(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配列方向に配列された複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバのそれぞれに接続された複数の光導波路コアと、前記複数の光導波路コアの外周に形成された、前記複数の光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部とを有する光導波路回路と、
を備え、
前記各光導波路コアは、前記各光ファイバから入力された光の進行方向に沿って、前記配列方向における光導波路コアの幅が拡大するテーパ部を有しており、
前記各光導波路コアの端面から出力した各光のビームウエストが前記各光導波路コアの略端面に位置し、
前記各光が前記各光導波路コアの端面から出力する際に、ビームの広がり角度について前記配列方向における広がり角度よりも前記配列方向とは垂直方向における広がり角度が大きくなり、かつ
前記各光導波路コアの端面における各光の前記配列方向でのスポットサイズ半径が、前記各光ファイバにおける各光のモードフィールド半径よりも大きくなる
ように構成されている
ことを特徴とする光コリメータアレイ。
【請求項２】
前記各光導波路コアの端面から出力した各光のビームウエストが前記各光導波路コアの端面に位置し、前記各光のビームウエストにおける前記配列方向でのスポットサイズ半径ｗと、前記配列方向の前記光導波路コアの端面におけるピッチｐとの比ｐ／ｗが４未満であることを特徴とする請求項１に記載の光コリメータアレイ。
【請求項３】
前記各光導波路コアの端面における各光の前記配列方向でのスポットサイズ半径は２５μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の光コリメータアレイ。
【請求項４】
前記各光導波路コアの幅は２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の光コリメータアレイ。
【請求項５】
前記各光導波路コアは内部の屈折率が均一であることを特徴とする請求項４に記載の光コリメータアレイ。
【請求項６】
前記各光導波路コアの端面において、少なくとも２つの光導波路コアの配列方向における光の出射角度が互いに異なることを特徴とする請求項２に記載の光コリメータアレイ。
【請求項７】
前記光導波路回路の前記各光導波路コアの端面側に配置され、前記複数の光導波路コアの配列方向とは垂直方向においてのみ前記光のビーム径を変換するアナモルフィック光学系をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の光コリメータアレイ。
【請求項８】
前記アナモルフィック光学系と、前記光導波路回路とを連結し、一体化する連結部品をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光コリメータアレイ。
【請求項９】
前記各光導波路コアの端面から出力する前記各光が略シングルモードであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光コリメータアレイ。
【請求項１０】
前記各光導波路コアは、前記各光を互いに直交する偏波成分の光に分離する偏波分離機能を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光コリメータアレイ。
【請求項１１】
請求項７に記載の光コリメータアレイと、
前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、
前記光コリメータアレイと前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、
を備えることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の光コリメータアレイと、
前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、
前記アナモルフィック光学系と前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、
前記アナモルフィック光学系と前記集光レンズ系との間に設けられ、前記光ファイバから入力した光を前記配列方向とは垂直方向に分光する波長分散素子と、
を備え、前記アナモルフィック光学系は、前記配列方向とは垂直方向にのみ前記光のビーム径を変換することを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１３】
前記空間光変調器は、２次元配列された複数の位相変調素子を有しており、
前記配列方向にフレネルレンズ状の位相変調を形成し、該形成した位相変調による回折光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバへ結合することを特徴とする請求項１２に記載の光スイッチ装置。
【請求項１４】
請求項２に記載の光コリメータアレイと、
前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、
前記アナモルフィック光学系と前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、
を備え、
前記光コリメータアレイの前記複数の光導波路コアは、複数の光導波路コアからなる複数の光導波路コア群を構成しており、
前記複数の光導波路コアは、前記光導波路コア群内では光の出力方向が同じであるとともに前記光導波路コア群間では光の出力方向が互いに異なり、
当該光スイッチ装置は、前記各光導波路コア群をそれぞれ含む単位光スイッチ装置を複数含むように構成されていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１５】
前記光導波路コア群は、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに接続される外部接続用光導波路コアと、他の光導波路コア群の導波路コアに接続される内部接続用光導波路コアとを含み、
前記光導波路回路は、異なる光導波路コア群に含まれる内部接続用光導波路コア同士を当該光導波路回路内において接続する複数の接続用光導波路コアを有することを特徴とする請求項１４に記載の光スイッチ装置。
【請求項１６】
請求項２に記載の光コリメータアレイと、
前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、
前記アナモルフィック光学系と前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、
を備え、
前記光コリメータアレイの前記複数の光導波路コアは、複数の光導波路コアからなる複数の光導波路コア群を構成しており、
前記集光光学系は偶数枚のレンズまたはミラーからなるテレセントリック光学系であり、
前記複数の光導波路コア群のそれぞれに含まれる各光導波路コアは、該各光導波路コアを前記複数の光ファイバ側に伸ばしたとすると、前記光コリメータアレイ側における前記光学系の略焦点面の位置にて交差するように配置されており、
当該光スイッチ装置は、前記各光導波路コア群をそれぞれ含む単位光スイッチ装置を複数含むように構成されていることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項１７】
前記光導波路コア群は、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに接続される外部接続用光導波路コアと、他の光導波路コア群の導波路コアに接続される内部接続用光導波路コアとを含み、
前記光導波路回路は、異なる光導波路コア群に含まれる内部接続用光導波路コア同士を当該光導波路回路内において接続する複数の接続用光導波路コアを有することを特徴とする請求項１６に記載の光スイッチ装置。
【請求項１８】
前記複数の単位光スイッチ装置の数は８以上であることを特徴とする請求項１６に記載の光スイッチ装置。
【請求項１９】
前記複数の光ファイバの数は８０以上であることを特徴とする請求項１３に記載の光スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光コリメータアレイおよび光スイッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信システムは、その形態がｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔ型から、リング型またはメッシュ型のネットワークへと発展しつつある。このような形態のネットワークのノードには、任意の信号光を任意のポートに入出力させて、信号光の経路を任意に変更するための光スイッチ装置が必要とされる。【０００３】
特に、互いに異なる波長の信号光が波長分割多重（Wavelength  Division  Multiplexing）されたＷＤＭ信号光を用いる場合は、任意の波長の信号光に対して任意に経路を変更できる光スイッチ装置である波長選択光スイッチ装置が必要とされる。【０００４】
このような光スイッチ装置では、光を入出力させるための光コリメータアレイと、光コリメータアレイから入力された光の経路を変更して光コリメータアレイに出力するための空間光変調器が使用されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２４８２４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１８２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、光スイッチ装置において、空間光変調器に入力される光のビーム形状を楕円形状とし、かつそのアスペクト比を高くすることが好ましい。このようにアスペクト比を高くすることで、空間光変調器の面積利用効率を高くすることができ、さらに波長選択光スイッチ装置の場合はスペクトル分解能を向上させることができる。【０００７】
しかしながら、光のビーム形状のアスペクト比を高くするために、たとえば空間光変調器に光を集光させる集光レンズ系の焦点距離を長くすると、光スイッチ装置のサイズが大きくなるので、省スペース化の点で問題がある。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、省スペースにて光のビーム形状のアスペクト比を高くできる光コリメータアレイおよびこれを用いた光スイッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、所定の配列方向に配列された複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバのそれぞれに接続された複数の光導波路コアと、前記複数の光導波路コアの外周に形成された、前記複数の光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部とを有する光導波路回路と、を備え、前記各光導波路コアは、前記各光ファイバから入力された光の進行方向に沿って、前記配列方向における光導波路コアの幅が拡大するテーパ部を有しており、かつ前記各光が前記各光導波路コアの端面から出力する際に、ビームの広がり角度について前記配列方向における広がり角度よりも前記配列方向とは垂直方向における広がり角度が大きくなり、前記各光導波路コアの端面における各光の前記配列方向でのスポットサイズ半径が、前記各光ファイバにおける各光のモードフィールド半径よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。【００１０】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアの端面から出力した各光のビームウエストが前記各光導波路コアの略端面に位置することを特徴とする。【００１１】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアの端面から出力した各光のビームウエストが前記各光導波路コアの端面に位置し、前記各光のビームウエストにおける前記配列方向でのスポットサイズ半径ｗと、前記配列方向の前記光導波路コアの端面におけるピッチｐとの比ｐ／ｗが４未満であることを特徴とする。【００１２】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアの端面における各光の前記配列方向でのスポットサイズ半径は２５μｍ以上であることを特徴とする。【００１３】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアの幅は２５０μｍ以下であることを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアは内部の屈折率が均一であることを特徴とする。【００１５】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアの端面において、少なくとも２つの光導波路コアの配列方向における光の出射角度が互いに異なることを特徴とする。【００１６】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記光導波路回路の前記各光導波路コアの端面側に配置され、前記複数の光導波路コアの配列方向とは垂直方向においてのみ前記光のビーム径を変換するアナモルフィック光学系をさらに備えることを特徴とする。【００１７】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記アナモルフィック光学系と、前記光導波路回路とを連結し、一体化する連結部品をさらに備えることを特徴とする。【００１８】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアの端面から出力する前記各光が略シングルモードであることを特徴とする。【００１９】
本発明の一態様に係る光コリメータアレイは、前記各光導波路コアは、前記各光を互いに直交する偏波成分の光に分離する偏波分離機能を有することを特徴とする。【００２０】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、本発明の一態様に係る光コリメータアレイと、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、を備えることを特徴とする。【００２１】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、本発明の一態様に係る光コリメータアレイと、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、前記アナモルフィック光学系と前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、前記アナモルフィック光学系と前記集光レンズ系との間に設けられ、前記光ファイバから入力した光を前記配列方向とは垂直方向に分光する波長分散素子と、を備え、前記アナモルフィック光学系は、前記配列方向とは垂直方向にのみ前記光のビーム径を変換することを特徴とする。【００２２】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、前記空間光変調器は、２次元配列された複数の位相変調素子を有しており、前記配列方向にフレネルレンズ状の位相変調を形成し、該形成した位相変調による回折光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバへ結合することを特徴とする。【００２３】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、本発明の一態様に係る光コリメータアレイと、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、前記アナモルフィック光学系と前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、を備え、前記光コリメータアレイの前記複数の光導波路コアは、複数の光導波路コアからなる複数の光導波路コア群を構成しており、前記複数の光導波路コアは、前記光導波路コア群内では光の出力方向が同じであるとともに前記光導波路コア群間では光の出力方向が互いに異なり、当該光スイッチ装置は、前記各光導波路コア群をそれぞれ含む単位光スイッチ装置を複数含むように構成されていることを特徴とする。【００２４】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、前記光導波路コア群は、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに接続される外部接続用光導波路コアと、他の光導波路コア群の導波路コアに接続される内部接続用光導波路コアとを含み、前記光導波路回路は、異なる光導波路コア群に含まれる内部接続用光導波路コア同士を当該光導波路回路内において接続する複数の接続用光導波路コアを有することを特徴とする。【００２５】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、本発明の一態様に係る光コリメータアレイと、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバから入力した光を前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに向けて出力する空間光変調器と、前記アナモルフィック光学系と前記空間光変調器との間に配置され、前記光コリメータアレイと前記空間光変調器とを光学的に結合させる集光レンズ系と、を備え、前記光コリメータアレイの前記複数の光導波路コアは、複数の光導波路コアからなる複数の光導波路コア群を構成しており、前記集光光学系は偶数枚のレンズまたはミラーからなるテレセントリック光学系であり、前記複数の光導波路コア群のそれぞれに含まれる各光導波路コアは、該各光導波路コアを前記複数の光ファイバ側に伸ばしたとすると、前記光コリメータアレイ側における前記光学系の略焦点面の位置にて交差するように配置されており、当該光スイッチ装置は、前記各光導波路コア群をそれぞれ含む単位光スイッチ装置を複数含むように構成されていることを特徴とする。【００２６】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、前記光導波路コア群は、前記光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに接続される外部接続用光導波路コアと、他の光導波路コア群の導波路コアに接続される内部接続用光導波路コアとを含み、前記光導波路回路は、異なる光導波路コア群に含まれる内部接続用光導波路コア同士を当該光導波路回路内において接続する複数の接続用光導波路コアを有することを特徴とする。【００２７】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、前記複数の単位光スイッチ装置の数は８以上であることを特徴とする。【００２８】
本発明の一態様に係る光スイッチ装置は、前記複数の光ファイバの数は８０以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、省スペースにて光のビーム形状のアスペクト比を高くできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光コリメータアレイの模式的な構成図である。
【図２】図２は、図１に示す光コリメータアレイにおける光のビームの形状を示す図である。
【図３】図３は、光導波路コアのコア幅とスポットサイズ半径との関係を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態２に係る光コリメータアレイの模式的な構成図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態２に係る光コリメータアレイの模式的な構成図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態３に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態３に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図６】図６は、図５Ａ、Ｂに示す空間光変調器の分解図である。
【図７】図７は、空間光変調器上での光のビーム形状を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施の形態４に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施の形態４に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図９】図９は、空間光変調器の表示画像の一例を表す図である。
【図１０】図１０は、空間光変調器の表示画像の一例を表す図である。
【図１１】図１１は、空間光変調器の表示画像の一例を表す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施の形態５に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施の形態５に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１３】図１３は、図１２Ａ、Ｂに示す光導波路回路の構成図である。
【図１４】図１４は、空間光変調器上での光のビーム形状を示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、実施の形態６に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、実施の形態６に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１５Ａ、Ｂに示す光導波路回路の構成図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１５Ａ、Ｂに示す光導波路回路の構成図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、実施の形態７に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、実施の形態７に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施の形態８に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施の形態８に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、空間光変調器に与える位相変調の一例を表す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、空間光変調器に与える位相変調の一例を表す図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、空間光変調器に与える位相変調の一例を表す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、実施の形態９に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、実施の形態９に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、実施の形態１０に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、実施の形態１０に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、図２１Ａ、Ｂに示す光コリメータアレイの構成図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、図２１Ａ、Ｂに示す光コリメータアレイの構成図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、実施の形態１１に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、実施の形態１１に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２４】図２４は、図２３Ａ、Ｂに示す光コリメータアレイの構成図である。
【図２５】図２５は、図２３Ａ、Ｂに示す波長選択光スイッチ装置の機能ブロック図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、実施の形態１２に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、実施の形態１２に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、実施の形態１３に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、実施の形態１３に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、実施の形態１４に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、実施の形態１４に係る波長選択光スイッチ装置の模式的な構成図である。
【図２９】図２９は、ビームプロファイラを用いたビーム径の測定方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、図面を参照して本発明に係る光コリメータアレイおよび光スイッチ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図面において、必要に応じてＸＹＺ直交座標を用いて方向を示している。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光コリメータアレイの模式的な構成図である。図１の上段の図は光コリメータアレイをＹ方向で正の向きから見た図であり、図１の下段の図は光コリメータアレイをＸ方向で負の向きから見た図である。
【００３３】
図１に示すように、光コリメータアレイ１０は、光ファイバアレイ１と、光導波路回路２と、アナモルフィック光学系であるシリンドリカルレンズ３とを備えている。
【００３４】
光ファイバアレイ１は、所定の配列方向（Ｙ軸方向）に配列された複数の光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを配列方向に配列された状態に保持する保持部材１ｅとを有している。
【００３５】
光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、たとえばＩＴＵ−Ｔ（International  Telecommunication  Union  Telecommunication  Standard  Sector）Ｇ．６５２で規定される通常シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である。また、保持部材１ｅは、たとえばガラスからなる直方体形状を有している。保持部材１ｅには４本の貫通孔が形成されており、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、貫通孔に挿通された状態で、かつファイバ端面と保持部材１ｅの端面とが略同一面上になるように保持されている。
【００３６】
光導波路回路２は、たとえばＰＬＣ（Planar  Lightwave  Circuit）で構成されており、光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの外周に形成されたクラッド部２ｅと、光ファイバアレイ１と接続された側とは反対側に位置する端面２ｆとを有している。光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、光導波路回路２の入力端側（光ファイバアレイ１側）から出力端側（端面２ｆ）まで形成されている。光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、たとえば屈折率を高める材料であるゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、またはニオブ（Ｎｂ）などの酸化物を添加した石英系ガラスからなる。各光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは内部の屈折率が均一である。また、光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはそれぞれ光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに接続している。クラッド部２ｅは、たとえばボロン（Ｂ）またはリン（Ｐ）の酸化物を添加した石英系ガラスからなる。これにより、クラッド部２ｅは光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄよりも屈折率が低くなっている。光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのクラッド部２ｅに対する比屈折率差はたとえば約０．４％である。
【００３７】
光導波路コア２ａは、光ファイバ１ａに接続される側から端面２ｆ（光導波路回路２および光導波路コア２ａの端面）に向かって順次配置された、ストレート部２ａａと、テーパ部２ａｂと、ストレート部２ａｃとを有している。ストレート部２ａａは、断面が略正方形であり、そのサイズは、比屈折率差に応じて、光ファイバ１ａから入力された光をシングルモードまたは略シングルモードで伝搬できるように設定されている。たとえば光ファイバ１ａから入力される光の波長が１５２０〜１６２０ｎｍの光通信用の波長帯に含まれ、比屈折率差が０．４２％の場合、１辺が８．３μｍ×８．３μｍである。ただし、ストレート部２ａａの断面のサイズについてはこれに限られず、一辺が７μｍ〜１０μｍ程度であり、接続する光ファイバとの結合損失が、幅あるいは厚さ方向の変化に対して略極値となるような値とすることが好ましい。これにより、接続する光ファイバとの結合損失が略最適であって、製造が容易である光導波路コア２ａを実現できる。テーパ部２ａｂは、光ファイバ１ａから入力された光の進行方向に沿って、配列方向における導波路コアの幅（コア幅）が所定の傾きで徐々に拡大するが、配列方向と垂直方向（Ｘ軸方向）における導波路コアの高さ（コア高さ）は一定である形状を有する。たとえば、テーパ部２ａｂは、コア高さはストレート部２ａｃと同じ８．３μｍであるが、コア幅は８．３μｍから１００μｍまで徐々に拡大している。ストレート部２ａｃは、断面が矩形であり、そのサイズはテーパ部２ａｂとの接続部分におけるテーパ部２ａｂのサイズと同じであり、たとえば８．３μｍ×１００μｍである。なお、光導波路コア２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ光導波路コア２ａのストレート部２ａａ、テーパ部２ａｂおよびストレート部２ａｃと同様に構成されたストレート部、テーパ部およびストレート部を有している。
【００３８】
ここで、略シングルモードとは、例えば光のパワーのうちの９０％以上が基底モードの光のパワーであることを意味する。なお、本発明者らが行ったシミュレーションによると、厚さ９μｍ、比屈折率差０．４％、テーパ部のテーパ角０．３度、テーパ幅２５０μｍの導波路コアで計算した結果、伝搬する基底モードの相対パワーは０．９３２、それ以外のモードの相対パワーは０．０５５となった。
【００３９】
シリンドリカルレンズ３は、光導波路回路２の端面２ｆ側に配置され、かつＸ軸方向においてのみ光を集光してスポットサイズを変換し、Ｙ軸方向において光を集光しないように配置されている。すなわち、シリンドリカルレンズ３は、光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの配列方向とは垂直方向（Ｘ軸方向）においてのみ光のビーム径を変換する。
【００４０】
つぎに、光コリメータアレイ１０の動作について説明する。まず、光ファイバアレイ１の光ファイバ１ａに光Ｌ１が入力されると、光ファイバ１ａは光Ｌ１をシングルモードで伝搬し、光導波路回路２の光導波路コア２ａに出力する。光導波路コア２ａは、入力された光Ｌ１をシングルモードまたは略シングルモードで伝搬し、端面２ｆからシリンドリカルレンズ３に出力する。なお、光Ｌ１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれにおいて光の強度分布がガウス型の状態で、光ファイバ１ａおよび光導波路コア２ａを伝搬し、端面２ｆからシングルモードまたは略シングルモードのガウシアンビームとして出力する。
【００４１】
ここで、光導波路コア２ａは上記構成を有することによって、以下の特性が実現されている。すなわち、光Ｌ１が光導波路コア２ａのテーパ部２ａｂおよびストレート部２ａｃを伝搬するうちに、光Ｌ１の配列方向（Ｙ軸方向）ではコア幅が広がることによりスポットサイズ半径が拡大するとともに、光の閉じ込めが非常に弱くなる。その結果、光Ｌ１が光導波路コア２ａの端面２ｆから出力する際に、ビームの広がり角度については、配列方向（Ｙ軸方向）における広がり角度θ２よりも配列方向とは垂直方向（Ｘ軸方向）における広がり角度θ１が大きい。好ましくは、光Ｌ１はＹ軸方向では略コリメートされた状態となる。
【００４２】
その後、シリンドリカルレンズ３は、入力された光Ｌ１をＸ軸方向において集光する。これにより、シリンドリカルレンズ３を通過した光Ｌ１はＸ軸方向にもＹ軸方向にも略コリメートされた状態となる。
【００４３】
また、図２は、光コリメータアレイ１０の、光導波路コア２ａの端面２ｆの直後の位置Ｐ１およびシリンドリカルレンズ３直前の位置Ｐ２における、ガウシアンビームである光Ｌ１のビームＢ１、Ｂ２の形状を示す図である。なお、ビームＢ１の形状は、光導波路コア２ａの端面２ｆにおける光Ｌ１のスポットサイズの形状と略同じである。ビームＢ１が示すように、光Ｌ１が光導波路コア２ａの端面２ｆから出力する際に、ビーム半径について、配列方向（Ｙ軸方向）におけるビーム半径よりも配列方向とは垂直方向（Ｘ軸方向）におけるビーム半径ｗ０が小さい。また、光導波路コア２ａの端面２ｆにおける光Ｌ１の配列方向（Ｙ軸方向）でのスポットサイズ半径は、光ファイバ１ａにおける光Ｌ１のモードフィールド半径よりも大きい。
【００４４】
また、上述したように、広がり角度θ２よりも広がり角度θ１が大きい。シリンドリカルレンズ３の配置は、この広がり角の関係により、光Ｌ１がシリンドリカルレンズ３直前の位置Ｐ２に到達したときに、配列方向（Ｙ軸方向）におけるビーム半径よりも配列方向とは垂直方向（Ｘ軸方向）におけるビーム半径ｗ１が大きくなる位置に設定されている。なお、シリンドリカルレンズ３の直後の位置Ｐ３における光Ｌ１のビーム形状はビームＢ２の形状と略同じである。また、このとき、好ましくは光導波路コア２ａの端面２ｆから出力した光Ｌ１のビームウエストは、光導波路コア２ａの略端面２ｆに位置する。従って、光Ｌ１の波面は、端面２ｆにおいて略平坦になっている。なお、光Ｌ１のパワーの９０％以上が基底モードであるため、シングルモードの場合における関係式を適用して、波面がほぼ平坦となる場所をビームウエストとして定義した。
【００４５】
なお、光ファイバアレイ１の他の光ファイバ１ｂ、１ｃ、１ｄに光Ｌ１が入力された場合も、光ファイバ１ａの場合と同様になる。すなわち、各光Ｌ１が各光導波路コア２ｂ、２ｃ、２ｄの端面２ｆから出力する際に、ビームの広がり角度について配列方向における広がり角度よりも配列方向とは垂直方向における広がり角度が大きく、かつビーム半径について配列方向におけるビーム半径よりも配列方向とは垂直方向におけるビーム半径が小さく、端面２ｆにおける各光Ｌ１の配列方向でのスポットサイズ半径は、各光ファイバ１ｂ、１ｃ、１ｄにおける各光Ｌ１のモードフィールド半径よりも大きく、各光Ｌ１のビームウエストが各光導波路コア２ｂ、２ｃ、２ｄの略端面２ｆに位置する。
【００４６】
この光コリメータアレイ１０では、光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、入力された光Ｌ１のスポットサイズを配列方向（Ｙ軸方向）のみに拡大するようにしているので、その後シリンドリカルレンズ３を光Ｌ１が通過した後に、Ｘ軸方向が長軸である楕円のビーム形状を得ることができる。このように、この光コリメータアレイ１０では、入力された光Ｌ１のスポットサイズを光導波路回路２内で予め楕円形状とするので、省スペースにて光Ｌ１の楕円のビーム形状のアスペクト比を高くできる。
【００４７】
また、この光コリメータアレイ１０では、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配置間隔よりも、端面２ｆにおける光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの配置間隔の方が狭くすることが可能である。このようにすると、後述するように光コリメータアレイ１０を光スイッチ装置に適用する場合に、光の経路の変更角度（スイッチ角）を小さくすることができる。
【００４８】
さらに、光Ｌ１のビームウエストが光導波路コア２ａの略端面２ｆに位置するので、図２に示すビームＢ１のＸ軸方向における半径ｗ０とビームＢ２のＸ軸方向における半径ｗ１との関係は、シリンドリカルレンズ３の焦点距離ｆ（たとえば６．６ｍｍ程度）および光Ｌ１の波長（たとえば１５５０ｎｍ）を用いて以下の式（１）で表すことができる。ここで、半径ｗ０、ｗ１は、ガウシアンビームにおいて光の伝搬方向とは垂直の断面にて光強度がピークの１／ｅ２となる半径である。
ｗ１＝（λ・ｆ）／（πｗ０）  ・・・  （１）
【００４９】
したがって、ビームＢ１のＸ軸方向における半径ｗ０およびシリンドリカルレンズ３の焦点距離ｆを調整することによって、シリンドリカルレンズ３を通過した後の光Ｌ１の長軸方向のビーム半径ｗ１を制御し、所望の高アスペクト比の楕円形状のビームを形成することができる。
【００５０】
また、各光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの端面２ｆにおける各光Ｌ１の、配列方向とは垂直方向（Ｘ軸方向）でのスポットサイズ半径（すなわち、図２のビーム半径ｗ０）が、各光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにおける各光Ｌ１のモードフィールド半径よりも小さいことが好ましい。このように、Ｘ軸方向での光Ｌ１のスポットサイズ半径を、光ファイバにおけるモードフィールド半径よりも一旦小さくすることにより、その後のビーム半径ｗ１をより大きくすることができる。
【００５１】
つぎに、光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのコア幅またはコア高さとそれに対応する方向のスポットサイズ半径との関係を説明する。図３は、光導波路コアのコア幅とスポットサイズ半径との関係を示す図である。なお、図３では、光導波路コアのクラッド部に対する比屈折率差を０．４２％としている。
【００５２】
図３に示すように、スポットサイズ半径はコア幅に略比例している。スポットサイズ半径の値は特に限定されるものではないが、たとえばこの光コリメータアレイ１０を波長選択光スイッチ装置で用いる場合には、所望のスペクトル特性を得るためにはコア幅方向のスポットサイズ半径は２５μｍ以上であることが好ましい。また、コア幅についても特に限定されるものではないが、たとえばこの光コリメータアレイ１０を光スイッチ装置で用いる場合には、スイッチ角を小さくして光スイッチ装置の挿入損失を小さくするために２５０μｍ以下とすることが好ましい。また、光導波路コアのクラッド部に対する比屈折率差が０．４２％の場合において、コア高さを８．３μｍにすることで、コア高さ方向のスポットサイズ半径を４．３μｍにすることができる。なお、通常シングルモード光ファイバのモードフィールド半径は４．５μｍ〜５μｍ程度であるから、コア高さを８．３μｍにすることで、光導波路コアの端面における光の、配列方向とは垂直方向（Ｘ軸方向かつ高さ方向）でのスポットサイズ半径を、光ファイバにおける光のモードフィールド半径よりも小さくすることができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図４Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光コリメータアレイの模式的な構成図である。図４Ａは光コリメータアレイをＹ方向で正の向きから見た図であり、図４Ｂは光コリメータアレイをＸ方向で負の向きから見た図である。
【００５４】
図４Ａ、Ｂに示すように、光コリメータアレイ１０Ａは、図１に示す光コリメータアレイ１０において、シリンドリカルレンズ３をシリンドリカルレンズ３と同様の機能を有するシリンドリカルレンズ３Ａに置き換えたものである。シリンドリカルレンズ３Ａは、光導波路回路２の端面２ｆに接合される接合面３Ａａと、接合面３Ａａとは反対側の面に形成されたレンズ面３Ａｂを有している。この光コリメータアレイ１０Ａのように、光導波路回路２とシリンドリカルレンズ３Ａとが接合され、一体化されていてもよい。
【００５５】
（実施の形態３）
図５Ａ、Ｂは、実施の形態３に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図５Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図５Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【００５６】
図５Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置１００は、光コリメータアレイ１０Ｂと、シリンドリカルレンズ３と、集光レンズ系２１と、空間光変調器２２とがこの順番に配置されて構成されており、さらに制御部２３を備えている。
【００５７】
光コリメータアレイ１０Ｂは、光コリメータアレイ１０Ｂａと光コリメータアレイ１０Ｂｂとを備えている。光コリメータアレイ１０Ｂａ、１０Ｂｂは、いずれも、図１に示す光コリメータアレイ１０を構成する光ファイバアレイ１と光導波路回路２とからなるものである。そして、光コリメータアレイ１０Ｂａ、１０Ｂｂは、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配列方向とは垂直の方向（Ｘ軸方向）に積層している。また、シリンドリカルレンズ３は、図１に示す光コリメータアレイ１０を構成するシリンドリカルレンズ３と同じである。
【００５８】
空間光変調器２２は、２次元配列された複数の位相変調素子を有する空間光変調器であり、たとえばＬＣＯＳである。制御部２３は、空間光変調器２２に所定の電圧信号を印加してその光学特性を制御するものである。
【００５９】
集光レンズ系２１は、光コリメータアレイ１０Ｂと空間光変調器２２との間に配置され、光コリメータアレイ１０Ｂと空間光変調器２２とを光学的に結合させるものである。集光レンズ系２１は１枚のレンズで構成されていてもよいし、複数枚のレンズで構成されていてもよい。
【００６０】
つぎに、空間光変調器２２の構成および動作について説明する。図６は、図５に示す空間光変調器の分解図である。図６に示すように、この空間光変調器２２は、ＬＣＯＳ（Liquid  Crystal  On  Silicon）であって、液晶駆動回路が形成されたシリコン基板２２ａ上に、反射率がほぼ１００％の反射層である画素電極が２次元配列された画素電極群２２ｂと、空間光変調層である液晶層２２ｃと、配向膜２２ｄと、ＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）電極２２ｅと、カバーガラス２２ｆとが順次積層した構成を有している。これにより、各画素電極を含む位相変調素子（画素）が２次元配列された構成が実現されている。なお、必要に応じて画素電極群２２ｂと液晶層２２ｃとの間にも配向膜を設けてもよい。なお、以下では、配向膜２２ｄ、ＩＴＯ電極２２ｅ、およびカバーガラス２２ｆを光入射層２２ｇとする。
【００６１】
この空間光変調器２２は、制御部２３が画素電極群２２ｂとＩＴＯ電極２２ｅとの間に電圧信号を印加することによって、液晶層２２ｃが所定の方向に屈折率のグラデーションを有するように制御できる。そして、この屈折率のグラデーションを調整することによって、光入射層２２ｇ側から入射した光が、画素電極群２２ｂにより反射して液晶層２２ｃを伝搬する際に位相変調を受け、光を所定の回折角（１次回折角）で回折させるように調整することができる。  
【００６２】
また、空間光変調器２２は、光コリメータアレイ１０Ｂの光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配列方向と、液晶層２２ｃの屈折率のグラデーションの方向とが一致するように制御されている。その結果、この空間光変調器２２は、制御部２３が液晶層２２ｃへの印加電圧を制御することによって、空間光変調器２２が平面反射鏡のように機能し、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれかから入力した光を光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの他のいずれかに向けて出力できるように、光の回折角度を制御することができる。
【００６３】
つぎに、この光スイッチ装置１００の動作例として、図５Ａ、Ｂに示すように光コリメータアレイ１０Ｂａ、Ｂｂの各光ファイバ１ｂから入力された光Ｌ１の経路を、各光コリメータアレイ１０Ｂａ、Ｂｂの各光ファイバ１ａに出力するように切り換える場合を説明する。まず、各光ファイバ１ｂには、外部から光Ｌ１が入力される。光導波路回路２およびシリンドリカルレンズ３は、各光Ｌ１をコリメートし、平行光にするとともに、Ｘ方向に長軸を有する楕円形状のビームとする。集光レンズ系２１は、平行光にされた各光Ｌ１を空間光変調器２２に集光させる。空間光変調器２２は、制御部２３が液晶層２２ｃへの印加電圧を制御することによって、集光され入力された各光Ｌ１を空間変調して回折させ、回折させた各光Ｌ１を各光ファイバ１ａに向けて出力する。集光レンズ系２１は、回折された各光Ｌ１を平行光にする。シリンドリカルレンズ３および光導波路回路２は、各光Ｌ１を各光ファイバ１ａに結合させる。各光ファイバ１ａは結合された光Ｌ１を外部に出力する。
【００６４】
このようにして、この光スイッチ装置１００は、各光ファイバ１ｂから入力された各光Ｌ１の経路を各光ファイバ１ａに出力するように切り換える。なお、同様にして、この光スイッチ装置１００は、空間光変調器２２の制御によって、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれかから入力された光の経路を光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれかから出力するように切り替えることができる。また、本動作例では、光コリメータアレイ１０Ｂａ、Ｂｂにおいて光を入力される光ファイバをいずれも光ファイバ１ｂとし、光を出力させる光ファイバをいずれも光ファイバ１ａとしているが、光を入力される光ファイバと光を出力させる光ファイバとの組み合わせは特に限定はされない。
【００６５】
図７は、空間光変調器２２上での光Ｌ１のビーム形状を示す図である。ビームＢ３が光コリメータアレイ１０Ｂａから入力された光Ｌ１のビーム形状であり、ビームＢ４が光コリメータアレイ１０Ｂｂから入力された光Ｌ１のビーム形状である。ビームＢ３は空間光変調器２２の領域２２ｈに入力し、ビームＢ４は空間光変調器２２の領域２２ｉに入力する。したがって、空間光変調器２２の領域２２ｈ、２２ｉにおいて、光Ｌ１を出力する方向を別々に制御することによって、光を入力される光ファイバと光を出力させる光ファイバとの組み合わせを任意に設定できる。
【００６６】
この光スイッチ装置１００では、実施の形態１に係る光コリメータアレイ１０の光ファイバアレイ１および光導波路回路２を備えているので、省スペースにて光Ｌ１の楕円のビーム形状のアスペクト比を高くできる。その結果、空間光変調器２２上での光Ｌ１のビームをＸ軸方向においてより高密度に配置することができるので、空間光変調器２２の面積を効率良く利用できるとともに、空間光変調器２２を小型化できる。さらに、この光スイッチ装置１００は、複数の、具体的には２つの光コリメータアレイ１０Ｂａ、Ｂｂを積層し、かつそれぞれに対して共通のシリンドリカルレンズ３、集光レンズ系２１、空間光変調器２２および制御部２３を用いることにより、２つの光スイッチ装置を集積した構成としている。これにより、この光スイッチ装置１００は、大容量通信に適し、かつ省スペースな装置となる。なお、積層させる光コリメータアレイの数は２に限られず、さらに多くの光コリメータアレイを積層してもよい。
【００６７】
（実施の形態４）
図８Ａ、Ｂは、実施の形態４に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図８Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図８Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【００６８】
図８Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００は、光コリメータアレイ１０と、アナモルフィック光学系であるアナモルフィックプリズムペア２４と、波長分散素子である回折格子２５と、集光レンズ系２１と、空間光変調器２２とが、この順番に配置されて構成されており、さらに制御部２３を備えている。
【００６９】
なお、実際には、回折格子２５において光路は曲げられるので、図８Ｂにおいて、光コリメータアレイ１０から空間光変調器２２までの各素子は、ＸＺ平面内において回折格子２５の前後で角度を持って配置されるが、図８Ｂにおいては、説明の簡略化のために各素子を直列に配置して示している。以降の回折格子２５を備える実施の形態においても同様である。
【００７０】
アナモルフィックプリズムペア２４は、２つのプリズムから構成されており、光コリメータアレイ１０の光導波路回路２の端面２ｆ側に配置されている。アナモルフィックプリズムペア２４は、光コリメータアレイ１０側から入力された光のビーム形状をビーム径拡大方向（Ｘ軸方向）に拡大する機能を有する。
【００７１】
また、アナモルフィックプリズムペア２４は、光相反性を有するため、空間光変調器２２側から入力された光のビーム形状をＸ軸方向に縮小する機能を有する。なお、アナモルフィックプリズムペア２４に換えてアナモルフィックプリズムを用いてもよい。
【００７２】
回折格子２５は、例えば透過型の回折格子であって、アナモルフィックプリズムペア２４と集光レンズ系２１との間に配置される。
【００７３】
つぎに、この光スイッチ装置２００の動作例を説明する。本動作例では、外部から信号光Ｌ２が入力されるとする。信号光Ｌ２は、波長多重された信号光であり、互いに異なる波長を有する信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃを含むものとする。信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃは、例えば波長１５２０〜１６２０ｎｍの光通信用の信号光である。
【００７４】
まず、光ファイバ１ｂには、信号光Ｌ２が入力される。光導波路回路２およびシリンドリカルレンズ３は、信号光Ｌ２をコリメートし、平行光にするとともに、Ｘ方向に長軸を有する楕円形状のビームとする。アナモルフィックプリズムペア２４は、平行光にされたガウシアンビームである信号光Ｌ２のビーム形状をさらにＸ軸方向に拡大し、さらにアスペクト比の高い楕円形にする。回折格子２５は、信号光Ｌ２をその波長に応じた所定の回折角で回折し、分光する。その結果、信号光Ｌ２は、Ｘ軸方向において信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃに分離される。
【００７５】
集光レンズ系２１は、回折された信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃを空間光変調器２２に集光させる。ここで、回折格子２５と集光レンズ系２１との間隔は、集光レンズ系２１の焦点距離と等しくされており、信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃは、空間光変調器２２に略垂直に入力する。空間光変調器２２は、制御部２３の制御により、信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃのうち、所望の波長の信号光Ｌ２ａを光ファイバ１ａに向けて出力する。信号光Ｌ２ａは、集光レンズ系２１によって、集光レンズ系２１の光軸に対して平行にされる。回折格子２５は、光相反性によって、信号光Ｌ２ａをアナモルフィックプリズムペア２４の方向に回折する。アナモルフィックプリズムペア２４は、光相反性によって、信号光Ｌ２ａのビーム形状をＸ軸方向に縮小する。シリンドリカルレンズ３および光導波路回路２は、信号光Ｌ２ａを光ファイバ１ａに結合させる。各光ファイバ１ａは結合された信号光Ｌ２ａを外部に出力する。
【００７６】
このようにして、この光スイッチ装置２００は、光ファイバ１ｂから入力された信号光Ｌ２に含まれる信号光Ｌ２ａの経路を光ファイバ１ａに出力するように切り換える。なお、同様にして、この光スイッチ装置２００は、空間光変調器２２の制御によって、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれかから入力された信号光に含まれる所望の波長の信号光の経路を光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれかから出力するように切り替えることができ、波長選択光スイッチ装置として機能する。
【００７７】
この光スイッチ装置２００では、実施の形態１に係る光コリメータアレイ１０の光ファイバアレイ１および光導波路回路２を備えているので、省スペースにて信号光Ｌ２の楕円のビーム形状のアスペクト比を高くできる。その結果、空間光変調器２２上での信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃのビームをＸ軸方向においてより高密度に配置することができるので、空間光変調器２２の面積を効率良く利用でき、スペクトル分解能を向上させることができるとともに、空間光変調器２２を小型化できる。
【００７８】
ここで、空間光変調器２２は、集光レンズ系２１により集光された信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ（以下、代表して信号光Ｌ２とする）のビームウエストの位置に配置されることが好ましい。しかし、この光スイッチ装置２００では、光コリメータアレイ１０およびアナモルフィックプリズムペア２４が信号光Ｌ２のビーム形状をＸ軸方向に拡大しているため、Ｘ軸方向とＹ軸方向とでは信号光Ｌ２のビームウエストのＺ軸方向での位置が異なり、具体的にはＹ軸方向におけるビームウエストの位置は、Ｘ軸方向におけるビームウエストの位置よりも、集光レンズ系２１から遠い位置となる。この場合、空間光変調器２２をＸ軸方向におけるビームウエストの位置に配置すると、Ｙ軸方向においては空間光変調器２２はビームウエストの位置よりも集光レンズ系２１に近い位置に配置されることとなる。その結果、Ｙ軸方向においては、空間光変調器２２からの信号光Ｌ２ａのビームウエストが光導波路コア２ａの端面２ｆよりもシリンドリカルレンズ３側に位置することとなるため、信号光Ｌ２ａは光導波路コア２ａに対する結合効率が低下して光損失を受けることとなる。
【００７９】
そこで、この光スイッチ装置２００では、空間光変調器２２をＸ軸方向における信号光Ｌ２のビームウエストの位置に配置するとともに、制御部２３が、空間光変調器２２がＹ軸方向において反射型のフレネルレンズとして機能するように制御を行うことによって、Ｘ軸とＹ軸との両方において信号光Ｌ２ａのビームウエストが光導波路コア２ａの端面２ｆに位置するようにしている。これにより、信号光Ｌ２ａの光導波路コア２ａに対する結合効率の低下を抑制することができる。
【００８０】
空間光変調器２２は、制御部２３により、液晶層２２ｃが２次元的に所望の屈折率の分布を有するように制御できる。そして、この屈折率の分布を調整することによって、光入射層２２ｇ側から入射した光が、画素電極群２２ｂにより反射して液晶層２２ｃを伝搬する際に、フレネルレンズ状の位相変調をするように形成することができる。この空間光変調器２２による擬似的な反射型フレネルレンズは制御部２３により、フレネルレンズとしての曲率および焦点距離を、所望の値に設定することができる。  
【００８１】
図９〜１１は、空間光変調器の表示画像の一例を表す図である。図９〜１１では、空間光変調器２２の表示画像が凸面形状のフレネルレンズを形成するように制御することを前提として説明する。
【００８２】
図９は、フレネルレンズの一例を示している。図９において、色が濃い部分の屈折率が高く、薄い部分の屈折率が低くなっている。すなわち、位相変調の周期が、Ｙ軸方向の正の向きに従って、次第に短くなるように各画素の屈折率が制御されている。その結果、Ｙ軸方向の正の向きに従って、次第にフレネルレンズとしての曲率が大きくなるように作用させることができる。
【００８３】
つぎに、図１０、１１により、フレネルレンズの光軸を信号光Ｌ２ａの光軸に対しＹ軸方向にオフセットさせるように制御することによって、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれかから入力した光を光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの他のいずれかに向けて出力できるように、光の出力角度を制御できることを説明する。
【００８４】
まず、図１０において、ビームＢ５は空間光変調器２２に入力する信号光Ｌ２ａのビーム形状を示し、光軸ＡＣＯＭ１は空間光変調器２２に入力する信号光Ｌ２ａの中央を通る光軸、光軸ＡＦＬ１は空間光変調器２２のＹ軸方向におけるフレネルレンズとしての光軸を表す。図１０に示すように、光軸ＡＣＯＭ１と光軸ＡＦＬ１とが同一直線上に配置されるように屈折率分布が制御される場合、空間光変調器２２は、空間光変調器２２に垂直に入力した光を入力方向に反射する。このとき、空間光変調器２２は、たとえば光ファイバ１ｂから入力された信号光を光ファイバ１ｂに結合するように反射する。  
【００８５】
つぎに、光ファイバ１ｂから入力された光を光ファイバ１ａに結合するように反射する場合、図１１に示すように、光軸ＡＦＬ１は空間光変調器２２の下部に位置するように表示画像が制御される。このとき、空間光変調器２２は、空間光変調器２２に垂直に入力した光を入力方向より上方（Ｙ軸方向の正の方向）に反射する。これにより、空間光変調器２２は、光ファイバ１ｂから入力された光を、光ファイバ１ａに結合するように反射することができる。同様に、空間光変調器２２は、光軸ＡＦＬ１が空間光変調器２２の上部に位置するように表示画像が制御されると、光ファイバ１ｂから入力された光を、たとえば光ファイバ１ｃ、１ｄに結合するように反射することができる。
【００８６】
このように、光スイッチ装置２００では、空間光変調器２２に入力する光の中央を通る光軸に対する空間光変調器２２のＹ軸におけるフレネルレンズとしての光軸の位置を制御することにより、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれかから入力した光を光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの他のいずれかに向けて出力できるように、光の出力角度を制御できる。
【００８７】
なお、空間光変調器２２の表示画像が凹面形状のフレネルレンズ（図示せず）を形成するように制御してもよい。その場合、光軸ＡＣＯＭ１に対する光軸ＡＦＬ１の位置関係と空間光変調器２２の反射方向の上下関係とが図１０、１１の場合とは逆転する。すなわち、空間光変調器２２は、光軸ＡＦＬ１が光軸ＡＣＯＭ１より下方に位置するように表示画像が制御されると空間光変調器２２に垂直に入力した光を入力方向より下方に反射し、光軸ＡＦＬ１が光軸ＡＣＯＭ１より上方に位置するように表示画像が制御されると空間光変調器２２に垂直に入力した光を入力方向より上方に反射することができる。
【００８８】
また、上記の動作は、光スイッチ装置２００に入射して回折格子２５により空間光変調器２２のＸ軸方向に波長ごとに分割された各波長の信号光に対して行われる。図１０における幅ＳＷ１は、１つのチャネルに対応する空間光変調器２２の領域の幅であり、１または複数の波長からなる信号光に対してそれぞれ割り当てられる。幅ＳＷ１は、少なくともビームＢ５のＸ軸方向における幅より大きく、たとえば、Ｘ軸方向において数〜１０数画素に相当する幅である。このとき、空間光変調器２２は、各チャネルに対応する幅ＳＷ１を有する領域を、個別に制御することにより、各チャネルの信号光をＹ軸方向の所定の方向に反射し、波長選択スイッチングを実現することができる。
【００８９】
（実施の形態５）
図１２Ａ、Ｂは、実施の形態５に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図１２Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図１２Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【００９０】
図１２Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ａは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、光コリメータアレイ１０を光コリメータアレイ１０Ｃに置き換え、集光レンズ系２１と空間光変調器２２との間に１／２波長板２６を追加した構成を有する。光コリメータアレイ１０Ｃは、光コリメータアレイ１０において、光導波路回路２を光導波路回路２Ａに置き換えた構成を有する。
【００９１】
この光スイッチ装置２００Ａは、光スイッチ装置２００と同様に波長選択光スイッチ装置として機能し、同様の効果を有する。すなわち省スペースにて信号光の楕円のビーム形状のアスペクト比を高くでき、空間光変調器２２の面積を効率良く利用でき、スペクトル分解能を向上させることができるとともに、空間光変調器２２を小型化できるものであるが、光導波路回路２Ａが偏波分離機能を有する点が異なる。以下、光スイッチ装置２００Ａは、波長多重された信号光である信号光Ｌ３が光ファイバ１ｂから入力され、信号光Ｌ３に含まれる所定の波長の信号光が選択されて光ファイバ１ｃから出力するように動作するものとする。この際、アナモルフィックプリズムペア２４、回折格子２５、集光レンズ系２１、空間光変調器２２および制御部２３の動作は光スイッチ装置２００の場合と同様なので、説明を省略する。また、図１２Ａでは、選択された所定の波長の信号光についても、信号光Ｌ３として示している。
【００９２】
図１３は、図１２Ａ、Ｂに示す光導波路回路の構成図である。光導波路回路２Ａは、たとえばＰＬＣで構成されており、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに接続される、それぞれ内部の屈折率が均一である４つの光導波路コアと、４つの光導波路コアの外周に形成された、光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部２Ａｅと、端面２Ａｆとを有している。なお、図１３では、光ファイバ１ｂ、１ｃに接続される光導波路コアである光導波路コア２Ａｂ、２Ａｃのみを図示している。
【００９３】
光導波路コア２Ａｂは、光ファイバ１ｂに接続される側から端面２Ａｆ（光導波路回路２Ａおよび光導波路コア２Ａｂの端面）に向かって順次配置された、ストレート部２Ａｂａと、偏波分離部２Ａｂｄと、２つのテーパ部２Ａｂｂと、２つのストレート部２Ａｂｃとを有している。ストレート部２Ａｂａは、断面が略正方形であり、そのサイズは、比屈折率差に応じて、光ファイバ１ｂから入力された光をシングルモードまたは略シングルモードで伝搬できるように設定されている。破線で囲んだ部分である偏波分離部２Ａｂｄは、マハツェンダ干渉計型の光導波路構成を有しており、入力された光を互いに直交する偏波成分の光に分離し、２つのテーパ部２Ａｂｂのそれぞれに出力するように構成されている。２つのテーパ部２Ａｂｂは、光ファイバ１ｂから入力された光の進行方向が互いに傾斜するように配置されており、かつ光の進行方向に沿って導波路コアのコア幅が所定の傾きで徐々に拡大するが、幅方向と垂直方向（Ｘ軸方向）における導波路コアのコア高さは一定である形状を有する。２つのストレート部２Ａｂｃは、それぞれ断面が矩形であり、そのサイズはテーパ部２Ａｂｂとの接続部分におけるテーパ部２Ａｂｂのサイズと同じである。なお、光導波路コア２Ａｃおよび他の光ファイバ１ａ、１ｄに接続される光導波路コアも、それぞれ光導波路コア２Ａｂと同様の構成を有している。
【００９４】
この光導波路コア２Ａｂでは、偏波分離部２Ａｂｄは、光ファイバ１ｂから入力された信号光Ｌ３を、互いに直交する偏波成分であるＰ波（Ｘ軸方向の偏波）の信号光Ｌ３ａおよびＳ波（Ｙ軸方向の偏波）の信号光Ｌ３ｂに分離し、２つのテーパ部２Ａｂｂのそれぞれに出力する。信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、その後端面２Ａｆから、互いに傾斜した方向に出力される。このとき、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂのビームの広がり角度の関係、ビーム半径の関係、および端面２Ａｆにおけるスポットサイズ半径と、光ファイバ１ｂにおけるモードフィールド半径の関係は、光コリメータアレイ１０の場合と同様である。なお、４つの光導波路コアにおいて、Ｐ波の信号光が出力される各テーパ部同士は互いに平行であり、Ｓ波の信号光が出力される各テーパ部同士は互いに平行である。したがって、４つの光導波路コアを伝搬して端面２Ａｆから出力されるＰ波の信号光は互いに平行であり、Ｓ波の信号光は互いに平行である。
【００９５】
信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、アナモルフィックプリズムペア２４、回折格子２５、集光レンズ系２１を順次通過する。ここで、１／２波長板２６については、信号光Ｌ３ａのみが１／２波長板２６を通過し、信号光Ｌ３ａとは直交する偏波成分である信号光Ｌ３ｂは１／２波長板２６を通過しないように配置されている。これによって、信号光Ｌ３ａは、偏波方向が信号光Ｌ３ａの偏波方向と同一のＹ軸方向に揃えられた状態で空間光変調器２２に入力される。図１４は、空間光変調器２２上での信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂのビーム形状を示す図である。ビームＢ６が信号光Ｌ３ａのビーム形状であり、ビームＢ７が信号光Ｌ３ｂのビーム形状である。ここで、空間光変調器２２は、Ｙ軸方向の偏波の光に対して回折効率が高くなるように配置されているので、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、偏波方向に依存する空間光変調器２２の光損失（Polarization  Dependent  Loss：ＰＤＬ）の影響を受けずに回折される。なお、空間光変調器２２により回折された後、信号光Ｌ３ａが再び１／２波長板２６を通過するので、その偏波方向はもとの偏波方向に戻される。したがって、図１３に示すように、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂが光導波路コア２Ａｃに到達した際には、その偏波分離部２Ａｂｄの相反性によって偏波合成されて光ファイバ１ｃに出力される。
【００９６】
この光スイッチ装置２００Ａでは、光コリメータアレイ１０Ｃが光導波路で構成された偏波分離機能を有するので、空間光変調器２２のＰＤＬの影響が解消されながらも、光学構成が簡易なものとなる。
【００９７】
（実施の形態６）
図１５Ａ、Ｂは、実施の形態６に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図１５Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図１５Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【００９８】
図１５Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｂは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、光コリメータアレイ１０を光コリメータアレイ１０Ｄに置き換え、アナモルフィックプリズムペア２４を、シリンドリカルレンズ２７に置き換え、シリンドリカルレンズ２７と回折格子２５との間に１／２波長板２６を追加した構成を有する。なお、シリンドリカルレンズ２７は、Ｘ軸方向においてのみ光を集光し、Ｙ軸方向において光を集光しないように配置されている。また、光コリメータアレイ１０Ｄは、光コリメータアレイ１０において、光導波路回路２を光導波路回路２Ｂに置き換えた構成を有する。
【００９９】
この光スイッチ装置２００Ｂは、光スイッチ装置２００Ａと同様に波長選択光スイッチ装置として機能し、同様の効果を有するが、光導波路回路２Ｂが偏波分離機能を有している。以下、光スイッチ装置２００Ｂは、信号光Ｌ３が光ファイバ１ｂから入力され、信号光Ｌ３に含まれる所定の波長の信号光が選択されて光ファイバ１ｃから出力するように動作するものとする。この際、回折格子２５、集光レンズ系２１、空間光変調器２２および制御部２３の動作や作用は光スイッチ装置２００の場合と同様なので、説明を省略する。
【０１００】
図１６Ａ、Ｂは、図１５Ａ、Ｂに示す光導波路回路の構成図である。図１６Ａは光導波路回路をＸ方向で負の向きから見た図であり、図１６Ｂは光導波路回路をＹ方向で正の向きから見た図である。光導波路回路２Ｂは、たとえばＰＬＣで構成されており、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに接続される、それぞれ内部の屈折率が均一である４つの光導波路コアと、４つの光導波路コアの外周に形成された、光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部２Ｂｅと、端面２Ｂｆとを有している。なお、図１６Ａ、Ｂでは、光ファイバ１ｂ、１ｃに接続される光導波路コアである光導波路コア２Ｂｂ、２Ｂｃのみを図示している。
【０１０１】
光導波路コア２Ｂｂは、光ファイバ１ｂに接続される側から端面２Ｂｆ（光導波路回路２Ｂおよび光導波路コア２Ｂｂの端面）に向かって順次配置された、ストレート部２Ｂｂａと、偏波分離部２Ｂｂｄと、それぞれがテーパ部２Ｂｂｂとストレート部２Ｂｂｃとで構成される２つの出力部２Ｂｂｅ、２Ｂｂｆとを有している。ストレート部２Ｂｂａは、断面が略正方形であり、そのサイズは、比屈折率差に応じて、光ファイバ１ｂから入力された光をシングルモードまたは略シングルモードで伝搬できるように設定されている。破線で囲んだ部分である偏波分離部２Ｂｂｄは、マハツェンダ干渉計型の光導波路構成を有しており、入力された光を互いに直交する偏波成分の光に分離し、Ｘ軸方向に積層配置された２つの出力部２Ｂｂｅ、２Ｂｂｆのそれぞれに出力するように構成されている。２つの出力部２Ｂｂｅ、２Ｂｂｆの各テーパ部２Ｂｂｂは、光の進行方向に沿って導波路コアのコア幅が所定の傾きで徐々に拡大するが、幅方向と垂直方向（Ｘ軸方向）における導波路コアのコア高さは一定である形状を有する。２つの出力部２Ｂｂｅ、２Ｂｂｆの各ストレート部２Ｂｂｃは、それぞれ断面が矩形であり、そのサイズはテーパ部２Ｂｂｂとの接続部分におけるテーパ部２Ｂｂｂのサイズと同じである。なお、光導波路コア２Ｂｃおよび他の光ファイバ１ａ、１ｄに接続される光導波路コアも、それぞれ光導波路コア２Ｂｂと同様の構成を有している。
【０１０２】
この光導波路コア２Ｂｂでは、偏波分離部２Ｂｂｄは、光ファイバ１ｂから入力された信号光Ｌ３を、互いに直交する偏波成分であるＰ波（Ｘ軸方向の偏波）の信号光Ｌ３ａおよびＳ波（Ｙ軸方向の偏波）の信号光Ｌ３ｂに分離し、２つの出力部２Ｂｂｅ、２Ｂｂｆのそれぞれに出力する。信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、その後端面２Ｂｆから、互いに平行な方向に出力される。このとき、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂのビームの広がり角度の関係、ビーム半径の関係、および端面２Ｂｆにおけるスポットサイズ半径と、光ファイバ１ｂにおけるモードフィールド半径の関係は、光コリメータアレイ１０の場合と同様である。
【０１０３】
信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、シリンドリカルレンズ３、シリンドリカルレンズ２７、回折格子２５、集光レンズ系２１を順次通過する。なお、シリンドリカルレンズ２７は、シリンドリカルレンズ３により傾斜した信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂの光路を集光レンズ系２１の光軸に対して平行になるようにする。ここで、１／２波長板２６については、信号光Ｌ３ａのみが１／２波長板２６を通過し、信号光Ｌ３ａとは直交する偏波成分である信号光Ｌ３ｂは１／２波長板２６を通過しないように配置されている。これによって、信号光Ｌ３ａは、偏波方向が信号光Ｌ３ａの偏波方向と同一のＹ軸方向に揃えられた状態で空間光変調器２２に入力される。光スイッチ装置２００Ａの場合と同様に、空間光変調器２２は、Ｙ軸方向の偏波の光に対して回折効率が高くなるように配置されているので、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは空間光変調器２２のＰＤＬの影響を受けずに回折される。なお、空間光変調器２２により回折された後、信号光Ｌ３ａは信号光Ｌ３ｂが通ってきた経路を通るため、その偏波はＰ波のまま光導波路コア２Ａｃに到達する。したがって、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂが光導波路コア２Ａｃに到達した際には、その偏波分離部２Ｂｂｄの相反性によって偏波合成されて光ファイバ１ｃに出力される。
【０１０４】
この光スイッチ装置２００Ｂでは、光コリメータアレイ１０Ｄが光導波路で構成された偏波分離機能を有するので、光スイッチ装置２００Ａと同様に、空間光変調器２２のＰＤＬの影響が解消されながらも、光学構成が簡易なものとなる。
【０１０５】
（実施の形態７）
図１７Ａ、Ｂは、実施の形態７に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図１７Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図１７Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１０６】
図１７Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｃは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、集光レンズ系２１と空間光変調器２２との間に１／２波長板２６を追加し、アナモルフィックプリズムペア２４と回折格子２５との間に（１＋２ｎ）／４波長板２８（ただし、ｎは負でない整数とする）と偏波分離素子２９とを追加した構成を有する。ここで、偏波分離素子２９はたとえばウォラストンプリズムである。
【０１０７】
この光スイッチ装置２００Ｃは、光スイッチ装置２００と同様に波長選択光スイッチ装置として機能し、同様の効果を有するが、さらに、１／２波長板２６、（１＋２ｎ）／４波長板２８および偏波分離素子２９の作用によって光コリメータアレイ１０、シリンドリカルレンズ３、アナモルフィックプリズムペア２４および空間光変調器２２のＰＤＬの影響が解消される。
【０１０８】
すなわち、光コリメータアレイ１０から入力された信号光Ｌ３は、（１＋２ｎ）／４波長板２８をＺ方向の正の向きに通過後に偏波分離素子２９により互いに直交する偏波成分である信号光Ｌ３ａおよび信号光Ｌ３ｂに分離する。ここで、１／２波長板２６については、信号光Ｌ３ａのみが１／２波長板２６を通過し、信号光Ｌ３ｂは１／２波長板２６を通過しないように配置されている。これによって、信号光Ｌ３ａは、偏波方向が信号光Ｌ３ａの偏波方向と同一に揃えられた状態で空間光変調器２２に入力される。これにより、空間光変調器２２のＰＤＬの影響は解消される。
【０１０９】
その後、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは偏波分離素子２９の相反性により偏波合成されて（１＋２ｎ）／４波長板２８をＺ方向の負の向きに通過する。このとき、直交する偏波成分である信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、Ｚ方向正の向きと負の向きとの合計２回、（１＋２ｎ）／４波長板２８を通過するので、合計で１／２波長板を１回通過したときと同様の位相変化を受ける。その結果、（１＋２ｎ）／４波長板２８をＺ方向の負の向きに通過した信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、Ｚ方向の正の向きに通過前とはその偏波方向が逆転する。たとえば、通過前に信号光Ｌ３ａがＰ波、信号光Ｌ３ｂがＳ波だったとすると、通過後には信号光Ｌ３ａがＳ波、信号光Ｌ３ｂがＰ波となる。
【０１１０】
これにより、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂは、アナモルフィックプリズムペア２４、シリンドリカルレンズ３、光コリメータアレイ１０を順次通過する際に、外部から信号光Ｌ３として入力される際に光コリメータアレイ１０、シリンドリカルレンズ３、アナモルフィックプリズムペア２４を順次通過してきたときとは偏波状態が逆転した状態で通過する。その結果、信号光Ｌ３が受ける光コリメータアレイ１０、シリンドリカルレンズ３、アナモルフィックプリズムペア２４のＰＤＬの影響が解消される。このような構成によれば、特に光コリメータアレイ１０のＰＤＬの影響を解消することができるので好ましい。
【０１１１】
なお、偏波分離素子２９よりも入力側に配置された素子のＰＤＬの影響を解消するためには、（１＋２ｎ）／４波長板２８の位置は偏波分離素子２９の直前（光コリメータアレイ１０側）に入れることが好ましい。ただし、（１＋２ｎ）／４波長板２８の位置はこれに限られず、光コリメータアレイ１０と偏波分離素子２９との間に配置されればよい。たとえば、光コリメータアレイ１０の直後（シリンドリカルレンズ３側）に配置した場合には、光コリメータアレイ１０のＰＤＬの影響を解消する効果が発揮される。また、偏波分離素子２９についても、光コリメータアレイ１０と空間光変調器２２との間の好適な位置に配置されることができる。
【０１１２】
（実施の形態８）
図１８Ａ、Ｂは、実施の形態８に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図１８Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図１８Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１１３】
図１８Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｄは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、集光レンズ系２１と空間光変調器２２との間に１／２波長板２６を追加し、アナモルフィックプリズムペア２４と回折格子２５との間に偏波分離素子２９とを追加した構成を有する。
【０１１４】
この光スイッチ装置２００Ｄは、光スイッチ装置２００と同様に波長選択光スイッチ装置として機能し、同様の効果を有するが、さらに、１／２波長板２６の作用および空間光変調器２２の制御方法によって、光コリメータアレイ１０および空間光変調器２２のＰＤＬの影響が解消される。
【０１１５】
すなわち、光コリメータアレイ１０から入力された信号光Ｌ３は、偏波分離素子２９により互いに直交する偏波成分である信号光Ｌ３ａおよび信号光Ｌ３ｂに分離する。ここで、１／２波長板２６については、信号光Ｌ３ａのみが１／２波長板２６を通過し、信号光Ｌ３ｂは１／２波長板２６を通過しないように配置されている。これによって、信号光Ｌ３ａは、偏波方向が信号光Ｌ３ａの偏波方向と同一に揃えられた状態で空間光変調器２２に入力される。これにより、空間光変調器２２のＰＤＬの影響は解消される。
【０１１６】
さらに、この光スイッチ装置２００Ｄでは、信号光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂのうち、光コリメータアレイ１０のＰＤＬによる光損失が小さい方の偏波方向の信号光に対してのみ、空間光変調器２２により所定の光損失を与えるように制御部２３が空間光変調器２２を制御する。この光損失を光コリメータアレイ１０のＰＤＬと同程度の値とすることにより、光コリメータアレイ１０のＰＤＬの影響が解消される。
【０１１７】
このように、特定の偏波方向の信号光に対してのみ、空間光変調器２２により所定の光損失を与える方法としては、空間光変調器２２と光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのうち信号光を出力させるべき光ファイバとの結合効率を低減させたり、空間光変調器２２の回折効率を低減させたりする方法がある。
【０１１８】
空間光変調器２２と光ファイバとの結合効率を低減させる方法としては、たとえば空間光変調器２２をフレネルレンズとして機能させる場合に光ファイバ端面に対するフレネルレンズの焦点位置を最大結合効率が得られる位置からデフォーカスさせる方法や、空間光変調器２２からの反射光を、この反射光を出力させる光ファイバに結合させる位置を、その最適結合効率が得られる位置からずらす方法がある。
【０１１９】
また、結合効率と回折効率とを低減させる方法としては、空間光変調器２２の画素パターンを、平面反射鏡やフレネルレンズに対して攪乱を加えたものとして、所望の回折方向以外の角度にも一部の光を回折させるようにする方法がある。
【０１２０】
図１９Ａ、Ｂ、Ｃは、空間光変調器に与える位相変調の一例を表す図である。まず、図１９Ａは、空間光変調器２２の表面に垂直に入力する信号光Ｌ３ａを所望の角度αの方向に反射させる場合の画素と画素に与える位相変調との関係を示している。つぎに、図１９Ｂは、空間光変調器２２の表面に垂直に入力する信号光Ｌ３ａを角度βの方向に反射させる場合の画素と画素に与える位相変調との関係を示している。このとき、位相変調の周期は角度αの方向に反射させる場合の位相変調の周期よりも短くする、すなわち高周波にする。そして、図１９Ｃは、空間光変調器２２の表面に垂直に入力する信号光Ｌ３ａを角度αの方向に反射させる場合に、図１９Ａに示す位相変調に加えて図１９Ｂに示す高周波成分の位相変調を与えた場合を示している。これにより信号光Ｌ３ａは角度αの方向に加えて角度（α−β）の方向角度（α＋β）と角度（α−β）の方向にも反射されるので、所望の回折方向である角度α以外の角度にも一部の光を回折させることができる。なお、このような高周波成分(擾乱成分)による回折角±βは、光コリメータアレイ１０におけるいずれの光ファイバとも結合しない方向にするのがよい。
【０１２１】
（実施の形態９）
図２０Ａ、Ｂは、実施の形態９に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図２０Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図２０Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１２２】
図２０Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｅは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、光コリメータアレイ１０を光コリメータアレイ１０Ｅに置き換えた構成を有する。光コリメータアレイ１０Ｅは、光コリメータアレイ１０からシリンドリカルレンズ３を削除した構成を有する。なお、このとき、アナモルフィックプリズムペア２４は光コリメータアレイ１０Ｅにより近づけて配置し、たとえば光導波路回路２の直後に配置することが好ましい。このように、アナモルフィック光学系としてのシリンドリカルレンズ３に換えてアナモルフィックプリズムペア２４を用いてもよい。
【０１２３】
（実施の形態１０）
図２１Ａ、Ｂは、実施の形態１０に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図２１Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図２１Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１２４】
図２１Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｆは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、光コリメータアレイ１０を光コリメータアレイ１０Ｆに置き換え、集光レンズ系２１をシリンドリカルレンズ３０、３１からなる集光レンズ系に置き換え、空間光変調器２２を空間光変調器２２Ｆに置き換えた構成を有する。
【０１２５】
この光スイッチ装置２００Ｆは、光スイッチ装置２００と同様に機能する単位波長選択光スイッチ装置が集積された、いわゆるＮｉｎ１型の光スイッチ装置として機能する。
【０１２６】
図２２Ａ、Ｂは、図２１Ａ、Ｂに示す光コリメータアレイの構成図である。この光コリメータアレイ１０Ｆは、光ファイバアレイ１Ｆと、光導波路回路２Ｆとを備えている。光ファイバアレイ１Ｆは、所定の配列方向（Ｙ軸方向）に配列された複数の光ファイバからなる光ファイバ群１Ｆａ、１Ｆｂと、光ファイバ群１Ｆａ、１Ｆｂを配列方向に配列された状態に保持する保持部材１Ｆｅとを有している。光ファイバ群１Ｆａ、１Ｆｂを構成する光ファイバは、たとえば通常シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である。また、保持部材１Ｆｅは、たとえばガラスからなる立方体形状を有しており、各光ファイバは、保持部材１Ｆｅの貫通孔に挿通された状態で、かつファイバ端面と保持部材１Ｆｅの端面とが略同一面上になるように保持されている。
【０１２７】
光導波路回路２Ｆは、たとえばＰＬＣで構成されており、複数の光導波路コアからなる光導波路コア群２Ｆａ、２Ｆｂと、光導波路コア群２Ｆａ、２Ｆｂの外周に形成された、各光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部２Ｆｅと、光ファイバアレイ１Ｆと接続された側とは反対側に位置する端面２Ｆｆとを有している。
【０１２８】
光導波路コア群２Ｆａ、２Ｆｂを構成する各光導波路コアは、光コリメータアレイ１０の光導波路コア２ａと同様にストレート部、テーパ部およびストレート部を有する。また、複数の光導波路コアは、光導波路コア群２Ｆａ内および光導波路コア群２Ｆｂ内ではそれぞれ光の出射方向が同じであるとともに、光導波路コア群２Ｆａと光導波路コア群２Ｆｂとの間では光の出射方向が互いに異なるように配置されている。本実施の形態では、具体的には、光導波路コア群２Ｆａ内では複数の光導波路コアの光の出射方向は端面２Ｆｆと垂直方向に対してＹＺ平面内でＹ軸方向負の向きに角度θ３だけ傾斜した方向である。一方、光導波路コア群２Ｆｂ内では複数の光導波路コアの光の出射方向は端面２Ｆｆと垂直方向に対してＹＺ平面内でＹ軸方向正の向きに角度θ４だけ傾斜した方向である。すなわち、光導波路コア群２Ｆａのいずれかの光導波路コアと、光導波路コア群２Ｆｂ内のいずれかの光導波路コアとの少なくとも２つの光導波路コアでは、配列方向における光の出射角度が互いに異なる。
【０１２９】
また、空間光変調器２２Ｆは、光ファイバアレイ１Ｆの光ファイバ群１Ｆａ、１Ｆｂにおける光ファイバの配列方向（Ｙ軸方向）において空間光変調器２２Ｆが２つの空間光変調器２２Ｆａ、２２Ｆｂに分割された構成を有する。分割された空間光変調器２２Ｆａ、２２Ｆｂはそれぞれ制御部２３によって独立に制御される。
【０１３０】
ここで、光スイッチ装置２００Ｆは、光スイッチ装置２００と同様に機能し、同様の効果を有する２つの単位波長選択光スイッチ装置２００Ｆａ、２００Ｆｂを含むように構成されている。単位波長選択光スイッチ装置２００Ｆａは、光導波路コア群２Ｆａと、シリンドリカルレンズ３と、アナモルフィックプリズムペア２４と、回折格子２５と、シリンドリカルレンズ３０、３１と、空間光変調器２２のうちの空間光変調器２２Ｆａと、制御部２３とを含んで構成されるものである。一方、単位波長選択光スイッチ装置２００Ｆｂは、光導波路コア群２Ｆｂと、シリンドリカルレンズ３と、アナモルフィックプリズムペア２４と、回折格子２５と、シリンドリカルレンズ３０、３１と、空間光変調器２２のうちの空間光変調器２２Ｆｂと、制御部２３とを含んで構成されている。上述したように、空間光変調器２２Ｆａ、２２Ｆｂはそれぞれ制御部２３によって独立に制御される。
【０１３１】
このように、光スイッチ装置２００Ｆは、シリンドリカルレンズ３、アナモルフィックプリズムペア２４、回折格子２５、シリンドリカルレンズ３０、３１および制御部２３を共通の構成としつつ、互いに異なる光導波路コア群２Ｆａおよび空間光変調器２２Ｆａと、光導波路コア群２Ｆｂおよび空間光変調器２２Ｆｂとで構成される２つの単位波長選択光スイッチ装置２００Ｆａ、２００Ｆｂを含む２ｉｎ１型の光スイッチ装置である。したがって、光スイッチ装置２００Ｆは、たとえば単位波長選択光スイッチ装置２００Ｆａに入力された信号光Ｌ４と単位波長選択光スイッチ装置２００Ｆｂに入力された信号光Ｌ５に対して、それぞれ独立した波長選択光スイッチ装置として機能する。
【０１３２】
この光スイッチ装置２００Ｆでは、光コリメータアレイ１０Ｆが光導波路コア群２Ｆａ、２Ｆｂで構成されているので、光導波路コアを所望の光出射角度θ３またはθ４に対して精度良く形成することができる。したがって、この光スイッチ装置２００Ｆは、素子の光学的アラインメントがしやすく、かつ挿入損失を小さくしやすいものである。
【０１３３】
なお、光スイッチ装置２００Ｆに含まれる単位波長選択光スイッチ装置の数は２に限定されない。光ファイバ群および光導波路コア群の数を追加することで、容易に単位波長選択光スイッチ装置の数を、たとえば８以上に増加させることができる。このとき、空間光変調器の分割数は単位波長選択光スイッチ装置の数と少なくとも同じとする。また、光導波路コア群間の光の出射角度は互いに異なるものとするが、各光導波路コア群から出力された光が回折格子２５の近傍または回折格子２５上で交差するように、出射角度を設定することが好ましい。これにより、空間光変調器２２に各光をより垂直に近い角度で入力させることができる。
【０１３４】
（実施の形態１１）
図２３Ａ、Ｂは、実施の形態１１に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図２３Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図２３Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１３５】
図２３Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｇは、図２１Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００Ｆにおいて、光コリメータアレイ１０Ｆを光コリメータアレイ１０Ｇに置き換え、空間光変調器２２Ｆを空間光変調器２２Ｇに置き換えた構成を有する。
【０１３６】
この光スイッチ装置２００Ｇは、２×１の単位波長選択光スイッチ装置と１×２の単位波長選択光スイッチ装置とが２つずつ集積された４ｉｎ１型の光スイッチ装置であるが、２×２の波長選択光スイッチ装置として機能する。
【０１３７】
図２４は、図２３Ａ、Ｂに示す光コリメータアレイの構成図である。この光コリメータアレイ１０Ｇは、光ファイバアレイ１Ｇと、光導波路回路２Ｇとを備えている。光ファイバアレイ１Ｇは、光ファイバアレイ１と同様の構成を有し、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有している。
【０１３８】
光導波路回路２Ｇは、たとえばＰＬＣで構成されており、それぞれが３つの光導波路コアからなる光導波路コア群２Ｇａ、２Ｇｂ、２Ｇｃ、２Ｇｄと、複数の接続用光導波路コア２Ｇｇと、光導波路コア群２Ｇａ、２Ｇｂ、２Ｇｃ、２Ｇｄおよび接続用光導波路コア２Ｇｇの外周に形成された、各光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部２Ｇｅと、光ファイバアレイ１Ｇと接続された側とは反対側に位置する端面２Ｇｆとを有している。
【０１３９】
光導波路コア群２Ｇａ、２Ｇｂ、２Ｇｃ、２Ｇｄを構成する各光導波路コアは、光コリメータアレイ１０の光導波路コア２ａと同様にストレート部、テーパ部およびストレート部を有する。また、複数の光導波路コアは、光導波路コア群２Ｇａ、２Ｇｂ、２Ｇｃ、２Ｇｄ内では光の出力方向が同じであるとともに、光導波路コア群２Ｇａ、２Ｇｂ、２Ｇｃ、２Ｇｄの間では光の出力方向が互いに異なるように配置されている。
【０１４０】
また、光導波路コア群２Ｇａは、光ファイバ１ａに接続され、外部から光が入力されるまたは外部に光を出力するための外部接続用光導波路コア２Ｇａｂと、他の光導波路コア群の導波路コアに接続される内部接続用光導波路コア２Ｇａａ、２Ｇａｃとを含んでいる。同様に、光導波路コア群２Ｇｂは、光ファイバ１ｂに接続される外部接続用光導波路コア２Ｇｂｂと、内部接続用光導波路コア２Ｇｂａ、２Ｇｂｃとを含んでいる。光導波路コア群２Ｇｃは、光ファイバ１ｃに接続される外部接続用光導波路コア２Ｇｃｂと、内部接続用光導波路コア２Ｇｃａ、２Ｇｃｃとを含んでいる。光導波路コア群２Ｇｄは、光ファイバ１ｄに接続される外部接続用光導波路コア２Ｇｄｂと、内部接続用光導波路コア２Ｇｄａ、２Ｇｄｃとを含んでいる。
【０１４１】
さらに、複数の接続用光導波路コア２Ｇｇは、内部接続用光導波路コア同士を光導波路回路２Ｇ内において接続する。本実施の形態では、具体的には、４つの接続用光導波路コア２Ｇｇは、内部接続用光導波路コア２Ｇａａと２Ｇｃａとを接続し、内部接続用光導波路コア２Ｇａｃと２Ｇｄｃとを接続し、内部接続用光導波路コア２Ｇｂａと２Ｇｃｃとを接続し、内部接続用光導波路コア２Ｇｂｃと２Ｇｄａとを接続している。なお、接続用光導波路コア２Ｇｇは、導波路コアが屈曲する部分では曲げ損失が発生しないような曲げ半径で円弧状に曲げられている。
【０１４２】
空間光変調器２２Ｇは、光ファイバ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの配列方向（Ｙ軸方向）において空間光変調器２２が４つの空間光変調器２２Ｇａ、２２Ｇｂ、２２Ｇｃ、２２Ｇｄに分割された構成を有する。分割された空間光変調器２２Ｇａ、２２Ｇｂ、２２Ｇｃ、２２Ｇｄはそれぞれ制御部２３によって独立に制御される。
【０１４３】
ここで、図２５は、図２３Ａ、Ｂに示す波長選択光スイッチ装置の機能ブロック図である。図２５に示すように、光スイッチ装置２００Ｇは、光スイッチ装置２００と同様に機能する２×１の単位波長選択光スイッチ装置２００Ｇａ、２００Ｇｂと、１×２の単位波長選択光スイッチ装置２００Ｇｃ、２００Ｇｄとを含むように構成されている４ｉｎ１型の光スイッチ装置である。
【０１４４】
単位波長選択光スイッチ装置２００Ｇａは、光導波路コア群２Ｇａと、シリンドリカルレンズ３と、アナモルフィックプリズムペア２４と、回折格子２５と、シリンドリカルレンズ３０、３１と、空間光変調器２２Ｇのうちの空間光変調器２２Ｇａと、制御部２３とを含んで構成されるものである。同様に、単位波長選択光スイッチ装置２００Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄは、それぞれが含む光導波路コア群２Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄおよび空間光変調器２２Ｇｂ、２２Ｇｃ、２２Ｇｄと、共通のシリンドリカルレンズ３、アナモルフィックプリズムペア２４、回折格子２５、シリンドリカルレンズ３０、３１、および制御部２３とを含んで構成されている。
【０１４５】
さらに、光導波路回路２Ｇ内において、内部接続用光導波路コア２Ｇａａと２Ｇｃａとが接続され、内部接続用光導波路コア２Ｇａｃと２Ｇｄｃとが接続され、内部接続用光導波路コア２Ｇｂａと２Ｇｃｃとが接続され、内部接続用光導波路コア２Ｇｂｃと２Ｇｄａとが接続されていることによって、２×２の波長選択光スイッチ装置として機能する。これにより、たとえば光ファイバ１ｃから信号光Ｌ６が入力された場合に、これに含まれる所定の波長の信号光Ｌ６ａを選択して光ファイバ１ａから出力させたり、光ファイバ１ｄから信号光Ｌ７が入力された場合に、これに含まれる所定の波長の信号光Ｌ７ａを選択して光ファイバ１ｂから出力させたりすることができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態１１では、一組の構成要素であるシリンドリカルレンズ３、アナモルフィックプリズムペア２４、回折格子２５、シリンドリカルレンズ３０、３１、空間光変調器２２および制御部２３を４つの単位波長選択光スイッチ装置２００Ｇａ、２００Ｇｂ、２００Ｇｃ、２００Ｇｄで共用している。ただし、たとえば上記一組の構成要素を２組備えるようにして、２つの単位波長選択光スイッチ装置２００Ｇａ、２００Ｇｂが一組の構成要素を共用し、２つの単位波長選択光スイッチ装置２００Ｇｃ、２００Ｇｄが別の一組の構成要素を共用するように構成してもよい。
【０１４７】
なお、上述したように、本発明の実施の形態に係る光コリメータアレイによれば、省スペースにて光のビーム形状のアスペクト比を高くできる。さらに、本発明の実施の形態に係る光コリメータアレイによれば、公知のマイクロレンズアレイを用いた光コリメータアレイ（以下、適宜マイクロレンズ型光コリメータアレイと呼ぶ）に比べ、配列方向におけるピッチ（例えば光コリメータアレイ１０では、端面２ｆにおける光導波路コア２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの配置間隔）に対する光のスポットサイズ（端面２ｆにおけるスポットサイズ）を大きくできるので、光スイッチ装置に適用する場合に、光の経路の変更角度（スイッチ角）を小さくすることができる。さらには、光軸ずれに関するトレランスの改善、光スイッチ装置の薄型化を両立できる。
【０１４８】
具体的には、光コリメータアレイ１０において、光スイッチ装置に適用する場合に配列方向となるＹ軸方向における光のスポットサイズは大きい方が望ましい。Ｙ軸方向における光のスポットサイズが大きい方が、ある光ファイバに結合する光のＹ軸方向での光軸ずれ（光の光軸と結合すべき光ファイバの光軸との光軸ずれ）に対するトレランスが改善するからである。また、光スイッチ装置におけるスイッチ軸方向（Ｙ軸方向）の光の広がり角を抑制できるので、光スイッチ装置における光学系（集光レンズ系や空間光変調器など）を薄型化できる。
【０１４９】
たとえば、公知のマイクロレンズ型光コリメータアレイの場合、マイクロレンズの有効径ＣＡ＞２ｗ×Ａが成り立つ。ここで、２ｗはマイクロレンズにおけるビームのスポット半径である。Ａは設定パラメータであるが、正常な光の伝播のためには、Ａは２以上が望ましいが、一般には公差等を考慮して２．５程度に設定されている。従って、隣り合うマイクロレンズ間の距離、すなわちコリメータアレイのピッチは、４ｗ以上であり、典型的には５ｗである。
【０１５０】
一方、本発明者らは、光コリメータアレイ１０の構成において、ピッチを１２７μｍ、光導波路コアの端面におけるサイズを１１０μｍ×７μｍ、比屈折率差を０．４％とした試作品を作製したところ。端面における光のスポットサイズを幅方向において３７μｍとできることを確認した。この場合、ピッチｐとスポット半径ｗとの比（ｐ／ｗ）は３．４３であり、公知のマイクロレンズ型光コリメータアレイでは実現できない小さな値である。このように、本発明の実施の形態によれば、ｐ／ｗを４未満にでき、好ましい。
【０１５１】
このように、公知のマイクロレンズ型光コリメータアレイを光入出力ポートとして用いた光スイッチ装置は、ピッチとスポットサイズとが反比例する関係であることにより、たとえばピッチが半減すると、スイッチ角も半減し、低損失になるが、トレランスが低下するので、両者にトレードオフの関係がある。さらには、ピッチを小さくすると、空間光変調器上でのビームスポットサイズが大きくなるので、空間光変調器の大型化による高コスト化、および光学系の厚みの増大を招く。
【０１５２】
一方、本発明の実施の形態によれば、公知のマイクロレンズ型光コリメータアレイと同一ピッチでもよりスポットサイズを大きくできることから、トレランスの良い光スイッチ装置を実現できる。言い換えると、本発明の実施の形態によれば、公知のマイクロレンズ型光コリメータアレイを光入出力ポートとして用いた光スイッチ装置と同じトレランスで、ピッチがより小さく、低損失な光スイッチ装置を実現できる。
【０１５３】
なお、上記比ｐ／ｗについては、図３の結果をもとに、グラフを直線近似したときの直線の勾配およびコア幅とスポットサイズ半径との関係が、コア幅/スポットサイズ半径＝１１０／３７程度以下になりうること、また、ピッチ/コア幅＝１２７／１１０程度以下になりうるという試作結果から、４未満という値を実現しうるものであることを確認できる。
【０１５４】
さらに、本発明の実施の形態に係る光コリメータアレイは、コア幅がピッチの７５％程度以上１００％未満に設定することで、従来のマイクロレンズアレイ型の光コリメータアレイと同等の性能を有しつつより小型化することができる。
【０１５５】
以下では、本発明の実施の形態として、入力または出力の光のポート数（光ファイバの数）が８０以上である光スイッチ装置について説明する。
【０１５６】
（実施の形態１２）
図２６Ａ、Ｂは、実施の形態１２に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図２６Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図２６Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１５７】
図２６Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｈは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、光コリメータアレイ１０を光コリメータアレイ１０Ｈに置き換えた構成を有する。光コリメータアレイ１０Ｈは、光ファイバアレイ１Ｈと、光導波路回路２Ｈと、シリンドリカルレンズ３と、連結部品４とを備えている。
【０１５８】
光ファイバアレイ１Ｈは、所定の配列方向（Ｙ軸方向）に配列された８１本の光ファイバ１−１、１−２、・・・、１−８１と、光ファイバ１−１、１−２、・・・、１−８１を配列方向に配列された状態に保持する保持部材とを有している。
【０１５９】
光導波路回路２Ｈは、たとえばＰＬＣで構成されており、８１本の光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１と、光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１の外周に形成されたクラッド部と、光ファイバアレイ１Ｈと接続された側とは反対側に位置する端面２Ｈｆとを有している。光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１はそれぞれ、たとえば屈折率を高める材料を添加した石英系ガラスからなる。各光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１は内部の屈折率が均一である。また、光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１はそれぞれ光ファイバ１−１、１−２、・・・、１−８１に接続している。
【０１６０】
光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１はそれぞれ、光導波路コア２ａと同様に、光ファイバに接続される側から端面２Ｈｆに向かって順次配置された、ストレート部と、テーパ部と、ストレート部とを有している。各部のサイズは光導波路コア２ａと同様にできる。
【０１６１】
連結部品４は、アナモルフィック光学系であるシリンドリカルレンズ３と、光導波路回路２Ｈとを連結し、一体化するものである。連結部品４を構成する材料は、たとえば石英、ガラス、またはシリンドリカルレンズ３および光導波路回路２Ｈを構成する材料の熱膨張率に近い熱膨張率を有する材料が望ましい。
【０１６２】
光が分散する方向であるＸ方向に光をコリメートするシリンドリカルレンズ３と、光導波路回路２Ｈとの間の位置精度は高い方が望ましい。光コリメータアレイ１０Ｈでは、連結部品４によりシリンドリカルレンズ３と光導波路回路２Ｈとを連結し、一体化している。このように、光コリメータアレイ１０Ｈでは、シリンドリカルレンズ３と光導波路回路２Ｈとがプレアセンブルされている。したがって、光スイッチ装置２００Ｈを組み立てる作業において、公知のマイクロレンズ型光コリメータアレイと同様の使い勝手で、光コリメータアレイ１０Ｈと他の光学部品とのアラインメントを行うことができる。
【０１６３】
この光スイッチ装置２００Ｈは、光スイッチ装置２００と同様に動作するが、光コリメータアレイ１０Ｈが８１の光ファイバ１−１、１−２、・・・、１−８１と光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１とを備えることにより、１×８０の波長選択光スイッチ装置として機能する。また、端面２Ｈｆにおける光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１のサイズを１１０μｍ×７μｍ、かつピッチを１２７μｍに設定することができる。または、サイズを８７μｍ×７μｍ、かつピッチを１００μｍに設定することができる。
【０１６４】
なお、光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１のコア幅は、光ファイバ１−１、１−２、・・・、１−８１の配置間隔（ピッチ）の９０％程度の値にすることができる。たとえば、光ファイバ１−１、１−２、・・・、１−８１のピッチが１２７μｍの場合、コア幅を１１０μｍにすると、波長選択スイッチ装置として好適な光コリメータアレイとなる。
【０１６５】
また、光導波路コアの光ファイバに接続する側のストレート部の断面形状は、必ずしもＳＭＦのモードフィールド形状に合わせた正方形状でなくてもよい。たとえば、ＰＬＣは、光導波路コアの厚さが薄い方が作製しやすい。そのため、光導波路コアとしては、コア幅はＳＭＦのモードフィールド径に合わせて設計し、厚さは、正方形状から薄くすることで増加する損失が、許容される損失増加量の範囲内となるように薄くすることで、製造性のよい光コリメータアレイとすることができる。
【０１６６】
また、光スイッチ装置を組み立てる際のアラインメントを行う場合に、アラインメントを易化させるためのアラインメント用光導波路コアを、波長選択光スイッチ装置において使用する光導波路コアとは別に光導波路回路に設けておいてもよい。たとえば、コア幅がほかの光導波路コアより大きなアラインメント用光導波路コアが、光導波路回路の両端に１組あれば、波長選択光スイッチ装置において使用する光導波路コアに比べビームが結合しやすく、アラインメント時間を減らすことができる。
【０１６７】
（実施の形態１３）
図２７Ａ、Ｂは、実施の形態１３に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図２７Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図２７Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１６８】
図２７Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｉは、図８Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００において、光コリメータアレイ１０を光コリメータアレイ１０Ｉに置き換えた構成を有する。光コリメータアレイ１０Ｉは、光コリメータアレイ１０Ｉａと、光コリメータアレイ１０Ｉｂとを備えている。
【０１６９】
光コリメータアレイ１０Ｉａ、１０Ｉｂは、いずれも、光コリメータアレイ１０Ｈを構成する光ファイバアレイ１Ｈと光導波路回路２Ｈとからなるものである。そして、光コリメータアレイ１０Ｉａ、１０Ｉｂは、光ファイバ１−１〜１−８１の配列方向とは垂直の方向（Ｘ軸方向）に並んで設けられている。
【０１７０】
この光スイッチ装置２００Ｉは、光コリメータアレイ１０Ｉが１６２の光ファイバ１−１、１−２、・・・、１−８１と光導波路コア２Ｈａ−１、２Ｈａ−２、・・・、２Ｈａ−８１とを備えることにより、１×１６０の波長選択光スイッチ装置として機能することができる。たとえば、図２７Ｂに示すように、波長多重された信号光Ｌ２が光コリメータアレイ１０Ｉａ側の何れかの光ファイバから入力され、回折格子２５によりＸ軸方向において信号光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃに分離され、空間光変調器２２に到達したとする。このとき、空間光変調器２２は、制御部２３による表示画像の制御により、入力された光をＸＺ面内でも任意の角度で反射できるように構成されている。これにより、空間光変調器２２は、信号光Ｌ２ａを、光コリメータアレイ１０Ｉａ側の何れかの光ファイバに向けて出力することもできるし、Ｌ２ｂ´のように光コリメータアレイ１０Ｉｂ側の何れかの光ファイバに向けて出力することもできるように構成されている。すなわち、光スイッチ装置２００Ｉは、光コリメータアレイ１０Ｉａ側の何れかの光ファイバから入力された信号光を、光コリメータアレイ１０Ｉａ側の他の８０本の光ファイバ、および光コリメータアレイ１０Ｉｂ側の８１本の光ファイバの何れかから出力させることができる。これにより、光スイッチ装置２００Ｉは、１×１６０の波長選択光スイッチ装置として機能することができる。
【０１７１】
なお、本発明の実施の形態に係る光コリメータアレイの特徴の一つに、Ｙ軸方向（配列方向または光スイッチ装置におけるスイッチ軸方向の設計自由度が挙げられる。図２１Ａ、Ｂ、図２２Ａ、Ｂに実施の形態１０として示した通り、光導波路コア群に角度オフセットを与えることで、Ｎｉｎ１型の波長選択光スイッチ装置を容易に構築することができる。
【０１７２】
また、図２３Ａ、Ｂ〜図２５に示した通り、光導波路コア同士を光導波路回路内において接続することで１×２  ４ｉｎ１型の波長選択光スイッチ装置によって２×２の波長選択光スイッチ装置を構築することができる。なお、１×Ｎの波長選択光スイッチ装置を２Ｎｉｎ１型にすることで、Ｎ×Ｎの波長選択光スイッチ装置を構築することができるのは明らかである。この時、光導波路コア群に角度オフセットを与えられるという、本発明の実施の形態に係る光コリメータアレイの特徴を生かすことで、Ｎの大きなＮ×Ｎの波長選択光スイッチ装置に好適な構成をとることができる。
【０１７３】
（実施の形態１４）
図２８Ａ、Ｂは、実施の形態１４に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。図２８Ａは光スイッチ装置をＸ方向で負の向きから見た図であり、図２８Ｂは光スイッチ装置をＹ方向で正の向きから見た図である。
【０１７４】
図２８Ａ、Ｂに示すように、光スイッチ装置２００Ｊは、図２１Ａ、Ｂに示す光スイッチ装置２００Ｆにおいて、光コリメータアレイ１０Ｆを光コリメータアレイ１０Ｊに置き換え、シリンドリカルレンズ３０、３１からなる集光レンズ系を集光レンズ系２１に置き換え、シリンドリカルレンズ３と回折格子２５との間に集光レンズ系３２を配置した構成を有する。なお、集光レンズ系３２は１枚のレンズで構成されていてもよいし、複数枚のレンズで構成されていてもよい。
【０１７５】
この光スイッチ装置２００Ｊは、光スイッチ装置２００Ｆと同様に、単位波長選択光スイッチ装置が集積された、いわゆるＮｉｎ１型の光スイッチ装置として機能する。
【０１７６】
光コリメータアレイ１０Ｊは、光ファイバアレイ１Ｊと、光導波路回路２Ｊとを備えている。光ファイバアレイ１Ｊは、所定の配列方向（Ｙ軸方向）に配列された、それぞれ１６１本の光ファイバからなる光ファイバ群１Ｊａ、１Ｊｂと、光ファイバ群１Ｊａ、１Ｊｂを配列方向に配列された状態に保持する保持部材とを有している。
【０１７７】
光導波路回路２Ｊは、たとえばＰＬＣで構成されており、それぞれ１６１本の光導波路コアからなる光導波路コア群２Ｊａ、２Ｊｂと、光導波路コア群２Ｊａ、２Ｊｂの外周に形成された、各光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部と、光ファイバアレイ１Ｊと接続された側とは反対側に位置する端面２Ｊｆとを有している。
【０１７８】
光導波路コア群２Ｊａ、２Ｊｂを構成する各光導波路コア２Ｊａ−１、・・・、２Ｊａ−ｍ、・・・、２Ｊａ−１６１、２Ｊｂ−１、・・・、２Ｊｂ−ｍ、・・・、２Ｊｂ−１６１は、光コリメータアレイ１０の光導波路コア２ａと同様にストレート部、テーパ部およびストレート部を有する。ここで、ｍは２〜１６１の何れかの整数である。端面２Ｊｆにおける各光導波路コアのサイズは例えば１１０μｍ×７μｍであり、ピッチは１２７μｍである。光導波路コア群２Ｊａ、２Ｊｂを構成する各光導波路コアは、光ファイバ群１Ｊａ、１Ｊｂを構成する各光ファイバに接続している。
【０１７９】
また、光導波路コア群２Ｊａの光導波路コア２Ｊａ−１、・・・、２Ｊａ−１６１は、それぞれ角度オフセットを有するように、放射状に配置されている。同様に、光導波路コア群２Ｊｂの光導波路コア２Ｊｂ−１、・・・、２Ｊｂ−１６１は、それぞれ角度オフセットを有するように、放射状に配置されている。光導波路コア２Ｊａ−１、・・・、２Ｊａ−１６１は、光ファイバアレイ１Ｊ側に伸ばしたとすると、点Ｐ４で交差するように配置されている。光導波路コア２Ｊｂ−１、・・・、２Ｊｂ−１６１は、光ファイバアレイ１Ｊ側に伸ばしたとすると、点Ｐ５で交差するように配置されている。
【０１８０】
点Ｐ４，Ｐ５は、集光レンズ系３２から焦点距離ｆ１だけ離間した位置にある。また、回折格子２５は、集光レンズ系３２から焦点距離ｆ１だけ離間した位置にある。さらに、回折格子２５は、集光レンズ系２１から焦点距離ｆ２だけ離間した位置にある。さらに、空間光変調器２２Ｆは、集光レンズ系２１から焦点距離ｆ２だけ離間した位置にある。これにより、光スイッチ装置２００Ｊでは、集光光学系としての集光レンズ系２１、３２によりテレセントリック光学系が形成されている。従って、点Ｐ４，Ｐ５は、光コリメータアレイ１０Ｊ側における光学系の略焦点面にある。なお、このようにテレセントリック光学系を形成するための集光光学系は、レンズに限らず、ミラーでもよい。
【０１８１】
ここで、光スイッチ装置２００Ｊは、１×１６０の２つの単位波長選択光スイッチ装置２００Ｊａ、２００Ｊｂを含むように構成されている。単位波長選択光スイッチ装置２００Ｊａは、光導波路コア群２Ｊａと、シリンドリカルレンズ３と、集光レンズ系３２と、回折格子２５と、集光レンズ系２１と、空間光変調器２２Ｆのうちの空間光変調器２２Ｆａと、制御部２３とを含んで構成されるものである。一方、単位波長選択光スイッチ装置２００Ｊｂは、光導波路コア群２Ｊｂと、シリンドリカルレンズ３と、集光レンズ系３２と、回折格子２５と、集光レンズ系２１と、空間光変調器２２Ｆのうちの空間光変調器２２Ｆｂと、制御部２３とを含んで構成されている。上述したように、空間光変調器２２Ｆａ、２２Ｆｂはそれぞれ制御部２３によって独立に制御される。
【０１８２】
このように、光スイッチ装置２００Ｊは、シリンドリカルレンズ３、集光レンズ系３２、回折格子２５、集光レンズ系２１および制御部２３を共通の構成としつつ、互いに異なる光導波路コア群２Ｊａおよび空間光変調器２２Ｆａと、光導波路コア群２Ｊｂおよび空間光変調器２２Ｆｂとで構成される２つの単位波長選択光スイッチ装置２００Ｊａ、２００Ｊｂを含む２ｉｎ１型の光スイッチ装置である。なお、図２８Ａでは、光導波路コア２Ｊａ−１、２Ｊａ−ｍ、２Ｊａ−１６１から出力された信号光Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２を示しているが、信号光Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２はテレセントリック光学系の作用により空間光変調器２２Ｆａに集光される。なお、このようにテレセントリック光学系の採用により、空間光変調器２２Ｊａ、２２Ｊｂ上に集光される光のスポットサイズを小さくしやすい。このような特徴は、空間光変調器２２Ｆを２つの領域に分割する必要がある２ｉｎ１構成にとって好都合である。さらに、空間光変調器２２ＦをＮの領域に分割する必要があるＮｉｎ１構成にとって、Ｎが大きいほどより好都合である。
【０１８３】
なお、テレセントリック光学系を備えた光スイッチ装置２００Ｊを用いて、実施の形態１１の場合と同様に、光導波路コア群を、光コリメータアレイのいずれかの光ファイバに接続される外部接続用光導波路コアと、他の光導波路コア群の導波路コアに接続される内部接続用光導波路コアとを含むように構成し、光導波路回路を、異なる光導波路コア群に含まれる内部接続用光導波路コア同士を当該光導波路回路内において接続する複数の接続用光導波路コアを有するように構成してもよい。
【０１８４】
ところで、０次のガウシアンビームの広がり角θは以下の数式で求めることができる。
θ＝Ａｒｃｔａｎ（λ／（πω））
λ：波長
ω：ビームウエストにおけるスポットサイズ
よって、ある波長において、広がり角とビームウエストにおけるスポットサイズは１対１で対応する。したがって、光コリメータアレイから出力した光の伝搬距離ｚにおけるスポットサイズω(ｚ)を数点測定すれば、広がり角θを計算できる。さらに広がり角θからビームウエストにおけるスポットサイズを逆算できる。また、ω(z)＝０になるｚを外挿により求めれば、そこがビームウエストの存在する位置になり、光コリメータアレイの端面（たとえば光コリメータアレイ１０の場合は端面２ｆ）と略一致する。
【０１８５】
つぎに、ビームプロファイラを用いたビーム径の測定方法の一例を図２９に示す。まず、光コリメータアレイ１０から出力した信号光Ｌ１に対して、ビームプロファイラの設置位置をＰ１１、１２、１３、１４と変化させ、すなわちｚを変化させて信号光Ｌ１のビームＢ１０の強度分布を測定する。つぎに、ビーム強度分布上で、強度のピークの１／ｅ２のプロット(ω(ｚ))を取ることで、広がり角θを算出できる。つぎに、広がり角θを用いて、上述した定義式からビームウエスト径が算出できる。さらに、ω(ｚ)のプロットを外挿することで、ビームウエスト位置が算出できる。なお、本発明者らが光コリメータアレイ１０を試作した、測定を行ったところ、算出したビームウエスト位置が、光コリメータアレイ１０の端面２ｆの位置と略一致することを確認した。
【０１８６】
なお、上記実施の形態では回折格子を透過型としたが、本発明はこれに限らず、反射型の回折格子を用いてもよい。また、回折格子の代わりにたとえば分散プリズムなどの他の光分散素子を用いてもよい。
【０１８７】
また、上記実施の形態において、光ファイバアレイの光ファイバは等間隔で配列してもよいし、不等間隔で配列してもよい。光ファイバを不等間隔で配列した場合は、空間光変調器２２の多重反射で発生した高次の回折光が意図した光ファイバ以外の光ファイバに結合することが抑制されるので、光スイッチ装置のクロストーク特性が向上する。
【０１８８】
また、上記実施の形態は、光コリメータアレイを光スイッチ装置に適用するものであるが、光スイッチ装置以外にも例えば波長ブロッカーや波形整形器等の光操作装置にも利用することができる。
【０１８９】
波長ブロッカーは、入力されたＷＤＭ信号光のなかの特定の波長成分を有する信号光のみを出力し、その他の波長成分を有する信号光を遮断する機能を持つ光操作装置である。また、波形整形器は、入力された光の各波長成分の強度や位相を制御することでスペクトルの形状や光パルスの時間波形を制御する機能を持つ光操作装置である。
【０１９０】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態３における空間光変調器２２をフレネルレンズとして機能させる制御を他の実施の形態において行ってもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
以上のように、本発明に係る光コリメータアレイおよび光スイッチ装置は、主に光通信用に利用して好適なものである。
【符号の説明】
【０１９２】
１、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｊ  光ファイバアレイ
１Ｆａ、１Ｆｂ、１Ｊａ、１Ｊｂ  光ファイバ群
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１−１〜１−８１  光ファイバ
１ｅ、１Ｆｅ  保持部材
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ、２Ｊ  光導波路回路
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２Ａｂ、２Ａｃ、２Ｂｂ、２Ｂｃ、２Ｈａ−１〜２Ｈａ−８１、２Ｊａ−１〜２Ｊａ−１６１、２Ｊｂ−１〜２Ｊｂ−１６１  光導波路コア
２ａａ、２ａｃ、２Ａｂａ、２Ａｂｃ、２Ｂｂａ、２Ｂｂｃ  ストレート部
２ａｂ、２Ａｂｂ、２Ｂｂｂ  テーパ部
２Ａｂｄ、２Ｂｂｄ  偏波分離部
２ｅ、２Ａｅ、２Ｂｅ、２Ｆｅ、２Ｇｅ  クラッド部
２ｆ、２Ａｆ、２Ｂｆ、２Ｆｆ、２Ｇｆ、２Ｈｆ、２Ｊｆ  端面
２Ｂｂｅ、２Ｂｂｆ  出力部
２Ｆａ、２Ｆｂ、２Ｇａ、２Ｇｂ、２Ｇｃ、２Ｇｄ、２Ｊａ、２Ｊｂ  光導波路コア群
２Ｇａａ、２Ｇａｃ、２Ｇｂａ、２Ｇｂｃ、２Ｇｃａ、２Ｇｃｃ、２Ｇｄａ、２Ｇｄｃ  内部接続用光導波路コア
２Ｇａｂ、２Ｇｂｂ、２Ｇｃｂ、２Ｇｄｂ  外部接続用光導波路コア
２Ｇｇ  接続用光導波路コア
３、３Ａ  シリンドリカルレンズ
３Ａａ  接合面
３Ａｂ  レンズ面
４  連結部材
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｂａ、１０Ｂｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｉａ、１０Ｉｂ、１０Ｊ  光コリメータアレイ
２１、３２  集光レンズ系
２２、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｆａ、２２Ｆｂ、２２Ｇａ、２２Ｇｂ、２２Ｇｃ、２２Ｇｄ  空間光変調器  
２２ａ  シリコン基板
２２ｂ  画素電極群
２２ｃ  液晶層
２２ｄ  配向膜
２２ｅ  ＩＴＯ電極
２２ｆ  カバーガラス
２２ｇ  光入射層
２２ｈ、２２ｉ  領域
２３  制御部
２４  アナモルフィックプリズムペア
２５  回折格子
２６  １／２波長板
２７  シリンドリカルレンズ
２８  （１＋２ｎ）／４波長板
２９  偏波分離素子
３０、３１  シリンドリカルレンズ
１００、２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｇ、２００Ｈ、２００Ｉ、２００Ｊ  光スイッチ装置
２００Ｆａ、２００Ｆｂ、２００Ｇａ、２００Ｇｂ、２００Ｇｃ、２００Ｇｄ、２００Ｊａ、２００Ｊｂ  単位波長選択光スイッチ装置
【要約】
所定の配列方向に配列された複数の光ファイバと、複数の光ファイバのそれぞれに接続された複数の光導波路コアと、複数の光導波路コアの外周に形成された、複数の光導波路コアよりも屈折率が低いクラッド部とを有する光導波路回路と、を備え、各光導波路コアは、各光ファイバから入力された光の進行方向に沿って、配列方向における光導波路コアの幅が拡大するテーパ部を有しており、かつ各光が各光導波路コアの端面から出力する際に、ビームの広がり角度について配列方向における広がり角度よりも配列方向とは垂直方向における広がり角度が大きくなり、各光導波路コアの端面における各光の配列方向でのスポットサイズ半径が、各光ファイバにおける各光のモードフィールド半径よりも大きくなるように構成されている光コリメータアレイ。これにより、省スペースにて光のビーム形状のアスペクト比を高くできる光コリメータアレイを提供する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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