-24 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-23 、４２-24 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-23 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-24 の第１ないし第４予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ4 は、光ＭＳＷ３２-2の第５ないし第８予備出力ポートＸＯ5 〜ＸＯ8 として使用される。
【００５３】
図６および図９において、光ＭＳＷ３２-3は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-31 、４２-32 、４２-33 、４２-34 を備えて構成される。光ＭＳＷ４２-33 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ４２-34 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-31 、４２-32 、４２-33 、４２-34 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-31 、４２-32 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-31 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-32 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-3の第５ないし第８予備入力ポートＸＰ5 〜ＸＰ8 として使用される。
【００５４】
図６および図１０において、光ＭＳＷ３２-4は、第１の実施形態で説明したように４個の４×４光ＭＳＷ４２-41 、４２-42 、４２-43 、４２-44 を備えて構成される。光ＭＳＷ４２-43 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 にそれぞれ接続され、光ＭＳＷ４２-44 の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 にそれぞれ接続される。なお、光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１６出力ポートＯ9 〜Ｏ16にそれぞれ接続される。４個の光ＭＳＷ４２-41 、４２-42 、４２-43 、４２-44 間における接続は、第１の実施形態で説明した通りであるので、その説明を省略する。ここで、第１の実施形態では、光ＭＳＷ４２-41 、４２-42 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、使用されなかったが、第２の実施形態では、光ＭＳＷ４２-41 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 として使用され、光ＭＳＷ４２-42 の第１ないし第４予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ4 は、光ＭＳＷ３２-4の第５ないし第８予備入力ポートＸＰ5 〜ＸＰ8 として使用される。
【００５５】
図６に戻って、第１光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、第４光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第８予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ8 に１対１でそれぞれ接続される。例えば、第１光ＭＳＷ３２-1の第２出力ポートＯ2 は、第４光ＭＳＷ３２-4の第２予備入力ポートＸＰ2 に接続される。第１光ＭＳＷ３２-1の第１ないし第８予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ8 は、第３光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 に１対１でそれぞれ接続される。
【００５６】
第２光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第８出力ポートＯ1 〜Ｏ8 は、第３光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第８予備入力ポートＸＰ1 〜ＸＰ8 に１対１でそれぞれ接続される。第２光ＭＳＷ３２-2の第１ないし第８予備出力ポートＸＯ1 〜ＸＯ8 は、第４光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第８入力ポートＰ1 〜Ｐ8 に１対１でそれぞれ接続される。
【００５７】
そして、第３光ＭＳＷ３２-3の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３４の第１ないし第４出力ポートとして、ＭＵＸ４３-1の各入力ポートにそれぞれ接続され、第３光ＭＳＷ３２-3の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第５ないし第８出力ポートとして、ＭＵＸ４３-2の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【００５８】
第４光ＭＳＷ３２-4の第１ないし第４出力ポートＯ1 〜Ｏ4 は、光ＭＳＷ３４の第９ないし第１２出力ポートとして、ＭＵＸ４３-3の各入力ポートにそれぞれ接続され、第４光ＭＳＷ３２-4の第５ないし第８出力ポートＯ5 〜Ｏ8 は、光ＭＳＷ３４の第１３ないし第１６出力ポートとして、ＭＵＸ４３-4の各入力ポートにそれぞれ接続される。
【００５９】
ＭＵＸ４３-1の出力ポートは、光伝送路４７-1に接続され、ＭＵＸ４３-2の出力ポートは、光伝送路４７-2に接続され、ＭＵＸ４３-3の出力ポートは、光伝送路４７-3に接続され、そして、ＭＵＸ４３-4の出力ポートは、光伝送路４７-4に接続される。
【００６０】
メモリ４５は、図１１に示す制御符号対応テーブル、交換制御のプログラムなどが格納される。
制御回路４４は、第１の実施形態と同様に、メモリ４５内の制御符号対応テーブルを参照して、１６×１６光ＭＳＷ３４の交換制御を行う。
（第２の実施形態の動作・効果）
第２の実施形態の光ＸＣ３３の動作は、第１の実施形態の光ＸＣ３１を拡張した装置であるから、第１の実施形態の光ＸＣ３１の動作と同様である。
【００６１】
すなわち、光ＸＣ３３は、任意の光伝送路４６-1〜４６-4を伝送する光信号を任意の光伝送路４７-1〜４７-4に方路を切り換えることができる。この方路を切り換える際に、制御回路４４は、メモリ４５内の制御符号対応テーブルを参照して切り換えるべき光ＳＷ素子４９を選択し、該光ＳＷ素子４９をクロス状態からバー状態に切り換える制御を行う。
【００６２】
例えば、光伝送路４６-2を伝送する４波のＷＤＭ光信号の中の光信号λ2 が第６入力ポートに入力され、第１５出力ポートに出力され、光伝送路４７-4に送出される場合について説明する。制御回路４４が、メモリ４５に格納された図１１に示す制御符号対応テーブルを参照して、Ｓ0615に対応する光ＳＷ素子４９-0603 をクロス状態からバー状態に切り換えることにより、光信号λ2 は、第６入力ポートから入力され、光ＭＳＷ４２-12 の第２入力ポートに入力され、光ＳＷ素子４９-0601 、４９-0602 、４９-0603 、４９-0503 を介して光ＭＳＷ４２-12 の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ４２-13 の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-0407 、４９-0307 、４９-0207 、４９-0107 を介して光ＭＳＷ４２-13 の第３出力ポートＯ3 から出力され、さらに、光ＭＳＷ３２-1の第３出力ポートに出力される（図６および図７）。そして、光ＭＳＷ３２-1の第３出力ポートに出力された光信号λ2 は、光ＭＳＷ３２-4の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-0911 、４９-1011 、４９-1111 、４９-1211 を介して光ＭＳＷ４２-41 の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ４２-44 の第３予備入力ポートＸＰ3 に入力され、光ＳＷ素子４９-1315 、４９-1415 、４９-1515 、４９-1615 を介して光ＭＳＷ４２-44 の第３出力ポートＯ3 から出力され、光ＭＳＷ３２-4の第７出力ポートに出力され、さらに、光ＭＳＷ３４の第１５出力ポートＯ15から出力される（図６および図１０）。
【００６３】
このような光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）は、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、最大で１９個であり、最小で１３個である。
１６入力１６出力の光ＸＣを４入力４出力の光ＭＳＷで従来の構成法によって構成すると、かかる光ＳＷ素子４９の個数は、最大で３１個であり、最小で１個である。
【００６４】
したがって、入出力数が同じ光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）の場合では、従来に較べ損失を著しく低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、光ＳＷ素子４９の損失の略６個分だけにすることができ、小さくすることができる。このため、光ＸＣ３３（光ＭＳＷ３４）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジを従来に較べより小さくすることができる。
【００６５】
ここで、第２の実施形態においても、第１の実施形態の変形形態と同様に、光ＭＳＷ４２の代わりにパイ・ロススイッチの光ＭＳＷ６２を利用することができる。この場合にでは、図１２に示すように、光ＳＷ素子４９に制御符号を割り当てればよい。
このようなパイ・ロススイッチを利用した第２の実施形態では、パイ・ロススイッチの特性から、入力された光信号を所望の出力ポートへ方路を切り換える場合において、透過する光ＳＷ素子４９の個数は、常に１６個である。
【００６６】
したがって、このような光ＸＣ（光ＭＳＷ）の場合では、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、ほぼ零である。
【００６７】
なお、第１および第２の実施形態ならびにその変形形態では、ＷＤＭ光信号の多重数が４波の場合について説明したが、これに限定されず、任意の多重数のＷＤＭ光信号について本発明を適用することができる。
そして、第１および第２の実施形態ならびにその変形形態では、光ＸＣのＤＥＭＵＸ４２が１入力４出力の場合について説明したが、これに限定されず、任意の出力数のＤＥＭＵＸについて本発明を適用することができる。さらに、１個の光ＸＣにおけるＤＥＭＵＸ４２間で、出力数が互いに異なる場合も本発明を適用することができる。同様に、ＭＵＸ４３も任意の入力数について本発明を適用することができ、ＭＵＸ４３間で入力数が互いに異なる場合も本発明を適用することができる。
【００６８】
以上、本明細書で開示された主な発明を以下に纏める。
（付記１） 複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する光マトリクススイッチ、を備える光スイッチの入出力数を増設する光スイッチ拡張方法において、
前記光マトリクススイッチを第１光マトリクススイッチとして、該第１光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第１光マトリクススイッチと同一構成である第３光マトリクススイッチにおける複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第２光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第３光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートにそれぞれ接続するステップと、
前記第１光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第１光マトリクススイッチと同一構成である第４光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第２光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第４光マトリクススイッチの複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップとを備えること
を特徴とする光スイッチ拡張方法。
（付記２） 複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する第１ないし第４光マトリクススイッチを備え、
前記第１光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第３光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第２光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第３光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第１光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第４光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第２光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第４光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続してなること、
を特徴とする光スイッチ。
（付記３） 前記第１ないし第４光マトリクススイッチは、クロスバー型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
（付記４） 前記第１ないし第４光マトリクススイッチは、パイ・ロス型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
（付記５） 前記光スイッチ素子は、導波路型の光スイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
【００６９】
（付記６） 前記光スイッチ素子は、半導体型の光スイッチであること
を特徴とする付記２の光スイッチ。
（付記７） 前記光スイッチ素子は、光微少電気機械システムの光スイッチであること
を特徴とする付記２に記載の光スイッチ。
【００７０】
（付記８） 入力光を波長ごとに分離して複数の出力ポートから出力する複数の分波手段と、
複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波手段と、
付記２に記載の光スイッチとを備え、
前記光スイッチの複数の入力ポートに前記複数の分波手段における複数の出力ポートを接続し、
前記光スイッチの複数の出力ポートに前記複数の合波手段における複数の入力ポートを接続して成ること
を特徴とする光クロスコネクト装置。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の光ＸＣ（光ＭＳＷ）は、従来に較べ損失を低減することができる。そして、各出力ポート間の出力光レベル格差は、従来に較べ小さくすることができる。このため、光ＸＣ（光ＭＳＷ）の出力ポートに接続される光学部品の入力ダイナミックレンジをさらに小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】第１の実施形態の光クロスコネクト装置の構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光クロスコネクト装置の構成（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【図６】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の構成（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図７】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その１）を示す図である。
【図８】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その２）を示す図である。
【図９】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その３）を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の光クロスコネクト装置の部分構成（その４）を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（クロスバースイッチの場合）を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の光クロスコネクト装置における制御符号対応テーブル（パイ・ロススイッチの場合）を示す図である。
【図１３】従来の光スイッチの拡張方法を説明する図である。
【符号の説明】
１１、２１、３２、４２、５２、６２ 光マトリクススイッチ
３１、３３、５１ 光クロスコネクト装置
４１ 光分波器
４３ 光合波器
４４ 制御回路
４５ メモリ
４９ 光スイッチ素子
Claims (5)
- 複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する光マトリクススイッチ、を備える光スイッチの入出力数を増設する光スイッチ拡張方法において、
前記光マトリクススイッチを第１光マトリクススイッチとして、該第１光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第１光マトリクススイッチと同一構成である第３光マトリクススイッチにおける複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第２光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第３光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートにそれぞれ接続するステップと、
前記第１光マトリクススイッチの複数の出力ポートに、前記第１光マトリクススイッチと同一構成である第４光マトリクススイッチにおける複数の予備入力ポートをそれぞれ接続するステップと、
前記第２光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートに、前記第４光マトリクススイッチの複数の入力ポートをそれぞれ接続するステップとを備えること
を特徴とする光スイッチ拡張方法。 - 複数の２入力２出力の光スイッチ素子をマトリクス状に配列して、複数の入力ポートと複数の予備入力ポートと複数の出力ポートと複数の予備出力ポートとを形成する第１ないし第４光マトリクススイッチを備え、
前記第１光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第３光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第２光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第３光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第１光マトリクススイッチの複数の出力ポートを前記第４光マトリクススイッチの複数の予備入力ポートにそれぞれ接続し、
前記第２光マトリクススイッチの複数の予備出力ポートを前記第４光マトリクススイッチの複数の入力ポートにそれぞれ接続してなること、
を特徴とする光スイッチ。 - 前記第１ないし第４光マトリクススイッチは、クロスバー型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。 - 前記第１ないし第４光マトリクススイッチは、パイ・ロス型の光マトリクススイッチであること
を特徴とする請求項２に記載の光スイッチ。 - 入力光を波長ごとに分離して複数の出力ポートから出力する複数の分波手段と、
複数の入力ポートから入力された光を波長多重する複数の合波手段と、
請求項２に記載の光スイッチとを備え、
前記光スイッチの複数の入力ポートに前記複数の分波手段における複数の出力ポートを接続し、
前記光スイッチの複数の出力ポートに前記複数の合波手段における複数の入力ポートを接続して成ること
を特徴とする光クロスコネクト装置。
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