JP7229431B1 - 切替可否診断装置及び光スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

切替可否診断装置は、入力ポートの数がＭ（１以上の自然数）、出力ポートの数がＮ（２以上の自然数）であり、Ｍ個の入力ポートとＮ個の出力ポートとの間において、入力ポートから出力ポートへの光経路が切り替えられる光スイッチ素子（１０）の出力ポートから出力された光通信信号の周波数より低い周波数の診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する検知部（３１）と、検知部（３１）により抽出された診断用電気信号の振幅値と設定した閾値とを比較し、診断用電気信号の振幅値が閾値以上であると正常、閾値未満であると光経路の切り替えが不可の可能性有と判定する切替可否診断部（３２）とを備える。

Description

本開示は、入力ポートの数がＭ、出力ポートの数がＮであり、Ｍ個の入力ポートとＮ個の出力ポートとの間において、入力ポートから出力ポートへの光経路が変更されるＭ×Ｎ光スイッチ素子の光経路の切り替えが可能か否かの可否を診断する切替可否診断装置及び光スイッチ装置に関する。

光通信ネットワークにおいて、複数の入力ポート及び複数の出力ポートを有する光スイッチ、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）光スイッチが用いられており、ＭＥＭＳ光スイッチにおける可動部における故障診断について、特許文献１に記載されている。

特許文献１には、アクチュエータによって可動部の位置を第１及び第２の安定位置の間で２値的に切り替え駆動するＭＥＭＳデバイスに関し、２値的な切り替え駆動のいずれか一方の状態において、可動部に積極的に微小振動を励振するための励振駆動信号を発生させる故障診断用駆動の制御を行ない、静電アクチュエータを兼ねる振動検出手段から、可動部の振動を表す信号を取り出し、故障診断する故障診断機能付きＭＥＭＳデバイスが示されている。

特開２００６－２８４７４６号公報

特許文献１に示された故障診断機能付きＭＥＭＳデバイスは、可動部における微小な機械的振動を検出しているため、設置環境に由来する振動などの外乱の影響を受けやすく、故障診断の判別が難しい。

本開示は上記課題を解決するものであり、設置環境に由来する振動などの外乱の影響を抑制して光スイッチ素子の光経路の切り替えの可否診断を行うできる切替可否診断装置を得ることを目的とする。

本開示に係る光スイッチ装置における光スイッチ素子の光経路を切り替えることができるか否かを判定する切替可否診断装置は、入力ポートから出力ポートへの光経路が切り替えられる光スイッチ素子の出力ポートから出力された光通信信号の周波数より低い周波数の診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出し、診断用電気信号を抽出した光スイッチ素子の出力ポートに対応する入力ポートに入力される光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する検知部と、検知部により抽出された診断用電気信号の振幅値と基準用電気信号の振幅値の差分値を設定した閾値と比較し、差分値の振幅値が閾値以上であると正常、閾値未満であると光経路の切り替えが不可の可能性有と判定する判定部とを備える。

本開示によれば、光スイッチ装置における光スイッチ素子の光経路を切り替えることができるか否かを診断する切替可否診断を、外乱の影響が受け難く精度高く行える。

実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置を備えた光通信局の構成を示す構成図である。 実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置の光スイッチ素子におけるAdd/Dropステートの時のAdd/Drop光経路を示す図である。 実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置の光スイッチ素子におけるBypassステートの時のBypass光経路を示す図である。 実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置の通常動作時における駆動信号と光経路における出力ポートからの出力（光パワー）との関係を示す図である。 実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置の切替可否診断時の、光経路における出力ポートからの出力（光パワー）を説明する図である。 実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置における切替可否診断時の、光通信信号の周波数と診断用光信号の周波数との関係を示す図である。 実施の形態１に係る切替可否診断装置の各検知部を示す構成図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置を図１から図７を用いて説明する。
光スイッチ装置は、図１に示すように、光通信ネットワークに接続される光通信局Ａ、光通信局Ｂ、光通信局Ｃ、・・・の各光通信局に配置される。
実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置は、光通信ネットワークとして二重リング光ネットワークを対象とし、バイパス用の光スイッチ装置(光開閉器)としても用いられる場合、特に、有益である。但し、この例に限られるものではなく、種々の光ネットワークに用いられる光スイッチ装置に適用できる。

今、図１に示すように、二重リング光通信ネットワークを対象とし、光通信局Ａの両隣に光通信局Ｂ及び光通信局Cが接続されている例を用いて説明する。
－光通信局Ｂ－光通信局Ａ－光通信局Ｃ－への光信号の伝搬が第１の光通信ネットワークを構成し、－光通信局Ｃ－光通信局Ａ－光通信局Ｂ－への光信号の伝搬が第２の光通信ネットワークを構成する。
すなわち、第１の光通信ネットワークと第２の光通信ネットワークにより、二重リングの光通信ネットワークが構築されている。
第１の光通信ネットワーク及び第２の光通信ネットワークは光伝送路により構成される。

光通信局Ａ、光通信局Ｂ、光通信局Ｃ、・・・の各光通信局は、基本的には同じ構成であるので、光通信局Ａを代表して説明する。
光通信局Ａは、端末１と、第１の光送受信器２Ａと、第２の光送受信器２Ｂと、実施の形態１に係る切替可否診断装置３０を有する光スイッチ装置１００を備える。
光スイッチ装置１００は、光スイッチ素子１０と制御部２０と切替可否診断装置３０を備える。

端末１は、光通信局Ｂからの光通信信号が第１の光通信ネットワークを伝搬し、光スイッチ素子１０を介して第１の光送受信器２Ａに入力され、第１の光送受信器２Ａにより電気信号に変換された通信電気信号を処理し、また、処理した結果などの通信電気信号を第２の光送受信器２Ｂが光通信信号に変換し、光スイッチ素子１０及び第１の光通信ネットワークを介して光通信局Ｃに伝搬される。

端末１は、光通信局Ｃからの光通信信号が第２の光通信ネットワークを伝搬し、光スイッチ素子１０を介して第２の光送受信器２Ｂに入力され、第２の光送受信器２Ｂにより電気信号に変換された通信電気信号を処理し、また、処理した結果などの通信電気信号を第１の光送受信器２Ａが光通信信号に変換し、光スイッチ素子１０及び第２の光通信ネットワークを介して光通信局Ｂに伝搬される。
端末１は光スイッチ素子１０を制御するための駆動指令信号を光スイッチ装置１００の制御部２０に出力する。

第１の光送受信器２Ａは光スイッチ素子１０を介して第１の光通信ネットワーク及び第２の通信ネットワークに接続され、光通信局Ｂが備える第２の光送受信器との光通信を行う。
第２の光送受信器２Ｂは光スイッチ素子１０を介して第１の光通信ネットワーク及び第２の通信ネットワークに接続され、光通信局Ｃが備える第１の光送受信器との光通信を行う。

第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂはそれぞれ、光トランシーバであり、標準規格に則った仕様又は独自仕様による光通信方式が用いられ、その主信号光は光変調方式、変調周波数、及び符号化方式に応じた周波数スペクトルを有しており、例えば１．２５Gbit/sの８bit／１０bitに符号化がなされた非ゼロ復帰（ＮＲＺ：Non-Return-Zero）強度変調光、又は１０Gbit/sの６４bit／６６bitに符号化がなされたＮＲＺ強度変調光などの高速変調光である。
主信号光は第１の光通信ネットワーク及び第２の通信ネットワークに伝搬される光通信信号である。

第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂはそれぞれ、この分野において通常使用されている光送受信器である。
第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂはそれぞれ、受信段では静電容量によるＡＣカップリングがなされ、下限のカットオフ周波数以上で応答するように設計されている。
すなわち、第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂはそれぞれ、下限のカットオフ周波数未満の低周波の領域に対しては応答しない。
カットオフ周波数は光通信信号の信号レベルが占める周波数帯に対して十分に低い周波数に設定される。

第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂそれぞれのカットオフ周波数は、例えば、静電容量Cが０．１μＦ、終端抵抗Ｒが５０ohmとすると、静電容量Cと終端抵抗ＲによるＣＲフィルタの下限カットオフ周波数ｆｃ（＝1/2πRC）が３１．８kHzである。
また、第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂはそれぞれ、利得制御回路を有しており、受信した光に対して設定されたレベル範囲内のパワー変動に対応できる。

光スイッチ素子１０は、入力ポートの数がＭ、出力ポートの数がＮであり、制御部２０からの駆動信号によりアドドロップ（Add/Drop）ステートとバイパス（Bypass）ステートの２つの状態（ステート）の内のいずれか一方のスイッチ状態に切り替えるＭ×Ｎ光スイッチ素子である。
Ｍは１以上の自然数であり、Ｎは２以上の自然数である。
以下、アドドロップステートをAdd/Dropステートと、バイパスステートをBypassステートとして説明する。

実施の形態１では、入力ポートの数Ｍが４、出力ポートの数Ｎが４であるバイパス用の（４×４）光スイッチ素子を例にとって説明する。
なお、二重リングの光通信ネットワークではなく、一つの光通信ネットワークであれば、光スイッチ素子１０は（２×２）光スイッチ素子であり、三つの光通信ネットワークであれば、光スイッチ素子１０は（６×６）光スイッチ素子であり、ｎ重（ｎは自然数）に多重化されたリングネットワークにおける光スイッチ素子１０は（２ｎ×２ｎ）光スイッチ素子であり、光通信ネットワークによっては、光スイッチ素子１０は（１×２）光スイッチ素子である。
また、光スイッチ素子１０はバイパス用の光スイッチ素子に限られるものではなく、運用中の光経路と非運用中の光経路の２つの状態を持つ、つまり、切替動作により入力ポートから出力ポートへの光経路が変更される光スイッチ素子でもよい。

要するに、光通信ネットワークに応じて光スイッチ素子１０における入力ポートの数Ｍと出力ポートの数Ｎが選定される。
但し、実施の形態１では、光スイッチ素子１０は、端末１からの駆動指令信号を受けた制御部２０からの駆動信号により、光通信信号を第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂに終端するアドドロップ（Add/Drop）光経路と、次の光通信局である光通信局Ｂ及び光通信局Ｃに伝搬されてきた光通信信号をそのまま通過させるバイパス（Bypass）光経路との２つの光経路状態のいずれか一方の光経路に切り替える。
以下、アドドロップ光経路をAdd/Drop光経路と、バイパス光経路をBypass光経路として説明する。

光スイッチ素子１０は制御部２０からの駆動信号を受け、運用中はAdd/Dropステートに設定されてAdd/Drop光経路を形成し、第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂそれぞれと第１の光通信ネットワーク及び第２の光通信ネットワークと接続して光通信局Ａと光通信局Ｂ及び光通信局Ｃと光通信を行えるようにする。

また、光スイッチ素子１０は、光通信局Ａに停電又は故障等の異常発生時あるいは点検などの理由により端末１を第１の光通信ネットワーク及び第２の光通信ネットワークから切り離す必要がある場合はBypassステートに設定されてBypass光経路を形成し、光通信局Ａをスキップして第１の光通信ネットワーク及び第２の光通信ネットワークが光通信局Ｂと光通信局Ｃとを接続して光通信局Ｂと光通信局Ｃとの光通信を維持させる。

さらに、光スイッチ素子１０は、Add/Dropステートにおいて、Add/Drop光経路からBypass光経路への切り替えが可能か否かの切替可否診断時、複数の出力ポートの内の少なくとも一つの出力ポートから、光通信信号の周波数より低い周波数である診断用光信号を重畳させた光通信信号を出力する。
診断用光信号が重畳された光通信信号は、光通信信号自身の光パワーの分配率を診断用光信号の周波数により変調された信号光である。
診断用光信号の周波数は、診断用光信号を電気信号に変換した診断用電気信号の周波数が第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにおけるカットオフ周波数未満の周波数である。

実施の形態１では、光スイッチ素子１０として（４×４）光スイッチ素子を用いた場合について、以下、説明する。
なお、（２×２）光スイッチ素子を２段連結させた構成も（４×４）光スイッチ素子に含まれる。
光スイッチ素子１０の４つの入力ポートは、第１の入力（IN）ポート１０Ｉａ、第１のアド（ADD）ポート１０Ｉｂ、第２の入力（IN）ポート１０Ｉｃ、第２のアド（ADD）ポート１０Ｉｄである。

光スイッチ素子１０の４つの出力ポートは、第１の出力（OUT）ポート１０Ｏａ、第１のドロップ（DROP）ポート１０Ｏｂ、第２の出力（OUT）ポート１０Ｏｃ、第２のドロップ（DROP）ポート１０Ｏｄである。
４つの入力ポート及び４つの出力ポートそれぞれには、外部と結線するために光インタフェースとして光コネクタ付き光ファイバが接続される。

以下、入力ポートをINポートと、アドポートをADDポートと、出力ポートをOUTポートと、ドロップポートをDROPポートとして説明する。
また、説明の煩雑さを避けるため、４つの入力ポートに対して共通に説明する場合は単に入力ポートとし、４つの出力ポートに対して共通に説明する場合は単に出力ポートとし、４つの入力ポート及び４つの出力ポートに対して共通に説明する場合は単にポートとして、以下、説明している。

Add/Drop光経路は、図２に示すように、第１の光通信ネットワークに対して第１のINポート１０Ｉａから第１のDROPポート１０Ｏｂへの光経路と第１のADDポート１０Ｉｂから第１のOUTポート１０Ｏａへの光経路であり、第２の光通信ネットワークに対して第２のINポート１０Ｉｃから第２のDROPポート１０Ｏｄへの光経路と第２のADDポート１０Ｉｄから第２のOUTポート１０Ｏｃへの光経路である。

Bypass光経路は、図３に示すように、第１の光通信ネットワークに対して第１のINポート１０Ｉａから第１のOUTポート１０Ｏａへの光経路であり、第２の光通信ネットワークに対して第２のINポート１０Ｉｃから第２のOUTポート１０Ｏｃへの光経路である。

第１のINポート１０Ｉａは、光コネクタ付き光ファイバにより第１の光通信ネットワークを構成する光伝送路に接続され、当該光伝送路を介して光通信局Ｂから光通信信号が入力される。
第１のDROPポート１０Ｏｂは、光コネクタ付き光ファイバにより第１の光送受信器２Ａに接続され、Add/Dropステートの時、第１のINポート１０Ｉａに入力された光通信信号を第１の光送受信器２Ａに出力する。

第１のADDポート１０Ｉｂは、光コネクタ付き光ファイバにより第２の光送受信器２Ｂに接続され、端末１にて処理された、第２の光送受信器２Ｂから出力された光通信信号が入力される。
第１のOUTポート１０Ｏａは、光コネクタ付き光ファイバにより第１の光通信ネットワークを構成する光伝送路に接続され、当該光伝送路を介して、Add/Dropステートの時、第１のADDポート１０Ｉｂに入力された光通信信号を、Bypassステートの時、第１のINポート１０Ｉａに入力された光通信信号を、光通信局Ｃに出力する。

第２のINポート１０Ｉｃは、光コネクタ付き光ファイバにより第２の光通信ネットワークを構成する光伝送路に接続され、当該光伝送路を介して光通信局Ｃから光通信信号が入力される。
第２のDROPポート１０Ｏｄは、光コネクタ付き光ファイバにより第２の光送受信器２Ｂに接続され、Add/Dropステートの時、第２のINポート１０Ｉｃに入力された光通信信号を第２の光送受信器２Ｂに出力する。

第２のADDポート１０Ｉｄは、光コネクタ付き光ファイバにより第１の光送受信器２Ａに接続され、端末１にて処理された、第１の光送受信器２Ａから出力された光通信信号が入力される。
第２のOUTポート１０Ｏｃは、光コネクタ付き光ファイバにより第２の光通信ネットワークを構成する光伝送路に接続され、当該光伝送路を介して、Add/Dropステートの時、第２のADDポート１０Ｉｄに入力された光通信信号を、Bypassステートの時、第２のINポート１０Ｉｃに入力された光通信信号を、光通信局Ｂに出力する。

光スイッチ素子１０は、導波路構成部１１とステート設定部１２を有する。
導波路構成部１１は、入力ポートの数がＭ（１以上の自然数）、出力ポートの数がＮ（２以上の自然数）であり、Ｍ個の入力ポートに対応したＭ個の導波路及びＮ個の出力ポートに対応したＮ個の導波路を有し、ステート設定部１２の動作によりAdd/Drop光経路とBypass光経路の内のいずれか一方の光経路に切り替える。

実施の形態１では、導波路構成部１１は、４つの入力ポートと４つの出力ポートと、一端が８つのポートそれぞれに接続され、他端が中央に配置される８つの導波路と、８つの導波路の中央に配置される経路変更部を有する。
４つの入力ポートは第１のINポート１０Ｉａと第１のADDポート１０Ｉｂと第２のINポート１０Ｉｃと第２のADDポート１０Ｉｄであり、４つの出力ポートは第１のOUTポート１０Ｏａと第１のDROPポート１０Ｏｂと第２のOUTポート１０Ｏｃと第２のDROPポート１０Ｏｄである。

導波路構成部１１は、経路変更部により８つの導波路の光接続関係を変更し、Add/Dropステートの時、図２に示すAdd/Drop光経路を形成し、Bypassステートの時、図３に示すBypass光経路を形成し、切替可否診断時に、４つの出力ポートの内の少なくとも一つの出力ポートから診断用光信号を重畳させた光通信信号を出力する。
切替可否診断時に、出力ポートから出力される光通信信号は、光通信信号自身の光パワーを光通信信号の周波数より低い周波数である診断用駆動信号により変調された信号光である。

ステート設定部１２は、制御部２０からの駆動信号を受け、導波路構成部１１の経路変更部に対して入力ポートと出力ポートの光結合関係を切り替えさせる、つまり、Add/Drop光経路とBypass光経路のいずれかの光経路に切り替えさせる動作を行う。
また、ステート設定部１２は、導波路構成部１１に対して切替可否診断時に少なくとも一つの出力ポートから診断用光信号を重畳させた光通信信号を出力させる動作を行う。

要するに、光スイッチ素子１０は、制御部２０からの駆動信号に応じてステート設定部１２が動作し、ステート設定部１２が導波路構成部１１における可動部を機械的に移動又は回転あるいは電気的に変異させることで、入力ポートと出力ポートの光結合関係（光経路）を切り替える光モジュールである。
光スイッチ素子１０は、好適には波長選択性を持たず複雑な制御が不要な構造を有した光スイッチ素子であればよい。

光スイッチ素子１０は、例えば、この分野において通常知られている、リレー式の機械式光スイッチ素子、静電駆動型などの微小電気機械システム（ＭＥＭＳ: Micro Electro-Mechanical Systems）式光スイッチ素子、光干渉による光導波路型光スイッチ素子（シリコンベースの光デバイス：Si-Ph）、非機械的に光位相を制御して干渉させるなどして光経路を切り替える干渉計型光スイッチ素子等である。

ＭＥＭＳ式光スイッチ素子又はリレー式の機械式光スイッチ素子を用いた場合、導波路構成部１１は空間光学系やファイバから成る、もしくは半導体基板上に形成された導波路、及び可動(マイクロ)ミラー、プリズム、ファイバなどの可動部を有する可動光学部品であり、ステート設定部１２は静電アクチュエータ、電磁リレー、ソレノイドモータなどの導波路構成部１１の可動部を変異させる光経路切替手段である。
また、光導波路型光スイッチ素子は、導波路構成部１１は半導体基板上に形成された導波路及び可動部である光位相シフト部を有し、ステート設定部１２は光位相シフト部に電圧を加える光経路切替手段である。

ＭＥＭＳ式光スイッチ素子又は機械式光スイッチ素子は、例えば、駆動信号により静電アクチュエータが変位し、複数の導波路の他端が配置される中央に配置され、静電アクチュエータの先に付いた可動ミラーが静電アクチュエータの動作により挿抜されることにより光経路を切り替える構造を有する。
なお、ＭＥＭＳ式光スイッチ素子又は機械式光スイッチ素子は、光結合効率向上及び光クロストーク抑制、並びに光反射防止などのために、レンズ及びコリメータなどパッシブ光部品が含まれていてもよい。

制御部２０は、端末１からの駆動指令信号を受け、光スイッチ素子１０のステート設定部１２に通常動作時は駆動信号を、切替可否診断時は診断用駆動信号を供給する。
制御部２０は切替可否診断装置３０に駆動状態信号を出力する。
制御部２０からの駆動信号は、光スイッチ素子１０の内部構造及び特性により決定され、端末１が運用中及び非運用中の通常動作において、ステート設定部１２が導波路構成部１１に対してAdd/Drop光経路及びBypass光経路のいずれかの光経路を保持又はAdd/Drop光経路とBypass光経路との切り替えに十分な電力を供給する電気信号である。

また、制御部２０からの診断用駆動信号は、光通信信号に光通信信号の周波数より低い周波数である診断用光信号を重畳させるのに十分な電気信号である。
制御部２０からの駆動状態信号は、光スイッチ素子１０が通常動作であるか、切替可否診断動作であるかを示す電気信号である。

通常動作時における制御部２０からの駆動信号とステート設定部１２及び導波路構成部１１並びに２つのステートにおける光経路の出力（パワー）との関係について図４を用いて説明する。
端末１からの駆動指令信号がBypassステートを指令すると、制御部２０からの駆動信号はＬｏｗレベルの駆動信号をステート設定部１２に供給し、ステート設定部１２は導波路構成部１１の光経路をBypass光経路に保持させる動作をする。
駆動信号のＬｏｗレベルは、Bypassステートを安定して保持するのに十分な直流又は交流の電圧Ｖ_LOW ［Ｖ］又は接地電位、あるいは無給電時にBypassステートをもたらす無印加信号の電位である。

導波路構成部１１の光経路をBypass光経路に保持されることにより、入力ポートと出力ポートとの光パワーの関係は次のようになる。
なお、説明の煩雑さをなくし理解されやすいように、光挿入損失及び光クロストーク、並びに光反射その他の影響については考慮せずに説明する。したがって、０％、１００％として説明するが、０％、１００％そのものを示しているのではなく概略０％、概略１００％を示している。

第１のINポート１０Ｉａに入力された光通信信号の光パワーに対して第１のDROPポート１０Ｏｂへの光パワーは０％、第１のOUTポート１０Ｏａへの光パワーは１００％である。
第２のINポート１０Ｉｃに入力された光通信信号の光パワーに対して第２のDROPポート１０Ｏｄへの光パワーは０％、第２のOUTポート１０Ｏｃへの光パワーは１００％である。

第１のADDポート１０Ｉｂに入力された光通信信号の光パワーに対して第１のOUTポート１０Ｏａへの光パワーは０％、第２のDROPポート１０Ｏｄへの光パワーは０％又は１００％である。
第２のADDポート１０Ｉｄに入力された光通信信号の光パワーに対して第２のOUTポート１０Ｏｃへの光パワーは０％、第１のDROPポート１０Ｏｂへの光パワーは０％又は１００％である。

入力ポートに対して１００％の光パワーを示す出力ポート、この例では第１のOUTポート１０Ｏａ及び第２のOUTポート１０ＯｃをBypass光経路の出力と呼ぶ。
図４において（Ｉ）で示す領域がBypassステートの領域であり、破線ＢによりBypass光経路の出力を現わしており、出力ポートからの光パワーを１００％として示している。
この時、Add/Drop光経路が形成されていないので、実線Ａで示すように、Add/Drop光経路の出力は０％として示している。
すなわち、Bypassステートにおいて、Bypass光経路は入力ポートに入力された光通信信号の光パワーが出力ポートに１００％伝搬され、光通信局Ｂと光通信局Ｃとの間で光通信信号のやり取りが行われる。

端末１からの駆動指令信号がAdd/Dropステートを指令すると、制御部２０からの駆動信号はＨｉｇｈレベルの駆動信号をステート設定部１２に供給し、ステート設定部１２は導波路構成部１１の光経路をAdd/Drop光経路に保持させる動作をする。
駆動信号のＨｉｇｈレベルは、Add/Dropステートを安定して保持するのに十分な直流又は交流の電圧Ｖ_HIGH ［Ｖ］である。

第１のINポート１０Ｉａに入力された光通信信号の光パワーに対して第１のDROPポート１０Ｏｂへの光パワーは１００％、第１のOUTポート１０Ｏａへの光パワーは０％である。
第２のINポート１０Ｉｃに入力された光通信信号の光パワーに対して第２のDROPポート１０Ｏｄへの光パワーは１００％、第２のOUTポート１０Ｏｃへの光パワーは０％である

第１のADDポート１０Ｉｂに入力された光通信信号の光パワーに対して第１のOUTポート１０Ｏａへの光パワーは１００％、第２のDROPポート１０Ｏｄへの光パワーは０％である。
第２のADDポート１０Ｉｄに入力された光通信信号の光パワーに対して第２のOUTポート１０Ｏｃへの光パワーは１００％、第１のDROPポート１０Ｏｂへの光パワーは０％である。

入力ポートに対して１００％の光パワーを示す出力ポート、この例では第１のDROPポート１０Ｏｂ、第２のDROPポート１０Ｏｄ、第１のOUTポート１０Ｏａ、及び第２のOUTポート１０ＯｃをAdd/Drop光経路の出力と呼ぶ。

図４において（II）で示す領域がAdd/Dropステートの領域であり、実線ＡによりAdd/Drop光経路の出力を現わしており、出力ポートからの光パワーを１００％として示している。
この時、Bypass光経路が形成されていないので、破線Ｂで示すように、Bypass光経路の出力は０％として示している。
すなわち、Add/Dropステートにおいて、Add/Drop光経路は入力ポートに入力された光通信信号の光パワーが出力ポートに１００％伝搬され、光通信局Ａは光通信局Ｂ及び光通信局Ｃとの間で光通信信号のやり取りが行われる。

切替可否診断時に、Add/Dropステートにおいて、図５に示すように、Add/DropステートにおけるAdd/Drop光経路の出力である光通信信号の信号レベル（光パワー）の値と、Add/Dropステート領域（II）に入る直前の偏移領域（III）におけるAdd/Drop光経路の出力である光通信信号の信号レベル（光パワー）の値との間の変域Ｗを変化する診断用光信号Ｔ_Ｌ１がAdd/Drop光経路の出力である光通信信号に重畳するように、制御部２０が診断用駆動信号である診断用電気信号Ｔ_Ｅを光スイッチ素子のステート設定部１２に出力する。
すなわち、診断用電気信号Ｔ_Ｅは、Add/Dropステートを安定して保持するのに十分な電圧Ｖ_HIGH ［V］と、Ｖ_HIGH ［V］から設定電圧低く、Ｖ_LOW ［Ｖ］より高い下限電圧Ｖ_ＭＩＤ［V］の間を変化する交流信号である。

偏移領域（III）は、図５に示すように、Bypassステート領域（Ｉ）とAdd/Dropステート領域（II）との間にBypassステートからAdd/Dropステートに変化する領域を指す。
また、切替可否診断のタイミング、つまり、診断用電気信号Ｔ_Ｅをステート設定部１２に供給するタイミングは、この例では、制御部２０が決定しており、一定期間経過後毎に自律的に定期的に切替可否診断を行っている。なお、端末１からの指令に基づき制御部２０が切替可否診断を実行してもよい。
さらに、切替可否診断はAdd/Dropステートの期間中常時行ってもよい。この場合、制御部２０は、Add/Dropステートの期間中常時、診断用電気信号Ｔ_Ｅをステート設定部１２に供給する。

診断用電気信号Ｔ_Ｅは、光通信信号の周波数より低い周波数であり、第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにおけるカットオフ周波数未満の低い周波数である交流信号又は交流信号に準ずる信号である。
診断用電気信号Ｔ_Ｅを受けたステート設定部１２は、診断用電気信号Ｔ_Ｅに応じてAdd/Drop光経路の出力である光通信信号の領域（II）における信号レベル（光パワー）と領域（III）における信号レベル（光パワー）との間の変域Ｗを変化する診断用光信号Ｔ_Ｌ１をAdd/Drop経路の出力である光通信信号に重畳させ、つまり、光通信信号を診断用光信号Ｔ_Ｌ１により光変調させた光通信信号を導波路構成部１１のAdd/Drop光経路の出力ポートから出力させる。

同時に、図５に示すように、診断用光信号Ｔ_Ｌ１に対して略逆位相の低周波の光信号Ｔ_Ｌ２がBypass光経路の出力ポートからAdd/Drop光経路の出力ポートに対する分配率に基づいて出力される。
すなわち、Add/Drop光経路とBypass光経路との間の光経路で出力光パワーが分配されるように、つまり、Add/Drop光経路の出力の一部がBypass光経路の出力に分配率を変化させて分配されるように、ステート設定部１２からの診断用電気信号Ｔ_Ｅにより低速で導波路構成部１１の可動部が駆動される。
また、Add/Drop光経路の出力における時間平均の光パワーは、Bypass光経路の出力における時間平均の光パワーに対して十分に大きい。

その結果、Add/Drop光経路における各入力ポートへ入力される光通信信号に対する各出力ポート、つまり、第１のADDポート１０Ｉｂに対する第１のOUTポート１０Ｏａ、第１のINポート１０Ｉａに対する第１のDROPポート１０Ｏｂ、第２のADDポート１０Ｉｄに対する第２のOUTポート１０Ｏｃ、第２のINポート１０Ｉｃに対する第２のDROPポート１０Ｏｄから出力される光通信信号に着目すると、入力ポートへ入力される光通信信号に診断用電気信号Ｔ_Ｅに基づく低周波の光強度変調を重畳するようにして出力ポートから低周波の診断用光信号が重畳された光通信信号が出力される。

光通信信号に対する変調信号である診断用光信号Ｔ_Ｌ１及び光信号Ｔ_Ｌ２の周波数と光通信信号の周波数の関係は、周波数スペクトルのイメージを現わす図６に示すように、診断用光信号Ｔ_Ｌ１の周波数は第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにおけるカットオフ周波数未満の低い周波数である。つまり、診断用光信号Ｔ_Ｌ１及び光信号Ｔ_Ｌ２の周波数は光通信信号が占める周波数帯に対して十分に低い周波数に設定されている。

また、診断用光信号Ｔ_Ｌ１及び光信号Ｔ_Ｌ２の振幅（信号パワー）は、光通信信号の振幅（信号パワー）に対して十分に小さい値に設定される。
診断用光信号Ｔ_Ｌ１の変域Ｗは第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにおける受信光パワーの変動範囲内に設定される。
したがって、診断用光信号Ｔ_Ｌ１及び光信号Ｔ_Ｌ２は、二重リング光ネットワークに対して影響を及ぼすことがなく、光通信局における第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにより阻止される周波数であるので、端末１に対しても影響を及ぼさない。

光スイッチ素子１０としてＭＥＭＳ式光スイッチ素子又は機械式光スイッチ素子を用いた場合、診断用電気信号Ｔ_Ｅを受けたステート設定部１２である光経路切替手段が導波路構成部１１である可動光学部品における可動部を機械的に発振又は共振させることによりAdd/Drop光経路の出力である光通信信号に、図５に示す変域で変化する診断用光信号Ｔ_Ｌ１により光強度変調を施す。
この場合、診断用電気信号Ｔ_Ｅの周波数は、光経路切替手段の機械的振動の周波数に対応し、光経路切替手段の機械的構造などから光スイッチ素子１０個体ごとに決定され、例えば、光経路切替手段の機械的振動における共振周波数に対応する。

また、光スイッチ素子１０として光導波路型光スイッチ素子を用いた場合、導波路構成部１１の可動部である光位相シフト部にステート設定部１２から診断用電気信号Ｔ_Ｅの電圧を印加することによりAdd/Drop光経路の出力である光通信信号に、図５に示す変域で変化する診断用光信号Ｔ_Ｌ１により光強度変調を施す。

光スイッチ素子１０の８個のポートそれぞれに対応して光分波器４０が８個配置される。
８個の光分波器に対して共通に説明する場合は、説明の煩雑さを避けけるため、光分波器４０とし、個々に説明する必要がある場合は符号４０の後に区別する符号を付して、以下、説明している。

各光分波器４０は光通信信号の一部を分岐する。各光分波器４０に分岐された一部の光通信信号は切替可否診断装置３０における検知部３１に光ファイバを介して入力される。
各光分波器４０を通過した光通信信号は、二重リング光ネットワークに対して影響を及ぼすことがなく、光通信局における端末１に対しても影響を及ぼさない。
各光分波器４０は一般に知られている光カプラである。

出力側の光分波器４０Ｏａは光スイッチ素子１０の第１のOUTポート１０Ｏａからの光通信信号を一部分岐して第１のネットワークを介して光通信局Ｃに伝搬し、一部分岐した光通信信号を光ファイバを介して検知部３１における第１の光検知部３１－１に伝搬する。
出力側の光分波器４０Ｏｂは光スイッチ素子１０の第１のDROPポート１０Ｏｂからの光通信信号を一部分岐して光ファイバを介して第１の光送受信器２Ａに伝搬し、一部分岐した光通信信号を光ファイバを介して検知部３１における第２の光検知部３１－２に伝搬する。

出力側の光分波器４０Ｏｃは光スイッチ素子１０の第２のOUTポート１０Ｏｃからの光通信信号を一部分岐して第２のネットワークを介して光通信局Ｂに伝搬し、一部分岐した光通信信号を光ファイバを介して検知部３１における第３の光検知部３１－３に伝搬する。
出力側の光分波器４０Ｏｄは光スイッチ素子１０の第２のDROPポート１０Ｏｄからの光通信信号を一部分岐して光ファイバを介して第２の光送受信器２Ｂに伝搬し、一部分岐した光通信信号を、光ファイバを介して検知部３１における第４の光検知部３１－４に伝搬する。

入力側の光分波器４０Ｉａは光通信局Ｂからの光通信信号を一部分岐して光ファイバを介して光スイッチ素子１０の第１のINポート１０Ｉａに伝搬し、一部分岐した光通信信号を光ファイバを介して検知部３１における第６の光検知部３１－６に伝搬する。
入力側の光分波器４０Ｉｂは第２の光送受信器２Ｂからの光通信信号を一部分岐して光ファイバを介して光スイッチ素子１０の第１のADDポート１０Ｉｂに伝搬し、一部分岐した光通信信号を光ファイバを介して検知部３１における第５の光検知部３１－５に伝搬する。

入力側の光分波器４０Ｉｃは光通信局Ｃからの光通信信号を一部分岐して光ファイバを介して光スイッチ素子１０の第２のINポート１０Ｉｃに伝搬し、一部分岐した光通信信号を光ファイバを介して検知部３１における第８の光検知部３１－８に伝搬する。
入力側の光分波器４０Ｉｄは第１の光送受信器２Ａからの光通信信号を一部分岐して光ファイバを介して光スイッチ素子１０の第２のADDポート１０Ｉｄに伝搬し、一部分岐した光通信信号を、光ファイバを介して検知部３１における第７の光検知部３１－７に伝搬する。

切替可否診断装置３０は検知部３１と切替可否診断部３２を備える。
切替可否診断装置３０は制御部２０からの切替可否診断動作を示す駆動状態信号を受けると動作する。
検知部３１は、光スイッチ素子１０の出力ポート、この例では、第１のOUTポート１０Ｏａと第１のDROPポート１０Ｏｂと第２のOUTポート１０Ｏｃと第２のDROPポート１０Ｏｄから出力され、切替可否診断時に光分波器４０Ｏａから光分波器４０Ｏｄにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する。

また、検知部３１は、光スイッチ素子１０の入力ポート、この例では、第１のINポート１０Ｉａと第１のADDポート１０Ｉｂと第２のINポート１０Ｉｃと第２のADDポート１０Ｉｄへ入力される光通信信号を、切替可否診断時に光分波器４０Ｉａから光分波器４０Ｉｄにより一部分岐された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する。

検知部３１における設定した周波数は、第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにおけるカットオフ周波数と同じ周波数である。
したがって、光スイッチ素子１０の出力ポートから出力され、切替可否診断時に光分波器４０Ｏａから光分波器４０Ｏｄにより一部分岐された光通信信号から抽出した診断用電気信号は、基本的には診断用光信号を電気信号に変換した信号となる。
ただ、設置環境に由来する振動などの外乱が生ずると、診断用電気信号にも外乱に基づく信号が含まれる。

また、光スイッチ素子１０の入力ポートへ入力される光通信信号を、切替可否診断時に光分波器４０Ｉａから光分波器４０Ｉｄにより一部分岐された光通信信号から抽出した基準用電気信号は、基本的には無信号、つまり、０電位となる。
ただ、設置環境に由来する振動などの外乱が生ずると、外乱に基づく信号が含まれる。

検知部３１は８つの光分波器４０に対応して第１の光検知部３１－１から第８の光検知部３１－８を有する。
第１の光検知部３１－１は、切替可否診断時に光分波器４０Ｏａにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する。
つまり、第１の光検知部３１－１はAdd/Drop光経路における第１のADDポート１０Ｉｂから第１のOUTポート１０Ｏａへの光経路の光接続状態を客観的に検知する。

第２の光検知部３１－２は、切替可否診断時に光分波器４０Ｏｂにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する。
つまり、第２の光検知部３１－２はAdd/Drop光経路における第１のINポート１０Ｉａから第１のDROPポート１０Ｏｂへの光経路の光接続状態を客観的に検知する。

第３の光検知部３１－３は、切替可否診断時に光分波器４０Ｏｃにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する。
つまり、第３の光検知部３１－３はAdd/Drop光経路における第２のADDポート１０Ｉｄから第２のOUTポート１０Ｏｃへの光経路の光接続状態を客観的に検知する。

第４の光検知部３１－４は、切替可否診断時に光分波器４０Ｏｄにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する。
つまり、第４の光検知部３１－４はAdd/Drop光経路における第２のINポート１０Ｉｃから第２のDROPポート１０Ｏｄへの光経路の光接続状態を客観的に検知する。

第５の光検知部３１－５は、切替可否診断時に光分波器４０Ｉｂにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する。
つまり、第５の光検知部３１－５はAdd/Drop光経路における第１のADDポート１０Ｉｂに入力される光通信信号に含まれる外乱信号を検知する。

第６の光検知部３１－６は、切替可否診断時に光分波器４０Ｉａにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する。
つまり、第６の光検知部３１－６は第１のINポート１０Ｉａに入力される光通信信号に含まれる外乱信号を検知する。

第７の光検知部３１－７は、切替可否診断時に光分波器４０Ｉｄにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する。
つまり、第７の光検知部３１－７はAdd/Drop光経路における第２のADDポート１０Ｉｄに入力される光通信信号に含まれる外乱信号を検知する。

第８の光検知部３１－８は、切替可否診断時に光分波器４０Ｉｃにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する。
つまり、第８の光検知部３１－８は第１のINポート１０Ｉａに入力される光通信信号に含まれる外乱信号を検知する。

第１の光検知部３１－１から第８の光検知部３１－８はそれぞれ、図７に示すように、フォトダイオード（ＰＤ）３１Ａとトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３１Ｂとフィルタ（ＢＰＦ）３１Ｃを有する。

フォトダイオード３１Ａは対応した光分波器４０からの一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電流に基づく電気信号に変換する。
トランスインピーダンスアンプ３１Ｂは、フォトダイオード３１Ａにより電流に変換された電気信号を増幅して電圧に基づく電気信号に変換する。

第１の光検知部３１－１から第４の光検知部３１－４におけるフィルタ３１Ｃそれぞれは、トランスインピーダンスアンプ３１Ｂにより電圧に変換された電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する。
また、第５の光検知部３１－５から第８の光検知部３１－８におけるフィルタ３１Ｃそれぞれは、トランスインピーダンスアンプ３１Ｂにより電圧に変換された電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する。

フィルタ３１Ｃは上限のカットオフ周波数を第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにおけるカットオフ周波数と同じ周波数とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）又はローバスフィルタ（ＬＰＦ）である。
つまり、フィルタ３１Ｃは、カットオフ周波数を第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにおけるカットオフ周波数と同じ周波数以下を通過帯域とし、カットオフ周波数を超える帯域を阻止帯域としている。
従って、光通信信号に基づく電気信号は阻止され、診断用光信号に基づく電気信号は、通過されるため、診断用電気信号又は基準用電気信号がフィルタ３１Ｃによって抽出される。

フィルタ３１Ｃの中心周波数は、光スイッチ素子１０をＭＥＭＳ式光スイッチ素子又は機械式光スイッチ素子とした場合、診断用電気信号Ｔ_Ｅの周波数がステート設定部１２である光経路切替手段の機械的構造などから個体ごとに決定される共振周波数に対応しているため、光経路切替手段固有の機械的振動周波数に基づき設定される。
バンドパスフィルタ又はローバスフィルタはアナログ回路で構成される。

なお、検知部３１は光スイッチ素子1０に内蔵、つまり、導波路構成部１１などが集積される半導体基板上に集積されてモジュール化されるのが好ましい。この場合、集積化される部品は、フォトダイオード３１Ａ、フォトダイオード３１Ａとトランスインピーダンスアンプ３１Ｂ、又はフォトダイオード３１Ａとトランスインピーダンスアンプ３１Ｂとフィルタ３１Ｃである。

また、第１の光検知部３１－１から第８の光検知部３１－８それぞれは、光分波器４０からの一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号の光パワーの内、カットオフ周波数以下の周波数帯域の周波数成分を抽出して電気信号として出力するものであれば、フォトダイオード３１Ａとトランスインピーダンスアンプ３１Ｂとフィルタ３１Ｃにより構成されるものに限らない。

切替可否診断部３２は、検知部３１により抽出された診断用電気信号の振幅値と設定した閾値とを比較し、診断用電気信号の振幅値が閾値以上であると正常、閾値未満であると光経路の切り替えが不可の可能性有と判定する。
切替可否診断部３２は、実施の形態１では、閾値と比較される診断用電気信号の振幅値は、診断用電気信号を抽出した出力ポートでの振幅値と当該出力ポートに対応する入力ポートに対する基準用電気信号の振幅値との差分値である。

切替可否診断部３２は演算部３２１と判定部３２２を有する。
演算部３２１は、検知部３１により抽出された診断用電気信号の振幅値と診断用電気信号を抽出した出力ポートに対応する入力ポートに対する基準用電気信号の振幅値の差分値を求め、差分値を増幅した差分出力を得る。

演算部３２１は、第１の光検知部３１－１により抽出された診断用電気信号の振幅と第５の光検知部３１－５により抽出された基準用電気信号の振幅の第１の差分値を算出し、増幅した第１の差分出力を得る。
第１の差分値は、Add/Drop光経路における第１のADDポート１０Ｉｂから第１のOUTポート１０Ｏａへの光経路における外乱信号を取り除いた第１のOUTポート１０Ｏａから出力された診断用光信号に基づいた診断用電気信号の振幅値に相当する。

演算部３２１は、第２の光検知部３１－２により抽出された診断用電気信号の振幅値と第６の光検知部３１－６により抽出された基準用電気信号の振幅値の第２の差分値を算出し、増幅した第２の差分出力を得る。
第２の差分値は、Add/Drop光経路における第１のINポート１０Ｉａから第１のDROPポート１０Ｏｂへの光経路における外乱信号を取り除いた第１のDROPポート１０Ｏｂから出力された診断用光信号に基づいた診断用電気信号の振幅値に相当する。

演算部３２１は、第３の光検知部３１－３により抽出された診断用電気信号の振幅値と第７の光検知部３１－７により抽出された基準用電気信号の振幅値の第３の差分値を算出し、増幅した第３の差分出力を得る。
第３の差分値は、Add/Drop光経路における第２のADDポート１０Ｉｄから第２のOUTポート１０Ｏｃへの光経路における外乱信号を取り除いた第２のOUTポート１０Ｏｃから出力された診断用光信号に基づいた診断用電気信号の振幅値に相当する。

演算部３２１は、第４の光検知部３１－４により抽出された診断用電気信号の振幅値と第８の光検知部３１－８により抽出された基準用電気信号の振幅値の第４の差分値を算出し、増幅した第４の差分出力を得る。
第４の差分値は、Add/Drop光経路における第２のINポート１０Ｉｃから第２のDROPポート１０Ｏｄへの光経路における外乱信号を取り除いた第２のDROPポート１０Ｏｄから出力された診断用光信号に基づいた診断用電気信号の振幅値に相当する。

判定部３２２は、演算部３２１が得た第１の差分出力から第４の差分出力毎に設定した閾値と比較し、診断用電気信号の振幅値に相当する差分出力が閾値以上であると正常、閾値未満であるとAdd/Dropステート時におけるAdd/Drop光経路とBypassステート時におけるBypass光経路の切り替えが不可の可能性有と判定する。

判定部３２２が光経路の切り替えが不可の可能性有と判定すると使用者に対して通知する。例えば、端末１又は光通信局Ａを介して上位システムへアラームを発報する、あるいは、端末１における警報出力接点電圧レベルを上げる又は電圧レベルを下げる、もしくは、端末１又は上位システムなどに設けたランプを点灯させるなどして外部のシステム又は活用者に通知する。

判定部３２２が光経路の切り替えが不可の可能性有と判定した場合、ステート設定部１２の故障、例えば、光スイッチ素子１０がＭＥＭＳ式光スイッチ素子又は機械式光スイッチ素子であると、電磁リレーなどの可動部にゴミが挟まり動かせない状態で固着が生じている、又は光スイッチ素子１０が光導波路型光スイッチ素子であると光位相シフト部における電気系統に不具合が生じているなどが考えられ、光スイッチ素子１０の故障判断に利用できる。

要するに、判定部３２２が正常、つまり、Add/Drop光経路からBypass光経路への切り替えが可能と判定している限り、光通信局Ａに故障又は停電あるいは点検が生じた際に、光通信局Ａを確実に光スイッチ素子１０により二重リング光ネットワークから確実に切り離すことができる
また、判定部３２２が光経路の切り替えが不可の可能性有と判定すると、速やかに光スイッチ素子１０の故障判断に対応できる。

なお、切替可否診断装置３０は、切替可否診断部３２が、検知部３１が抽出した診断用電気信号の振幅値と基準用電気信号の振幅値との差分値を閾値と比較して切替可否を判定しているが、基準用電気信号を抽出せず、診断用電気信号の振幅値を閾値と比較して切替可否を判定してもよい。
この場合でも、光経路への切り替えの可否を診断用光信号Ｔ_Ｌ１により光強度変調された光通信信号を一部分岐した光通信信号を用いているので、設置環境に由来する振動などの外乱の影響を受け難く、光Add/Drop光経路からBypass光経路への切り替えが可能か否かを十分に判定できる。

また、切替可否診断装置３０は、検知部３１が、第１のOUTポート１０Ｏａと第１のDROPポート１０Ｏｂと第２のOUTポート１０Ｏｃと第２のDROPポート１０Ｏｄの４つの出力ポートから出力され、光分波器４０Ｏａから光分波器４０Ｏｄにより一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号に基づく診断用電気信号として抽出し、全ての診断用電気信号に対して切替可否診断部３２が切替可否を判定しているが、４つの出力ポートの内の少なくとも一つの出力ポートから出力され、光分波器４０により一部分岐された診断用光信号が重畳された光通信信号に基づく診断用電気信号として抽出し、抽出した診断用電気信号に対して切替可否診断部３２が切替可否を判定するものでもよい。

次に、実施の形態１に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置の動作について説明する。
制御部２０が非運用の通常動作であるBypassステートを示す信号を受けると、図４が表す領域（Ｉ）に示すように、ステート設定部１２に対してＬｏｗレベルの駆動信号Ｖ_LOWを供給し、ステート設定部１２は導波路構成部１１の光経路を、図３に示すBypass光経路に保持させる動作をする。
この時、制御部２０が通常動作を示す駆動状態信号を切替可否診断装置３０に出力する。従って、切替可否診断装置３０は動作しない。

また、制御部２０が運用の通常動作であるAdd/Dropステートを示す信号を受けると、図４が表す領域（II）に示すように、ステート設定部１２に対してＨｉｇｈレベルの駆動信号Ｖ_HIGHを供給し、ステート設定部１２は導波路構成部１１の光経路を、図２に示すAdd/Drop光経路に保持させる動作をする。
この時、制御部２０が通常動作を示す駆動状態信号を切替可否診断装置３０に出力する。従って、切替可否診断装置３０は動作しない。

一方、光スイッチ素子１０がAdd/Drop光経路に保持されているAdd/Dropステートにおいて、切替可否診断時、制御部２０が図５に示す診断用電気信号Ｔ_Ｅをステート設定部１２に対して供給すると、Add/Drop光経路の出力ポートから、Add/Drop光経路の出力である光通信信号に、図５に示す変域で変化する診断用光信号Ｔ_Ｌ１により光強度変調が施された光通信信号、つまり、光通信信号に診断用光信号Ｔ_Ｌ１が重畳された光通信信号が導波路構成部１１の出力ポートから出力される。

この時、制御部２０が切替可否診断動作を示す駆動状態信号を切替可否診断装置３０に出力するため、切替可否診断装置３０は活性化され、動作する。
光分波器４０を通過した診断用光信号Ｔ_Ｌ１により光強度変調された光信号は、二重リング光ネットワークに対して影響を及ぼすことがなく光通信が行われ、かつ、診断用光信号Ｔ_Ｌ１の周波数は光通信局における第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂにより阻止される周波数であるので、端末１に対しても影響を及ぼさない。

光分波器４０Ｏａから光分波器４０Ｏｄそれぞれにより一部分岐された光通信信号は、第１の光検知部３１－１から第４の光検知部３１－４それぞれにより、診断用光信号Ｔ_Ｌ１に基づく診断用電気信号が抽出される。
また、光分波器４０Ｉａから光分波器４０Ｉｄそれぞれにより一部分岐された光通信信号は、第５の光検知部３１－５から第８の光検知部３１－８それぞれにより、基準用電気信号が抽出される。

演算部３２１が、第１の光検知部３１－１により抽出された診断用電気信号の振幅と第５の光検知部３１－５により抽出された基準用電気信号の振幅値の差である第１の差分値と、第２の光検知部３１－２により抽出された診断用電気信号の振幅値と第６の光検知部３１－６により抽出された基準用電気信号の振幅値の差である第２の差分値と、第３の光検知部３１－３により抽出された診断用電気信号の振幅値と第７の光検知部３１－７により抽出された基準用電気信号の振幅値の差である第３の差分値と、第４の光検知部３１－４により抽出された診断用電気信号の振幅値と第８の光検知部３１－８により抽出された基準用電気信号の振幅値の差である第４の差分値を得、それぞれの差分値を増幅する。

判定部３２２は、演算部３２１が得た第１の差分出力から第４の差分出力毎に設定した閾値と比較し、診断用電気信号の振幅値に相当する差分出力が閾値以上であると正常、閾値未満であるとAdd/Dropステート時におけるAdd/Drop光経路とBypassステート時におけるBypass光経路の切り替えが不可の可能性有と判定する。
判定部３２２が光経路の切り替えが不可の可能性有と判定すると使用者に対して通知する。

以上のように、実施の形態１に係る光スイッチ素子１０の切替可否診断装置３０は、光スイッチ素子１０の出力ポートから出力された光通信信号の周波数より低い周波数の診断用光信号が重畳された光通信信号から一部分岐された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する検知部３１と、検知部３１により抽出された診断用電気信号の振幅値と閾値とを比較し、診断用電気信号の振幅値が閾値以上であると正常、閾値未満であると光経路の切り替えが不可の可能性有と判定する切替可否診断部３２とを備え、切替可否の判定に光通信信号を変調する低い周波数の診断用光信号を検出して行っているため、外乱の影響を抑制して光スイッチ素子１０の切り替えの可否の判定を行える。
その結果、光スイッチ素子１０の故障判断に利用できる。

実施の形態１に係る光スイッチ素子１０の切替可否診断装置３０は、検知部３１が光スイッチ素子１０の出力ポートに対応する入力ポートに入力される光通信信号から一部分岐された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出し、切替可否診断部３２が検知部３１により抽出された診断用電気信号の振幅値と基準用電気信号の振幅値の差分値を求める演算部３２１と、演算部３２１が求めた差分値と閾値とを比較し、判定する判定部３２２を備えたものとしたので、光通信信号のパワーの揺らぎ及び周囲の振動などの外乱の影響を低減でき、精度の高い光スイッチ素子１０の切り替えの可否の判定を行える。

実施の形態１に係る光スイッチ素子１０の切替可否診断装置３０は、検知部３１をフォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとフィルタを備えた構成としたので、回路構成を簡単にできる。
しかも、フィルタによって抽出された診断用電気信号の振幅値を用いて閾値と比較、判定を行うため、切替可否診断部３２における演算処理が簡易になる。

また、実施の形態１に係る光スイッチ素子１０の切替可否診断装置３０を有する光スイッチ装置１００は切替可否診断装置３と同様の効果を有する。
光スイッチ装置１００は、切替可否の判定に用いる光通信信号を変調する診断用光信号の周波数を第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂそれぞれにおけるカットオフ周波数未満であり、検知部における設定した周波数を第１の光送受信器２Ａ及び第２の光送受信器２Ｂそれぞれにおけるカットオフ周波数未満であるとしているので、光スイッチ素子１０が接続される端末が運用中であっても、光通信を途切れさすことなく、端末１及び通信ネットワークに影響を及ぼさずに光スイッチ素子１０の切り替えの可否の判定を行える。

光スイッチ装置１００は、診断用光信号を光通信信号に重畳させるための診断用駆動信号を、アドドロップステートにおける光経路を保持する電圧と当該保持する電圧から設定電圧低い下限電圧との間を変化する電気信号としているので、光通信信号に光通信信号の周波数より低い周波数である診断用光信号を重畳させるのに十分な電気信号であり、診断用光信号の検出が容易である。

光スイッチ装置１００は、制御部２０がステート設定部１２への診断用駆動信号の供給を自律的に行っているので、切替診断のタイミングを端末１などに影響されることはなく、光スイッチ素子１０単独で行える。

なお、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

本開示に係る光スイッチ素子の切り替え可否を判定する切替可否診断装置は、リレー式の機械式光スイッチ素子及び微小電気機械システム式光スイッチ素子、並びに光導波路型光スイッチ素子の切替可否診断装置として使用できる。
また、本開示に係る切替可否診断装置を有する光スイッチ装置は、光通信ネットワーク、特に、二重リング光通信ネットワークに使用されるバイパス用の光スイッチ装置として好適である。

１ 端末、２Ａ 第１の光送受信器、２Ｂ 第２の光送受信器、１００ 光スイッチ装置、１０ 光スイッチ素子、１１ 導波路構成部、１２ ステート設定部、２０ 制御部、３０ 切替可否診断装置、３１ 検知部、３１－１～３１－８ 第１の光検知部から第８の光検知部、３１Ａ フォトダイオード、３１Ｂ トランスインピーダンスアンプ、３１Ｃ フィルタ、３２ 切替可否診断部、３２１ 演算部、３２２判定部、４０Ｏａ～４０Ｏｄ、４０Ｉａ～４０Ｉｄ 光分波器。

Claims (21)

1. 入力ポートから出力ポートへの光経路が切り替えられる光スイッチ素子の出力ポートから出力された光通信信号の周波数より低い周波数の診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出し、前記診断用電気信号を抽出した前記光スイッチ素子の出力ポートに対応する入力ポートに入力される光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する検知部と、
   前記検知部により抽出された診断用電気信号の振幅値と前記基準用電気信号の振幅値の差分値を設定した閾値と比較し、前記差分値の振幅値が前記閾値以上であると正常、前記閾値未満であると前記光経路の切り替えが不可の可能性有と判定する判定部と、
   を備えた切替可否診断装置。
2. 入力ポートの数がＭ（１以上の自然数）、出力ポートの数がＮ（２以上の自然数）であり、アドドロップステートとバイパスステートの２つのステートのいずれか一方のステートに切り替えられる光スイッチ素子の出力ポートから出力された光通信信号の周波数より低い周波数の診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出し、前記診断用電気信号を抽出した前記光スイッチ素子の出力ポートに対応する入力ポートに入力される光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出する検知部と、
   前記検知部により抽出された診断用電気信号の振幅値と前記基準用電気信号の振幅値の差分値を求める演算部と、前記演算部が求めた差分値と設定した閾値とを比較し、前記差分値の振幅値が前記閾値以上であると正常、前記閾値未満であると前記２つのステートの切り替えが不可の可能性有と判定する判定部を備えた切替可否診断部と、
   を備えた切替可否診断装置。
3. 前記検知部は、
   前記診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力された光通信信号を電気信号に変換するフォトダイオードと、
   前記フォトダイオードにより電流に変換された電気信号を増幅して電圧に基づく電気信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
   前記トランスインピーダンスアンプからの電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出するフィルタと、
   を備えた請求項１又は請求項２に記載の切替可否診断装置。
4. 前記フィルタは前記設定した周波数を上限のカットオフ周波数とするバンドパスフィルタ又はローバスフィルタのいずれかのフィルタである請求項３に記載の切替可否診断装置。
5. 前記フィルタはアナログ電気回路で構成された請求項３又は請求項４に記載の切替可否診断装置。
6. 入力ポートの数がＭ（１以上の自然数）、出力ポートの数がＮ（２以上の自然数）であり、アドドロップステートとバイパスステートの２つのステートがいずれか一方のステートに切り替えられ、Ｍ個の前記入力ポートに対応したＭ個の導波路及びＮ個の前記出力ポートに対応したＮ個の導波路を有する導波路構成部、並びに駆動信号を受けると前記導波路構成部に前記２つのステートのいずれか一方のステートを保持させ、診断用駆動信号を受けると前記導波路構成部にＮ個の前記出力ポートの内の少なくとも一つの出力ポートから出力する光通信信号に前記光通信信号の周波数より低い周波数の診断用光信号を重畳させるステート設定部を有する光スイッチ素子と、
   前記光スイッチ素子における導波路構成部の出力ポートから出力された前記診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する検知部、及び前記検知部により抽出された診断用電気信号の振幅値と設定した閾値とを比較し、前記診断用電気信号の振幅値が前記閾値以上であると正常、前記閾値未満であると前記２つのステートの切り替えが不可の可能性有と判定する切替可否診断部を有する切替可否診断装置と、
   を備えた光スイッチ装置。
7. 前記検知部は、
   前記診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力された光通信信号を電気信号に変換するフォトダイオードと、
   前記フォトダイオードにより電流に変換された電気信号を増幅して電圧に基づく電気信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
   前記トランスインピーダンスアンプからの電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出するフィルタと、
   を備えた請求項６に記載の光スイッチ装置。
8. 第１の光通信ネットワークに接続される第１の入力ポート、第２の光送受信器に接続される第１のアドポート、第２の光通信ネットワークに接続される第２の入力ポート、第１の光送受信器に接続される第２のアドポート、前記第１の光通信ネットワークに接続される第１の出力ポート、前記第１の光送受信器に接続される第１のドロップポート、前記第２の光通信ネットワークに接続される第２の出力ポート、前記第２の光送受信器に接続される第２のドロップポートを有し、アドドロップステートの時、前記第１の入力ポートから前記第１のドロップポートへの光経路及び前記第１のアドポートから前記第１の出力ポートへの光経路並びに前記第２の入力ポートから前記第２のドロップポートへの光経路と前記第２のアドポートから前記第２の出力ポートへの光経路を含むアドドロップ光経路を形成し、バイパスステートの時、前記第１の入力ポートから前記第１の出力ポートへの光経路及び前記第２の入力ポートから前記第２の出力ポートへの光経路を含むバイパス光経路を形成する導波路構成部、駆動信号を受けると前記導波路構成部にアドドロップステート又はバイパスステートのいずれか一方のステートを保持させ、診断用駆動信号を受けると前記導波路構成部に前記第１の出力ポート、前記第１のドロップポート、前記第２の出力ポート、及び前記第２のドロップポートの内の少なくとも１つの出力ポートから出力する光通信信号に前記光通信信号の周波数より低い周波数の診断用光信号を重畳させるステート設定部を有する光スイッチ素子と、
   前記光スイッチ素子における導波路構成部の出力ポートから出力された前記診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力され、入力された光通信信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出する検知部、及び前記検知部により抽出された診断用電気信号の振幅値と設定した閾値とを比較し、前記診断用電気信号の振幅値が前記閾値以上であると正常、前記閾値未満であると前記２つのステートの切り替えが不可の可能性有と判定する切替可否診断部を有する切替可否診断装置と、
   を備えた光スイッチ装置。
9. 前記診断用光信号の周波数は前記第１の光送受信器及び前記第２の光送受信器それぞれにおけるカットオフ周波数未満であり、
   前記検知部における設定した周波数は前記第１の光送受信器及び前記第２の光送受信器それぞれにおけるカットオフ周波数未満である、
   請求項８に記載の光スイッチ装置。
10. 前記検知部は、前記第１の出力ポートから診断用光信号を得た時、前記第１の入力ポート又は前記第１のアドポートに入力される光通信信号から分岐された一部の光通信信号を電気信号に変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出し、前記第１のドロップポートから診断用光信号を得た時、前記第１の入力ポートに入力される光通信信号から分岐された一部の光通信信号を電気信号に変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出し、前記第２の出力ポートから診断用光信号を得た時、前記第２の入力ポート又は前記第２のアドポートに入力される光通信信号から分岐された一部の光通信信号を電気信号に変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出し、前記第２のドロップポートから診断用光信号を得た時、前記第２の入力ポートに入力される光通信信号から分岐された一部の光通信信号を電気信号に変換した電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を基準用電気信号として抽出し、
    前記切替可否診断部は、前記検知部により抽出された診断用電気信号の振幅値と、対応する基準用電気信号の振幅値との差分値を求める演算部と、前記演算部が求めた差分値と前記閾値とを比較し、判定する判定部を備えた、
    請求項８又は請求項９に記載の光スイッチ装置。
11. 前記検知部は、
    前記診断用光信号が重畳された光通信信号から分岐された一部の光通信信号が入力された光通信信号を電気信号に変換するフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードにより電流に変換された電気信号を増幅して電圧に基づく電気信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記トランスインピーダンスアンプからの電気信号から設定した周波数以下の周波数の電気信号を診断用電気信号として抽出するフィルタと、
    を備えた請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。
12. 前記フィルタは、前記設定した周波数を、前記第１の光送受信器及び前記第２の光送受信器それぞれにおけるカットオフ周波数と同じ周波数を上限のカットオフ周波数するバンドパスフィルタ又はローバスフィルタのいずれかのフィルタである請求項１１記載の光スイッチ装置。
13. 前記フィルタはアナログ電気回路で構成された請求項１１又は請求項１２に記載の光スイッチ装置。
14. 前記フォトダイオードと前記トランスインピーダンスアンプと前記フィルタの内、少なくとも前記フォトダイオードは、前記光スイッチ素子に内蔵された請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。
15. 前記診断用駆動信号は、前記アドドロップステートにおける光経路を保持する電圧と当該保持する電圧から設定電圧低い下限電圧との間を変化する電気信号である請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。
16. 前記ステート設定部に前記診断用駆動信号を供給する制御部を備え、
    前記診断用駆動信号を前記ステート設定部に供給するタイミングは前記制御部が自律的に行っている請求項８から請求項１５のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。
17. 前記ステート設定部に前記診断用駆動信号を供給する制御部を備え、
    前記制御部が前記診断用駆動信号を前記ステート設定部に前記アドドロップステートの期間中常時供給する請求項８から請求項１５のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。
18. 前記光スイッチ素子はリレー式の機械式光スイッチ素子又は微小電気機械システム式光スイッチ素子のいずれかの機械式光スイッチ素子である請求項８から請求項１７のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。
19. 前記診断用駆動信号の周波数は前記機械式光スイッチ素子のステート設定部における機械的振動の周波数に対応して設定される請求項１８に記載の光スイッチ装置。
20. 前記光スイッチ素子はリレー式の機械式光スイッチ素子又は微小電気機械システム式光スイッチ素子のいずれかの機械式光スイッチ素子であり、
    前記診断用駆動信号の周波数は前記機械式光スイッチ素子のステート設定部における機械的振動の周波数に対応して設定され、
    前記フィルタの中心周波数は前記ステート設定部における固有の機械的振動の周波数により設定される、
    請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。
21. 前記光スイッチ素子は光導波路型光スイッチ素子である請求項８から請求項１７のいずれか１項に記載の光スイッチ装置。

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