JP7370085B2 - コア選択スイッチ、及び光ノード装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光信号の空間情報に応じて経路を制御する空間多重光ネットワークを構成する光ノード装置を実現するための技術に関連するものである。
一般に伝送路は、伝送帯域と信号対雑音比のいずれか、あるいは両方を増加させることで、その伝送容量を増加させることが可能である。現在、長距離光ファイバネットワークで広く用いられている光ファイバは、１本の光ファイバ中に１本の単一モードコアが形成されている。これを単一モードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）と呼び、その断面を図１（ａ）に示す。ＳＭＦを伝送路に用いた場合、信号対雑音比を増加するために送信光パワーを一定以上増加させると、光ファイバのコア中の非線形光学効果による波形歪が顕著となる。このため、送信光パワーには上限があり、従って、１本のＳＭＦの容量には物理的な限界があり、長距離伝送用途では、総容量１００Tｂ／ｓ程度が上限だと考えられている。
一方、最新の長距離光ファイバ通信システムの総容量は、すでに～２０Ｔｂ／ｓに達し、インターネットトラフィックの年率２０％～４０％の増加傾向を勘案すると、現状の単一モードファイバに変わる新しい光ファイバ技術が必要との共通認識が醸成されている（非特許文献１）。
新しい光ファイバとして、複数のＳＭＦを束ねて用いる光ファイバ束（ＳＭＦ－Ｂ：SMF Bundle）、一本の光ファイバにコア間結合のない（実用上、無視できる程度にコア間結合が小さい）複数の単一モードコアを配置した非結合マルチコアファイバ（ＵＣ－ＭＣＦ：Uncoupled Multi Core Fiber）（図１の（ｂ））、一本のコアで数個の伝搬モードを伝搬可能とするフューモードファイバ（ＦＭＦ：Few Mode Fiber）（図１の（ｃ））、複数の近接配置した単一モードコアにより複数のスーパーモードを伝搬可能とする結合コアファイバ（ＣＣＦ：Coupled Core Fiber）（図１の（ｄ））、及びそれらを組み合わせた構造（図１の（ｅ）、（ｆ））が提案されている。
これらの光ファイバは、光ファイバ束内ならびに光ファイバ内に複数の空間伝搬モード（ＳＭＦ－ＢならびにＭＣＦでは複数の単一モードコア，ＦＭＦでは，マルチモードコア内の複数の伝搬モード）を空間軸方向に多重することから、空間分割多重（ＳＤＭ：Spatial Division Multiplexing）ファイバと総称される。ＳＤＭファイバでは、単一の空間伝搬モード内に波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）された波長の数と空間伝搬モード数の積で表される数の光チャネルを伝送することができる。ＳＤＭファイバは伝搬する空間モード間の結合の有無により、非結合タイプと結合タイプの２つに分類される。伝搬モード間に結合があると、伝搬モードは異なるが同一波長である光チャネル間にクロストークが発生するが、この場合、混合した複数の同一波長光チャネルは、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）処理により分離される。ＳＭＦ－ＢならびにＵＣ－ＭＣＦは非結合型、ＦＭＦならびにＣＣ－ＭＣＦは、結合型に分類される。
このようなＳＤＭファイバからなる将来の光ネットワークにおいて用いる光ノード装置として、光ノード装置に接続された光リンクを空間多重かつ波長多重されて伝搬した複数の光チャネルを一旦分離し、最終目的地に応じて経路振り分けして適切な光リンクに多重化する、波長軸と空間軸における多重・分離・経路振り分け機能を有する光ノード装置が多数提案されている（非特許文献２）。
一方、ルータ等のインターフェース速度は年率４０％前後の高い伸びを維持しており、最新の商用ルータブレードのＩＦ速度は１．２Ｔｂ／ｓ（１００Ｇｂ／ｓ×１２）に達している。従って、超高速クライアントインターフェースを光ネットワークに収容するための光インターフェースも年率４０％で大容量化する必要がある。２０１０年における光インターフェース速度１００Ｇｂ／ｓからの外挿に基づくと、光伝送システムに必要なインターフェース速度は、２０２４年には１０Ｔｂ／ｓを超えると予想されている（非特許文献３）。
同時に、光伝送システムのシステム容量も年率４０％で増加する必要があるので、２０２４年には光伝送システムのシステム容量は１Ｐｂ／ｓが必要になると予想される。これは現行の単一モード光ファイバ容量の物理限界（～１００Ｔｂ／ｓ）を大幅に超えることから、隣接光ノード間は大量の空間レーンが必要となる。各種ＳＤＭファイバの実現に必要な技術の難易度と経済性の観点から、当初は従来のＳＭＦの束あるいは非結合ＭＣＦが使用され、その後、コアのマルチモード化が進むと考えられる。
ところで、長距離伝送が可能なＤＰ－ＱＰＳＫ変調方式の１０Ｔｂ／ｓ光信号は少なくとも３．２ＴＨｚの光スペクトルを専有するので、これは，例えばＣバンドの全帯域幅（４．４THｚ）に光チャネルを１チャネルしか収容できないことを意味している。もちろん、伝送距離の大幅な短縮と引き換えに周波数利用効率に優れた高次変調方式を採用することも可能であるが、年率４０％で増加するインターフェース速度を勘案すると、それにより得られる猶予は高々数年である。従って、２０２４年以降の近い将来には、非特許文献２で記述されている波長軸と空間軸における多重・分離・経路振り分け機能を有する光ノード装置ではなく、空間軸だけで経路振り分けを行う光ノード装置が経済的、技術的な合理性を獲得すると考えられる。
P. J. Winzer, "Scaling optical fiber networks: challenges and solutions," OPTICS & PHOTONICS NEWS, March 2015, pp. 28-35. D. M. Marom and M. Blau, "Switching solutions for WDM- SDM optical networks," IEEE Commun. Mag., vol. 53, no. 2, pp. 60-68, 2015. P. J Winzer and D. T Neilson, "From scaling disparities to integrated parallelism: A decathlon for a decade," J. of Lightwave Technol., vol. 35, no. 5, pp. 1099-1115, 2017. A. A. M. Saleh and J. M. Simmons, "Architectural principles of optical regional and metropolitan access networks," J. of Lightwave Technol., vol. 17, no. 12, pp. 2431-2448, 1999. M. Jinno, "Spatial channel network (SCN) architecture employing growable and reliable spatial channel cross-connects toward massive SDM era," in Photonics in Switching and Computing (PSC) 2018, paper Fr3B.5, 2018.
図２は、従来技術に基づくファイバクロスコネクトアーキテクチャであり（非特許文献４）、光スイッチ故障に備えて、超多ポートマトリックススイッチが２台、冗長構成で配置されている。本構成は、接続自由度が高いという利点がある一方で、システムの最終局面で必要と想定される最大サイズのマトリクススイッチ２台が、システム導入当初から必要になる（初期設備投資が大きい）という欠点がある。また、光スイッチ故障とリンク故障とにそれぞれ対応する別々の故障救済機構を備える必要があり、装置コストの増大と故障点標定に必要な時間の増大を伴う。マトリクススイッチの必要サイズは
Figure 0007370085000001
 で与えられる。ここで、Ｓｍａｘはリンクあたりの最大空間レーン数、ｄは入力したＳＣｈのうち、そのノードで終端される割合、
Figure 0007370085000002
 は天井関数である。マトリクススイッチに加えて、ＷＤＭレイヤにおける波長グルーミングのために、
Figure 0007370085000003
 個の従来型ＷＸＣが必要である。ここでｇは終端されたＳＣｈのうち、ＷＸＣに接続される割合である。例えば、Ｓｍａｘ＝６４、Ｄ＝４、ｄ＝１／４、ｇ＝１／２の場合、２台の３２０×３２０超多ポートマトリクススイッチが必要となってしまう。
この問題を回避するために、図３に示すようなコア選択スイッチに基づく光ノード装置が提案されている（非特許文献５）。図３に示すように、当該光ノード装置は、入力部１、出力部２、挿入部３、分岐部４を有し、図示のとおりにＭＣＦにより各構成部分間が接続されている。
入力部１を構成している各コア選択スイッチ（ＣＳＳ：Core Selective Switch）は、Ｓ個のコアを有する１本の入力ＭＣＦポートとＳ個のコアを有するＮ本の出力ＭＣＦポートをもち、入力ＭＣＦポートのあるコア（コア番号をａとする）を伝搬してきた光信号を、任意の出力ＭＣＦポートの同一コア番号ａをもつコアに出力する機能が想定されている。以降では、このような機能を有するコア選択スイッチをＳ（１×Ｎ）構成のコア選択スイッチと称する。
このコア選択スイッチを構成要素とする光ノード装置は、その光ノード装置の入出力方路数Ｄ（図３では、３）と等しい数のコア選択スイッチを入力側（入力部１）と出力側（出力部２）にそれぞれ配置することで、ある入力方路（入力ＭＣＦ）のあるコアを伝搬してきた光信号を任意の出力方路（出力ＭＣＦ）の同一コア番号のコアに送出することができる。また、その光ノード装置で挿入される光信号を所望の出力方路（出力ＭＣＦ）の所望のコアに送出でき、その光ノード装置の所望の入力方路（入力ＭＣＦ）の所望のコアを伝搬してきた光信号を分岐して受信することができる。
本アーキテクチャはリンク毎のモジュラリティを有し、現用空間光チャネルと予備空間光チャネルを異なる出力コア選択スイッチに接続するとともに、異なる経路に割り当てることで、光スイッチ故障とリンク故障をいずれも空間光チャネル端切り替えの機構で救済できるという優れた機能をもつ。ただし、これまでコア選択スイッチに基づく光ノードの概念が提案されているのみで、コア選択スイッチの具体的な実現方法は未開発であった。
また、非特許文献５に記載の光ノード装置の分岐挿入部（分岐部４、挿入部３）は、図３（ｂ）に示すように、Ｓ個のコアを有するＭＣＦのコアをＳ本の単一コアファイバのコアに接続するファンイン・ファンアウト（ＦＩＦＯ）部品により構成されるが、この構成では、挿入用ＦＩＦＯのどの単一コアファイバに送信機（Ｔｘ）を接続するかによって、当該送信機の出力光信号が送出される出力ＭＣＦ（光信号の出力方路）と使用されるコアが固定されてしまう。同様に分岐用ＦＩＦＯのどの単一コアファイバに受信機（Ｒｘ）を接続するかによって、当該受信機の入力光信号が伝搬してきた入力ＭＣＦ（光信号の入力方路）と使用されるコアが固定されてしまう。このため、接続を変更するには、物理的に送受信機の接続ポートを差し替える必要が生じ、接続自由度が低いという課題があった。
一般には、光ノード装置に接続する送信機は、遠隔操作により、任意の出力ＭＣＦ（出力方路）の任意のコアに接続でき、受信機は任意の入力ＭＣＦ（入力方路）の任意のコアに接続できることが理想である。できるだけ接続自由度の高い分岐挿入部を有する光ノード装置とこれを可能にするコア選択スイッチの実現が望まれるが、これまでそのような光ノード装置ならびにコア選択スイッチの具体的な実現方法は存在しなかった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチを実現するための技術を提供することを目的とする。
開示の技術によれば、空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
前記空間多重分離部は、Ｓ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズからなるＭＣＦコリメータを複数個、平面上に二次元配置したＭＣＦコリメータアレイであり、
前記光スイッチは、Ｓ個の反射角可変ミラーを前記ＭＣＦ内のコア配置と相似形に平面上に二次元配置した反射角可変ミラーアレイであり、
前記光配線部は、前記ＭＣＦコリメータアレイと前記反射角可変ミラーアレイとの間に配置されたステアリングレンズであり、
前記ＭＣＦコリメータアレイにおける複数のＭＣＦのうち、入力ＭＣＦの各コアから出力された光ビームは、当該コアに対応付けられた反射角可変ミラーに集光した後、所望の出力ＭＣＦの対応するコアに結合するように反射される
ことを特徴とするコア選択スイッチが提供される。
開示の技術によれば、空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチを実現するための技術が提供される。
光ファイバの例を示す図である。 従来の光マトリクススイッチに基づく光ノード装置の構成例を示す図である。 コア選択スイッチに基づく光ノード装置の構成例を示す図である。 実施例１のコア選択スイッチを示す図である。 実施例２のコア選択スイッチを示す図である。 実施例３のコア選択スイッチを示す図である。 実施例３のコア選択スイッチを示す図である。 実施例４のコア選択スイッチを示す図である。 偏波変換素子の例を示す図である。 実施例５のコア選択スイッチを示す図である。 実施例６のコア選択スイッチを示す図である。 ファイバコリメータの例を示す図である。 実施例９のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１０のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１１のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１３の光ノード装置を示す図である。 実施例１３のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１４のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１５の光ノード装置を示す図である。 実施例１５のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１６の光ノード装置を示す図である。 実施例１６のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１７のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１８のコア選択スイッチを示す図である。 実施例１９のコア選択スイッチを示す図である。 実施例２０のコア選択スイッチを示す図である。 実施例２１のコア選択スイッチを示す図である。 実施例２２の光ノード装置を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
なお、以下の説明では、入力ＭＣＦ、出力ＭＣＦなど、「入力」、「出力」を用いて説明を行っているが、これは便宜上、入力部と出力部のうちのどちらか、あるいは挿入部と分岐部のうちのどちらかを仮定し、それに用いられる場合の光の進行方向を想定して「入力」、「出力」を用いたものである。例えば、入力部あるいは挿入部を仮定した説明を行ったコア選択スイッチは、その物として、そのまま、出力部あるいは分岐部にも適用できる。
また、以下の説明では、入力ＭＣＦ、出力ＭＣＦなど、伝送路の光ファイバに接続される光ファイバの部分をコア選択スイッチの構成要素であるとして説明しているが、入力ＭＣＦ、出力ＭＣＦなどを含まない部分をコア選択スイッチと称してもよい。
また、以下の実施例１～２２で説明する様々な技術事項は、矛盾が生じない限り、任意に組み合わせて実施することとしてよい。
また、以下で用いるＳ、Ｄ、Ｍ、Ｎはそれぞれ、０以上の整数である。なお、ＭＣＦの各コアは単一モードのみを伝搬可能な単一モードコアであっても、複数モードを同時に伝搬可能なマルチモードコアであっても、いずれでもよい。また、ＭＣＦは複数の単一コアファイバまたは複数のＭＣＦを束ねた光ファイバ束であってもよい。
（コア選択スイッチの概要）
以下、例えば図３に示すような、空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置において、伝送側である入力部１及び出力部２を構成するコア選択スイッチについて説明する。ここでは概要を説明し、その後に、具体的な構成を実施例を用いて説明する。
当該コア選択スイッチは、空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備える。空間多重分離部は、Ｓ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズからなるＭＣＦコリメータを複数個、直線上あるいは平面上に配置したＭＣＦコリメータアレイである。
光スイッチは、Ｓ個の反射角可変ミラーをＭＣＦ内のコア配置と相似形に配置した反射角可変ミラーアレイである。
光配線部は，ＭＣＦコリメータアレイと反射角可変ミラーアレイの間に配置されたステアリングレンズである。このステアリングレンズにより、入力ＭＣＦの各コアから出力された光ビームは当該コアに対応付けられた反射角可変ミラーに集光した後、所望の出力ＭＣＦの対応するコアに結合するように反射される。以下、コア選択スイッチの実施例を説明する。以下、コア選択スイッチをＣＳＳと呼ぶ。
（実施例１）
図４に、実施例１におけるＣＳＳを示す。実施例１のＣＳＳは、３コア（１入力２出力）ＣＳＳであり、１次元配置ＣＳＳの例である。この実施例においては、S＝３、N=2であるので、S（１×N）構成ＣＳＳの表記法に従って、３（１×２）構成ＣＳＳと表記する。
実施例１におけるＣＳＳでは、空間多重分離部として、入力ＭＣＦ、出力ＭＣＦ１、２、コリメータレンズ１０１～１０３が備えらえ、合計Ｎ＋１個（＝３個）のコリメータレンズ１０１～１０３がコリメータレンズアレイを構成している。各コリメータレンズは、焦点距離ｆ１の凸レンズである。コリメータレンズ１０１は、出力ＭＣＦ１と対向する位置にあり、コリメータレンズ１０２は、入力ＭＣＦと対向する位置にあり、コリメータレンズ１０３は、出力ＭＣＦ２と対向する位置にある。
図示のとおり、各ＭＣＦは３コア（Ｃ１、Ｃ０、Ｃ２）を有し、各コアは単一モードコアである。３コアは図の上下方向の直線上に配置され、３つのＭＣＦ及びコリメータレンズも、上下方向に直線上に配置されている。
図４に示すように、光配線部としてステアリングレンズ１０４が備えられている。ステアリングレンズ１０４は、焦点距離ｆ２の凸レンズである。また、光スイッチとして、コア数Ｓに対応した３つのＭＥＭＳミラー（Ｍ１、Ｍ０、Ｍ２）が、図の上下方向の直線上に、倍率ｆ２／ｆ１のコア配置と相似形に備えられている。図のＭＥＭＳミラーの側からＭＣＦ側を見た場合、３つのＭＣＦ及びそれらのコア、コリメータレンズ１０１、１０２、１０３、３つのＭＥＭＳミラー（Ｍ１、Ｍ０、Ｍ２）は、直線上に並んで見える。
各ＭＥＭＳミラーは、上下方向に光の反射角が可変であるＭＥＭＳ１軸回転ミラーである。また、ＭＥＭＳミラーＭ１、Ｍ０、Ｍ２はそれぞれ、各ＭＣＦのコアＣ２、Ｃ０、Ｃ１に対応付けられている。
実施例１のＣＳＳでは、コリメータレンズに焦点距離ｆ１の凸レンズ、ステアリングレンズに焦点距離ｆ２の凸レンズを使用することで４ｆ系の光学配置になっている。
実施例１のＣＳＳにおいて、入力ＭＣＦのコアＣ１から出力された光ビームは、コリメータレンズ１０２、ステアリングレンズ１０４を経由してＭＥＭＳミラーＭ２に集光し、反射される。ＭＥＭＳミラーＭ２から反射された光ビームは、ミラー角度に応じて、出力ＭＣＦ１又は出力ＭＣＦ２のコアＣ１に結合するように入射する。入力ＭＣＦのコアＣ０から出力された光ビームは、コリメータレンズアレイ１０２、ステアリングレンズ１０４を経由してＭＥＭＳミラーＭ０に集光し、反射される。ＭＥＭＳミラーＭ０から反射された光ビームは、ミラー角度に応じて、出力ＭＣＦ１又は出力ＭＣＦ２のコアＣ０に結合するように入射する。入力ＭＣＦのコアＣ２から出力された光ビームは、コリメータレンズアレイ１０２、ステアリングレンズ１０４を経由してＭＥＭＳミラーＭ１に集光し、反射される。ＭＥＭＳミラーＭ１から反射された光ビームは、ミラー角度に応じて、出力ＭＣＦ１又は出力ＭＣＦ２のコアＣ２に結合するように入射する。
（実施例２）
図５に、実施例２のＣＳＳを示す。実施例２のＣＳＳは、実施例１のＣＳＳと同様に、３コア（１入力２出力）ＣＳＳであり、１次元配置ＣＳＳの例である。ただし、実施例２のＣＳＳは、実施例１におけるコリメータレンズ１０１～１０３に代えて、実効焦点距離ｆ１の０．２５ピッチＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｅｄ－Ｉｎｄｅｘ）レンズ１１１～１１３（アレイを構成）を使用したものである。０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１１～１１３以外の構成については、実施例１と実施例２とで同じである。０．２５ピッチＧＲＩＮレンズをコリメータレンズの一種と考えて、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズをコリメータレンズと称してもよい。
ＧＲＩＮレンズは、屈折率分布型レンズであり、図５に示すとおり、入出射面が平面でありながら、ガラス内の屈折率を連続的に変えることで、レンズとしての集光機能を有している。ＧＲＩＮレンズのＭＣＦ側の端面がＭＣＦに接続されている。
光ビームの入出射は実施例１と同様である。例えば、入力ＭＣＦのコアＣ１から出力された光ビームは、ＧＲＩＮレンズ１１２、ステアリングレンズ１０４を経由してＭＥＭＳミラーＭ２に集光し、反射される。ＭＥＭＳミラーＭ２から反射された光ビームは、ミラー角度に応じて、出力ＭＣＦ１又は出力ＭＣＦ２のコアＣ１に結合するように入射する。入力ＭＣＦのコアＣ０から出力された光ビーム、入力ＭＣＦのコアＣ２から出力された光ビームについても、実施例１と同様である。
（実施例３）
次に、図６～図７を参照して実施例３のＣＳＳを説明する。実施例３のＣＳＳは、ＭＣＦとコリメータレンズ（実効焦点距離ｆ１の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズアレイ）からなるＮ＋１個（＝７個）のＭＣＦコリメータを平面上に二次元配置したものであり、５コア（１入力６出力）ＣＳＳの例であり、５（１×６）構成ＣＳＳと表記される。「平面上」であるとは、ステアリングレンズ１０４の中心の光軸に垂直なある平面上に、ＭＣＦの端面及び０．２５ピッチＧＲＩＮレンズアレイの端面が配置されていることである。なお、実施例３では、空間多重分離部において、実施例２と同様の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズアレイを使用しているが、これは例であり、実施例１と同様のコリメータレンズアレイを使用してもよい。
図６（図７）に示すとおり、それぞれがＭＣＦに接続された７つの実効焦点距離ｆ１の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズが備えられる。７つの０．２５ピッチＧＲＩＮレンズのうち、１つの０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ（Ｆ０のＭＣＦに接続）を中心に配置し、その周りに、六角形を構成するように、６つの０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ（Ｆ１～Ｆ６のＭＣＦに接続）が配置されている。各ＭＣＦは、Ｃ０～Ｃ５の５つのコアを有する。
図６（図７）に示すように、光配線部として焦点距離ｆ２の凸レンズであるステアリングレンズ１０４が備えられる。また、光スイッチとして、コア数Ｓと同数の５つのＭＥＭＳミラー（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ０）が、平面上（ＭＣＦの端面が配置される平面と平行な平面上）に、倍率ｆ２／ｆ１のコア配置と相似形に備えられている。各ＭＥＭＳミラーは、上下・左右方向に光の反射角が可変であるＭＥＭＳ２軸回転ミラーである。また、ＭＥＭＳミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ０はそれぞれ、各ＭＣＦのコアＣ３、Ｃ２、Ｃ１、Ｃ４、Ｃ０に対応付けられている。
７つのＭＣＦのうちどれが入力ＭＣＦであってもよいが、ここでは一例として中央のＭＣＦを入力ＭＣＦとし、その周囲の６つのＭＣＦを出力ＭＣＦとしている。
図６、図７に示すように、例えば、入力ＭＣＦのコアＣ０から出力された光ビームは、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ、ステアリングレンズ１０４を経由してＭＥＭＳミラーＭ０に集光し、反射される。ＭＥＭＳミラーＭ０から反射された光ビームは、ここでは、Ｆ１の出力ＭＣＦのコアＣ０に結合するように入射する。また、例えば、入力ＭＣＦのコアＣ３から出力された光ビームは、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ、ステアリングレンズ１０４を経由してＭＥＭＳミラーＭ１に集光し、反射される。ＭＥＭＳミラーＭ１から反射された光ビームは、ここでは、Ｆ２の出力ＭＣＦのコアＣ３に結合するように入射する。
（実施例４）
図８に、実施例４のＣＳＳを示す。実施例４のＣＳＳは、実施例１において、ＭＥＭＳミラーに代えてＬＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）空間変調器を使用し、コリメータレンズアレイ（コリメータレンズ１０１～１０３）とステアリングレンズ１０４間に偏波ダイバーシティ光学系（具体的には偏波変換素子１０５）を配置したものである。ＬＣＯＳ空間変調器が偏波依存デバイスであることから偏波ダイバーシティ光学系を配置している。なお、図８では例として実施例１のＣＳＳにＬＣＯＳ空間変調器、偏波ダイバーシティ光学系を導入した例を示しているが、他の全ての空間光学系の実施例におけるＣＳＳにＬＣＯＳ空間変調器、偏波ダイバーシティ光学系を導入した構成を採用することができる。
図８に示すように、実施例４のＣＳＳで用いられるＬＣＯＳ空間変調器１０６は、Ｍ１～Ｍ３の３つの領域に分割された領域分割ＬＣＯＳ空間変調器である。また、図９に示すように、偏波変換素子１０５は、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、プリズム、半波長板により構成される。なお、図９の構成は偏波変換素子構成の一例であり、同様の機能が得られるのであれば、別の構成でもよい。
実施例４のＣＳＳにおいて、入力ＭＣＦのコアＣ１から出力された光ビームは、コリメータレンズ１０２、ステアリングレンズ１０４を経由してＬＣＯＳ空間変調器の領域Ｍ２に集光し、反射される。ＬＣＯＳ空間変調器の領域Ｍ２から反射された光ビームは、所望の出力ＭＣＦ（出力ＭＣＦ１又は出力ＭＣＦ２）のコアＣ１に結合するように入射する。入力ＭＣＦのコアＣ０から出力された光ビームならびに入力ＭＣＦのコアＣ２から出力された光ビームに関しても同様である。
（実施例５）
図１０に、実施例５のＣＳＳを示す。実施例５のＣＳＳは、実施例３（二次元配置した５コア（１入力６出力）ＣＳＳ）において、ＭＥＭＳミラーに代えてＬＣＯＳ空間変調器を使用し、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズアレイとステアリングレンズ１０４間に偏波ダイバーシティ光学系（具体的には偏波変換素子１０５）を配置したものである。図１０に示すように、ＬＣＯＳ空間変調器１０７は、５つのコアＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ０に対応した５つの領域（Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１、Ｍ４、Ｍ０）に分割されていて、それぞれ、実施例３におけるＭＥＭＳミラーと同様の役割を果たす。
（実施例６）
図１１に、実施例６のＣＳＳを示す。実施例６のＣＳＳは、実施例１のＣＳＳにおいて、ステアリングレンズ１０４とＭＥＭＳミラーアレイとの間（ＭＥＭＳミラーアレイの直前）に、出力パワー調整機構である可変光減衰器アレイ１０８を備えたものである。本実施例での可変光減衰器は、液晶ベースのものであり、偏波依存性があるので、偏波変換素子１０５を備えている。
図１１に示すとおり、可変光減衰器アレイ１０８は、各ＭＥＭＳミラーに対応する領域を有する。ＭＥＭＳミラーから反射された光ビームは、対応する可変光減衰器の領域を通過することで、強度が調整（減衰）される。これにより、出力ＭＣＦに結合する複数の光ビームの強度を調整することができる。なお、光の強度を測定するモニタ機構を、例えば、コリメータレンズアレイと偏波変換素子１０５との間、あるいは、ＭＣＦとコリメータレンズアレイとの間に備えてもよい。
可変光減衰器を備える構成は、他の実施例で説明する全てのＣＳＳにおいて適用することが可能である。
（実施例７、実施例８）
実施例１～６のコア選択スイッチの入力ＭＣＦ及び出力ＭＣＦとして使用するＭＣＦに関して、これまで、図１２（ａ）（実施例１のファイバコリメータ）に示すような通常のＭＣＦを用いる例（Ｓ＝５）を説明した。なお、先に説明したようにＭＣＦの各コアは、単一モードコアであってもマルチモードコアであっても、どちらでもよい。
これに代えて、実施例７では、図１２（ｂ）に示すように、複数の単一コアファイバを平面上に配置したもの（単一コアファイバ束（ＳＭＦバンドル））を使用する。この場合、コア数Ｓは７であり、これに対応した７個の反射角可変ミラーが倍率ｆ２／ｆ１のコア配置と相似形に備えられる。図１２（ｂ）では、空間多重分離部として、コリメータレンズを使用する例を示しているが、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズを使用する場合にも単一コアファイバ束を使用できる。また、複数の単一コアファイバを直線上に配置した単一コアファイババンドルを使用することとしてもよい。なお、単一コアファイバ束に用いる単一コアファイバは、ＳＭＦであっても、ＦＭＦであっても、どちらでもよい。
また、実施例８では、図１２（ｃ）に示すように、実施例１～６で使用したＭＣＦに代えて、複数のＭＣＦを平面上に配置したもの（ＭＣＦ束（ＭＣＦバンドル））を使用する。この場合、コア数Ｓは３５であり、これに対応した３５個の反射角可変ミラーが倍率ｆ２／ｆ１のコア配置と相似形に備えられる。図１２（ｃ）では、空間多重分離部として、コリメータレンズを使用する例を示しているが、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズを使用する場合にもＭＣＦバンドルを使用できる。また、複数のＭＣＦを直線上に配置したＭＣＦバンドルを使用することとしてもよい。なお、ＭＣＦ束に用いるＭＣＦは，単一モードＭＣＦであっても、マルチモードＭＣＦであっても、どちらでもよい。
なお、単一コアファイババンドルあるいはＭＣＦバンドルは、他の全ての実施例におけるＣＳＳに適用可能である。
（実施例９）
図１３に、実施例９のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳを示す。実施例９のＣＳＳは、空間多重分離部として、Ｓ個のコアを有するＭＣＦをＳ本の単一コアファイバに接続するＦＩＦＯ２０１－１～３を有し、光スイッチとして、Ｓ個の１入力Ｎ出力光スイッチを有する１×Ｎ光スイッチアレイ２０３を備える。また、光配線部２０２を備える。光配線部２０２は、導波路であってもよいし、光ファイバであってもよい。
ＦＩＦＯアレイ２０１を構成するＦＩＦＯのうち、一つを入力側ＦＩＦＯとして用い、残りを出力側ＦＩＦＯとして用いる。
図１３に示す例では、Ｓ＝４、Ｎ＝３であり、４（１×３）構成ＣＳＳである。入力側ＦＩＦＯと４つの１×３光スイッチとが、４つの単一コア導波路により接続されている。なお、単一コア導波路に代えて光ファイバを用いてもよい。
光配線部２０２の単一コア導波路により、各１×３光スイッチが有する３つの出力ポートのそれぞれは、対応する出力側ＦＩＦＯの４つの入力ポートのうち、１×３光スイッチに対応する入力ポートに接続される。
入力側ＦＩＦＯにおいて、ＭＣＦの各コアに対応付けられた出力導波路に出力された光信号は、当該コアに対応付けられた１×３光スイッチにより、所望の出力側ＦＩＦＯに接続されたＭＣＦの対応するコアに結合するようにスイッチされる。
図示するように、ＦＩＦＯの単一コア側のポートの番号を上から１、２、３、４と付けたとすると、例えば、入力側ＦＩＦＯの２番のポートから出力された光は、１×３光スイッチ２０３－２に入力される。仮に、所望の方路が、出力側ＦＩＦＯ２０１－３であるとすると、１×３光スイッチ２０３－２に入力された光は、１×３光スイッチ２０３－２の３つの出力ポートのうち、一番下の出力ポートから出力され、出力側ＦＩＦＯ２０１－３の２番のポートに入力され、出力ＭＣＦにおける対応するコアに結合される。
（実施例１０）
図１４に、実施例１０のＣＳＳを示す。実施例１０のＣＳＳは、実施例９のＣＳＳにおいて、入力側ＦＩＦＯと１×Ｎ光スイッチアレイ２０３との間（１×Ｎ光スイッチアレイ２０３の直前）に、出力パワー調整機構である可変光減衰器（ＶＯＡ）アレイ２０４を備えたものである。可変光減衰器アレイ２０４を構成する各可変光減衰器は各光スイッチの直前に備えられる。
入力側ＦＩＦＯから出力された光は、可変光減衰器によりその強度が調整（減衰）される。これにより、出力ＭＣＦに結合する複数の光の強度を調整することができる。なお、光の強度を測定するモニタ機構を備えてもよい。
（実施例１１）
図１５に、実施例１１のＣＳＳを示す。実施例１１のＣＳＳは、実施例９のＣＳＳにおいて、１×Ｎ光スイッチアレイ２０３と入力側ＦＩＦＯとの間（１×Ｎ光スイッチアレイ２０３の直前）に、Ｓ×Ｓ（ＳはＭＣＦのコア数でり、この場合４）の光スイッチ２０６を備え、更に、１×Ｎ光スイッチアレイ２０３の直後に、出力パワー調整機構である可変光減衰器アレイ２０５を備えたものである。１×Ｎ光スイッチアレイ２０３から出力された光は、可変光減衰器によりその強度が調整（減衰）される。これにより、出力ＭＣＦに結合する複数の光の強度を調整することができる。なお、光の強度を測定するモニタ機構を備えてもよい。
また、４×４光スイッチ２０６を備えたことで、入力側ＦＩＦＯから出力され、単一コア導波路を介して４×４光スイッチ２０６に入力された光を所望の光スイッチ（図１５の２０３－１～２０３－４のうちのいずれか）に入力することができる。これにより、入力側ＦＩＦＯから出力された光を、所望の出力ＭＣＦにおける所望のコアに入力することができる。
（実施例１２）
実施例１２は、図３に示した構成を有する光ノード装置である。ただし、入力部１及び出力部２で使用されるＣＳＳとして実施例１～１１に記載のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳのうちのいずれかのＣＳＳを使用している。前述したように、図３に示す光ノード装置は、入力部１、出力部２、挿入部３、分岐部４を有し、図示のとおりにＭＣＦにより各構成部間が接続されている。
入力部１を構成している各Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳは、Ｓ個のコアを有するＭＣＦと接続される１個の入力ポートと、それぞれがＳ個のコアを有するＭＣＦと接続されるＮ個の出力ポートを有し、入力ポートのあるコア（コア番号をａとする）を伝搬してきた光信号を、任意の出力ＭＣＦポートの同一コア番号ａをもつコアに出力することができる。ＣＳＳの具体的な構成例は実施例１～１１において説明したとおりである。出力部２において使用されるＣＳＳは、入力部１で使用されるＣＳＳと同じものでよい。
実施例１２の光ノード装置は、その光ノード装置の入出力方路数Ｄ（図３では、Ｄ＝３）と等しい数のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳを入力側（入力部１）と出力側（出力部２）にそれぞれ配置することで、ある入力方路（入力ＭＣＦ）のあるコアを伝搬してきた光信号を任意の出力方路（出力ＭＣＦ）の同一コア番号のコアに送出することができる。また、その光ノード装置で挿入される光信号を所望の出力方路（出力ＭＣＦ）の所望のコアに送出でき、その光ノード装置の所望の入力方路（入力ＭＣＦ）の所望のコアを伝搬してきた光信号を分岐して受信することができる。
なお、実施例１～１１に記載のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳにおいて、入力ＭＣＦ（または入力単一コアファイバ束、入力ＭＣＦ束）内の光信号の進行方向は、出力ＭＣＦ（または出力単一コアファイバ束、出力ＭＣＦ束）内の光信号の進行方向と逆向きである。従って、進行方向も含めたコア番号は、入力ファイバと出力ファイバとでは、左右が反転することになる。実施例１２の光ノード装置のように、Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳを入力側と出力側に配置すると、この光ノード装置を通過する光信号（ある入力ＭＣＦからある出力ＭＣＦにルーティングされる光信号）については、Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳを２回通過することになるので、この左右反転が解消される。一方、光ノード装置におけるクライアント側である挿入部３、分岐部４には、図３（ｂ）に示すＦＩＦＯが使用される。ＦＩＦＯを介してそれそれ挿入される光信号と分岐される光信号は、Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳを１回しか通過しないので、Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳにおけるコア番号の左右反転を考慮して、ＦＩＦＯの入力ポートを選択する必要がある。
（実施例１３）
上述したように、実施例１２（図３）の光ノード装置におけるクライアント側である挿入部３、分岐部４には、図３（ｂ）に示すＦＩＦＯが使用される。例えば、出力部２における所望の方路のＭＣＦの所望のコアに光を出したい場合、当該所望の方路のＭＣＦに接続されるＣＳＳに接続されるＦＩＦＯにおける、当該所望のコアに対応する入力ポートに送信機を接続する必要がある。もしも、光を出力する方路あるいはコアを変更したい場合、送信機の接続替えを行う必要があり、手間がかかる。
図１６に、実施例１３の光ノード装置を示す。実施例１３の光ノード装置の入力部３０１、出力部３０２は、実施例１２の光ノード装置の入力部１、出力部２と同じである。実施例１３の光ノード装置では、実施例１２の光ノード装置と異なり、挿入部３０３、分岐部３０４において１入力Ｓ出力ＣＳＳを使用している。以降では、この構成のＣＳＳを１×Ｓ構成ＣＳＳと称する。１×Ｓ構成ＣＳＳを挿入部３０３側に配置することにより、同じ方路でコアを変更する場合でも送信機の接続替えをする必要がない。分岐部３０４側でも同様である。すなわち、送信機と受信機はそれぞれ、接続替えをすることなく、同一方路のＭＣＦの任意のコアにアクセス可能である。
図１７に、実施例１３の１×Ｓ構成ＣＳＳの構成例を示す。図１７は、Ｓ＝５の場合の例を示している。分岐挿入側のＣＳＳは、基本的には伝送側のＣＳＳと同様の構成であり、空間多重分離部、光スイッチ、光配線部を有する。
図１７（ａ）（全体構成）、（ｂ）（ＭＣＦと単一コアファイバの配置）に示すように、実施例１３の１×Ｓ構成ＣＳＳにおいて、空間多重分離部として、入力単一コアファイバ４０２と出力ＭＣＦ４０１が並べられたファイバアレイを有する。図１７（ｃ）（単一コアファイバ内の配置）、（ｄ）（ＭＣＦ内のコア配置）に示すように、単一コアファイバには１つのコアＣ０が存在し、ＭＣＦには５つのコア（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）が存在する。
また、光スイッチとして、ＭＥＭＳ２軸回転ミラー４０４（反射角可変ミラー）（ｅ）を備える。また、光配線部として、ファイバアレイと反射角可変ミラーとの間に配置されたステアリングレンズ４０３を備える。ステアリングレンズ４０３の焦点距離はｆであり、実施例１３のＣＳＳは、２ｆ光学系を構成している。
実施例１３の１×Ｓ構成ＣＳＳにおいて、単一コアを有する入力単一コアファイバ４０２から出力された光ビームは、ＭＥＭＳ２軸回転ミラー４０４に集光した後、出力ＭＣＦ４０１の所望のコアに結合するように反射される。図１７（ａ）は、入力単一コアファイバ４０２と出力ＭＣＦ４０１のコアＣ１を接続する場合の光ビームの軌跡を実線で示している。図１７で説明したような１×Ｓ構成ＣＳＳを実施例１３の光ノード装置の挿入部と分岐部に採用すれば、挿入される光信号と分岐される光信号は、コア番号の左右反転を偶数回（２回）だけ被るので、左右反転が解消される。
なお、図１７に示す例では、光スイッチとしてＭＥＭＳを使用しているが、これは例であり、光スイッチとしてＬＣＯＳ空間変調器を使用してもよい。ＬＣＯＳ空間変調器を使用する場合、例えば、ファイバアレイとステアリングレンズ４０３との間に偏波ダイバーシティ光学素子が備えられる。また、ＭＥＭＳ２軸回転ミラー４０４の前面に可変光減衰器を配置してもよい。
（実施例１４）
図１８は、実施例１４の光ノード装置を示す。実施例１４の光ノード装置の入力部５０１、出力部５０２は、実施例１２の光ノード装置の入力部１、出力部２と同じである。
実施例１４の光ノード装置では、挿入部５０３と分岐部５０４において、Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳと１×Ｓ構成ＣＳＳを使用している。Ｓ（１×Ｎ）ＣＳＳは、実施例１～１１で説明したＣＳＳと同様である。１×Ｓ構成ＣＳＳは実施例１３で説明したＣＳＳである。
図１８に示すように、挿入部５０３は、Ｓ（１×Ｄ）構成ＣＳＳ５０３－１、Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳ５０３－２、１×Ｓ構成ＣＳＳ５０３－３～５０３－５を有する。１×Ｓ構成ＣＳＳ５０３－３～５０３－５それぞれの出力ＭＣＦは、Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳ５０３－２のＭ個（図の例では３つ）の入力ＭＣＦのうちの１つの入力ＭＣＦと接続される。Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳ５０３－２の１つの出力ＭＣＦは、Ｓ（１×Ｄ）構成ＣＳＳ５０３－１の１つの入力ＭＣＦと接続される。分岐部５０４の構成も同様である。
例えば、１×Ｓ構成ＣＳＳ５０３－３に接続された送信機から出力される光は、１×Ｓ構成ＣＳＳ５０３－３の出力ＭＣＦの所望のコアに入力され、Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳ５０３－２の対応する入力ＭＣＦのコアに入力され、Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳ５０３－２からＳ（１×Ｄ）構成ＣＳＳ５０３－１に入力され、所望の出力ＭＣＦから出力される。
実施例１４により、送信機と受信機はそれぞれ、接続替えをすることなく、任意の出力ＭＣＦ／入力ＭＣＦ、任意のコアにアクセス可能である。ただし、コア競合が発生するという制約がある。なお、挿入される光信号と分岐される光信号は、コア番号の左右反転を偶数回（４回）だけ被るので、左右反転が解消される。
（実施例１５）
図１９は、実施例１５の光ノード装置を示す。実施例１５の光ノード装置の入力部６０１、出力部６０２は、実施例１２の光ノード装置の入力部１、出力部２と同じである。
実施例１５の光ノード装置では、挿入部６０３と分岐部６０４において、１入力ＳＤ出力ＣＳＳを使用している。以降、この構成のＣＳＳを１×ＳＤ構成ＣＳＳと称する。挿入部６０３の１×ＳＤ構成ＣＳＳに接続された送信機から出た光は、所望の方路のＭＣＦの所望のコアへ出力できる。
すなわち、実施例１５により、送信機と受信機はそれぞれ、接続替えをすることなく、任意の出力ＭＣＦ／入力ＭＣＦ、任意のコアにアクセス可能である。ただし、挿入部６０３と分岐部６０４において、ＣＳＳのポートの利用効率が低い。
図２０に、実施例１５の１×ＳＤ構成ＣＳＳの構成例を示す。図２０は、Ｄ本の出力ＳコアＭＣＦを有する構成において、Ｓ＝５、Ｄ＝６の場合の例を示している。
図２０（ａ）（全体構成）、（ｂ）（ＭＣＦと単一コアファイバの配置）に示すように、実施例１５の１×ＳＤ構成ＣＳＳにおいて、空間多重分離部として、１つの入力単一コアファイバと６つの出力ＭＣＦを平面上（端面が、光軸に垂直な平面上にある）に配置したファイバアレイ７０１を有する。すなわち、この例では、図２０（ｂ）に示すように、入力単一コアファイバが中心に配置され、その周りに、６角形を形成するように、６つの出力ＭＣＦが配置されている。なお、ファイバアレイ７０１は、１つの入力ＳＭＦと６つの出力ＭＣＦが直線上に配置された構成であってもよい。
図２０（ｃ）（単一コアファイバコア配置）、（ｄ）（ＭＣＦ内のコア配置）に示すように、単一コアファイバには１つのコアＣ０が存在し、ＭＣＦには５つのコア（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）が存在する。光スイッチとして、ＭＥＭＳ２軸回転ミラー７０３（反射角可変ミラー）を備える。
また、光配線部として、ファイバアレイ７０１と反射角可変ミラーとの間に配置されたステアリングレンズ７０２を備える。ステアリングレンズ７０２の焦点距離はｆであり、実施例１５のＣＳＳは、２ｆ光学系を構成している。
実施例１５のＣＳＳにおいて、単一コアを有する入力単一コアファイバから出力された光ビームは、ＭＥＭＳ２軸回転ミラー７０３に集光した後、所望の出力ＭＣＦの所望のコアに結合するように反射される。図２０（ａ）は、入力単一コアファイバと出力ＭＣＦ２のコアＣ１を接続する場合の光ビームの軌跡を実線で示している。
なお、図２０に示す例では、ファイバアレイ７０１の中で単一コアファイバの位置を中央としているが、これは例であり、中央以外に位置してもよい。また、光スイッチとしてＭＥＭＳを使用しているが、これは例であり、光スイッチとしてＬＣＯＳ空間変調器を使用してもよい。ＬＣＯＳ空間変調器を使用する場合、例えば、ファイバアレイ７０１とステアリングレンズ７０２との間に偏波ダイバーシティ光学素子が備えられる。また、例えばＭＥＭＳ２軸回転ミラー７０３の前面に可変光減衰器を配置してもよい。図２０で説明したような１×ＳＤ構成ＣＳＳを実施例１５の光ノード装置の挿入部と分岐部に採用すれば、挿入される光信号と分岐される光信号は、コア番号の左右反転を偶数回（２回）だけ被るので、左右反転が解消される。
（実施例１６）
図２１は、実施例１６の光ノード装置を示す。実施例１６の光ノード装置の入力部８０１、出力部８０２は、実施例１２の光ノード装置の入力部１、出力部２と同じである。
実施例１６の光ノード装置では、挿入部８０３と分岐部８０４において、Ｍ入力ＳＤ出力ＣＳＳを使用している。以降では、この構成のＣＳＳをＭ×ＳＤ構成ＣＳＳと称する。挿入部８０３のＭ×ＳＤ構成ＣＳＳに接続された送信機から出た光は、所望の方路のＭＣＦの所望のコアへ出力できる。
すなわち、実施例１６により、送信機と受信機はそれぞれ、接続替えをすることなく、任意の出力ＭＣＦ／入力ＭＣＦ、任意のコアにアクセス可能である。コア競合は発生せず、入出力部のＣＳＳのポートの利用効率が高い。ただし、Ｍ×ＳＤ構成ＣＳＳは、構成が複雑である。
図２２に、実施例１６のＭ×ＳＤ構成ＣＳＳの構成例を示す。実施例１６の次に、実施例１７、１８としてＭ×ＳＤ構成ＣＳＳのバリエーションを説明する。そこで、ここではまず、実施例１６、１７に共通の構成について説明する。
Ｍ×ＳＤ構成ＣＳＳは、これまでに説明したＣＳＳと同様に、空間多重分離部、光スイッチ、光配線部を有する。
空間多重分離部は、Ｍ個の入力単一コアファイバが接続されたＭ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズとからなる入力ＭＣＦコリメータをＮ個と、Ｓ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズとからなる出力ＭＣＦコリメータをＤ個、直線上あるいは平面上に配置した出力ＭＣＦコリメータアレイとを有する。光スイッチは、ＭＮ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイと、ＳＤ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイである。光配線部は、入力ＭＣＦコリメータと、ＭＮ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイとの間に配置されたステアリングレンズと、出力ＭＣＦコリメータアレイとＳＤ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイの間に配置されたステアリングレンズと、前記２つのミラーアレイの間に配置されたリレーレンズを有する。
この構成において、任意の入力単一コアファイバから出力された光ビームは所望の出力ＭＣＦの所望のコアに結合するように前記の反射角可変ミラーで反射される。
続いて、図２２に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳを説明する。図２２は、Ｍ＝５、Ｎ＝１、Ｓ＝３、Ｄ＝３の場合の例を示している。また、４ｆ光学系（ｆは焦点距離）に基づくレンズの配置例を示している。
図２２に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、空間多重分離部として、ＦＩＦＯ９１２と焦点距離ｆ１のコリメータレンズ９１１からなるＮ個（１個）の入力ＭＣＦコリメータと、３本の３コアを有する出力ＭＣＦとコリメータレンズ９０１～９０３（コリメータレンズアレイ）とからなる出力ＭＣＦコリメータアレイを有する。ＦＩＦＯ９１２は、入力側に５本のＳＭＦを接続し、それらを束ねて、出力側の５コアのＭＣＦに変換する構成を有する。
図２２の例では、出力ＭＣＦ１～３とコリメータレンズ９０１～９０３は、上下方向の直線上に配置されている。ただし、これは例であり、図２０等に示した例と同様に、平面上に配置してもよい。
図２２に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、光スイッチとして、５個のミラーからなるＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９と、９個のミラーからなるＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７を有する。
また、図２２に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、光配線部として、コリメータレンズ９１１とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９との間に配置されたステアリングレンズ９１０（焦点距離ｆ２）と、コリメータレンズアレイ（コリメータレンズ９０１～９０３）とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７との間に配置されたステアリングレンズアレイ（ステアリングレンズ９０４～９０６、焦点距離ｆ２）と、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７との間に配置されたリレーレンズ９０８（焦点距離ｆ３）を有する。
図２２の例において、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９における各ミラーは、いずれか１つの入力単一コアファイバに対応する。具体的には、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９における各ミラーは、上から順に、入力単一コアファイバ５、入力単一コアファイバ４、入力単一コアファイバ３、入力単一コアファイバ２、入力単一コアファイバ１に対応している。
また、図２２の例において、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７における各ミラーは、いずれか１つ出力ＭＣＦのいずれか１つのコアに対応する。具体的には、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７における上から３つずつ、出力ＭＣＦ１、出力ＭＣＦ２、出力ＭＣＦ３に対応する。また、１つの出力ＭＣＦに対応する３つのミラーは、上から、コアＣ３、コアＣ２、コアＣ１に対応する。
図２２のＭ×ＳＤ構成ＣＳＳにおいて、例えば、送信機から入力ＳＭＦ５へ出力された光ビームは、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９における最も上のミラー（入力ＳＭＦ５に対応するミラー）に入射し、当該ミラーにより反射されて、所望の出力ＭＣＦにおける所望のコアに対応する、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７におけるミラーに入射する。ここでは、出力ＭＣＦ３のコアＣ１が所望のコアであり、光ビームは、これに対応する一番下のミラーに入射する。当該ミラーから反射された光ビームは、出力ＭＣＦ３のコアＣ１に結合する。
図２２の例では、光スイッチとしてＭＥＭＳを使用しているが、これは例であり、光スイッチとしてＬＣＯＳ空間変調器を使用してもよい。ただし、ＬＣＯＳ空間変調器を使用する場合には偏波ダイバーシティ光学素子も使用される。また、出力ＭＣＦのコアに入射する光の強度を揃えるために、光の経路上に可変光減衰器を配置してもよい。また、ＭＣＦ内の各コアは、図６、図７に示すような２次元上に配置されてもよい。この場合、ミラーは倍率ｆ２／ｆ１のコア配置と相似形に２次元配置され、２軸の回転自由度（反射角自由度）を持つ。また、ＭＣＦ自体が２次元上に配置されてもよい。その場合、ＭＣＦのコア配置に対応した複数のミラーが、さらに２次元に配置される。
以下、実施例１７、実施例１８で、Ｍ×ＳＤ構成ＣＳＳのバリエーションを説明する。
（実施例１７）
図２３に、実施例１７のＭ×ＳＤ構成ＣＳＳを示す。図２３は、Ｍ＝５、Ｎ＝２、Ｓ＝３、Ｄ＝３の場合の例を示している。また、４ｆ光学系（ｆは焦点距離）に基づくレンズの配置例を示している。
図２３に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、空間多重分離部として、ＦＩＦＯ９５１と焦点距離ｆ１のコリメータレンズ９４１からなる入力ＭＣＦコリメータ及びＦＩＦＯ９５２と焦点距離ｆ１のコリメータレンズ９４２からなる入力ＭＣＦコリメータからなる（２個の入力ＭＣＦコリメータからなる）入力ＭＣＦコリメータアレイと、３本の３コアを有する出力ＭＣＦ１～３とコリメータレンズ９０１～９０３（コリメータレンズアレイ）からなる出力ＭＣＦコリメータアレイを有する。ＦＩＦＯ９５１、ＦＩＦＯ９５２はいずれも、入力側に５本のＳＭＦを接続し、それらを束ねて、出力側の５コアのＭＣＦに変換する構成を有する。
図２３の例では、出力ＭＣＦ１～３とコリメータレンズ９０１～９０３は、上下方向の直線上に配置されている。ただし、これは例であり、図２０等に示した例と同様に、平面上に配置してもよい。
図２３に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、光スイッチとして、１０個のミラーからなるＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９１９と、９個のミラーからなるＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７を有する。
また、図２３に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、光配線部として、コリメータレンズ９４１、９４２とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９１９との間に配置されたステアリングレンズ９３１、９３２（焦点距離ｆ２）と、コリメータレンズアレイ（コリメータレンズ９０１～９０３）とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７との間に配置されたステアリングレンズアレイ（ステアリングレンズ９０４～９０６、焦点距離ｆ２）と、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９１９とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７との間に配置されたリレーレンズ９０８（焦点距離ｆ３）を有する。
図２３の例において、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９１９におけるミラーは、上から５つずつ、ＦＩＦＯ９５１、ＦＩＦＯ９５２に対応する。５つのまとまりにおける各ミラーは、対応するＦＩＦＯのいずれか１つの入力単一コアファイバに対応する。具体的には、例えば、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９１９における上５つの各ミラーは、上から順に、ＦＩＦＯ９５１の入力単一コアファイバ５、入力単一コアファイバ４、入力単一コアファイバ３、入力単一コアファイバ２、入力単一コアファイバ１に対応している。
また、図２３の例において、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７における各ミラーは、いずれか１つの出力ＭＣＦのいずれか１つのコアに対応する。具体的には、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７における上から３つずつ、出力ＭＣＦ１、出力ＭＣＦ２、出力ＭＣＦ３に対応する。また、１つの出力ＭＣＦに対応する３つのミラーは、上から、コアＣ３、コアＣ２、コアＣ１に対応する。
図２３のＭ×ＳＤ構成ＣＳＳにおいて、例えば、送信機から、ＦＩＦＯ９５１の入力単一コアファイバ５へ出力された光ビームは、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９１９における最も上のミラー（入力ＳＭＦ５に対応するミラー）に入射し、当該ミラーにより反射されて、所望の出力ＭＣＦにおける所望のコアに対応する、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７におけるミラーに入射する。ここでは、出力ＭＣＦ３のコアＣ１が所望のコアであり、光ビームは、これに対応する一番下のミラーに入射する。当該ミラーから反射された光ビームは、出力ＭＣＦ３のコアＣ１に結合する。
図２３の例では、光スイッチとしてＭＥＭＳを使用しているが、これは例であり、光スイッチとしてＬＣＯＳ空間変調器を使用してもよい。ただし、ＬＣＯＳ空間変調器を使用する場合には偏波ダイバーシティ光学素子も使用される。また、出力ＭＣＦのコアに入射する光の強度を揃えるために、光の経路上に可変光減衰器を配置してもよい。また、コアとＭＣＦは２次元配置されてもよい。その場合、ミラーは２次元に配置され，２軸の回転自由度（反射角自由度）を持つ。つまり、図２３に示すＳＤ個のミラーが平面上に二次元配置され、ＭＮ個のミラーが平面上に二次元配置される。また、この場合、各ミラーは２軸回転ミラーである。
（実施例１８）
図２４に、実施例１８のＭ×ＳＤ構成ＣＳＳを示す。図２４は、Ｍ＝５、Ｓ＝３、Ｄ＝３の場合の例を示している。また、４ｆ光学系（ｆは焦点距離）に基づくレンズの配置例を示している。
図２４に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、空間多重分離部として、５本のＳＭＦ（９２２）とコリメータレンズアレイ９２１からなる入力ＭＣＦコリメータと、３本の３コアを有する出力ＭＣＦ１～３とコリメータレンズ９０１～９０３（コリメータレンズアレイ）からなる出力ＭＣＦコリメータアレイを有する。
図２４の例では、出力ＭＣＦ１～３とコリメータレンズ９０１～９０３は、上下方向の直線上に配置されている。ただし、これは例であり、図２０等に示した例と同様に、平面上に配置してもよい。
図２４に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、光スイッチとして、５個のミラーからなるＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９と、９個のミラーからなるＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７を有する。
また、図２４に示すＭ×ＳＤ構成ＣＳＳは、光配線部として、コリメータレンズアレイ（コリメータレンズ９０１～９０３）とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７との間に配置されたステアリングレンズアレイ（ステアリングレンズ９０４～９０６、焦点距離ｆ２）と、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９とＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７との間に配置されたリレーレンズ９０８（焦点距離ｆ３）を有する。
図２４の例において、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９における５つのミラーは、上から順に入力単一コアファイバ１、入力単一コアファイバ２、入力単一コアファイバ３、入力単一コアファイバ４、入力単一コアファイバ５に対応している。
また、図２４の例において、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７における各ミラーは、いずれか１つの出力ＭＣＦのいずれか１つのコアに対応する。具体的には、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７における上から３つずつ、出力ＭＣＦ１、出力ＭＣＦ２、出力ＭＣＦ３に対応する。また、１つの出力ＭＣＦに対応する３つのミラーは、上から、コアＣ３、コアＣ２、コアＣ１に対応する。
図２４のＭ×ＳＤ構成ＣＳＳにおいて、例えば、送信機から、入力単一コアファイバ１へ出力された光ビームは、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０９における最も上のミラー（入力ＳＭＦ１に対応するミラー）に入射し、当該ミラーにより反射されて、所望の出力ＭＣＦにおける所望のコアに対応する、ＭＥＭＳ１軸回転ミラーアレイ９０７におけるミラーに入射する。ここでは、出力ＭＣＦ３のコアＣ１が所望のコアであり、光ビームは、これに対応する一番下のミラーに入射する。当該ミラーから反射された光ビームは、出力ＭＣＦ３のコアＣ１に結合する。
図２４の例では、光スイッチとしてＭＥＭＳを使用しているが、これは例であり、光スイッチとしてＬＣＯＳ空間変調器を使用してもよい。ただし、ＬＣＯＳ空間変調器を使用する場合には偏波ダイバーシティ光学素子も使用される。また、出力ＭＣＦのコアに入射する光の強度を調整するために、光の経路上に可変光減衰器を配置してもよい。また、コアとＭＣＦは２次元配置されてもよい。その場合、ミラーは２次元に配置され，２軸の回転自由度（反射角自由度）を持つ。
（実施例１９）
図２５に、実施例１９のＣＳＳを示す。このＣＳＳは、図１６に示した実施例１３の光ノード装置における挿入部３０３及び分岐部３０４において使用される１×Ｓ構成ＣＳＳの例である。
実施例１９のＣＳＳは、空間多重分離部として、Ｓ個のコアを有するＭＣＦをＳ本の単一コアファイバに接続するＦＩＦＯ１００１を有し、光スイッチとして、１×Ｓ光スイッチ１００３を有する。また、光配線部１００２を備える。光配線部１００２は、導波路であってもよいし、光ファイバであってもよい。
図２５に示す例では、Ｓ＝４であり、ＦＩＦＯと１×４光スイッチとが、４つの単一コア導波路により接続されている。なお、単一コア導波路に代えて光ファイバを用いてもよい。
入力単一コアファイバに入力された光は、１×４光スイッチにより、出力ＭＣＦにおける所望のコアに結合するようにスイッチされる。
（実施例２０）
図２６に、実施例２０のＣＳＳを示す。このＣＳＳは、図１９に示した実施例１５の光ノード装置における挿入部６０３及び分岐部６０４において使用される１×ＳＤ構成ＣＳＳの例であり、導波路回路を用いて実現したものである。
実施例２０のＣＳＳは、空間多重分離部として、ＦＩＦＯアレイ１１０１を有し、光スイッチとして、１×ＳＤ光スイッチ１１０３を有する。また、光配線部１１０２を備える。光配線部１１０２は、導波路であってもよいし、光ファイバであってもよい。
図２６に示す例では、Ｓ＝４、Ｄ＝３であり、３つのＦＩＦＯと１×ＳＤ光スイッチ１１０３とが、１２本の単一コア導波路により接続されている。なお、単一コア導波路に代えて光ファイバを用いてもよい。
入力単一コアファイバに入力された光は、１×ＳＤ出力光スイッチ１１０３により、所望の出力ＭＣＦにおける所望のコアに結合するようにスイッチされる。
（実施例２１）
図２７に、実施例２１のＣＳＳを示す。このＣＳＳは、図２１に示した実施例１６の光ノード装置における挿入部８０３及び分岐部８０４において使用されるＭ×ＳＤ構成ＣＳＳである。
実施例２１のＣＳＳは、空間多重分離部として、ＦＩＦＯアレイ１２０１を有し、光スイッチとして、Ｍ×ＳＤ光スイッチ１２０３を有する。また、光配線部１２０２を備える。光配線部１２０２は、導波路であってもよいし、光ファイバであってもよい。
図２７に示す例では、Ｓ＝４、Ｄ＝３、Ｍ＝２であり、３つのＦＩＦＯとＭ×ＳＤ光スイッチ１１０３とが、１２本の単一コア導波路により接続されている。なお、単一コア導波路に代えて光ファイバを用いてもよい。
入力単一コアファイバに入力された光は、Ｍ×ＳＤ光スイッチ１２０３により、所望の出力ＭＣＦにおける所望のコアに結合するようにスイッチされる。
（実施例２２）
図２８は、実施例２２の光ノード装置を示す。図２８は、Ｎ＝Ｄ＝３、Ｍ＝４、Ｓ＝４の場合の例を示している。図２８に示すとおり、実施例２２の光ノード装置は、入力部１３０１、出力部１３０２、挿入部１３０３、分離部１３０４を有する。実施例２２の光ノード装置の入力部１３０１、出力部１３０２は、実施例１２の光ノード装置の入力部１、出力部２と同じである。入力部１３０１及び出力部１３０２で使用されるＣＳＳとして実施例１～１１に記載のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳのうちのいずれを使用してもよい。
入力部１３０１を構成している各Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳは、Ｓ個のコアを有するＭＣＦと接続される１個の入力ポートと、それぞれがＳ個のコアを有するＭＣＦと接続されるＮ（Ｄ）個の出力ポートを有し、入力ポートのあるコア（コア番号をａとする）を伝搬してきた光信号を、任意の出力ＭＣＦポートの同一コア番号ａをもつコアに出力することができる。ＣＳＳの具体的な構成例は実施例１～１１において説明したとおりである。出力部１３０２において使用されるＣＳＳは、入力部１３０１で使用されるＣＳＳと同じものでよい。
実施例２２の光ノード装置は、その光ノード装置の入出力方路数Ｄ（図２８では、Ｄ＝３）と等しい数のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳを入力側（入力部１３０１）と出力側（出力部１３０２）にそれぞれ配置することで、ある入力方路（入力ＭＣＦ）のあるコアを伝搬してきた光信号を切替え先の任意の出力方路（出力ＭＣＦ）の同一コア番号のコアに送出することができる。また、その光ノード装置で挿入される光信号を所望の出力方路（出力ＭＣＦ）の所望のコアに送出でき、その光ノード装置の所望の入力方路（入力ＭＣＦ）の所望のコアを伝搬してきた光信号を分岐して受信することができる。
実施例２２の光ノード装置では、挿入部１３０３と分岐部１３０４のそれぞれにおいて、Ｄ個のＳ（１×Ｍ）構成ＣＳＳとＭ個の１×ＳＤ構成ＣＳＳを備える。Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳは、実施例１～１１で説明したＣＳＳでＮ＝Ｍとしたものである。１×ＳＤ構成ＣＳＳは実施例１５（図２０）及び実施例２０（図２６）で説明したＣＳＳである。
挿入部１３０３におけるＭ個の１×ＳＤ構成ＣＳＳはそれぞれＤ本の出力ＭＣＦと接続し、各出力ＭＣＦは、Ｄ個のＳ（１×Ｍ）構成ＣＳＳのうちの１つのＳ（１×Ｍ）構成ＣＳＳに接続される。Ｄ個のＳ（１×Ｍ）構成ＣＳＳにおける各Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳの出力ＭＣＦは、出力部１３０２における１つのＳ（１×Ｎ）ＣＳＳに接続される。
入力部１３０１のＤ個のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳにおける各Ｓ（１×Ｎ）ＣＳＳの１つの出力ＭＣＦは、分岐部１３０４における１つのＳ（１×Ｍ）構成ＣＳＳに接続される。分岐部１３０４におけるＤ個のＳ（１×Ｍ）構成ＣＳＳはそれぞれＭ本の出力ＭＣＦと接続し、各出力ＭＣＦは、Ｍ個の１×ＳＤ構成ＣＳＳのうちの１つの１×ＳＤ構成ＣＳＳに接続される。
挿入部１３０３の１×ＳＤ構成ＣＳＳに接続された送信機から送信された光は、所望の方路のＭＣＦの所望のコアへ出力される。光は、当該所望の方路のＭＣＦに接続されるＳ（１×Ｍ）構成ＣＳＳを経由して、Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳに接続されるＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳに入力され、当該Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳから出力される。図２８の例では、送信機からの光は、「１×ＳＤ構成ＣＳＳ１３０３－１―＞Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳ１３０３－２―＞Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳ１３０２－３」の経路で進行する。
入力部１３０１に入力されるドロップされる光は、入力部１３０１のＳ（１×Ｎ）構成ＣＳＳから、分岐部１３０４における対応するＳ（１×Ｍ）ＣＳＳを経由して、所望の１×ＳＤ構成ＣＳＳに入力され、受信機に出力される。図２８の例では、ドロップされる光は、「Ｓ（１×Ｎ）構成ＣＳＳ１３０１－１－＞Ｓ（１×Ｍ）構成ＣＳＳ１３０４－２―＞１×ＳＤ構成ＣＳＳ１３０４－３」の経路で進行して受信機に入力される。
実施例２２により、送信機と受信機はそれぞれ、接続替えをすることなく、任意の出力ＭＣＦ／入力ＭＣＦの任意のコアにアクセス可能である。また、コア競合も発生しない。
（実施の形態のまとめ）
以上、説明した技術により、Ｓ個のコアを有する１本の入力ＭＣＦポートとＳ個のコアを有するＮ本の出力ＭＣＦポートをもち、入力ＭＣＦポートのあるコア（コア番号をａとする）を伝搬してきた光信号を、任意の出力ＭＣＦポートの同一コア番号ａをもつコアに出力するコア選択スイッチを実現できる。また、ある入力方路（入力ＭＣＦ）のあるコアを伝搬してきた光信号を任意の出力方路（出力ＭＣＦ）の同一コア番号のコアに送出することができる。また、その光ノード装置で挿入される光信号を所望の出力方路（出力ＭＣＦ）の所望のコアに送出でき、その光ノード装置の所望の入力方路（入力ＭＣＦ）の所望のコアを伝搬してきた光信号を分岐して受信することができる。
本明細書には、少なくとも、下記の各項に記載されたコア選択スイッチ、光ノード装置が開示されている。
（第１項）
空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
前記空間多重分離部は、Ｓ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズからなるＭＣＦコリメータを複数個、直線上あるいは平面上に配置したＭＣＦコリメータアレイであり、
前記光スイッチは、Ｓ個の反射角可変ミラーを前記ＭＣＦ内のコア配置と相似形に配置した反射角可変ミラーアレイであり、
前記光配線部は、前記ＭＣＦコリメータアレイと前記反射角可変ミラーアレイとの間に配置されたステアリングレンズであり、
前記ＭＣＦコリメータアレイにおける複数のＭＣＦのうち、入力ＭＣＦの各コアから出力された光ビームは、当該コアに対応付けられた反射角可変ミラーに集光した後、所望の出力ＭＣＦの対応するコアに結合するように反射される
ことを特徴とするコア選択スイッチ。
（第２項）
前記複数のＭＣＦのうちの出力ＭＣＦの各コアに入力する光パワーを調整する可変光減衰器を備える
ことを特徴とする第１項に記載のコア選択スイッチ。
（第３項）
前記ＭＣＦは、単一コアファイバを直線上あるいは平面上に配置した構成である
ことを特徴とする第１項又は第２項に記載のコア選択スイッチ。
（第４項）
前記ＭＣＦは、複数のＭＣＦを直線上あるいは平面上に配置した構成である
ことを特徴とする第１項又は第２項に記載のコア選択スイッチ。
（第５項）
空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
前記空間多重分離部は、Ｓ個のコアを有するＭＣＦの各コアを単一コア導波路に接続する変換器を複数個備える導波路変換器アレイであり、当該複数の変換器のうちの一つを入力側変換器、残りを出力側変換器として用い、
前記光スイッチは、Ｓ個の１入力多出力光スイッチであり、
前記光配線部は、前記出力側変換器と前記Ｓ個の１入力多出力光スイッチとの間に配置される導波路又は光ファイバであり、
前記入力側変換器において、ＭＣＦの各コアに対応付けられた出力ポートから出力された光は、当該コアに対応付けられた１入力多出力光スイッチにより、所望の出力側変換器に接続されたＭＣＦの対応するコアに結合するようにスイッチされる
ことを特徴とするコア選択スイッチ。
（第６項）
前記１入力多出力光スイッチの各出力又は各入力に可変光減衰器を配置した
ことを特徴とする第５項に記載のコア選択スイッチ。
（第７項）
前記入力側変換器のＳ個の出力ポートと前記Ｓ個の１入力多出力光スイッチのＳ個の入力ポートとの間に、Ｓ×Ｓ光スイッチを配置した
ことを特徴とする第５項又は第６項に記載のコア選択スイッチ。
（第８項）
入力部、出力部、挿入部、及び分岐部を備える光ノード装置であって、
第１項ないし第７項のうちいずれか１項に記載のコア選択スイッチを、前記入力部及び前記出力部のそれぞれにおいて用いる
ことを特徴とする光ノード装置。
（第９項）
空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
前記空間多重分離部は、単一コアを有する入力ＳＭＦと、Ｓ個のコアを有する出力ＳＭＦバンドルあるいは出力ＭＣＦをＤ個とを、直線上あるいは平面上に配置したファイバアレイであり、
前記光スイッチは、反射角可変ミラーであり、
前記光配線部は、前記ファイバアレイと、前記反射角可変ミラーとの間に配置されたステアリングレンズであり、
前記入力ＳＭＦから出力された光ビームは、前記反射角可変ミラーに集光した後、所望の出力ＳＭＦバンドルあるいは出力ＭＣＦの所望のコアに結合するように反射される
ことを特徴とするコア選択スイッチ。
（第１０項）
空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
前記空間多重分離部は、Ｍ個の入力ＳＭＦが接続されたＭ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズとからなる入力ＭＣＦコリメータをＮ個と、Ｓ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズとからなる出力ＭＣＦコリメータをＤ個、直線上あるいは平面上に配置した出力ＭＣＦコリメータアレイとを有し、
前記光スイッチは、ＭＮ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイと、ＳＤ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイとを有し、
前記光配線部は，前記入力ＭＣＦコリメータと、前記ＭＮ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイとの間に配置されたステアリングレンズと、前記出力ＭＣＦコリメータアレイと、前記ＳＤ個の反射角可変ミラーからなるミラーアレイとの間に配置されたステアリングレンズと、前記２つのミラーアレイとの間に配置されたリレーレンズとを有し、
任意の入力ＳＭＦから出力された光ビームは、所望の出力ＭＣＦの所望のコアに結合するように、前記光スイッチを構成する反射角可変ミラーで反射される
ことを特徴とするコア選択スイッチ。
（第１１項）
空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
前記空間多重分離部は、Ｓ個のコアを有するＭＣＦの各コアを単一コア導波路に接続する出力側変換器をＤ個備える導波路変換器アレイであり、
前記光スイッチは、Ｍ個の入力ＳＭＦに接続されるＭ入力ＳＤ出力光スイッチであり、
前記光配線部は、前記導波路変換器アレイとＭ入力ＳＤ出力光スイッチとの間に配置される導波路又は光ファイバであり、
入力ＳＭＦから前記Ｍ入力ＳＤ出力光スイッチに入力された光は、当該Ｍ入力ＳＤ出力光スイッチにより、所望の出力側変換器に接続されたＭＣＦの所望のコアに結合するようにスイッチされる
ことを特徴とするコア選択スイッチ。
（第１２項）
入力部、出力部、挿入部、及び分岐部を備える光ノード装置であって、
第９項ないし第１１項のうちいずれか１項に記載のコア選択スイッチを、前記挿入部及び前記分岐部のそれぞれにおいて用いる
ことを特徴とする光ノード装置。
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本特許出願は２０１９年２月２７日に出願した日本国特許出願第２０１９－０３４６０２号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－０３４６０２号の全内容を本願に援用する。
１、３０１、５０１、６０１、８０１、１３０１ 入力部
２、３０２、５０２、６０２、８０２、１３０２ 出力部
３、３０３、５０３、６０３、８０３、１３０３ 挿入部
４、３０４、５０４、６０４、８０４、１３０４ 分岐部

Claims (8)

  1. 空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
    空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
    前記空間多重分離部は、Ｓ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズからなるＭＣＦコリメータを複数個、平面上に二次元配置したＭＣＦコリメータアレイであり、
    前記光スイッチは、Ｓ個の反射角可変ミラーを前記ＭＣＦ内のコア配置と相似形に平面上に二次元配置した反射角可変ミラーアレイであり、
    前記光配線部は、前記ＭＣＦコリメータアレイと前記反射角可変ミラーアレイとの間に配置されたステアリングレンズであり、
    前記ＭＣＦコリメータアレイにおける複数のＭＣＦのうち、入力ＭＣＦの各コアから出力された光ビームは、当該コアに対応付けられた反射角可変ミラーに集光した後、所望の出力ＭＣＦの対応するコアに結合するように反射される
    ことを特徴とするコア選択スイッチ。
  2. 前記複数のＭＣＦのうちの出力ＭＣＦの各コアに入力する光パワーを調整する可変光減衰器を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載のコア選択スイッチ。
  3. 前記ＭＣＦは、単一コアファイバを平面上に二次元配置した構成である
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコア選択スイッチ。
  4. 前記ＭＣＦは、複数のＭＣＦを平面上に二次元配置した構成である
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコア選択スイッチ。
  5. 入力部、出力部、挿入部、及び分岐部を備える光ノード装置であって、
    請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のコア選択スイッチを、前記入力部及び前記出力部のそれぞれにおいて用いる
    ことを特徴とする光ノード装置。
  6. 入力部、出力部、挿入部、及び分岐部を備える光ノード装置であって、
    請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のコア選択スイッチを、前記入力部及び前記出力部のそれぞれにおいて用い、
    前記挿入部及び前記分岐部のそれぞれにおいて第２コア選択スイッチを用い、
    前記第２コア選択スイッチは、
    空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
    前記空間多重分離部は、単一コアを有する入力ＳＭＦと、Ｓ個のコアを有する出力ＭＣＦをＤ個とを、平面上に二次元配置したファイバアレイであり、
    前記光スイッチは、２軸回転の反射角可変ミラーであり、
    前記光配線部は、前記ファイバアレイと、前記反射角可変ミラーとの間に配置された１つのみのステアリングレンズであり、前記ステアリングレンズの焦点距離をｆとした場合に、前記２軸回転の反射角可変ミラーは前記ステアリングレンズからｆの距離に配置され、前記ファイバアレイは前記ステアリングレンズからｆの距離に配置され、前記第２コア選択スイッチは２ｆ光学系を構成し、
    前記入力ＳＭＦから出力された光ビームは、前記反射角可変ミラーに集光した後、所望の出力ＭＣＦの所望のコアに結合するように反射される
    ことを特徴とする光ノード装置。
  7. 空間チャネル光ネットワークを構成する光ノード装置におけるコア選択スイッチであって、
    空間多重分離部と、光スイッチと、光配線部とを備え、
    前記空間多重分離部は、Ｍ個の入力ＳＭＦが接続されたＭ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズとからなる入力ＭＣＦコリメータをＮ個と、Ｓ個のコアを有するＭＣＦとコリメータレンズとからなる出力ＭＣＦコリメータをＤ個、平面上に二次元配置した出力ＭＣＦコリメータアレイとを有し、
    前記光スイッチは、ＭＮ個の反射角可変ミラーからなる平面上に二次元配置した第１ミラーアレイと、ＳＤ個の反射角可変ミラーからなる平面上に二次元配置した第２ミラーアレイとを有し、
    前記光配線部は，前記入力ＭＣＦコリメータと、前記ＭＮ個の反射角可変ミラーからなる第１ミラーアレイとの間に配置された第１ステアリングレンズと、前記出力ＭＣＦコリメータアレイと、前記ＳＤ個の反射角可変ミラーからなる第２ミラーアレイとの間に配置された第２ステアリングレンズと、前記２つのミラーアレイとの間に配置されたリレーレンズとを有し、
    任意の入力ＳＭＦから出力された光ビームは、前記第１ステアリングレンズを通って前記第１ミラーアレイに入射し、当該第１ミラーアレイにおけるミラーにより反射され、前記リレーレンズを通って前記第２ミラーアレイに入射し、当該第２ミラーアレイにおけるミラーにより反射され、前記第２ステアリングレンズを通って所望の出力ＭＣＦの所望のコアに結合する
    ことを特徴とするコア選択スイッチ。
  8. 入力部、出力部、挿入部、及び分岐部を備える光ノード装置であって、
    請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のコア選択スイッチを、前記入力部及び前記出力部のそれぞれにおいて用い、
    請求項７に記載のコア選択スイッチを、前記挿入部及び前記分岐部のそれぞれにおいて用いる
    ことを特徴とする光ノード装置。
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