WO2023105729A1 - 光経路切り替えシステム - Google Patents

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悠太 上田
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日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical path switching system, and more particularly, to an optical path switching system that optically connects different nodes with a simple configuration.
  • Non-Patent Document 1 Optical communication technology has generally been applied to communication between nodes of several kilometers or more, such as submarine cable communication for long-distance transmission and fiber to the home for short distance transmission. In recent years, attempts have also been made to apply it to communication between servers in a data center. (See Non-Patent Document 1)
  • Non-Patent Document 2 In order to improve the efficiency of data transfer, there is a shift away from conventional computer design centered on the CPU to a so-called memory-centric computer architecture centered on memory in which the CPU and accelerators are connected to a large-scale memory. It is actively done. In the case of such a memory-centered computer architecture, high-speed, low-power communication between the CPU or accelerator and the memory is also important (see Non-Patent Document 2).
  • nodes In order to increase the speed of communication between the elements that make up a computer (hereafter referred to as nodes in this specification), multiple nodes such as CPUs, accelerators, and memories are implemented as densely as possible to achieve high-speed communication between nodes.
  • a common approach is to minimize the physical distance between the terminals to minimize the electrical signal loss for communication.
  • One of the major problems in replacing communication within a computer with light is the optical path switching of the optical communication network.
  • an optical switch in which MZI type switches are cascaded has the following problems. ⁇ The larger the scale of the switch, the more complicated the control circuit for controlling each MZI switch individually. ⁇ Because it is very difficult to buffer the optical signal, Requires complex scheduling algorithms to avoid signal collisions
  • Non-Patent Document 4 optical path control using a high-speed wavelength tunable light source and a wavelength router device (see Non-Patent Document 4) is also under study.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a wavelength router device.
  • the wavelength router device WR has input ports 1-8 and output ports 1-8.
  • An optical signal from a wavelength tunable light source (not shown) capable of switching wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 8 at high speed is input to each of input ports 1 to 8 .
  • the wavelength routing function unit is composed of cascaded MZI switches, and routes optical signals input from input ports 1-8 to any one of output ports 1-8.
  • the eight wavelengths of the optical signal input from the input port 1 are indicated by ⁇ 1-1 to ⁇ 8-1
  • the eight wavelengths of the optical signal input from the input port 2 are indicated by ⁇ 1-2 to ⁇ 8- 2
  • the eight wavelengths of the optical signal input from the input port 8 are indicated as ⁇ 1-8 to ⁇ 8-8
  • optical signals of wavelengths ⁇ 1-1 to ⁇ 8-1 input from input port 1 are routed to output ports 1 to 8, respectively, and wavelengths ⁇ 1-8 to ⁇ 8 input from input port 8 are routed.
  • -8 optical signals are routed to output ports 8 to 1, respectively.
  • the wavelength routing function unit selects the wavelength of light so that the optical signal is output to the desired output port when the optical signal is input from the input port of the wavelength router device WR. .
  • the wavelength of the tunable light source can be accurately controlled, then it will be possible to autonomously control the path of the optical signal with a configuration that uses only passive optical circuits.
  • the wavelength tunable light source installed in a computer is a laser constructed using a semiconductor (hereafter referred to as a single conductor laser) due to its physical size requirements.
  • temperature control is required.
  • mounting a Peltier temperature control mechanism in each node means an increase in the cost and power consumption of each node.
  • the wavelength tunable light source corresponding to each node transmits an optical signal
  • information on the wavelength according to the destination and information on the timing of optical signal transmission are required.
  • An object of the present invention is to provide an optical path switching system capable of alleviating an increase in optical power consumption, an increase in power consumption, or a delay associated with transmission control.
  • one embodiment of the present disclosure provides an optical path switching system for switching optical paths formed between N nodes, where N is an integer of 2 or greater, and k is It is an integer of 1 or more and N or less, and the optical path switching system includes N wavelength tunable lasers (TL) capable of switching wavelengths in a time of 100 nanoseconds or less and outputting light, and optical paths between nodes.
  • N is an integer of 2 or greater
  • k is It is an integer of 1 or more and N or less
  • the optical path switching system includes N wavelength tunable lasers (TL) capable of switching wavelengths in a time of 100 nanoseconds or less and outputting light, and optical paths between nodes.
  • TL wavelength tunable lasers
  • a tunable laser control circuit for controlling switching of wavelengths of light output from the tunable lasers (TL) based on information about the optical signals associated with the N tunable lasers and the N tunable lasers; N optical transceivers (TR) connected via a first optical path (A), wherein the k-th optical transceiver (TR k ) of the N optical transceivers is , an optical modulator (OM k ) that converts an optical signal input using an electrical signal into an optical signal, and an optical receiver (OR k ) that converts the optical signal into an electrical signal, corresponding to the k-th node of N optical transceivers and N beam splitters (BS) for splitting input optical signals, which are connected to the N optical transceivers via N second optical paths (B) and N beam splitters connected to the tunable laser control circuit via N third optical paths (C k ), and N beam splitters and N fourth optical paths (D)
  • a wavelength router device having N input ports and N output ports
  • the light output from the k-th wavelength tunable laser (TL k ) out of the N wavelength tunable lasers is the k-th wavelength out of the N first optical paths (A).
  • a k the k-th optical transceiver
  • OM k optical modulator
  • the k-th beam splitter (BS k ) of the N beam splitters via the k-th optical path of the second optical path (B), and the k-th beam splitter (BS k ) is input to a wavelength tunable laser control circuit (TLC) via the k-th optical path (C k ) of the N third optical paths, and the split optical signal
  • TLC wavelength tunable laser control circuit
  • the other is input to N ports of the wavelength router (WR) via the k-th optical path (D k ) of the N fourth optical paths, and is routed in the wavelength router (WR) to form N optical paths.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a wavelength router device.
  • FIG. 2A is a diagram showing a schematic configuration of an optical path switching system according to one embodiment.
  • 2B is a diagram showing a schematic configuration of an optical transceiver TR k in FIG. 2A;
  • FIG. 3A is a diagram showing a state in which the wavelength of light output from the tunable laser TL 1 is ⁇ 1 .
  • FIG. 3B is a diagram showing the state when the wavelength of the light output from the wavelength tunable laser TL1 is changed to ⁇ 8 .
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an optical transceiver TR k in the optical path switching system of one embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram showing a schematic configuration of an optical path switching system in which circulators CR k of one embodiment are arranged.
  • FIG. 5B is a diagram showing a schematic configuration of the optical transceiver TR k in FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a diagram showing a schematic configuration of an optical path switching system in which a mechanism (Mk) for tapping and monitoring light according to this embodiment is arranged.
  • FIG. 6B is a diagram showing a schematic configuration of the optical transceiver TR k in FIG. 6A.
  • Embodiment 1 The optical path switching system of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, 3A, and 3B.
  • N is an arbitrary integer of 2 or more
  • k is an integer of 1 or more and N or less.
  • the optical path switching system shown in FIG. 2A includes N tunable lasers TL, wavelength router devices WR, N optical transceivers TR, and N beam splitters BS.
  • the optical path switching system further comprises a tunable laser control circuit TLC for controlling the N tunable lasers TL.
  • the wavelength tunable laser TL k is a wavelength tunable laser that can switch wavelengths at a speed of 100 nanoseconds or less, and can selectively output light with wavelengths ⁇ 1 to ⁇ N .
  • the wavelength router device WR has N input ports, N output ports, and N ⁇ N channels connecting between the N input ports and the N output ports.
  • the wavelength router device WR may be configured using a cyclic array diffraction grating, or may be configured using a ring resonator.
  • the k-th input port from the top is simply indicated as input k, and similarly the k-th output port from the top is simply indicated as output k.
  • the optical transceiver TRk has the function of transmitting and receiving light.
  • FIG. 2B is a diagram showing a schematic configuration of the optical transceiver TRk .
  • the optical transceiver TR k has two input ports and one output port, and modulates light input from one input port (modulated light) with an electrical signal to generate an optical signal.
  • an optical modulator OM k that converts the signal into an electrical signal and outputs it from an output port
  • an optical receiver OR k that converts an optical signal input from the other input port into an electrical signal and outputs the electrical signal.
  • the other input port is hereinafter also referred to as a reception port.
  • the material and configuration of the optical modulator OMk do not matter.
  • a silicon Mach-Zehnder modulator or a compound semiconductor electro-absorption modulator can be used.
  • the wavelength tunable laser TL k and the optical transceiver TR k are connected by an optical path A k .
  • An optical path Bk connects between the optical transceiver TRk and the beam splitter BSk .
  • An optical path Ck connects between the beam splitter BS k and the wavelength tunable laser control circuit TLC, and an optical path Dk connects between the beam splitter BS k and the wavelength router device WR.
  • An optical path Ek connects between the wavelength router device WR and the optical transceiver TRk .
  • FIG. 3A the operation of the optical path switching system of this embodiment will be described with reference to FIG. 3A. Since the configuration of FIG. 3A is the same as the configuration described with reference to FIG. 2A, repeated description will be omitted.
  • node k comprises an optical transceiver TR k together with computer components such as a CPU, accelerator, or memory, and communicates with each other using optical signals.
  • the light output from the tunable laser TL k is input to one input port of the optical transceiver TR k mounted on the node k through the optical path A k .
  • Light input to the optical transceiver TR k passes through the optical modulator OM k of the optical transceiver TR k , is input to the optical path B k , and reaches the beam splitter BS k .
  • a part or all of the light reaching beam splitter BS k is input to wavelength tunable laser control circuit TLC through optical path C k . Also, part or all of the light reaching the beam splitter BS k is input to the wavelength router device WR through the optical path D k . In other words, part of the light reaching the beam splitter BSk is input to the wavelength tunable laser control circuit TLC through the optical path Ck , and the remaining part of the light is input to the wavelength router device WR through the optical path Dk . Alternatively, all of the light reaching the beam splitter BS k is input to the wavelength tunable laser control circuit TLC through the optical path C k or is input to the wavelength router device WR through the optical path D k .
  • the light input to the input port k of the wavelength router device WR is output from the output port k and passes through the optical path E k to the node k. input to the receive port of the optical transceiver TR k .
  • the light input to the optical transceiver TRk is input to the built-in optical receiver ORk .
  • the optical modulator OM 1 of the optical transceiver TR 1 of the node 1 outputs the partner with which communication is to be performed (that is, the node 8) and related information associated with the communication as an optical signal.
  • the optical modulator OM1 receives non-modulated light through the optical path A1 , and furthermore, the communication connection to the wavelength tunable laser control circuit TLC is established in advance through the optical paths B1 and C1 .
  • the light modulated by the optical modulator OM1 is input to the tunable laser control circuit TLC via the optical path B1 , the beam splitter BS1 , and the optical path C1 .
  • the tunable laser control circuit TLC changes the output wavelength of the tunable laser TL 1 from ⁇ 1 to ⁇ 8 according to the received signal (ie, request for communication from node 1 to node 8).
  • FIG. 3B is a diagram showing the state when the wavelength of the light output from the wavelength tunable laser TL1 is changed to ⁇ 8 .
  • the wavelength switching time of the wavelength tunable light source TL k should be 100 ns or less. This wavelength switching time is generally considered preferable when considering application of the optical path switching system of the present disclosure to high-speed communication between elements (that is, nodes) that constitute a computer. For example, it can be said that the wavelength switching time is preferably 100 nanoseconds or less in consideration of the occurrence frequency or granularity of bitstreams between nodes and the cost effectiveness of implementation.
  • the wavelength switching time of the wavelength tunable light source TL k is not limited to 100 ns or less, and can be any switching time required for any system to which the optical path switching system of the present disclosure is applied.
  • the light of wavelength ⁇ 8 is input to the optical modulator OM1 provided in the optical transceiver TR1 .
  • An optical signal that is output by modulating the light of wavelength ⁇ 8 (unmodulated light) so as to include necessary information in the optical modulator OM 1 passes through the optical path B 1 , the beam splitter BS 1 , and the optical path D 1 to the wavelength router WR. is entered in
  • the light of wavelength ⁇ 8 input to the wavelength router WR is input to the optical transceiver TR 8 (that is, node 8) corresponding to ⁇ 8 and received by the optical receiver OM 8 of the optical transceiver TR 8 . Thereby, communication between the node 1 and the node 8 is realized.
  • the present disclosure does not require each node to have a light source function whose oscillation wavelength is sensitive to environmental temperature. That is, since the temperature control function can be concentrated in one place, power consumption for light source temperature control can be saved.
  • wavelength tunable laser control circuit TLC In addition to centrally managing information on wavelengths corresponding to nodes in the wavelength tunable laser control circuit TLC, by arranging the wavelength tunable laser control circuit TLC near the wavelength tunable light source TRk , Electrical connection between the two (for example, high-speed transmission and reception of high-quality electrical signals for switching the wavelength of the wavelength-tunable light source TRk at high speed) is also facilitated.
  • Embodiment 2 In the output port 8 of the wavelength router device WR of the optical path switching system of Embodiment 1, when light from a node other than the node 1 is input, the optical reception of the optical transceiver TR 8 (that is, the node 8) is The receiver OR 8 will collectively receive optical signals of different wavelengths. That is, optical signals cannot be received accurately due to crosstalk.
  • the tunable laser control circuit TLC needs a mechanism for judging the presence or absence of conflict and resolving the conflict. Buffering function is required. Further, when the wavelength tunable laser control circuit TLC receives an optical signal modulated via a beam splitter (a data-carrying optical signal), the wavelength tunable light source TL is controlled by the wavelength tunable laser control circuit TLC as necessary.
  • the wavelength tunable laser control circuit TLC has a function of converting an optical signal into an electrical signal and buffering it, a delay occurs in communication at the node k (k ⁇ 1).
  • the wavelength itself of the light that reaches the node 8 indicates which laser the tunable laser TL of the transmission source corresponds to.
  • optical receiver OR 8 of the optical transceiver TR 8 is configured to receive light of different optical wavelengths, even if a plurality of optical signals with different wavelengths are input to the optical transceiver TR 8 , Optical signals can be received without crosstalk.
  • node 8 can communicate with all nodes k (k ⁇ 8) other than itself in parallel, the above-mentioned problem of crossed lines is resolved.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an optical transceiver TRk in the optical path switching system of this embodiment.
  • the optical transceiver TR k of FIG. 4 differs from the optical transceiver TR k of FIG. 2B in that the optical receiver OR k has a different configuration.
  • the optical receiver OR k of the optical transceiver TR k of FIG. 4 comprises a wavelength demultiplexer WD k and N photodetectors PD k connected to the output of the wavelength demultiplexer WD k .
  • the wavelength demultiplexer WDk typically has a configuration in which a photodetector PD is integrated at the end of each output of a wavelength filter such as a 1 ⁇ N-port array diffraction grating. than in other configurations.
  • one of the purposes of the present disclosure is to reduce the power consumption of each node .
  • athermal array gratings are already commercially available components.
  • the optical path switching system of the present disclosure includes a plurality of optical paths (optical paths A k , B k , C k , D k , E k ). It is possible to simplify the configuration of
  • FIG. 5A is a diagram showing a schematic configuration of an optical path switching system in which circulators CR k of this embodiment are arranged.
  • the circulator CR k is placed between the optical fibers connecting the tunable laser TL k and the optical transceiver TR k .
  • the circulator CR k has a first port connected with the tunable laser TL k , a second port connected with the optical transceiver TR k , and a third port connected with the beam splitter BS k .
  • the circulator CR k transmits light from the wavelength tunable laser TL k input through the first port to the second port connected to the optical transceiver TR k , and is input through the second port.
  • Light from optical transceiver TR k is transmitted to a third port connected to beam splitter BS k .
  • One optical fiber connecting the circulator CR k and the optical transceiver TR k propagates light in both directions, and can be associated with the optical path A k and the optical path B k . Thereby, wiring can be simplified.
  • the optical path from the tunable laser TL k to the circulator CR k and the optical path from the circulator CR k to the optical transceiver TR k are optical paths A k .
  • the optical path from the optical transceiver TRk to the circulator CRk becomes part of the optical path Bk .
  • the optical path from the circulator CR k to the beam splitter BS k becomes part of the optical path B k .
  • FIG. 5B is a diagram showing a schematic configuration of the optical transceiver TR k in the optical path switching system of this embodiment.
  • the optical transceiver TR k of FIG. 5B differs from the optical transceiver TR k of FIG. 2B in that it comprises a circulator CR k connected to the input and output of the optical modulator OM k .
  • the circulator CRk provided in the optical transceiver TRk is connected to a first port connected to the optical fibers forming the optical paths Ak and Bk and to the input of the optical modulator OMk . and a third port connected to the output of the optical modulator OMk .
  • the circulator CR k receives light from the tunable laser TL k through a first port to which an optical fiber (optical path A k ) is connected, and passes the light from the wavelength tunable laser TL k to a second port to which the input of the optical modulator OM k is connected. , and the light from the output of the optical modulator OM k input via the third port is transmitted to the first port to which the optical fiber (optical path B k ) is connected.
  • the configuration of a plurality of optical paths can also be achieved by using a multi-core fiber (multi-core fiber) having a plurality of cores. can be simplified.
  • the optical path Ak and the optical path Bk can be aggregated by a two-core fiber (a fiber having two cores), so only two fiber plugs are required for the optical transceiver TRk for the multi-core fiber and the optical path Ek .
  • optical path switching system of FIG . can be aggregated into fibers.
  • Optical paths B k to splitter BS k can be aggregated into one multimode optical fiber
  • optical path switching system of FIGS. 2A and 5A for the optical path E k as well, by using a multi-core fiber to connect the output port k of the wavelength router device WR and the optical transceiver TR k , a plurality of optical paths can be combined into one. of multimode optical fiber can be aggregated. Only one fiber plug is required for the optical transceiver TR k .
  • an optical path C k between the beam splitter BS k and the wavelength tunable laser control circuit TLC and an optical path D k between the beam splitter BS k and the wavelength router device WR are each connected to one multimode optical fiber. may be aggregated.
  • a tunable laser control circuit TLC of the present disclosure centrally manages or controls all tunable lasers TL k .
  • each optical transceiver TR k in the optical path switching system described with reference to FIGS . 2A and 5A is always tunable laser TL It means that the light from k is received.
  • the wavelength tunable laser TR k periodically modulates light with a frequency in a region that does not interfere with the modulated signal of the optical modulator OM k , and outputs the light as a synchronization signal . If there is provided a mechanism (Mk) for tapping a part of and monitoring the synchronization signal, it is possible to always synchronize the wavelength tunable laser TL k and the optical transceiver TR k .
  • FIG. 6A is a diagram showing a schematic configuration of an optical path switching system in which a mechanism Mk for tapping and monitoring light according to the present embodiment is arranged.
  • the configuration shown in FIG. 6A is substantially the same as the configuration shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6A shows the frequency of the light supplied from the wavelength tunable laser control circuit TLC to the wavelength tunable laser TL k (the frequency of the synchronization signal) and the light from the wavelength tunable laser TL k input to the wavelength tunable laser TR k .
  • a sinusoidal shaped symbol is taught which indicates the frequency of (the frequency of the synchronization signal).
  • FIG. 6B is a diagram showing a schematic configuration of the optical transceiver TR k in FIG. 6A.
  • the optical transceiver TR k in FIG. 6B is arranged between an input port to which light from the wavelength tunable laser TL k is input via an optical path A k and an input of the optical modulator OM k . 2B in that it has a mechanism Mk for tapping and monitoring part of the light from the optical transceiver TRk in FIG. 2B. Feedback based on the results of monitoring in mechanism Mk may be provided to the tunable laser control circuit TLC using any communication scheme.
  • the wavelength tunable laser control circuit TLC centrally manages all the wavelength tunable lasers TL k . It is possible to keep synchronization between
  • node 8 can immediately receive the optical signal (supports bursts).
  • optical path switching system of the present disclosure it is possible to optically connect different nodes with a simple configuration.

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Abstract

本開示の光経路切り替えシステムは、Ｎ個のノード間に形成される光経路を切り替えるためのものであり、波長を切り替えて光を出力することが可能なＮ個の波長可変レーザと、波長可変レーザを制御する波長可変レーザ制御回路と、Ｎ個のノードに対応し、Ｎ個の波長可変レーザと接続され、光変調器および光受信器を備えたＮ個の光トランシーバと、光トランシーバと接続され、入力された光信号を分岐するＮ個のビームスプリッタと、ビームスプリッタと接続され、Ｎ個の入力ポートおよびＮ個の出力ポートを有し、入力された光の波長および入力ポートの位置に応じて出力ポートの位置が異なる波長ルータ装置とを備える。

Description

光経路切り替えシステム
　本開示は、光経路切り替えシステム、より詳細には、異なるノード間を簡素な構成で光通信接続する光経路切り替えシステムに関する。
　光通信技術は長距離伝送では海底ケーブル通信や、近距離ではfiber to the homeなどの数ｋｍ以上のノード間の通信への応用が一般的であった。また、近年においては、データセンタ内のサーバ間の通信などにも応用が試みられている。（非特許文献１参照）
　更には、データセンタを構成する個々のサーバ内にすら光通信技術を導入する試みもなされている。この背景には、サーバが処理するデータ量の急激な増加がある。膨大なデータ処理を効率よく実行するために、中央演算装置（ＣＰＵ）ですべての計算を実施するのではなく、特定の計算に特化した計算回路（アクセラレータ）に分担させる手法が採られる。
　ＣＰＵの負担を軽減することで計算に必要とする低電力化や高速化が期待されている。ただしこのような手法を実現するには、ＣＰＵからアクセラレータへのデータ転送の時間を十分短く、かつ低消費電力で実施する必要がある。
　データ転送を効率化するために、従来のＣＰＵを中心としたコンピュータ設計から、ＣＰＵやアクセラレータが大規模なメモリに接続される形態のメモリを中心とした、いわゆるメモリセントリックなコンピュータアーキテクチャの検討が盛んになされている。このようなメモリを中心としたコンピュータアーキテクチャの場合も、ＣＰＵやアクセラレータとメモリとの間の高速・低電力通信が重要となる（非特許文献２参照）。
　コンピュータを構成する要素（以下、本明細書においてノードと呼ぶ）間の通信を高速にするために、ＣＰＵ、アクセラレータ、およびメモリなどの複数のノードを極力高密度に実装することで、各ノード間の物理的距離を最短化して通信のための電気信号損失を最小化する手法が一般的である。
　ただし、このような物理的距離を最短化する実装手法においては、集積できるノード数に空間的な制限があるだけでなく、複数のノードが高密度に実装された電子機器の局所発熱が問題となる。
　そこで、各ノード間の通信を電気から光に置き換えることでこの問題を解決する手法が盛んに検討されている。
　これは、従来の電気通信が伝送距離によって通信品質が大きく劣化する一方で光通信では通信品質の劣化が著しく小さいからである。
　すなわち、各ノード間の通信を電気から光に置き換えることにより、コンピュータを構成する各ノード間の物理的に距離に対する要件を緩和する事が可能となる。
　コンピュータ内の通信を光に置き換える際の大きな問題の１つは、その光通信網の光経路切り替えである。
　例えば従来は、多数のマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）型のスイッチをカスケード接続する事による大規模な光スイッチが報告されている（非特許文献３参照）。
　ただし、ＭＺＩ型のスイッチをカスケード接続した光スイッチには、次のような問題がある。
・スイッチの規模が大規模になるほど各ＭＺＩスイッチを個別に制御するための制御回路が複雑化する
・光信号はバッファリングする事が非常に困難なため、異なる入力ポートから同一の出力ポートへ光信号が衝突する事を回避するための複雑なスケジューリングのアルゴリズムが必要となる
　上記の問題を解決するために、高速な波長可変光源と波長ルータ装置（非特許文献４参照）による光経路制御も検討されている。
　図１は、波長ルータ装置の概略を説明する図である。波長ルータ装置ＷＲは、入力ポート１～８と出力ポート１～８を備えている。入力ポート１～８の各々には、波長λ１～λ８を高速に切り替えることが可能な波長可変光源（不図示）からの光信号が入力される。波長ルーチング機能部は、カスケード接続されたＭＺＩスイッチで構成され、入力ポート１～８から入力した光信号を出力ポート１～８のいずれかにルーチングする。図１において、入力ポート１から入力する光信号の８つの波長をλ１-1～λ８-1として示し、入力ポート２から入力する光信号の８つの波長をλ１-２～λ８-２として示し、入力ポート８から入力する光信号の８つの波長をλ１-８～λ８-８として示している。波長ルーチング機能部において、入力ポート１から入力する波長λ１-1～λ８-1の光信号は出力ポート１～８にそれぞれルーチングされ、入力ポート８から入力する波長λ１-８～λ８-８の光信号は出力ポート８～１にそれぞれルーチングされている。
　すなわち、図１に示す通り、波長ルーチング機能部は、波長ルータ装置ＷＲのある入力ポートから光信号を入力する際に、所望の出力ポートに光信号が出力されるように光の波長を選択する。
　波長可変光源の波長さえ正確に制御できれば、それ以降は完全に受動光回路のみを用いた構成で自律的に光信号の経路を制御することが可能になる。
　ただし、この波長を用いる経路制御においても幾つかの課題がある。まず、波長可変光源の波長精度が課題となる。コンピュータ内に実装される波長可変光源はその物理的なサイズの要請から半導体を用いて構成されたレーザ（以下、単導体レーザ）となるが、半導体レーザは一般に環境温度による波長変動が大きく、ペルチェによる温度制御が必要となる。ここで、各ノードにペルチェの温調機構を実装する事は各ノードのコストの増大や消費電力の増大を意味する。
　また、各ノードに対応する波長可変光源が光信号を送信する際の、行先に応じた波長に関する情報や（上述の衝突の問題などから）光信号の送信のタイミングに関する情報が必要になる。
Ken-ichi Sato, "Realization and Application of Large-Scale Fast Optical Circuit Switch for Data Center Networking," J. Lightw. Technol., vol. 36, p.1411, 2018. Near Margalit, Chao Xiang, Steven M. Bowers, Alexis Bjorlin, Robert Blum, and John E. Bowers , "Perspective on the future of silicon photonics and electronics", Appl. Phys. Lett. 118, 220501 (2021) Ryotaro Konoike, Keijiro Suzuki, Shu Namiki, Hitoshi Kawashima, and Kazuhiro Ikeda, "Ultra-compact silicon photonics switch with high-density thermo-optic heaters," Opt. Express 27, 10332-10342 (2019) 原田啓司、小泓正博、原田秀丸、野口一人、"スター型ＷＤＭシステムの開発", ＮＴＴ技術ジャーナル 2003.10, p.46
　本開示は、この問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、波長可変光源と波長ルータ装置との組み合わせによる光経路切り替えシステムにおいて、各ノードに波長可変光源を実装する際のコストの増大、消費電力の増大、または、送信制御に付随する遅延を軽減できる光経路切り替えシステムを提供することにある。
　このような目的を達成するために、本開示の一実施形態は、Ｎ個のノード間に形成される光経路を切り替える光経路切り替えシステムであって、Ｎは２以上の整数であり、ｋは１以上Ｎ以下の整数であり、光経路切り替えシステムは、１００ナノ秒以下の時間で波長を切り替えて光を出力することが可能なＮ個の波長可変レーザ（ＴＬ）と、ノード間の光経路に関連付けられた光信号についての情報に基づいて、波長可変レーザ（ＴＬ）が出力する光の波長の切り替えを制御する波長可変レーザ制御回路（ＴＬＣ）と、Ｎ個の波長可変レーザとＮ個の第１の光路（Ａ）を介して接続されたＮ個の光トランシーバ（ＴＲ）であって、Ｎ個の光トランシーバのうちの第ｋの光トランシーバ（ＴＲｋ）が、Ｎ個のノードのうちの第ｋのノードと対応し、電気信号を用いて入力された光を光信号に変換する光変調器（ＯＭｋ）と、光信号を電気信号に変換する光受信器（ＯＲｋ）とを備えている、Ｎ個の光トランシーバと、Ｎ個の光トランシーバとＮ個の第２の光路（Ｂ）を介して接続された、入力された光信号を分岐するＮ個のビームスプリッタ（ＢＳ）であって、Ｎ個の第３の光路（Ｃｋ）を介して波長可変レーザ制御回路と接続されたＮ個のビームスプリッタと、Ｎ個のビームスプリッタとＮ個の第４の光路（Ｄ）を介して接続された、入力された光の波長と入力ポートの位置に応じて出力ポートの位置が異なる、Ｎ個の入力ポートと、Ｎ個の出力ポートを有する波長ルータ装置（ＷＲ）であって、Ｎ個の出力ポートがＮ個の第５の光路（Ｅ）を介してＮ個の光トランシーバと接続された波長ルータ装置とを備える。
　上記光経路切り替えシステムにおいて、Ｎ個の波長可変レーザのうちの第ｋの波長可変レーザ（ＴＬｋ）から出力された光が、Ｎ個の第１の光路（Ａ）のうちの第ｋの第１の光路（Ａｋ）を介して、Ｎ個の光トランシーバのうちの第ｋの光トランシーバ（ＴＲｋ）に入力され、第ｋの光トランシーバの光変調器（ＯＭｋ）において光信号に変換された後に、第２の光路（Ｂ）のうちの第ｋの光路を介してＮ個のビームスプリッタのうちの第ｋのビームスプリッタ（ＢＳｋ）に入力され、第ｋのビームスプリッタ（ＢＳｋ）において分割された光信号の一方が、Ｎ個の第３の光路のうちの第ｋの光路（Ｃｋ）を介して波長可変レーザ制御回路（ＴＬＣ）に入力され、分割された光信号の他方がＮ個の第４の光路のうちの第ｋの光路（Ｄｋ）を介して波長ルータ装置（ＷＲ）のＮ個のポートに入力され、波長ルータ装置（ＷＲ）においてルーチングされてＮ個の出力ポートのうちの第ｋの出力ポートから出力された光信号が、第５の光路のうちの第ｋの光路（Ｅｋ）を介して、Ｎ個の光トランシーバ（ＴＲｋ）のうちの第ｋの光トランシーバが備える光受信器（ＯＲｋ）に入力される。
図１は、波長ルータ装置の概略を説明する図である。 図２Ａは、一実施形態の光経路切り替えシステムの概略構成を示す図である。 図２Ａ中の光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。 図３Ａは、波長可変レーザＴＬ１が出力する光の波長がλ１の状態を示す図である。 図３Ｂは、波長可変レーザＴＬ１が出力する光の波長がλ８に変わった際の状態を示す図である。 図４は、一実施形態の光経路切り替えシステムにおける光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。 図５Ａは、一実施形態のサーキュレータＣＲｋを配置した光経路切り替えシステムの概略構成を示す図である。 図５Ｂは、図５Ａ中の光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。 図６Ａは、本実施形態の光をタップしてモニタする機構（Ｍｋ）を配置した光経路切り替えシステムの概略構成を示す図である。 図６Ｂは、図６Ａ中の光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
　図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂを参照して実施形態１の光経路切り替えシステムを説明する。以下の説明において、Ｎを２以上の任意の整数とし、ｋを１以上Ｎ以下の整数とする。
　図２Ａに示す光経路切り替えシステムは、Ｎ個の波長可変レーザＴＬと、波長ルータ装置ＷＲと、Ｎ個の光トランシーバＴＲと、Ｎ個のビームスプリッタＢＳと、を備える。また、光経路切り替えシステムは、Ｎ個の波長可変レーザＴＬを制御する波長可変レーザ制御回路ＴＬＣをさらに備える。
　図２Ａは、Ｎ＝８の場合の光経路切り替えシステムを例示するが、本開示の要旨を逸脱しない限り、Ｎは他の値であってもよい。
　波長可変レーザＴＬｋは、１００ナノ秒以下の速さで波長を切り替えることができる波長可変レーザであり、波長λ１からλＮの光を選択的に出力することができる。
　波長ルータ装置ＷＲは、Ｎ個の入力ポートと、Ｎ個の出力ポートと、Ｎ個の入力ポートとＮ個の出力ポートとの間を接続するＮ×Ｎチャネルを有する。波長ルータ装置ＷＲは、周回性アレー回折格子を用いて構成してもよく、リング共振器を用いて構成してもよい。図２Ａにおいて、上からｋ番目の入力ポートを単に入力ｋと示し、同様に上からｋ番目の出力ポートを単に出力ｋと示している。
　光トランシーバＴＲｋは、光を送受信する機能を有する。図２Ｂは、光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。図２Ｂに示すように、光トランシーバＴＲｋは、２つの入力ポートと１つの出力ポートを有し、一方の入力ポートから入力された光（被変調光）を電気信号で変調することで光信号に変換して出力ポートから出力する光変調器ＯＭｋと、もう一方の入力ポートから入力された光信号を電気信号に変換して出力する光受信器ＯＲｋとを備える。以下、もう一方の入力ポートを受信ポートともいう。
　ここで光変調器ＯＭｋの材料や構成は問わない。例えばシリコンによるマッハツェンダ変調器や化合物半導体による電界吸収型変調器を用いることができる。
　図２Ａに示す様に、波長可変レーザＴＬｋと光トランシーバＴＲｋとの間が光路Ａｋで接続される。光トランシーバＴＲｋとビームスプリッタＢＳｋとの間が光路Ｂｋで接続される。ビームスプリッタＢＳｋと波長可変レーザ制御回路ＴＬＣとの間が光路Ｃｋで接続されるとともに、ビームスプリッタＢＳｋと波長ルータ装置ＷＲとの間が光路Ｄｋで接続される。波長ルータ装置ＷＲと光トランシーバＴＲｋとの間が光路Ｅｋで接続される。
　本実施形態の光経路切り替えシステムは、初期状態として全ての波長可変レーザＴＬｋからそれぞれ波長λｋの光が送信されているとする。
　図３Ａを参照して、本実施形態の光経路切り替えシステムの動作を説明する。図３Ａの構成は、図２Ａを参照して説明した構成と同じであるため、繰り返しの説明は省略する。図３Ａでは特にｋ＝１に関する光の経路を太線で示している。
　図３Ａにおいて、ノードｋは、ＣＰＵ、アクセラレータ、またはメモリなどのコンピュータの構成要素とともに光トランシーバＴＲｋを備え、互いに光信号を用いて通信する。
　波長可変レーザＴＬｋから出力された光は光路Ａｋを通じてノードｋに実装されている光トランシーバＴＲｋの１つの入力ポートに入力される。
　光トランシーバＴＲｋに入力された光は、光トランシーバＴＲｋが有する光変調器ＯＭｋを通過して、光路Ｂｋに入力されて、ビームスプリッタＢＳｋに達する。
　ビームスプリッタＢＳｋに達した光の一部または全ては、光路Ｃｋを通じて、波長可変レーザ制御回路ＴＬＣへ入力される。また、ビームスプリッタＢＳｋに達した光の一部または全ては、光路Ｄｋを通じて波長ルータ装置ＷＲに入力される。換言すると、ビームスプリッタＢＳｋに達した光の一部は、光路Ｃｋを通じて波長可変レーザ制御回路ＴＬＣへ入力され、光の残りの一部は光路Ｄｋを通じて波長ルータ装置ＷＲに入力される。あるいは、ビームスプリッタＢＳｋに達した光の全ては、光路Ｃｋを通じて波長可変レーザ制御回路ＴＬＣへ入力されるか、または光路Ｄｋを通じて波長ルータ装置ＷＲに入力される。
　波長可変レーザＴＬｋから送信される波長λｋの光について考えているので、波長ルータ装置ＷＲの入力ポートｋに入力された光は、出力ポートｋから出力されて光路Ｅｋを通じて、ノードｋが有する光トランシーバＴＲｋの受信ポートに入力される。光トランシーバＴＲｋに入力された光は内蔵されている光受信器ＯＲｋに入力される。
　従って、この状態においては光トランシーバＴＲｋから見ると自身の光変調器ＯＭｋで変調した光信号について、再び自身の光受信器ＯＲｋにて受信していることになる。
　ここでノードｋ＝１がノードｋ＝８と通信を行いたい場合を考える。まずノード１が備える光トランシーバＴＲ１が有する光変調器ＯＭ１によって通信を実施したい相手（すなわちノード８）や通信に伴う関連情報を光信号として出力する。
　光変調器ＯＭ１には光路Ａ１を通じて非変調光が入力されており、さらに光路Ｂ１、光路Ｃ１を通じて波長可変レーザ制御回路ＴＬＣまでの通信接続があらかじめ成立している点に注意する。
　光変調器ＯＭ１で変調された光は、光路Ｂ１、ビームスプリッタＢＳ１、光路Ｃ１を経由して波長可変レーザ制御回路ＴＬＣに入力される。
　波長可変レーザ制御回路ＴＬＣは、受信された信号（すなわちノード１からノード８への通信要求）によって波長可変レーザＴＬ１の出力波長をλ１からλ８に変更する。
　図３Ｂは、波長可変レーザＴＬ１が出力する光の波長がλ８に変わった際の状態を示す図である。
　波長可変光源ＴＬｋの波長切り替え時間は１００ナノ秒以下である必要がある。コンピュータを構成する要素（すなわちノード）間における高速な通信に本開示の光経路切り替えシステムを適用することを考慮した場合に、一般的に好ましいと考えらえる波長切り替え時間である。たとえば、ノード間のビットストリームの発現頻度または粒度や、実装における費用対効果を考慮した場合に、波長切り替え時間は、１００ナノ秒以下が好ましいと言える。しかしながら、波長可変光源ＴＬｋの波長切り替え時間は、１００ナノ秒以下に限定されず、本開示の光経路切り替えシステムを適用する任意のシステムに要求される任意の切り替え時間とすることができる。
　これによって光トランシーバＴＲ１が備える光変調器ＯＭ１に波長λ８の光が入力されることになる。
　光変調器ＯＭ１において波長λ８の光（非変調光）を必要な情報を含むように変調して出力される光信号が、光路Ｂ１、ビームスプリッタＢＳ１、光路Ｄ１を通じて波長ルータＷＲに入力される。
　波長ルータＷＲに入力された波長λ８の光はλ８に対応する光トランシーバＴＲ８(すなわちノード８)に入力され、光トランシーバＴＲ８が有する光受信器ＯＭ８により受信される。これにより、ノード１とノード８との間の通信が実現される。
　本開示は、発振波長が環境温度に敏感な光源機能を各ノードに持たせる必要が無い。すなわち温調機能を一か所に集中できるため、光源温調の消費電力を節約できる。
　また、ノードと対応する波長の情報についても波長可変レーザ制御回路ＴＬＣにおいて一元的に管理されていることに加えて、波長可変レーザ制御回路ＴＬＣを波長可変光源ＴＲｋの近くに配置することで、両者の電気的接続（たとえば波長可変光源ＴＲｋの波長を高速に切り替える高速な電気信号の品質な送受信）も容易になる。
　さらに、トランシーバＴＲｋ（すなわちノードｋ）が追加・変更されても光経路切り替えシステムとして動作する事が可能であるため、保守性や拡張性が担保され得る。
（実施形態２）
　実施形態１の光経路切り替えシステムの波長ルータ装置ＷＲの出力ポート８において、ノード１以外の他のノードからの光が入力されている場合は、光トランシーバＴＲ８(すなわちノード８)が有する光受信器ＯＲ８は、異なる波長の光信号を一括で受けることになる。すなわち混線が生じるために光信号を正確に受信することができない。
　それを回避するためには、例えば図３Ｂを参照して説明した光経路切り替えシステムの状態の場合、波長可変光源ＴＬ１以外のノード８にアクセスしている波長可変光源ＴＬｋ（ｋ≠１）の出力をＯＦＦにするなどの処置が必要になる。この時、出力をＯＦＦに波長可変光源ＴＬｋ（ｋ≠１）を用いて通信をノードｋ（ｋ≠１）は通信が遮断された状態となる。これを実現するには、波長可変レーザ制御回路ＴＬＣに競合の有無を判定して競合を解決する機構が必要となり、さらに、競合する複数の要求を含む光信号の少なくとも一部を光電変換してバッファリングする機能が必要となる。また、波長可変レーザ制御回路ＴＬＣが、ビームスプリッタを介して変調された光信号（データ搬送する光信号）を受信する場合には、必要に応じて波長可変光源ＴＬが波長可変レーザ制御回路ＴＬＣでバッファリングした電気信号で所望の波長の光を変調した光信号を出力するように構成する必要がある。波長可変レーザ制御回路ＴＬＣが光信号を電気信号に変更してバッファリングする機能を有していたとしても、ノードｋ（ｋ≠１）の通信に遅延が生じる。
　この問題を解決するために、周回性アレー回折格子の性質に注目する。図３Ｂを参照して説明した光経路切り替えシステムの状態におけるノード８が有するＴＲ８に注目する。
　波長ルータ装置ＷＲのＮ個の入力ポートに入力された光の全てが１つの出力ポート８に出力される事を考えた時に、Ｎ個の入力ポートに入力される光の波長は全て異なる事になる（図１の通り）。
　言い換えると、ノード８に達した光の波長自体がその送信元の波長可変レーザＴＬがどのレーザに該当するかを示している。
　つまり、光トランシーバＴＲ８が有する光受信器ＯＲ８が、異なる光波長毎に光を受信できる構成が取られていれば、光トランシーバＴＲ８に波長の異なる複数の光信号が入力された場合でも混線なく光信号を受信できる。
　すなわち、ノード８は自身を除く全てのノードｋ（ｋ≠８）と並行して通信を実施する事ができるため、上述の混線の問題は解消される。
　図４は、本実施形態の光経路切り替えシステムにおける光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。図４の光トランシーバＴＲｋは、光受信器ＯＲｋの構成が異なる点で、図２Ｂの光トランシーバＴＲｋと相違する。図４の光トランシーバＴＲｋの光受信器ＯＲｋは、波長分波器ＷＤｋと、波長分波器ＷＤｋの出力に接続されたＮ個のフォトディテクタＰＤｋとを備える。
　波長分波器ＷＤｋは、典型的に１×Ｎポートのアレー回折格子などの波長フィルタの各出力の先にフォトディテクタＰＤが集積される構成となるが、波長フィルタとしてリング共振器などを用いた他の構成でもより。
　尚、前述したように、本開示の目的の１つは各ノードの消費電力の低減であるから、図４の波長分波器ＷＤｋを構成する波長フィルタは、無温調動作（アサーマル）である事が望ましい。例えばアサーマルアレー回折格子は既に市販にて入手できる部品である。
（実施形態３）
　図２を参照して説明したように、本開示の光経路切り替えシステムは、複数の光路（光路Ａｋ，Ｂｋ，Ｃｋ，Ｄｋ，Ｅｋ）を含むが、サーキュレータを用いることによって光路の構成を簡素化する事が可能である。
　図５Ａは、本実施形態のサーキュレータＣＲｋを配置した光経路切り替えシステムの概略構成を示す図である。サーキュレータＣＲｋは、波長可変レーザＴＬｋと光トランシーバＴＲｋとを接続する光ファイバの間に配置されている。
　サーキュレータＣＲｋは、波長可変レーザＴＬｋと接続される第１のポートと、光トランシーバＴＲｋと接続される第２のポートと、ビームスプリッタＢＳｋと接続される第３のポートとを有する。サーキュレータＣＲｋは、第１のポートを介して入力される波長可変レーザＴＬｋからの光を光トランシーバＴＲｋが接続された第２のポートへ透過し、第２のポートを介して入力される光トランシーバＴＲｋからの光をビームスプリッタＢＳｋとが接続された第３のポートへ透過する。
　サーキュレータＣＲｋと光トランシーバＴＲｋとを接続する１つの光ファイバは、光を双方向に伝搬させることで、光路Ａｋおよび光路Ｂｋに対応付けることができる。これにより、配線を簡略化することができる。
　図５Ａに示すように、波長可変レーザＴＬｋからサーキュレータＣＲｋまでの光路およびサーキュレータＣＲｋから光トランシーバＴＲｋまでの光路が、光路Ａｋとなる。光トランシーバＴＲｋからサーキュレータＣＲｋまでの光路が、光路Ｂｋの一部となる。さらに、サーキュレータＣＲｋからビームスプリッタＢＳｋまでの光路が、光路Ｂｋの一部となる。
　図５Ｂは、本実施形態の光経路切り替えシステムにおける光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。図５Ｂの光トランシーバＴＲｋは、光変調器ＯＭｋの入力および出力と接続されたサーキュレータＣＲｋを備える点で、図２Ｂの光トランシーバＴＲｋと相違する。図５Ｂに示すように、光トランシーバＴＲｋが備えるサーキュレータＣＲｋは、光路Ａｋおよび光路Ｂｋを構成する光ファイバと接続される第１のポートと、光変調器ＯＭｋの入力と接続される第２のポートと、光変調器ＯＭｋの出力と接続される第３のポートとを有する。サーキュレータＣＲｋは、光ファイバ（光路Ａｋ）が接続された第１のポートを介して入力される波長可変レーザＴＬｋからの光を光変調器ＯＭｋの入力が接続された第２のポートへ透過し、第３のポートを介して入力される光変調器ＯＭｋの出力からの光を光ファイバ（光路Ｂｋ）が接続された第１のポートへ透過する。このように、光トランシーバＴＲｋの中にも光路Ａｋ→光変調器ＯＭｋ→光路Ｂｋの順に光を透過させるサーキュレータＣＲＴＲｋを設置すれば光路Ａｋと光路Ｂｋを１つのファイバに集約できる。
（実施形態４）
　本開示の光経路切り替えシステムにおいて、複数のコアを持つマルチコアファイバ（多芯線型のファイバ）を用いることでも、複数の光路（光路Ａｋ，Ｂｋ，Ｃｋ，Ｄｋ，Ｅｋ）の構成を簡素化することができる。
　例えば光路Ａｋと光路Ｂｋは２コアファイバ（２つのコアを有するファイバ）にて集約できるので光トランシーバＴＲｋのファイバプラグは当該のマルチコアファイバと光路Ｅｋと合わせて２つで済む。
　たとえば、図２Ａの光経路切り替えシステムにおいて、波長可変レーザＴＬｋと光トランシーバＴＲｋとを接続するｋ本の単一のコアを有する光ファイバを、Ｎ個のコアを有する１本のマルチモード光ファイバに集約することができる。
　また、図５Ａの光経路切り替えシステムにおいて、波長可変レーザＴＬｋからサーキュレータＣＲｋまでの光路Ａｋ、サーキュレータＣＲｋから光トランシーバＴＲｋまでの光路Ａｋと光路Ｂｋ、およびサーキュレータＣＲｋからビームスプリッタＢＳｋまでの光路Ｂｋを１本のマルチモード光ファイバに集約することができる
　更に図２Ａおよび図５Ａの光経路切り替えシステムにおいて、光路Ｅｋについても、波長ルータ装置ＷＲの出力ポートｋと光トランシーバＴＲｋとの接続に、マルチコアファイバを用いることで、複数の光路を１本のマルチモード光ファイバに集約することができ。光トランシーバＴＲｋのファイバプラグは１つで済むことになる。同様に、ビームスプリッタＢＳｋと波長可変レーザ制御回路ＴＬＣとの間の光路Ｃｋ、およびビームスプリッタＢＳｋと波長ルータ装置ＷＲとの間の光路Ｄｋを、１本のマルチモード光ファイバにそれぞれ集約してもよい。
（実施形態５）
　本開示の波長可変レーザ制御回路ＴＬＣがすべての波長可変レーザＴＬｋを一元的に管理または制御している。
　さらに、図２Ａおよび図５Ａを参照して説明した光経路切り替えシステムにおける光トランシーバＴＲｋのすべてが光を出力していれば、各光トランシーバＴＲｋは、経路Ａｋを通じて、常に波長可変レーザＴＬｋからの光を受信していることになる。
　そこで、波長可変レーザＴＲｋにおいて、光変調器ＯＭｋの変調信号と干渉しない領域の周波数で周期的に変調した光を同期信号として出力するとともに、光トランシーバＴＲｋにおいて、光路Ａｋからの光の一部をタップして同期信号をモニタする機構（Ｍｋ）が備わっていれば、波長可変レーザＴＬｋと光トランシーバＴＲｋを常に同期しておくことが可能となる。
　図６Ａは、本実施形態の光をタップしてモニタする機構Ｍｋを配置した光経路切り替えシステムの概略構成を示す図である。図６Ａに示す構成は、図５Ａに示す構成と略同じである。図６Ａには波長可変レーザ制御回路ＴＬＣから波長可変レーザＴＬｋに対して供給される光の周波数（同期信号の周波数）と、波長可変レーザＴＲｋに入力される波長可変レーザＴＬｋからの光の周波数（同期信号の周波数）を示す正弦波の形状のシンボルが教示されている。
　図６Ｂは、図６Ａ中の光トランシーバＴＲｋの概略構成を示す図である。図６Ｂの光トランシーバＴＲｋは、光路Ａｋを介して波長可変レーザＴＬｋからの光が入力する入力ポートと、光変調器ＯＭｋの入力との間に配置され、波長可変レーザＴＬｋからの光の一部をタップしてモニタする機構Ｍｋを備える点で、図２Ｂの光トランシーバＴＲｋと相違する。機構Ｍｋにおけるモニタの結果に基づくフィードバックが、任意の通信方式用いて波長可変レーザ制御回路ＴＬＣに提供されてもよい。
　上述の通り、波長可変レーザ制御回路ＴＬＣがすべての波長可変レーザＴＬｋを一元的に管理していることから、すなわち上記の同期機構を用いれば波長可変レーザ制御回路ＴＬＣがすべての光トランシーバＴＲｋ間の同期を保つことが可能になる。
　したがって、例えば図３Ｂを参照して説明したように、ノード８がノード１からの光信号を受信する場合においてもノード８は直ちに光信号を受信できる（バースト対応である）ことになる。
　本開示の光経路切り替えシステムによれば、異なるノード間を簡素な構成で光通信接続することが可能になる。

Claims (5)

  1. 　Ｎ個のノード間に形成される光経路を切り替える光経路切り替えシステムであって、Ｎは２以上の整数であり、ｋは１以上Ｎ以下の整数であり、前記光経路切り替えシステムは、
    　波長を切り替えて光を出力することが可能なＮ個の波長可変レーザと、
    　前記ノード間の前記光経路に関連付けられた光信号についての情報に基づいて、前記波長可変レーザが出力する光の波長の切り替えを制御する波長可変レーザ制御回路と、
    　前記Ｎ個の波長可変レーザとＮ個の第１の光路を介して接続されたＮ個の光トランシーバであって、前記Ｎ個の光トランシーバのうちの第ｋの光トランシーバが、
    　　前記Ｎ個のノードのうちの第ｋのノードと対応し、
    　　電気信号を用いて入力された光を光信号に変換する光変調器と、
    　　光信号を電気信号に変換する光受信器と
    を備えている、Ｎ個の光トランシーバと、
    　前記Ｎ個の光トランシーバとＮ個の第２の光路を介して接続された、入力された光信号を分岐するＮ個のビームスプリッタであって、Ｎ個の第３の光路を介して前記波長可変レーザ制御回路と接続されたＮ個のビームスプリッタと、
    　前記Ｎ個のビームスプリッタとＮ個の第４の光路を介して接続された、入力された光の波長と入力ポートの位置に応じて出力ポートの位置が異なる、Ｎ個の入力ポートと、Ｎ個の出力ポートを有する波長ルータ装置であって、前記Ｎ個の出力ポートがＮ個の第５の光路を介して前記Ｎ個の光トランシーバと接続された波長ルータ装置と
    を備え、
    　前記Ｎ個の波長可変レーザのうちの第ｋの波長可変レーザから出力された光が、
    　　前記Ｎ個の第１の光路のうちの第ｋの第１の光路を介して、前記Ｎ個の光トランシーバのうちの第ｋの光トランシーバに入力され、
    　　前記第ｋの光トランシーバの前記光変調器において光信号に変換された後に、前記第２の光路のうちの第ｋの光路を介して前記Ｎ個のビームスプリッタのうちの第ｋのビームスプリッタに入力され、
    　前記第ｋのビームスプリッタにおいて分割された前記光信号の一方が、前記Ｎ個の第３の光路のうちの第ｋの光路を介して前記波長可変レーザ制御回路に入力され、分割された前記光信号の他方が前記Ｎ個の第４の光路のうちの第ｋの光路を介して前記波長ルータ装置の前記Ｎ個のポートに入力され、
    　前記波長ルータ装置においてルーチングされて前記Ｎ個の出力ポートのうちの第ｋの出力ポートから出力された前記光信号が、前記第５の光路のうちの第ｋの光路を介して、前記Ｎ個の光トランシーバのうちの第ｋの光トランシーバが備える前記光受信器に入力される
    ように構成された、光経路切り替えシステム。
  2. 　前記第ｋの光トランシーバの前記光受信器が、
    　入力される互いに波長の異なる複数の光信号を、波長ごとに受信するように構成されている、請求項１記載の光経路切り替えシステム。
  3. 　前記第ｋの波長可変レーザと前記第ｋの光トランシーバとを接続する光ファイバと、
    　前記光ファイバに接続されたサーキュレータであって、前記第ｋの波長可変レーザと接続される第１のポートと、前記第ｋの光トランシーバと接続される第２のポートと、前記第ｋのビームスプリッタと接続される第３のポートとを有するサーキュレータと
    をさらに備え、
    　前記第１の光路の一部と前記第２の光路の一部が１つの前記光ファイバを共有しており、
    　前記サーキュレータは、前記第１のポートから入力された光を前記第２のポートへ透過し、前記第２のポートから入力された光を前記第３のポートへ透過するように構成されている、請求項１記載の光経路切り替えシステム。
  4. 　前記Ｎ個の第１の光路、前記Ｎ個の第２の光路、前記Ｎ個の第３の光路、前記Ｎ個の光路、または前記Ｎ個の光路のうちの１つまたは複数が、２つ以上のコアを有する１つの多芯線型のファイバにおいて集約されている、請求項１記載の光経路切り替えシステム。
  5. 　前記波長可変レーザ制御回路は、
    　前記波長可変レーザから出力される光が、前記光変調器における変調に用いる信号と干渉しない領域の周波数で変調されるように、前記波長可変レーザを制御し、これにより前記Ｎ個の光トランシーバが常に同期する、請求項１記載の光経路切り替えシステム。
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