JP6339560B2 - Switch device - Google Patents
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Description
本発明は、光信号のスイッチ装置、特に波長多重伝送において光信号の分岐および挿入に用いられるスイッチ装置に関する。 The present invention relates to an optical signal switch device, and more particularly to a switch device used for branching and inserting optical signals in wavelength division multiplexing transmission.
近年、光通信の高速化および大容量化のために、ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)技術が考案された。ROADMによる光ネットワークでは、波長多重伝送方式が用いられており、任意の波長の光信号を電気信号に変換せずに分岐および挿入することができる。また、ROADMによる光ネットワークでは、それぞれの波長の光信号の通るべき経路を変更する(又は新設する、廃止する)際に、接続工事等の作業を行わずに経路を変更、すなわち、再構成することが可能である(Reconfigurable)。 In recent years, ROADM (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer) technology has been devised to increase the speed and capacity of optical communications. In an optical network based on ROADM, a wavelength division multiplexing transmission system is used, and an optical signal having an arbitrary wavelength can be branched and inserted without being converted into an electric signal. In addition, in an optical network based on ROADM, when a route through which an optical signal of each wavelength passes is changed (or newly established or abolished), the route is changed without performing work such as connection work, that is, reconfiguration is performed. It is possible (Reconfigurable).
ROADMを実現するためには、複数の波長の入出力が可能であり、かつ経路を変更可能なスイッチ装置(マルチキャストスイッチともいう)が必要となる。すなわち、ROADMで用いられるスイッチ装置は、クライアント機器から光信号の入力を受けてROADMネットワークの方路に挿入する機能と、ROADMネットワークの方路から分岐された光信号をクライアント機器に出力する機能とを有しており、光信号の通る経路は、動的に変更可能である。 In order to realize ROADM, a switch device (also referred to as a multicast switch) that can input and output a plurality of wavelengths and can change a route is required. That is, a switch device used in ROADM has a function of receiving an optical signal input from a client device and inserting it into a route of the ROADM network, and a function of outputting an optical signal branched from the route of the ROADM network to the client device. The path through which the optical signal passes can be changed dynamically.
図11は、ROADMで用いられるスイッチ装置900の一例の上面図である。スイッチ装置900は、筐体960中に、2個のスプリッタ部920と、4個のスイッチ部930とを備える。それぞれのスプリッタ部920は所定の数の光スプリッタを有しており、それぞれのスイッチ部930は所定の数の光スイッチを有している。スプリッタ部920の一端はネットワーク側ファイバ940を介してROADMネットワークに接続されており、他端は分岐されてスイッチ部930の一端に接続されている。さらに、スイッチ部930の他端はクライアント側ファイバ950を介してクライアント機器に接続されている。スプリッタ部920とスイッチ部930とは、立体的に組み替えられた複数の光ファイバを含むシャッフルファイバアレイ970によって接続されている。このような構成により、ROADMネットワークとクライアント機器との間で光信号の分岐および挿入を行うことができる。
FIG. 11 is a top view of an example of the
スイッチ装置900では、立体的に組み替えられた複数の光ファイバによりスプリッタ部920とスイッチ部930とが接続されているため、平面光導波路回路(PLC)によって接続するよりも、各部材の配置の自由度が高く、またスプリッタ部920およびスイッチ部930の数を変更することが容易で拡張性が高い。
In the
図11に記載のスイッチ装置900において、シャッフルファイバアレイ970に含まれる光ファイバは、スプリッタ部920のチャネルの並び順とスイッチ部930のチャネルの並び順とが対応するように立体的に組み替えられて接続される。ここで、立体的に組み替えることとは、光ファイバ同士を空間的にずらして配置することにより両端での並び順を変えることをいう。そのため、特にスプリッタ部920およびスイッチ部930の入出力数が多い場合に、光ファイバの組み替え接続作業に時間が掛かり、シャッフルファイバアレイ970の製造コストが大きくなるという問題がある。また、光ファイバの数が多くなると、筐体960内でのシャッフルファイバアレイ970の取り回しが煩雑になるため、スイッチ装置900全体のサイズが大きくなるという問題もある。
In the
本発明は、上述の問題に鑑みて行われたものであって、製造コストを低減し、かつサイズを低減することが可能な光信号のスイッチ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical signal switching device capable of reducing the manufacturing cost and the size.
本発明の一態様は、光信号の分岐および挿入を行うスイッチ装置であって、前記光信号の分割および合流を行うためのスプリッタ部と、前記光信号の経路選択を行うためのスイッチ部と、前記スプリッタ部と前記スイッチ部とを接続する複数の光ファイバと、前記スプリッタ部と前記スイッチ部との少なくとも一方に設けられており、複数の光スプリッタを有するとともに、該複数の光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路同士が平面上で互いに交差している交差スプリッタと、を備えることを特徴とする。 One aspect of the present invention is a switch device that performs branching and insertion of an optical signal, a splitter unit for performing splitting and joining of the optical signal, a switch unit for performing path selection of the optical signal, Provided in at least one of the plurality of optical fibers that connect the splitter unit and the switch unit, and the splitter unit and the switch unit, and includes a plurality of optical splitters and is included in the plurality of optical splitters And a cross splitter in which at least some of the waveguides cross each other on a plane.
本発明によれば、スプリッタ部とスイッチ部との少なくとも一方に導波路同士が平面上で互いに交差している交差スプリッタが設けられているため、光ファイバの組み替えのみによってチャネルの並び順の変更を行うよりも光ファイバの数を減らすことができる。そのため、光ファイバの組み替え作業を容易に行うことができ、製造コストを低減できる。また、スイッチ装置内での光ファイバの取り回しが容易になるため、スイッチ装置のサイズを低減できる。 According to the present invention, since at least one of the splitter unit and the switch unit is provided with the crossing splitter in which the waveguides cross each other on a plane, the channel arrangement order can be changed only by reconfiguring the optical fiber. The number of optical fibers can be reduced rather than doing so. Therefore, the optical fiber can be easily reassembled, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the optical fiber can be easily handled in the switch device, the size of the switch device can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係るスイッチ装置100の上面図である。スイッチ装置100は、複数の方路を有するROADMネットワークと複数のクライアント機器との間に接続可能である。これにより、スイッチ装置100は、ROADMネットワークの方路から所望のクライアント機器に光信号を分岐し、又はクライアント機器からROADMネットワークの所望の方路に信号を挿入することができる。本明細書では、スイッチ装置100においてROADMネットワークの方路に接続可能な数を方路数といい、クライアント機器に接続可能な数を波長数という。また、各方路に入出力される光信号が通るべき一連の経路(導波路および光ファイバを含む)をチャネルという。(First embodiment)
FIG. 1 is a top view of the
スイッチ装置100は、1個のスプリッタ部120と、4個のスイッチ部130とを備える。スプリッタ部120およびスイッチ部130は、筐体160に収納されている。スプリッタ部120の一端はネットワーク側ファイバ140を介してROADMネットワークに接続されており、他端は分岐されて複数のスイッチ部130の一端に接続されている。さらに、スイッチ部130の他端はクライアント側ファイバ150を介してクライアント機器に接続されている。スプリッタ部120とスイッチ部130とは、立体的に組み替えられた複数の光ファイバ173と、該光ファイバの両端に形成されたファイバアレイ171、172とを有するシャッフルファイバアレイ170によって接続されている。
ここでは例示的に方路数が8であり、波長数が16であるスイッチ装置100を示しているが、本発明はこれらの具体的な数に限定されるものではなく、任意の方路数および波長数に適用可能である。また、スプリッタ部120およびスイッチ部130のチップ数も、本発明の機能を損なわない限り1または複数の任意の数でよい。The
In this example, the
図2は、スイッチ装置100の配線方式を示す模式図である。スプリッタ部120は、1枚のチップ(基板)上に、8個の光スプリッタ121を備える。本実施形態で用いられる光スプリッタ121は1×4光スプリッタであり、一端に1の共通ポート121aと他端に4の分岐ポート121bとを有する。共通ポート121aから入力された光信号は、各分岐ポート121bに分割されて出力される。又は、各分岐ポート121bから入力された光信号は、共通ポート121aに合流されて出力される。スプリッタ部120は、例えば石英基板上に形成されたPLCを用いて作製されており、コアとクラッドの比屈折率差Δは0.4%程度(0.3%〜0.5%)である。このように低い比屈折率差Δを用いることにより、接続損失を低減できる。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a wiring method of the
スプリッタ部120とスイッチ部130とは、シャッフルファイバアレイ170によって接続されている。シャッフルファイバアレイ170は、スプリッタ部120の端面に接続されるスプリッタ側ファイバアレイ171と、スイッチ部130の端面に接続されるスイッチ側ファイバアレイ172と、スプリッタ側ファイバアレイ171とスイッチ側ファイバアレイ172との間に立体的に組み替えられて設けられた複数(本実施形態では32本)の光ファイバ173とを有する。光ファイバ173の端面から所定の長さの領域はガラス等からなる固定部材により並列に固定され、スプリッタ側ファイバアレイ171およびスイッチ側ファイバアレイ172を形成している。
The
スプリッタ側ファイバアレイ171がスプリッタ部120の端面に接続されることにより、32本の光ファイバ173は、スプリッタ部120に含まれる8個の光スプリッタ121の分岐ポート121b(合計32)にそれぞれ接続される。光スプリッタ121の各チャネルは交差されないため、スプリッタ側ファイバアレイ171において、32本の光ファイバ173のチャネルは、順に1ch、1ch、1ch、1ch、〜8ch、8ch、8ch、8chのように並ぶ。
By connecting the splitter-
スプリッタ側ファイバアレイ171とスイッチ側ファイバアレイ172との間で32本の光ファイバ173は立体的に組み替えられて、4個のスイッチ側ファイバアレイ172のそれぞれに1ch〜8chの8本の光ファイバ173が分配される。この場合には、光ファイバ173同士は交差しないため、交差損失は生じない。その結果、各スイッチ側ファイバアレイ172において、8本の光ファイバ173のチャネルは、1ch〜8chの順に連続に並んで配置される。これにより、光ファイバ173の並び順と、光スイッチ131の分岐ポート131bの並び順とが一致するようになる。このようなスイッチ側ファイバアレイ172がスイッチ部130の端面に接続されることにより、スイッチ側ファイバアレイ172に含まれる8本の光ファイバ173は、スイッチ部130に含まれる8個の光スプリッタ181の共通ポート181a(合計8)にそれぞれ接続される。
The 32
各スイッチ部130は、4個の光スイッチ131と、8個の光スプリッタ181を含む交差スプリッタ180とを備える。光スイッチ131は1×8光スイッチであり、一端に1の共通ポート131aと他端に8の分岐ポート131bとを有する。共通ポート131aから入力された光信号は、制御に応じていずれかの分岐ポート131bに出力される。又は、各分岐ポート131bから入力された光信号は、制御に応じて共通ポート131aに出力される又は出力されずに廃棄される。
光スイッチ131は、例えばシリコン基板上に形成されたPLCを用いて作製されており、コアとクラッドの比屈折率差Δは1.5%程度(1.4%〜1.6%)である。このように高い比屈折率差Δを用いることにより、小型化が可能である。
なお、コアの屈折率を高めるドーパントとして、一般的にはGeが用いられるが、これに替えてZr等のより大きく屈折率を高めることができるドーパントを用いてもよい。これによりコアとクラッドの比屈折率差Δを5%程度(2.5%〜12%)まで高めることができ、光スイッチ131のよりいっそうの小型化が可能となる。Each
The
In general, Ge is used as a dopant for increasing the refractive index of the core, but a dopant capable of increasing the refractive index, such as Zr, may be used instead. As a result, the relative refractive index difference Δ between the core and the cladding can be increased to about 5% (2.5% to 12%), and the
交差スプリッタ180に含まれる8個の光スプリッタ181の導波路同士は平面上で交差されている。図3Aは、本実施形態に係る交差スプリッタ180の模式図である。交差スプリッタ180において、8個の光スプリッタ181は並列に配置されている。各光スプリッタ181は1×4光スプリッタであり、一端に1の共通ポート181aと他端に4の分岐ポート181bとを有する。交差スプリッタ180において、共通ポート181aの導波路の並び順と分岐ポート181b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181の導波路は交差されている。具体的には、図3Aに示すように、8個の光スプリッタ181の共通ポート181a(合計8)は1ch〜8chの順で並んでおり、8個の光スプリッタ181の分岐ポート181b(合計32)は1ch〜8chの順で4組並んでいる。
The waveguides of the eight
分岐された導波路をこのような順に並べるために、光スプリッタ181は導波路同士を互いに交差させる交差部Aを2箇所に有している。交差部Aにおいては、導波路同士が交差する際の損失(交差損失という)が発生する。本実施形態では、交差スプリッタ180は、例えば石英基板上に形成されたPLCを用いて作製されており、コアとクラッドの比屈折率差Δは0.4%程度(0.3%〜0.5%)である。このように低い比屈折率差Δを用いることにより、導波路の交差損失を低減できる。本実施形態においては、導波路によって交差回数が異なるものの、最も多く(14回)交差が発生する導波路では交差損失は0.2dB程度となる。なお、交差損失は、交差回数が多いほど(すなわち、交差部Aが多いほど)大きくなり、交差回数が少ないほど小さくなる。
In order to arrange the branched waveguides in this order, the
スイッチ部130は、交差スプリッタ180の設けられている基板の端面と、光スイッチ131の設けられている基板の端面とを接着剤等を用いて固定することによって形成されている。これにより、交差スプリッタ180の一端において1ch〜8chの順で連続に並んだ分岐ポート181bが、光スイッチ131の8の分岐ポート131bにそれぞれ接続される。
The
本実施形態では交差スプリッタ180は光スイッチ131とは異なる基板上に設けられているが、交差スプリッタ180を、光スイッチ131の設けられている基板上に作製し、コアとクラッドの比屈折率差ΔをΔ1.5%程度としてもよい。この場合には、導波路の交差損失は増加するが、交差スプリッタ180のサイズを小さくすることができ、また光スイッチ131の設けられている基板と交差スプリッタ180の設けられている基板との接続部分の損失を無くすことができる。
In this embodiment, the
以上の構成により、ROADMネットワークの各チャネルは、該チャネルに接続された光スプリッタ121により分割され、シャッフルファイバアレイ170により並び順が組み替えられ、さらに交差スプリッタ180により分割および交差された後、各光スイッチ131の該チャネルに対応する分岐ポート131bに接続される。以下にスイッチ装置100の分岐動作を具体的に説明する。ROADMネットワークのある方路(例えば、1ch)から光スプリッタ121の共通ポート121aに光信号が入力されると、該光信号は光スプリッタ121の4の分岐ポート121bに分割される。分割された該光信号は、スプリッタ側ファイバアレイ171を介してそれぞれ異なる光ファイバ173に入力され、さらにスイッチ側ファイバアレイ172を介してそれぞれ異なるスイッチ部130に入力される。その後、分割された該光信号は各スイッチ部130の交差スプリッタ180によってさらに4分割(合計16分割)されると共に交差され、それぞれ異なる光スイッチ131の分岐ポート131bに入力される。該光信号が各光スイッチ131において共通ポート131aに接続されたクライアント機器に出力されるべきものである場合に透過され、そうでない場合に消光されるように、該光スイッチ131は制御装置により制御される。
With the above configuration, each channel of the ROADM network is divided by the
次に、スイッチ装置100の挿入動作を具体的に説明する。あるクライアント機器から光スイッチ131の共通ポート131aに光信号が入力されると、該クライアント機器が挿入動作を行うべき所定のチャネル(例えば、1ch)に対応する分岐ポート131bに該光信号が出力されるように、該光スイッチ131は制御装置により制御される。該光信号は、光スイッチ131の該分岐ポート131bから出力され、交差スプリッタ180、スイッチ側ファイバアレイ172、光ファイバ173およびスプリッタ側171を順に通って、1chに対応する光スプリッタ121の分岐ポート121bに入力される。その後、該光信号は、該光スプリッタ121の共通ポート121aに接続されたROADMネットワークの方路に挿入される。
Next, the insertion operation of the
交差スプリッタ180の構成は、図3Aに示すものに限られない。例えば、図3Bは、図3Aよりも分岐数が少ない交差スプリッタ180の模式図である。図3Bの交差スプリッタ180に含まれる16個の光スプリッタ181は、それぞれ1×2光スプリッタであり、1の共通ポート181aを2の分岐ポート181bに分岐する。図3Bの交差スプリッタ180では、交差部Aは一箇所に設けられている。この場合には、方路数および波長数が同じであれば、図3Aよりも交差スプリッタ180における分岐数が減る分、スプリッタ部120に含まれる光スプリッタ121の分岐数を増やす必要がある。そのため、シャッフルファイバアレイに含まれる光ファイバ173の本数を増やす必要があり、シャッフルファイバアレイ170の製造コストが増大する。その一方で、交差スプリッタ180内の交差回数が最大7回に減るため、最大の交差損失を0.1dB程度に低減できる。逆に、図3A、3Bよりも分岐数が多い交差スプリッタ180を用いる場合には、交差スプリッタ180内の交差回数が増えるため交差損失が増加するが、シャッフルファイバアレイ170に含まれる光ファイバ173の本数を減らすことができ、シャッフルファイバアレイ170の製造コストが減少する。したがって、損失や製造コスト等を総合的に勘案して所望の分岐数の交差スプリッタ180を選択し、それに合わせて光スプリッタ121の分岐数を変更すればよい。
The configuration of the crossing
本実施形態に係るスイッチ装置100では、分岐されたチャネルの順番の組み替えを光ファイバ173と交差スプリッタ180とで分担して行っている。このような構成により、シャッフルファイバアレイ170の組み替えのみによってチャネルの順番の変更を行うよりも、シャッフルファイバアレイ170に含まれる光ファイバ173の数を減らすことができる。そのため、ファイバアレイ171、172間での光ファイバ173の組み替え作業を容易にすることができ、シャッフルファイバアレイ170の製造コストを低減できる。また、シャッフルファイバアレイ170に含まれる光ファイバ173の数が少ないため、スイッチ装置100内での取り回しが容易になり、スイッチ装置100のサイズを低減できる。なお、交差スプリッタ180では導波路同士が交差するため交差損失が生じるが、本実施形態では最大0.2dB程度であり、実用的には問題ないものである。
In the
また、図11のスイッチ装置900のようにシャッフルファイバアレイ970のみで組み替えを行う場合にはスプリッタ部920の光スプリッタの分岐数は、スイッチ装置900が対応する所定の方路数および波長数により一意に決定される。それに対して、本実施形態に係るスイッチ装置100では、スプリッタ部120の光スプリッタ121の分岐数と交差スプリッタ180の光スプリッタ181の分岐数とを、スイッチ装置100が対応する方路数および波長数を満たす範囲で自由に変更することができる。そのため、シャッフルファイバアレイ170の製造コストと、交差スプリッタ180の交差損失とを所望に調整することが可能である。
In addition, when the rearrangement is performed only with the
(第2の実施形態)
図4は、本実施形態に係るスイッチ装置200の配線方式を示す模式図である。本実施形態は第1の実施形態と同様の基本的な構成を有するため、第1の実施形態と共通の符号を用いている。スイッチ装置200では、第1の実施形態とはスイッチ部130の数およびスイッチ部130の1チップあたりの光スイッチ131の数(アレイ数という)が異なる。本実施形態に係るスイッチ装置200は、1個のスプリッタ部120と、2個のスイッチ部130とを備える。スプリッタ部120とスイッチ部130とは、立体的に組み替えられた複数の光ファイバ173と、該光ファイバの両端に形成されたファイバアレイ171、172とを有するシャッフルファイバアレイ170によって接続されている。(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a wiring system of the
スプリッタ部120は、1枚のチップ(基板)上に、8個の光スプリッタ121を備える。本実施形態で用いられる光スプリッタ121は1×2光スプリッタであり、一端に1の共通ポート121aと他端に2の分岐ポート121bとを有する。
The
各スイッチ部130は、8個の光スイッチ131と、8個の光スプリッタ181を含む交差スプリッタ180とを備える。光スイッチ131は1×8光スイッチであり、一端に1の共通ポート131aと他端に8の分岐ポート131bとを有する。
Each
交差スプリッタ180に含まれる8個の光スプリッタ181の導波路同士は平面上で交差されている。図5Aは、本実施形態に係る交差スプリッタ180の模式図である。交差スプリッタ180において、8個の光スプリッタ181は並列に配置されている。各光スプリッタ181は1×8光スプリッタであり、一端に1の共通ポート181aと他端に8の分岐ポート181bとを有する。交差スプリッタ180において、共通ポート181aの並び順と分岐ポート181bの並び順とが一致するように、8個の光スプリッタ181の導波路は交差されている。すなわち、8個の光スプリッタ181の共通ポート181a(合計8)は1ch〜8chの順で並んでおり、8個の光スプリッタ181の分岐ポート181b(合計64)は1ch〜8chの順で8組並んでいる。本実施形態に係る交差スプリッタ180は交差部Aを3箇所に有しており、最も多く(21回)交差が発生する導波路の交差損失は0.3dB程度となる。
The waveguides of the eight
以上の構成により、第1の実施形態と同様に、ROADMネットワークの各チャネルは、該チャネルに対応する光スプリッタ121により分割され、シャッフルファイバアレイ170により並び順が組み替えられ、さらに交差スプリッタ180により分割および交差された後、各光スイッチ131の該チャネルに対応する分岐ポート131bに接続される。
With the above configuration, as in the first embodiment, each channel of the ROADM network is divided by the
本実施形態に係る交差スプリッタ180の構成は、図5Aに示すものに限られない。例えば、図5Bおよび5Cは、図5Aよりも分岐数が少ない交差スプリッタ180の模式図である。図5Bの交差スプリッタ180に含まれる16個の光スプリッタ181は、それぞれ1×4光スプリッタであり、1の共通ポート181aを4の分岐ポート181bに分岐する。図5Bの交差スプリッタ180では、交差部Aは2箇所に設けられている。また、図5Cの交差スプリッタ180に含まれる32個の光スプリッタ181は、それぞれ1×2光スプリッタであり、1の共通ポート181aを2の分岐ポート181bに分岐する。図5Cの交差スプリッタ180では、交差部Aは1箇所に設けられている。図5Bおよび5Cの場合には、方路数および波長数が同じであれば、図5Aよりも交差スプリッタ180における分岐数が減る分、スプリッタ部120に含まれる光スプリッタ121の分岐数を増やす必要がある。そのため、シャッフルファイバアレイ170に含まれる光ファイバ173の本数を増やす必要があり、シャッフルファイバアレイ170の製造コストが増大する。その一方で、交差スプリッタ180内の交差回数が図5Bで最大14回、図5Cで最大7回に減るため、最大の交差損失をそれぞれ0.2dB、0.1dB程度に低減できる。逆に、図5A〜5Cよりも分岐数が多い交差スプリッタ180を用いる場合には、交差スプリッタ180内の交差回数が増えるため交差損失が増加するが、シャッフルファイバアレイ170に含まれる光ファイバ173の本数を減らすことができ、シャッフルファイバアレイ170の製造コストが減少する。したがって、損失や製造コスト等を総合的に勘案して所望の分岐数の交差スプリッタ180を選択し、それに合わせて光スプリッタ121の分岐数を変更すればよい。
The configuration of the crossing
本実施形態に係るスイッチ装置200においても、第1の実施形態と同様に、シャッフルファイバアレイ170に含まれる光ファイバ173の数を減らすことができ、またスプリッタ部120の光スプリッタ121の分岐数と交差スプリッタ180の光スプリッタ181の分岐数とを、所定の方路数および波長数を満たす範囲で自由に変更することができる。
Also in the
第1および第2の実施形態では、スイッチ部130において、1チップ上に4個の光スイッチ131が設けられている構成、および1チップ上に8個の光スイッチ131が設けられている構成を示したが、本発明はこれらのチップ構成に限られるものでない。全ての光スイッチ131は1枚のチップ上に設けられてもよく、または光スイッチ131を2以上の任意の数のチップ上に分けて設けられてもよい。また、異なる数の光スイッチ131が各チップ上に設けられてもよい。1チップ上の光スイッチ131の数に応じて、交差スプリッタ180に含まれる光スプリッタ181の分岐数を変更する必要がある。同様に、スプリッタ部120の光スプリッタ121も1枚のチップ上に設けられてもよく、または2以上の任意の数のチップ上に分けて設けられてもよい。
In the first and second embodiments, the
(第3の実施形態)
第1および第2の実施形態では、スプリッタ部120において導波路を交差させないため、スプリッタ側ファイバアレイ171においてチャネルは1ch〜8chの順に連続に並んでいない。すなわち、1ch、1ch、〜8ch、8chのように階段状に並んでいる。そして、シャッフルファイバアレイ170において光ファイバ173を一本ずつ組み替えることによって、スイッチ側ファイバアレイ172においてチャネルが1ch〜8chの順に連続に並ぶようにしている。そのため、第1および第2の実施形態において光ファイバ173が8心ずつ被覆され、すなわちテープ化して一般的なテープ心線(8心テープともいう)とする場合に、スプリッタ側ファイバアレイ171側とスイッチ側ファイバアレイ172側とで1本のテープ心線に含まれるべきチャネルが異なってしまう。そのため、スプリッタ側ファイバアレイ171側のテープ心線を分離して組み替えてから、スイッチ側ファイバアレイ172側で再テープ化する必要が生じる。それに対して、本実施形態はテープ心線を分離して組み替える再テープ化が不要になる構成を有するため、シャッフルファイバアレイにテープ心線を用いる場合の製造コストを低減できる。(Third embodiment)
In the first and second embodiments, since the waveguides are not crossed in the
図6は、本実施形態に係るスイッチ装置300の配線方式を示す模式図である。スイッチ装置300において第1および第2の実施形態とは異なる点は、スイッチ部だけでなくスプリッタ部に設けられている光スプリッタに含まれる導波路同士も互いに交差されて交差スプリッタを形成していることである。スイッチ装置300は、1個のスプリッタ部320と、4個のスイッチ部330とを備える。スプリッタ部320とスイッチ部330とは、それぞれ8本(8心)の光ファイバを樹脂等により被覆して形成される8本のテープ心線374a、374bと、該テープ心線の両端に形成されたファイバアレイ371、372とを有するシャッフルファイバアレイ370によって接続されている。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a wiring method of the
スプリッタ部320は、1枚のチップ(基板)上に、それぞれ4個の光スプリッタ391を含む交差スプリッタ390a、390bを備える。交差スプリッタ390a、390bに含まれる4個の光スプリッタ391の導波路同士は平面上で互いに交差されている。図7は、本実施形態に係る交差スプリッタ390a、390bの模式図である。交差スプリッタ390a、390bのそれぞれにおいて、4個の光スプリッタ391は並列に配置されている。各光スプリッタ391は1×8光スプリッタであり、一端に1の共通ポート391aと他端に8の分岐ポート391bとを有する。
The
共通ポート391aは、チャネルが1つおきに並ぶように配置されている。すなわち、図7に示すように、第1の交差スプリッタ390aの共通ポート391a(合計4)は1ch、3ch、5ch、7chの順で並んでおり、第2の交差スプリッタ390bの共通ポート391a(合計4)は2ch、4ch、6ch、8chの順で並んでいる。さらに、交差スプリッタ390a、390bのそれぞれの分岐ポート391bにおいて、同じチャネルがペアを形成して共通ポート391aの並び順になるように、4個の光スプリッタ391の導波路は交差されている。すなわち、図7に示すように、第1の交差スプリッタ390aの分岐ポート391b(合計32)は1ch、1ch、3ch、3ch、5ch、5ch、7ch、7chの順で4組並んでおり、第2の交差スプリッタ390bの分岐ポート391b(合計32)は2ch、2ch、4ch、4ch、6ch、6ch、8ch、8chの順で4組並んでいる。交差スプリッタ390a、390bのそれぞれには、交差部Aが2箇所に存在しており、最も多く(6回)交差が発生する導波路では交差損失は0.1dB未満程度となる。なお、本実施形態に係る交差スプリッタ390a、390bでは1ch、3ch、5ch、7chと2ch、4ch、6ch、8chとの間で交差が起こらない。そのため、図3A、3Bおよび図5A〜5Cに記載の交差スプリッタ180に比べて、同じ分岐数であっても交差回数が少なくなるため、交差損失を低減できる。
The
交差スプリッタ390a、390bの分岐ポート391bを、隣り合うチャネルがペアをなすように配置しているため、テープ心線374a、374bの接続が容易である。ここで、テープ心線374a、374bのうち、第1の交差スプリッタ390aに接続されるものを第1のテープ心線374aとし、第2の交差スプリッタ390bに接続されるものを第2のテープ心線374bとする。図8Aは、スプリッタ側ファイバアレイ371と第1のテープ心線374aとの接続状態を説明するための図である。図8Aでは、簡略化のため第1のテープ心線374aの接続部分のみを示しているが、第2のテープ心線374bの接続部分もチャネル番号が異なる点以外は同様である。
Since the
図8Aに示すように、2本の第1のテープ心線374aは厚さ方向に重ねられ、それらに含まれる複数の光ファイバ373がスプリッタ側ファイバアレイ371の内部に固定されている。このとき、上側の第1のテープ心線374aの光ファイバ373と、下側の第1のテープ心線374aの光ファイバ373とが、スプリッタ側ファイバアレイ371の内部で交互に一列に配置される。このような構成のスプリッタ側ファイバアレイ371を第1の交差スプリッタ390aに接続すると、第1の交差スプリッタ390aにおいて隣同士が同一のペアとして並べられたチャネルが2本の第1のテープ心線374aに交互に振り分けられて接続される。その結果、2本の第1のテープ心線374aに含まれるチャネルは同一となり、第1のテープ心線374aに含まれる光ファイバ373は第1の交差スプリッタ390aの共通ポート391aと同じ順で並ぶことになる。具体的には、第1のテープ心線374aの光ファイバ373は、1ch、3ch、5ch、7chの順で2組並んでいる。これと同様に、第2のテープ心線374bの光ファイバ373は、第2の交差スプリッタ390bに接続され、2ch、4ch、6ch、8chの順で2組並んでいる。
As shown in FIG. 8A, the two
スプリッタ側ファイバアレイ371とスイッチ側ファイバアレイ372との間で8本のテープ心線374a、374bは立体的に組み替えられて、4個のスイッチ側ファイバアレイ372のそれぞれに第1のテープ心線374aと第2のテープ心線374bとが接続される。図8Bは、スイッチ側ファイバアレイ372とテープ心線374a、374bとの接続状態を説明するための図である。図8Bに示すように、第1のテープ心線374aと第2のテープ心線374bとは厚さ方向に重ねられ、それらに含まれる複数の光ファイバ373がスイッチ側ファイバアレイ372の内部に固定されている。このとき、第1のテープ心線374aの光ファイバ373と、第2のテープ心線374bの光ファイバ373とが、スイッチ側ファイバアレイ372の内部で交互に一列に配置される。その結果、スイッチ側ファイバアレイ372内の光ファイバ373は、1ch〜8chの順で2組並んだ状態になる。
The eight
各スイッチ部330は、4個の光スイッチ331と、16個の光スプリッタ381を含む交差スプリッタ380とを備える。光スイッチ331は1×8光スイッチであり、一端に1の共通ポート331aと他端に8の分岐ポート331bとを有する。
Each
交差スプリッタ380に含まれる8個の光スプリッタ381は1×2光スプリッタであり、一端に1の共通ポート381aと他端に2の分岐ポート381bとを有する。第1の実施形態に係る図3Bの構成と同様に、交差スプリッタ380において、共通ポート381aの並び順と分岐ポート381bの並び順とが一致するように、16個の光スプリッタ381の導波路は交差されている。すなわち、16個の光スプリッタ381の共通ポート381a(合計16)は1ch〜8chの順で2組並んでおり、16個の光スプリッタ381の分岐ポート381b(合計32)は1ch〜8chの順で4組並んでいる。本実施形態に係る交差スプリッタ380は交差部Aを1箇所に有しており、最も多く(7回)交差が発生する導波路の交差損失は0.1dB程度となる。
The eight
スイッチ部330は、交差スプリッタ380の設けられている基板の端面と、光スイッチ331の設けられている基板の端面とを接着剤等を用いて固定することによって形成されている。これにより、交差スプリッタ380の一端において1ch〜8chの順に並んだ分岐ポート381bが、光スイッチ331の8の分岐ポート331bにそれぞれ接続される。また、交差スプリッタ380と、光スイッチ331とが同一基板上に設けられてもよい。
The
本実施形態によれば、スプリッタ側ファイバアレイ371とスイッチ側ファイバアレイ372との間でテープ心線(光ファイバ)が分断されている構成であっても、それらのテープ心線を容易に融着接続をすることができる。すなわち、スプリッタ側ファイバアレイ371からスプリッタ側テープ心線が延びており、スイッチ側ファイバアレイ372からスイッチ側テープ心線が延びている場合において、スプリッタ側テープ心線におけるチャネルの並び順とスイッチ側テープ心線におけるチャネルの並び順とが一致しているため、光ファイバの組み替えおよび再テープ化の必要がなく、単純に対応するテープ心線の端面同士を合わせて融着作業をすればよい。
According to this embodiment, even if the tape cores (optical fibers) are divided between the splitter-
このように、本実施形態では、スプリッタ部320においてそれぞれ異なるチャネルを分岐および交差させる2種類の交差スプリッタ390a、390bを設け、それぞれに対応する2種類のテープ心線374a、374bを用いてスプリッタ部320とスイッチ部330とを接続している。そのため、スプリッタ部320とスイッチ部330とを接続するテープ心線を再テープ化しなくともチャネルを連続した並び順にすることが可能になるため、シャッフルファイバアレイ370の製造コストを低減可能である。
Thus, in this embodiment, two types of
(第4の実施形態)
第1および第2の実施形態では交差スプリッタはスイッチ部のみに設けられ、第3の実施形態では交差スプリッタはスプリッタ部とスイッチ部との両方に設けられている。それに対して、本実施形態では、交差スプリッタはスプリッタ部のみに設けられている。図9は、本実施形態に係るスイッチ装置400の配線方式を示す模式図である。本実施形態は、第3の実施形態と同様の基本的な構成を有するため、第3の実施形態と共通の符号を用いている。スイッチ装置400では、第3の実施形態からスイッチ部330の交差スプリッタ380が省略され、それに合わせて光スイッチ331および光スプリッタ391の分岐数が変更されている。(Fourth embodiment)
In the first and second embodiments, the cross splitter is provided only in the switch unit, and in the third embodiment, the cross splitter is provided in both the splitter unit and the switch unit. On the other hand, in this embodiment, the crossing splitter is provided only in the splitter unit. FIG. 9 is a schematic diagram showing a wiring system of the
本実施形態では、第3の実施形態とは異なりスイッチ部330に光スプリッタが設けられていないため、その分スプリッタ部320の光スプリッタ391の分岐数が多くなっている。具体的には、光スプリッタ391は1×16光スプリッタであり、一端に1の共通ポート391aと他端に16の分岐ポート391bとを有する。また、スプリッタ部320の機能に影響するものではないが、第1の交差スプリッタ390aと第2の交差スプリッタ390bとは異なる基板(チップ)上に分割されて設けられており、スプリッタ側ファイバアレイ371もスプリッタ部320の各基板に接続されるように分割されている。チップの分割数はこの形態に限られるものではなく、任意に設定されてよい。
In the present embodiment, unlike the third embodiment, since the
スプリッタ部320とスイッチ部330とは、第3の実施形態と同様にスプリッタ側ファイバアレイ371、第1のテープ心線374a、第2のテープ心線374bおよびスイッチ側ファイバアレイ372を介して接続されている。スプリッタ側ファイバアレイ371における光ファイバ373はチャネルが1つおきになるように並んでおり、スイッチ側ファイバアレイ372における光ファイバ373は1ch〜8chの順に連続に並んでいる。スイッチ側ファイバアレイ372がスイッチ部330の端面に接続されることにより、スイッチ側ファイバアレイ372において1ch〜8chの順に並んだ光ファイバ373は、光スイッチ331の8の分岐ポート331bにそれぞれ接続される。
Similarly to the third embodiment, the
本実施形態のようにスプリッタ部320のみに交差スプリッタ390a、390bを設ける場合であっても、第3の実施形態と同様に、テープ心線を再テープ化しなくともチャネルを連続した並び順にすることが可能になるため、シャッフルファイバアレイ370の製造コストを低減可能である。
Even when the
(第5の実施形態)
図3A、3Bおよび図5A〜5Cに示す交差スプリッタ180では、交差部Aにおいて平面上で導波路同士を交わらせることによってチャネルの順番を組み替えている。図10Aは、交差スプリッタ180の交差部Aの拡大図である。交差部Aにおいては、導波路同士は60〜90度の角度で交わっており、この点を交点Bとする。交点Bで交差損失が発生するが、交差スプリッタ180に含まれる導波路ごとに交差回数(交点Bの数)が異なるため交差損失が異なる。例えば、図3Aでは交差回数は最大14回(交差損失0.2dB程度)であり、最小0回(交差損失0dB)である。本実施形態では、導波路同士の交差損失を平均することによって、交差スプリッタの最大交差損失を低減できる。(Fifth embodiment)
In the
図10Bは、本実施形態に係る交差スプリッタの交差部Aの拡大図である。交差部Aにおいて、交差させる2本の導波路のうち、一方の導波路が途切れており、該導波路の破断面が他方の導波路を挟むように配置されている。この部分を破断部Cという。破断部Cでは、途切れている導波路の破断面同士の間で光信号が通過するが、その際に交差損失が発生する。一方、途切れていない導波路では交差損失は発生せずに光信号が通過するため、交差していないものとみなせる。すなわち、交差部Aにおいて、交差させる2本の導波路のうち一方のみを交差した状態にできるため、全体として交差回数および交差損失を低減できる。 FIG. 10B is an enlarged view of the intersection A of the intersection splitter according to the present embodiment. At the intersection A, one of the two waveguides to be intersected is interrupted, and the fracture surface of the waveguide is disposed so as to sandwich the other waveguide. This portion is referred to as a fracture portion C. In the fracture portion C, an optical signal passes between fractured surfaces of the waveguides that are interrupted, and cross loss occurs at that time. On the other hand, in an unbroken waveguide, an optical signal passes without generating a crossing loss, so that it can be regarded as not crossing. That is, at the intersection A, since only one of the two waveguides to be intersected can be in an intersecting state, the number of intersections and the intersection loss can be reduced as a whole.
本実施形態では、図3A、3Bおよび図5A〜5Cに示す交差スプリッタ180の交差部Aにおいて、交差回数が多い導波路の交点Bのうち少なくとも一部に破断部Cを形成し、該導波路を途切れていない導波路としている。すなわち、交差回数の異なる導波路同士が交わる交点Bの少なくとも一部に破断部Cを形成し、交差回数の多い方の導波路を途切れていない導波路とし、交差回数の少ない方の導波路を途切れている導波路としている。それによって、交差スプリッタ180全体の交差回数および交差損失を平均化し、最大交差損失を低減できる。交差スプリッタ180全体としての最大交差回数がより少なくなるように破断部Cを設けることが望ましい。本実施形態に係る交差スプリッタは、上述の第1〜4の実施形態のいずれの交差スプリッタにも利用可能である。
In the present embodiment, at the intersection A of the
発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上述の各実施形態では方路数が8、波長数が16の場合の例示的なスイッチ装置の構成を示したが、シャッフルファイバアレイと交差スプリッタとを協同して用いることによって、光信号のチャネルを所望の分岐数に分岐させて所望の並び順に組み替えられる構成であれば、方路数および波長数は任意に定められる。スイッチ装置が対応すべき波長数および方路数に応じて、光スプリッタ、交差スプリッタおよび光スイッチの構成を決定してそれらを1以上のチップ上に実装し、シャッフルファイバアレイを介して接続すればよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, the configuration of an exemplary switch device in which the number of routes is 8 and the number of wavelengths is 16, an optical signal is obtained by using a shuffle fiber array and a cross splitter in cooperation. The number of paths and the number of wavelengths can be arbitrarily determined as long as the channels can be branched to the desired number of branches and rearranged in the desired order. Depending on the number of wavelengths and the number of paths that the switch device should support, the configuration of the optical splitter, crossing splitter, and optical switch is determined, mounted on one or more chips, and connected via a shuffle fiber array. Good.
Claims (8)
前記光信号の分割および合流を行うためのスプリッタ部と、
前記光信号の経路選択を行うためのスイッチ部と、
前記スプリッタ部と前記スイッチ部とを接続する複数の光ファイバと、
前記スプリッタ部と前記スイッチ部との少なくとも一方に設けられており、複数の光スプリッタを有するとともに、該複数の光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路同士が平面上で互いに交差している交差スプリッタと、
を備えることを特徴とするスイッチ装置。A switch device for branching and inserting optical signals,
A splitter for splitting and merging the optical signals;
A switch unit for performing path selection of the optical signal;
A plurality of optical fibers connecting the splitter unit and the switch unit;
An intersection that is provided in at least one of the splitter unit and the switch unit, has a plurality of optical splitters, and at least some of the waveguides included in the optical splitters intersect each other on a plane. A splitter,
A switch device comprising:
前記第1の交差スプリッタと前記スイッチ部とは、前記複数の光ファイバの一部が被覆されて形成された第1のテープ心線で接続されており、
前記第2の交差スプリッタと前記スイッチ部とは、前記複数の光ファイバの別の一部が被覆されて形成された第2のテープ心線で接続されていることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ装置。The first cross splitter and the second cross splitter are provided in the splitter section;
The first crossing splitter and the switch unit are connected by a first tape core wire formed by covering a part of the plurality of optical fibers,
The said 2nd crossing splitter and the said switch part are connected with the 2nd tape core wire formed by coat | covering another one part of these optical fibers. The switch device described.
8. The waveguide according to claim 7, wherein one of the waveguides is interrupted at a portion where the waveguides intersect each other so that the maximum number of times the waveguides included in the intersection splitter are reduced. The switch device described.
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