(57)【要約】【課題】光波長選択デバイスの温度変化による特性劣化を補償する。【解決手段】光ポート１００から出射した光は、回折格子２００によって分光される。周囲温度が上昇すると、回折格子支持機構６００が回折格子２００を回動させるため、回折格子２００に対する光の入射角が大きくなるので、周囲温度の上昇によって回折格子２００の格子間隔が変化しても、光の分散角は周囲温度が変化する前と同じに保たれる。周囲温度が上昇すると、光路折り曲げミラー支持機構７００が光路折り曲げミラー５００を回動させるので、回折格子２００の回動による光路の変化が修正され、光路折り曲げミラー５００によって反射された各波長の光はそれぞれ集光レンズ３００を通過して対応する光素子４００−１〜４００−３に結合される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ポートと、
この光ポートからの入射光を分光する回折格子と、
この回折格子によって分光された光を受光する光素子と、
周囲温度に応じて前記回折格子を動かすことにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する角度調整手段と、
前記回折格子によって分光された光の光路を、前記光素子に向けるように修正する光路調整手段とを備えたことを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項２】
光ポートと、
この光ポートからの入射光を反射させる入射角調整ミラーと、
この入射角調整ミラーによって反射された光を分光する回折格子と、
この回折格子によって分光された光を受光する光素子と、
周囲温度に応じて前記入射角調整ミラーを動かすことにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する角度調整手段と、
前記回折格子によって分光された光の光路を、前記光素子に向けるように修正する光路調整手段とを備えたことを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光波長選択デバイスにおいて、
前記角度調整手段は、周囲温度に応じて前記回折格子の格子面または前記入射角調整ミラーの反射面を回動させることにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正することを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項４】
請求項１または２に記載の光波長選択デバイスにおいて、
前記光路調整手段は、
前記回折格子からの光を前記光素子に向けて反射する光路調整ミラーと、
周囲温度に応じて前記光路調整ミラーの反射面を回動させることにより、前記回折格子によって分光された光の光路を、前記光素子に向けるように修正する駆動制御手段とからなることを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光波長選択デバイスにおいて、
前記角度調整手段は、複数の部材の熱膨張率の違いによる変形を利用して前記回折格子または前記入射角調整ミラーを傾けることを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光波長選択デバイスにおいて、
前記角度調整手段は、
周囲温度を測定する温度センサと、
この温度センサによって測定された周囲温度に応じて前記回折格子または前記入射角調整ミラーの動きを決定する決定手段と、
この決定手段の決定に応じて前記回折格子または前記入射角調整ミラーを動かす駆動手段とからなることを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項７】
請求項４に記載の光波長選択デバイスにおいて、
前記駆動制御手段は、複数の部材の熱膨張率の違いによる変形を利用して前記光路調整ミラーを傾けることを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項８】
請求項４に記載の光波長選択デバイスにおいて、
前記駆動制御手段は、
周囲温度を測定する温度センサと、
この温度センサによって測定された周囲温度に応じて前記光路調整ミラーの動きを決定する決定手段と、
この決定手段の決定に応じて前記光路調整ミラーを動かす駆動手段とからなることを特徴とする光波長選択デバイス。
【請求項９】
光ポートからの光を回折格子に入射させる入射手順と、
周囲温度に応じて前記回折格子を動かすことにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する分光手順と、
前記回折格子によって分光された光の光路を、光素子に向けるように修正する光路調整手順とを備えたことを特徴とする光波長選択デバイスの光路補正方法。
【請求項１０】
光ポートからの光を入射角調整ミラーに入射させる入射手順と、
周囲温度に応じて前記入射角調整ミラーを動かすことにより、回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する角度調整手順と、
前記入射角調整ミラーによって反射された光を前記回折格子によって分光する分光手順と、
前記回折格子によって分光された光の光路を、光素子に向けるように修正する光路調整手順とを備えたことを特徴とする光波長選択デバイスの光路補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重を利用した通信装置に用いられる光波長選択デバイス、特に波長選択スイッチや波長チャネルモニタに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重通信において用いられる光波長選択デバイスは、回折格子などの分光手段と、分光された各波長の光を受光する光素子とを基本として構成される。光素子としてマイクロミラーを用いて、回折格子によって分光された各波長の光を光ポートへ反射して出力する場合には、波長選択スイッチとなる。また、光素子としてフォトダイオードを用いて、分光された各波長の光のパワー等を計測する場合には、波長チャネルモニタとなる。回折格子によって分光された各波長の光の方向は扇状に広がっているのに対し、各波長に対応する光素子は、一般的に、直線上に特定のピッチで配列されている。したがって、回折格子から出射した光は、各波長の光の光路が平行となるように集光レンズ等で集光された上で、光素子に導かれる。特許文献１には、以上のような構成の光波長選択デバイスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２１４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、分光手段として回折格子を用いる光波長選択デバイスでは、温度の変化によって回折格子が膨張あるいは収縮するため、回折格子の格子間隔が変化してしまうという問題があった。回折格子の格子間隔の変化は、分光された光の分散角の変化をもたらす。光の分散角が変化すると、集光レンズによって平行な光となった後の各波長の光の空間上でのピッチが、光素子が配列されたピッチとずれてくる。結果として、回折格子によって分光された各波長の光が所定の光素子に結合されなくなり、光波長選択デバイスとして正常な動作ができなくなってしまう。
【０００５】
図４は、温度変化時に、回折格子の格子間隔が変化し、分光された光のピッチがずれる様子を示す図である。図４では、当初の温度における光路を実線で示し、温度上昇時における光路を破線で示している。光ポート１００から出射した光は、回折格子２００によって分光され、集光レンズ３００によって集光され、光素子４００−１〜４００−３によって受光される。温度が上昇した場合、回折格子２００の格子間隔が広がって、回折格子２００によって分光される光の分散角が図４の破線で示すように狭まり、集光レンズ３００によって集光される光の光路が光素子４００−１〜４００−３からずれてしまう。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光波長選択デバイスの温度変化による特性劣化を補償することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光波長選択デバイスは、光ポートと、この光ポートからの入射光を分光する回折格子と、この回折格子によって分光された光を受光する光素子と、周囲温度に応じて前記回折格子を動かすことにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する角度調整手段と、前記回折格子によって分光された光の光路を、前記光素子に向けるように修正する光路調整手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明の光波長選択デバイスは、光ポートと、この光ポートからの入射光を反射させる入射角調整ミラーと、この入射角調整ミラーによって反射された光を分光する回折格子と、この回折格子によって分光された光を受光する光素子と、周囲温度に応じて前記入射角調整ミラーを動かすことにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する角度調整手段と、前記回折格子によって分光された光の光路を、前記光素子に向けるように修正する光路調整手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の光波長選択デバイスの１構成例において、前記角度調整手段は、周囲温度に応じて前記回折格子の格子面または前記入射角調整ミラーの反射面を回動させることにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正することを特徴とするものである。
また、本発明の光波長選択デバイスの１構成例において、前記光路調整手段は、前記回折格子からの光を前記光素子に向けて反射する光路調整ミラーと、周囲温度に応じて前記光路調整ミラーの反射面を回動させることにより、前記回折格子によって分光された光の光路を、前記光素子に向けるように修正する駆動制御手段とからなることを特徴とすることを特徴とするものである。
また、本発明の光波長選択デバイスの１構成例において、前記角度調整手段は、複数の部材の熱膨張率の違いによる変形を利用して前記回折格子または前記入射角調整ミラーを傾けることを特徴とするものである。
また、本発明の光波長選択デバイスの１構成例において、前記角度調整手段は、周囲温度を測定する温度センサと、この温度センサによって測定された周囲温度に応じて前記回折格子または前記入射角調整ミラーの動きを決定する決定手段と、この決定手段の決定に応じて前記回折格子または前記入射角調整ミラーを動かす駆動手段とからなることを特徴とするものである。
また、本発明の光波長選択デバイスの１構成例において、前記駆動制御手段は、複数の部材の熱膨張率の違いによる変形を利用して前記光路調整ミラーを傾けることを特徴とするものである。
また、本発明の光波長選択デバイスの１構成例において、前記駆動制御手段は、周囲温度を測定する温度センサと、この温度センサによって測定された周囲温度に応じて前記光路調整ミラーの動きを決定する決定手段と、この決定手段の決定に応じて前記光路調整ミラーを動かす駆動手段とからなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の光波長選択デバイスの光路補正方法は、光ポートからの光を回折格子に入射させる入射手順と、周囲温度に応じて前記回折格子を動かすことにより、前記回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する分光手順と、前記回折格子によって分光された光の光路を、光素子に向けるように修正する光路調整手順とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明の光波長選択デバイスの光路補正方法は、光ポートからの光を入射角調整ミラーに入射させる入射手順と、周囲温度に応じて前記入射角調整ミラーを動かすことにより、回折格子に光が入射する角度を、前記回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正する角度調整手順と、前記入射角調整ミラーによって反射された光を前記回折格子によって分光する分光手順と、前記回折格子によって分光された光の光路を、光素子に向けるように修正する光路調整手順とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、周囲温度に応じて回折格子を動かすことにより、回折格子に光が入射する角度を、回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正し、回折格子によって分光された光の光路を、光素子に向けるように修正する。回折格子は、光の入射角を変化させると、光の分散角が変化する。したがって、周囲温度の変化に伴って回折格子の格子間隔が変化した際に、回折格子への光の入射角を適宜変化させることで、一定の分散角を得ることができる。つまり、分光された光を平行な光路とした場合のピッチを維持することができる。一方、このようにして分散角を維持した場合、分光された光の光路が光素子からずれるため、このずれを光路調整手段によって適宜修正することで、各波長の光をそれぞれ所定の光素子に結合させることができる。こうして、本発明によれば、光波長選択デバイスにおいて、温度変化に伴う回折格子の格子間隔の変化に起因する特性劣化を防ぐことができ、温度に依存せずに正常に動作させることができる。
【００１１】
また、本発明では、周囲温度に応じて入射角調整ミラーを動かすことにより、回折格子に光が入射する角度を、回折格子によって分光される光の分散角が一定となるように修正し、回折格子によって分光された光の光路を、光素子に向けるように修正する。これにより、本発明では、回折格子への入射角を適宜変化させることができ、また分光された光の光路のずれを適宜修正することができるので、光波長選択デバイスにおいて、温度変化に伴う回折格子の格子間隔の変化に起因する特性劣化を防ぐことができ、温度に依存せずに正常に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光波長選択デバイスの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光波長選択デバイスの回折格子支持機構の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光波長選択デバイスの構成を示すブロック図である。
【図４】従来の光波長選択デバイスの問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る光波長選択デバイスの構成を示すブロック図である。図１では、当初の温度における光路を実線で示し、温度上昇時における光路を破線で示している。
光波長選択デバイスは、光ポート１００と、回折格子２００と、集光光学系を構成する集光レンズ３００と、光素子４００−１〜４００−３と、光路調整ミラーとなる光路折り曲げミラー５００と、回折格子支持機構６００と、光路折り曲げミラー支持機構７００とから構成される。
【００１４】
回折格子支持機構６００は、周囲温度に応じて回折格子２００を動かすことにより、回折格子２００に光が入射する角度を、回折格子２００によって分光される光の分散角が一定となるように修正する角度調整手段を構成している。また、光路折り曲げミラー５００と光路折り曲げミラー支持機構７００とは、回折格子２００によって分光された光の光路を、光素子４００−１〜４００−３に向けるように修正する光路調整手段を構成している。
【００１５】
光ポート１００から出射した光は、反射型の回折格子２００によって分光され、光路折り曲げミラー５００によって反射され、集光レンズ３００によって集光され、光素子４００−１〜４００−３によって受光される。上述のとおり、光波長選択デバイスが波長選択スイッチであれば、光素子４００−１〜４００−３はマイクロミラーであり、光波長選択デバイスが波長チャネルモニタであれば、光素子４００−１〜４００−３はフォトダイオードである。
【００１６】
周囲温度が上昇した場合、従来の光波長選択デバイスであれば、回折格子２００の格子間隔が広がり、分光された光の分散角が変化する。これに対して、本実施の形態では、周囲温度が上昇すると、回折格子支持機構６００が回折格子２００を図１の破線で示すように回動させるため、回折格子２００に対する光の入射角が大きくなるので、周囲温度の上昇によって回折格子２００の格子間隔が変化しても、光の分散角は周囲温度が変化する前と同じに保たれる。
【００１７】
また、回折格子２００によって分光された各波長の光は、光路折り曲げミラー５００によって反射されるが、本実施の形態では、周囲温度が上昇すると、光路折り曲げミラー支持機構７００が光路折り曲げミラー５００を図１の破線で示すように回動させる。この光路折り曲げミラー５００の回動により、回折格子２００の回動による光路の変化が修正され、光路折り曲げミラー５００によって反射された各波長の光はそれぞれ集光レンズ３００を通過して対応する光素子４００−１〜４００−３に結合される。
【００１８】
周囲温度が低下した場合には、回折格子２００と光路折り曲げミラー５００とを温度上昇時と逆方向に回動させればよい。図１の例では、温度上昇時に回折格子２００と光路折り曲げミラー５００とを時計廻りに回動させているので、温度低下時には反時計廻りに回動させればよいことになる。
【００１９】
回折格子支持機構６００による周囲温度に応じた回折格子２００の回動は、例えば回折格子支持機構６００に熱膨張率の異なる部材を用い、この熱膨張率の違いによる変形を利用して回折格子２００を傾ける等の方法で実現することができる。
【００２０】
また、周囲温度に応じた正確な回動を実現するために、回折格子支持機構６００を図２のように構成してもよい。回折格子支持機構６００は、温度センサ６０１と、回動角決定部６０２と、駆動部６０３とから構成される。回動角決定部６０２は、温度センサ６０１によって測定される周囲温度に応じて回折格子２００の回動角を決定する。回動角決定部６０２は、所定の演算式によって回折格子２００の回動角を決定してもよいし、周囲温度毎の回動角を記憶するテーブルに基づいて回折格子２００の回動角を決定してもよい。駆動部６０３は、回動角決定部６０２で決定された回動角に従って回折格子２００を回動させる。
【００２１】
光路折り曲げミラー支持機構７００についても、回折格子支持機構６００と同様の構成により実現することができる。
以上のように、本実施の形態では、光波長選択デバイスにおいて、温度変化に伴う回折格子の格子間隔の変化に起因する特性劣化を防ぐことができ、温度に依存せずに正常に動作させることができる。
【００２２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係る光波長選択デバイスの構成を示すブロック図である。図３においても、当初の温度における光路を実線で示し、温度上昇時における光路を破線で示している。
光波長選択デバイスは、光ポート１００と、回折格子２００と、集光レンズ３００と、光素子４００−１〜４００−３と、入射角調整ミラーとなる光路折り曲げミラー５０１と、光路調整ミラーとなる光路折り曲げミラー５０２と、光路折り曲げミラー支持機構７０１，７０２とから構成される。光路折り曲げミラー支持機構７０１は角度調整手段を構成し、光路折り曲げミラー５０２と光路折り曲げミラー支持機構７０２とは光路調整手段を構成している。
【００２３】
光ポート１００から出射した光は、光路折り曲げミラー５０１によって反射され、透過型の回折格子２００によって分光され、光路折り曲げミラー５０２によって反射され、集光レンズ３００によって集光され、光素子４００−１〜４００−３によって受光される。
【００２４】
周囲温度が上昇すると、光路折り曲げミラー支持機構７０１が光路折り曲げミラー５０１を図３の破線で示すように回動させるため、回折格子２００に対する光の入射角が大きくなるので、周囲温度の上昇によって回折格子２００の格子間隔が変化しても、回折格子２００によって分光される光の分散角は周囲温度が変化する前と同じに保たれる。
【００２５】
また、回折格子２００によって分光された各波長の光は、光路折り曲げミラー５０２によって反射されるが、本実施の形態では、周囲温度が上昇すると、光路折り曲げミラー支持機構７０２が光路折り曲げミラー５０２を図３の破線で示すように回動させる。この光路折り曲げミラー５０２の回動により、光路折り曲げミラー５０１の回動による光路の変化が修正され、光路折り曲げミラー５０２によって反射された各波長の光はそれぞれ集光レンズ３００を通過して対応する光素子４００−１〜４００−３に結合される。
【００２６】
周囲温度が低下した場合には、光路折り曲げミラー５０１，５０２を温度上昇時と逆方向に回動させればよい。図３の例では、温度上昇時に光路折り曲げミラー５０１，５０２を時計廻りに回動させているので、温度低下時には反時計廻りに回動させればよいことになる。
光路折り曲げミラー支持機構７０１，７０２は、第１の実施の形態の回折格子支持機構６００および光路折り曲げミラー支持機構７００と同様の構成により実現することができる。
【００２７】
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明は、限られた例に基づいて説明されているが、各請求項に記載された内容を逸脱しない範囲内で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、波長選択スイッチや波長チャネルモニタ等の光波長選択デバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１００…光ポート、２００…回折格子、３００…集光レンズ、４００−１〜４００−３…光素子、５００，５０１，５０２…光路折り曲げミラー、６００…回折格子支持機構、６０１…温度センサ、６０２…回動角決定部、６０３…駆動部、７００，７０１，７０２…光路折り曲げミラー支持機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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