JP6117447B2 - マルチキャストスイッチおよびマルチキャストスイッチモジュール - Google Patents

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Description

本発明は、ポートごとの損失バラつきが少なく、最大損失を低減することが可能なマルチキャストスイッチ等に関するものである。
ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ， Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）−ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を実現するために、光スプリッタと光スイッチを組み合わせたマルチキャストスイッチが使用されている。マルチキャストスイッチとしては、１つの筐体にＡＤＤ／ＤＲＯＰ機能を搭載したＤｕａｌ型が主流であり、例えば、８×８のマルチキャストスイッチが使用されている。今後は、さらなる波長数の増加が予測されている。
マルチキャストスイッチのサイズを低減する方法の一つとしては、例えば、同一平面上で導波路が互いに交差する交差スプリッタが提案されている（特許文献１）。
国際公開公報ＷＯ２０１４／１７１０８３
交差スプリッタを用いることで、入出力数が増えた場合でも、マルチキャストスイッチのサイズを小さくすることが可能であるが、特許文献１にも記載されているように、導波路同士の交差部において、伝送損失（以下交差損失とする）が生じるという問題がある。
また、交差スプリッタにおいては、分岐されるそれぞれのポートごとに、導波路の交差数が異なる。このため、交差数の多いポートでは、交差損失が大きくなるという問題がある。また、交差数が異なることで、ポートごとの交差損失が異なり、損失のばらつきが大きくなるという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、ポートごとの損失バラつきが少なく、最大損失を低減することが可能なマルチキャストスイッチ等を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するため、第１の発明は、複数の光スプリッタを具備し、複数の前記光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路が平面上で互いに交差した交差スプリッタであって、それぞれの前記光スプリッタの分岐比が、分岐されたそれぞれの導波路の交差数の差に応じて異なる交差スプリッタからなるスプリッタ部と、前記スプリッタ部と接続され、光信号の経路選択を行うためのスイッチアレイからなるスイッチ部と、前記スプリッタ部と前記スイッチ部とが配置される基板と、を具備し、前記スイッチ部が、複数のスイッチアレイを具備し、前記スイッチアレイは、複数段の光スイッチからなり、前記光スプリッタにより、同一のポートから分岐された各ポートは、複数の前記スイッチアレイにそれぞれ接続され、接続されるそれぞれの前記スイッチアレイにおける前記光スイッチの段数が異なり、少なくとも一部の前記光スプリッタにおいて、前記導波路の交差数の少ない側の分岐比と比較して、交差数の多い側の分岐比が高くなるように、前記光スプリッタの分岐比が設定され、前記光スイッチの段数の少ない側の分岐比と比較して、段数の多い側の分岐比が高くなるように、前記光スプリッタの分岐比が設定されることで、少なくとも一部の前記光スプリッタの分岐比が、導波路の交差数差に加え、前記光スイッチの段数差に応じて設定されることを特徴とするマルチキャストスイッチである。
前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが、前記基板の同一の側面側に配置され、複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方の前記スイッチアレイ群と、他方の前記スイッチアレイ群とが、前記基板上で互いに反転した向きで配置されてもよい。
ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチと、ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、同一の前記基板上に配置され、前記基板の一方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが配置され、前記基板の他方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチのスイッチ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチのスプリッタ側ポートとが配置され、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの向きと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、互いに反転した向きで配置されてもよい。
第２の発明は、第１の発明にかかる一対のマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュールである。
また、第１の発明にかかるマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュールである。
本発明によれば、ポートごとの損失バラつきが少なく、最大損失を低減することが可能なマルチキャストスイッチ等を提供することができる。
マルチキャストスイッチ１を示す図。 交差スプリッタ７を示す図。 スイッチアレイ９を示す図。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 ポートごとの損失のばらつきを示す計算値。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 マルチキャストスイッチ１ａを示す図。 マルチキャストスイッチ１ｂを示す図。 マルチキャストスイッチモジュール２０を示す図。 マルチキャストスイッチモジュール２０ａを示す図。 ポートごとの損失のばらつきを示す実測値。
＜マルチキャストスイッチ＞
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態にかかるマルチキャストスイッチ１について説明する。図１は、マルチキャストスイッチ１を示す図である。なお、以下の図において、基板の図示を省略する。また、図中の矢印Ｄは、Ｄｒｏｐ用のマルチキャストスイッチとして使用された際の光の入出方向であり、矢印Ａは、Ａｄｄ用のマルチキャストスイッチとして使用された際の光の入出方向である。すなわち、本実施形態では、基板の一方の側面から入射した光が、これと対向する他の側面に出射する。なお、以下の説明では、８×８のマルチキャストスイッチの例を示すが、本発明はこれに限られない。
マルチキャストスイッチ１は、スプリッタ部３と、スイッチ部５とから構成される。スプリッタ部３は、３段の１×２の交差スプリッタ７（７ａ、７ｂ、７ｃ）からなる。すなわち、１つのポートが、３段の交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃによって８つのポートに分岐される。なお、それぞれの交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃにおいて、導波路同士は平面上で交差する。
図２は、本実施形態に係る交差スプリッタ７を示す図である。交差スプリッタ７は、８個の光スプリッタが並列に配置される。各光スプリッタは１×２光スプリッタであり、一端のポートが他端で２つのポートに分岐する。交差スプリッタ７において、共通ポート側（図中左側）の導波路の並び順と分岐ポート側（図中右側）の導波路の並び順とが一致するように、８個の光スプリッタの導波路が互いに交差する。具体的には、８個の光スプリッタの共通ポート側のポートは１ｃｈ〜８ｃｈ（図中Ｐｏｒｔ１〜Ｐｏｒｔ８）の順で並び、８個の光スプリッタの分岐ポート側は１ｃｈ〜８ｃｈの順で２組（Ｐｏｒｔ１Ａ〜Ｐｏｒｔ８Ａ、Ｐｏｒｔ１Ｂ〜Ｐｏｒｔ８Ｂ）並ぶ。
このように、交差スプリッタ７は、分岐された導波路が、図示したように順に並ぶように、導波路同士が互いに交差する交差部８を有する。ここで、交差部８においては、導波路同士が交差する際の交差損失が発生する。本実施形態では、交差スプリッタ７は、例えば石英基板上に形成された平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＰＬＣ）を用いて作製されている。なお、コアとクラッドとの比屈折率差Δを大きくすることで、マルチキャストスイッチ１の小型化を達成することができる。一方、高い比屈折率差Δを用いることにより、導波路の交差損失は大きくなる。なお、例えば、屈折率を高めるドーパントとして、ジルコニア（ＺｒＯ２）を使うことで、２．５％以上１０％以下の高い比屈折率差Δを実現できる。
交差損失は、比屈折率差Δが５％の場合、１交差当たり、例えば０．０５ｄＢ／ｃｒｏｓｓ程度と見積もられる。また、例えば、Ｐｏｒｔ１からＰｏｒｔ１ＡとＰｏｒｔ１Ｂへ分岐する光スプリッタでは、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａにおいては、交差数が０であり、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂにおいては、交差数が７である。このため、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａでは、交差損失が生じないのに対し、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂでは、交差数７×０．０５ｄＢ／ｃｒｏｓｓ＝０．３５ｄＢ程度の交差損失が生じることとなる。
このように、分岐ポートごとに導波路の交差数が異なるため、それぞれの分岐ポートごとに交差損失が異なることとなる。
表１には、各光スプリッタが、通常の５０％／５０％の分岐比で光を分岐した場合における、各ポートでの交差損失を示す。
Figure 0006117447
表の左側は共通ポート側のポート番号であり、右欄は、それぞれの分岐比で分岐ポート側の各ポートへ分岐した際の交差損失と、原理損失および過剰損失を含む総損失を示す。なお、原理損失および過剰損失は、合わせて約３．２ｄＢと見積もられる。したがって、前述した様に、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａでは、交差数が０であるため、交差損失は０となり、総損失は原理損失および過剰損失を合わせた３．２ｄＢと見積もられる。
一方、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂでは、交差数が７であり、交差損失は０．３５ｄＢとなる。このため、総損失は原理損失および過剰損失を合わせて３．５５ｄＢと見積もられる。このように、各ポートごとの損失のばらつきが大きく、また、最大損失が３．５５ｄＢと大きい。特に、交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃの３段の交差スプリッタであれば、交差スプリッタごとに交差損失差が生じるため、最大で、１．０５ｄＢの損失差を生じることとなる。
これに対し、本発明では、それぞれの光スプリッタの分岐比が、分岐されたそれぞれの導波路の交差数の差に応じて異なるようにする。
表２は、各光スプリッタの分岐比を交差数に応じて変えた場合における、各ポートでの交差損失を示す。
Figure 0006117447
ここで、原理損失（ｄＢ）＝−１０×ｌｏｇ（Ｐ２／Ｐ１）（但し、Ｐ１：入力光強度、Ｐ２：分岐光強度）で表される。すなわち、分岐比を変えることで、原理損失が変化する。具体的には、分岐比（％）を大きくすると、原理損失が小さくなる。このため、この関係を用いて、交差数の少ない側の分岐比と比較して、交差数の多い側の分岐比が高くなるように、各光スプリッタの分岐比（トータルで１００％とする）を調整することで、総損失を平準化することができる。
例えば、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａでは、交差損失は０であるが、分岐比が５０％よりも小さくなるため、その分だけ原理損失が大きくなり、総損失は原理損失および過剰損失を合わせた３．３７５ｄＢと見積もられる。一方、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂでは、交差数が７であり、交差損失は０．３５ｄＢとなるが、分岐比が５０％よりも大きくなるため、その分だけ原理損失が小さくなり、総損失は原理損失および過剰損失を合わせて３．３７５ｄＢと見積もられる。このように、各光スプリッタの分岐比を変えることで、各ポートごとの損失のばらつきが小さくし、また、最大損失も３．３７５ｄＢと抑えることができる。
なお、このように、光スプリッタの分岐比を変更する手段としては、公知のＭＭＩ、Ｙ分岐、さらにはＷＩＮＣ、波面整合法・随伴変数法、密度法などの導波路最適設計を行うことで達成することができる。
以上のように、図１に示すマルチキャストスイッチ１において、各段の交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃのそれぞれにおいて、上述したように、光スプリッタの分岐比を調整することで、分岐されるポートごとの損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることが可能となる。
次に、スイッチ部５について説明する。スイッチ部５は、複数のスイッチアレイ９で構成される。例えば、交差スプリッタ７ｃで分岐される各ポートは、同一のポートの順序でスイッチアレイ９ａ、９ｂに接続される。
図３は、スイッチアレイ９を示す図である。スイッチアレイ９は、ツリー型の８×１の光スイッチである。スイッチアレイ９は、一端に共通ポート（図中右側）と、他端に８の分岐ポート（図中左側）を有する。スイッチアレイ９は、複数の光スイッチ１２（ＭＺＩ：マッハツェンダ型干渉計）を有する。光スイッチ１２の入力／出力ポートの間には二つの導波路が設けられ、一方の導波路には、加熱手段であるヒータが設けられる。スイッチアレイ９は、ヒータのオン／オフによって、光信号の通る経路を変更することができる。
ここで、分岐ポート（Ｐｏｒｔ１）を通る経路においては、光スイッチ１２はＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の４段である。一方、分岐ポート（Ｐｏｒｔ２）を通る経路においては、光スイッチ１２がＳ５、Ｓ６、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の５段である。このように、高消光比を実現するため、ポートによって異なる段数で構成される。具体的には、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８は、光スイッチ１２が４段であり、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７は、光スイッチ１２が５段である。
ここで、光スイッチ１２は、１段ごとに過剰損失が生じる。例えば、光スイッチ１段当たりの過剰損失は０．４ｄＢと見積もられる。したがって、光スイッチ１２が４段である、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８と、光スイッチ１２が５段である、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７とでは、０．４ｄＢの損失差を生じることとなる。
図４（ａ）は、従来のスイッチ部５の一部を示す図である。交差スプリッタ７ｃで分岐された各ポートは、スイッチアレイ９ａ、９ｂにそれぞれ接続される。すなわち、スイッチアレイ９ａ、９ｂが併設され、スイッチアレイ９ａ、９ｂのポートの並び順は同一となる。なお、スイッチアレイ９ａのポートを、Ｐｏｒｔ１Ａ〜８Ａとし、スイッチアレイ９ｂのポートを、Ｐｏｒｔ１Ｂ〜８Ｂとする。
通常は、図４（ａ）に示すように、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、同一のレイアウトで構成される。したがって、Ｐｏｒｔ１Ａ、１Ｂ、Ｐｏｒｔ４Ａ、４Ｂ、Ｐｏｒｔ５Ａ、５Ｂ、Ｐｏｒｔ８Ａ、８Ｂは、光スイッチ１２が４段となる。同様に、Ｐｏｒｔ２Ａ、２Ｂ、Ｐｏｒｔ３Ａ、３Ｂ、Ｐｏｒｔ６Ａ、６Ｂ、Ｐｏｒｔ７Ａ、７Ｂは、光スイッチ１２が５段となる。
表３には、図４（ａ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure 0006117447
表３に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が同じであるため、それぞれの共通ポートごと（例えばＰｏｒｔ１とＰｏｒｔ２）の過剰損失が段数に応じて異なる。
これに対し、本発明では、併設されるスイッチアレイ９ａ、９ｂのレイアウトを変えている。例えば、スイッチアレイ９ａでは、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８は、光スイッチ１２が４段であり、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７は、光スイッチ１２が５段であるが、スイッチアレイ９ｂでは、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８は、光スイッチ１２が５段であり、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７は、光スイッチ１２が４段となる。この場合でも、スイッチアレイ９ａ、９ｂもに、高消光比を実現することができる。
表４は、図４（ｂ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure 0006117447
表４に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が異なる。すなわち、光スプリッタにより、一のポートから分岐された各ポートは、複数のスイッチアレイ９ａ、９ｂにそれぞれ接続され、接続されるそれぞれのスイッチアレイ９ａ、９ｂにおける光スイッチの段数が異なる。このため、それぞれの共通ポートから分岐された分岐ポートの損失和（段数和）が同一となる。すなわち、ＰｏｒｔＸから分岐されるＰｏｒｔＸＡの過剰損失とＰｏｒｔＸＢの過剰損失の和は、全てのポートに対して、１．６ｄＢ＋２．０ｄＢ＝３．６ｄＢで同一となる。
本発明では、それぞれの共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐されたそれぞれの分岐ポートを通る経路の損失和（例えばＰｏｒｔ１Ａ＋１Ｂ）が同一であり、かつ、分岐された分岐ポート同士（例えばＰｏｒｔ１Ａと１Ｂ）の損失が異なる場合には、前述した様に、光スプリッタの分岐比を調整することで、総損失を平準化することができる。
表５は、交差スプリッタ７ｃの分岐比を調整した際の、交差スプリッタ７ｃの損失とスイッチ部５の損失の合計損失を示す。
Figure 0006117447
表５に示すように、交差数に応じたスプリッタ部損失と、スイッチ段数に応じたスイッチ部損失の合計が一定となるように、交差スプリッタの各ポートの分岐比を調整することで、合計損失を平準化することができる。具体的には、段数の少ない側の分岐比と比較して、段数の多い側の分岐比が高くなるように、各光スプリッタの分岐比（トータルで１００％とする）を調整することで、総損失を平準化することができる。このため、ポートごとの損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
このように、光スイッチアレイと接続される交差スプリッタ７ｃは、導波路の交差数差に加え、さらに、光スイッチの段数差に応じて分岐比を設定することで、各ポートごとの損失バラつきを低減することができる。なお、交差スプリッタ７ａ、７ｂは、導波路の交差数差のみに応じた分岐比とすればよい。
図５は、それぞれの経路における計算上の損失のばらつきを示す図である。横軸は経路番号（８×８＝６４の経路）であり、縦軸は総損失である。図中のＸは従来のものであり、光スプリッタの分岐比をすべて５０％／５０％としたものである。一方、図中Ｙは、交差スプリッタの交差数およびスイッチアレイのスイッチ段数に応じて、交差スプリッタの分岐比を調整したものである。
図に示すように、従来の方法では、経路ごとの損失バラつきが大きく、最大損失も大きい。これに対し、本発明では、理論上、損失バラつきをなくし、最大損失を低く抑えることができる。
以上、本実施の形態によれば、交差スプリッタ７で分岐される各導波路の交差数差に応じて、分岐比を変えることで、交差スプリッタにおける交差数差による損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
さらに、併設されるスイッチアレイ９ａ、９ｂを異なるスイッチ配置とすることで、同一のポートから分岐された各ポートに接続されるそれぞれのスイッチアレイ９ａ、９ｂにおける光スイッチの段数が異なるようにすることができる。このため、それぞれの共通ポートから分岐された分岐ポートを通る経路の損失和を同一にすることができる。これにより、スイッチアレイにおけるスイッチ段数を加味して、交差スプリッタ７ｃにおける分岐比を調整することができる。この結果、スイッチアレイの段数差に伴う損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
なお、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、前述した様なツリー型のレイアウトには限られない。例えば、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、縦列型の配列であってもよい。
図６（ａ）は、従来の縦列型配置のスイッチ部５の一部を示す図である。交差スプリッタ７ｃで分岐された各ポートは、スイッチアレイ９ａ、９ｂにそれぞれ接続される。すなわち、スイッチアレイ９ａ、９ｂが併設され、スイッチアレイ９ａ、９ｂのポートの並び順は同一となる。
通常は、図６（ａ）に示すように、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、同一のレイアウトで構成される。したがって、前述した様に、Ｐｏｒｔ１〜Ｐｏｒｔ８では、光スイッチ１２の総段数が異なる。
表６には、図６（ａ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure 0006117447
表６に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が同じであり、それぞれの共通ポートごと（例えばＰｏｒｔ１とＰｏｒｔ２）の過剰損失が段数に応じて異なる。
これに対し、本発明では、併設されるスイッチアレイ９ａ、９ｂのレイアウトを変えている。例えば、スイッチアレイ９ａでは、Ｐｏｒｔ１、２、・・・、７、８の順に、光スイッチ１２の段数が９段、８段、・・・、３段、２段となるが、スイッチアレイ９ｂでは、スイッチアレイ９ａでは、Ｐｏｒｔ１、２、・・・、７、８の順に、光スイッチ１２の段数が２段、３段、・・・、８段、９段となる。
表７は、図６（ｂ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure 0006117447
表７に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が異なるが、それぞれの共通ポートから分岐された分岐ポートの損失和（段数和）が同一となる。すなわち、ＰｏｒｔＸから分岐されるＰｏｒｔＸＡの過剰損失とＰｏｒｔＸＢの過剰損失の和は、全てのポートに対して、４．４ｄＢで同一となる。
本発明では、それぞれの共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐されたそれぞれの分岐ポートを通る経路の損失和（例えばＰｏｒｔ１Ａ＋１Ｂ）が同一であり、かつ、分岐された分岐ポート同士（例えばＰｏｒｔ１Ａと１Ｂ）の損失が異なる場合には、前述した様に、光スプリッタの分岐比を調整することで、総損失を平準化することができる。
表８は、交差スプリッタ７ｃの分岐比を調整した際の、交差スプリッタ７ｃの損失とスイッチ部５の損失の合計損失を示す。
Figure 0006117447
表８に示すように、交差数に応じたスプリッタ部損失と、スイッチ段数に応じたスイッチ部損失の合計が一定となるように、交差スプリッタの各ポートの分岐比を調整することで、合計損失を平準化することができる。
このように、光スイッチ５が縦列型配置であっても、ツリー型配置の場合と同様に、交差スプリッタ７ｃの分岐比を、導波路の交差数差に加え、光スイッチの段数差に応じて設定することで、各ポートごとの損失バラつきを低減することができる。なお、前述した様に、交差スプリッタ７ａ、７ｂは、導波路の交差数差のみに応じた分岐比とすればよい。
（実施形態２）
次に、第２の実施の形態について説明する。図７は、マルチキャストスイッチ１ａを示す図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の機能を奏する構成については、図１〜図６（ａ）、（ｂ）と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明では、スイッチアレイ９ａ、９ｂがツリー型である例について示すが、前述した縦列型であってもよい。
マルチキャストスイッチ１ａは、マルチキャストスイッチ１と略同様の構成であるが、導波路のレイアウトが異なる。本実施形態に係るマルチキャストスイッチ１ａのスプリッタ部３は、マルチキャストスイッチ１と同様に、スプリッタ部３へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートから順に、１段目の交差スプリッタ７ａ、２段目の交差スプリッタ７ｂ、３段目の交差スプリッタ７ｃの順に設けられる。
交差スプリッタ７ａで分岐された一方の導波路は、図中下から上へ向かう方向（以下「順方向」とする）に、交差スプリッタ７ｂ、７ｃがその順に配置され、スイッチ部５に接続される。交差スプリッタ７ａで分岐された他方の導波路は、基板の反対側（図中上方）まで導かれて反転し、順方向とは逆向き（図中上から下へ向かう方向であり、以下「逆方向」とする）に、交差スプリッタ７ｂ、７ｃがその順に配置され、スイッチ部５に接続される。したがって、スプリッタ部３が二つに分割される。
スイッチ部５は、一対のスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂに区分される。なお、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、少なくとも一つのスイッチアレイを含むものである（なお、図示した例では、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、それぞれ４つのスイッチアレイからなる）。
交差スプリッタ７ｂに対して順方向で接続される交差スプリッタ７ｃ（図中下側の交差スプリッタ７ｃ）が接続されたスイッチアレイ群１４ｂは、共通ポート側で導波路（図では４つの導波路）が反転して、逆方向に向けて基板の側面（図中下方）まで導かれる。交差スプリッタ７ｂに対して逆方向で接続される交差スプリッタ７ｃ（図中上側の交差スプリッタ７ｃ）が接続されたスイッチアレイ群１４ａは、共通ポート側の導波路（図では４つの導波路）がそのまま逆方向に向けて形成され、基板の側面（図中下方）まで導かれる。
すなわち、マルチキャストスイッチ１ａは、スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが、基板の同一の側面側に配置される。
ここで、本実施形態に係るスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、全体として略直角三角形状の形を有する。図示するように、直角三角形の底辺側（図示した例では３２個の分岐ポート側であって、直角三角形の最も短い辺）が、交差スプリッタ７ｃと接続される。すなわち、それぞれのスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂの直角三角形の底辺側にそれぞれ、交差スプリッタ７ｃ、７ｂが順に配置される。
また、一方のスイッチアレイ群１４ａと、他方のスイッチアレイ群１４ｂとが、基板上で互いに斜辺同士が対向するようにして反転した向きで配置される。したがって、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂを組み合わせることで、略矩形のスイッチ部５となる。なお、スイッチアレイ群１４ｂの共通ポート側から、基板の側面までの導波路は、スイッチアレイ群１４ａとスイッチアレイ群１４ｂの間に形成される。
本実施形態に係るスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂにおいては、導波路および光スイッチは直角三角形の垂辺側（直角三角形の二番目に短い辺側）に寄せられている。そのため、導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域は、直角三角形の斜辺側に集められることになる。このような構成を有するスイッチアレイ群１４ａとスイッチアレイ群１４ｂとを互いの余分な領域に位置するよう逆向きかつ並列に配置することによって、スイッチ部５において導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域を低減し、スイッチ部５の面積を低減することができる。
なお、マルチキャストスイッチ１ａにおいても、前述した様に、交差スプリッタ７ａ、７ｂにおいては交差数差に応じて各ポートの分岐比を調整し、交差スプリッタ７ｃにおいては、交差数差およびスイッチ段数差に応じて各ポートの分岐比を調整することで、マルチキャストスイッチ１と同様の効果を得ることができる。
第２の実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、マルチキャストスイッチの小型化を達成することができる。
（実施形態３）
次に、第３の実施の形態について説明する。図８は、マルチキャストスイッチ１ｂを示す図である。マルチキャストスイッチ１ｂは、マルチキャストスイッチ１ａと略同様の構成であるが、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａとＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂとが同一基板上に配置される。
ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａおよびＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂは、マルチキャストスイッチ１ａと同様に、一対のスイッチアレイ群に区分される。
ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａのスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、同一の方向に向けて縦列に配置される。ここで、縦列に配置されるとは、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂのそれぞれの分岐ポートと共通ポートとを結ぶ直線方向に、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂが並ぶように位置することを意味する。
ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの８つの入力側ポート（スイッチ側ポートであって、図中下側）に接続される導波路は二つに分離され、一方の４つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｂの共通ポート側に接続される。他方の４つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｂ（ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａ）に沿ってスイッチアレイ群１４ｂの後方（図中上方）まで導かれて、スイッチアレイ群１４ａの共通ポート側に接続される。
また、スプリッタ部３（交差スプリッタ７ｃ、７ｂ）を介して、スイッチアレイ群１４ｂの分岐ポートと接続される８つの導波路は、スイッチアレイ群１４ａに沿ってスイッチアレイ群１４ａの後方（図中上方）まで導かれる。さらに、これらの導波路は、スプリッタ部３（交差スプリッタ７ｃ、７ｂ）を介してスイッチアレイ群１４ａの分岐ポートと接続される８つの導波路と、交差スプリッタ７ａを介して結合される。すなわち、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの８つの出力側ポート（スプリッタ側ポートであって、図中上側）は、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの入力側ポートとは、基板の互いに対向する側面に形成される。
同様に、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂのスイッチアレイ群１４ｃ、１４ｄは、同一の方向に向けて縦列に配置される。ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの８つの入力側ポート（スプリッタ側ポートであって、図中下側）に接続される導波路は、交差スプリッタ７ａを介して二つに分離され、一方の８つの導波路は、交差スプリッタ７ｂ、７ｃを介して、スイッチアレイ群１４ｄの分岐ポート側に接続される。他方の８つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｄに沿ってスイッチアレイ群１４ｄの後方（図中上方）まで導かれて、交差スプリッタ７ｂ、７ｃを介して、スイッチアレイ群１４ｃの分岐ポート側に接続される。
また、スイッチアレイ群１４ｄの共通ポートと接続される４つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｃに沿ってスイッチアレイ群１４ｃの後方（図中上方）まで導かれる。また、これらの導波路と、スイッチアレイ群１４ｃの共通ポートと接続される４つの導波路とが、基板の側面まで導かれて、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの出力側ポート（スイッチ側ポートであって、図中上側）となる。すなわち、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの８つの出力側ポート（スイッチ側ポートであって、図中上側）は、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの入力側ポートとは、基板の互いに対向する側面に形成される。
なお、マルチキャストスイッチ１ｂでは、基板の一方の側面側に、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの入力側ポートと、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの入力側ポートとが併設される。また、これと対向する基板の他方の側面側に、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの出力側ポートと、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの出力側ポートとが併設される。このように、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの入力側ポートと、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａのそれぞれのスイッチアレイ群は、互いに逆向きに配置される。
スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、略直角三角形状の形を有する。図示するように、直角三角形の底辺側（図示した例では３２個の分岐ポート側であって、直角三角形の最も短い辺）が、交差スプリッタ７ｃと接続される。すなわち、それぞれのスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂの直角三角形の底辺側にそれぞれ、交差スプリッタ７ｃ、７ｂが順に配置される。
前述した様に、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは同一方向に向けて縦列に配置され、スイッチアレイ群１４ｃ、１４ｄは同一方向に向けて縦列に配置される。スイッチアレイ群１４ａと、スイッチアレイ群１４ｃとが、基板上で互いに斜辺同士が対向するようにして反転した向きで併設される。また、スイッチアレイ群１４ｂと、スイッチアレイ群１４ｄとが、基板上で互いに斜辺同士が対向するようにして反転した向きで併設される。
このように、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｃを組み合わせることで、略矩形のスイッチ部５となり、スイッチアレイ群１４ｂ、１４ｄを組み合わせることで、略矩形のスイッチ部５となる。
本実施形態に係るスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにおいては、導波路および光スイッチは直角三角形の垂辺側（直角三角形の二番目に短い辺側）に寄せられている。そのため、導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域は、直角三角形の斜辺側に集められることになる。このような構成を有するスイッチアレイ群１４ａとスイッチアレイ群１４ｃ、および、スイッチアレイ群１４ｂとスイッチアレイ群１４ｄとを互いの余分な領域に位置するよう逆向きかつ並列に配置することによって、スイッチ部において導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域を低減し、スイッチ部５の面積を低減することができる。
なお、マルチキャストスイッチ１ｂにおいても、前述した様に、交差スプリッタ７ａ、７ｂにおいては交差数差に応じて各ポートの分岐比を調整し、交差スプリッタ７ｃにおいては、交差数差およびスイッチ段数差に応じて各ポートの分岐比を調整することで、マルチキャストスイッチ１と同様の効果を得ることができる。
第３の実施形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａとＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂとを、効率よく同一基板上に配置することができる。
＜マルチキャストスイッチモジュール＞
（実施形態１）
次に、前述したマルチキャストスイッチを用いたマルチキャストスイッチモジュールについて説明する。図９は、マルチキャストスイッチモジュール２０を示す構成図である。マルチキャストスイッチモジュール２０は、複数のデュアル型ＭＣＳ（マルチキャストスイッチ）ユニット１７と、スプリッタ１９等から構成される。
デュアル型ＭＣＳユニット１７は、一対のマルチキャストスイッチ１と、制御基板１５を具備する。一対のマルチキャストスイッチ１は、それぞれ、ＡＤＤ用とＤＲＯＰ用とに使用される。なお、マルチキャストスイッチ１に代えてマルチキャストスイッチ１ａを適用してもよい。
一対のマルチキャストスイッチ１は、制御基板１５と接続される。マルチキャストスイッチ１と制御基板１５との接続は、例えば、異方性導電フィルムまたは異方性導電ペーストなどを用いることができる。制御基板１５は、マルチキャストスイッチ１を制御する。すなわち、制御基板１５は、マルチキャストスイッチ１の各光スイッチを制御して、光の経路を制御することができる。なお、一つの制御基板１５によって、一対のマルチキャストスイッチ１を制御することができる。
マルチキャストスイッチ１とスプリッタ１９は、光ファイバを介して接続される。ここで、前述した様に、マルチキャストスイッチ１の小型化には、光導波路のコアとクラッドとの比屈折率差Δを大きくすることが有用である。例えば、屈折率を高めるドーパントとして、ジルコニア（ＺｒＯ２）を使う技術が知られている。
しかしながら、光導波路のコアとクラッドとの比屈折率差Δが大きくなると、コアへの光の閉じ込めが強くなるため、シングルモード伝搬を実現するためのコアのサイズが小さくなり、これに伴ってコアを伝搬する光のビーム径が小さくなる。これにより、光導波路が形成されたマルチキャストスイッチ１と、マルチキャストスイッチ１に対して光を入出力するシングルモード光ファイバ（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２に準拠する、１．３μｍ帯にゼロ分散波長を持つ光ファイバ）との間の接続損失が大きくなるおそれがある。
そこで、本実施形態では、マルチキャストスイッチ１とシングルモード光ファイバとを直接接続するのではなく、高比屈折率差光ファイバを介して設即する。例えば、マルチキャストスイッチ１としては、クラッドに対するコアの比屈折率差Δが２．５％以上１０％以下の高比屈折率差光学素子とし、高比屈折率差光ファイバ（例えば、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が３〜５μｍ）は、クラッドに対するコアの比屈折率差Δが２．０％以上３．０％以下である。このようにすることで、接続時の損失を低減することができる。なお、また、比屈折率差Δ＝｛（ｎc1−ｎc）／ｎc1｝×１００（ｎc1はコアの最大屈折率、ｎcはクラッドの屈折率）で定義される。また、モードフィールド径および本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合） Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に適宜従うものとする。
スプリッタ１９は、入力／出力ポートをそれぞれのデュアル型ＭＣＳユニット１７に分岐または合流するものである。図示したように、８×８のマルチキャストスイッチ１を具備する二つのデュアル型ＭＣＳユニット１７を用いる場合には、１×２のスプリッタを有する一対のスプリッタ１９が用いられる。なお、デュアル型ＭＣＳユニット１７は、二つである場合には限定されず、３つ以上を具備してもよい。この場合には、スプリッタ１９を１×３、１×４と増やしていけばよい。したがって、スプリッタ１９のみを変えることで、容易にデュアル型ＭＣＳユニット１７を増設することができる。すなわち、デュアル型ＭＣＳユニットが２，３，４・・と増えることで、デュアル型８×１６，８×２４，８×３２ＭＣＳ・・が実現できる。
なお、スプリッタ１９においても、交差スプリッタを適用することができる。この場合には、前述した様に、交差数差に応じた分岐比を設定することで、各ポートごとの損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
また、本実施例では、８×１スイッチを用いたが、これに限ることなく、４×１や１６×１スイッチを用いてもよい。
以上、本実施の形態によれば、小型で、ポートごとの損失バラつきが小さく、最大損失の小さなマルチキャストスイッチモジュールを得ることができる。
（実施形態２）
次に、第２の実施の形態について説明する。図１０は、マルチキャストスイッチモジュール２０ａを示す図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の機能を奏する構成については、図９と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
マルチキャストスイッチモジュール２０ａは、マルチキャストスイッチモジュール２０と略同様の構成であるが、マルチキャストスイッチ１ｂが用いられる点で異なる。前述した様に、マルチキャストスイッチ１ｂは、同一基板上に、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａと、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂとが配置される。このため、本実施形態のデュアル型ＭＣＳユニット１７では、制御基板１５は、一つのマルチキャストスイッチ１ｂと接続される。
この場合でも、それぞれのデュアル型ＭＣＳユニット１７が、スプリッタ１９で接続される。したがって、複数のデュアル型ＭＣＳユニット１７を用いて、容易に増設が可能となる。
第２の実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、デュアル型ＭＣＳユニット１７の小型化を達成することができる。
次に、実際に本発明のマルチキャストスイッチを製作して、損失バラつきを測定した。まず、ＦＨＤ法、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング等のＰＬＣ作製プロセス技術を用いて導波路形成し、さらにヒータおよび電極を形成し、比屈折率差Δ５％の８×８のマルチキャストスイッチのチップを得た。なお、チップを小型にするために、図７に示したマルチキャストスイッチ１ａと同様の導波路配置とした。このため、チップサイズは、３０×９ｍｍと小型化を実現した。
交差スプリッタ７ａ、７ｂに対応する光スプリッタは、出力される光が同じパワーになるように、交差数差に応じて、それぞれの分岐比を調整した。また、隣合う８×１スイッチアレイは、ポートごとのスイッチの段数が異なるように配置した。さらに、交差スプリッタ７ｃは、交差数差に加え、スイッチの段数差を考慮して、それぞれの分岐比を調整した。
図１１は、分岐比を調整したマルチキャストスイッチの経路ごとの損失バラつきを示す図である。損失バラつきは、最大でも０．５ｄＢ程度であり、最大損失も１３．４ｄＢと低く抑えることができた。
本発明の交差スプリッタによれば、導波路の交差数に応じて、各光スプリッタにおける分岐比が異なる。例えば、交差数が少なく、相対的に交差損失の少ないポートと、交差数が多く、相対的に交差損失の大きなポートとの分岐部においては、交差損失の大きな側へ、より大きな比率で光を分岐することで、トータルの損失を平準化することができる。
また、本発明のマルチキャストスイッチによれば、ポートごとの損失バラつきが小さく、最大損失の小さなマルチキャストスイッチを得ることができる。
ここで、通常、高消光比を実現するため、スイッチアレイにおける各ポートは、ポートごとに光スイッチの段数が異なる。このため、光スイッチ１段当たりの過剰損失がポートごとに異なる。
一方、通常は、複数のスイッチアレイを併設する際、同一のスイッチアレイが用いられるため、併設されるスイッチアレイにおける光スイッチのレイアウトは同じものとなる。したがって、併設されるそれぞれのスイッチアレイにおいて、例えば、ポート１、４、５、８は４段であり、ポート２、３、６、７が５段などとなる。したがって、ポート１、４、５、８とポート２、３、６、７とで、過剰損失が異なることとなる。
これに対し、本発明では、交差スプリッタで分岐された導波路が、複数のスイッチアレイのそれぞれのポートに接続され、それぞれのポートに対応するスイッチアレイにおける光スイッチの段数が異なるように、光スイッチが配置される。すなわち、交差スプリッタで分岐される各ポートは、全て、４段と５段のスイッチアレイに接続される。このため、予め、光スイッチの段数に応じた過剰損失差を、交差スプリッタの分岐比によって解消することができる。
なお、このようにして構成されるマルチキャストスイッチにおいて、基板上で併設される一対の光スイッチアレイ群を、互いに反転させて対向するように配置することで、基板上の無駄な領域を削減し、高密度なマルチキャストスイッチを得ることができる。
また、本発明のマルチキャストスイッチモジュールによれば、容易に波長数を変更することができるマルチキャストスイッチモジュールを得ることができる。
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１、１ａ、１ｂ………マルチキャストスイッチ
３………スプリッタ部
５………スイッチ部
７、７ａ、７ｂ、７ｃ………交差スプリッタ
８………交差部
９、９ａ、９ｂ………スイッチアレイ
１２………光スイッチ
１３ａ………ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ
１３ｂ………ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ………スイッチアレイ群
１５………制御基板
１７………デュアル型ＭＣＳユニット
１９………スプリッタ
２０………マルチキャストスイッチモジュール

Claims (5)

  1. 複数の光スプリッタを具備し、複数の前記光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路が平面上で互いに交差した交差スプリッタであって、
    それぞれの前記光スプリッタの分岐比が、分岐されたそれぞれの導波路の交差数の差に応じて異なる交差スプリッタからなるスプリッタ部と、
    前記スプリッタ部と接続され、光信号の経路選択を行うためのスイッチアレイからなるスイッチ部と、
    前記スプリッタ部と前記スイッチ部とが配置される基板と、
    を具備し、
    前記スイッチ部が、複数のスイッチアレイを具備し、
    前記スイッチアレイは、複数段の光スイッチからなり、
    前記光スプリッタにより、同一のポートから分岐された各ポートは、複数の前記スイッチアレイにそれぞれ接続され、接続されるそれぞれの前記スイッチアレイにおける前記光スイッチの段数が異なり、
    少なくとも一部の前記光スプリッタにおいて、前記導波路の交差数の少ない側の分岐比と比較して、交差数の多い側の分岐比が高くなるように、前記光スプリッタの分岐比が設定され、前記光スイッチの段数の少ない側の分岐比と比較して、段数の多い側の分岐比が高くなるように、前記光スプリッタの分岐比が設定されることで、
    少なくとも一部の前記光スプリッタの分岐比が、導波路の交差数差に加え、前記光スイッチの段数差に応じて設定されることを特徴とするマルチキャストスイッチ。
  2. 前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、
    前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが、前記基板の同一の側面側に配置され、
    複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方の前記スイッチアレイ群と、他方の前記スイッチアレイ群とが、前記基板上で互いに反転した向きで配置されることを特徴とする請求項１記載のマルチキャストスイッチ。
  3. ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチと、ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、同一の前記基板上に配置され、
    前記基板の一方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが配置され、
    前記基板の他方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチのスイッチ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチのスプリッタ側ポートとが配置され、
    前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、
    前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、
    前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの向きと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、互いに反転した向きで配置されることを特徴とする請求項１記載のマルチキャストスイッチ。
  4. 請求項１記載の一対のマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、
    複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、
    を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュール。
  5. 請求項３に記載のマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、
    複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、
    を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュール。
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JP2019139161A (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 古河電気工業株式会社 リング共振器フィルタおよびその設計方法
JP6740272B2 (ja) * 2018-03-08 2020-08-12 日本電信電話株式会社 光スイッチアレイおよびマルチキャストスイッチ
US11194093B2 (en) 2018-03-08 2021-12-07 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch array and multicast switch

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909835B2 (en) * 2003-07-15 2005-06-21 Lucent Technologies Inc. Configurations for waveguide crossings
WO2011077873A1 (ja) * 2009-12-22 2011-06-30 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 複数の光導波路のレイアウトを設計する方法
US20120321241A1 (en) * 2010-12-22 2012-12-20 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Interferometer-based optical switching
EP2771733B1 (en) 2011-10-28 2018-07-25 NeoPhotonics Corporation Scalable optical switches and switching modules
WO2014167800A1 (ja) * 2013-04-08 2014-10-16 古河電気工業株式会社 スイッチ装置

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