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WO2016167010A1 - 交差スプリッタ、これを用いたマルチキャストスイッチおよびマルチキャストスイッチモジュール - Google Patents

交差スプリッタ、これを用いたマルチキャストスイッチおよびマルチキャストスイッチモジュール Download PDF

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WO2016167010A1
WO2016167010A1 PCT/JP2016/053819 JP2016053819W WO2016167010A1 WO 2016167010 A1 WO2016167010 A1 WO 2016167010A1 JP 2016053819 W JP2016053819 W JP 2016053819W WO 2016167010 A1 WO2016167010 A1 WO 2016167010A1
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WO
WIPO (PCT)
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switch
multicast
splitter
port
loss
Prior art date
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Application number
PCT/JP2016/053819
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English (en)
French (fr)
Inventor
長谷川　淳一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2016546106A priority Critical patent/JP6117447B2/ja
Publication of WO2016167010A1 publication Critical patent/WO2016167010A1/ja
Priority to US15/649,264 priority patent/US10101530B2/en
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    • H04Q2011/0037—Operation
    • H04Q2011/0047—Broadcast; Multicast

Definitions

  • the present invention relates to a cross splitter and the like that can reduce the maximum loss with little loss variation for each port.
  • CDC Colorless, Directionless and Contentionless
  • -ROADM Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer
  • a multicast switch combining an optical splitter and an optical switch is used.
  • the multicast switch a dual type in which an ADD / DROP function is mounted in one housing is the mainstream, and for example, an 8 ⁇ 8 multicast switch is used. In the future, further increases in the number of wavelengths are expected.
  • Patent Document 1 As one method for reducing the size of a multicast switch, for example, a cross splitter in which waveguides cross each other on the same plane has been proposed (Patent Document 1).
  • crossing loss transmission loss
  • the number of waveguide crossings differs for each port that is branched. For this reason, there is a problem that a cross loss becomes large in a port having a large number of crossings. In addition, there is a problem that the crossing loss differs for each port due to the difference in the number of crossings, and the variation in loss becomes large.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a cross splitter and the like that can reduce the maximum loss with little loss variation for each port.
  • the first invention is a cross splitter comprising a plurality of optical splitters, wherein at least some of the waveguides included in the plurality of optical splitters cross each other on a plane,
  • the crossing splitter is characterized in that the branching ratio of the optical splitter differs according to the difference in the number of crossings of the branched waveguides.
  • a splitter unit comprising the crossing splitter according to the first invention, a switch unit connected to the splitter unit and comprising a switch array for performing optical signal path selection, the splitter unit and the switch A multicast switch comprising: a substrate on which the unit is disposed.
  • the switch unit includes a plurality of switch arrays, and the switch array includes a plurality of stages of optical switches, and each port branched from one port by the optical splitter is connected to the plurality of switch arrays, respectively.
  • the number of stages of the optical switches in each connected switch array is different, and the branching ratio of at least some of the optical splitters is set according to the difference in the number of stages of the optical switches in addition to the difference in the number of intersections of the waveguides. May be.
  • a splitter side port for inputting / outputting signal light to / from the splitter unit and a switch side port for inputting / outputting signal light to / from the switch unit are disposed on the same side surface of the substrate, and the plurality of switch arrays
  • the switch array group may be divided into a pair of switch array groups, and the one switch array group and the other switch array group may be arranged in an inverted direction on the substrate.
  • the multicast switch for ADD and the multicast switch for DROP are arranged on the same board, and input / output of signal light to the splitter section of the multicast switch for ADD is performed on one side of the board.
  • the plurality of switch arrays of the multicast switch for DROP are divided into a pair of switch array groups, and one switch array group and the other switch array group are the same on the substrate
  • the direction of the multicast switch for ADD and the direction of the multicast switch for DROP may be arranged so as
  • a third invention is provided with a dual MCS unit comprising a pair of multicast switches according to the second invention and a control unit for controlling the multicast switch, and a plurality of the dual MCS units.
  • a multicast switch module comprising: a splitter that branches or joins signal light to each multicast switch of the dual type MCS unit.
  • a dual type MCS unit comprising a multicast switch according to a second aspect of the invention and a control unit for controlling the multicast switch, and a plurality of the dual type MCS units are provided side by side.
  • a multicast switch module comprising: a splitter for branching or joining signal light to each of the multicast switches.
  • FIG. The figure which shows the multicast switch 1.
  • FIG. The figure which shows the crossing splitter 7.
  • FIG. The figure which shows the switch array 9.
  • FIG. The figure which shows the structure of the connection part of the cross splitter 7c and the switch part 5.
  • FIG. The figure which shows the structure of the connection part of the cross splitter 7c and the switch part 5.
  • FIG. A calculated value that shows the variation in loss from port to port.
  • FIG. The figure which shows the structure of the connection part of the cross splitter 7c and the switch part 5.
  • FIG. The figure which shows the multicast switch 1a.
  • the figure which shows the multicast switch 1b The figure which shows the multicast switch module 20.
  • FIG. The figure which shows the multicast switch module 20a. Measured value showing the variation in loss for each port.
  • FIG. 1 is a diagram showing a multicast switch 1.
  • substrate is abbreviate
  • the arrow D in the figure is the light input / output direction when used as a Drop multicast switch
  • the arrow A is the light input / output direction when used as an Add multicast switch. That is, in the present embodiment, light incident from one side surface of the substrate is emitted to the other side surface facing this.
  • an example of an 8 ⁇ 8 multicast switch is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the multicast switch 1 includes a splitter unit 3 and a switch unit 5.
  • the splitter unit 3 includes three stages of 1 ⁇ 2 crossing splitters 7 (7a, 7b, 7c). That is, one port is branched into eight ports by the three-stage crossing splitters 7a, 7b, and 7c. In each cross splitter 7a, 7b, 7c, the waveguides cross on a plane.
  • FIG. 2 is a diagram showing the cross splitter 7 according to the present embodiment.
  • the crossing splitter 7 includes eight optical splitters arranged in parallel. Each optical splitter is a 1 ⁇ 2 optical splitter, and a port at one end branches into two ports at the other end.
  • the waveguides of the eight optical splitters are arranged so that the arrangement order of the waveguides on the common port side (left side in the figure) matches the arrangement order of the waveguides on the branch port side (right side in the figure). Cross each other.
  • the ports on the common port side of the eight optical splitters are arranged in the order of 1ch to 8ch (Port 1 to Port 8 in the figure), and the branch port side of the 8 optical splitters is in pairs of the order of 1ch to 8ch. (Port 1A to Port 8A, Port 1B to Port 8B) are arranged.
  • the crossing splitter 7 has the crossing part 8 where the waveguides cross each other so that the branched waveguides are arranged in order as illustrated.
  • a crossing loss occurs when the waveguides cross each other.
  • the cross splitter 7 is manufactured using, for example, a planar lightwave circuit (PLC) formed on a quartz substrate.
  • PLC planar lightwave circuit
  • size reduction of the multicast switch 1 can be achieved by increasing the relative refractive index difference ⁇ between the core and the clad.
  • the use of a high relative refractive index difference ⁇ increases the waveguide cross loss. For example, by using zirconia (ZrO 2 ) as a dopant for increasing the refractive index, a high relative refractive index difference ⁇ of 2.5% to 10% can be realized.
  • Table 1 shows the cross loss at each port when each optical splitter splits light at a normal 50% / 50% branching ratio.
  • the left side of the table is the port number on the common port side, and the right column shows the cross loss when branching to each port on the branch port side at each branch ratio, and the total loss including principle loss and excess loss.
  • the principle loss and excess loss are estimated to be about 3.2 dB in total. Therefore, as described above, since the number of intersections is 0 in Port1 ⁇ Port1A, the intersection loss is 0, and the total loss is estimated to be 3.2 dB, which is the sum of the principle loss and the excess loss.
  • Port1 In Port1 ⁇ Port1B, the number of intersections is 7, and the intersection loss is 0.35 dB. For this reason, the total loss is estimated to be 3.55 dB, including the principle loss and the excess loss. Thus, the variation of the loss for each port is large, and the maximum loss is as large as 3.55 dB.
  • the maximum loss In particular, in the case of the three-stage crossing splitters 7a, 7b, and 7c, since a crossing loss difference is generated for each crossing splitter, a maximum loss difference of 1.05 dB is generated.
  • the branching ratio of each optical splitter is made different according to the difference in the number of intersections of each branched waveguide.
  • Table 2 shows the crossing loss at each port when the branching ratio of each optical splitter is changed according to the number of crossings.
  • the principle loss (dB) ⁇ 10 ⁇ log (P2 / P1) (where P1: input light intensity, P2: branch light intensity).
  • the principle loss changes by changing the branching ratio. Specifically, when the branching ratio (%) is increased, the principle loss is reduced.
  • the branching ratio of each optical splitter is set so that the branching ratio on the side with the larger number of intersections is higher than the branching ratio on the side with the smaller number of intersections (100% in total). By adjusting, the total loss can be leveled.
  • Port1 ⁇ Port1A the crossing loss is 0, but the branching ratio is smaller than 50%. Therefore, the principle loss increases accordingly, and the total loss is 3.375 dB, which is the combination of the principle loss and the excess loss. Estimated.
  • Port1 ⁇ Port1B the number of intersections is 7, and the intersection loss is 0.35 dB.
  • the branching ratio is larger than 50%, the principle loss is reduced by that amount, and the total loss is the principle loss and The combined excess loss is estimated to be 3.375 dB.
  • the branching ratio of each optical splitter the variation in loss for each port can be reduced, and the maximum loss can be suppressed to 3.375 dB.
  • the means for changing the branching ratio of the optical splitter can be achieved by performing the optimum design of the waveguide such as the known MMI, Y branching, and also the winc, wavefront matching method / adjoint variable method, density method, etc. can do.
  • the switch unit 5 includes a plurality of switch arrays 9. For example, each port branched by the crossing splitter 7c is connected to the switch arrays 9a and 9b in the same port order.
  • FIG. 3 is a diagram showing the switch array 9.
  • the switch array 9 is a tree-type 8 ⁇ 1 optical switch.
  • the switch array 9 has a common port (right side in the figure) at one end and eight branch ports (left side in the figure) at the other end.
  • the switch array 9 includes a plurality of optical switches 12 (MZI: Mach-Zehnder interferometer). Two waveguides are provided between the input / output ports of the optical switch 12, and one of the waveguides is provided with a heater as heating means.
  • the switch array 9 can change the path through which the optical signal passes by turning on / off the heater.
  • the optical switch 12 in the route passing through the branch port (Port 1), the optical switch 12 has four stages of S1, S2, S3, and S4. On the other hand, in the route passing through the branch port (Port 2), the optical switch 12 has five stages S5, S6, S2, S3, and S4.
  • the stage number which changes with ports. Specifically, Port 1, Port 4, Port 5, and Port 8 have four stages of optical switches 12, and Port 2, Port 3, Port 6, and Port 7 have five stages of optical switches 12.
  • the optical switch 12 causes an excessive loss for each stage.
  • the excess loss per stage of the optical switch is estimated to be 0.4 dB. Accordingly, a loss difference of 0.4 dB is generated between Port 1, Port 4, Port 5, and Port 8 in which the optical switch 12 has four stages, and Port 2, Port 3, Port 6, and Port 7 in which the optical switch 12 has five stages. .
  • FIG. 4A is a diagram showing a part of the conventional switch unit 5.
  • the ports branched by the cross splitter 7c are connected to the switch arrays 9a and 9b, respectively. That is, the switch arrays 9a and 9b are provided side by side, and the arrangement order of the ports of the switch arrays 9a and 9b is the same.
  • the ports of the switch array 9a are Ports 1A to 8A, and the ports of the switch array 9b are Ports 1B to 8B.
  • the switch arrays 9a and 9b are configured in the same layout. Accordingly, the optical switch 12 has four stages in the Ports 1A, 1B, Ports 4A, 4B, Ports 5A, 5B, and Ports 8A, 8B. Similarly, Port 2A, 2B, Port 3A, 3B, Port 6A, 6B, Port 7A, 7B have five stages of optical switches 12.
  • Table 3 shows excess loss at each port of the switch arrays 9a and 9b arranged as shown in FIG.
  • each branch port for example, Port1A, 1B branched from the same common port (for example, Port1) has the same number of stages of optical switches, so each common port (for example, Port1 and Port2).
  • the excess loss varies depending on the number of stages.
  • the layout of the switch arrays 9a and 9b to be provided is changed.
  • Port1, Port4, Port5, and Port8 have four stages of optical switches 12, and Port2, Port3, Port6, and Port7 have five stages of optical switches 12, but in the switch array 9b, Port1 , Port4, Port5, and Port8 have five stages of optical switches 12, and Port2, Port3, Port6, and Port7 have four stages of optical switches 12.
  • the switch arrays 9a and 9b can also achieve a high extinction ratio.
  • Table 4 shows excess loss at each port of the switch arrays 9a and 9b arranged as shown in FIG.
  • each branch port for example, Port 1A, 1B
  • the same common port for example, Port 1
  • each port branched from one port by the optical splitter is connected to a plurality of switch arrays 9a and 9b, and the number of optical switches in each connected switch array 9a and 9b is different.
  • the loss sum (stage number sum) of the branch ports branched from the respective common ports is the same.
  • the loss sums (for example, Port1A + 1B) of the paths passing through the respective branch ports branched from the respective common ports (for example, Port1) are the same, and the branched ports (for example, Port1A and 1B) are branched.
  • the losses are different, as described above, the total loss can be leveled by adjusting the branching ratio of the optical splitter.
  • Table 5 shows the total loss of the loss of the cross splitter 7c and the loss of the switch unit 5 when the branching ratio of the cross splitter 7c is adjusted.
  • the total loss is adjusted by adjusting the branch ratio of each port of the cross splitter so that the sum of the splitter loss according to the number of crossings and the switch loss according to the number of switch stages is constant. Can be leveled. Specifically, by adjusting the branching ratio (total of 100%) of each optical splitter so that the branching ratio on the side with more stages is higher than the branching ratio on the side with fewer stages, Total loss can be leveled. For this reason, the loss variation for each port can be reduced, and the maximum loss can be kept low.
  • the crossing splitter 7c connected to the optical switch array sets the branching ratio according to the difference in the number of stages of the optical switch in addition to the difference in the number of crossings of the waveguide, thereby reducing the loss variation for each port. Can be reduced.
  • the crossing splitters 7a and 7b may have a branching ratio corresponding only to the difference in the number of crossings of the waveguide.
  • FIG. 5 is a diagram showing variations in calculation loss in each route.
  • X in the figure is a conventional one, and all the branching ratios of the optical splitter are 50% / 50%.
  • Y in the figure is obtained by adjusting the branching ratio of the cross splitter according to the number of crosses of the cross splitter and the number of switch stages of the switch array.
  • the loss variation for each path is large, and the maximum loss is also large.
  • the present invention can theoretically eliminate loss variation and keep the maximum loss low.
  • the loss ratio due to the difference in the number of crossings in the crossing splitter can be reduced and the maximum loss can be reduced by changing the branching ratio according to the difference in the number of crossings of the waveguides branched by the crossing splitter 7. Can be kept low.
  • the switch arrays 9a and 9b to be provided are arranged in different switches so that the number of optical switches in the switch arrays 9a and 9b connected to the ports branched from the same port is different. Can do. For this reason, the loss sum of the path
  • switch arrays 9a and 9b are not limited to the tree-type layout as described above.
  • the switch arrays 9a and 9b may be in a columnar arrangement.
  • FIG. 6A is a diagram showing a part of a conventional switch unit 5 in a tandem arrangement.
  • the ports branched by the cross splitter 7c are connected to the switch arrays 9a and 9b, respectively. That is, the switch arrays 9a and 9b are provided side by side, and the arrangement order of the ports of the switch arrays 9a and 9b is the same.
  • the switch arrays 9a and 9b are configured in the same layout. Therefore, as described above, the total number of stages of the optical switch 12 differs between Port 1 to Port 8.
  • Table 6 shows the excess loss at each port of the switch arrays 9a and 9b arranged as shown in FIG.
  • the layout of the switch arrays 9a and 9b to be provided is changed.
  • the number of stages of the optical switch 12 is 9, 8,..., 3, 2 in the order of Port 1, 2,.
  • the number of stages of the optical switch 12 is 2, 3,..., 8, and 9 in the order of Port 1, 2,.
  • Table 7 shows the excess loss at each port of the switch arrays 9a and 9b arranged as shown in FIG.
  • the loss sums (for example, Port1A + 1B) of the paths passing through the respective branch ports branched from the respective common ports (for example, Port1) are the same, and the branched ports (for example, Port1A and 1B) are branched.
  • the losses are different, as described above, the total loss can be leveled by adjusting the branching ratio of the optical splitter.
  • Table 8 shows the total loss of the loss of the cross splitter 7c and the loss of the switch unit 5 when the branching ratio of the cross splitter 7c is adjusted.
  • the total loss is adjusted by adjusting the branching ratio of each port of the cross splitter so that the sum of the splitter loss according to the number of crossings and the switch loss according to the number of switch stages is constant. Can be leveled.
  • the branching ratio of the crossing splitter 7c is added to the difference in the number of crossings of the waveguide in addition to the difference in the number of crossings of the waveguides.
  • the crossing splitters 7a and 7b may have a branching ratio corresponding only to the difference in the number of crossings of the waveguides.
  • FIG. 7 is a diagram showing the multicast switch 1a.
  • components having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 6A and 6B, and redundant description is omitted.
  • the switch arrays 9a and 9b are of a tree type is shown, but the above-described column type may be used.
  • the multicast switch 1a has substantially the same configuration as the multicast switch 1, but the layout of the waveguide is different.
  • the splitter unit 3 of the multicast switch 1a starts from the splitter-side port that inputs / outputs signal light to / from the splitter unit 3 in order from the first-stage cross splitter 7a and the second-stage cross splitter 7a.
  • the cross splitter 7b is provided in the order of the third-stage cross splitter 7c.
  • One of the waveguides branched by the cross splitter 7a is arranged in the order of cross splitters 7b and 7c in the direction from the bottom to the top in the figure (hereinafter referred to as “forward direction”), and is connected to the switch unit 5. .
  • the other waveguide branched by the crossing splitter 7a is guided to the opposite side of the substrate (upper side in the figure) and reversed, and is opposite to the forward direction (from the upper side to the lower side in the figure).
  • Crossing splitters 7 b and 7 c are arranged in that order and connected to the switch unit 5. Therefore, the splitter unit 3 is divided into two.
  • the switch unit 5 is divided into a pair of switch array groups 14a and 14b.
  • the switch array groups 14a and 14b include at least one switch array (in the illustrated example, each of the switch array groups 14a and 14b includes four switch arrays).
  • the switch array group 14b to which the cross splitter 7c (the lower cross splitter 7c in the figure) connected in the forward direction to the cross splitter 7b is connected has a waveguide (four waveguides in the figure) on the common port side. Inverted and guided in the opposite direction to the side of the substrate (downward in the figure).
  • the common port side waveguides (four waveguides in the figure) remain as they are. It is formed in the opposite direction and guided to the side surface (lower side in the figure) of the substrate.
  • a splitter-side port that inputs / outputs signal light to / from the splitter unit and a switch-side port that inputs / outputs signal light to / from the switch unit are arranged on the same side of the substrate.
  • the switch array groups 14a and 14b have a substantially right triangle shape as a whole.
  • the bottom side of the right triangle (32 branch port sides in the illustrated example and the shortest side of the right triangle) is connected to the cross splitter 7c. That is, the cross splitters 7c and 7b are sequentially arranged on the bottom side of the right triangle of each switch array group 14a and 14b.
  • one switch array group 14a and the other switch array group 14b are arranged in an inverted direction so that the oblique sides face each other on the substrate. Therefore, a substantially rectangular switch unit 5 is obtained by combining the switch array groups 14a and 14b. A waveguide from the common port side of the switch array group 14b to the side surface of the substrate is formed between the switch array group 14a and the switch array group 14b.
  • the waveguide and the optical switch are brought close to the perpendicular side of the right triangle (the second shortest side of the right triangle). Therefore, the extra area where the waveguide and the optical switch are not arranged is collected on the hypotenuse side of the right triangle.
  • the switch array group 14a and the switch array group 14b having such a configuration in the opposite direction and in parallel so as to be located in an extra region of each other, the waveguide and the optical switch are not arranged in the switch unit 5. An extra area can be reduced and the area of the switch unit 5 can be reduced.
  • the branching ratio of each port is adjusted according to the difference in the number of intersections in the crossing splitters 7a and 7b, and in the crossing splitter 7c, according to the difference in the number of crossings and the number of switch stages
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the multicast switch can be reduced in size.
  • FIG. 8 is a diagram showing the multicast switch 1b.
  • the multicast switch 1b has substantially the same configuration as the multicast switch 1a, but the ADD multicast switch 13a and the DROP multicast switch 13b are arranged on the same substrate.
  • the ADD multicast switch 13a and the DROP multicast switch 13b are divided into a pair of switch arrays similar to the multicast switch 1a.
  • the switch array groups 14a and 14b of the ADD multicast switch 13a are arranged in a column in the same direction.
  • being arranged in a column means that the switch array groups 14a and 14b are arranged in a straight line connecting the branch ports and the common ports of the switch array groups 14a and 14b.
  • Waveguides connected to the eight input ports (switch side port, lower side in the figure) of the ADD multicast switch 13a are separated into two, and the four waveguides are connected to the switch array group 14b. Connected to the common port side. The other four waveguides are led to the rear (upper in the figure) of the switch array group 14b along the switch array group 14b (ADD multicast switch 13a) and connected to the common port side of the switch array group 14a. .
  • the eight waveguides connected to the branch ports of the switch array group 14b via the splitter unit 3 are located behind the switch array group 14a along the switch array group 14a (upper in the figure).
  • these waveguides are coupled via the cross splitter 7a with eight waveguides connected to the branch ports of the switch array group 14a via the splitter unit 3 (cross splitters 7c and 7b). That is, the eight output side ports (the splitter side port, the upper side in the figure) of the ADD multicast switch 13a are formed on the side surfaces of the substrate facing each other with respect to the input side port of the ADD multicast switch 13a.
  • the switch array groups 14c and 14d of the multicast switch 13b for DROP are arranged in a column in the same direction.
  • the waveguides connected to the eight input-side ports (the splitter-side port in the figure, the lower side in the figure) of the DROP multicast switch 13b are separated into two via the cross splitter 7a, and one of the eight waveguides Are connected to the branch port side of the switch array group 14d via the cross splitters 7b and 7c.
  • the other eight waveguides are guided along the switch array group 14d to the rear of the switch array group 14d (upward in the figure) and connected to the branch port side of the switch array group 14c via the cross splitters 7b and 7c. Is done.
  • the four waveguides connected to the common port of the switch array group 14d are guided along the switch array group 14c to the rear (upper side in the figure) of the switch array group 14c. Further, these waveguides and four waveguides connected to the common port of the switch array group 14c are led to the side surface of the substrate, and are output ports (switch-side ports) of the multicast switch 13b for DROP. In the figure). That is, the eight output side ports (switch side ports, the upper side in the figure) of the DROP multicast switch 13b are formed on the side surfaces of the substrate opposite to the input side port of the DROP multicast switch 13b.
  • the input side port of the DROP multicast switch 13b and the input side port of the ADD multicast switch 13a are provided on one side of the board. Further, the output side port of the DROP multicast switch 13b and the output side port of the ADD multicast switch 13a are provided side by side on the other side surface of the substrate opposite to this. In this way, the input side port of the DROP multicast switch 13b and the respective switch array groups of the ADD multicast switch 13a are arranged in opposite directions.
  • the switch array groups 14a, 14b, 14c, and 14d have a substantially right triangle shape. As shown in the drawing, the bottom side of the right triangle (32 branch port sides in the illustrated example and the shortest side of the right triangle) is connected to the cross splitter 7c. That is, the cross splitters 7c and 7b are sequentially arranged on the bottom side of the right triangle of each switch array group 14a and 14b.
  • the switch array groups 14a and 14b are arranged in a column in the same direction, and the switch array groups 14c and 14d are arranged in a column in the same direction.
  • the switch array group 14a and the switch array group 14c are provided side by side so as to be reversed so that the oblique sides face each other on the substrate.
  • the switch array group 14b and the switch array group 14d are provided side by side so as to be inverted so that the hypotenuses face each other on the substrate.
  • the switch array groups 14a and 14c are combined to form a substantially rectangular switch unit 5, and the switch array groups 14b and 14d are combined to form a substantially rectangular switch unit 5.
  • the waveguide and the optical switch are brought close to the perpendicular side of the right triangle (the second shortest side of the right triangle). Therefore, the extra area where the waveguide and the optical switch are not arranged is collected on the hypotenuse side of the right triangle.
  • the switch array group 14a and the switch array group 14c having such a configuration, and the switch array group 14b and the switch array group 14d in the opposite direction and in parallel so as to be located in an extra area, the switch unit In FIG. 5, an extra region where the waveguide and the optical switch are not arranged can be reduced, and the area of the switch unit 5 can be reduced.
  • the branching ratio of each port is adjusted according to the difference in the number of intersections in the crossing splitters 7a and 7b, and the difference in the number of crossings and the difference in the number of switches in the crossing splitter 7c.
  • the branching ratio of each port By adjusting the branching ratio of each port, the same effect as the multicast switch 1 can be obtained.
  • the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, the ADD multicast switch 13a and the DROP multicast switch 13b can be efficiently arranged on the same substrate.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing the multicast switch module 20.
  • the multicast switch module 20 includes a plurality of dual MCS (multicast switch) units 17 and a splitter 19 and the like.
  • the dual type MCS unit 17 includes a pair of multicast switches 1 and a control board 15.
  • the pair of multicast switches 1 are used for ADD and DROP, respectively.
  • the multicast switch 1a may be applied instead of the multicast switch 1.
  • the pair of multicast switches 1 are connected to the control board 15.
  • an anisotropic conductive film or an anisotropic conductive paste can be used for connection between the multicast switch 1 and the control board 15.
  • the control board 15 controls the multicast switch 1. That is, the control board 15 can control each optical switch of the multicast switch 1 to control the light path.
  • a pair of multicast switches 1 can be controlled by one control board 15.
  • the multicast switch 1 and the splitter 19 are connected via an optical fiber.
  • zirconia ZrO 2
  • a technique using zirconia (ZrO 2 ) as a dopant for increasing the refractive index is known.
  • the multicast switch 1 and the single mode optical fiber are not directly connected but are set up via a high relative refractive index difference optical fiber.
  • the multicast switch 1 is a high relative refractive index difference optical element having a core relative refractive index difference ⁇ of 2.5% to 10%, and a high relative refractive index difference optical fiber (for example, a mode field at 1550 nm).
  • the diameter is 3 to 5 ⁇ m
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core with respect to the cladding is 2.0% to 3.0%.
  • the relative refractive index difference ⁇ ⁇ (n c1 ⁇ n c ) / n c1 ⁇ ⁇ 100 (where n c1 is the maximum refractive index of the core and n c is the refractive index of the cladding). Also, ITU-T (International Telecommunication Union) G., for the mode field diameter and terms not specifically defined in this specification. The definition and measurement method in 650.1 shall be followed as appropriate.
  • the splitter 19 branches or joins the input / output ports to the respective dual type MCS units 17. As shown in the figure, when two dual MCS units 17 each having an 8 ⁇ 8 multicast switch 1 are used, a pair of splitters 19 having a 1 ⁇ 2 splitter are used.
  • the dual type MCS units 17 are not limited to two, and may include three or more. In this case, the splitter 19 may be increased to 1 ⁇ 3 and 1 ⁇ 4. Therefore, the dual type MCS unit 17 can be easily added by changing only the splitter 19. That is, dual type 8 ⁇ 16, 8 ⁇ 24, 8 ⁇ 32 MCS... Can be realized by increasing the number of dual type MCS units to 2, 3, 4.
  • a crossing splitter can also be applied to the splitter 19.
  • the loss variation for each port can be reduced and the maximum loss can be kept low.
  • the 8 ⁇ 1 switch is used.
  • the present invention is not limited to this, and a 4 ⁇ 1 or 16 ⁇ 1 switch may be used.
  • FIG. 10 is a diagram showing the multicast switch module 20a.
  • components having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 9, and redundant descriptions are omitted.
  • the multicast switch module 20a has substantially the same configuration as the multicast switch module 20, but differs in that the multicast switch 1b is used. As described above, in the multicast switch 1b, the ADD multicast switch 13a and the DROP multicast switch 13b are arranged on the same substrate. For this reason, in the dual MCS unit 17 of the present embodiment, the control board 15 is connected to one multicast switch 1b.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, the miniaturization of the dual type MCS unit 17 can be achieved.
  • the multicast switch of the present invention was actually manufactured and the loss variation was measured.
  • a waveguide is formed by using a PLC manufacturing process technology such as FHD method, photolithography, reactive ion etching, and further, a heater and an electrode are formed, and an 8 ⁇ 8 multicast switch chip having a relative refractive index difference of ⁇ 5% is formed. Obtained.
  • the waveguide arrangement is the same as that of the multicast switch 1a shown in FIG. For this reason, the chip size has been reduced to 30 ⁇ 9 mm.
  • the optical splitters corresponding to the crossing splitters 7a and 7b have their branching ratios adjusted according to the number of crossings so that the output light has the same power. Adjacent 8 ⁇ 1 switch arrays were arranged so that the number of switch stages for each port was different. Furthermore, the crossing splitter 7c adjusts each branching ratio in consideration of the difference in the number of switch stages in addition to the difference in the number of crossings.
  • FIG. 11 is a diagram showing a loss variation for each path of the multicast switch in which the branching ratio is adjusted.
  • the loss variation was about 0.5 dB at the maximum, and the maximum loss could be kept as low as 13.4 dB.
  • the branching ratio in each optical splitter varies depending on the number of waveguide crossings. For example, at a branch point between a port with a small number of crossings and a relatively low crossing loss and a port with a large number of crossings and a relatively large crossing loss, light is emitted at a larger ratio to the side with a large crossing loss. By branching, the total loss can be leveled.
  • the multicast switch of the present invention it is possible to obtain a multicast switch with small loss variation for each port and small maximum loss.
  • each port in the switch array has a different number of optical switches for each port. For this reason, the excess loss per stage of the optical switch is different for each port.
  • the optical switch is such that the waveguide branched by the crossing splitter is connected to each port of the plurality of switch arrays, and the number of stages of the optical switch in the switch array corresponding to each port is different. Is placed. That is, all the ports branched by the cross splitter are all connected to the 4-stage and 5-stage switch arrays. For this reason, the excess loss difference according to the number of stages of the optical switch can be eliminated in advance by the branching ratio of the cross splitter.
  • the multicast switch configured as described above, by arranging a pair of optical switch array groups provided side by side on the substrate so as to be reversed to face each other, a wasteful area on the substrate is reduced, A high-density multicast switch can be obtained.
  • the multicast switch module of the present invention a multicast switch module that can easily change the number of wavelengths can be obtained.

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Abstract

　Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａでは、交差数が０であり、交差損失は０となるため、損失は原理損失および過剰損失を合わせた３．２ｄＢと見積もられる。Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂでは、交差数が７であり、交差損失は０．３５ｄＢとなるため、損失は原理損失および過剰損失を合わせて３．５５ｄＢと見積もられる。このように、ポートごとの損失のばらつきが大きく、また、最大損失が３．５５ｄＢと大きい。本発明では、それぞれの光スプリッタの分岐比が、分岐されたそれぞれの導波路の交差数の差に応じて異なるようにする。交差数の多い側の分岐比を、交差数の少ない側の分岐比と比較して高くなるように、各光スプリッタの分岐比（トータルで１００％とする）を調整することで、総損失を平準化することができる。

Description

交差スプリッタ、これを用いたマルチキャストスイッチおよびマルチキャストスイッチモジュール
　本発明は、ポートごとの損失バラつきが少なく、最大損失を低減することが可能な交差スプリッタ等に関するものである。
　ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ，　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）－ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を実現するために、光スプリッタと光スイッチを組み合わせたマルチキャストスイッチが使用されている。マルチキャストスイッチとしては、１つの筐体にＡＤＤ／ＤＲＯＰ機能を搭載したＤｕａｌ型が主流であり、例えば、８×８のマルチキャストスイッチが使用されている。今後は、さらなる波長数の増加が予測されている。
　マルチキャストスイッチのサイズを低減する方法の一つとしては、例えば、同一平面上で導波路が互いに交差する交差スプリッタが提案されている（特許文献１）。
国際公開公報ＷＯ２０１４／１７１０８３
　交差スプリッタを用いることで、入出力数が増えた場合でも、マルチキャストスイッチのサイズを小さくすることが可能であるが、特許文献１にも記載されているように、導波路同士の交差部において、伝送損失（以下交差損失とする）が生じるという問題がある。
　また、交差スプリッタにおいては、分岐されるそれぞれのポートごとに、導波路の交差数が異なる。このため、交差数の多いポートでは、交差損失が大きくなるという問題がある。また、交差数が異なることで、ポートごとの交差損失が異なり、損失のばらつきが大きくなるという問題がある。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、ポートごとの損失バラつきが少なく、最大損失を低減することが可能な交差スプリッタ等を提供することを目的とする。
　前述した目的を達成するため、第１の発明は、複数の光スプリッタを具備し、複数の前記光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路が平面上で互いに交差した交差スプリッタであって、それぞれの前記光スプリッタの分岐比が、分岐されたそれぞれの導波路の交差数の差に応じて異なることを特徴とする交差スプリッタである。
　第２の発明は、第１の発明にかかる交差スプリッタからなるスプリッタ部と、前記スプリッタ部と接続され、光信号の経路選択を行うためのスイッチアレイからなるスイッチ部と、前記スプリッタ部と前記スイッチ部とが配置される基板と、を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチである。
　前記スイッチ部が、複数のスイッチアレイを具備し、前記スイッチアレイは、複数段の光スイッチからなり、前記光スプリッタにより、一のポートから分岐された各ポートは、複数の前記スイッチアレイにそれぞれ接続され、接続されるそれぞれの前記スイッチアレイにおける前記光スイッチの段数が異なり、少なくとも一部の前記光スプリッタの分岐比が、導波路の交差数差に加え、前記光スイッチの段数差に応じて設定されてもよい。
　前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが、前記基板の同一の側面側に配置され、複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方の前記スイッチアレイ群と、他方の前記スイッチアレイ群とが、前記基板上で互いに反転した向きで配置されてもよい。
　ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチと、ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、同一の前記基板上に配置され、前記基板の一方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが配置され、前記基板の他方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチのスイッチ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチのスプリッタ側ポートとが配置され、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの向きと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、互いに反転した向きで配置されてもよい。
　　　　　　
　第３の発明は、第２の発明にかかる一対のマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュールである。
　また、第２の発明にかかるマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュールである。
　　　
　本発明によれば、ポートごとの損失バラつきが少なく、最大損失を低減することが可能な交差スプリッタ等を提供することができる。
マルチキャストスイッチ１を示す図。 交差スプリッタ７を示す図。 スイッチアレイ９を示す図。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 ポートごとの損失のばらつきを示す計算値。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 交差スプリッタ７ｃとスイッチ部５との接続部の構成を示す図。 マルチキャストスイッチ１ａを示す図。 マルチキャストスイッチ１ｂを示す図。 マルチキャストスイッチモジュール２０を示す図。 マルチキャストスイッチモジュール２０ａを示す図。 ポートごとの損失のばらつきを示す実測値。
＜マルチキャストスイッチ＞
（実施形態１）
　以下、本発明の第１の実施の形態にかかるマルチキャストスイッチ１について説明する。図１は、マルチキャストスイッチ１を示す図である。なお、以下の図において、基板の図示を省略する。また、図中の矢印Ｄは、Ｄｒｏｐ用のマルチキャストスイッチとして使用された際の光の入出方向であり、矢印Ａは、Ａｄｄ用のマルチキャストスイッチとして使用された際の光の入出方向である。すなわち、本実施形態では、基板の一方の側面から入射した光が、これと対向する他の側面に出射する。なお、以下の説明では、８×８のマルチキャストスイッチの例を示すが、本発明はこれに限られない。
　マルチキャストスイッチ１は、スプリッタ部３と、スイッチ部５とから構成される。スプリッタ部３は、３段の１×２の交差スプリッタ７（７ａ、７ｂ、７ｃ）からなる。すなわち、１つのポートが、３段の交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃによって８つのポートに分岐される。なお、それぞれの交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃにおいて、導波路同士は平面上で交差する。
　図２は、本実施形態に係る交差スプリッタ７を示す図である。交差スプリッタ７は、８個の光スプリッタが並列に配置される。各光スプリッタは１×２光スプリッタであり、一端のポートが他端で２つのポートに分岐する。交差スプリッタ７において、共通ポート側（図中左側）の導波路の並び順と分岐ポート側（図中右側）の導波路の並び順とが一致するように、８個の光スプリッタの導波路が互いに交差する。具体的には、８個の光スプリッタの共通ポート側のポートは１ｃｈ～８ｃｈ（図中Ｐｏｒｔ１～Ｐｏｒｔ８）の順で並び、８個の光スプリッタの分岐ポート側は１ｃｈ～８ｃｈの順で２組（Ｐｏｒｔ１Ａ～Ｐｏｒｔ８Ａ、Ｐｏｒｔ１Ｂ～Ｐｏｒｔ８Ｂ）並ぶ。
　このように、交差スプリッタ７は、分岐された導波路が、図示したように順に並ぶように、導波路同士が互いに交差する交差部８を有する。ここで、交差部８においては、導波路同士が交差する際の交差損失が発生する。本実施形態では、交差スプリッタ７は、例えば石英基板上に形成された平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＰＬＣ）を用いて作製されている。なお、コアとクラッドとの比屈折率差Δを大きくすることで、マルチキャストスイッチ１の小型化を達成することができる。一方、高い比屈折率差Δを用いることにより、導波路の交差損失は大きくなる。なお、例えば、屈折率を高めるドーパントとして、ジルコニア（ＺｒＯ２）を使うことで、２．５％以上１０％以下の高い比屈折率差Δを実現できる。
　交差損失は、比屈折率差Δが５％の場合、１交差当たり、例えば０．０５ｄＢ／ｃｒｏｓｓ程度と見積もられる。また、例えば、Ｐｏｒｔ１からＰｏｒｔ１ＡとＰｏｒｔ１Ｂへ分岐する光スプリッタでは、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａにおいては、交差数が０であり、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂにおいては、交差数が７である。このため、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａでは、交差損失が生じないのに対し、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂでは、交差数７×０．０５ｄＢ／ｃｒｏｓｓ＝０．３５ｄＢ程度の交差損失が生じることとなる。
　このように、分岐ポートごとに導波路の交差数が異なるため、それぞれの分岐ポートごとに交差損失が異なることとなる。
　表１には、各光スプリッタが、通常の５０％／５０％の分岐比で光を分岐した場合における、各ポートでの交差損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表の左側は共通ポート側のポート番号であり、右欄は、それぞれの分岐比で分岐ポート側の各ポートへ分岐した際の交差損失と、原理損失および過剰損失を含む総損失を示す。なお、原理損失および過剰損失は、合わせて約３．２ｄＢと見積もられる。したがって、前述した様に、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａでは、交差数が０であるため、交差損失は０となり、総損失は原理損失および過剰損失を合わせた３．２ｄＢと見積もられる。
　一方、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂでは、交差数が７であり、交差損失は０．３５ｄＢとなる。このため、総損失は原理損失および過剰損失を合わせて３．５５ｄＢと見積もられる。このように、各ポートごとの損失のばらつきが大きく、また、最大損失が３．５５ｄＢと大きい。特に、交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃの３段の交差スプリッタであれば、交差スプリッタごとに交差損失差が生じるため、最大で、１．０５ｄＢの損失差を生じることとなる。
　これに対し、本発明では、それぞれの光スプリッタの分岐比が、分岐されたそれぞれの導波路の交差数の差に応じて異なるようにする。
　表２は、各光スプリッタの分岐比を交差数に応じて変えた場合における、各ポートでの交差損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　ここで、原理損失（ｄＢ）＝－１０×ｌｏｇ（Ｐ２／Ｐ１）（但し、Ｐ１：入力光強度、Ｐ２：分岐光強度）で表される。すなわち、分岐比を変えることで、原理損失が変化する。具体的には、分岐比（％）を大きくすると、原理損失が小さくなる。このため、この関係を用いて、交差数の少ない側の分岐比と比較して、交差数の多い側の分岐比が高くなるように、各光スプリッタの分岐比（トータルで１００％とする）を調整することで、総損失を平準化することができる。
　例えば、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ａでは、交差損失は０であるが、分岐比が５０％よりも小さくなるため、その分だけ原理損失が大きくなり、総損失は原理損失および過剰損失を合わせた３．３７５ｄＢと見積もられる。一方、Ｐｏｒｔ１→Ｐｏｒｔ１Ｂでは、交差数が７であり、交差損失は０．３５ｄＢとなるが、分岐比が５０％よりも大きくなるため、その分だけ原理損失が小さくなり、総損失は原理損失および過剰損失を合わせて３．３７５ｄＢと見積もられる。このように、各光スプリッタの分岐比を変えることで、各ポートごとの損失のばらつきが小さくし、また、最大損失も３．３７５ｄＢと抑えることができる。
　なお、このように、光スプリッタの分岐比を変更する手段としては、公知のＭＭＩ、Ｙ分岐、さらにはＷＩＮＣ、波面整合法・随伴変数法、密度法などの導波路最適設計を行うことで達成することができる。
　以上のように、図１に示すマルチキャストスイッチ１において、各段の交差スプリッタ７ａ、７ｂ、７ｃのそれぞれにおいて、上述したように、光スプリッタの分岐比を調整することで、分岐されるポートごとの損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることが可能となる。
　次に、スイッチ部５について説明する。スイッチ部５は、複数のスイッチアレイ９で構成される。例えば、交差スプリッタ７ｃで分岐される各ポートは、同一のポートの順序でスイッチアレイ９ａ、９ｂに接続される。
　図３は、スイッチアレイ９を示す図である。スイッチアレイ９は、ツリー型の８×１の光スイッチである。スイッチアレイ９は、一端に共通ポート（図中右側）と、他端に８の分岐ポート（図中左側）を有する。スイッチアレイ９は、複数の光スイッチ１２（ＭＺＩ：マッハツェンダ型干渉計）を有する。光スイッチ１２の入力／出力ポートの間には二つの導波路が設けられ、一方の導波路には、加熱手段であるヒータが設けられる。スイッチアレイ９は、ヒータのオン／オフによって、光信号の通る経路を変更することができる。
　ここで、分岐ポート（Ｐｏｒｔ１）を通る経路においては、光スイッチ１２はＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の４段である。一方、分岐ポート（Ｐｏｒｔ２）を通る経路においては、光スイッチ１２がＳ５、Ｓ６、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の５段である。このように、高消光比を実現するため、ポートによって異なる段数で構成される。具体的には、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８は、光スイッチ１２が４段であり、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７は、光スイッチ１２が５段である。
　ここで、光スイッチ１２は、１段ごとに過剰損失が生じる。例えば、光スイッチ１段当たりの過剰損失は０．４ｄＢと見積もられる。したがって、光スイッチ１２が４段である、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８と、光スイッチ１２が５段である、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７とでは、０．４ｄＢの損失差を生じることとなる。
　図４（ａ）は、従来のスイッチ部５の一部を示す図である。交差スプリッタ７ｃで分岐された各ポートは、スイッチアレイ９ａ、９ｂにそれぞれ接続される。すなわち、スイッチアレイ９ａ、９ｂが併設され、スイッチアレイ９ａ、９ｂのポートの並び順は同一となる。なお、スイッチアレイ９ａのポートを、Ｐｏｒｔ１Ａ～８Ａとし、スイッチアレイ９ｂのポートを、Ｐｏｒｔ１Ｂ～８Ｂとする。
　通常は、図４（ａ）に示すように、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、同一のレイアウトで構成される。したがって、Ｐｏｒｔ１Ａ、１Ｂ、Ｐｏｒｔ４Ａ、４Ｂ、Ｐｏｒｔ５Ａ、５Ｂ、Ｐｏｒｔ８Ａ、８Ｂは、光スイッチ１２が４段となる。同様に、Ｐｏｒｔ２Ａ、２Ｂ、Ｐｏｒｔ３Ａ、３Ｂ、Ｐｏｒｔ６Ａ、６Ｂ、Ｐｏｒｔ７Ａ、７Ｂは、光スイッチ１２が５段となる。
　表３には、図４（ａ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が同じであるため、それぞれの共通ポートごと（例えばＰｏｒｔ１とＰｏｒｔ２）の過剰損失が段数に応じて異なる。
　これに対し、本発明では、併設されるスイッチアレイ９ａ、９ｂのレイアウトを変えている。例えば、スイッチアレイ９ａでは、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８は、光スイッチ１２が４段であり、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７は、光スイッチ１２が５段であるが、スイッチアレイ９ｂでは、Ｐｏｒｔ１、Ｐｏｒｔ４、Ｐｏｒｔ５、Ｐｏｒｔ８は、光スイッチ１２が５段であり、Ｐｏｒｔ２、Ｐｏｒｔ３、Ｐｏｒｔ６、Ｐｏｒｔ７は、光スイッチ１２が４段となる。この場合でも、スイッチアレイ９ａ、９ｂもに、高消光比を実現することができる。
　表４は、図４（ｂ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が異なる。すなわち、光スプリッタにより、一のポートから分岐された各ポートは、複数のスイッチアレイ９ａ、９ｂにそれぞれ接続され、接続されるそれぞれのスイッチアレイ９ａ、９ｂにおける光スイッチの段数が異なる。このため、それぞれの共通ポートから分岐された分岐ポートの損失和（段数和）が同一となる。すなわち、ＰｏｒｔＸから分岐されるＰｏｒｔＸＡの過剰損失とＰｏｒｔＸＢの過剰損失の和は、全てのポートに対して、１．６ｄＢ＋２．０ｄＢ＝３．６ｄＢで同一となる。
　本発明では、それぞれの共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐されたそれぞれの分岐ポートを通る経路の損失和（例えばＰｏｒｔ１Ａ＋１Ｂ）が同一であり、かつ、分岐された分岐ポート同士（例えばＰｏｒｔ１Ａと１Ｂ）の損失が異なる場合には、前述した様に、光スプリッタの分岐比を調整することで、総損失を平準化することができる。
　表５は、交差スプリッタ７ｃの分岐比を調整した際の、交差スプリッタ７ｃの損失とスイッチ部５の損失の合計損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５に示すように、交差数に応じたスプリッタ部損失と、スイッチ段数に応じたスイッチ部損失の合計が一定となるように、交差スプリッタの各ポートの分岐比を調整することで、合計損失を平準化することができる。具体的には、段数の少ない側の分岐比と比較して、段数の多い側の分岐比が高くなるように、各光スプリッタの分岐比（トータルで１００％とする）を調整することで、総損失を平準化することができる。このため、ポートごとの損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
　このように、光スイッチアレイと接続される交差スプリッタ７ｃは、導波路の交差数差に加え、さらに、光スイッチの段数差に応じて分岐比を設定することで、各ポートごとの損失バラつきを低減することができる。なお、交差スプリッタ７ａ、７ｂは、導波路の交差数差のみに応じた分岐比とすればよい。
　図５は、それぞれの経路における計算上の損失のばらつきを示す図である。横軸は経路番号（８×８＝６４の経路）であり、縦軸は総損失である。図中のＸは従来のものであり、光スプリッタの分岐比をすべて５０％／５０％としたものである。一方、図中Ｙは、交差スプリッタの交差数およびスイッチアレイのスイッチ段数に応じて、交差スプリッタの分岐比を調整したものである。
　図に示すように、従来の方法では、経路ごとの損失バラつきが大きく、最大損失も大きい。これに対し、本発明では、理論上、損失バラつきをなくし、最大損失を低く抑えることができる。
　以上、本実施の形態によれば、交差スプリッタ７で分岐される各導波路の交差数差に応じて、分岐比を変えることで、交差スプリッタにおける交差数差による損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
　さらに、併設されるスイッチアレイ９ａ、９ｂを異なるスイッチ配置とすることで、同一のポートから分岐された各ポートに接続されるそれぞれのスイッチアレイ９ａ、９ｂにおける光スイッチの段数が異なるようにすることができる。このため、それぞれの共通ポートから分岐された分岐ポートを通る経路の損失和を同一にすることができる。これにより、スイッチアレイにおけるスイッチ段数を加味して、交差スプリッタ７ｃにおける分岐比を調整することができる。この結果、スイッチアレイの段数差に伴う損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
　なお、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、前述した様なツリー型のレイアウトには限られない。例えば、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、縦列型の配列であってもよい。
　図６（ａ）は、従来の縦列型配置のスイッチ部５の一部を示す図である。交差スプリッタ７ｃで分岐された各ポートは、スイッチアレイ９ａ、９ｂにそれぞれ接続される。すなわち、スイッチアレイ９ａ、９ｂが併設され、スイッチアレイ９ａ、９ｂのポートの並び順は同一となる。
　通常は、図６（ａ）に示すように、スイッチアレイ９ａ、９ｂは、同一のレイアウトで構成される。したがって、前述した様に、Ｐｏｒｔ１～Ｐｏｒｔ８では、光スイッチ１２の総段数が異なる。
　表６には、図６（ａ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が同じであり、それぞれの共通ポートごと（例えばＰｏｒｔ１とＰｏｒｔ２）の過剰損失が段数に応じて異なる。
　これに対し、本発明では、併設されるスイッチアレイ９ａ、９ｂのレイアウトを変えている。例えば、スイッチアレイ９ａでは、Ｐｏｒｔ１、２、・・・、７、８の順に、光スイッチ１２の段数が９段、８段、・・・、３段、２段となるが、スイッチアレイ９ｂでは、スイッチアレイ９ａでは、Ｐｏｒｔ１、２、・・・、７、８の順に、光スイッチ１２の段数が２段、３段、・・・、８段、９段となる。
　表７は、図６（ｂ）の配置のスイッチアレイ９ａ、９ｂの各ポートでの過剰損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表７に示すように、同一の共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐される各分岐ポート（例えばＰｏｒｔ１Ａ、１Ｂ）の光スイッチの段数が異なるが、それぞれの共通ポートから分岐された分岐ポートの損失和（段数和）が同一となる。すなわち、ＰｏｒｔＸから分岐されるＰｏｒｔＸＡの過剰損失とＰｏｒｔＸＢの過剰損失の和は、全てのポートに対して、４．４ｄＢで同一となる。
　本発明では、それぞれの共通ポート（例えばＰｏｒｔ１）から分岐されたそれぞれの分岐ポートを通る経路の損失和（例えばＰｏｒｔ１Ａ＋１Ｂ）が同一であり、かつ、分岐された分岐ポート同士（例えばＰｏｒｔ１Ａと１Ｂ）の損失が異なる場合には、前述した様に、光スプリッタの分岐比を調整することで、総損失を平準化することができる。
　表８は、交差スプリッタ７ｃの分岐比を調整した際の、交差スプリッタ７ｃの損失とスイッチ部５の損失の合計損失を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表８に示すように、交差数に応じたスプリッタ部損失と、スイッチ段数に応じたスイッチ部損失の合計が一定となるように、交差スプリッタの各ポートの分岐比を調整することで、合計損失を平準化することができる。
　このように、光スイッチ５が縦列型配置であっても、ツリー型配置の場合と同様に、交差スプリッタ７ｃの分岐比を、導波路の交差数差に加え、光スイッチの段数差に応じて設定することで、各ポートごとの損失バラつきを低減することができる。なお、前述した様に、交差スプリッタ７ａ、７ｂは、導波路の交差数差のみに応じた分岐比とすればよい。
（実施形態２）
　次に、第２の実施の形態について説明する。図７は、マルチキャストスイッチ１ａを示す図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の機能を奏する構成については、図１～図６（ａ）、（ｂ）と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明では、スイッチアレイ９ａ、９ｂがツリー型である例について示すが、前述した縦列型であってもよい。
　マルチキャストスイッチ１ａは、マルチキャストスイッチ１と略同様の構成であるが、導波路のレイアウトが異なる。本実施形態に係るマルチキャストスイッチ１ａのスプリッタ部３は、マルチキャストスイッチ１と同様に、スプリッタ部３へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートから順に、１段目の交差スプリッタ７ａ、２段目の交差スプリッタ７ｂ、３段目の交差スプリッタ７ｃの順に設けられる。
　交差スプリッタ７ａで分岐された一方の導波路は、図中下から上へ向かう方向（以下「順方向」とする）に、交差スプリッタ７ｂ、７ｃがその順に配置され、スイッチ部５に接続される。交差スプリッタ７ａで分岐された他方の導波路は、基板の反対側（図中上方）まで導かれて反転し、順方向とは逆向き（図中上から下へ向かう方向であり、以下「逆方向」とする）に、交差スプリッタ７ｂ、７ｃがその順に配置され、スイッチ部５に接続される。したがって、スプリッタ部３が二つに分割される。
　スイッチ部５は、一対のスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂに区分される。なお、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、少なくとも一つのスイッチアレイを含むものである（なお、図示した例では、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、それぞれ４つのスイッチアレイからなる）。
　交差スプリッタ７ｂに対して順方向で接続される交差スプリッタ７ｃ（図中下側の交差スプリッタ７ｃ）が接続されたスイッチアレイ群１４ｂは、共通ポート側で導波路（図では４つの導波路）が反転して、逆方向に向けて基板の側面（図中下方）まで導かれる。交差スプリッタ７ｂに対して逆方向で接続される交差スプリッタ７ｃ（図中上側の交差スプリッタ７ｃ）が接続されたスイッチアレイ群１４ａは、共通ポート側の導波路（図では４つの導波路）がそのまま逆方向に向けて形成され、基板の側面（図中下方）まで導かれる。
　すなわち、マルチキャストスイッチ１ａは、スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが、基板の同一の側面側に配置される。
　ここで、本実施形態に係るスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、全体として略直角三角形状の形を有する。図示するように、直角三角形の底辺側（図示した例では３２個の分岐ポート側であって、直角三角形の最も短い辺）が、交差スプリッタ７ｃと接続される。すなわち、それぞれのスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂの直角三角形の底辺側にそれぞれ、交差スプリッタ７ｃ、７ｂが順に配置される。
　また、一方のスイッチアレイ群１４ａと、他方のスイッチアレイ群１４ｂとが、基板上で互いに斜辺同士が対向するようにして反転した向きで配置される。したがって、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂを組み合わせることで、略矩形のスイッチ部５となる。なお、スイッチアレイ群１４ｂの共通ポート側から、基板の側面までの導波路は、スイッチアレイ群１４ａとスイッチアレイ群１４ｂの間に形成される。
　本実施形態に係るスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂにおいては、導波路および光スイッチは直角三角形の垂辺側（直角三角形の二番目に短い辺側）に寄せられている。そのため、導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域は、直角三角形の斜辺側に集められることになる。このような構成を有するスイッチアレイ群１４ａとスイッチアレイ群１４ｂとを互いの余分な領域に位置するよう逆向きかつ並列に配置することによって、スイッチ部５において導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域を低減し、スイッチ部５の面積を低減することができる。
　なお、マルチキャストスイッチ１ａにおいても、前述した様に、交差スプリッタ７ａ、７ｂにおいては交差数差に応じて各ポートの分岐比を調整し、交差スプリッタ７ｃにおいては、交差数差およびスイッチ段数差に応じて各ポートの分岐比を調整することで、マルチキャストスイッチ１と同様の効果を得ることができる。
　第２の実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、マルチキャストスイッチの小型化を達成することができる。
（実施形態３）
　次に、第３の実施の形態について説明する。図８は、マルチキャストスイッチ１ｂを示す図である。マルチキャストスイッチ１ｂは、マルチキャストスイッチ１ａと略同様の構成であるが、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａとＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂとが同一基板上に配置される。
　ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａおよびＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂは、マルチキャストスイッチ１ａと同様に、一対のスイッチアレイ群に区分される。
　ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａのスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは、同一の方向に向けて縦列に配置される。ここで、縦列に配置されるとは、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂのそれぞれの分岐ポートと共通ポートとを結ぶ直線方向に、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂが並ぶように位置することを意味する。
　ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの８つの入力側ポート（スイッチ側ポートであって、図中下側）に接続される導波路は二つに分離され、一方の４つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｂの共通ポート側に接続される。他方の４つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｂ（ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａ）に沿ってスイッチアレイ群１４ｂの後方（図中上方）まで導かれて、スイッチアレイ群１４ａの共通ポート側に接続される。
　また、スプリッタ部３（交差スプリッタ７ｃ、７ｂ）を介して、スイッチアレイ群１４ｂの分岐ポートと接続される８つの導波路は、スイッチアレイ群１４ａに沿ってスイッチアレイ群１４ａの後方（図中上方）まで導かれる。さらに、これらの導波路は、スプリッタ部３（交差スプリッタ７ｃ、７ｂ）を介してスイッチアレイ群１４ａの分岐ポートと接続される８つの導波路と、交差スプリッタ７ａを介して結合される。すなわち、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの８つの出力側ポート（スプリッタ側ポートであって、図中上側）は、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの入力側ポートとは、基板の互いに対向する側面に形成される。
　同様に、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂのスイッチアレイ群１４ｃ、１４ｄは、同一の方向に向けて縦列に配置される。ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの８つの入力側ポート（スプリッタ側ポートであって、図中下側）に接続される導波路は、交差スプリッタ７ａを介して二つに分離され、一方の８つの導波路は、交差スプリッタ７ｂ、７ｃを介して、スイッチアレイ群１４ｄの分岐ポート側に接続される。他方の８つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｄに沿ってスイッチアレイ群１４ｄの後方（図中上方）まで導かれて、交差スプリッタ７ｂ、７ｃを介して、スイッチアレイ群１４ｃの分岐ポート側に接続される。
　また、スイッチアレイ群１４ｄの共通ポートと接続される４つの導波路は、スイッチアレイ群１４ｃに沿ってスイッチアレイ群１４ｃの後方（図中上方）まで導かれる。また、これらの導波路と、スイッチアレイ群１４ｃの共通ポートと接続される４つの導波路とが、基板の側面まで導かれて、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの出力側ポート（スイッチ側ポートであって、図中上側）となる。すなわち、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの８つの出力側ポート（スイッチ側ポートであって、図中上側）は、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの入力側ポートとは、基板の互いに対向する側面に形成される。
　なお、マルチキャストスイッチ１ｂでは、基板の一方の側面側に、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの入力側ポートと、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの入力側ポートとが併設される。また、これと対向する基板の他方の側面側に、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの出力側ポートと、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａの出力側ポートとが併設される。このように、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂの入力側ポートと、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａのそれぞれのスイッチアレイ群は、互いに逆向きに配置される。
　スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、略直角三角形状の形を有する。図示するように、直角三角形の底辺側（図示した例では３２個の分岐ポート側であって、直角三角形の最も短い辺）が、交差スプリッタ７ｃと接続される。すなわち、それぞれのスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂの直角三角形の底辺側にそれぞれ、交差スプリッタ７ｃ、７ｂが順に配置される。
　前述した様に、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｂは同一方向に向けて縦列に配置され、スイッチアレイ群１４ｃ、１４ｄは同一方向に向けて縦列に配置される。スイッチアレイ群１４ａと、スイッチアレイ群１４ｃとが、基板上で互いに斜辺同士が対向するようにして反転した向きで併設される。また、スイッチアレイ群１４ｂと、スイッチアレイ群１４ｄとが、基板上で互いに斜辺同士が対向するようにして反転した向きで併設される。
　このように、スイッチアレイ群１４ａ、１４ｃを組み合わせることで、略矩形のスイッチ部５となり、スイッチアレイ群１４ｂ、１４ｄを組み合わせることで、略矩形のスイッチ部５となる。
　本実施形態に係るスイッチアレイ群１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにおいては、導波路および光スイッチは直角三角形の垂辺側（直角三角形の二番目に短い辺側）に寄せられている。そのため、導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域は、直角三角形の斜辺側に集められることになる。このような構成を有するスイッチアレイ群１４ａとスイッチアレイ群１４ｃ、および、スイッチアレイ群１４ｂとスイッチアレイ群１４ｄとを互いの余分な領域に位置するよう逆向きかつ並列に配置することによって、スイッチ部において導波路および光スイッチが配置されていない余分な領域を低減し、スイッチ部５の面積を低減することができる。
　なお、マルチキャストスイッチ１ｂにおいても、前述した様に、交差スプリッタ７ａ、７ｂにおいては交差数差に応じて各ポートの分岐比を調整し、交差スプリッタ７ｃにおいては、交差数差およびスイッチ段数差に応じて各ポートの分岐比を調整することで、マルチキャストスイッチ１と同様の効果を得ることができる。
　第３の実施形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａとＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂとを、効率よく同一基板上に配置することができる。
＜マルチキャストスイッチモジュール＞
（実施形態１）
　次に、前述したマルチキャストスイッチを用いたマルチキャストスイッチモジュールについて説明する。図９は、マルチキャストスイッチモジュール２０を示す構成図である。マルチキャストスイッチモジュール２０は、複数のデュアル型ＭＣＳ（マルチキャストスイッチ）ユニット１７と、スプリッタ１９等から構成される。
　デュアル型ＭＣＳユニット１７は、一対のマルチキャストスイッチ１と、制御基板１５を具備する。一対のマルチキャストスイッチ１は、それぞれ、ＡＤＤ用とＤＲＯＰ用とに使用される。なお、マルチキャストスイッチ１に代えてマルチキャストスイッチ１ａを適用してもよい。
　一対のマルチキャストスイッチ１は、制御基板１５と接続される。マルチキャストスイッチ１と制御基板１５との接続は、例えば、異方性導電フィルムまたは異方性導電ペーストなどを用いることができる。制御基板１５は、マルチキャストスイッチ１を制御する。すなわち、制御基板１５は、マルチキャストスイッチ１の各光スイッチを制御して、光の経路を制御することができる。なお、一つの制御基板１５によって、一対のマルチキャストスイッチ１を制御することができる。
　マルチキャストスイッチ１とスプリッタ１９は、光ファイバを介して接続される。ここで、前述した様に、マルチキャストスイッチ１の小型化には、光導波路のコアとクラッドとの比屈折率差Δを大きくすることが有用である。例えば、屈折率を高めるドーパントとして、ジルコニア（ＺｒＯ２）を使う技術が知られている。
　しかしながら、光導波路のコアとクラッドとの比屈折率差Δが大きくなると、コアへの光の閉じ込めが強くなるため、シングルモード伝搬を実現するためのコアのサイズが小さくなり、これに伴ってコアを伝搬する光のビーム径が小さくなる。これにより、光導波路が形成されたマルチキャストスイッチ１と、マルチキャストスイッチ１に対して光を入出力するシングルモード光ファイバ（ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５２に準拠する、１．３μｍ帯にゼロ分散波長を持つ光ファイバ）との間の接続損失が大きくなるおそれがある。
　そこで、本実施形態では、マルチキャストスイッチ１とシングルモード光ファイバとを直接接続するのではなく、高比屈折率差光ファイバを介して設即する。例えば、マルチキャストスイッチ１としては、クラッドに対するコアの比屈折率差Δが２．５％以上１０％以下の高比屈折率差光学素子とし、高比屈折率差光ファイバ（例えば、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が３～５μｍ）は、クラッドに対するコアの比屈折率差Δが２．０％以上３．０％以下である。このようにすることで、接続時の損失を低減することができる。なお、また、比屈折率差Δ＝｛（ｎc1－ｎc）／ｎc1｝×１００（ｎc1はコアの最大屈折率、ｎcはクラッドの屈折率）で定義される。また、モードフィールド径および本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）　Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に適宜従うものとする。
　スプリッタ１９は、入力／出力ポートをそれぞれのデュアル型ＭＣＳユニット１７に分岐または合流するものである。図示したように、８×８のマルチキャストスイッチ１を具備する二つのデュアル型ＭＣＳユニット１７を用いる場合には、１×２のスプリッタを有する一対のスプリッタ１９が用いられる。なお、デュアル型ＭＣＳユニット１７は、二つである場合には限定されず、３つ以上を具備してもよい。この場合には、スプリッタ１９を１×３、１×４と増やしていけばよい。したがって、スプリッタ１９のみを変えることで、容易にデュアル型ＭＣＳユニット１７を増設することができる。すなわち、デュアル型ＭＣＳユニットが２，３，４・・と増えることで、デュアル型８×１６，８×２４，８×３２ＭＣＳ・・が実現できる。
　なお、スプリッタ１９においても、交差スプリッタを適用することができる。この場合には、前述した様に、交差数差に応じた分岐比を設定することで、各ポートごとの損失バラつきを低減し、最大損失を低く抑えることができる。
　また、本実施例では、８×１スイッチを用いたが、これに限ることなく、４×１や１６×１スイッチを用いてもよい。
　以上、本実施の形態によれば、小型で、ポートごとの損失バラつきが小さく、最大損失の小さなマルチキャストスイッチモジュールを得ることができる。
（実施形態２）
　次に、第２の実施の形態について説明する。図１０は、マルチキャストスイッチモジュール２０ａを示す図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の機能を奏する構成については、図９と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　マルチキャストスイッチモジュール２０ａは、マルチキャストスイッチモジュール２０と略同様の構成であるが、マルチキャストスイッチ１ｂが用いられる点で異なる。前述した様に、マルチキャストスイッチ１ｂは、同一基板上に、ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ１３ａと、ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ１３ｂとが配置される。このため、本実施形態のデュアル型ＭＣＳユニット１７では、制御基板１５は、一つのマルチキャストスイッチ１ｂと接続される。
　この場合でも、それぞれのデュアル型ＭＣＳユニット１７が、スプリッタ１９で接続される。したがって、複数のデュアル型ＭＣＳユニット１７を用いて、容易に増設が可能となる。
　第２の実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、デュアル型ＭＣＳユニット１７の小型化を達成することができる。
　次に、実際に本発明のマルチキャストスイッチを製作して、損失バラつきを測定した。まず、ＦＨＤ法、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング等のＰＬＣ作製プロセス技術を用いて導波路形成し、さらにヒータおよび電極を形成し、比屈折率差Δ５％の８×８のマルチキャストスイッチのチップを得た。なお、チップを小型にするために、図７に示したマルチキャストスイッチ１ａと同様の導波路配置とした。このため、チップサイズは、３０×９ｍｍと小型化を実現した。
　交差スプリッタ７ａ、７ｂに対応する光スプリッタは、出力される光が同じパワーになるように、交差数差に応じて、それぞれの分岐比を調整した。また、隣合う８×１スイッチアレイは、ポートごとのスイッチの段数が異なるように配置した。さらに、交差スプリッタ７ｃは、交差数差に加え、スイッチの段数差を考慮して、それぞれの分岐比を調整した。
　図１１は、分岐比を調整したマルチキャストスイッチの経路ごとの損失バラつきを示す図である。損失バラつきは、最大でも０．５ｄＢ程度であり、最大損失も１３．４ｄＢと低く抑えることができた。
　本発明の交差スプリッタによれば、導波路の交差数に応じて、各光スプリッタにおける分岐比が異なる。例えば、交差数が少なく、相対的に交差損失の少ないポートと、交差数が多く、相対的に交差損失の大きなポートとの分岐部においては、交差損失の大きな側へ、より大きな比率で光を分岐することで、トータルの損失を平準化することができる。
　また、本発明のマルチキャストスイッチによれば、ポートごとの損失バラつきが小さく、最大損失の小さなマルチキャストスイッチを得ることができる。
　ここで、通常、高消光比を実現するため、スイッチアレイにおける各ポートは、ポートごとに光スイッチの段数が異なる。このため、光スイッチ１段当たりの過剰損失がポートごとに異なる。
　一方、通常は、複数のスイッチアレイを併設する際、同一のスイッチアレイが用いられるため、併設されるスイッチアレイにおける光スイッチのレイアウトは同じものとなる。したがって、併設されるそれぞれのスイッチアレイにおいて、例えば、ポート１、４、５、８は４段であり、ポート２、３、６、７が５段などとなる。したがって、ポート１、４、５、８とポート２、３、６、７とで、過剰損失が異なることとなる。
　これに対し、本発明では、交差スプリッタで分岐された導波路が、複数のスイッチアレイのそれぞれのポートに接続され、それぞれのポートに対応するスイッチアレイにおける光スイッチの段数が異なるように、光スイッチが配置される。すなわち、交差スプリッタで分岐される各ポートは、全て、４段と５段のスイッチアレイに接続される。このため、予め、光スイッチの段数に応じた過剰損失差を、交差スプリッタの分岐比によって解消することができる。
　なお、このようにして構成されるマルチキャストスイッチにおいて、基板上で併設される一対の光スイッチアレイ群を、互いに反転させて対向するように配置することで、基板上の無駄な領域を削減し、高密度なマルチキャストスイッチを得ることができる。
　また、本発明のマルチキャストスイッチモジュールによれば、容易に波長数を変更することができるマルチキャストスイッチモジュールを得ることができる。
　以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１、１ａ、１ｂ………マルチキャストスイッチ
３………スプリッタ部
５………スイッチ部
７、７ａ、７ｂ、７ｃ………交差スプリッタ
８………交差部
９、９ａ、９ｂ………スイッチアレイ
１２………光スイッチ
１３ａ………ＡＤＤ用マルチキャストスイッチ
１３ｂ………ＤＲＯＰ用マルチキャストスイッチ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ………スイッチアレイ群
１５………制御基板
１７………デュアル型ＭＣＳユニット
１９………スプリッタ
２０………マルチキャストスイッチモジュール

Claims (7)

  1. 　複数の光スプリッタを具備し、複数の前記光スプリッタに含まれる少なくとも一部の導波路が平面上で互いに交差した交差スプリッタであって、
    　それぞれの前記光スプリッタの分岐比が、分岐されたそれぞれの導波路の交差数の差に応じて異なることを特徴とする交差スプリッタ。
  2. 　請求項１記載の交差スプリッタからなるスプリッタ部と、
    　前記スプリッタ部と接続され、光信号の経路選択を行うためのスイッチアレイからなるスイッチ部と、
    　前記スプリッタ部と前記スイッチ部とが配置される基板と、
    　を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチ。
  3. 　前記スイッチ部が、複数のスイッチアレイを具備し、
    　前記スイッチアレイは、複数段の光スイッチからなり、
    　前記光スプリッタにより、同一のポートから分岐された各ポートは、複数の前記スイッチアレイにそれぞれ接続され、接続されるそれぞれの前記スイッチアレイにおける前記光スイッチの段数が異なり、
    　少なくとも一部の前記光スプリッタの分岐比が、導波路の交差数差に加え、前記光スイッチの段数差に応じて設定されることを特徴とする請求項２記載のマルチキャストスイッチ。
  4. 　前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、
    　前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが、前記基板の同一の側面側に配置され、
    　複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方の前記スイッチアレイ群と、他方の前記スイッチアレイ群とが、前記基板上で互いに反転した向きで配置されることを特徴とする請求項２記載のマルチキャストスイッチ。
  5. 　ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチと、ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、同一の前記基板上に配置され、
    　前記基板の一方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの前記スプリッタ部へ信号光の入出力を行うスプリッタ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの前記スイッチ部へ信号光の入出力を行うスイッチ側ポートとが配置され、
    　前記基板の他方の側面側に、前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチのスイッチ側ポートと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチのスプリッタ側ポートとが配置され、
    　前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、
    　前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチの複数の前記スイッチアレイは、一対のスイッチアレイ群に区分され、一方のスイッチアレイ群と、他方のスイッチアレイ群とが、前記基板上で同一の方向に向けて縦列に配置され、
    　前記ＡＤＤ用のマルチキャストスイッチの向きと、前記ＤＲＯＰ用のマルチキャストスイッチとが、互いに反転した向きで配置されることを特徴とする請求項２記載のマルチキャストスイッチ。
  6. 　請求項２記載の一対のマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、
    　複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、
    　を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュール。
  7. 　請求項５に記載のマルチキャストスイッチと、前記マルチキャストスイッチを制御する制御部と、を具備するデュアル型ＭＣＳユニットと、
    　複数の前記デュアル型ＭＣＳユニットが併設され、それぞれの前記デュアル型ＭＣＳユニットのそれぞれの前記マルチキャストスイッチに信号光を分岐または合流するスプリッタと、
    　を具備することを特徴とするマルチキャストスイッチモジュール。
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