(57)【要約】【課題】出力信号光を入力信号光と同じ向きに平行に出射する新規な構造のダブルパスモノクロメータを提供する。【解決手段】入射した光を直角に二回反射させて入射の向きとは逆向きに出射する台形プリズム１１、１２を入出射面１１ａ、１２ａ同士を互いに向かい合わせて対称に二個配置するとともに、両台形プリズム１１、１２の間に透過型グレーティング１３を光軸に対して４５°傾けて配置し、入力信号光Ｓinが、透過型グレーティング１３の一方の面１３ａに入射角４５°で入射し、透過型グレーティング１３を入射方向に対して直角に透過して一方の台形プリズム１１の入出射面１１ａに垂直に入射し、一方の台形プリズム１１で折り返されて他方の台形プリズム１２の入出射面１２ａに垂直に入射し、他方の台形プリズム１２で再度折り返されて透過型グレーティング１３の一方の面１３ａに入射角４５°で再度入射するように構成した。【選択図】図１
2012002717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を直角に二回反射させて入射の向きとは逆向きに出射する折り返し光学素子をその入出射面同士を互いに向かい合わせて対称に二個配置するとともに、両折り返し光学素子の間に透過型グレーティングを光軸に対して４５°傾けて配置し、
入力信号光が、前記透過型グレーティングの一方の面に入射角４５°で入射し、前記透過型グレーティングを入射方向に対して直角に透過して一方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該一方の折り返し光学素子で折り返されて他方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該他方の折り返し光学素子で再度折り返されて前記透過型グレーティングの前記一方の面に入射角４５°で再度入射するように構成した、ダブルパスモノクロメータ。
【請求項２】
前記折り返し光学素子が台形プリズムである、請求項１のダブルパスモノクロメータ。
【請求項３】
入力信号光を分光する分光光学系と、分光された光を集光する集光光学系と、集光された光を受ける光素子と、を有する波長選択デバイスであって、
前記分光光学系が、
入射した光を直角に二回反射させて入射の向きとは逆向きに出射する折り返し光学素子をその入出射面同士を互いに向かい合わせて対称に二個配置するとともに、両折り返し光学素子の間に透過型グレーティングを光軸に対して４５°傾けて配置し、入力信号光が、前記透過型グレーティングの一方の面に入射角４５°で入射し、前記透過型グレーティングを入射方向に対して直角に透過して一方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該一方の折り返し光学素子で折り返されて他方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該他方の折り返し光学素子で再度折り返されて前記透過型グレーティングの前記一方の面に入射角４５°で再度入射するように構成したダブルパスモノクロメータである、波長選択デバイス。
【請求項４】
前記折り返し光学素子が台形プリズムである、請求項３の波長選択デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重化光伝送システムにおける波長分割技術に属するものであり、より詳細には、ダブルパスモノクロメータとこれを備えた波長選択デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
波長多重化光伝送システムは、光アドドロップ多重化装置（ＯＡＤＭ）、波長選択スイッチ等に代表される波長選択デバイスを備えている。波長選択デバイスは、入力信号光を分光する分光光学系を備えている。分光光学系には各種のものがあるが、波長多重化光伝送システムにおいては、ダブルパスモノクロメータが多く用いられる。ダブルパスモノクロメータは、入力信号光をグレーティング（回折格子）に二回入射させることによって、高い分解能を実現し得る。
【０００３】
従来のダブルパスモノクロメータとして、図３に示す特殊形状のプリズム２２を用いたものが知られている。このダブルパスモノクロメータ２１は、プリズム２２の入出射面２２ａに波長板２３と透過型グレーティング２４を重ねて平行に配置してなる。このダブルパスモノクロメータ２１では、入力信号光Ｓinは、透過型グレーティング２４の一方の面に入射角４５°で入射し、透過型グレーティング２４を入射方向に対して直角に透過し、波長板２３を透過してプリズム２２の入出射面２２ａに入射する。プリズム２２に入射した信号光は、プリズム２２内で二回反射して入出射面２２ａに戻り、波長板２３とプリズム２４を再度透過して出射される。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８３３７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図３に示した従来のダブルパスモノクロメータは、入力信号光に対し出力信号光が同じ向きに出射される構造にはなっていないため、その他の光学素子との光軸合わせが難しいという問題がある。また、プリズム２２内での光の反射角が４５°にならないので、いわゆる位相飛びの問題が発生する可能性がある。また、光が波長板２３を斜めに透過することになるため、光路長の調整が困難になる。すなわち、光が波長板２３を垂直に透過する場合に対し、波長板２３の厚さを１／√２だけ薄くしなければならない。また、入力信号光と出力信号光が波長板２３及び透過型グレーティング２４を互いに逆向きに透過するという問題がある。また、特殊形状のプリズム２２を用いているため、製造コストが高くなるという問題もある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、出力信号光を入力信号光と同じ向きに平行に出射する新規な構造のダブルパスモノクロメータとこれを備えた波長選択デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のダブルパスモノクロメータは、入射した光を直角に二回反射させて入射の向きとは逆向きに出射する折り返し光学素子をその入出射面同士を互いに向かい合わせて対称に二個配置するとともに、両折り返し光学素子の間に透過型グレーティングを光軸に対して４５°傾けて配置し、入力信号光が、前記透過型グレーティングの一方の面に入射角４５°で入射し、前記透過型グレーティングを入射方向に対して直角に透過して一方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該一方の折り返し光学素子で折り返されて他方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該他方の折り返し光学素子で再度折り返されて前記透過型グレーティングの前記一方の面に入射角４５°で再度入射するように構成した。
【０００８】
上記の構成によれば、入力信号光が透過型グレーティングに一方の面から入射角４５°で入射して透過分光された後、両折り返し光学素子で順次折り返されて、再度同一の透過型グレーティングに一方の面すなわち一回目の入射と同じ面から入射角４５°で入射して再度透過分光される。透過型グレーティングへの一回目の入射光軸と二回目の入射光軸は互いに直交するので、透過型グレーティングで二回透過分光されて出射される出力信号光は入力信号光に対して同じ向きに平行に出射される。透過型グレーティングはその片面のみに格子溝が形成されており、その分光特性が最良となる入射角は４５°であるので、入力信号光を透過型グレーティングの同一面に入射角４５°で二回繰り返し入射させて透過分光することにより、極めて高い分光特性を実現できる。
なお、ダブルパスモノクロメータは複数の波長成分からなる光を波長ごとに分光するものであるため、分光後の光の進む向きは波長ごとに異なる。この明細書における、分光後の光の進行方向、入反射角に関する記載は、主に中心波長の光についてのものである。
【０００９】
本発明のダブルパスモノクロメータにおいて、前記折り返し光学素子は台形プリズムであることが望ましい。折り返し光学素子として台形プリズムを用いることにより、ダブルパスモノクロメータを安価に製造できる。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の波長選択デバイスは、入力信号光を分光する分光光学系と、分光された光を集光する集光光学系と、集光された光を受ける光素子と、を有する波長選択デバイスにおいて、前記分光光学系が、入射した光を直角に二回反射させて入射の向きとは逆向きに出射する折り返し光学素子をその入出射面同士を互いに向かい合わせて対称に二個配置するとともに、両折り返し光学素子の間に透過型グレーティングを光軸に対して４５°傾けて配置し、入力信号光が、前記透過型グレーティングの一方の面に入射角４５°で入射し、前記透過型グレーティングを入射方向に対して直角に透過して一方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該一方の折り返し光学素子で折り返されて他方の折り返し光学素子の入出射面に垂直に入射し、当該他方の折り返し光学素子で再度折り返されて前記透過型グレーティングの前記一方の面に入射角４５°で再度入射するように構成したものである。
【００１１】
本発明の波長選択デバイスにおいて、前記折り返し光学素子は台形プリズムであることが望ましい。折り返し光学素子として台形プリズムを用いることにより、ダブルパスモノクロメータを安価に製造できるので、波長選択デバイスの製造コストを安価にできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、出力信号光を入力信号光と同じ向きに平行に出射する新規な構造のダブルパスモノクロメータとこれを備えた波長選択デバイスを製造コストを増大させることなく実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のダブルパスモノクロメータの実施形態を例示する概念図
【図２】本発明のダブルパスモノクロメータを備えた波長選択デバイスの実施形態を例示する概念図
【図３】従来のダブルパスモノクロメータを例示する概念図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明のダブルパスモノクロメータの実施形態を例示する概念図である。図中の矢印付きの線分は光の経路と向きを表している。また、丸囲み符号（１〜７）は、光の経路の順番を示している。
【００１５】
このダブルパスモノクロメータ１０は、入射した光を直角に二回反射させて入射の向きとは逆向きに出射する折り返し光学素子としての台形プリズム１１、１２をその入出射面（台形体の底面）１１ａ、１２ａ同士を互いに向かい合わせて対称に二個配置するとともに、両台形プリズム１１、１２の間に透過型グレーティング１３を光軸に対して４５°傾けて配置し、透過型グレーティング１３と一方の台形プリズム１１の入出射面１１ａとの間に波長板１４を設けて構成される。両台形プリズム１１、１２は、互いに同形・同寸で屈折率も同一のプリズムである。透過型グレーティング１３はその片面のみに格子溝が形成されている。波長板１４は、一方の台形プリズム１１の入出射面１１ａに対して平行に設けられている。
【００１６】
このダブルパスモノクロメータ１０は、入力信号光Ｓinが透過型グレーティング１３の一方の面１３ａに入射角４５°で入射するように、入力信号光Ｓinに光軸を合わせて設置される。入力信号光Ｓinは、透過型グレーティング１３を入射方向に対して直角に透過した後、波長板１４を垂直に透過して一方の台形プリズム１１の入出射面１１ａに垂直に入射する（丸囲み符号１、２）。そして、一方の台形プリズム１１の二つの傾斜面１１ｂ、１１ｃで順次直角に反射されることにより、一方の台形プリズム１１内にて逆向きに折り返されてその入出射面１１ａから出射する（丸囲み符号３、４）。一方の台形プリズム１１の入出射面１１ａからの出射光は、他方の台形プリズム１２の入出射面１２ａに垂直に入射する（丸囲み符号４）。そして、他方の台形プリズム１２の二つの傾斜面１２ｂ、１２ｃで順次直角に反射されることにより、他方の台形プリズム１２内にて逆向きに折り返されてその入出射面１２ａから出射する（丸囲み符号５、６）。他方の台形プリズム１２の入出射面１２ａからの出射光は、透過型グレーティング１３の前記一方の面１３ａに入射角４５°で再度入射して再度透過分光され、出力信号光Ｓoutとしてダブルパスモノクロメータ１０から出射される（丸囲み符号７）。
【００１７】
このダブルパスモノクロメータ１０では、透過型グレーティング１３への一回目の入射光軸と二回目の入射光軸は互いに直交するので、透過型グレーティング１３で二回透過分光されて出射される出力信号光Ｓoutは入力信号光Ｓinに対して同じ向きに平行に出射される。したがって、このダブルパスモノクロメータ１０によれば、その他の光学素子との光軸合わせを容易に行うことができる。また、透過型グレーティング１３はその片面のみに格子溝が形成されており、その分光特性が最良となる入射角は４５°であるので、入力信号光を透過型グレーティング１３の同一面に入射角４５°で二回繰り返し入射させて透過分光することにより、極めて高い分光特性を実現できる。また、光が波長板１４を直角に透過するため、光路長の調整が容易である。また、特殊形状のプリズム２２（図３）を使用せず、一般的な台形プリズム１１、１２を使用しているので、製造コストを低く抑えることができる。
【００１８】
図２は本発明のダブルパスモノクロメータを備えた波長選択デバイスの実施形態を例示する概念図である。図２には、波長選択デバイスの一例として、ＭＥＭＳミラーアレイ４を用いた波長選択スイッチ１が示されている。
この波長選択スイッチ１は、複数本の光ファイバＦが接続されたポート２と、ポート２からの入力信号光の光束断面形状を所望の形状に変形させるアナモルフィック・プリズムペア３と、アナモルフィック・プリズムペア３からの入力信号光を分光するダブルパスモノクロメータ１０と、ダブルパスモノクロメータ１０により分光された信号光をＭＥＭＳミラーアレイ４に集光させる集光レンズ５と、を有している。
【００１９】
ポート２は、少なくとも１つの入力ポート部と複数の出力ポート部とを有している。入力ポート部及び出力ポート部は、直線状に一列に並べて配置されている。そして、各ポート部に光ファイバＦが各々接続されている。各ポート部には、アナモルフィック・プリズムペア３に臨ませて図示しないコリメートレンズが設けられている。
アナモルフィック・プリズムペア３は、入射光をその光束断面における特定方向に縮小または拡大して出射する第１プリズム３-1と、第１プリズム３-1の出射光をその光束断面における前記特定方向に縮小または拡大して出射する第２プリズム３-2とからなる。
ＭＥＭＳミラーアレイ４は、ダブルパスモノクロメータ１０による光の分光方向に配列されたＭＥＭＳ構造の複数の可動ミラーを有し、それぞれの可動ミラーの角度をポート部の配列方向に変化させることにより、入力ポート部から入力された波長を任意の出力ポート部のいずれか一つに振り分ける働きをする。
ＭＥＭＳミラーアレイ４で反射された信号光は、集光レンズ５で集光され、ダブルパスモノクロメータ１０、アナモルフィック・プリズムペア３を経て出力信号光としてポート２に入射する。
【００２０】
上記のように、この実施形態の波長選択スイッチ１は、本発明のダブルパスモノクロメータ１０を用いたことにより、ポート２と、アナモルフィック・プリズムペア３と、ダブルパスモノクロメータ１０と、集光レンズ５と、ＭＥＭＳミラーアレイ４とを全て一つの直線上に配置してなる、光軸合わせをする上で極めて有利な構造の波長選択スイッチを実現している。これに対し、図３に示した従来のダブルパスモノクロメータを用いた場合、ダブルパスモノクロメータ１０において入射光軸と出射光軸が互いに直交することになるため、アナモルフィック・プリズムペア３と集光レンズ５０間の光軸合わせが難しくなる。
【００２１】
なお、本発明の波長選択デバイスの一例として、ＭＥＭＳミラーアレイ１５を備えた波長選択スイッチ１について説明したが、ＭＥＭＳミラーアレイ１５の代わりに、フォトダイオードアレイを用いれば、波長ごとに光信号を受信する波長選択受光器が得られる。
【符号の説明】
【００２２】
１  波長選択スイッチ（波長選択デバイス）
２  ポート
３  アナモルフィック・プリズムペア
４  ＭＥＭＳミラーアレイ（光素子）
５  集光レンズ
１０  ダブルパスモノクロメータ
１１  台形プリズム（折り返し光学素子）
１１ａ  入出射面
１２  台形プリズム（折り返し光学素子）
１２ａ  入出射面
１３  透過型グレーティング
１３ａ  一方の面
１４  波長板
【図１】
2012002717.tif 000003
【図２】
2012002717.tif 000004
【図３】
2012002717.tif 000005