(57)【要約】      （修正有）【課題】  構造が簡単で低コストな光波長分岐/挿入装置を提供する。【解決手段】  少なくとも１つの入出力ポートＥと、少なくとも１つの分岐挿入ポートＡと、入射光を波長毎に分波する分波作用及び複数の波長の光を合波する合波作用を有する合分波光学系と、複数のミラーを有し、前記合分波光学系で複数の波長に分波されたそれぞれの光を所望の方向へ向かわせるミラーエレメント２５と、前記ミラーエレメント２５を経たそれぞれの光を前記合分波光学系を介して前記入出力ポートＥおよび前記分岐挿入ポートＡのいずれかに集光させる光学系と、前記ミラーエレメント２５の複数のミラーの向きを独立して変えることにより、少なくとも前記分岐挿入ポートＡから入力された所定の波長の光を前記入出力ポートＥから出力させ、前記入出力ポートＥから入力された前記所定の波長の光を前記分岐挿入ポートＡから出力させるミラー駆動手段とを備えた光分岐挿入装置を提供する。【選択図】  図１
2006030854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの入出力ポートと、
少なくとも１つの分岐挿入ポートと、
入射光を波長毎に分波する分波作用及び複数の波長の光を合波する合波作用を有する合分波光学系と、
複数のミラーを有し、前記合分波光学系で複数の波長に分波されたそれぞれの光を所望の方向へ向かわせるミラーエレメントと、
前記入出力ポートおよび前記分岐挿入ポートから入力された光を前記合分波光学系へ導くとともに前記合分波光学系で分波された波長ごとにそれぞれ前記ミラーエレメントに集光させ、前記ミラーエレメントを経たそれぞれの光を前記合分波光学系を介して前記入出力ポートおよび前記分岐挿入ポートのいずれかに集光させる光学系と、
前記ミラーエレメントの複数のミラーの向きを独立して変えることにより、少なくとも前記分岐挿入ポートから入力された所定の波長の光を前記入出力ポートから出力させ、前記入出力ポートから入力された前記所定の波長の光を前記分岐挿入ポートから出力させるミラー駆動手段と、
を備えたことを特徴とする光分岐挿入装置。
【請求項２】
前記入出力ポートと前記分岐挿入ポートとは前記合分波光学系の波長分散方向と同じ方向に1列に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の光分岐挿入装置。
【請求項３】
前記分岐挿入ポートは、前記前記分岐挿入ポートから出力された光を出力させる分岐ポートと、前記分岐挿入ポートを介して前記分岐挿入ポートから出力された光と同じ波長の光を入力させる挿入ポートとに、サーキュレータを介して連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光分岐挿入装置。
【請求項４】
前記入出力ポートは、
前記複数の波長の光を入力する入力ポートと、前記複数の波長の光のうちの一部の波長の光が交換された光を出力する出力ポートとに、サーキュレータを介して連結されている  ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置。
【請求項５】
前記入出力ポートは、前記複数の波長の光を有する光を入力するとともに、前記分岐挿入ポートから入力された光のみを出力し、
前記複数の波長の光のうち分岐挿入ポートに向かわない波長の光のみを出力する出力ポートと、
前記出力ポートと前記入出力ポートとに接続され、前記入出力ポートからの光と前記出力ポートからの光とを結合する結合器と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置。
【請求項６】
前記ミラー駆動手段は、前記ミラーエレメントの複数の前記ミラーのそれぞれを複数のチルト状態に切替可能で、
前記複数のチルト状態は、所定の入出力ポートから入力した光を前記入出力ポートに向かわせるか、
或いは前記分岐挿入ポートの任意の1つに向かわせるとともに、前記分岐挿入ポートからの光を前記入出力ポートに向かわせることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置。
【請求項７】
少なくとも１つの入力ポートと、
少なくとも1つの分岐ポートと、
少なくとも1つの挿入ポートと、
少なくとも1つの出力ポートと、
入射光を波長毎に分波する分波作用及び複数の波長の光を合波する合波作用を有する合分波光学系と、
複数のミラーを有し、前記合分波光学系で複数の波長に分波されたそれぞれの光を所望の方向へ向かわせるミラーエレメントと、
前記入力ポートおよび前記挿入ポートから入力された光を前記合分波光学系へ導くとともに前記合分波光学系で分波された波長毎にそれぞれ前記ミラーエレメントに集光させ、前記ミラーエレメントを経たそれぞれの光を前記合分波光学系を介して前記出力ポートおよび前記分岐ポートのいずれかに集光させる光学系と、
前記ミラーエレメントの複数のミラーの向きを独立して変えることにより、少なくとも前記挿入ポートから入力された所定の波長の光を前記入出力ポートから出力させ、前記入力ポートから入力された所定の波長の光を前記分岐ポートから出力させるミラー駆動手段を備えたことを特徴とする光分岐挿入装置。
【請求項８】
前記入出力ポートと前記分岐挿入ポートとは前記合分波光学系の波長分散方向と同じ方向に1列に並んでいることを特徴とする請求項７に記載の光分岐挿入装置。
【請求項９】
前記ミラー駆動手段は、前記ミラーエレメントの複数の前記ミラーのそれぞれを複数のチルト状態に切替可能で、
前記複数のチルト状態は、入力ポートから入力した光を前記出力ポートに向かわせるか、或いは前記挿入ポートの任意の1つに向かわせることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光分岐挿入装置。
【請求項１０】
前記入力ポート、前記挿入ポート、前記出力ポートおよび前記分岐ポートは、前記ミラーエレメントのミラーに入射する前記入力ポートからの光と前記出力ポートに向かうように前記ミラーを反射される光とがなす角度、および前記ミラーエレメントのミラーに入射する複数の挿入ポートの各々からの光と前記複数の挿入ポートの各々に対応して配置される分岐ポートのそれぞれに向かうように前記ミラーを反射される各々光とがなす角度が全て等しくなるように、且つ、全ての入力ポートと挿入ポートから前記ミラーエレメントに入射した場合に該入射した光のうち隣接する光どうしが形成する角度がすべて等しくなるように配置されることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置。
【請求項１１】
前記ミラーエレメントに入射する入力ポートおよび挿入ポートからの光のうち隣接する光どうしの角度をΔεとしたとき、前記ミラー駆動手段は、前記ミラーエレメントの複数のミラーのそれぞれをチルト角度のピッチが（±）Δε/２°で、切換段階数が入力ポート数＋挿入ポート数−１（または出力ポート数＋分岐ポート数−１）段階となるように切り替え可能であることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置。
【請求項１２】
入力ポートから入力された複数の波長の信号光を分波し、波長に応じて異なる角度で射出する波長分散手段と、
複数のミラーを有し、前記分散手段で波長ごとに分散された複数の信号光のそれぞれを各ミラーで反射して、波長ごとに所望の方向に反射させる反射手段と、
前記反射手段を反射された信号光のうち所定の信号光を分岐する１以上の分岐ポートと、
前記分岐ポートから分岐された前記所定の信号光と同じ波長を有する光を入力させる１以上の挿入ポートと、
前記挿入ポートから挿入され、前記波長分散手段と前記反射手段とを経て前記波長分散手段に再度入射する光と、前記反射手段で反射された信号光のうち前記分岐ポートに向かわない信号光とを、前記波長分散手段を介して合波して出力させる出力ポートとを有することを特徴とする光分岐挿入装置。
【請求項１３】
入力ポートから複数の波長の光を入力する第１の工程と、
挿入ポートから少なくとも1つの波長の光を入力する第２の工程と、
前記入力ポートと前記挿入ポートから入力された光を波長分散手段に入射させて波長ごとに異なる角度で射出する第３の工程と、
前記波長分散手段を経た光を波長ごとに設けられた偏向手段に入射して、前記挿入ポートから入力された所定の波長の光を出力ポートに向かわせるとともに、前記入力ポートから入力された複数の波長のうち、少なくとも前記所定の波長の光を分岐ポートに向かわせ、前記分岐ポートに向かわない光を前記出力ポートに向かわせる第４の工程と、
前記偏向手段を経た光を入射して前記偏向手段で同じポートに向かう光どうしを合波する第５の工程とを備えることを特徴とする光分岐挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光分岐挿入装置、これを備えた装置および光分岐挿入装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光分岐挿入装置としては、光波長分岐/挿入装置（ＯＡＤＭ：Optical  Add  Drop  Multiplex）（や、光波長交換装置（ＯＸＣ：Optical cross Connect））がある。
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、光波長分岐/挿入装置３は、例えば、λ１〜λｎの波長を含む光が通っているルート１から、λａ、λｂ、λｃ、λｄの光を外部へ分岐し、このルート１に外部からλａ’、λｂ’、λｃ’、λｄ’の光を挿入するために使用される。このため、この光波長分岐/挿入装置３は、入力ポートとして、ルート１から光を受け入れる入力ポートの他に、外部から光を受け入れる入力ポートが必要で、出力ポートに関しても、ルート１へ光を出力する出力ポートの他に、外部へ光を出力する出力ポートが必要である。
【０００３】
（また、図１０に示すように、光波長交換装置４は、例えば、第１のルート１にλ１〜λｎの波長を含む光が通っており、第２のルート２にλ１’〜λｎ’の波長を含む光が通っている場合に、第１のルート１から第２のルート２へλａ、λｂ、λｃ、λｄの光を分岐し、第２のルート２から第１のルート１へλａ’、λｂ’、λｃ’λｄ’の光を分岐するために使用される。このため、この光波長交換装置４は、入力ポートとして、第１のルートから光を受け入れる入力ポートと、第２のルートから光を受け入れる入力ポートが必要で、出力ポートに関しても、第１のルートへ光を出力する出力ポートと、第２のルートへ光を出力する出力ポートが必要である。）
従来、以上のように、複数の入力ポート及び複数の出力ポートが必要な光波長分岐/挿入装置（や光波長交換装置）は、以下の特許文献１に記載されている光分岐挿入装置を複数台組み合わせることで、構成している。
【０００４】
この特許文献１に記載されている光分岐挿入装置は、１つの入力ポートからの光をグレーティングで複数の波長ごとの光に分波し、各波長ごとの光をマイクロミラーアレイの各ミラーで反射して、各波長ごとの光のうちのいずれかの波長の光を複数の出力ポートへ導くものである。
【０００５】
例えば、図１０（ａ）、（ｂ）に示す光波長分岐/挿入装置３では、入力ポートが１つで出力ポートが２つの光分岐挿入装置を２台組み合わせる必要があり、また、図１１に示す光波長交換装置４では、光波長分岐/挿入装置３を２台、つまり、入力ポートが１つで出力ポートが２つの光分岐挿入装置を４台組み合わせる必要がある。
【特許文献１】ＵＳ６，２８９，１４５Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では、複数の入力ポート及び複数の出力ポートを有する光波長分岐/挿入装置や光波長交換装置を構成するためには、１つの入力ポート及び複数の出力ポートを有する光分岐挿入装置、又は複数の入力ポート及び１つの出力ポートを有する光波長ルートを複数台組み合わせる必要があり、これでは、光分岐挿入装置の台数分だけ、グレーティングやマイクロミラーアレイが必要で、装置サイズが大型化する上に装置コストも嵩んでしまうという問題点がある。                                                
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、複数の入力ポート及び複数の出力ポートを有していても、装置サイズを小型化できると共に、装置コストを抑えることができる光分岐挿入装置、これを備えている装置、光分岐挿入装置の制御方法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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本願の請求項１の発明は、少なくとも１つの入出力ポートと、少なくとも１つの分岐挿入ポートと、入射光を波長毎に分波する分波作用及び複数の波長の光を合波する合波作用を有する合分波光学系と、複数のミラーを有し、前記合分波光学系で複数の波長に分波されたそれぞれの光を所望の方向へ向かわせるミラーエレメントと、前記入出力ポートおよび前記分岐挿入ポートから入力された光を前記合分波光学系へ導くとともに前記合分波光学系で分波された波長ごとにそれぞれ前記ミラーエレメントに集光させ、前記ミラーエレメントを経たそれぞれの光を前記合分波光学系を介して前記入出力ポートおよび前記分岐挿入ポートのいずれかに集光させる光学系と、前記ミラーエレメントの複数のミラーの向きを独立して変えることにより、少なくとも前記分岐挿入ポートから入力された所定の波長の光を前記入出力ポートから出力させ、前記入出力ポートから入力された前記所定の波長の光を前記分岐挿入ポートから出力させるミラー駆動手段と、を備えたことを特徴とする光分岐挿入装置を提供する。
入装置。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光分岐挿入装置であって、前記入出力ポートと前記分岐挿入ポートとは前記合分波光学系の波長分散方向と同じ方向に1列に並んでいることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光分岐挿入装置であって、前記分岐挿入ポートは、前記前記分岐挿入ポートから出力された光を出力させる分岐ポートと、前記分岐挿入ポートを介して前記分岐挿入ポートから出力された光と同じ波長の光を入力させる挿入ポートとに、サーキュレータを介して連結されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置であって、前記入出力ポートは、前記複数の波長の光を入力する入力ポートと、前記複数の波長の光のうちの一部の波長の光が交換された光を出力する出力ポートとに、サーキュレータを介して連結されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置であって、前記入出力ポートは、前記複数の波長の光を有する光を入力するとともに、前記分岐挿入ポートから入力された光のみを出力し、前記複数の波長の光のうち分岐挿入ポートに向かわない波長の光のみを出力する出力ポートと、前記出力ポートと前記入出力ポートとに接続され、前記入出力ポートからの光と前記出力ポートからの光とを結合する結合器と、を更に備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置であって、前記ミラー駆動手段は、前記ミラーエレメントの複数の前記ミラーのそれぞれを複数のチルト状態に切替可能で、前記複数のチルト状態は、所定の入出力ポートから入力した光を前記入出力ポートに向かわせるか、或いは前記分岐挿入ポートの任意の1つに向かわせるとともに、前記分岐挿入ポートからの光を前記入出力ポートに向かわせることを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、少なくとも１つの入力ポートと、少なくとも1つの分岐ポートと、少なくとも1つの挿入ポートと、少なくとも1つの出力ポートと、入射光を波長毎に分波する分波作用及び複数の波長の光を合波する合波作用を有する合分波光学系と、複数のミラーを有し、前記合分波光学系で複数の波長に分波されたそれぞれの光を所望の方向へ向かわせるミラーエレメントと、前記入力ポートおよび前記挿入ポートから入力された光を前記合分波光学系へ導くとともに前記合分波光学系で分波された波長毎にそれぞれ前記ミラーエレメントに集光させ、前記ミラーエレメントを経たそれぞれの光を前記合分波光学系を介して前記出力ポートおよび前記分岐ポートのいずれかに集光させる光学系と、前記ミラーエレメントの複数のミラーの向きを独立して変えることにより、少なくとも前記挿入ポートから入力された所定の波長の光を前記入出力ポートから出力させ、前記入力ポートから入力された所定の波長の光を前記分岐ポートから出力させるミラー駆動手段を備えたことを特徴とする光分岐挿入装置を提供する。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７に記載の光分岐挿入装置であって、前記入出力ポートと前記分岐挿入ポートとは前記合分波光学系の波長分散方向と同じ方向に1列に並んでいることを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項７または請求項８に記載の光分岐挿入装置であって、前記ミラー駆動手段は、前記ミラーエレメントの複数の前記ミラーのそれぞれを複数のチルト状態に切替可能で、前記複数のチルト状態は、入力ポートから入力した光を前記出力ポートに向かわせるか、或いは前記挿入ポートの任意の1つに向かわせることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置であって、前記入力ポート、前記挿入ポート、前記出力ポートおよび前記分岐ポートは、前記ミラーエレメントのミラーに入射する前記入力ポートからの光と前記出力ポートに向かうように前記ミラーを反射される光とがなす角度、および前記ミラーエレメントのミラーに入射する複数の挿入ポートの各々からの光と前記複数の挿入ポートの各々に対応して配置される分岐ポートのそれぞれに向かうように前記ミラーを反射される各々光とがなす角度が全て等しくなるように、且つ、全ての入力ポートと挿入ポートから前記ミラーエレメントに入射した場合に該入射した光のうち隣接する光どうしが形成する角度がすべて等しくなるように配置されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光分岐挿入装置であって、前記ミラーエレメントに入射する入力ポートおよび挿入ポートからの光のうち隣接する光どうしの角度をΔεとしたとき、前記ミラー駆動手段は、前記ミラーエレメントの複数のミラーのそれぞれをチルト角度のピッチが（±）Δε/２°で、切換段階数が入力ポート数＋挿入ポート数−１（または出力ポート数＋分岐ポート数−１）段階となるように切り替え可能であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明は、入力ポートから入力された複数の波長の信号光を分波し、波長に応じて異なる角度で射出する波長分散手段と、複数のミラーを有し、前記分散手段で波長ごとに分散された複数の信号光のそれぞれを各ミラーで反射して、波長ごとに所望の方向に反射させる反射手段と、前記反射手段を反射された信号光のうち所定の信号光を分岐する１以上の分岐ポートと、前記分岐ポートから分岐された前記所定の信号光と同じ波長を有する光を入力させる１以上の挿入ポートと、前記挿入ポートから挿入され、前記波長分散手段と前記反射手段とを経て前記波長分散手段に再度入射する光と、前記反射手段で反射された信号光のうち前記分岐ポートに向かわない信号光とを、前記波長分散手段を介して合波して出力させる出力ポートとを有することを特徴とする光分岐挿入装置を提供する。
【００２０】
請求項１３の発明は、入力ポートから複数の波長の光を入力する第１の工程と、挿入ポートから少なくとも1つの波長の光を入力する第２の工程と、前記入力ポートと前記挿入ポートから入力された光を波長分散手段に入射させて波長ごとに異なる角度で射出する第３の工程と、前記波長分散手段を経た光を波長ごとに設けられた偏向手段に入射して、前記挿入ポートから入力された所定の波長の光を出力ポートに向かわせるとともに、前記入力ポートから入力された複数の波長のうち、少なくとも前記所定の波長の光を分岐ポートに向かわせ、前記分岐ポートに向かわない光を前記出力ポートに向かわせる第４の工程と、前記偏向手段を経た光を入射して前記偏向手段で同じポートに向かう光どうしを合波する第５の工程とを備えることを特徴とする光分岐挿入方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ミラーエレメントを構成する各ミラーで、入出力ポートからのそれぞれの光を、任意の分岐挿入ポートに向わせることができ、さらに、任意の分岐挿入ポートに入射した光の波長に応じた光を該任意のポートから入力するので、ミラーエレメント及び合分波素子は、それぞれ１つずつで足りる。したがって、複数の入力ポート及び複数の出力ポートを備えている光分岐挿入装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施例）
以下、本発明に係る光分岐挿入装置の各種実施形態について説明する。
まず、本発明に係る第一の実施形態としての光分岐挿入装置について、図１、図２を用いて説明する。
【００２３】
本実施形態の光分岐挿入装置は、図１０に示すように、例えば、λａ、λｂ、λｃ、λｄの波長を含む光λ1〜λｎが通っているルート１から、λａ、λｂ、λｃ、λｄの光を外部へ分岐（drop）し、このルート１に外部からλａ’、λｂ’、λｃ’、λｄ’の光を挿入（add）する光波長分岐/挿入装置１０である。なお、図１０では、ルート１にλ１〜λｎの波長を含む光が通っているとし、ルート１からλａ、λｂ、λｃ、λｄの光を外部へ分岐し、このルート１に外部からλａ’、λｂ’、λｃ’、λｄ’の光を挿入することにしているが、これは以下の説明を簡略化するためであり、例えば、各入出力ポートＡ〜Ｄからより多くの波長の光を分岐する装置であっても構わない。なお、本明細書の波長は、特にことわりのない限り、光通信で通常用いる信号光の各波長帯域を表している。
【００２４】
図1にはλ１〜λｎ（λ13）の光の全ての光路を図示し、図２にはλ１〜λｎまでの光のうちλａ（λ１０）、およびλｃ（λ４）の光路のみを記載した。また、分かり易く説明するために、λｂ、およびλｄの光路については図示を省略している。
【００２５】
この光波長分岐/挿入装置１０は、図１に示すように、λ１〜λｎの波長を含む光を入射する入出力ポートＥと、入出力ポートＥから入力した光のうち、λａの光を出力して、λａ’の光を入力する分岐挿入ポートＡと、λｂの光を出力してλｂ’の光を入力する分岐挿入ポートＢと、λｃの光を出力してλｃ’の光を入力する分岐挿入ポートＣと、λｄの光を出力してλｄ’の光を出力する分岐挿入ポートＤと、からなる入出力ポート群と、光を複数の波長毎に分波する分波作用及び複数の波長毎の光を合波する合波作用を有するグレーティング１９と、少なくとも入力される波長数と同じ数だけ配置されたマイクロミラーアレイ２５を有するＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）２０と、複数の入出力ポートＡ〜Ｅからの光をＭＥＭＳ２０のマイクロミラーアレイ２５に集光させると共に、このマイクロミラーアレイ２５を経たグレーティング１９からの光を複数の入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄのうちのいずれかのポートに集光させる光学系とからなる波長分割多重装置を備えている。
【００２６】
入出力ポートＥと、各々の分岐挿入ポートＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、３つのポートを有するサーキュレータ５０で構成されている。各々のサーキュレータ５０の３つのポートは、それぞれ１本の入出力ポート（または分岐挿入ポート）と、１本の出力（または分岐）ポートと、１本の入力（または挿入）ポートである。このうち、入出力ポート（または分岐挿入ポート）が波長分割多重装置側に接続されており、前記入力ポート（または挿入）から入力された光は前記入出力ポート（または分岐挿入ポート）を経て波長分割多重装置側に入力されるとともに、波長分割多重装置から出力された光は、前記入出力ポート（または分岐挿入ポート）を経て、前記出力ポート（または分岐ポート）から出力される。
【００２７】
また、各々の分岐挿入ポートにサーキュレータ５０を介して接続された入力ポートのそれぞれには波長可変レーザ４１ａ〜４１ｄ（不図示）が接続されており、この波長可変レーザ光を入出力ポートを経て、波長分割多重装置に入力する。
【００２８】
更に、各々の波長可変レーザは、各々の波長可変レーザの出力波長を制御するレーザ波長制御装置４０に接続されている。該レーザ波長制御装置４０はさらに後述のマイクロミラーアレイ２５のミラードライバ２６に接続され、ミラードライバ２６からのミラー駆動信号を受けて前記各々の波長可変レーザの出力波長が決定される。
【００２９】
グレーティング１９は、互いに平行な複数の溝を有する反射型グレーティングである。なお、以下の説明の都合上、このグレーティング１９の溝が伸びている方向をＹ方向、このＹ方向に垂直な方向であって入力ポート１１からグレーティング１９に向う方向をＺ方向、Ｙ方向及びＺ方向に垂直な方向をＸ方向とする。
【００３０】
入出力ポートおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｅは、グレーティング１９の溝が伸びている方向に対して垂直なＸ方向に一列に並んでいる。このようにＸ方向に一列に並んでいることによって、後述のマイクロレンズ３１を１列のレンズアレイとして配置することができ、また、後述のマイクロミラーアレイ２５の回転軸を１軸にすることができる。従って、無駄のない光学系や駆動系を構成することが可能となり、精度の高い光分岐挿入装置を構成することが可能となる。
【００３１】
ＭＥＭＳ２０は、複数のマイクロミラーを１次元的に並べたマイクロミラーアレイ２５と、このマイクロミラーアレイ２５を構成する各マイクロミラーを個別に駆動させるミラードライバ２６を有している。各マイクロミラー２５は、全て同じ大きさの平面鏡で、その大きさは、およそ数１０μｍ〜数１００μｍ角である。各マイクロミラーは、それぞれ、入力ポート１１から入射する各波長λ１〜λｎ毎の光を反射する。すなわち、マイクロミラーアレイ２５は、λ１〜λｎの波長のそれぞれに対応するｎ個のマイクロミラーを有している。各マイクロミラーは、グレーティング１９により光が分波される方向、つまりＸ方向に一列に並んでいる。
【００３２】
光学系３０は、各入出力ポート毎に各入出力ポート近傍に配置されているマイクロレンズ３１と、マイクロレンズ３１の（＋）Ｚ側に配置されているフォーカシングレンズ３２と、このフォーカシングレンズ３２とグレーティング１９との間及びＭＥＭＳ２０とグレーティング１９との間に配置されているリトローレンズ３３とを備えている。
【００３３】
入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄの前に配置されている各マイクロレンズ３１は、入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄからの入力光を平行光束にするためのコリメートレンズとして機能するとともに、これらの入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄに出力する光を入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄに集光させる集光レンズとして機能する。フォーカシングレンズ３２は、各入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄからマイクロレンズ３１を介して送られてきた光の幅を広げる機能と、リトローレンズ３３から入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄへ送る光を平行光束にする機能とを担っている。リトローレンズ３３は、フォーカシングレンズ３２により光束の幅が広げられた入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄからの光を平行光束にしてグレーティング１９へ送る機能と、グレーティング１９から入出力ポートＥおよび分岐挿入ポートＡ〜Ｄへ送る光束の幅を狭める機能と、グレーティング１９からＭＥＭＳ２０への光をマイクロミラーアレイ２５に集光させる機能と、マイクロミラーアレイ２５からのグレーティング１９へ送る光を平行光束にする機能とを担っている。
【００３４】
入出力ポートＥから入力した複数の波長光（信号光）は、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３を通って、グレーティング１９に照射されて、回折作用（分波）を受け、λ１〜λｎの波長の光ごとに異なる方向に向かう。各波長の光は、リトローレンズ３３を通って、ＭＥＭＳ２０の波長ごとに対応するマイクロミラーで反射する。また、分岐挿入ポートＡ〜Ｄからの光λａ’、λｂ’、λｃ’、λｄ’も、同様に、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３を通って、グレーティング１９に照射されて分波作用を受け各々の波長ごとに異なる方向に進む。波長λａ、λｂ、λｃ、λｄを含む各波長の光λ１〜λｎ、およびλａ’λｂ’λｃ’λｄ’は、リトローレンズ３３を通って、ＭＥＭＳ２０の波長ごとに対応するマイクロミラーで反射する。ＭＥＭＳ２０の各マイクロミラーで反射した各波長の光は、再び、リトローレンズ３３を通って、平行光束となり、グレーティング１９に照射される。各波長の光は、このグレーティングの合波作用を受けて、合波して、リトローレンズ３３、フォーカッシングレンズ３２、マイクロレンズ３１を通って、入出力ポートＥから出力される。
【００３５】
ここで、入力ポートＥからの光λａ、λｂ、λｃ、λｄを含むλ１〜λｎの光と、入出力ポートＡ〜Ｄからの光λａ’、λｂ’、λｃ’、λｄ’についてそれらがたどるルートを説明する。
【００３６】
ＭＥＭＳ２０のマイクロミラーアレイ２５を構成する各マイクロミラーは、入射した光を各々の入出力ポートＡ〜Ｅのいずれかのポートに向かわせるように回転可能である。入出力ポートＥから入力したλa、λｂ、λｃ、λｄを含むλ１〜λｎの光は、回折格子19で回折作用（分波作用）をうけて、波長ごとに異なる方向に回折され、リトローレンズ３３を経て波長ごとにマイクロミラーに集光する。
【００３７】
そして、図１、２に示すように、このうちの例えば波長λ４（=λｃ）の光は入出力ポートＣに向かうよう、波長λ１０（=λａ）の光は入出力ポートＡに向かうようにマイクロミラーの回転角度はミラードライバ２６によって所定の角度に傾けられている。（図１、２では説明をわかりやすくするために、ポートＡおよびポートＣのみに向かう分岐波長光のみ図示しているが、実際には、ポートＢおよびポートＤにも所定の分岐波長光（λｂ、λｄ）が向かう。）
また、これ以外の波長の光は入出力ポートＥに戻るように、ミラー面が入射光に対して垂直になるような回転角度を有する様、ミラードライバ２６によって制御される。すなわちミラー面がＸ軸に平行になる（通常、この回転角度がミラーの初期状態となっている場合が多い）。
【００３８】
この、ミラードライバ２６からの、それぞれのマイクロミラーの回転角度制御情報を受けてレーザ制御装置４０が波長可変レーザ４１ａ〜４１ｄの出力制御を行い、レーザ波長設定の制御を行う。
【００３９】
波長λ４用のマイクロミラーで反射された波長λ４の光はポートＣを出力してポートＣの分岐ポートから出力される。また、波長λ１０用のマイクロミラーで反射された波長λ１０の光はポートＡを出力してポートＡの分岐ポートから出力される。
【００４０】
また、光λ１〜λｎのうちλ４、λ１０（およびλｂ、λｄ）以外の波長の光は、それぞれマイクロミラーを反射してリトローレンズ３３を経て回折格子１９に入射し、回折格子で前記回折作用とは逆の回折作用（合波作用）を受けてポートＥを出力して、ポートＥの出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）ポートから出力される。
【００４１】
一方、入出力ポートＣから出力した波長λ４の信号光と同じ波長の光λ４’がポートＣの挿入ポートに接続された波長可変レーザ４１ｃから入力され、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３を経て回折格子１９に入射する。また、入出力ポートＡから出力した波長λ１０の信号光と同じ波長の光λ１０’がポートＡの挿入ポートに接続された波長可変レーザ４１ａから入力され、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３を経て回折格子１９に入射する。（また、ポートＢにサーキュレータ５０を介して接続した挿入ポートおよびポートＤにサーキュレータ５０を介して接続した挿入ポートに接続された波長可変レーザからの不図示の光（λｂ’、λｄ’）も入力され、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３を経て回折格子１９に入射する。）
λ４’、λ１０’の光（およびλｂ’、λｄ’）は回折格子１９により回折作用を受けて、それぞれ波長λ４’λ１０’に対応する方向に回折され、λ４’、λ１０’（およびλｂ’、λｄ’）用のマイクロミラーにそれぞれ入射する。λ４とλ４’、λ１０とλ１０’とは（およびλｂとλｂ’、λｄとλｄ’）同じ波長を有するので、各々の波長光が入出力ポートＣから入力してマイクロミラーに至るまでの光路はすなわち、各々の波長の信号光がマイクロミラーを反射されて入出力ポートＣに至るまでの光路を逆にたどったものに等しい。
【００４２】
λ４’（λ４）に対応するマイクロミラーは波長λ４の光をポートＥからポートＣに向かわせるように、λ１０’（λ１０）に対応するマイクロミラーは波長λ１０の光をポートＥからポートＣに向かわせるようにそれぞれ回転角度が設定されている。従って、λ４’（λ４）用のマイクロミラーを反射された光は、入出力ポートから入力した波長λ４が進んだ光路を逆にたどって進み、また、λ１０’（λ１０）用のマイクロミラーを反射された光は入出力ポートＥをから入力したλ１０が進んだ光路を逆にたどって進み、各々回折格子１９の同一部分に入射する。回折格子に入射したλ４’、λ１０’の光は回折格子１９で前記回折作用とは逆の回折作用（合波作用）を受けて前述のλ1〜λｎの光うちλ４、λ１０以外の波長の光と合波されて、リトローレンズ３３、フォーカシングレンズ３２、マイクロレンズ３１を経て入出力ポートＥから出力され、更にサーキュレータ５０を経て出力ポートから出力される。もちろん、λｂ’、λｄ’の光もλ４、λ１０と同様に、λｂ’（λｂ）、λｄ’（λｄ）用のマイクロミラーを反射されて入出力ポートＥ、サーキュレータを経て出力ポートから出力される。
【００４３】
ここで、例えば、ポートＡにλ１０が分岐されていたのを、λ７の波長を分岐するように変更する場合について、説明する。この場合、以下の１〜４の順で変更作業が行われる。
１．λ１０およびλ７の光と、分岐挿入ポートＡにサーキュレータ５０を介して接続された挿入ポートの波長可変レーザからの光とがいずれのポートにも到達しないよう、光路を例えばλ１０およびλ７の光路に配置した遮断手段等で遮断する（クロストーク防止のため）。
２．λ１０およびλ７に対応するマイクロミラーの回転角度を各々、ポートＥからポートＥ、ポートＥからポートＡに向かうようにミラードライバ２６で設定する。
３．ミラードライバ２６からの回転角度設定信号に基づいて、ポートＡの挿入ポートに接続された波長可変レーザの波長をλ７に設定する。
４．１．の遮蔽手段を取り除く。
【００４４】
以上のように、各々のポートを３つのポートを有するサーキュレータ５０で構成することによって、入出力ポートおよび分岐挿入ポートからなるポート群、光学系３０、回折格子１９、マイクロミラーアレイ２５とからなる１台の波長多重分光器のみで波長光のアドとドロップとを行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態では、分岐および挿入する波長を１つの波長の光としたが、複数の波長の光を有する光信号を分岐および挿入する場合であっても同様の方法で実施できる。この場合には波長を複数選択できる波長可変レーザを用いることが好ましい。
【００４６】
なお、本実施形態では入出力ポートが1つと分岐挿入ポートが４つある場合の実施例を示したが、もちろん、更に分岐挿入ポートを増やして、各分岐挿入ポートに対して光が向かうようにＭＥＭＳの角度制御を行うようにすれば、より多くの分岐挿入ポートを配置した構成とすることができる。
【００４７】
また、本実施形態ではリトローレンズ３３として、回折格子１９に入射する光と射出する光とに共通の光学系を用いたが、入射側と射出側とでそれぞれ別の光学系を配置してもよい。
【００４８】
以上、本実施形態では、１つのマイクロミラーで、入出力ポートＥからの光のうちの所定の波長の光を波長ごとにそれぞれ異なる入出力ポートＡ〜Ｄへ向かわせて分岐することができるとともに、入出力ポートＡ〜Ｄから前記所定の波長を有する光を挿入できるので、入力ポートが１つで出力ポートが複数の光分岐挿入装置と出力ポートが複数で入力ポートが１つの光分岐挿入装置との２台の波長分割多重装置を組み合わせなくても、入出力ポートが１つで分岐挿入ポートが複数の光波長分岐/挿入装置１０を構成することができる。すなわち、本実施形態の光波長分岐/挿入装置１０は、グレーティング１９、ＭＥＭＳ２０、光学系３０が、それぞれ１つずつで済み、装置の小型化を図ることができると共に、装置コストを抑えることができる。
【００４９】
更に、波長分割多重装置１台を経た光の挿入損失は概ね３ｄＢである。したがって、波長分割多重装置を２台経る従来の構成では、光の挿入損失は６ｄＢとなる。これに対して、本実施形態では、波長分割多重装置を１台だけ用いればよいので、サーキュレータでの光の挿入損失１ｄＢを加えたとしても、挿入損失を４ｄＢに抑えることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、反射型グレーティング１９を用いたが、この替わりに透過型グレーティングを用いてもよい。この場合、図１、２において、透過型グレーティングを基準として、各ポートが存在する側とは反対側にＭＥＭＳ２０が配置されることは言うまでもない。
【００５１】
また、入出力ポートＥから入力される光の波長、分岐挿入ポートから出力・入力される光の波長が、予め把握されており、しかも、入出力する光の各波長が変化しない場合には、各マイクロミラーの状態、および挿入ポートから入力される光の波長は固定しておいても不都合がないので、一旦、マイクロミラーの傾きを調整した後は、ミラードライバ２６はなくてもよく、波長固定の光源を用いてもよいことはいうまでもない。
（第２の実施例）
次に、本発明に係る第二の実施形態としての光分岐挿入装置について、図３を用いて説明する。
【００５２】
本実施例の光分岐挿入装置１１においては、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３、および回折格子１９の構成や機能は、第１の実施例と同様である。また、それぞれのポートを３本のポートを有するサーキュレータで構成することによって出力用と入力用のポートとを共用とし、各々のサーキュレータの分岐ポートと挿入ポートを使い分けて分岐挿入を行うという原理も同じである。
【００５３】
第２の実施例では、第１実施例では１つの入出力ポートＥで併用していた入力ポートと出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）ポートとを、複数の波長の光を入力し、挿入された信号のみを出力する出力用のポートと、出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）出力用のポートに分けるとともに、前記入出力用ポートと出力用ポートのそれぞれまたはどちらか一方にモニタを配置した。
【００５４】
図３には、λ１〜λｎの全ての波長光の光路を図示し、図４には、λ１〜λｎの光のうち、λｂ（=λ１０）、λｃ（=λ４）の光のみを図示している。
なお、図３、４では、簡易的に説明するために入出力ポートＤからの入力光λ１〜λｎの光のうちλ４の光がポートＣに向かい、λ１０の光がポートＢに向かうように構成されているが、実際には、ポートＡにも所定の波長の光λａ（不図示）が分岐され、また所定の波長と同じ波長を有する光λａ’（不図示）が挿入されている。
【００５５】
図３に示すように、入出力ポートＤからの入力光λ１〜λｎの光を回折格子１９に入射して回折作用（分波作用）を与え、波長ごとに異なる方向に向かわせて、波長ごとに配置したマイクロミラーに入射させる。λ１〜λｎまでの波長の光のうち、分岐すべき所定の波長の光が、波長ごとに、分岐挿入ポートＡ〜Ｃのうちのいずれかのポートに向かうようミラードライバ２６によってマイクロミラーの回転角度が設定され、該マイクロミラーを反射した各々の分岐すべき波長の光は、同じポートに向かう光同士は回折格子１９で合波されて、分岐挿入ポートＡ〜Ｃの分岐ポートのいずれかから出力される。
【００５６】
一方、λ１〜λｎまでの波長の光のうち、分岐されない波長の光は、出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）ポートに向かうようミラードライバ２６によってマイクロミラーの回転角度が設定され、該マイクロミラーを反射した各々の波長の光は、回折格子１９で出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）ポートに向かう全ての波長の光が合波されて、出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）ポートから出力される。
【００５７】
また、分岐挿入ポートＡ〜Ｃにサーキュレータを介して接続された各挿入ポートからは、各挿入ポートに接続された波長可変レーザから、各分岐ポートから出力された分岐信号と同じ波長の光を有する光が入力されて、実施例１と同様に各々の分岐信号の進む光路と逆の光路をたどって、回折格子１９で全ての挿入信号が合波され、入出力ポートＤを経て出力ポートＥから出力される。
【００５８】
出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）ポートおよび、入出力ポートＤにサーキュレータ５０を介して接続された出力（ａｄｄ）ポートＥにはそれぞれ、タッパー５０が配置され、各タッパーから分岐された信号が、それぞれモニタ５１、モニタ５２で検出される。ここで、出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）信号および出力（ａｄｄ）信号それぞれの光スペクトル（波長、波長強度等）がモニタされる。
【００５９】
なお、実施例２では出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）信号と出力（ａｄｄ）信号との双方をモニタする例を示したが、もちろん、どちらか一方のみをモニタしてもよい。
また、各々の分岐挿入ポートに、それぞれ１つの波長の光を分岐する場合を説明したが、もちろん複数の波長を有する光を分岐してもよい。この場合は、波長可変レーザに、複数の波長を選択できるものを用いることが好ましい。
【００６０】
上記のように、別々のポートから出力された出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）信号と出力（ａｄｄ）信号とは、後段に配置されたカプラ（合波器）６０に入力して合波される。
以上、本実施形態でも、実施例１と同様に、１つのマイクロミラーで、入出力ポートＥからの光のうち所定の波長の光を波長ごとにそれぞれ異なる入出力ポートＡ〜Ｄへ向かわせて分岐することができるとともに、入出力ポートＡ〜Ｄから前記所定の波長を有する光を挿入できるので、入力ポートが１つで出力ポートが複数の光分岐挿入装置と出力ポートが複数で入力ポートが１つの光分岐挿入装置との２台の波長分割多重装置を組み合わせなくても、入出力ポートが１つで分岐挿入ポートが複数の光波長分岐/挿入装置１０を構成することができる。すなわち、本実施形態の光波長分岐/挿入装置１０は、グレーティング１９、ＭＥＭＳ２０、光学系３０が、それぞれ１つずつで済み、装置の小型化を図ることができると共に、装置コストを抑えることができる。
【００６１】
更に、出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）信号と出力（ａｄｄ）信号とを分けて出力するように構成することによって、入力ポートから入力して、分岐挿入ポートに分岐されなかった光信号すなわち出力（ｅｘｐｒｅｓｓ）信号のみ、または、分岐挿入ポートから入力される信号すなわち出力（ａｄｄ）信号のみ、あるいはその両方をそれぞれ独立して各々の信号のスペクトルや光強度をモニタすることができ、モニタ結果を光学系の調整や、マイクロミラーや波長可変レーザ等の制御のために、或いはアッテネータ等にフィードバックをかけることが可能となる。
（第３実施例）
図５〜７は第３の実施例における光分岐挿入装置１２の光学系の概要を示す図である。本実施形態においても、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３、および回折格子１９の構成や機能は、第１の実施例と同様である。
【００６２】
第3の実施例においては、各ポートにはサーキュレータが接続されておらず、各ポートが入力、出力、分岐、挿入のみを行うように構成される。
入力ポートからのλ１〜λｎの光のうち、図5には出力ポートに出力される光の光路、図６には、分岐ポートＡ、Ｂに出力される光の光路を示した。また、図７には挿入ポートＡ、Ｂから挿入され、出力ポートに向かう光の光路を示した。
【００６３】
図５、６において、波長λ１〜λｎの光を有する入力ポートからの入力光は、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３を通って、回折素子１９に照射されて回折作用を受け、λ１，λ２，λ３，…、λｎの光に分波される。各波長の光は、リトローレンズ３３を通って、ＭＥＭＳ２０の波長ごとに対応するマイクロミラーで反射される。ＭＥＭＳ２０のマイクロミラーは各波長の光ごとに配置され、各波長の光はそれぞれ該マイクロミラーの回転角度（チルト状態）に応じて所望のポートに向かうように構成されている。該マイクロミラーを反射された光は、分岐ポートＡ、Ｂ、出力ポートのいずれかのポートから出力される。図５では入力された光λ１〜λｎ（λ１３）のうち、λ４およびλ１０以外の信号光が出力ポートに向かい、図６に示すように、λａ（=λ４）の信号光は分岐ポートＡから分岐され、λｂ（=λ１０）の信号光は分岐ポートＢから分岐される。具体的には、各マイクロミラーの回転角度に応じて各々のマイクロミラーを反射した光は、再び、リトローレンズ３３を通って、平行光束となり、グレーティング１９に照射される。各波長の光は、同じポートに向かう光どうしがこのグレーティングの合波作用を受けて合波し、リトローレンズ３３、フォーカッシングレンズ３２、マイクロレンズ３１を通って、出力ポートおよび分岐ポートＡ、Ｂとのうちのいずれかのポートから出力される。
【００６４】
また図７に示すように、挿入ポートＡからの光λa’（=λ４’）、挿入ポートＢからの光λｂ’（=λ１０’）も、以上と同様に、マイクロレンズ３１、フォーカシングレンズ３２、リトローレンズ３３を通って、グレーティング１９に照射されて、分波作用を受ける（波長に応じて異なる方向に向かう）。前記各波長の光は、リトローレンズ３３を通って、ＭＥＭＳ２０の各波長光に対応するマイクロミラーで反射され、再び、リトローレンズ３３を通って、平行光束となり、グレーティング１９に照射される。各波長の光は、同じポートに向かう光どうしがこのグレーティングの合波作用を受けて合波し、出力ポートから出力される。
【００６５】
ここで、入力ポートからの光λ１〜λｎと、挿入ポート１２からの光λ４’，λ１０’について、ＭＥＭＳ２０の波長ごとに対応するマイクロミラーで反射した以降のルートについて説明する。
【００６６】
図５〜７に示すように、ＭＥＭＳ２０のマイクロミラーアレイ２５を構成する各マイクロミラーは、第１チルト状態と第２チルト状態および第３チルト状態の3つのチルト状態をとることができる。  図５に示すように、入力ポートからの光λ１〜λｎ用のマイクロミラーアレイ２５のうち、第１チルト状態のミラーを反射した波長光は、全て出力ポートに向う方向に反射される。
【００６７】
また、図６に示すように、入力ポートからの光λ１〜λｎ用のマイクロミラーアレイ２５のうち、第２チルト状態のミラー（λ４用ミラー）を反射した波長光は、分岐ポートＡに向う方向に反射される。また、図７に示すように、挿入ポートＡから入力して第２チルト状態のミラーに入射した波長光は出力ポートに向かう方向に反射される。
【００６８】
また、図６に示すように、入力ポートからの光λ１〜λｎ用の各マイクロミラーのうち、第３チルト状態のミラー（λ１０用ミラー）を反射した波長光は、分岐ポートＢに向かう方向に反射される。また、図７に示すように、挿入ポートＢから出力して第３チルト状態にミラーに入射した波長光は出力ポートに向かう方向に反射される。
【００６９】
すなわち第１チルト状態にあるマイクロミラーは、対応する波長光を入力ポートから出力ポートに向かわせる役割を有し、第２チルト状態にあるマイクロミラーは、対応する波長光のうち入力ポートから来た光を分岐ポートＡに向かわせるとともに挿入ポートＡから来た光を出力ポートに向かわせる役割を有し、第３チルト状態にあるマイクロミラーは、対応する波長光のうち入力ポートから来た光を分岐ポートＢに向かわせるとともに挿入ポートＢから来た光を出力ポートに向かわせる役割を有する。
【００７０】
この状態について、挿入ポートＡ、Ｂの配置の観点から言及すると、入力ポートからの波長光を分岐ポートＡに向わせる第２チルト状態のときに、挿入ポートＡからの波長光が出力ポートに向うような位置に挿入ポートＡが配置され、入力ポートからの波長光を分岐ポートＢに向わせる第３チルト状態のときに、挿入ポートＢからの波長光が出力ポートに向うような位置に挿入ポートＢが配置されていることになる。
【００７１】
ここで、図８（ａ）〜（ｃ）を用いて、第３チルト状態、および該第３チルト状態に対する第１および第２チルト状態のマイクロミラーの角度、マイクロミラーに対する各ポートの存在方向について、具体的に説明する。入射角は垂線Ｐ基準とし、時計回りを（+）方向、反時計回りを（-）方向とする。
【００７２】
まず、第１チルト状態について図８（ａ）を用いて説明する。入力ポートからの光は、仮に、第１チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに対して-θ（ = -３０°）の角度でマイクロミラーＭに入射するとする。このとき、入力ポートからの光は分岐ポートＢに向かうので、分岐ポートＢは第３チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに対して+θ（ = +３０°）の方向に存在することになる。
【００７３】
このチルト状態で、挿入ポートＢからの光は、仮に、第３チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに対して-η（ = -１０°）の角度でマイクロミラーＭに入射するとする。このとき、入射ポートからの光は出力ポートに向かうので、出力ポートは第３チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに対して+η（ = +１０°）の方向に存在することになる。
【００７４】
また、挿入ポートＡからの光は、仮に、第３チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに対して-φ（ = -２０°）の角度でマイクロミラーＭに入射するとし、分岐ポートＡが第３チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに対して+φ（ = +２０°）の角度の方向に存在するとする。
【００７５】
次に、第２チルト状態について図８（ｂ）を用いて説明する。この状態は、入力ポートからの光を分岐ポートＡに向かわせるとともに、挿入ポートＡからの光を出力ポートに向かわせる状態である。
【００７６】
このとき、挿入ポートＡと出力ポートとの位置関係が第２チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに関して対称となるように配置される。両ポート間の角度はφ+η（ = ３０°）であるので、第２チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐからの各々のポートの角度は（φ+η）/２（ ＝ １５°）となる。また、チルト角度は、-（φ-η）/２（ = ５°）となる。
【００７７】
一方、入力ポートと分岐ポートＡとの位置関係も第２チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに関して対称となるように配置される。この場合、両ポート間の角度はθ+φ（ =５０°）であるので、第２チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐと各々のポートの角度は（θ+φ）/２（ = ２５°）となる。また、チルト角度は、-（θ-φ）/２（ = ５°）となる。ここで、チルト角度を表す２つの関係式において、もちろん、φ-ηとθ-φとは等価である必要がある。すなわち、入力ポートから入射する光と挿入ポートＡから入射する光とが形成する角度（分岐ポートＢに反射される光と分岐ポートＡに反射される光とが形成する角度）、および挿入ポートＡから入射する光と挿入ポートＢから入射する光とが形成する角度（分岐ポートＡに反射される光と出力ポートに反射される光とが形成する角度）とを等しく構成することによって、本実施例を実現することが可能となる。
【００７８】
次に、第３チルト状態について、図８（ｃ）を用いて説明する。この状態は、入力ポートからの光を出力ポートに向かわせる状態である。
このとき、入力ポートと出力ポートとの位置関係が第３チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐに関して対称となるように配置される。この場合、両ポート間の角度はθ+η（ = ４０°）であるので、第１チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐと各々のポートの角度は（θ+η）/２（ = ２０°）となる。また、チルト角度は、-（θ-η）/２（ = -１０°）となる。
【００７９】
ここで、入力ポートから入射する光と挿入ポートＡから入射する光とが形成する角度（分岐ポートＢに反射される光と分岐ポートＡに反射される光とが形成する角度）と、挿入ポートＡから入射する光と挿入ポートＢから入射する光とが形成する角度（分岐ポートＡに反射される光と出力ポートに反射される光とが形成する角度）とは全て等しいので、この角度をΔεとすると、第２チルト状態、第１チルト状態のミラーＭの角度は、それぞれ、（±）Δε/２、（±）Δε/２×２（ =Δε）で表すことができる。
【００８０】
このように、全てのマイクロミラーが同一平面を形成するような状態、すなわち前記ミラーエレメントのミラー面が前記ポートの並び方向に対して平行になる状態（実施形態では第３チルト状態）、でのマイクロミラーＭの垂線Ｐに関して、入射する各々の光と反射する各々の光とが対称になるように光が入力および出力するような位置に、各ポートを配置すること、また、入力ポートから入射する光、挿入ポートＡから入射する光、挿入ポートＢから入射する光の互いに隣接するポートからミラーＭに入射する光の角度、およびミラーＭを反射されてそれぞれ互いに隣接するポートに向かう光に向かう光同士の角度をと全て等しくすることによって本実施例を実現可能に構成することができる。
【００８１】
ここで、第１チルト状態のマイクロミラーＭの垂線Ｐにする挿入ポートＢおよび出力ポートの角度ηは、必ずしもΔεに設定する必要はない。が、角度ηをΔεとし、隣接する全てのポート同士の間隔を同じに設定することによってポートの配置をよりコンパクトにできる。
【００８２】
以上のように、第３チルト状態に対する第１チルト状態のマイクロミラーＭの角度および第２チルト状態のマイクロミラーＭの角度と、マイクロミラーＭに対する各ポートの存在方向を定めることで、前述したように、１つのマイクロミラーＭで、第３チルト状態では、入力ポートからの光を分岐ポートＢに向かわせると同時に、挿入ポートＢからの光を出力ポートに向かわせることができ、第２チルト状態では、入力ポートからの光を分岐ポートＡに向かわせると同時に、挿入ポートＡからの光を出力ポートに向かわせることができる。また、第１チルト状態では、入力ポートからの光を出力ポートに向かわせることができる。
【００８３】
ところで、本実施形態は、前述したように、入力ポートからλ１〜λｎの波長を含む光を入射し、挿入ポートＡからλ４’の光を入射し、挿入ポートＢからλ１０’の光を入射し、出力ポートからλ１〜λｎ（このうちλ４はλ４’に、λ１０はλ１０’に変換されている）の光を出力し、分岐ポートＡからλ４の光をまた、分岐ポートＢからλ１０の光を出力するものである。このため、本実施形態では、回折格子１９により回折作用を受けて分波された入力ポートから各波長の光λ１〜λｎに対して、図6、７に示すように、λ４用マイクロミラーを第２チルト状態にし、λ１０用マイクロミラーを第１チルト状態にし、それ以外の波長用のマイクロミラーを第３チルト状態にする。この結果、回折格子１９により分波された入力ポートからの光λ４は、第２チルト状態のマイクロミラーで反射された後、回折格子１９により前記回折作用とは逆の作用（合波作用）を受けて、分岐ポートＡから出力される。また、回折格子１９により同回折作用を受けた入力ポートからの光λ１０は、第１チルト状態のマイクロミラーで反射された後、回折格子１９により同合波作用を受けて、分岐ポートＢに入射する。また、回折格子１９により分波された入力ポートからのλ４およびλ１０以外の波長光は第３チルト状態のマイクロミラーで反射された後、挿入ポートＡから入力されたλ４’は前記第２チルト状態のマイクロミラーで反射された後、また、挿入ポートＢから入力されたλ１０’は前記第１チルト状態のマイクロミラーで反射された後に、グレーティング１９により合波されて、出力ポートに入射する。
【００８４】
本実施例では、分岐ポートＡ、Ｂ、および挿入ポートＡ、Ｂのそれぞれ2つのポートがある場合について説明したが、分岐ポートおよび挿入ポートの数は各ポートのピッチおよびミラーの角度可変範囲の許す範囲で任意に設定が可能である。このように、挿入ポートおよび分岐ポートをそれぞれ2つ以上配置する場合でも、ポートの配置を以下の1〜３の条件を満たすことによって本発明を実施することができる。
１．全てのマイクロミラーが同一平面内にあるように設定された状態、すなわち前記ミラーエレメントのミラー面が前記ポートの並び方向に対して平行になる状態（実施形態では第３チルト状態）でのマイクロミラーＭの垂線Ｐに関して、入射する光と射出する光とが対称になるように各ポートを配置する。
２．入力ポートおよび複数の挿入ポートからミラーＭに入射される光のうちの互いに隣接する光どうしが形成する角度と、出力ポートおよび複数の分岐ポートに向かうようにミラーＭを反射される光のうちの互いに隣接する光どうしが形成する角度とが全て等しくなるように各ポートを配置する。
３．ミラーＭに入射する入力ポートからの光とミラーＭを反射する出力ポートへの光とが形成する角度と、およびミラーＭに入射する複数の挿入ポートからの光と対応して配置された各々の分岐ポートにむかってミラーＭを反射する光とが形成する角度各々の角度とが全て等しくなるように各ポートを配置する。
【００８５】
また、この場合ミラーＭは、１に記載した状態を基準として、チルト角度のピッチが（±）Δε/２°で、段階数が、入力ポート＋挿入ポート数−１（または出力ポート＋分岐ポート数−１）段階で可変になるように駆動させる。
【００８６】
以上、本実施形態では、１つのマイクロミラーで、入力ポートからの異なる波長光をそれぞれ異なる出力ポート、および複数の分岐ポートへ向わせることができるので、例えば、入力ポートが１つで出力ポートが複数の光分岐挿入装置と入力ポートが複数で出力ポートが１つの2つの光分岐挿入装置とを組み合わせなくても、入力ポート１つで１つの出力ポートと複数の分岐ポートとを有する光波長分岐/挿入装置１２を構成することができる。すなわち、本実施形態の光波長分岐/挿入装置１２は、グレーティング１９、ＭＥＭＳ２０、光学系３０が、それぞれ１つずつで済み、装置の小型化を図ることができると共に、装置コストを抑えることができる。更に、本実施形態では、サーキュレータを用いないので、信号光の挿入損失を、波長分割多重装置起因するもののみ（約３ｄＢ）に抑えることができる。
【００８７】
なお、以上では、入力ポートからλ１〜λｎの波長のうち、波長λ４及びλ１０の光をそれぞれ分岐ポートＡおよび分岐ポートＢから分岐しているが、各々の分岐ポートに複数の波長の光を分岐することが可能であることはいうまでもない。この場合、対応する挿入ポートに接続された波長可変レーザには複数の波長の光を出力できるものであることが好ましい。
【００８８】
また、本実施形態では、反射型回折格子１９を用いたが、この替わりに透過型グレーティングを用いてもよい。この場合、図５〜７において、透過型グレーティングを基準として、各ポートが存在する側とは反対側にＭＥＭＳ２０が配置されることは言うまでもない。
【００８９】
また、入力ポートから入力される光の波長、各挿入ポートから入力される光の波長、出力ポートから出力される光の波長、各分岐ポートから出力される光の波長が、予め把握されており、しかも、入出力する光の各波長が変化しない場合には、各マイクロミラーの状態を固定しておいても不都合がないので、一旦、マイクロミラーの傾きを調整した後は、ミラードライバ２６はなくてもよい。また、各挿入ポートに配置された光源は波長固定のものを使用すればよい。
【００９０】
以上のように、本実施形態においても、光分岐挿入装置１０を１台用いて、光波長交換装置１２を構成したので、小型化及び低コスト化を図ることができる。
（第４実施例）
次に、本発明に係る第４実施形態である、光波長交換装置について、図９を用いて説明する。本実施例の光波長交換装置は、前述の第１実施例〜第３実施例に記載の光分岐挿入装置を２台つなげて図１１に示すような光波長交換装置を構成するものである。
【００９１】
図９には２台の波長分割多重装置について、それぞれの同じ波長用に設けられた分岐ポートと挿入ポートとが接続されている。2つの波長分割多重装置は、例えば、第１実施例の構成を有している。また、ポートの数は、本実施例では、それぞれ入出力ポート1つ、分岐挿入ポート１つの構成である。
【００９２】
波長分割多重装置１の入出力ポートから入射したλ１〜λｎの信号光は、回折格子１９に入射して回折作用を受け、波長ごとに異なる方向に分波される。分波した波長ごとの光は波長ごとに各々配置されたマイクロミラー２５のミラーで分岐挿入ポートまたは前記入出力ポートのどちらかに方向付けられる。このうち、分岐挿入ポートに向かう光（図９ではλ４、λ１０）は、分岐挿入ポートから分岐されて分岐挿入ポートに接続されたサーキュレータ５０を介して波長分割多重装置２の挿入ポートから入力し、サーキュレータ５０を介して波長分割多重装置２の分岐挿入ポートから波長分割多重装置２に挿入される。
【００９３】
一方、波長分割多重装置２の入出力ポートλ１’〜λｎ’の信号光は、回折格子１９に入射して回折作用を受け、波長ごとに異なる方向に分波される。分波した波長ごとの光は、波長ごとに各々配置されたマイクロミラー２５のミラーで分岐挿入ポートまたは前記出力ポートのどちらかに方向付けられる。このうち分岐挿入ポートに向かう光（λ４’、λ１０’）は、分岐挿入ポートから分岐されて分岐挿入ポートに接続されたサーキュレータ５０を介して波長分割多重装置１の挿入ポートから入力し、サーキュレータ５０を介して波長分割多重装置１の分岐挿入ポートから波長分割多重装置１に挿入される。
【００９４】
波長分割多重装置１に入力した光のうち、λ４およびλ１０以外の信号光はマイクロミラー２５のミラーによって波長分割多重装置１の入出力ポートに向かうよう方向づけられ、また、挿入ポートから入力したλ４’およびλ１０’も、前記λ４およびλ１０が進んだ光路を逆進してλ４およびλ１０用のミラーを反射されて入出力ポートに向かうよう方向づけられている。同じポート向かうよう方向づけられた各信号光は回折格子１９で今度は合波作用を受け波長分割多重装置１の入出力ポートから出力される。
【００９５】
また、波長分割多重装置２に入力した光のうち、λ４’およびλ１０’以外の信号光はマイクロミラー２５のミラーによって波長分割多重装置２の入出力ポートに向かうよう方向づけられ、また、挿入ポートから入力したλ４およびλ１０も、前記λ４’およびλ１０’が進んだ光路を逆進してλ４’およびλ１０’用のミラーを反射されて入出力ポートに向かうよう方向づけられている。同じポート向かうよう方向づけられた各信号光は回折格子１９で今度は合波作用を受け波長分割多重装置２の入出力ポートから出力される。
【００９６】
このように、波長分割多重装置１および２で、交換すべき任意の波長用のミラーの回転角度（チルト方向）を入射光が分岐挿入ポートに向かうように設定することによって、任意の波長を交換することができる光波長交換装置を構成することができる。
【００９７】
本実施例では、本発明の実施例１の光分岐挿入装置を２台つなげたが、本発明はこれにとらわれず、実施例２および実施例３の光分岐挿入装置を２台つなげる構成としてもよい。
【００９８】
これらは、装置1の分岐ポートと装置２の挿入ポートとを、また装置１の挿入ポートと装置２の分岐ポートとを接続することによって実現できる。また、本実施形態では、波長交換のポートを設け、このポートに交換すべき全ての波長の信号光を導くよう波長ごとにミラーの回転角度（チルト角度）を調整すればよいので、特に必要のない限り、分岐挿入ポートは１つ（第３実施形態の場合は１組）配置すればよい。
以上、本実施形態では、第１実施例から第３実施形態に記載した光分岐挿入装置を２台つなげて配置することによって、複数の波長を有する２組の信号光のうち任意の波長のみを交換する光波長交換装置を構成することができるので、入力ポートが１つで出力ポートが複数の光分岐挿入装置と出力ポートが複数で入力ポートが１つの光分岐挿入装置との２台の波長分割多重装置を組み合わせを２組用いなくても、入出力ポートが２つで分岐挿入ポートがそれぞれ1つづつの光波長交換装置を構成することができる。すなわち、本実施形態の光波長分岐/挿入装置１０は、グレーティング１９、ＭＥＭＳ２０、光学系３０が、それぞれ２つずつで済み、装置の小型化を図ることができると共に、装置コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る第一の実施形態としての光波長分岐/挿入装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る第一の実施形態としての光波長分岐/挿入装置の光路図で、分岐挿入ポートに向かう入力ポートからの光、および出力ポートに向かう分岐挿入ポートからの光の光路図である。
【図３】本発明に係る第二の実施形態としての光波長分岐/挿入装置の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第二の実施形態としての光波長分岐/挿入装置の光路図で、分岐挿入ポートに向かう入力ポートからの光、および出力ポートに向かう分岐挿入ポートからの光の光路図である。
【図５】本発明に係る第三の実施形態としての光波長分岐/挿入装置の光路図で、入力ポートから出力ポートに向かう光の光路図である。
【図６】本発明に係る第三の実施形態としての光波長分岐/挿入装置の光路図で、入力ポートから分岐ポートに向かう光の光路図である。
【図７】本発明に係る第三の実施形態としての光波長分岐/挿入装置の光路図で、分岐ポートから出力ポートに向かう光の光路図である。
【図８】本発明に係る第三の実施形態としてのマイクロミラーアレイを構成する各マイクロミラーの傾きと、各ポートからの光の光路を示す説明図である。
【図９】本発明に係る第四の実施形態としての光波長交換装置の光路図で、２台の波長分割多重装置間のポート間の光路図である。
【図１０】光波長分岐挿入装置の各波長の光のルートを示す説明図である。
【図１１】光波長交換装置の各波長の光のルートを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０：光分岐/挿入装置、１９：グレーティング、２０：ＭＥＭＳ、２５：マイクロミラーアレイ、２６：ミラードライバ、３０：光学系、４０：レーザ制御装置、４１ａ〜４１ｄ：波長可変レーザ、５０：サーキュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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