(57)【要約】【課題】偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率を増大させることができるプリズム及びプリズムペアを提供する。【解決手段】入射光の第１プリズム３１への入射角θi1、第１プリズム３１の頂角α及び第１プリズム３１の屈折率ｎを用いて、入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表され、屈折率ｎが１．４である場合に、入射角θi1が２７度以下であり、第１プリズム３１の頂角αが３０〜５０度の範囲である。【選択図】図２
2010237377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムにおいて、
前記入射光の前記プリズムへの入射角θi1、前記プリズムの頂角α及び前記プリズムの屈折率ｎを用いて、前記入射光の倍率ｍは、
ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１
δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α
で表され、
前記屈折率ｎが１．４である場合に、前記入射角θi1が２７度以下であり、前記プリズムの頂角αが３０〜５０度の範囲であることを特徴とするプリズム。
【請求項２】
入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムにおいて、
前記入射光の前記プリズムへの入射角θi1、前記プリズムの頂角α及び前記プリズムの屈折率ｎを用いて、前記入射光の倍率ｍは、
ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１
δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α
で表され、
前記屈折率ｎが１．５である場合に、前記入射角θi1が２５度以下であり、前記頂角αが３０〜５０度の範囲であることを特徴とするプリズム。
【請求項３】
入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムにおいて、
前記入射光の前記プリズムへの入射角θi1、前記プリズムの頂角α及び前記プリズムの屈折率ｎを用いて、前記入射光の倍率ｍは、
ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１
δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α
で表され、
前記屈折率ｎが１．７である場合に、前記入射角θi1が２０度以下であり、前記頂角αが２０〜４０度の範囲であることを特徴とするプリズム。
【請求項４】
前記入射光が入射する面を有し、前記面に無反射膜が設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリズム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリズムと、前記プリズムと略同一である他のプリズムとで構成され、入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムペアにおいて、
前記プリズムへの入射光が、前記他のプリズムからの出射光と略平行となることを特徴とするプリズムペア。
【請求項６】
請求項５記載のプリズムペアを備えることを特徴とする波長選択デバイス。
【請求項７】
請求項５記載のプリズムペアを２つ備え、前記プリズムペアの一方への入射光が前記プリズムペアの他方からの出射光と略平行となることを特徴とする請求項６記載の波長選択デバイス。
【請求項８】
前記入射光の進行方向に関して前記プリズムペアの後方に配され、前記プリズムペアからの入射光を回折する回折格子を更に備えることを特徴とする請求項６又は７記載の波長選択デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリズム、プリズムペア及び該プリズムペアを備える波長選択デバイスに関し、特に光通信システムにおける波長分割多重（ＷＤＭ）に適用されるプリズム、プリズムペア及び該プリズムペアを備える波長選択デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）に基づく２地点間の伝送システムは、光アド・ドロップ（ＯＡＤＭ：Optical Add-Drop Multiplexer）の開発によってＷＤＭリングネットワークへ発展し、その後、光クロスコネクト（ＯＸＣ：Optical Cross Connect）が開発され、現在、ＯＸＣを基本としたメッシュ状ネットワークへと発展しつつある。
【０００３】
近年、通信容量の急激な増大に対応するＷＤＭシステムが普及しているが、このシステムでは、光部品の反射減衰量（ＲＬ：Return Loss）や偏波依存性損失（ＰＤＬ：Polarization Dependence Loss）が重要な項目となっている。
【０００４】
図９は、従来のＷＤＭシステムで用いられ、一つ以上の光入出力を有し且つ多重化された光波長を選択的に操作する波長選択デバイスの構成を概略的に示す図である。
【０００５】
図９において、この波長選択デバイスでは、光は図中に示される矢印の方向に進む。具体的には、コリメータアレイ９１から入射した光は、ビームエキスパンダ９２を通り、透過型回折格子対９３によって分光される。透過型回折格子対９３は、２枚の回折格子を夫々の光の角分散が加算されるように配列されている。分光された光は、第１折り返しミラー９４によって反射され、焦点レンズ９５によって集光されながら、第２折り返しミラー９６によって反射される。第２折り返しミラー９６によって反射された光は、一般的にパッケージ構成となっているＭＥＭＳミラーアレイ９７に照射される。ＭＥＭＳミラーアレイ９７で反射された光は辿ってきた光路とほぼ同じ光路を反対向きに進む。ＭＥＭＳミラーアレイ９７の傾きの傾斜を調整することで、集光するコリメータアレイ９１のポートを選択することが可能である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２００７−１８３３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ビームエキスパンダとしては、一般に、プリズムを組み合わせたアナモルフィックビームエキスパンダ（以下、単に「プリズムペア」という）がある。プリズムペアは、入射した光束のビーム径を一軸方向に拡大もしくは縮小する光学系であり、凹状と凸状の２つのシリンドリカルレンズを組み合わせたビームエキスパンダと同じ役割を担う。
【０００８】
上述したように、ＷＤＭシステムでは光部品の偏波依存性損失が重要な項目となっていることから、波長選択デバイスにおけるプリズムペアの偏波依存性損失を低減することは重要課題の一つとなる。また、ビーム径を拡大する倍率が大きい程、プリズムペアから出射した光束が回折格子（又はグレーティング）を照射する面積が増大するため、良好な干渉を起こすことが可能となる。したがって、プリズムペアによって光束の倍率をより増大させることも重要課題の一つとなっている。
【０００９】
本発明の目的は、偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率を増大させることができるプリズム、プリズムペア及び該プリズムを備える波長選択デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るプリズムは、入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムにおいて、前記入射光の前記プリズムへの入射角θi1、前記プリズムの頂角α及び前記プリズムの屈折率ｎを用いて、前記入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表され、前記屈折率ｎが１．４である場合に、前記入射角θi1が２７度以下であり、前記プリズムの頂角αが３０〜５０度の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るプリズムは、入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムにおいて、前記入射光の前記プリズムへの入射角θi1、前記プリズムの頂角α及び前記プリズムの屈折率ｎを用いて、前記入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表され、前記屈折率ｎが１．５である場合に、前記入射角θi1が２５度以下であり、前記頂角αが３０〜５０度の範囲であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るプリズムは、入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムにおいて、前記入射光の前記プリズムへの入射角θi1、前記プリズムの頂角α及び前記プリズムの屈折率ｎを用いて、前記入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表され、前記屈折率ｎが１．７である場合に、前記入射角θi1が２０度以下であり、前記頂角αが２０〜４０度の範囲であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記入射光が入射する面を有し、前記面に無反射膜が設けられるのが好ましい。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係るプリズムペアは、上述したいずれかのプリズムと、前記プリズムと略同一である他のプリズムとで構成され、入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムペアにおいて、前記プリズムへの入射光が、前記他のプリズムからの出射光と略平行となることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る波長選択デバイスは、上記のプリズムペアを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、前記波長選択デバイスは、上記のプリズムペアを２つ備え、前記プリズムペアの一方への入射光が前記プリズムペアの他方からの出射光と略平行となることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記波長選択デバイスは、前記入射光の進行方向に関して前記プリズムペアの後方に配され、前記プリズムペアからの入射光を回折する回折格子を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、入射光のプリズムへの入射角θi1、プリズムの頂角α及びプリズムの屈折率ｎを用いて、入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表され、屈折率ｎが１．４である場合に、入射角θi1が２７度以下であり、プリズムの頂角αが３０〜５０度の範囲である。したがって、偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率を増大させることができる。
【００１９】
また、本発明によれば、入射光の前プリズムへの入射角θi1、プリズムの頂角α及びプリズムの屈折率ｎを用いて、入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表され、屈折率ｎが１．５である場合に、入射角θi1が２５度以下であり、頂角αが３０〜５０度の範囲である。したがって、偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率を増大させることができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、入射光と、前記入射光の経路を逆方向に進行する光とが透過するプリズムにおいて、前記入射光の前記プリズムへの入射角θi1、前記プリズムの頂角α及び前記プリズムの屈折率ｎを用いて、前記入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表され、屈折率ｎが１．７である場合に、入射角θi1が２０度以下であり、頂角αが２０〜４０度の範囲である。したがって、偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率を増大させることができる。
【００２１】
また、プリズムは入射光が入射する面を有し、該面に無反射膜が設けられるので、これにより、偏波依存性損失を更に低減することができる。
【００２２】
さらに、本発明によれば、プリズムペアが、上記プリズムと、該プリズムと略同一である他のプリズムとで構成され、プリズムへの入射光が、他のプリズムからの出射光と略平行となるので、プリズムペアを備えるデバイスの設計・製造の自由度を増大することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、波長選択デバイスが上記のプリズムペアを２つ備え、前記プリズムペアの一方への入射光が前記プリズムペアの他方からの出射光と略平行となるので、
デバイスの設計・製造の自由度を増大することができる。
【００２４】
また、波長選択デバイスは、入射光の進行方向に関してプリズムペアの後方に配され、プリズムペアからの入射光を回折する回折格子を更に備えるので、プリズムペアからの光を所定波長の光に分光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波長選択デバイスの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１におけるプリズムペアの構成を示す詳細図である。
【図３】第１プリズムの屈折率が１．４４の場合における、第１プリズムの入射角に対する透過率及び偏波依存性を示す図である。
【図４】第１プリズムの屈折率が１．５の場合における、第１プリズムの入射角に対する透過率及び偏波依存性を示す図である。
【図５】第１プリズムの屈折率が１．７４５の場合における、第１プリズムの入射角に対する透過率及び偏波依存性を示す図である。
【図６】フューズドシリカ（屈折率１．４４）から成るプリズムを用いて第１プリズムの頂角αを変化させた場合における、入射角θi1に対する各パラメータを示す図であり、（ａ）は入射角θi1に対する倍率ｍを示し、（ｂ）は入射角θi1に対する屈折角θt2を示す。
【図７】ＢＫ７（屈折率１．５）から成るプリズムを用いて第１プリズムの頂角αを変化させた場合における、入射角θi1に対する各パラメータを示す図であり、（ａ）は入射角θi1に対する倍率ｍを示し、（ｂ）は入射角θi1に対する屈折角θt2を示す。
【図８】ＳＦ１１（屈折率１．７４５）から成るプリズムを用いて第１プリズムの頂角αを変化させた場合における、入射角θi1に対する各パラメータを示す図であり、（ａ）は入射角θi1に対する倍率ｍを示し、（ｂ）は入射角θi1に対する屈折角θt2を示す。
【図９】従来のＷＤＭシステムで用いられ、一つ以上の光入出力を有し且つ多重化された光波長を選択的に操作する波長選択デバイスの構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る波長選択デバイスの構成を概略的に示すブロック図である。
【００２８】
図１において、波長選択デバイス１は、複数のポート１０と、各ポートの出力側に設けられたコリメータレンズと２０と、各コリメータレンズの出力側に設けられ、光を略円形から水平方向に延びる楕円形に変換するプリズムペア３０と、光の進行方向に関してプリズムペア３０の後方に配され、プリズムペア３０からの光束を回折する透過型回折格子（グレーティング）４０と、回折格子４０からの光を集光する集光レンズ５０と、集光レンズ５０からの光を反射するＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）６０とを備える。本実施の形態では、波長帯域がＣバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）又はＬバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）又はその両バンドの光が使用される。
【００２９】
この波長選択デバイス１において、ポート１０から出射された光束は、コリメータレンズ２０で平行光束となり、プリズムペア３０に入射する。尚、本実施の形態ではポート１０は４ポートであるが、必要に応じてポート数を増減してもよい。この平行光束は、プリズムペア３０を透過することにより、回折格子４０に設けられた溝部の長手方向に垂直な方向に所定倍率で拡大され、回折格子４０に入光する。拡大された光束は、回折格子４０に設けられた複数の溝によって所定波長の光に分光され、集光レンズ５０に入光する。各所定波長の光は、集光レンズ５０によってＭＥＭＳ６０に集光され、ＭＥＭＳ６０に設けられた可動式ミラーにより所定方向に反射される。ＭＥＭＳ６０により反射された光は、上記の経路をほぼ逆方向に進行して、ポート１０の任意のポートに入光する。
【００３０】
図２は、図１におけるプリズムペア３０の構成を示す詳細図である。
【００３１】
図２において、プリズムペア３０は、コリメータレンズ２０からの光束を所定倍率で水平方向に拡大し、後述する第２プリズムに出射する第１プリズム３１と、第１プリズム３１からの光束を第１プリズム３１と同倍率で水平方向に拡大し、回折格子４０に出射する第２プリズム３２と、第２プリズム３２の出射側に設けられた波長板３３とを有する。第１プリズム３１の材質及び形状は、第２プリズム３２と略同一である。
【００３２】
第１プリズム３１は略三角柱形状を有しており、その水平方向断面形状は、例えば、頂角α（０＜α＜９０°）の三角形である。第１プリズム３１は、例えば、溶融石英（フューズドシリカ）、ＢＫ７又はＳＦ材から成り、その材質に固有の屈折率に応じて入射光Ｘを所定角度偏向する。
【００３３】
図２において、第１プリズム３１の入射角θ１が第２プリズム３２の入射角γ１と等しい場合（θ１＝γ１）、θ２＝γ２となり、出射光Ｙは、入射光Ｘと平行になる。第２プリズム３２の材質及び形状は第１プリズム３１と略同一であるので、その説明を省略する。
【００３４】
また、プリズムペア３０は、該プリズムペアに入射する入射光が出射光と略平行となるように構成される。具体的には、プリズムペア３０は、第１プリズム３１に入射する入射光Ｘが第２プリズム３２から出射する出射光Ｙと平行になるように構成される。これにより、波長選択デバイス１の設計・製造を容易にすることができる。また、波長板３３は、例えば４分の１波長板であり、ＭＥＭＳ６０により反射された光の偏向の向きを９０度変更する。
【００３５】
ここで、プリズムペア３０により変換される光束の倍率が大きい程、回折格子４０を照射する面積が増大し、良好な干渉を起こすことが可能となる。そして、プリズムペア３０により変換される光束の倍率を大きくするには、各プリズムの屈折率を考慮して、各プリズムの入射角θ１を大きくすることが必要となってくる。一方、各プリズムの入射角θ１を大きくすると、プリズムペア３０の偏波依存性損失（ＰＤＬ）が増大することが分かっている。したがって、第１プリズム３１及び第２プリズム３２の屈折率を考慮しつつ、偏波依存性損失を低減し且つ光束の倍率を増大させることができる頂角αの最適な範囲を検討することが重要である。
【００３６】
図３〜図５は、ガラス面の入射角に対する透過率及び該透過率の偏波依存性を示す図であり、図３はガラス面の屈折率が１．４４の場合を、図４は、ガラス面の屈折率が１．５の場合を、ガラス面の屈折率が１．７４５の場合を夫々示す。通信用途では偏波依存性損失が小さいことが求められていることから、本実施の形態では、偏波依存性損失の目標レベルを０．１ｄＢ以下と設定する。
【００３７】
図３において、偏波依存性損失が０．１ｄＢ以下となるのは、屈折率が１．４４である場合は、入射角が２７度以下であるときである。同様にして、屈折率が１．５である場合、入射角が２５度以下であれば偏波依存性損失が０．１ｄＢ以下となり、屈折率が１．７４５である場合、入射角が２０度以下であれば偏波依存性損失が０．１ｄＢ以下となる（図４及び図５）。
【００３８】
ここで、ガラス面における屈折による光束のビーム径の変換について説明する。ガラス面への入射角をθi、屈折角をθtとすると、屈折によるビーム径の変換倍率はｍ＝cosθt/cosθiで表される。
【００３９】
したがって、第１プリズム３１の第１面３１ａにおける入射角をθi1、屈折角をθt1、第１プリズム３１の第２面３１ｂにおける入射角をθi2、屈折角をθt2、第１面３１ａへの入射光と第２面３１ｂからの出射光のなす角（偏向角）をδ、第１プリズム３１の屈折率をｎとしたとき、第１プリズム３１を透過する光束の倍率ｍは、以下のように表される。
ｍ＝[cosθt1/cosθi1]×[cosθt2/cosθi2]
＝[cosθt1/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−θt1)]
＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]                                                        ・・・（１）
但し、δ＝(θi1−θt1)−(θi2−θt2)＝θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α
そして、第１プリズム３１の倍率ｍは大きい程良いとされるため、この倍率ｍを以下のように設定する。
ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１                                                            ・・・（２）
但し、δ＝θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α
図６は、フューズドシリカ（屈折率１．４４）から成るプリズムの頂角αを変化させた場合における、入射角θi1に対する各パラメータを示す図であり、（ａ）は入射角θi1に対する倍率ｍを示し、（ｂ）は入射角θi1に対する屈折角θt2を示す。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、倍率ｍを１．０よりも十分に大きくするためには入射角θi1を大きくする必要がある。例えば、倍率ｍを１．３とするならば、入射角θi1は約５０度と大きな値になる。その場合、図３より、偏波依存性損失が約０．４ｄＢと非常に大きくなる。また、特にｓ波の透過率が小さくなる。従って、偏波依存性損失を抑制するためには第１面３１ａに特殊なコーティングを施す必要があり、コストの増大を招く。
【００４１】
また、倍率ｍを大きくするためには入射角θi1を大きくする方がよいが、ブリュースター角を越えると透過率が急激に落ち込むので、入射角θi1はブリュースター角（フューズドシリカの場合は５５度）より小さい方が望ましい。図６（ａ）において、入射角θi1が５５度以下である場合に倍率ｍが大きくなる頂角αの範囲は、おおよそ３０〜５０度である。
【００４２】
図６（ｂ）は、入射角θi1と屈折角θt2の関係を示したものである。ＭＥＭＳ６０によって折り返された光束にとって、屈折角θt2は第２面３１ｂへの入射角に相当する。よって、屈折角θt2の絶対値を２７度以下の範囲で使用すれば、偏波依存性損失が０．１ｄＢ以下となる。この条件にすることにより、第２面３１ｂには通常のコーティングで対応でき、コストを低減することができる。
【００４３】
したがって、入射角θi1を５５度以下、頂角αの範囲を３０〜５０度、倍率ｍを１．０以上、及び屈折角θt2の絶対値を２７度以下の範囲に設定することにより、低コストで偏波依存性損失を抑制でき、且つ倍率ｍを大きい値にすることができる。
【００４４】
図７は、ＢＫ７（屈折率１．５）から成るプリズムの頂角αを変化させた場合における、入射角θi1に対する各パラメータを示す図であり、（ａ）は入射角θi1に対する倍率ｍを示し、（ｂ）は入射角θi1に対する屈折角θt2を示す。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、倍率ｍを１．０よりも十分に大きくするためには入射角θi1を大きくする必要がある。例えば、倍率を１．３倍とするならば、入射角θi1は約５０度と大きな値になる。その場合、図４より、偏波依存性損失が０．５ｄＢと非常に大きくなる。また、特にｓ波の透過率が小さくなる。したがって、偏波依存性損失を抑制するためには、第１面３１ａに特殊なコーティングを施す必要があり、コストの増大を招く。
【００４６】
また、倍率ｍを大きくするためには入射角θi1を大きくする方がよいが、ブリュースター角を越えると透過率が急激に落ち込むので、入射角θi1はブリュースター角（ＢＫ７の場合は５６度）より小さいほうが望ましい。図７（ａ）において、入射角θi1が５６度以下である場合に倍率ｍが大きくなる頂角αの範囲は、おおよそ３０〜５０度である。
【００４７】
図７（ｂ）は、入射角θi1と屈折角θt2の関係を示したものである。ＭＥＭＳ６０によって折り返された光束にとって、屈折角θt2は第２面３１ｂへの入射角に相当する。よって、屈折角θt2の絶対値を２５度以下の範囲で使用すれば、偏波依存性損失が０．１ｄＢ以下となる。この条件にすることにより、第２面３１ｂには通常のコーティングで対応でき、コストを低減することができる。
【００４８】
したがって、入射角θi1を５６度以下、頂角αの範囲を３０〜５０度、倍率ｍを１．０以上、及び屈折角θt2の絶対値を２５度以下の範囲に設定することにより、低コストで偏波依存性損失を抑制でき、且つ倍率ｍを大きい値にすることができる。
【００４９】
図８は、ＳＦ１１（屈折率１．７４５）から成るプリズムの頂角αを変化させた場合における、入射角θi1に対する各パラメータを示す図であり、（ａ）は入射角θi1に対する倍率ｍを示し、（ｂ）は入射角θi1に対する屈折角θt2を示す。
【００５０】
図８（ａ）に示すように、倍率ｍを１．０よりも十分に大きくするためには入射角θi1を大きくする必要がある。例えば、倍率を１．３倍とするならば、入射角θi1は約５０度と大きな値になる。その場合、図５より、偏波依存性が０．８ｄＢと非常に大きくなる。また、特にｓ波の透過率が小さくなる。従って、偏波依存性を抑制するためには第１面３１ａに特殊なコーティングが必要となり、コストの増大を招く。
【００５１】
また、倍率ｍを大きくするためには入射角θi1を大きくする方がよいが、ブリュースター角を越えると透過率が急激に落ち込むので入射角θi1はブリュースター角（ＳＦ１１の場合は６５度）より小さいほうが望ましい。図８（ａ）において、入射角θi1が６５度以下で倍率が大きい頂角の範囲はおおよそ２０〜４０度である。
【００５２】
図８（ｂ）は、入射角θi1と屈折角θt2の関係を示したものである。ＭＥＭＳ６０によって、折り返された光束にとって、屈折角θt2は第２面３１ｂへの入射角に相当する。よって、屈折角θt2の絶対値を２０度以下の範囲で使用すれば、偏波依存性損失が０．１ｄＢ以下となる。この条件にすることにより、第２面３１ｂには通常のコーティングで対応でき、コストを低減することができる。
【００５３】
したがって、入射角θi1を６５度以下、頂角αの範囲を２０〜４０度、倍率ｍを１．０以上、屈折角θt2の絶対値を２０度以下の範囲に設定することにより、低コストで偏波依存性損失を抑制でき、且つ倍率ｍを大きい値にすることができる。
【００５４】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、入射光の第１プリズム３１への入射角θi1、第１プリズム３１の頂角α及び第１プリズム３１の屈折率ｎを用いて、入射光の倍率ｍは、ｍ＝[cos(sin-1(sinθi1/n))/cosθi1]×[cos(α＋δ−θi1)/cos(α−sin-1(sinθi1/n))]＞１（δ：θi1＋sin-1[(sinα)(n2−sin2α)1/2−sinθi1cosα]−α）で表される。そして、屈折率ｎが１．４である場合に、入射角θi1が２７度以下であり、第１プリズム３１の頂角αが３０〜５０度の範囲であると、第１プリズム３１の偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率ｍを増大させることができる。また、屈折率ｎが１．５である場合に、入射角θi1が２５度以下であり、頂角αが３０〜５０度の範囲であると、第１プリズム３１の偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率ｍを増大させることができる。さらに、屈折率ｎが１．７である場合に、入射角θi1が２０度以下であり、頂角αが２０〜４０度の範囲であると、第１プリズム３１の偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率ｍを増大させることができる。
【００５５】
また、第２プリズムペア３２を第１プリズムペア３１と同様の構成にすれば、プリズムペア３０の偏波依存性損失を低減しつつ光束の倍率を更に増大させることができる。
【００５６】
本実施の形態では、波長板３３は、第２プリズム３２の出射側に設けられている。波長板３３に４分の１波長板を用いることで、往路と復路で偏向の向きを９０度変更することができる。これにより、光が受ける偏波依存性損失を更に抑制することができる。また、波長板３３は、第１プリズム３１と第２プリズム３２の間に設けられてもよい。この場合は、波長板３３に２分の１波長板を用いることで、第１プリズム３１を通過するときと第２プリズム３２を通過するときの偏向の向きを９０度変更することができる。これにより、光が受ける偏波依存性損失を更に抑制することができる。
【００５７】
本実施の形態では、波長選択デバイス１は、第１プリズム３１及び第２プリズム３２で構成されるプリズムペア３０を備えるが、プリズムペア３０を２つ備えていてもよい。これにより、ビーム径を更に拡大することができる。また、一方のプリズムペアにおいて発生した入射光Ｘの光軸と出射光Ｙの光軸とのずれを、他方のプリズムペアによって修正することができる。このとき、一方のプリズムペアにおける入射光Ｘの光軸が、他方のプリズムペアにおける出射光の光軸と略同一となるのが好ましい。これにより、波長選択デバイスの設計・製造を更に容易にすることができる。
【００５８】
また、第１プリズム３１の第１面３１ａや第２プリズム３２の第２面３２ｂに無反射膜が設けられてもよい。これにより、偏波依存性損失を更に低減することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  波長選択デバイス
１０  複数のポート
２０  コリメータレンズ
３０  プリズムペア
３１  第１プリズム
３２  第２プリズム
３３  波長板
４０  透過型回折格子
５０  集光レンズ
６０  ＭＥＭＳ
【図１】
2010237377.tif 000003
【図２】
2010237377.tif 000004
【図３】
2010237377.tif 000005
【図４】
2010237377.tif 000006
【図５】
2010237377.tif 000007
【図６】
2010237377.tif 000008
【図７】
2010237377.tif 000009
【図８】
2010237377.tif 000010
【図９】
2010237377.tif 000011