JP6387331B2 - 波長選択切換装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信ノードで用いられる波長選択切換装置に関し、より詳細には、（Ｌ＋Ｍ）個（ただし、ＬはＬ≧２の整数、ＭはＭ≧１の整数）の入力方路のドロップポートに入力された波長多重光信号のうち任意のＮ個（ただし、ＮはＮ≧２の整数）の光信号を選択して任意のＮ本のローカルポートへ１個ずつ出力するための波長選択切換装置、または、Ｎ本のローカルポートに１個ずつ入力された任意の波長の光信号Ｎ個を、任意の（Ｌ＋Ｍ）方路のアドポートへ波長多重して出力するための波長選択切換装置に関する。

光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離を飛躍的に長延化し、これによって、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、インターネットが広範に普及するのに伴って、通信トラフィックが急速に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化、低消費電力化の要求が高まっている。さらに、通信トラフィックが増大した場合に備えて、拡張性や増設性が求められるようになっている。

これまでに、波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバ伝送路で同時に伝送する波長多重通信技術の導入によって、二地点間の伝送容量を増大することが可能となった。

さらに、通信網の中継ノードにおいても、光信号を一旦電気信号に変換することなく、経路設定（ルーティング）や経路切換（スイッチング）の処理を行なう方式を用いることによって、ノードのスループットを拡長するとともに、ノード装置の消費電力を大幅に削減することができるようになっている。

このような方式を用いた光ノードシステムとして、光クロスコネクト（ＯＸＣ）システムや、再構成可能光アド／ドロップ多重（ＲＯＡＤＭ）システムがある。

ＯＸＣシステムは、各ノードに複数の入力側光ファイバ伝送路（以下、「入力方路」と称する）と、複数の出力側光ファイバ伝送路（以下、「出力方路」と称する）が接続され、任意の入力方路から入力された波長多重光信号のうちの任意の波長の光信号を、任意の出力方路へ出力することができるシステムである。（ただし、異なる入力方路から入力された同じ波長の光信号を、同一の出力方路へ同時に出力することはない）。

図６に、従来のＯＸＣシステムのノード構成例を示す概念図である。

図６に示す構成では、Ｄ本（Ｄは、Ｄ≧２の整数）の入力方路６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）と、Ｄ本の出力方路６２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）がＯＸＣノード６４に接続されている。各入力方路６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）には、１入力Ｋ出力（Ｋは、Ｋ≧２の整数）の波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）がそれぞれ接続されており、各出力方路６２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）には、Ｋ入力１出力の波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）がそれぞれ接続されている。

したがって、ＯＸＣノード６４全体では、入力方路６０側にＤ個の１入力Ｋ出力の波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）があり、出力方路６２側にＤ個のＫ入力１出力の波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）がある。そして、入力方路６０側の波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）は、出力方路６２側のうちの任意のＫ個の波長選択スイッチＷＳＳ_ｏと交差接続されている。

ここで、波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）は、入力された波長多重光信号のうち任意の波長の光信号を、どの出力ポート６６（＃１＿１，＃１＿２，・・・，＃１＿Ｋ）へ出力するかを任意に設定することができる。各出力ポート６６は、対応する波長選択スイッチＷＳＳ_ｉが交差接続する波長選択スイッチＷＳＳ_ｏの入力ポート６８に接続されている。また、１本の出力ポート６６に、複数の波長の光信号を同時に出力することも可能である。

また、波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）は、いずれかの入力ポート６８に入力された光信号のうち任意の波長の光信号を波長多重して出力することができる。

この構成において、Ｋ＝Ｄの場合、任意の入力方路６０から入力された波長多重信号のうち任意の波長の信号を、任意の出力方路６２へ出力することが可能である。なお、ある入力方路６０から入力された光信号を、ある出力方路６２には出力する必要がない場合（例えば、入力方路６０（＃１）と出力方路６２（＃１）が同じ隣接ノードに接続されていて、入力方路６０（＃１）から入力された光信号を出力方路６２（＃１）へループバックする必要がない場合）には、該当する波長選択スイッチの接続、すなわち波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１）と波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１）との間の接続を省略することができる。

次に、多方路ＲＯＡＤＭシステムについて説明する。多方路ＲＯＡＤＭシステムは、ＯＸＣシステムの各ノードに端局装置が接続された構成であり、任意の入出力方路間で接続経路を切り替えることができることに加えて、任意の入出力方路の任意の波長を端局装置に接続することが可能なシステムである。

図７に、このような従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムのノード構成例を示す概念図である。

すなわち、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムの一例は、図７にその構成を示すように、Ｄ本の入力方路６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）と、Ｄ本の出力方路６２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）がＲＯＡＤＭノード７４に接続されている。各入力方路６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）には、１入力Ｋ出力の波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）がそれぞれ接続されており、各出力方路６２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）には、Ｋ入力１出力の波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）それぞれが接続されている。

したがって、ＲＯＡＤＭノード７４全体では、入力方路６０側にＤ個の１入力Ｋ出力の波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）があり、出力方路６２側にＤ個のＫ入力１出力の波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）がある。

１個の入力方路６０側の波長選択スイッチ（例えば、波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１））に着目すると、そのＫ本の出力ポート６６のうち（Ｄ−１）本は、それぞれ異なる出力方路６２側の波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃２，＃３，・・・＃Ｄ）の入力ポート６８に交差接続されており（ただし、例えば、波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃１）と波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１）のように、入力方路６０と同じ番号の出力方路６２に接続された波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１）には接続されていない）、残りの（Ｋ−Ｄ＋１）本の出力ポート６６は端局装置（トランスポンダ）側へ接続されている（ドロップポート）。

また、１個の出力方路６２（＃１）側の波長選択スイッチＷＳＳ_ｏ（＃１）に着目すると、そのＫ本の入力ポート６８のうち（Ｄ−１）本は、異なる入力方路６０（＃２，＃３，・・・＃Ｄ）側の波長選択スイッチＷＳＳ_ｉ（＃２，＃３，・・・＃Ｄ）の出力ポート６６に交差接続されており、残りの（Ｋ−Ｄ＋１）本の入力ポート６８は図示しない端局装置（トランスポンダ）側へ接続されている（アドポート）。

この構成により、任意の入力方路６０から入力された波長多重信号のうち任意の波長の信号を、任意の出力方路６２へ出力するか、あるいは端局装置側に接続するかを任意に選択することが可能である。また、出力方路６２には、任意の入力方路６０から入力された波長多重信号のうち任意の波長の信号に加えて、端局装置側から入力された光信号を波長多重して合流させることが可能である（ただし、入力方路６０からの光信号と同じ波長の光信号が、端局装置側から合流されることはない）。

図７の構成では、各入力方路６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）について（Ｋ−Ｄ＋１）本のドロップポート６６（＃１＿Ｄ，・・・＃１＿Ｋ，＃２＿Ｄ，・・・＃２＿Ｋ，＃３＿Ｄ，・・・＃３＿Ｋ，＃Ｄ＿Ｄ，・・・・・・＃Ｄ＿Ｋ）と、各出力方路６２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）について（Ｋ−Ｄ＋１）本のアドポート６８（＃１＿Ｄ，・・・＃１＿Ｋ，＃２＿Ｄ，・・・＃２＿Ｋ，＃３＿Ｄ，・・・＃３＿Ｋ，＃Ｄ＿Ｄ，・・・・・・＃Ｄ＿Ｋ）がある。これらのドロップポート６６（＃１＿Ｄ，・・・＃１＿Ｋ，＃２＿Ｄ，・・・＃２＿Ｋ，＃３＿Ｄ，・・・＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｄ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）およびアドポート６８（＃１＿Ｄ，・・・＃１＿Ｋ，＃２＿Ｄ，・・・＃２＿Ｋ，＃３＿Ｄ，・・・＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｄ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）には、それぞれ、複数の波長の光信号を同時に入出力することができる。

なお、ドロップポート６６（＃１＿Ｄ，・・・＃１＿Ｋ，＃２＿Ｄ，・・・＃２＿Ｋ，＃３＿Ｄ，・・・＃３＿Ｋ，＃Ｄ＿Ｄ，・・・・・・＃Ｄ＿Ｋ）およびアドポート６８（＃１＿Ｄ，・・・＃１＿Ｋ，＃２＿Ｄ，・・・＃２＿Ｋ，＃３＿Ｄ，・・・＃３＿Ｋ，＃Ｄ＿Ｄ，・・・・・・＃Ｄ＿Ｋ）と端局装置の光送受信機との間には、それらの光信号を分離・多重するための光デバイスが接続されるが、図７では、これらの図示を省略している。

次に、図８を用いて、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムの別のノード構成例を説明する。

図８に示す構成は、図７に示したＲＯＡＤＭノード７４において、Ｋ＝Ｄとした例である。したがって、各入力方路６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）についてそれぞれ１本のドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）と、各出力方路６２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）についてそれぞれ１本のアドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）があり、ＲＯＡＤＭノード７４全体では、Ｄ本のドロップポートとＤ本のアドポートがある。

さらに、図８の構成では、各ドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）にはそれぞれ、１個の１入力Ｎ出力の波長分波器８０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）が接続されており、その各出力ポート８１は図示しない端局装置のトランスポンダの受信側に接続される。また、各アドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）にはそれぞれ、１個のＮ入力１出力の波長合波器８２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）が接続されており、その各入力ポート８３は図示しない端局装置のトランスポンダの送信側に接続される。

この構成により、ドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）に入力された波長多重光信号を波長分離して、端局装置のトランスポンダで受信することができる。また、端局装置のトランスポンダから送信された光信号を波長多重して、アドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）へ出力することができる。

しかしながら、この構成では、各トランスポンダに接続される光信号の波長は、トランスポンダが、波長分波器８０および波長合波器８２のどの出力ポート８１および入力ポート８３に接続されているかによって決まってしまう。また、各トランスポンダで送受信される光信号がどの方路に接続されるかも、トランスポンダが、ＲＯＡＤＭノード７４のどのドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）およびアドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）に接続されているかによって決まってしまう。

次に、図９を用いて、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムのさらに別のノード構成の例を説明する。

図９の構成では、図８に示したＲＯＡＤＭノード７４の各ドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）のそれぞれに、１個の１入力Ｎ出力の波長分波器８０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）の代わりに、１個の１入力Ｎ出力の波長選択スイッチ９０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）が接続され、各アドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）のそれぞれには、１個のＮ入力１出力の波長合波器８２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）の代わりに、１個のＮ入力１出力の波長選択スイッチ９２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）が接続されている。

波長選択スイッチ９０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）はそれぞれＮ個の出力ポート９１（例えば、波長選択スイッチ９０（＃１）の場合、出力ポート９１（＃１＿１，・・・，＃１＿Ｎ））を有し、波長選択スイッチ９２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）はそれぞれＮ個の入力ポート９３（例えば、波長選択スイッチ９２（＃１）の場合、入力ポート９３（＃１＿１，・・・，＃１＿Ｎ））を有し、これらのポートを介して、トランスポンダに接続されている。

この構成により、各トランスポンダに接続される光信号の波長を、ドロップポート側の波長選択スイッチ９０およびアドポート側の波長選択スイッチ９２によって任意に設定することができる（カラーレス機能）。

しかしながら、各トランスポンダで送受信される光信号がどの方路に接続されるかは、トランスポンダが接続されているドロップポート側の波長選択スイッチ９０およびアドポート側の波長選択スイッチ９２が、どの方路のドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）およびアドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）に接続されているかによって決まってしまう。

次に、図１０を用いて、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムのさらにまた別のノード構成例を示す。

図１０の構成では、図８に示したＲＯＡＤＭノード７４において、各ドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）にそれぞれ接続されたＤ個の１入力Ｎ出力の波長分波器８０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）の代わりに、Ｄ本のドロップポート６６（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）に、１個のＬ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ１００が接続されており（ここでは、Ｄ≦Ｌとする）、その各出力ポート１０４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）は、波長可変フィルタ１０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）をそれぞれ介してトランスポンダの受信側に接続されている。また、図８において各アドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）にそれぞれ接続されたＤ個のＮ入力１出力の波長合波器８２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｄ）の代わりに、Ｄ本のアドポート６８（＃１＿Ｋ，＃２＿Ｋ，＃３＿Ｋ，・・・＃Ｄ＿Ｋ）に、１個のＮ入力Ｌ出力のマルチキャストスイッチ１１０が接続されており、その各入力ポート１１２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）にトランスポンダの出力側が接続されている。

さらに、Ｌ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ１００は、１入力Ｎ出力のＬ個の光スプリッタ１０１（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）と、Ｎ個のＬ入力１出力の光スイッチ１０３（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）とから構成される。１個の光スプリッタ（例えば、光スプリッタ１０１（＃１））に着目すると、その各出力ポート１０２（＃１）は、各光スイッチ１０３の入力ポートに交差接続されている。ドロップポート側のマルチキャストスイッチ１００の各入力ポート１０７（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に入力された光信号は、それぞれ対応する光スプリッタ１０１（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）によってＮ分岐され、各出力ポート１０２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に分配された後、各出力ポート１０２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）において所望の入力ポート１０７（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）からの波長多重光信号が各光スイッチ１０３（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）によって選択される。

なお、マルチキャストスイッチ１００では、１つの入力ポート（例えば、入力ポート１０７（＃１））に入力された光信号を複数の出力ポートへ同時に出力することも可能である。

各光スイッチ１０３（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）の出力ポート１０４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）から出力された波長多重光信号のうち、所望の波長の光信号のみが各波長可変フィルタ１０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）によって選択されてトランスポンダに接続される。

一方、Ｎ入力Ｌ出力のマルチキャストスイッチ１１０は、Ｎ個の１入力Ｌ出力の光スイッチ１１１（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ個のＮ入力１出力の光カプラ１１４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）とから構成される。各光スイッチ各出力ポート１１３は、各光カプラの入力ポート１１５（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に交差接続されている。これは、Ｌ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ１００の入出力を入れ替えた構成である。

トランスポンダから、マルチキャストスイッチ１１０の各入力ポート１１２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に入力された光信号は、それぞれ対応する光スイッチ１１１（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）によって所望の出力ポート１１３（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）が選択された後、光カプラ１１４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）によってＮ個の出力ポート１１３（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）からの光信号が合流されて、各出力ポート１１７（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）から出力される。

この構成により、Ｄ≦Ｌの場合には、カラーレス機能に加えて、任意の入力方路６０からドロップされた光信号を、任意のトランスポンダで受信することが可能となり、また、任意のトランスポンダから送信された光信号を、任意の出力方路６２へアド出力することもが可能となる（ディレクションレス機能）。また、異なる方路から同じ波長の光信号がアド／ドロップされることもあるが、その場合でも、アド／ドロップポートとトランスポンダの間で、異なる接続経路が確保されるので、同じ波長の光信号が衝突することはない（コンテンションレス機能）。

しかしながら、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される入出力方路の数が増加していき、Ｄ＞Ｌになると、全ての入出力方路に対してディレクションレス機能を維持するためには、ドロップポート側では、Ｌ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ１００を、Ｄ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチに更改しなければならず、アドポート側では、Ｎ入力Ｌ出力のマルチキャストスイッチ１１０をＮ入力Ｄ出力のマルチキャストスイッチに更改しなければならない。

これに関して、入出力方路の増設が可能なマルチキャストスイッチが報告されている（非特許文献１）。

図１１は、入力方路の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチの構成例を示す概念図である。

図１１に示すマルチキャストスイッチ２００は、Ｌ本の入力ポート２０２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）とＮ本の出力ポート２０４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に加えてＮ本の拡張入力ポート２０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）を備え、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のドロップポート側において、Ｌ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ１００の代わりに用いられる。このマルチキャストスイッチ２００は、Ｌ個の１入力Ｎ出力の光スプリッタ２０８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）と、Ｎ個の（Ｌ＋１）入力１出力の光スイッチ２１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）とから構成される。

１個の光スプリッタ（例えば、２０８（＃１））に着目すると、その出力ポート２０３（＃１）は、各光スイッチ２１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）の入力ポート２０５（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に交差接続されている。そして、各光スイッチ２１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）の（Ｌ＋１）本の入力ポート２０５のうち、光スプリッタ２０８に接続されていない１本を、拡張入力ポート２０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）として利用することができる。

図１１の構成を利用することにより、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される入力方路６０の数が増加した場合、図１２に示すように、拡張入力ポート２０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）にＬ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ３００を増設することで、既存のドロップ光信号に影響を与えることなく、カラーレス・ディレクションレス・コンテンションレス機能（以下、ＣＤＣ機能という）を維持したまま、入力方路６０の数を、Ｌ本の入力方路６０（＃Ａ）と、Ｌ本の入力方路６０（＃Ｂ）との合計２Ｌ本まで拡長することができる。

マルチキャストスイッチ３００は、Ｌ個の１入力Ｎ出力の光スプリッタ３０８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）と、Ｎ個の（Ｌ＋１）入力１出力の光スイッチ３１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）とから構成される。

さらに、拡張入力ポート２０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に増設するマルチキャストスイッチとして、図１２に示すようなマルチキャストスイッチ３００に代えて、図１１で説明したような入力方路の増設可能なマルチキャストスイッチ２００を用いることもできる。これによって、図１３に示すように、各マルチキャストスイッチの拡張入力ポート２０６に、図１１に示すマルチキャストスイッチ２００（＃Ａ，＃Ｂ），３００を順次増設できるようになり、既存のドロップ光信号に影響を与えることなく、ＣＤＣ機能を維持したまま、入力方路６０の数をＬ（入力方路６０（＃Ａ）のみ）、２Ｌ（入力方路６０（＃Ａ）＋入力方路６０（＃Ｂ））、３Ｌ（入力方路６０（＃Ａ）＋入力方路６０（＃Ｂ）＋入力方路６０（＃Ｃ））、・・・と拡張できるようになる。

同様の構成は、ＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側でも用いることができる。

図１４は、出力方路６２の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチの構成例を示す概念図である。

すなわち、図１４に示すマルチキャストスイッチ４００は、Ｎ本の入力ポート４０２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ本の出力ポート４０４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に加えて、Ｎ本の拡張出力ポート４０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）を備え、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側において、Ｎ入力Ｌ出力のマルチキャストスイッチ１１０の代わりに用いられる。このマルチキャストスイッチ４００は、Ｎ個の１入力（Ｌ＋１）出力の光スイッチ４１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ個のＮ入力１出力の光カプラ４１２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）から構成される。１個の光スイッチ（例えば、光スイッチ４１０（＃１））に着目すると、その（Ｌ＋１）本の出力ポート４０３（＃１）のうちＬ本の出力ポートは、各光カプラ４１２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）の入力ポート４０５（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に交差接続されている。そして、各光スイッチ４１０の（Ｌ＋１）本の出力ポート４０３のうち、光カプラ４１２に接続されていない１本を、拡張出力ポート４０６として利用することが可能である。これは、図１１に示したドロップポート側のマルチキャストスイッチ２００の入力と出力を入れ替えた構成である。

図１４の構成を利用することにより、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される出力方路６２の数が増加した場合、図１５に示すように、拡張出力ポート４０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）にＮ入力Ｌ出力のマルチキャストスイッチ５００を増設することで、既存のアド光信号に影響を与えることなく、ＣＤＣ機能を維持したまま、出力方路６２の数を、出力方路６２（＃Ａ）のＬ本と、出力方路６２（＃Ｂ）のＬ本とを加えた合計２Ｌ本まで拡長することができる。

マルチキャストスイッチ５００は、Ｎ個の１入力Ｌ出力の光スイッチ５１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ個のＮ入力１出力の光カプラ５１２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）とから構成される。

さらに、拡張出力ポート４０６（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に増設するマルチキャストスイッチとして、図１５に示すようなマルチキャストスイッチ５００に代えて、図１４で説明したような出力方路６２の増設可能なマルチキャストスイッチ４００を用いることもできる。これによって、図１６に示すように、マルチキャストスイッチの各拡張出力ポート４０６に、図１４に示すマルチキャストスイッチ４００（＃Ａ，＃Ｂ），５００を順次増設することによって、既存のアド光信号に影響を与えることなく、ＣＤＣ機能を維持したまま、出力方路６２の数をＬ（出力方路６２（＃Ａ）のみ）、２Ｌ（出力方路６２（＃Ａ）＋出力方路６２（＃Ｂ））、３Ｌ（出力方路６２（＃Ａ）＋出力方路６２（＃Ｂ）＋出力方路６２（＃Ｃ））、・・・と拡張できるようになる。

しかしながら、マルチキャストスイッチは、光スプリッタあるいは光カプラを用いて構成されているため、光分岐に伴う原理的な挿入損失があるという欠点がある。

マルチキャストスイッチの構成において、光スプリッタと可変波長フィルタ、あるいは光カプラの代わりに、波長選択スイッチを用いれば、原理的な挿入損失のない構成が可能である。波長選択スイッチは、一般に空間光学系を用いて構成されるため、平面光波回路を用いた集積化が可能な光スプリッタや光カプラ、光スイッチに比べて、デバイスのサイズが大きく、高価であった。しかし、最近では、空間光学系と平面光波回路を用いて、多連の波長選択スイッチを集積化する技術が報告されており、それを用いた多入力多出力の波長選択切換装置が報告されている（非特許文献２）。

図１７は、このような従来の波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。この波長選択切換装置５５０は、一例としてＬ入力Ｎ出力のタイプである。

波長選択切換装置５５０は、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のドロップポート側において、Ｌ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ１００の代わりに用いられる。このＬ入力Ｎ出力の波長選択切換装置５５０は、Ｌ個の１入力Ｎ出力の波長選択スイッチ５６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）と、Ｎ個のＬ入力１出力の光スイッチ５７０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）とから構成される。例えば、１つの波長選択スイッチ５６０（＃１）に着目すると、１つの入力ポート５５８（＃１）と、複数の出力ポート５６２（＃１）とを有している。各出力ポート５６２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）は、それぞれ異なる光スイッチ５７０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）の入力ポート５７２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と交差接続されている。

このような構成により、入力ポート５５８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）から波長選択スイッチ５６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に入力された光信号は、波長選択スイッチ５６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）によって、所望の波長が、所望の入力ポート５７２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）を介して、所望の光スイッチ５７０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）へ入力される。そして、光スイッチ５７０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）によって、所望の波長選択スイッチ５６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）からの光信号が選択され、出力ポート５７４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）を介してトランスポンダへ出力される。

このような構成により、任意の入力方路６０からドロップされた任意の波長の光信号を、任意のトランスポンダで受信することが可能となる。

同様の構成は、ＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側に適用することも可能である。

図１８は、アドポート側に適用された従来の波長選択切換装置６００の構成例を示す概念図である。この波長選択切換装置６００は、一例としてＮ入力Ｌ出力のタイプである。

図１８に示す波長選択切換装置６００は、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側において、Ｎ入力Ｌ出力のマルチキャストスイッチ１１０の代わりに用いられる。このＮ入力Ｌ出力の波長選択切換装置６００は、Ｎ個の１入力Ｌ出力の光スイッチ６１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ個のＮ入力１出力の波長選択スイッチ６２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）から構成される。例えば、光スイッチ６１０（＃１）のような１個の光スイッチに着目すると、光スイッチ６１０（＃１）は、入力ポート６０８（＃１）と、複数の出力ポート６１２（＃１）とを有している。これら複数の出力ポート６１２（＃１）は、各波長選択スイッチ６２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）の入力ポート６２２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に交差接続されている。

すなわち、Ｎ入力Ｌ出力の波長選択切換装置６００は、図１７に示したドロップポート側のＬ入力Ｎ出力の波長選択切換装置５５０の入力と出力を入れ替えた構成である。

このような構成により、トランスポンダから、各入力ポート６０８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に入力された光信号は、対応する光スイッチ６１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）によって所望の出力ポート６１２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）が選択された後、波長選択スイッチ６２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）によって光信号が合流されて、各出力ポート６２４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）から出力される。

このような構成により、任意のトランスポンダから送信された光信号を、任意の出力方路６２へとアド出力することが可能となる。

図１７および図１８に示す多入力多出力の波長選択切換装置５５０，６００は、図１０に示したマルチキャストスイッチ１００，１１０とは異なり、光スプリッタ１０１も光カプラ１１４も用いずに構成されているため、光分岐に伴う原理的な挿入損失がないという利点がある。

W. J. Jiang et al., OFC 2015, Paper M3A.5. Y. Ikuma et al., OFC 2015, Paper Th5A.4.

しかしながら、図１７および図１８に示すような多入力多出力の波長選択切換装置５００，６００は、図１１乃至図１６で説明したような方式で、すなわち、マルチキャストスイッチ１００，１１０の場合と同様な方式で入出力方路数を拡長しようとした場合、増設するユニットのサイズやコストが大きくなってしまうという問題がある。

この問題を、以下の通り図を用いて説明する。

図１９は、入力方路６０の増設が可能な従来の波長選択切換装置７００の構成例を示す概念図である。
この波長選択切換装置７００は、Ｌ本の入力ポート７０８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）と、Ｎ本の出力ポート７２２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）とに加えてＮ本の拡張入力ポート７２４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）を有し、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のドロップポート側において、Ｌ入力Ｎ出力のマルチキャストスイッチ１００の代わりに用いられる。

この波長選択切換装置７００は、Ｌ個の１入力Ｎ出力の波長選択スイッチ７１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）と、Ｎ個の（Ｌ＋１）入力１出力の光スイッチ７２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）とから構成される。例えば、波長選択スイッチ７１０（＃１）のような１個の波長選択スイッチに着目すると、波長選択スイッチ７１０（＃１）のＮ本の出力ポート７１２（＃１）はそれぞれ、各光スイッチ７２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）の入力ポート７１８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に交差接続されている。そして、光スイッチ７２０（＃１）が有する（Ｌ＋１）本の入力ポート７１８（＃１）のうち、波長選択スイッチ７１０に接続されていない１本の入力ポート（例えば、入力ポート７２４（＃１））が、拡張入力ポートとして利用される。

したがって、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される入力方路６０の数が増加した場合、図２０に示すように、拡張入力ポート７２４（＃１，＃２，・・・＃Ｎ）に、Ｌ入力Ｎ出力の波長選択切換装置８００を増設することで、既存のドロップ光信号に影響を与えることなく、ＣＤＣ機能を維持したまま、入力方路６０の数を２Ｌ（入力方路６０（＃Ａ）＋入力方路６０（＃Ｂ））本まで拡長することが可能となる。

さらに、Ｌ入力Ｎ出力の波長選択切換装置７００に拡張入力ポート７２４（＃１，＃２，・・・＃Ｎ）を設ける代わりに、図２１に示すように、Ｌ入力Ｎ出力の波長選択切換装置７００（＃Ａ）に、Ｌ入力Ｎ出力の波長選択切換装置７００（＃Ｂ）を増設することもできる。このように波長選択切換装置７００（＃Ａ，＃Ｂ），８００を順次増設することによって、既存のドロップ光信号に影響を与えることなく、ディレクションレス機能を維持したまま、入力方路６０の数をＬ（入力方路（＃Ａ））、２Ｌ（入力方路６０（＃Ａ）＋入力方路６０（＃Ｂ））、３Ｌ（入力方路６０（＃Ａ）＋入力方路６０（＃Ｂ）＋入力方路６０（＃Ｃ））、・・・と拡長していくことが可能となる。

同様の構成は、ＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側にも適用することが可能である。

図２２は、出力方路６２の増設が可能な従来の波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。

すなわち、図２２に示す波長選択切換装置８５０は、Ｎ本の入力ポート８６８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ本の出力ポート８７２（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に加えて、Ｎ本の拡張出力ポート８７４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）を備え、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側において、Ｎ入力Ｌ出力のマルチキャストスイッチ１１０の代わりに用いられる。この波長選択切換装置８５０は、Ｎ個の１入力（Ｌ＋１）出力の光スイッチ８６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ個のＮ入力１出力の波長選択スイッチ８７０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）とから構成される。そして、例えば光スイッチ８１０（＃１）のような１個の光スイッチ８１０に着目すると、その（Ｌ＋１）本の出力ポート８６２（＃１）のうちＬ本の出力ポートはそれぞれ、各波長選択スイッチ８２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）の入力ポート８６８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に交差接続されている。そして、光スイッチ８６０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）の（Ｌ＋１）本の出力ポートのうち、波長選択スイッチ８２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）に接続されていない１本の出力ポートが、拡張出力ポート８７４になっている。これは、図１９に示したドロップポート側の波長選択切換装置７００の入力と出力を入れ替えた構成である。

図２２の構成を利用することにより、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される出力方路６２の数が増加した場合、図２３に示すように、拡張出力ポート８７４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に、Ｎ入力Ｌ出力の波長選択切換装置９００を増設することで、既存のアド光信号に影響を与えることなく、ＣＤＣ機能を維持したまま、出力方路６２の数を２Ｌ本まで拡長することができる。

波長選択切換装置９００は、Ｎ個の１入力Ｌ出力の光スイッチ９１０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）と、Ｌ個のＮ入力１出力の波長選択スイッチ９２０（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）とから構成される。

さらに、拡張出力ポート８２４（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）に増設する波長選択切換装置として、図２３に示すような波長選択切換装置９００に代えて、図２２で説明したような出力方路６２の増設可能な波長選択切換装置８５０を用いることもできる。これによって、図２４に示すように、波長選択切換装置８５０（＃Ａ）の各拡張出力ポート８７４（＃Ａ１，＃Ａ２，・・・＃ＡＮ）に、図２２に示す光スイッチ８６０（＃Ｂ１，＃Ｂ２，・・・＃ＢＮ）を増設することによって、既存のアド光信号に影響を与えることなく、ＣＤＣ機能を維持したまま、出力方路６２の数をＬ（出力方路６２（＃Ａ））、２Ｌ（出力方路６２（＃Ａ）＋出力方路６２（＃Ｂ））、３Ｌ（出力方路６２（＃Ａ）＋出力方路６２（＃Ｂ）＋出力方路６２（＃Ｃ））、・・・と拡長できるようになる。

しかしながら、図１９乃至２４の構成は、多入力多出力の波長選択切換装置を増設ユニットとして、入力方路６０および出力方路６２を拡張して行く構成となっている。最近では、空間光学系と平面光波回路を用いて、多連の波長選択スイッチを集積化する技術を用いることにより、多入力多出力の波長選択切換装置が、１入力多出力の波長選択切換装置と同程度のサイズで実現されている。

それでもなお、多入力多出力の波長選択切換装置を増設ユニットとして、入力方路６０および出力方路６２を拡張して行く構成は、平面光波回路のみで実現できるマルチキャストスイッチに比べて、デバイスサイズは大きく、高価である。実際には、マルチキャストスイッチを用いる場合には、分岐に伴う原理損失を補償するための光アンプも必要であり、ノード全体としてのサイズやコストの差は小さくなるものの、原理損失がなく、かつ、より小型で低コストなユニットのみの増設により、入力方路６０および出力方路６２の数を拡張できる構成が望まれている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＲＯＡＤＭノードにおいて、ドロップポートに入力された波長多重光信号のうち任意のＮ個の光信号を選択して任意のＮ本のローカルポートへ１個ずつ出力する場合、あるいは逆に、Ｎ本のローカルポートに１個ずつ入力された任意の波長の光信号Ｎ個を、任意のアドポートへ波長多重して出力する場合、ドロップ／アドポートの方路数をＬ本から（Ｌ＋Ｍ）本に拡長するために、小型で廉価なユニットのみの増設により、入力／出力方路の数を拡長可能な波長選択切換装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の第１の観点は、以下のような構成要素を備えている。

すなわち、本発明の第１の観点は、波長多重光信号が入力される１本の外部入力ポートを各々有する（Ｌ＋Ｍ）個（Ｌは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、第１の光スイッチの各々と交差接続されたＬ個の第２の光スイッチとを有するマトリクス光スイッチと、Ｌ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第３の光スイッチと、を備える波長選択切換装置である。

また、本発明の第２の観点は、波長多重光信号が入力される１本の外部拡張入力ポートを各々有するＭ個（Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、第１の光スイッチの各々と交差接続されたＰ個（ＰはＬ以上の整数）の第２の光スイッチと、波長多重光信号が入力される１本の外部基本入力ポートを各々有するＬ個（Ｌは２以上の整数）と、Ｐ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されたＰ個との、合計（Ｌ＋Ｐ）個の第３の光スイッチと、（Ｌ＋Ｐ）個の第３の光スイッチの各々と交差接続されたＬ個の第４の光スイッチと、Ｌ個の第４の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第５の光スイッチと、を備える波長選択切換装置である。

さらに、本発明の第３の観点は、波長多重光信号が入力される１本の外部拡張入力ポートを各々有するＭ個（Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、波長多重光信号が入力される１本の外部基本入力ポートを各々有するとともに、第１の光スイッチの各々と交差接続されている、Ｌ個（Ｌは２以上の整数）の第２の光スイッチとを有するマトリクス光スイッチと、Ｌ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第３の光スイッチと、を備える波長選択切換装置である。

本発明の第３の観点は、さらに以下のように限定される。

すなわち、マトリクス光スイッチは、Ｌ本の外部基本入力ポートのうち第ｉ番目（ｉは、１≦ｉ≦Ｌの整数）の１本の外部基本入力ポートと、Ｍ本の外部拡張入力ポートとからなる合計（Ｍ＋１）本の外部入力ポートのうちの１本の外部入力ポートを、Ｌ個の第２の光スイッチのうちの第ｊ番目（ｊは、１≦ｊ≦Ｌの整数）の第２の光スイッチと接続可能としている。

さらにまた、本発明の第４の観点は、波長多重光信号が入力される１本の外部拡張入力ポートを各々有するＭ個（Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、第１の光スイッチの各々と交差接続されたＬ個（Ｌは２以上の整数）の第２の光スイッチと、波長多重光信号が入力される１本の外部基本入力ポートを各々有するとともに、Ｌ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されている、Ｌ個の第３の光スイッチと、Ｌ個の第３の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第４の光スイッチと、を備える波長選択切換装置である。

なお、上記何れの観点においても、Ｎ≦Ｌの関係が成立する場合、（Ｌ＋Ｍ）本の外部入力ポートに入力された波長多重信号のうち任意のＮ個の光信号を、Ｎ本の外部出力ポートに１個ずつ、ブロッキングすることなく接続することができる。

すなわち本発明によれば、ＲＯＡＤＭノードにおいて、ドロップポートに入力された波長多重光信号のうち任意のＮ個の光信号を選択して任意のＮ本のローカルポートへ１個ずつ出力する場合、あるいは逆に、Ｎ本のローカルポートに１個ずつ入力された任意の波長の光信号Ｎ個を、任意のアドポートへ波長多重して出力する場合、ドロップ／アドポートの方路数をＬ本から（Ｌ＋Ｍ）本に拡長するために、波長選択スイッチではなく、波長選択性のない光スイッチを用いることによって、小型で廉価なユニットのみの増設により、入力／出力方路の数を拡長可能な波長選択切換装置を実現することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図２は、本発明の第２の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図３は、本発明の第３の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図４は、本発明の第４の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図５は、図４に示す波長選択切換装置を、平面光波回路と空間光学系とによって構成した一例を示す概念図である。 図６は、従来のＯＸＣシステムのノード構成例を示す概念図である。 図７は、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムのノード構成例を示す概念図である。 図８は、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムの別のノード構成例を示す概念図である。 図９は、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムのさらに別のノード構成例を示す概念図である。 図１０は、従来の多方路ＲＯＡＤＭシステムのさらにまた別のノード構成例を示す概念図である。 図１１は、入力方路の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチの構成例を示す概念図である。 図１２は、入力方路の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチの別の構成例を示す概念図である。 図１３は、入力方路の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチのさらに別の構成例を示す概念図である。 図１４は、出力方路の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチの構成例を示す概念図である。 図１５は、出力方路の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチの別の構成例を示す概念図である。 図１６は、出力方路の増設が可能な従来のマルチキャストスイッチのさらに別の構成例を示す概念図である。 図１７は、従来の波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図１８は、アドポート側に適用された従来の波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図１９は、入力方路の増設が可能な従来の波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図２０は、入力方路の増設が可能な従来の波長選択切換装置の別の構成例を示す概念図である。 図２１は、入力方路の増設が可能な従来の波長選択切換装置のさらに別の構成例を示す概念図である。 図２２は、出力方路の増設が可能な従来の波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。 図２３は、出力方路の増設が可能な従来の波長選択切換装置の別の構成例を示す概念図である。 図２４は、出力方路の増設が可能な従来の波長選択切換装置のさらに別の構成例を示す概念図である。

以下に、本発明の実施形態に係る波長選択切換装置を、図面を参照して説明する。

なお、従来技術で説明したものと同一箇所については、同一番号を付すことによって、その詳細な説明を避ける。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。

すなわち、本実施形態に係る波長選択切換装置１０は、１個の（Ｌ＋Ｍ）入力Ｌ出力のマトリクス光スイッチ１２と、Ｌ個の１入力Ｎ出力の波長選択スイッチ１８（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｌ）と、Ｎ個のＬ入力１出力の光スイッチ２１（＃１，＃２，＃３，・・・＃Ｎ）からなる。

なお、Ｌ、Ｍ、Ｎは何れも整数であって、Ｌ≧２、Ｍ≧１、Ｎ≧２であり、Ｎ≦Ｌの関係が成立する。

１個の（Ｌ＋Ｍ）入力Ｌ出力のマトリクス光スイッチ１２はさらに、（Ｌ＋Ｍ）個の１入力Ｌ出力の光スイッチ１１（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ，＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）と、Ｌ個の（Ｌ＋Ｍ）入力１出力の光スイッチ１４（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）とを備えている。

（Ｌ＋Ｍ）個の１入力Ｌ出力の光スイッチ１１（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ，＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）はそれぞれ、１つの入力ポート８（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ，＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）を備えている。例えば、光スイッチ１１（＃１）は、１つの入力ポート８（＃１）を備えているという具合である。これら入力ポート８（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ，＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）は、本実施形態に係る波長選択切換装置１０の外部入力ポートとなり、Ｌ本の入力ポート８（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）は、Ｌ本の入力方路６０（＃Ａ）に接続され、Ｍ本の入力ポート８（＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）は、Ｍ本の入力方路６０（＃Ｂ）に接続されている。

光スイッチ１１（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ，＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）のすべてと、光スイッチ１４（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）のすべてとは交差接続している。このため、例えば、光スイッチ１１（＃１）は、Ｌ本の出力ポート９（＃１）を有しており、これらＬ本の出力ポート９（＃１）のおのおのは、Ｌ個の光スイッチ１４（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）の何れかの入力ポート１３（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）と接続している。他の出力ポート９（＃２，・・・，＃Ｌ，＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）も同様に、Ｌ個の光スイッチ１４（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）のうちの何れかの入力ポート１３（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）と接続している。

光スイッチ１４（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）は、それぞれ（Ｌ＋Ｍ）本の入力ポート１３と、１本の出力ポート１５とを有している。例えば、光スイッチ１４（＃１）は、（Ｌ＋Ｍ）本の入力ポート１３（＃１）と、１本の出力ポート１５（＃１）を有しているという具合である。

波長選択スイッチ１８（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）はおのおの１本の入力ポート１６（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）を有している。そして、各入力ポート１６（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）は、対応する出力ポート１５（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）と１対１に接続される。例えば、波長選択スイッチ１８（＃１）は、出力ポート１５（＃１）に１対１で接続される１本の入力ポート１６（＃１）を有し、波長選択スイッチ１８（＃Ｌ）は、出力ポート１５（＃Ｌ）に１対１で接続される１本の入力ポート１６（＃Ｌ）を有しているという具合である。

また、Ｌ個の波長選択スイッチ１８（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）のすべては、Ｎ個の光スイッチ２１（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）のすべてと交差接続している。このために、波長選択スイッチ１８（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）は、各々がＮ本の出力ポート１９を有している。例えば、波長選択スイッチ１８（＃１）が有する出力ポート１９（＃１）はＮ本であり、他の波長選択スイッチ１８（＃２，・・・，＃Ｌ）も、それぞれＮ本の出力ポート１９を有する。

Ｎ個の光スイッチ２１（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）は、それぞれＬ本の入力ポート２０（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）と、１本の出力ポート２２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）とを有している。例えば、光スイッチ２１（＃１）は、Ｌ本の入力ポート２０（＃１）と、１本の出力ポート２２（＃１）を有しているという具合である。

これら出力ポート２２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）は、本実施形態に係る波長選択切換装置１０の外部出力ポートとなる。

このような構成をなす波長選択切換装置１０によれば、１個の光スイッチ１１（＃１）に着目すると、そのＬ個の各出力ポート９（＃１）は、異なるＬ個の光スイッチ１４（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）の各入力ポート１３（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）に接続されている。

このようなマトリクス光スイッチ１２では、光スイッチ１４（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ）のおのおのにおける（Ｌ＋Ｍ）本の各入力ポート１３は全て等価であり、これら各入力ポート１３のうちの任意の入力ポートに入力された光信号を、Ｌ本の出力ポートのうちの任意の１本に接続することができる。

図１に示す波長選択切換装置１０は、（Ｌ＋Ｍ）本の外部入力ポート８（＃１，＃２，・・・，＃Ｌ，＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）とＮ本の外部出力ポート２２（＃１，＃２，・・・，＃Ｎ）とを有し、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のドロップポート側において、マルチキャストスイッチ１００の代わりに用いられる。

本実施形態に係る波長選択切換装置１０によれば、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される入力方路６０（＃Ａ）の数がＬ本から増加した場合であっても、増加した入力方路６０（＃Ｂ）のドロップポートを、空いている外部入力ポート（例えば、外部入力ポート８（＃Ｌ＋１，・・・，＃Ｌ＋Ｍ）のうちの何れか）に接続することができるので、これによって、既存のドロップ光信号に影響を与えることなく、入力方路６０の数をＬ本から（Ｌ＋Ｍ）本まで拡長することが可能となる。

しかも、ドロップポートの方路数をＬ本から（Ｌ＋Ｍ）本に拡長する際に、波長選択スイッチではなく、波長選択性のないマトリクス光スイッチ１２を用いることによって実現することができる。したがって、小型で廉価なユニットのみの増設により、入力方路６０の数をＬ本から（Ｌ＋Ｍ）本へと拡長することが可能となる。

また、図１の構成の入出力を入れ替えれば、ＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側に適用することも可能である。

アドポート側に適用する場合であっても、波長選択スイッチではなく、波長選択性のないマトリクス光スイッチ１２を用いて、アドポートの方路数をＬ本から（Ｌ＋Ｍ）本に拡長することができるので、ドロップポート側に用いる場合と同様に、小型で廉価なユニットのみの増設により、出力方路の数を拡長することが可能となる。

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。

図２に示す第２の実施形態に係る波長選択切換装置３０は、図１に示す第１の実施形態に係る波長選択切換装置１０の変形例であるので、ここでは、同一箇所については、同一番号を付すことによって、詳細な説明を避け、異なる点を詳細に説明する。

すなわち、本実施形態に係る波長選択切換装置３０は、図１に示されている波長選択切換装置１０に備えられているマトリクス光スイッチ１２に代えて、１個の（Ｌ＋Ｐ）入力Ｌ出力のマトリクス光スイッチ３２を備えている。さらには、１個のＭ入力Ｐ出力のマトリクス光スイッチ３４を備えている。

マトリクス光スイッチ３２はさらに、マトリクス光スイッチ１２と同様に、交差接続された光スイッチ１１と光スイッチ１４とから構成される。光スイッチ１１は、図１と同様に１入力Ｌ出力であるが、個数が（Ｌ＋Ｐ）個である。また、図２における光スイッチ１４は、図１と同様にＬ個であるが、（Ｌ＋Ｐ）入力１出力である。

また、マトリクス光スイッチ３４も、マトリクス光スイッチ１２と同様に、交差接続された光スイッチ３５と光スイッチ３６とから構成される。光スイッチ３５は、１入力Ｐ出力であり、個数がＭ個である。また、光スイッチ３６は、Ｍ入力１出力であり、個数がＰ個である。

そしてＰ個の光スイッチ３６（＃１，＃２，・・・＃Ｐ）のおのおのが、光スイッチ１１（＃Ｌ＋１，＃Ｌ＋２，・・・＃Ｌ＋Ｐ）に１対１に接続されている。

なお、Ｌは、Ｌ≧２の整数、Ｐは、Ｐ≧１の整数、Ｍは、Ｍ≧２の整数であり、Ｌ≦Ｐ＜Ｍの関係を有する。

このような構成において、光スイッチ１１（＃１，・・・，＃Ｌ）に接続されたＬ本の入力ポート８（＃１，・・・，＃Ｌ）を外部基本入力ポートとし、光スイッチ３５（＃１，・・・，＃Ｍ）に接続されたＭ本の入力ポート３７（＃１，・・・，＃Ｍ）を、外部拡張ポートとする。

外部出力ポートは、図１と同様に、出力ポート２２（＃１，・・・，＃Ｎ）とする。

このような波長選択切換装置３０もまた、第１の実施形態と同様に、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のドロップポート側において、マルチキャストスイッチ１００の代わりに用いることができる。そして、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される入力方路６０の数がＬより大きくなった時点で、マトリクス光スイッチ３４を増設することにより、入力方路６０の数をＬ本（入力方路６０（＃Ａ））から（Ｌ＋Ｍ）本（入力方路６０（＃Ａ）＋入力方路６０（＃Ｂ））へ拡長することが可能となる。

また、図２の構成の入出力を入れ替えれば、ＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側に用いることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、小型で廉価なユニットのみの増設により、入力方路および出力方路の数を拡長することが可能となる。

［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。

図３に示す第３の実施形態に係る波長選択切換装置４０は、図１に示す第１の実施形態に係る波長選択切換装置１０の変形例であるので、ここでは、同一箇所については、同一番号を付すことによって、詳細な説明を避け、異なる点を詳細に説明する。

すなわち、本実施形態に係る波長選択切換装置４０は、図１に示されている波長選択切換装置１０に備えられているマトリクス光スイッチ１２に代えて、１個の（Ｌ＋Ｍ）入力Ｌ出力のマトリクス光スイッチ４２を備えている。

さらに、このマトリクス光スイッチ４２は、マトリクス光スイッチ１２と同様に、交差接続された光スイッチ４４と光スイッチ４６とから構成される。光スイッチ４４は、図１と同様に１入力Ｌ出力であるが、個数がＭ個である。

また、光スイッチ４６は、図１と同様にＬ個であるが、（Ｍ＋１）入力１出力である。このため、光スイッチ４６（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）はおのおの（Ｍ＋１）本の入力ポート４５を有しており、そのうちＭ本の入力ポート４５が、Ｍ個の光スイッチ４４のおのおのとの接続に用いられ、１本の入力ポート４８が、外部基本入力ポートとして使用される。光スイッチ４６はＬ個あるので、図３では、合計してＬ個の入力ポート４８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）が外部基本入力ポートとして使用されることを示している。

一方、Ｍ個の１入力Ｌ出力の光スイッチ４４（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）の入力ポート４３（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）が、外部拡張入力ポートとなる。

また、外部出力ポートは、図１と同様に、出力ポート２２（＃１，・・・，＃Ｎ）となる。

このような構成の波長選択切換装置４０もまた、Ｌ本の外部基本入力ポートとなる入力ポート４８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）と、Ｎ本の外部出力ポートとなる出力ポート２２（＃１，＃２，・・・＃Ｎ）とに加えて、Ｍ本の外部拡張入力ポートとなる入力ポート４３（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）を備えることができる。

したがって、第１および第２の実施形態と同様に、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のドロップポート側において、マルチキャストスイッチ１００の代わりに用いることが可能である。

したがって、同様に、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される入力方路６０の数が増加した場合に、増加した方路のドロップポートを外部拡張入力ポート４３（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）に接続することで、既存のドロップ光信号に影響を与えることなく、入力方路６０を、入力方路６０（＃Ａ）のみによるＬ本から、さらに入力方路６０（＃Ｂ）を加えることによって、（Ｌ＋Ｍ）本まで拡長することができる。なお、入力方路６０の数を拡長するにあたっては、図２と同様に、マトリクス光スイッチ４２を順次増設しながら、拡長していくことも可能である。

また、図３に示すマトリクス光スイッチ４２は、図１に示すマトリクス光スイッチ１２に比べて、光スイッチ素子の規模を小さくすることができるという利点がある。これは、図３の構成では、マトリクス光スイッチ４２において、Ｌ本の各外部基本入力ポートである入力ポート４８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）のおのおのを、それぞれ１つの光スイッチ４６（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）にしか接続できないという制限を設けていることによる。例えば、入力ポート４８（＃１）は、光スイッチ４６（＃１）のみにしか接続されないように制限され、入力ポート４８（＃Ｌ）は、光スイッチ４６（＃Ｌ）のみにしか接続されないように制限されるという具合である。

このように、図３に示すような本実施形態に係る波長選択切換装置４０では、Ｌ本の各外部基本入力ポートである入力ポート４８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）のおのおのは、Ｌ個の１入力Ｎ出力の波長選択スイッチ１８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）のうち、１個のみにしか接続できないことになる。しかしながら、波長選択スイッチ１８の後段に、光スイッチ２１があるため、外部基本入力ポートである入力ポート４８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）は、全ての外部出力ポート２２（＃１，＃２，・・・＃Ｎ）に接続することが可能となる。

また、図３の構成の入出力を入れ替えれば、ＲＯＡＤＭノード７４のアドポート側に用いることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、小型で廉価なユニットのみの増設により、入力方路および出力方路の数を拡長することが可能となる。

［第４の実施形態］
図４は、本発明の第４の実施形態に係る波長選択切換装置の構成例を示す概念図である。

図４に示す第４の実施形態に係る波長選択切換装置５０は、図１に示す第１の実施形態に係る波長選択切換装置１０の変形例であるので、ここでは、同一箇所については、同一番号を付すことによって、詳細な説明を避け、異なる点を詳細に説明する。

すなわち、本実施形態に係る波長選択切換装置５０は、図１に示されている波長選択切換装置１０に備えられているマトリクス光スイッチ１２に代えて、１個のＭ入力Ｌ出力のマトリクス光スイッチ５２と、Ｌ個の２入力１出力光スイッチ５８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）とを備えている。

さらに、Ｍ入力Ｌ出力のマトリクス光スイッチ５２は、Ｍ個の１入力Ｌ出力の光スイッチ５４（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）と、Ｌ個のＭ入力１出力の光スイッチ５６（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）とを備えてなる。

マトリクス光スイッチ５２において、光スイッチ５４（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）と光スイッチ５６（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）とは、マトリクス光スイッチ１２における光スイッチ１１および光スイッチ１４と同様に、交差接続している。

さらに、光スイッチ５４（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）はおのおの、１本の入力ポート５３（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）を備えている。これらＭ本の入力ポート５３（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）は、外部拡張入力ポートとなる。

また、光スイッチ５６（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）の出力ポート５５（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）はそれぞれ、Ｌ個の２入力１出力の光スイッチ５８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）の入力ポート５７（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）のおのおのと１対１に接続されている。例えば、光スイッチ５６（＃１）の出力ポート５５（＃１）は、光スイッチ５８（＃１）の入力ポート５７（＃１）に接続され、光スイッチ５６（＃Ｌ）の出力ポート５５（＃Ｌ）は、光スイッチ５８（＃Ｌ）の入力ポート５７（＃Ｌ）に接続されているという具合である。

２入力１出力の光スイッチ５８（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）のおのおののもう１本の入力ポート５９（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）は、外部基本入力ポートとなる。

また、外部出力ポートは、図１と同様に、出力ポート２２（＃１，・・・，＃Ｎ）となる。

このような構成の波長選択切換装置５０もまた、Ｌ本の外部基本入力ポートとなる入力ポート５９（＃１，＃２，・・・＃Ｌ）と、Ｎ本の外部出力ポートとなる出力ポート２２（＃１，＃２，・・・＃Ｎ）とに加えて、Ｍ本の外部拡張入力ポートとなる入力ポート５３（＃１，＃２，・・・＃Ｍ）をも備えることができる。

したがって、他の実施形態と同様に、図１０に示したＲＯＡＤＭノード７４のドロップポート側において、マルチキャストスイッチ１００の代わりに用いることが可能である。

また同様に、ネットワーク規模の拡長に伴い、ＲＯＡＤＭノード７４に接続される入力方路６０の数がＬより大きくなった時点で、マトリクス光スイッチ５２を増設することで、入力方路６０の数を、Ｌ本（入力方路６０（＃Ａ））から、（Ｌ＋Ｍ）本（入力方路６０（＃Ａ）＋入力方路６０（＃Ｂ））まで拡長することができる。なお、入力方路６０の数を拡長するにあたっては、図２と同様に、マトリクス光スイッチ５２を順次増設しながら、入力方路６０の数を拡長していくことも可能である。

また、図４の構成の入出力を入れ替えれば、ＲＯＡＤＭノードのアドポート側に用いることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、小型で廉価なユニットのみの増設により、入力方路および出力方路の数を拡長することが可能となる。

以上述べた本発明の第１乃至第４の実施形態において、整数Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐは、ネットワークの規模や光デバイスの集積度に応じて、任意に定めることができる。しかしながら、（Ｌ＋Ｍ）本の外部入力ポートに入力された波長多重信号のうち任意のＮ個の光信号を、Ｎ本の外部出力ポートに１個ずつ、ブロッキングすることなく接続するためには、整数Ｌ、ＮがＮ≦Ｌを満たすことが必要である。これは、Ｎ個の光信号の入力方路６０が全て異なる場合には、少なくともＮ個の１入力Ｎ出力の波長選択スイッチ１８が必要となるためである。

以下の実施例１乃至４では、このような数値関係を満足する典型的な構成について説明する。

図１の構成において、Ｌ＝８、Ｍ＝８、Ｎ＝８とした波長選択切換装置１０について説明する。

このような波長選択切換装置１０を作製するために、平面光波回路を用いて、１６個の１入力８出力の光スイッチ１１のすべてと、８個の１６入力１出力の光スイッチ１４のすべてとを交差接続させることによって、１個の１６入力８出力のマトリクス光スイッチ１２を作製した。また、空間光学系と平面光波回路を用いて、８個の１入力８出力の波長選択スイッチ１８のすべてと、８個の８入力１出力の光スイッチ２１のすべてとを交差接続させた。

次に、８個の光スイッチ１４の各出力ポート１５を、対応する８個の波長選択スイッチ１８の各入力ポート１６と、１対１に接続した。

このようにして作製された波長選択切換装置１０において、１６入力８出力のマトリクス光スイッチ１２の１６本の入力ポート８のうち、任意の入力ポート８から入力された５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルの波長多重光のうち任意の波長の光信号が、８つの光スイッチ２１からの合計８本の出力ポート２２のうちの任意の１本から出力されることが確認された。

逆に、８個の光スイッチ２１の８本の出力ポート２２のうちの任意の出力ポート２２から入力された５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルの波長多重光のうちの任意の１波長の光信号が、マトリクス光スイッチ１２の１６本の入力ポート８のうちの任意の１本から出力されることが確認された。

図２の構成において、Ｌ＝８、Ｍ＝１６、Ｐ＝８、Ｎ＝８とした波長選択切換装置３０について説明する。

このような波長選択切換装置３０を作製するために、実施例１と同様に、平面光波回路を用いて、１６個の１入力８出力の光スイッチ３５のすべてと、８個の１６入力１出力の光スイッチ３６のすべてとを交差接続させることによって、１個の１６入力８出力のマトリクス光スイッチ３４を作製した。

また、実施例１の１６入力８出力のマトリクス光スイッチ１２と同様に、１個の１６入力８出力のマトリクス光スイッチ３２を作製した。さらに、実施例１と同様に、８個の１入力８出力の波長選択スイッチ１８のすべてと、８個の８入力１出力の光スイッチ２１のすべてとを交差接続させた。

次に、８個の１６入力１出力の光スイッチ３６の各出力ポートを、１６個の１入力８出力の光スイッチ１１の何れかの入力ポートに接続した。

さらに、実施例１と同様に、８個の１６入力１出力の光スイッチ１４の各出力ポート１５と、対応する８個の１入力８出力の波長選択スイッチ１８の各入力ポート１６とを接続した。

このようにして作製された波長選択切換装置３０において、マトリクス光スイッチ３２の有する１６個の光スイッチ１１のおのおのが１本ずつ備える１６本の入力ポート８のうち、外部基本入力ポートに相当する８本の入力ポート８と、１６入力８出力のマトリクス光スイッチ３４の１６本の入力ポート３７とからなる合計２４本の任意の入力ポートから入力された５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルの波長多重光のうち任意の１波長の光信号が、光スイッチ２１からの８本の出力ポート２２のうち任意の１本から出力されることが確認された。

逆に、８本の出力ポート２２のうちの何れかから入力された５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルの波長多重光のうちの任意の１波長の光信号が、マトリクス光スイッチ３４の１６本の入力ポート３７、およびマトリクス光スイッチ３２のうち、外部基本入力ポートとして使用されている（光スイッチ３６との接続に使用されていない）８本の入力ポート８からなる計２４本の入力ポートのうちの任意の１本から出力されることが確認された。

図３の構成において、Ｌ＝８、Ｍ＝８、Ｎ＝８とした波長選択切換装置４０について説明する。

このような波長選択切換装置４０を作製するために、平面光波回路を用いて、８個の１入力８出力の光スイッチ４４のすべてと、８個の９入力１出力の光スイッチ４６のすべてとを交差接続させた。さらに、各光スイッチ４６の残りの１本の入力ポート４８、すなわち計８本の入力ポート４８は、光スイッチ４４と接続されないスルーポートとした。そして、このスルーポートを、外部基本入力ポートとして利用することとした。なお、８本のスルーポート４８と、８個の９入力１出力の光スイッチ４６との間では、任意のパス接続が可能であり、パス非設定時は、ｊ番目（ｊは１≦ｊ≦８の整数）の入力ポート４８に入力される光信号は、ｊ番目のスルーポートに接続される。

また、各光スイッチ４４の１本の入力ポート４３、すなわち計８本の入力ポート４３は、外部拡張入力ポートとして利用することとした。

このようにして、１個の１６入力８出力のマトリクス光スイッチ４２を作製した。

次に、実施例１と同様に、空間光学系と平面光波回路を用いて、８個の１入力８出力の波長選択スイッチ１８のすべてと、８個の８×１光スイッチ２１のすべてとを交差接続させた。

そして、各光スイッチ４６の各出力ポート４７を、対応する波長選択スイッチ１８の各入力ポート１６と１対１に接続した。

このようにして作製された波長選択切換装置４０において、マトリクス光スイッチ４２の１６本の任意の入力ポート４３，４８から入力された５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルの波長多重光のうち任意の波長の光信号を、光スイッチ２１からの８本の出力ポート２２のうちの任意の１本から出力されることが確認された。

逆に、８本の出力ポート２２のうちの何れかの出力ポート２２から入力された５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルの波長多重光のうちの任意の１波長の光信号が、入力ポート４３，４８のうち任意の１本から出力されることが確認された。

図４の構成において、Ｌ＝８、Ｍ＝８、Ｎ＝８とした波長選択切換装置５０について説明する。

このような波長選択切換装置５０を作製するために、平面光波回路を用いて、８個の１入力８出力の光スイッチ５４のすべてと、８個の８入力１出力の光スイッチ５６のすべてとを交差接続させることによって、１個の８入力８出力のマトリクス光スイッチ５２を作製した。さらに、８個の８入力１出力の光スイッチ５６の出力ポート５５を、対応する８個の２入力１出力の光スイッチ５８の各入力ポート５７と、１対１に接続した。

次に、実施例１と同様に、空間光学系と平面光波回路を用いて、８個の１入力８出力の波長選択スイッチ１８のすべてと、８個の８×１光スイッチ２１のすべてとを交差接続させた。

さらに、８個の２入力１出力の光スイッチ５８の各出力ポートを、対応する８個の１入力８出力の波長選択スイッチ１８の各入力ポート１６と、１対１に接続した。

図５は、このようにして作製された波長選択切換装置５０を、平面光波回路１３０１と空間光学系１３０２とによって構成した一例を示す概念図である。

図５に示すような波長選択切換装置１３００では、平面光波回路１３０１上に、８個の２入力１出力の光スイッチ１３３１〜１３３８、９個の空間ビーム変換器１３４０〜１３４８、８個の８入力１出力の光スイッチ１３８１〜１３８８が集積されている。

また、空間光学系１３０２は、回折格子１３５１、レンズ１３６１、光偏向スイッチアレイ１３７１から構成される。光スイッチ１３３１は、入力ポート１３１１および１３２１から入力された光信号のうちいずれか一方を選択する。

光スイッチ１３３２は、入力ポート１３１２および１３２２から入力された光信号のうちいずれか一方を選択する。

以下、同様に、他の光スイッチ１３３３，・・・・，１３３８も、対応する２つの入力ポートから入力された光信号のうちいずれか一方を選択する。

光スイッチ１３３１によって選択された光信号は、空間ビーム変換器１３４０から空間光学系１３０２へ出射され、回折格子１３５１によって紙面垂直方向へ各波長に分波された後、レンズ１３６１によって光偏向スイッチアレイ１３７１上に集光される。

光偏向スイッチアレイ１３７１で反射された光信号は再びレンズ１３６１を通り、回折格子１３５１で合波されて、平面光波回路１３０１へ戻るが、光偏向スイッチアレイ１３７１による反射角度を制御することによって、空間ビーム変換器１３４１〜１３４８のうち任意の１つが選択される。このとき、空間ビーム変換器１３４１〜１３４８への入射角度は、空間ビーム変換器１３４０から出射されたときと同じ角度となる。この構成によって、光スイッチ１３３１によって選択された光信号のうちの任意の波長の光信号を、空間ビーム変換器１３４１〜１３４８のうちの任意の１つへ接続することができる。

同様に、光スイッチ１３３２によって選択された光信号は、空間ビーム変換器１３４０から空間光学系１３０２へ出射されるが、このとき、光スイッチ１３３１によって選択された光信号とは異なる角度で空間ビーム変換器１３４０から出射される。その結果、回折格子１３５１によって紙面垂直方向へ各波長に分波された後、レンズ１３６１によって光偏向スイッチアレイ１３７１上に集光される際に、光スイッチ１３３１によって選択された光信号とは異なる位置に集光される。

光偏向スイッチアレイ１３７１で反射された光信号は、再びレンズ１３６１を通り、回折格子１３５１で合波されて、平面光波回路１３０１へ戻るが、光偏向スイッチアレイ１３７１による反射角度を制御することによって、空間ビーム変換器１３４１〜１３４８のうち任意の１つが選択される。このとき、空間ビーム変換器１３４１〜１３４８への入射角度は、空間ビーム変換器１３４０から出射されたときと同じ角度となるから、光スイッチ１３３１によって選択された光信号とは異なる角度で入射される。

この構成によって、光スイッチ１３３２によって選択された光信号のうちの任意の波長の光信号を、光スイッチ１３３１によって選択された光信号とは独立して、空間ビーム変換器１３４１〜１３４８のうちの任意の１つへ接続することができる。

以下、同様に、光スイッチ１３３３，・・・，１３３８によって選択された光信号のうちの任意の波長の光信号を、それぞれ、他の光スイッチによって選択された光信号とは独立して、空間ビーム変換器１３４１〜１３４８のうちの任意の１つへ接続することができる。

このようにして、空間ビーム変換器１３４１からは、光スイッチ１３３１〜１３３８によって選択された光信号のうちの任意の波長の光信号が、それぞれ異なる光導波路から出力されるが、８入力１出力の光スイッチ１３８１によって、それらのうちの任意の１つを選択して出力ポート１３９１から出力することができる。

同様に、他の空間ビーム変換器１３４２，・・・・，１３４８からも、光スイッチ１３３１〜１３３８によって選択された光信号のうちの任意の波長の光信号が、それぞれ異なる光導波路から出力されるが、対応する８入力１出力の光スイッチ１３８２，・・・，１３８８によって、それらのうちの任意の１つを選択して出力ポート１３９２，・・・，１３９８から出力することができる。

この波長選択切換装置１３００において、各光スイッチ１３３１〜１３３８の２心側のポートの一方に８入力８出力のマトリクス光スイッチ（図示せず）を接続する。

このようにして構成された１６入力８出力の波長選択切換装置１３００において、光スイッチ１３３１〜１３３８の（２心側のポートのうち８入力８出力のマトリクス光スイッチに接続していない方の）計８本と、図示しない８入力８出力のマトリクス光スイッチからの８本とからなる計１６本の任意のポートから入力した５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルの波長多重光のうち任意の波長の光信号を、８入力１出力の光スイッチ側の８本のポートのうち任意の１本から出力できることを確認した。

逆に、８入力１出力の光スイッチ側の８本の任意のポートから入力した５０ＧＨｚ間隔の８８チャネルのうちの任意の１波長の光信号を、前述した計１６本のポートのうちの任意の１本から出力されることを確認した。

このように、第１乃至４の実施形態の具体的な構成例である実施例１乃至４に係る波長選択切換装置は、ドロップポート側あるいはアドポート側に配置された場合であっても、正しく機能する。

前述したような本発明に係る波長選択切換装置は、限定されるものではないが、空間光学系と平面光波回路を用いて、多連の波長選択切換装置を小型に集積化する技術を用いることが望ましい。

また、増設ユニットを構成する波長選択性のない光スイッチとしては、光ファイバとの整合性が良く、挿入損失が低いことに加えて、原理的な偏波依存性が小さく、構成材料が物理的、化学的に安定で信頼性に優れている、石英系光導波路をベースとする熱光学スイッチが、実用性が最も高く、本発明の実施に適している。

もちろん、これらに限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、適宜種々変形することによっても、本発明を実施することが可能である。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

８ 入力ポート、９ 出力ポート、１０ 波長選択切換装置、１１ 光スイッチ、１２ マトリクス光スイッチ、１３ 入力ポート、１４ 光スイッチ、１５ 出力ポート、１６ 入力ポート、１８ 波長選択スイッチ、１９ 出力ポート、２０ 入力ポート、２１ 光スイッチ、２２ 出力ポート、３０ 波長選択切換装置、３２ マトリクス光スイッチ、３４ マトリクス光スイッチ、３５ 光スイッチ、３６ 光スイッチ、３７ 入力ポート、４０ 波長選択切換装置、４２ マトリクス光スイッチ、４３ 入力ポート、４４ 光スイッチ、４５ 入力ポート、４６ 光スイッチ、４７ 出力ポート、４８ 入力ポート、５０ 波長選択切換装置、５２ マトリクス光スイッチ、５３ 入力ポート、５４ 光スイッチ、５５ 出力ポート、５６ 光スイッチ、５７ 入力ポート、５８ 光スイッチ、５９ 入力ポート、６０ 入力方路、６２ 出力方路、６４ ＯＸＣノード、６６ 出力ポート、６８ 入力ポート、７４ ＲＯＡＤＭノード、８０ 波長分波器、８１ 出力ポート、８２ 波長合波器、８３ 入力ポート、９０ 波長選択スイッチ、９１ 出力ポート、９２ 波長選択スイッチ、９３ 入力ポート、１００ マルチキャストスイッチ、１０１ 光スプリッタ、１０２ 出力ポート、１０３ 光スイッチ、１０４ 出力ポート、１０６ 波長可変フィルタ、１０７ 入力ポート、１１０ マルチキャストスイッチ、１１１ 光スイッチ、１１２ 入力ポート、１１３ 出力ポート、１１４ 光カプラ、１１５ 入力ポート、１１７ 出力ポート、２００ マルチキャストスイッチ、２０２ 入力ポート、２０３ 出力ポート、２０４ 出力ポート、２０５ 入力ポート、２０６ 拡張入力ポート、２０８ 光スプリッタ、２１０ 光スイッチ、３００ マルチキャストスイッチ、３０８ 光スプリッタ、３１０ 光スイッチ、４００ マルチキャストスイッチ、４０２ 入力ポート、４０３ 出力ポート、４０４ 出力ポート、４０５ 入力ポート、４０６ 拡張出力ポート、４１０ 光スイッチ、４１２ 光カプラ、５００ マルチキャストスイッチ、５１０ 光スイッチ、５１２ 光カプラ、５５０ 波長選択切換装置、５５８ 入力ポート、５６０ 波長選択スイッチ、５６２ 出力ポート、５７０ 光スイッチ、５７２ 入力ポート、５７４ 出力ポート、６００ 波長選択切換装置、６０８ 入力ポート、６１０ 光スイッチ、６１２ 出力ポート、６２０ 波長選択スイッチ、６２２ 入力ポート、６２４ 出力ポート、７００ 波長選択切換装置、７０８ 入力ポート、７１０ 波長選択スイッチ、７１２ 出力ポート、７１８ 入力ポート、７２０ 光スイッチ、７２２ 本の出力ポート、７２４ 拡張入力ポート、８００ 波長選択切換装置、８１０ 光スイッチ、８２０ 波長選択スイッチ、８２４ 拡張出力ポート、８５０ 波長選択切換装置、８６０ 光スイッチ、８６２ 出力ポート、８６８ 入力ポート、８７０ 波長選択スイッチ、８７２ 出力ポート、８７４ 拡張出力ポート、９００ 波長選択切換装置、９１０ 光スイッチ、９２０ 波長選択スイッチ、１３００ 波長選択切換装置、１３０１ 平面光波回路、１３０２ 空間光学系、１３１１ 入力ポート、１３１２ 入力ポート、１３３１ 光スイッチ、１３３２ 光スイッチ、１３３３ 光スイッチ、１３３４ 光スイッチ、１３３５ 光スイッチ、１３３６ 光スイッチ、１３３７ 光スイッチ、１３３８ 光スイッチ、１３４０ 空間ビーム変換器、１３４１ 空間ビーム変換器、１３４２ 空間ビーム変換器、１３４３ 空間ビーム変換器、１３４４ 空間ビーム変換器、１３４５ 空間ビーム変換器、１３４６ 空間ビーム変換器、１３４７ 空間ビーム変換器、１３４８ 空間ビーム変換器、１３５１ 回折格子、１３６１ レンズ、１３７１ 光偏向スイッチアレイ、１３８１ 光スイッチ、１３８２ 光スイッチ、１３８３ 光スイッチ、１３８４ 光スイッチ、１３８５ 光スイッチ、１３８６ 光スイッチ、１３８７ 光スイッチ、１３８８ 光スイッチ、１３９１ 出力ポート、１３９２ 出力ポート、１３９８ 出力ポート

Claims (6)

1. 波長多重光信号が入力される１本の外部入力ポートを各々有する（Ｌ＋Ｍ）個（Ｌは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、前記第１の光スイッチの各々と交差接続されたＬ個の第２の光スイッチとを有するマトリクス光スイッチと、
   前記Ｌ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、
   前記Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、前記Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第３の光スイッチと、
   を備える波長選択切換装置。
2. 波長多重光信号が入力される１本の外部拡張入力ポートを各々有するＭ個（Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、
   前記第１の光スイッチの各々と交差接続されたＰ個（ＰはＬ以上の整数）の第２の光スイッチと、
   波長多重光信号が入力される１本の外部基本入力ポートを各々有するＬ個（Ｌは２以上の整数）と、前記Ｐ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されたＰ個との、合計（Ｌ＋Ｐ）個の第３の光スイッチと、
   前記（Ｌ＋Ｐ）個の第３の光スイッチの各々と交差接続されたＬ個の第４の光スイッチと、
   前記Ｌ個の第４の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、
   前記Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、前記Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第５の光スイッチと、
   を備える波長選択切換装置。
3. 波長多重光信号が入力される１本の外部拡張入力ポートを各々有するＭ個（Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、波長多重光信号が入力される１本の外部基本入力ポートを各々有するとともに、前記第１の光スイッチの各々と交差接続されている、Ｌ個（Ｌは２以上の整数）の第２の光スイッチとを有するマトリクス光スイッチと、
   前記Ｌ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、
   前記Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、前記Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第３の光スイッチと、
   を備える波長選択切換装置。
4. 前記マトリクス光スイッチは、Ｌ本の外部基本入力ポートのうち第ｉ番目（ｉは、１≦ｉ≦Ｌの整数）の１本の外部基本入力ポートと、Ｍ本の外部拡張入力ポートとからなる合計（Ｍ＋１）本の外部入力ポートのうちの１本の外部入力ポートを、Ｌ個の第２の光スイッチのうちの第ｊ番目（ｊは、１≦ｊ≦Ｌの整数）の第２の光スイッチと接続可能とした、
   請求項３に記載の波長選択切換装置。
5. 波長多重光信号が入力される１本の外部拡張入力ポートを各々有するＭ個（Ｍは１以上の整数）の第１の光スイッチと、
   前記第１の光スイッチの各々と交差接続されたＬ個（Ｌは２以上の整数）の第２の光スイッチと、
   波長多重光信号が入力される１本の外部基本入力ポートを各々有するとともに、前記Ｌ個の第２の光スイッチの各々と１対１で接続されている、Ｌ個の第３の光スイッチと、
   前記Ｌ個の第３の光スイッチの各々と１対１で接続されたＬ個の波長選択スイッチと、
   前記Ｌ個の波長選択スイッチの各々と交差接続され、前記Ｌ個の波長選択スイッチからの光信号を出力するための１本の外部出力ポートを各々有するＮ個（Ｎは２以上の整数）の第４の光スイッチと、
   を備える波長選択切換装置。
6. Ｎ≦Ｌである、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の波長選択切換装置。