(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離し、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、
光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、
前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、
前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段と、
前記分光手段と前記集光手段との間の光路中に配置され、前記光信号の光路を折り曲げる光路変換手段であって、前記光路変換手段の位置を固定する第１の支持体および第２の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも１つの支持体の近傍には、その長さを加熱もしくは冷却により変化させる温度可変手段が配置され、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも１つの支持体の長さを変化させて前記光路変換手段の位置または形状を変位させ、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることと
を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項２】
前記２以上の支持体の内の少なくとも１つの支持体は、残りの支持体と長さの異なるまたは熱膨張率の異なる支持体であり、前記長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記光路変換手段の位置または形状の温度に依存した変位が、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
【請求項３】
前記分光手段の前記出射角度の温度変動を相殺する前記温度可変手段により与える加熱または冷却熱量データを記憶し、前記温度検出手段からの温度表示信号および前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段の加熱または冷却熱量を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光信号処理装置。
【請求項４】
前記温度可変手段の近傍に前記支持体の温度を検出する第２の温度検出手段をさらに備え、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段からの各温度表示信号ならびに前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の光信号処理装置。
【請求項５】
前記光路変換手段は、２つの支持体により保持されたミラーまたは２つの支持体により保持されたプリズムであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の光信号処理装置。
【請求項６】
光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、
光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、
前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、
前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段とを備え、
前記分光手段は、その位置を固定する第１の支持体および第２の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも１つの支持体には、その支持体の長さを加熱または冷却により変化させる温度可変手段を含み、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも１つの支持体の長さを変化させて前記分光手段の位置を変位させることによって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする光信号処理装置。
【請求項７】
前記２以上の支持体の内の少なくとも一方の支持体は、他方の支持体と異なる長さまたは異なる熱膨張率を有し、前記支持体間の長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記分光手段の位置の温度に依存した変位によって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする請求項６に記載の光信号処理装置。
【請求項８】
前記分光手段は、ＡＷＧであることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の光信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号処理装置に関する。より詳細には、分光素子を含む光信号処理装置の温度補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワークの高速化、大容量化が進み、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送信号の処理に代表されるような光信号処理装置へのニーズも高まっている。例えば、多重化された光信号をノード間で経路切り替えする機能が要請されている。光−電気変換を経ないで、光信号のまま経路変換を行なうことで、光信号処理装置の高速化が進められている。
【０００３】
一方、信号処理装置の小型化・集積化の点から、導波路型光回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の開発研究が進められている。ＰＬＣでは、例えばシリコン基板上に石英系ガラスを材料としたコアを形成して１つのチップに多様な機能を集積し、低損失で信頼性の高い光機能デバイスが実現されている。さらには、複数のＰＬＣチップと他の光機能部品を組み合わせた複合的な光信号処理部品（装置）も登場している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ＡＷＧなどを含む導波路型光回路（ＰＬＣ）と液晶素子などの空間変調素子を組み合わせた、光信号処理装置が開示されている。より具体的には、液晶素子を中心として対称に配置されたＰＬＣ、コリメートレンズからなる波長ブロッカをはじめ、波長イコライザ、分散補償器などの検討が進められている。これらの光信号処理装置では、異なる波長を持つ複数の光信号に対して、波長毎に独立して光信号処理を行う。
【０００５】
図５は、光信号処理装置の一例を概念図で示したものである。この光信号処理装置では、分光素子５１を経由して光信号が入出力される。分光素子５１は、異なる波長を持つ複数の光信号を、その波長に応じた出射角度θで分波する。分波された光信号は、集光レンズ５２へ向かって出射する。集光レンズ５２によって集光された光信号は、出射角度θに対応して、強度変調、位相変調または偏向する機能を持つ信号処理素子５３上の所定の各位置に集光される。すなわち、入力光信号の波長に応じて、信号処理素子の異なる位置に光信号が集光されることに留意されたい。信号処理素子５３は、例えば複数の要素素子（ピクセル）からなる液晶素子などである。各要素素子の透過率などの制御によって、各波長の光信号は強度変調などを受け、波長毎に所定の信号処理機能が実現される。信号処理された光信号は、ミラー５４で反射されて進行方向を反転し、再び集光レンズ５３を通って、分光素子５１において合波される。合波された各波長の光信号は、出力光として、再び光信号処理装置外へ出力される。
【０００６】
図５において、分光素子５１は概念的に示したものであり、波長に応じて光信号を分波および合波ができるものであれば良い。例えば、グレーティング、プリズム、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）などがある。信号処理素子は、光信号の強度もしくは位相、または強度および位相を変調できるもの、または光信号の進行方向を偏向できるものであれば良い。例えば、液晶素子、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、非線形結晶などがある。
【０００７】
図５に示した光信号処理装置は、ミラーを使用して光信号を折り返すことで、１つの分光素子によって光信号の分波および合波の両方を行なう構成である。この構成は、一般に反射型と呼ばれている。波長ブロック等の光信号処理は、この構成だけに限られない。例えば、ミラーを使用せずに、図５の信号処理素子を対称軸の位置として、入射光光軸の延長線上であって入射系の反対側に、もう一つのレンズおよび分光素子からなる出射系を配置した構成も可能である。この構成は、独立した入射系および出射系を経由して、それぞれ光信号の分波および合波を行なう構成であり、透過型と呼ばれている。さらに、図５に示した装置構成において、ミラーの向きを変えることによって、任意の位置に配置した、もう一つのレンズおよび分光素子からなる出射系によって光信号の合波を行う構成も可能である。例えば、ミラー反射面を光信号の入射光路に対して４５度傾けて、入射光路に対して垂直方向に配置されたレンズおよび分光素子により出射系を構成することも可能である。さらに、信号処理素子が偏向機能を持つ場合は、複数の出射系を備えることもできる。
【０００８】
図５において、分光素子５１と集光レンズ５２とは、前焦点距離ＦＦＬだけ離して配置され、信号処理素子５３と集光レンズ５２とは後焦点距離ＢＦＬだけ離して配置される。集光レンズ５２によって集光される光の焦点は、使用するすべての波長においてミラー５４の面上になくてはならない。ミラー面上からずれると、入出力光間の結合損失を生じる問題が起こる。同時に、集光された光信号の信号処理素子面におけるビームスポット径が大きくなることから、波長分解能が低下する問題が生じる。
【０００９】
また、信号処理素子５３は、光信号の波長ごとに選択的に変調を行なうことができるように、空間的に周期的な構造を備えている必要がある。例えば、信号処理素子５３が液晶素子である場合、液晶素子内の複数の要素素子の構造は、分光素子および集光レンズの光学特性に対応させて、設計されなければならない。
【００１０】
より具体的には、信号処理素子上における集光位置の波長依存性は、分光素子の角度分散値と集光レンズの焦点距離との積に従うことが知られている。集光位置の波長依存性は、分光光学系の線分散値とも呼ばれる。分光素子および集光レンズによって決定される光学系の線分散値は、信号処理素子の構造の設計に用いた線分散値と、十分に一致している必要がある。これらの線分散値の間にずれがあれば、光信号の実際の集光点位置は信号処理素子の個々の要素素子（例えば、液晶シャッター素子のピクセル）の位置と一致しなくなる。この不一致によって、実際に信号処理される光信号の波長には、誤差が生じる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２５０８２８号公報（第１６頁、１９頁、第２０図、第２７図、第２９Ｄ図など）
【特許文献２】特開２００１−２５５４２４号公報
【非特許文献１】L. Grave de Peralta  他４名、“Control of Center Wavelength in Reflective-Arrayed Waveguide-Grating Multiplexers”、IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, DECEMBER 2004, VOL. 40, NO. 12, page 1725-1731
【非特許文献２】長谷川淳一、他１名、  “マルチ補償板を用いた超低温度依存性（＜＋／−５ｐｐｍ）を有するアサーマルＡＷＧモジュール）”、２００７年電子情報通信学会総合大会論文集、Ｃ-３−８９、２４５ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の光信号処理装置においては、分光素子の分光特性に温度依存性があるため、温度によって光信号処理装置の性能が低下する問題があった。図５に示した構成の光信号処理装置において、分光素子がＡＷＧの場合を考える。同じ波長の光信号であっても、温度によってその出射角度が変化すると、信号処理素子上での集光点の位置が変動する。このため、実際に信号処理される光の波長には、温度依存性が生じる。石英系ガラス材料で構成されたＡＷＧの場合、０．０１１ｎｍ／℃程度の温度依存がある。光信号処理装置の動作温度範囲を０〜７０℃と仮定すると、この温度範囲内で最大０．７７ｎｍの波長誤差が生じる。
【００１３】
従来、ＡＷＧの分光特性の温度依存性を解消するためには、ＡＷＧ自体が持つ温度依存性を小さくすることが検討されていた。例えば、特許文献２には、ＡＷＧのアレイ導波路上に、コアを分断する特徴的な複数の溝を形成し、異種材料を充填する構成によって、ＡＷＧの温度依存性を補償する技術が開示されている。この技術によれば、溝を形成することにより、１ｄＢ程度の過剰損失の発生は避けられない。また、溝の形状を最適化した場合でも、ＡＷＧ基板に対し垂直な方向への光信号放射に起因する放射過剰損失を十分に抑えることはできなかった。さらに、溝構造を形成するためには、複雑な追加製造工程が必要であり、ＡＷＧの製造コストが高くなる問題がある。
【００１４】
ＡＷＧに起因する温度変動を、ＡＷＧの外部の何らかの機構部品および機械的メカニズムを利用して補償する方法も提案されている。例えば、非特許文献１においては、ミラーの向きなどを検出温度に応じて変更して、光路を変更することにより、ＡＷＧからの出射角度の温度依存性を相殺する方法が開示されている。しかし、光信号処理装置の機能が高度化し、装置のサイズがある程度大きくなると、装置内部の温度分布の不均一のために温度補償誤差が生じ得る。例えば、信号処理素子として液晶素子を用いる場合には、液晶素子の応答速度を確保するために液晶素子自体を加熱するため、液晶素子近傍の温度が６０℃程度にまで達することもある。このような時、大きな温度特性を持つＡＷＧの温度とレンズ等の空間光路を隔ててある液晶素子の温度とを均一にできなくなる。さらに、光信号処理装置の外部環境温度の変動が加算されると、温度補償システム内の不均一に起因する温度補償の誤差が増大する。液晶素子に合わせて装置全体の温度を均一に保つためには、大掛かりな恒温の構造が必要となり、装置の大型化、高コスト化につながる。装置全体の温度を一定に保つための装置消費電力も増加する。
【００１５】
また、簡単な機械的メカニズムを利用する場合には、通常、温度に対して線形的な補償しかできないため、ＡＷＧの温度依存特性における２次変動成分を十分に補償することができない。非特許文献１は、温度依存性の２次変動成分の補償に着目して±０．００５ｎｍまでＡＷＧの温度依存性を低減する方法を提案している。しかし、ＡＷＧ上に非常に複雑な補償板を備える必要があり、複雑な構造はやはり特許文献２と同様にＡＷＧの高コストの原因となる。
【００１６】
上述のように、ＡＷＧの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の性能の温度変動の問題を、より簡単で低コストな方法で解決することが求められていた。さらに、光信号処理装置内に温度分布の不均一がある場合の温度補償誤差の増大を防ぎ、ＡＷＧの持つ温度依存性の２次変動成分をさらに低減することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離し、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段と、前記分光手段と前記集光手段との間の光路中に配置され、前記光信号の光路を折り曲げる光路変換手段であって、前記光路変換手段の位置を固定する第１の支持体および第２の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも１つの支持体の近傍には、その長さを加熱もしくは冷却により変化させる温度可変手段が配置され、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも１つの支持体の長さを変化させて前記光路変換手段の位置または形状を変位させ、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることとを備えたことを特徴とする光信号処理装置である。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の信号処理装置において、前記２以上の支持体の内の少なくとも１つの支持体は、残りの支持体と長さの異なるまたは熱膨張率の異なる支持体であり、前記長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記光路変換手段の位置または形状の温度に依存した変位が、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺するように、前記光路変換手段を介する前記光信号の光路を折り曲げることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の信号処理装置において、前記分光手段の前記出射角度の温度変動を相殺する前記温度可変手段により与える加熱または冷却熱量データを記憶し、前記温度検出手段からの温度表示信号および前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段の加熱または冷却熱量を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の信号処理装置において、前記温度可変手段の近傍に前記支持体の温度を検出する第２の温度検出手段をさらに備え、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段からの各温度表示信号ならびに前記記憶されたデータに基づいて、前記温度可変手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の信号処理装置において、前記光路変換手段は、２つの支持体により保持されたミラーまたは２つの支持体により保持されたプリズムであることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項２に記載の信号処理装置において、光信号を分光して異なる波長の複数の光信号に分離して、各波長の光信号に対して信号処理を行なう光信号処理装置において、光信号の波長に応じた出射角度で、異なる波長を有する複数の光信号に分光する分光手段と、前記分光手段上または近傍に配置され、前記分光手段の温度を検出する温度検出手段と、前記分光手段から出射した前記光信号を集光させる集光手段と、前記集光手段により集光された前記光信号を変調する信号処理手段とを備え、前記分光手段は、その位置を固定する第１の支持体および第２の支持体を含む複数の支持体を有し、前記複数の支持体の内の少なくとも１つの支持体には、その支持体の長さを加熱または冷却により変化させる温度可変手段を含み、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記温度可変手段により前記少なくとも１つの支持体の長さを変化させて前記分光手段の位置を変位させることによって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする光信号処理装置である。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項６に記載の信号処理装置において、前記２以上の支持体の内の少なくとも一方の支持体は、他方の支持体と異なる長さまたは異なる熱膨張率を有し、前記支持体間の長さの差または熱膨張率の差によって生ずる前記分光手段の位置の温度に依存した変位によって、前記分光手段の前記出射角度の温度依存性を相殺することを特徴とする。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１乃至７いずれかに記載の信号処理装置において、前記分光手段は、ＡＷＧであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によればＡＷＧの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の性能の温度変動を、空間光学系において温度補償することで、より簡単で低コストな方法によって温度無依存化することができる。特に、温度依存性の２次の変動成分を効果的に補償することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の光信号処理装置は、ＡＷＧの分光特性の温度依存性を、空間光学系における光学部品の支持体の温度依存変位を利用して、光路の向きを変化させることによって温度補償を行なう。空間光学系における温度補償作用によって、従来技術より簡単な構成で光学特性の十分な温度無依存化を実現できる。特に、ＡＷＧの温度依存性の２次変動成分を効果的に補償できる。ＡＷＧ素子自体における温度補償が不要となり、ＡＷＧの製作工程を簡略化して、低コスト化を実現する。
【００２７】
「第１の実施例」：
図１は、本発明の第１の実施例に係る光信号処理装置の温度補償用の光路折り曲げ用ミラーの構成を示す図である。図２は、図１に示した光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。本発明の光信号処理装置は、図１では光路折り曲げ用ミラーを含む反射型の構成を例として説明されるが、光路折り曲げ用ミラーを用いた透過型の光信号処理装置であっても良い。
【００２８】
図１は、後述する反射型の光信号処理装置内の空間光学系において、光路中に挿入される光路折り曲げ用ミラー１の近傍の構成を示している。ミラー１は、集光レンズとＡＷＧとの間に挿入され、ミラー１の表面における光信号の反射によって、光路の向きを変換する。ミラー１は、２箇所で２つの支持体２ａ、２ｂによって固定台座３ａ、３ｂに固定されている。支持体２ａ、２ｂは、長さがそれぞれＬrであり、間隔Ｌdを隔てて固定されている。支持体は、振動等に対して、装置内のミラー位置を安定的に保持できる材料で形成され、かつ温度変化による熱膨張によって変形するように適切な熱膨張係数を持つ材料であれば良い。支持体２ａ、２ｂの形状は、特に限定されず、棒状でも柱状でも良い。支持体の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼およびプラスチック素材などがある。
【００２９】
固定台座３ａ、３ｂは、光信号処理装置のベース材料であっても良い。また２つの固定台座は、一体のものであっても良い。一方の支持体２ｂには温度可変手段、具体的にはヒータ４が取り付けられている。ヒータ４は、支持体を加熱するためにヒータ駆動電源５に接続されている。ヒータ駆動電源５は、制御手段１０からの制御信号によって、ヒータ４による支持体２ｂの加熱量が適切となる様に制御される。
【００３０】
ヒータ４から支持体２ｂへ与えられる熱量は、制御手段１０からの制御信号により制御されるので、制御信号に応じて、支持体２ｂの長さＬｒが温度とともに変動する。他方の支持体２ａは加熱されないので、２つの支持体２ａ、２ｂの温度差に応じて、各支持体の長さに差異が生じる。結果として、光信号の光路に対するミラー１の傾斜角度が変わり、光路向きを変えることができる。
【００３１】
ＡＷＧの温度に応じて制御信号を変化させて、ＡＷＧの温度依存性による出射角度の変動を相殺するように、ミラー１の傾斜角度を制御できる。ＡＷＧの温度の基準温度からの温度差ΔＴに対して、予めミラー１に所要の傾斜角度を与えるヒータ加熱量Ｑの関係を求めておくことができる。制御手段１０に、そのヒータ加熱量Ｑを与える必要な制御信号を発生させる制御情報を記憶させておけばよい。制御手段１０は、制御情報を記憶するメモリを含むコンピュータで良い。すなわち、各ΔＴに対応する制御データに基づいて、制御信号を発生させ、所定のヒータ加熱を実現する。
【００３２】
図２は、上述した光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。図５で示した反射型の光信号処理装置における空間光学系の光路を、集光レンズおよびＡＷＧ間に配置した光路折り曲げ用ミラー１によって曲げるように構成されている。すなわち、ＡＷＧ１１から出射した光信号は、光路折り曲げ用ミラー１によってほぼ直角にその光路を曲げられ、集光レンズ１２により集光される。さらに、集光された光信号は、液晶素子などの光信号処理素子１３による信号処理を受ける。その後、光信号はミラー１４により反射されて、往路と同じ光路をＡＷＧ１１へ向かって進む。
【００３３】
ＡＷＧ１１は、スラブ導波路１５およびアレイ導波路１６を含み、端面Ａから光信号の波長に応じた出射角度で出射される。ＡＷＧ１１上には温度センサ１７が設置されており、温度センサ１７からは、温度検出信号が出力される。温度検出信号は制御手段１０へ供給され、制御手段１０は制御信号に基づいて、ＡＷＧの温度を判断する。温度センサ１７は、ＡＷＧ１１の温度を検出できる限り、必ずしもＡＷＧ１１上に無くても良い。光路折り曲げ用ミラー１は、ＡＷＧ１１の出射端面Ａおよび集光レンズ１２の間の光路上で、好ましくはＡＷＧに近い位置において光路を曲げるように配置される。光信号処理装置内の光学部品の配置構成に応じて、光路折り曲げミラーによる光路の曲げ角度は図２のような直角（９０°）に限られず、何度であっても良い。
【００３４】
ＡＷＧ１１の端面Ａにおける光信号の出射角度の温度依存性を相殺する向きに、光路折り曲げ用ミラーを傾斜させるように、一方の支持体をヒータ加熱する。したがって、ＡＷＧの温度特性の極性、支持体の熱膨張特性に応じて、いずれか一方の支持体を加熱する。図２に示すように、ＡＷＧ１７に近い側の支持体２ｂにヒータ４が取り付けられる構成には限定されない。光路折り曲げ用ミラー１の傾斜角度は、２つの支持体の長さの差によって決定される。
【００３５】
両方の支持体２ａ、２ｂのそれぞれヒータを取り付けて、加熱量をそれぞれ制御することにより傾斜角度を制御しても良い。２つの支持体にそれぞれ独立にヒータを取り付ける場合には、各ヒータの加熱量を調整することによって、光路折り曲げ用ミラー１の傾斜角度を、いずれの方向にも変化させることができる。この場合、光路折り曲げ用ミラー１の傾斜角度は、２つのヒータ加える加熱量の組み合わせに対して、一意に決定できる。
【００３６】
また、図２には示していないが、支持体近傍にも別の温度センサを設けて、支持体の温度情報も含めて、制御手段１０によりさらに精度良く温度補償制御を行なうこともできる。
【００３７】
次に、より具体的な実施例について説明する。図１において、支持体の材料をアルミニウムとして、支持体長さＬｒを１０ｍｍ、２つの支持体の間隔Ｌｄを１０ｍｍとした。アルミの熱膨張率をαAL（１／℃）とすると、この時の光路折り曲げミラーの１℃当りの反射角度の変化量Δθは、次式で表される。
Δθ＝αAL  ×Ｌｒ／Ｌｄ                式（１）
αAL＝２３×１０-6として、式（１）より、Δθ＝０．００１３１度／℃が得られる。０．１３度／ｎｍの角度分散を持つＡＷＧを使用している場合、８０℃にヒータ加熱をすることによって０．８ｎｍの波長補正が可能である。この波長補正量は、前述した光信号処理装置の動作温度範囲０〜７０℃における０．７７ｎｍの波長誤差を補償するのに十分な量である。
【００３８】
本実施例では、光路折り曲げ用ミラー１は、ＡＷＧ１１と集光レンズ１２との間の光路中に配置するが、ＡＷＧ１１のより近くに配置した方が、光路折り曲げ時の並進ずれが小さくなり、損失の増加が小さくなる。また、本発明は、ＡＷＧの温度依存に対する温度補償を、折り曲げミラー１を利用して実施するが、同様な支持機構によってＡＷＧ自体を支持して、その分光面内の回転角を制御することで、折り曲げミラーの回転と同等の効果が得られることにも留意された。さらに、ＡＷＧ１１と集光レンズ１２との間に配置し得る光学部品であって、その回転によって光路の折り曲げ量を変えることができるものであれば同等の効果が得られることは言うまでもない。そのような光学部品としては、上述の光路折り曲げミラー１だけに限定されず、例えばプリズム等がある。
【００３９】
「第２の実施例」：
図３は、本発明の第２の実施例に係る光信号処理装置の温度補償用の光路折り曲げ用ミラーの構成を示す図である。図４は、図３に示した光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。第１の実施例と比較して、２つの支持体２ａ、２ｂの長さが異なる点で、相違している。すなわち、第１の支持体２ｃの長さＬｒ２は、第２の支持体２ｂの長さＬｒ１と比べて短く、支持体間でΔＬの差異を持っている。
【００４０】
図３の構成の光路変換ミラーにおいては、光路変換ミラー１の周辺温度が、光信号処理装置全体およびＡＷＧの温度と概ね連動して変動した場合に、２つの支持体２ｂ、２ｃの長さの差ΔＬがあるため、各々の熱膨張変化量に２つの支持体で差異が生じる。結果として、ヒータ４による加熱を行わなくても、熱膨張変化量のこの差異によってミラー１の傾斜角度を温度とともに変化させることができる。したがって、ＡＷＧの温度依存性による端面Ａからの出射角度の変動を相殺できるように、光路変換ミラー１の支持体長さをそれぞれ異なる適切な長さに設定すれば、温度補償機能を実現できる。ＡＷＧのように温度依存性の内で１次の変動成分が大きい場合には、上述の支持体長さの差ΔＬに起因する温度補償を利用して、この１次変動を相殺することができる。
【００４１】
さらに、本実施例においては、第２の支持体２ｂにはヒータ４が取り付けられており、制御手段１０からの制御信号に応じて、支持体２ｂを加熱制御する。温度依存性の１次変動成分は支持体の長さの差による温度補償機能を利用して補償しているので、残存する２次変動成分をヒータ加熱によって補償すればよい。第１の実施例と比較して、ヒータによる温度補償のための制御量は少なくて済むので、ヒータ駆動のために必要な電力も少なくて済む。
【００４２】
図４は、上述した図３の光路折り曲げ用ミラーを含む本発明の光信号処理装置の全体構成図である。図２に示した光信号処理装置と比較すると、光路折り曲げミラー１の構成および温度センサの構成が異なるだけで、他は同一である。本実施例においては、装置内の温度検出のために、ＡＷＧ１１用に温度センサ１７ａと光路折り曲げミラーの支持体近傍に取り付けた温度センサ１７ｂを備えている。本実施例の光路折り曲げミラーは、図３において説明したように、光路折り曲げミラーの周囲温度によって光路折り曲げミラーの傾斜角度が変わるように作用するので、支持体近傍の温度を追加した温度センサ１７ｂによって検出しておけば、温度依存性の２次変動成分をより精度良く補償できる。温度センサ１７ａ、１７ｂから制御手段１０へ、それぞれ温度検出信号ＴAWG、Ｔrodが供給される。尚、ＡＷＧ１１と光路折り曲げミラー１が近接する構造であって、両者間に温度差異がほとんどないような場合には、温度センサ１７ｂは必須ではない。
【００４３】
次に、より具体的な実施例について説明する。図３において、支持体の材料をアルミニウムとして、２つの支持体長さの差異ΔＬを１１．３ｍｍ、２つの支持体の間隔Ｌｄを１０ｍｍとした。アルミの熱膨張率をαAL＝２３×１０-6（１／℃）とすると、この時の光路折り曲げミラーによる１℃当りの反射角度の変化量Δθは、次（１）から計算され、Δθ＝０．００１５度／℃が得られる。
【００４４】
一方、一般にＡＷＧが持つ分光特性の温度依存性を考えると、温度補償しないＡＷＧは、０．０１１ｎｍ／℃程度の温度依存性を持つ。これを光周波数換算すれば、１．３ＧＨｚ／℃に対応する。さらに、焦点距離１００ｍｍ、光信号処理装置の線分散値を２μｍ／ＧＨｚとすれば、上述の一般的なＡＷＧの温度依存性は、出射角度に換算して０．００１５度／℃となる。
【００４５】
したがって、上述の具体的実施例の光路変換ミラー構成によって、一般的なＡＷＧの温度依存性を相殺できることがわかる。図４において、ＡＷＧ１１と光路変換ミラー１との温度差がなければ、ヒータ加熱による制御なしでも、支持体の長さの差による温度補償機能で十分となる。装置内にいて、ＡＷＧ１１と光路変換ミラー１との温度差がある場合や、温度依存性の２次変動成分に対しては、ヒータ４によってさらに精度良く温度補償制御が可能となる。
【００４６】
上記のいずれの実施例においても、支持体の長さを変化させる手段として、ヒータを利用しているが、支持体の温度を可変できるものであればこれに限られない。例えば、冷却素子などを含んでいても良い。
【００４７】
以上の各実施例においては、反射型の構成の光信号処理装置を例として説明してきたが、本発明が反射型の構成に限定されないことはいうまでもない。すなわち、光路を折り曲げる透過型の構成または出射系もしくは入射系を複数備えた構成の光信号処理装置にも適用できる。
【００４８】
また、上述の実施例では、ＡＷＧと集光レンズの間の光路中に配置される光路変換ミラーの支持体を利用して温度補償する例を示したが、これに限られない。例えば、集光レンズの支持体に対して集光レンズを並進移動するように制御することは、光路を折り曲げるのと同等な効果があるので、同様な温度補償を行なうことも可能であることに留意されたい。
【００４９】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＷＧの持つ分光特性の温度依存性に起因する光信号処理装置の温度変動を、空間光学系において温度補償することによって、より簡単で低コストな方法で温度無依存化することができる。光信号処理装置の空間光学系における光結合損失を、広い温度範囲で大幅に低減させることができる。空間光学系における温度補償作用によって、従来技術よりも簡単な構成で光学特性の十分な温度無依存化を実現できる。特に、ＡＷＧの温度依存性の２次の変動成分を効果的に補償できる。ＡＷＧ素子自体における温度補償を不要とすることも可能となり、さらにはＡＷＧの製作工程を簡略化して、光信号処理装置全体の低コスト化を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
光通信に使用される光信号処理装置に利用できる。波長ブロッカをはじめ、波長イコライザ、波長可変フィルタ、分散補償器などへの応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光路変換ミラーの構成図である。
【図２】第１の実施例に係る温度補償機能を持つ光信号処理装置の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る光路変換ミラーの構成図である。
【図４】第２の実施例に係る温度補償機能を持つ光信号処理装置の構成図である。
【図５】光信号処理装置の概念図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  光路変換ミラー
２ａ、２ｂ、２ｃ  支持体
３ａ、３ｂ  固定台座
４  ヒータ
５  ヒータ駆動電源
１０  制御手段
１１  ＡＷＧ
１２、５２  集光レンズ  
１３、５３  信号処理素子
１４、５４  ミラー
１７、１７ａ、１７ｂ  温度センサ
２０  光信号処理装置
【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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