(57)【要約】【課題】偏向部における中心波長ずれのポート依存性を補正し、通信品質を向上できる波長選択スイッチを提供する。【解決手段】少なくとも一つの入力ポート１０ａと、入力ポート１０ａから入力される波長多重された入力光を、波長毎の光に分散する分散部１５と、分散部１５により分散される波長毎の光を集光する集光素子１６と、集光素子１６により集光される波長毎の光をそれぞれ偏向する複数の偏向素子１８が配列された偏向部１７と、偏向部１７で偏向された波長毎の光を出力光として出力する少なくとも一つの出力ポート１０ｄと、入力ポート１０ａから入力される入力光の光路中に配置され、入力ポート１０ａの配置に基づいて生じる偏向素子１８に対する波長毎の光の偏向素子１８の配列方向における入射位置のずれを補正する入射位置ずれ補正素子２０と、を備える。【選択図】図１Ａ
2013142875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの入力ポートと、
該入力ポートから入力される波長多重された入力光を、波長毎の光に分散する分散部と、
該分散部により分散される前記波長毎の光を集光する集光素子と、
該集光素子により集光される前記波長毎の光をそれぞれ偏向する複数の偏向素子が配列された偏向部と、
該偏向部で偏向された前記波長毎の光を出力光として出力する少なくとも一つの出力ポートと、
前記入力ポートから入力される入力光の光路中に配置され、前記入力ポートの配置に基づいて生じる前記偏向素子に対する前記波長毎の光の前記偏向素子の配列方向における入射位置のずれを補正する入射位置ずれ補正素子と、
を備える、ことを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項２】
前記入力ポートから入力される前記入力光を平行光束として前記分散部へ導く平行光束形成素子を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の波長選択スイッチ。
【請求項３】
前記集光素子と、前記平行光束形成素子とは、同一部材である、
ことを特徴とする請求項２に記載の波長選択スイッチ。
【請求項４】
前記偏向素子上に集光される前記波長毎の光のスポットを楕円形状とするように、前記入力ポートから入力される前記入力光を整形するビーム整形光学系を備え、
前記平行光束形成素子は、前記ビーム整形光学系により整形された入力光を平行光束として前記分散部へ導く、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の波長選択スイッチ。
【請求項５】
前記入射位置ずれ補正素子は、前記ビーム整形光学系内に配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の波長選択スイッチ。
【請求項６】
前記分散部は、前記入力光を波長ごとの光に分散する分散素子と、該分散素子により分散される前記波長ごとの光を反射させて再び前記分散素子に入射させる反射素子と、を備え、
前記入射位置ずれ補正素子は、前記反射素子と一体に形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
【請求項７】
前記分散部は、前記入力光を波長ごとの光に分散する回折格子を備え、
前記入射位置ずれ補正素子は、前記回折格子と一体に形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
【請求項８】
前記回折格子は、前記入力ポート及び前記出力ポートの並ぶ方向に、前記入射位置ずれ補正素子として機能する格子ピッチの異なる複数の領域を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の波長選択スイッチ。
【請求項９】
前記入射位置ずれ補正素子は、前記集光素子と一体に形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
【請求項１０】
前記入射位置ずれ補正素子は、連続的な面から構成されている、
ことを特徴とする請求項９に記載の波長選択スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる波長の光を分岐させ、又は結合させることが可能な波長選択スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光波長多重通信に用いられる波長選択スイッチとして、例えば、特許文献１に記載されているように、少なくとも一つの入力ポート及び少なくとも一つの出力ポートにより構成される入出力ポートと、分散素子と、集光素子と、偏向器とを備えた装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の波長選択スイッチでは、ＭＥＭＳミラーアレイ（可動反射体）の形状を、少なくとも長波長側と短波長側で、分散素子の分散特性に合わせるように、異なった形状に形成している。これにより、波長多重光として、一定の周波数間隔ｄfを有する複数波長が入力された場合に、各々の波長の光が対応するＭＥＭＳミラーのほぼ中心に入射するようにしている。このときのＭＥＭＳミラー中心からのずれを、「中心波長ずれ」と呼ぶ。この中心波長ずれが大きくなると、透過帯域の減少等が生じ、波長選択スイッチとしての性能を損なうことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４４５３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
波長選択スイッチは、それぞれ、波長選択スイッチの異なる位置の入力ポートから光を入力し、異なる位置の出力ポートから出力する。典型的には、入力ポート及び出力ポートは、その端面が直列に配列され、波長選択スイッチ内へ光を入力又は出力する。そのため、入力ポート及び出力ポートを通る光の、入出力ポートの配列方向に関する光軸からの距離は、入力ポート及び出力ポート毎にそれぞれ異なっている。したがって、集光位置である偏向素子の偏向素子面上で、ポート毎の光軸からの距離に起因する中心波長ずれが生じる。言い換えれば、入出力ポートの配列方向の位置に依存して、中心波長ずれのポート依存性が生じる。この中心波長ずれのポート依存性は、入出力ポートが増加するに従って顕著になることは明らかである。
【０００６】
特許文献１では、中心波長ずれが生じることが波長選択スイッチの特性に影響を与えることが記載しているものの、入出力ポートが増加した場合に生じる中心波長ずれのポート依存性に関しては記載も示唆もない。実際、中心波長ずれのポート依存性に関して、効果をもつ構成とはなっていない。
【０００７】
このように、偏向素子面上で中心波長ずれのポート依存性が生じると、透過帯域幅の減少や、入力ポートと出力ポートとが光学的に共役な点からずれることから結合効率の低下が生じ、通信品質が劣化する。さらに、今後、１本の光ファイバを用いて、より高速に変調された光信号を多重化するためには、より広帯域な波長毎の透過帯域幅が必要とされる。そのため、中心波長ずれのポート依存性をより小さくすることが要求される。
【０００８】
したがって、上述した観点に着目してなされた本発明の目的は、偏向部における中心波長ずれのポート依存性を補正し、通信品質を向上できる波長選択スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明に係る波長選択スイッチは、
少なくとも一つの入力ポートと、
該入力ポートから入力される波長多重された入力光を、波長毎の光に分散する分散部と、
該分散部により分散される前記波長毎の光を集光する集光素子と、
該集光素子により集光される前記波長毎の光をそれぞれ偏向する複数の偏向素子が配列された偏向部と、
該偏向部で偏向された前記波長毎の光を出力光として出力する少なくとも一つの出力ポートと、
前記入力ポートから入力される入力光の光路中に配置され、前記入力ポートの配置に基づいて生じる前記偏向素子に対する前記波長毎の光の前記偏向素子の配列方向における入射位置のずれを補正する入射位置ずれ補正素子と、
を備える、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、入射位置ずれ補正素子を用いて、入力ポートの配置に基づいて生じる、偏向素子面上での中心波長ずれのポート依存性を補正するようにしたので、偏向素子面上での中心波長ずれが補正され、通信品質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】第１実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を概略的に示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの波長選択スイッチの上面図である。
【図２Ａ】第１実施の形態の波長選択スイッチの具体的構成の一例を示す上面図である。
【図２Ｂ】第１実施の形態の波長選択スイッチの具体的構成の他の例を示す上面図である。
【図３】第１実施の形態の波長選択スイッチにおけるビーム整形光学系の機能を説明するための図である。
【図４Ａ】第１実施の形態の波長選択スイッチの構成において、入射位置ずれ補正素子が無い場合のビーム整形光学系及び偏向部の近傍でのビームの挙動を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａの構成により生じる偏向素子面上での入射ビームの中心波長ずれを示す図である。
【図４Ｃ】第１実施の形態の波長選択スイッチにおけるビーム整形光学系及び偏向部の近傍でのビームの挙動を示す図である。
【図４Ｄ】第１実施の形態の波長選択スイッチにおける入射位置ずれ補正素子の他の配置例を示す図である。
【図５Ａ】第１実施の形態の波長選択スイッチにおける入射位置ずれ補正素子の一例の構成を模式的に示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａの入射位置ずれ補正素子の入出力ポートの高さに対する屈折面の中央部からの頂角の変化を示す図である。
【図６Ａ】第１実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘｚ面内での入射角度のシミュレーション結果を示す図である。
【図６Ｂ】第１実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｙ軸方向への入射位置ずれのシミュレーション結果を示す図である。
【図６Ｃ】第１実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘ軸方向への入射位置ずれ（中心波長ずれ）のシミュレーション結果を示す図である。
【図７Ａ】第２実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの入射位置ずれ補正素子の一例の構成を模式的に示す斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの入射位置ずれ補正素子の反射面角度を示す図である。
【図８Ａ】第２実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘｚ面内での入射角度のシミュレーション結果を示す図である。
【図８Ｂ】第２実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｙ軸方向への入射位置ずれのシミュレーション結果を示す図である。
【図８Ｃ】第２実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘ軸方向への入射位置ずれ（中心波長ずれ）のシミュレーション結果を示す図である。
【図９Ａ】第３実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの入射位置ずれ補正素子の一例の構成を示す正面図である。
【図９Ｃ】図９Ｂの入射位置ずれ補正素子の部分拡大斜視図である。
【図９Ｄ】図９Ｂの入射位置ずれ補正素子の回折格子のピッチ変化（相対値）を示す図である。
【図１０Ａ】第３実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘｚ面内での入射角度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０Ｂ】第３実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｙ軸方向への入射位置ずれのシミュレーション結果を示す図である。
【図１０Ｃ】第３実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘ軸方向への入射位置ずれ（中心波長ずれ）のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１Ａ】第４実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの入射位置ずれ補正素子の一例の構成を示す斜視図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｂの入射位置ずれ補正素子の面法線角度の相対値を示す図である。
【図１２Ａ】入射位置ずれ補正機能のない場合の球面ミラー形状を示す図である。
【図１２Ｂ】入射位置ずれ補正機能を有する場合の球面ミラー形状を説明するための図である。
【図１３】第４実施の形態の波長選択スイッチにおける入射位置ずれ補正素子の作用を説明するための図である。
【図１４Ａ】第４実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘｚ面内での入射角度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４Ｂ】第４実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｙ軸方向への入射位置ずれのシミュレーション結果を示す図である。
【図１４Ｃ】第４実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘ軸方向への入射位置ずれ（中心波長ずれ）のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５Ａ】第５実施の形態に係る波長選択スイッチの入射位置ずれ補正素子の一例を示す斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの入射位置ずれ補正素子の面法線角度の相対値を示す図である。
【図１６Ａ】第５実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘｚ面内での入射角度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６Ｂ】第５実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｙ軸方向への入射位置ずれのシミュレーション結果を示す図である。
【図１６Ｃ】第５実施の形態の波長選択スイッチにおける入出力ポートの高さに対する偏向素子面上での入力光のｘ軸方向への入射位置ずれ（中心波長ずれ）のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のある態様に係る実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１３】
（第１実施の形態）
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ第１実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を概略的に示す側面図及び上面図である。波長選択スイッチは、入出力部１０、マイクロレンズアレイ１１、入射位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２及び１３、平行光束形成素子を構成するレンズ１４、分散素子（回折格子）を有する分散部１５、集光素子を構成するレンズ１６、偏向部を構成する偏向器１７を含んで構成される。
【００１４】
図１Ａ及び図１Ｂに示す構成は、光学的機能を示すための模式図であり、より具体的には図２Ａあるいは図２Ｂに示す上面図のような構成となっている。つまり、図１Ａ及び図１Ｂのレンズ１４及び１６は、図２Ａでは同一の集光ミラー１００で構成されており、図２Ｂでは同一の集光レンズ１１０で構成されている。
【００１５】
分散部１５は、図１Ａ及び図１Ｂに示すような、分散面上に第１の方向（ｙ方向）に平行な格子が形成された透過型の回折格子から構成されてもよいし、図２Ａ及び図２Ｂに示すような、透過型の回折格子２００及び反射ミラー２１０を含むリットマンメトカルフ構成となっていてもよい。また、図示しないが反射型の回折格子であってもよい。分散部１５は、波長毎の光の分解性能が高く、より分散角が大きいものが望ましい。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂにおいて、入出力部１０は、アレイ状に配置された光ファイバにより構成される入力ポート１０ａ〜１０ｃ，１０ｅ及び出力ポート１０ｄを備える。入力ポート１０ａ〜１０ｃ，１０ｅ及び出力ポート１０ｄは、それぞれ、波長選択スイッチの外部からの波長多重された信号光を入力させ、また、外部へ信号光を出力させるものである。以下、説明の便宜上、入力ポート１０ａ〜１０ｃ，１０ｅ及び出力ポート１０ｄを、適宜、入出力ポート１０ａ〜１０ｅとまとめて表記する。
【００１７】
各光ファイバの一端は、波長選択スイッチ内にあり、他端は外部機器と接続される。入出力ポートの数は、例えば１０以上であり、図１Ａにおいては、便宜上、入出力ポート１０ｃを中心とする５つの入出力ポート１０ａ〜１０ｅのみを図示している。
【００１８】
また、各入出力ポート１０ａ〜１０ｅとマイクロレンズアレイ１１内の各マイクロレンズとは対になっている。マイクロレンズは、対応する入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力される光を、平行光束に変換し、また、入出力ポート１０ｄに向けて出力される平行光束を入出力ポート１０ｄの光ファイバに結合させる。
【００１９】
以下において、入出力ポート１０ａ〜１０ｅ及びマイクロレンズアレイ１１を透過した平行光束の進行方向を光軸方向（ｚ方向：図１Ａにおいて水平方向）とする。この光軸方向は、シリンドリカルレンズ１２，１３及びレンズ１４からなる光学系の光軸方向でもある。また、入出力ポート１０ａ〜１０ｅ及びマイクロレンズアレイ１１の配列方向を、第１の方向（ｙ方向：図１Ａにおいてｚ方向と直交する方向）とする。さらに、ｚ方向及びｙ方向のそれぞれに直交する方向を、第２の方向（ｘ方向）と呼ぶ。なお、現実の波長選択スイッチの光路中に、光路を折り曲げるために、図示しないミラー、プリズム等の偏向部材が配置されている場合には、ｘ方向及びｙ方向との説明は、そのような偏向部材が無いものとした仮想的な光学系を前提として用いられることとする。
【００２０】
シリンドリカルレンズ１２は、ｙ方向に光束を縮める、すなわち、ｙ方向に屈折力を有するレンズである。シリンドリカルレンズ１２によるｙ方向の焦点距離は、ｆ１である。シリンドリカルレンズ（アナモルフィックレンズ）１３は、ｘ方向に光束を縮める、すなわち、ｘ方向にのみ屈折力を有するレンズである。シリンドリカルレンズ１３は、ｘ方向の焦点位置が、シリンドリカルレンズ１２によるｙ方向の集光位置と一致するように配置される。すなわち、シリンドリカルレンズ１３の焦点距離は、シリンドリカルレンズ１２の焦点距離ｆ１よりも短い。これにより、マイクロレンズアレイ１１によって平行光束となった入力光は、入射位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２及びシリンドリカルレンズ１３を経て、ほぼ一次集光面Ｓｆ上に集光される。なお、入射位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２及びシリンドリカルレンズ１３は、ビーム整形光学系２５を構成する。
【００２１】
入射位置ずれ補正素子２０は、ｘ方向に頂角を持つ透過型の光学素子である。このｘ方向の頂角は、ｙ方向の位置に依存して変化する。入射位置ずれ補正素子２０は、シリンドリカルレンズ１３の前側焦点距離ｆ２の位置に一致するように配置される。
【００２２】
レンズ１４の前側焦点位置は、入射位置ずれ補正素子２０、シリンドリカルレンズ１２及びシリンドリカルレンズ１３による入力光の焦点位置と一致する。言い換えれば、レンズ１４は、前側焦点位置が一次集光面Ｓｆ上に位置する。さらに、シリンドリカルレンズ１２，１３及びレンズ１４を含む光学系の光軸は、例えば、入出力ポート１０ｃを通るように配置される。
【００２３】
また、分散部１５は、一次集光面Ｓｆとレンズ１４との距離と、レンズ１４と分散部１５の分散（回折）面との距離とが、共に等しくレンズ１４の焦点距離ｆ３となる位置に配置される。
【００２４】
図１Ｂに示すように、レンズ１４を透過した入力光は、平行光束となって分散部１５に入射し、分散部１５の分散面上でｘ方向に波長毎に異なる角度で回折される。すなわち、分散部１５は、入力光を、当該入力光に含まれる波長毎の光に分離する。なお、簡単のために、図１Ａでは、入出力部１０から偏向器１７に至るｚ方向の光路を、直線的に示している。さらに、レンズ１６及び偏向器１７は、分散部１５の分散面からレンズ１６までの距離と、レンズ１６から偏向器１７の偏向素子１８の偏向素子面（ミラー面）までの距離とが、それぞれ、レンズ１６の焦点距離ｆ４となるように配置される。
【００２５】
これにより、図１Ｂに示すように、分散部１５で分散された波長毎の光は、レンズ１６により互いに平行な収斂光束となって、各波長に対応した偏向素子１８ａ〜１８ｅに略垂直に入射される。また、図１Ａに示すように、一次集光面Ｓｆ上の集光点を通過した入力光は、分散部１５で分散された後、ｙｚ平面内でレンズ１６の光軸と偏向素子１８の偏向素子面とが交わる高さ位置に集光される。このことは、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅの何れから入力された入力光も、同じ高さ位置の偏向素子１８（波長に応じて偏向素子１８ａ〜１８ｅのいずれか）に集光されることを意味する。
【００２６】
偏向器１７は、例えば、ＭＥＭＳミラーアレイであり、偏向素子１８は、ＭＥＭＳミラーアレイを構成するマイクロミラーである。偏向素子１８は、分離される波長に対応して、レンズ１６の光軸の高さ位置に、並列に配置される。偏向素子１８は、それぞれのミラーを独立に制御して傾きを変えることができる。特に、図１Ａにおけるｙｚ平面内での傾きを変えることにより、入射した波長毎の光を入射方向とは異なる高さ方向へ反射させることができる。なお、図１Ｂに示すように、ｙ方向から見たとき、波長毎の光は偏向素子１８ａ〜１８ｅに垂直に入射し、垂直に反射されるのが望ましい。
【００２７】
なお、マイクロミラーの傾き制御方向は、ｙｚ平面内に限るものではない。例えば、ｙｚ平面に傾く際の回転軸と直交する回転軸について傾きを与えることもできる。この傾きを与えることによって、ｙ方向から見たとき、マイクロミラーに入射する波長の光を、入射方向とは異なる方向へ反射させて、隣接する入力ポートから出力ポートへのクロストークを抑制して任意の光減衰を与えることができる。また、図１Ｂにおいては、偏向素子１８を５つのみ図示されているが、偏向素子１８の数は、５つに限定されない。
【００２８】
偏向素子１８ａ〜１８ｅにより反射された波長毎の光は、それぞれレンズ１６を通り分散部１５で回折され、入力光と反対方向の光路を経て、入出力部１０のうち入力用に用いられた以外の入出力ポート１０ｄに出力される。
【００２９】
なお、何れの入出力ポート１０ａ〜１０ｅを入力用又は出力用として用いるかは、適宜設計することが可能である。すなわち、入出力ポート１０ａのみを入力用として用いて、それ以外の入出力ポートを出力用に用いてもよいし、入力用のポートと、出力用のポートとを複数ずつ設けても良い。図１Ａ及び図１Ｂでは、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅが入力ポートであり、入出力ポート１０ｄが出力ポートである場合において、入出力ポート１０ａから波長多重された入力光が入力され、特定の波長の出力光が入出力ポート１０ｄから出力される場合を図示している。
【００３０】
図１Ａにおいて、入出力ポート１０ａは、シリンドリカルレンズ１２，１３及びレンズ１４による光学系の光軸からの距離（像高）がＹ１である。入出力ポート１０ａからの入力光は、図１Ａにおいて実線で示されるように、ビーム整形光学系２５によって、一次集光面Ｓｆ上に集光した後、レンズ１４により光軸からの距離がＹ２の平行光となり、分散部１５により波長毎に分散され、レンズ１６を通り、それぞれ波長毎に偏向素子１８ａ〜１８ｅに集光される。
【００３１】
ここで、偏向素子１８ａ〜１８ｅに入力した光のうち、少なくとも１つの特定波長の光を入出力ポート１０ｄから出力する場合は、対応する偏向素子１８の偏向方向を制御して、図１Ａに破線で示すように、特定波長の光を所定の方向に反射させる。偏向素子１８によって反射された特定波長の光は、レンズ１６を通り、分散部１５、レンズ１４、ビーム整形光学系２５及びマイクロレンズアレイ１１の対応するマイクロレンズを経て、入出力ポート１０ｄから出力される。同じ入出力ポート１０ｄに出力する波長の光が複数ある場合は、それら複数の波長の光が分散部１５で合波される。
【００３２】
次に、ビーム整形光学系２５の機能について、図３を参照して説明する。図３は、図１の入出力ポート１０ａ〜１０ｅから集光点近傍まで、及び偏向素子１８の近傍におけるビームの挙動を説明するための図である。この図では、入出力ポート１０ａ及び入出力ポート１０ｃが、ともに入力用ポートとして用いられる。
【００３３】
まず、本実施の形態では、屈折力がｙ方向のシリンドリカルレンズ１２と屈折力がｘ方向のシリンドリカルレンズ１３とを、光路上の位置を異ならせて配置し、シリンドリカルレンズ１３に、より大きな屈折力を持たせている。すなわち、この光学系は、ｘ方向により大きな開口数を有する。そのため、一次集光面Ｓｆ上では、入出力ポート１０ｃからの入力光が、図３に実線で示すように楕円形状スポットＢ１となる。この楕円形状スポットＢ１は、レンズ１４及び１６により、図３に実線で示すように、共役な関係にある偏向素子面Ｓｍ上に、楕円形状スポットＢ２として結像される。
【００３４】
本実施の形態において、レンズ１４及び１６は、同一素子から構成されているので、楕円形状スポットＢ1及びＢ２は等倍の共役関係にあり、ほぼ同一の形状となる。より厳密には、ｙ方向の倍率は１倍であるが、ｘ方向の倍率については、分散部１５にリトロー以外の入射角度で入射した光はビーム整形されるため、１倍から若干ずれる。このスポットは、分散部１５によって波長毎に分離されているので、複数のスポットが波長の分離方向である水平方向に並列に並ぶことになる。
【００３５】
ここで、波長選択スイッチでより多くの波長の切り換えを行うためには、入力光に含まれる波長毎の光の周波数間隔をより狭くすることが必要となる。特に、占有波長帯域幅が狭くなる５０ＧＨｚスペーシングでは、より波長の分離方向に狭い偏向素子１８を用いて、より幅の狭いスポットを集光させる必要がある。本実施の形態におけるように、ビーム整形光学系２５を用いて、偏向素子面Ｓｍ上におけるビームのスポット形状を分散部１５の分散方向に短軸を有する楕円形状に整形することによって、波長の分解度を高め、異なる波長の光が同一の偏向素子１８に入射することによるクロストークの発生を防止することができる。
【００３６】
また、入射位置ずれ補正素子２０は、レンズ１６によって生じる中心波長ずれのポート依存性を補正する機能を有する。
【００３７】
ここで、入射位置ずれ補正素子２０を有しない場合、分散部１５から出射されるそれぞれの波長ごとに分かれた光は、レンズ１６の収差に従って中心波長ずれのポート間依存性を生じる。図４Ａは、入射位置ずれ補正素子２０が無い構成でのビーム整形光学系２５及び偏向部１７の近傍でのビームの挙動を示す図である。
【００３８】
この場合、偏向素子面Ｓｍ上において、軸外ポートからの光は、軸上ポートからの光に対してｘ方向にずれた位置に入射することになる。つまり、波長ごとに分かれた光は、レンズ１６の光軸に対し同じ方向に偏心して入射することになる。その結果、中心波長ずれは、図４Ｂに示すように、全ての波長について同一方向（偏向素子１８の配列方向）に生じる傾向にある。この中心波長ずれは、ポートの高さに依存し、ポート数が増加するに従って顕著になることは明らかである。そして、中心波長ずれは、透過帯域の劣化、入出力ポートの光学的共役関係がくずれることによる結合効率の劣化、結合しない光の他の入出力ポートへのクロストークの発生等、波長選択スイッチの通信品質の劣化を招くことになる。
【００３９】
本実施の形態においては、このような中心波長ずれのポート依存性を補正するため、入射位置ずれ補正素子２０が設けられている。図４Ｃは、入射位置ずれ補正素子２０を有する本実施の形態における構成でのビーム整形光学系２５及び偏向部１７の近傍でのビームの挙動を示す図である。かかる構成において、軸外ポートからの光は、シリンドリカルレンズ１３の前側焦点位置に設置された入射位置ずれ補正素子２０を出射する際に、ｘｚ面内において軸上ポートからの光とは異なる角度に偏向される。そのため、軸外ポートからの光は、シリンドリカルレンズ１３から出射する際、軸上ポートからの光とｘｚ面内の角度は同様であるが、ｘ軸方向にずれた位置で一次集光面Ｓｆに入射することになる。
【００４０】
ここで、１つの波長の光だけを抜き出して考えると、一次集光面Ｓｆと偏向素子面Ｓｍとは共役な関係にあるため、一次集光面Ｓｆ面上においてスポットをｘ軸方向へ平行移動させることは、偏向素子面Ｓｍ上でｘ軸方向（偏向素子１８の配列方向）へのスポットの平行移動を生じさせることになる。これにより、後段の光学系で生じる中心波長ずれのポート依存性を補正することが可能である。また、入射位置ずれ補正素子２０をシリンドリカルレンズ１３の前側焦点位置に設けているため、一次集光面Ｓｆへのｘｚ面内での入射角度への影響は小さい。そのため、偏向素子面Ｓｍにおいてもｘｚ面内での入射角度はほとんど影響を受けない。
【００４１】
なお、入射位置ずれ補正素子２０は、図４Ｄに示すように、シリンドリカルレンズ１３の前側焦点位置より前方に配置することも可能である。この場合、各入出力ポートから入力された光は、シリンドリカルレンズ１２の作用により、一次集光面Ｓｆに向かってｙ軸方向に集光していく。そのため、シリンドリカルレンズ１２に近い位置に入射位置ずれ補正素子２０を設けることで、各入出力ポートからの光がより分離された状態で、各々のポートからの光に補正効果を作用させることが可能となる。ただし、この場合は、同時に偏向素子面Ｓｍへのｘｚ面内での入射角度変化αを生じさせるため、偏向素子の特性によって決まる入射角度の許容範囲でのみ補正効果が可能となる。なお、偏向素子に対する入射角度の許容範囲を満たせば、入射位置ずれ補正素子２０をシリンドリカルレンズ１３の前側焦点位置より後方に配置することも可能である。本明細書においては、この入射位置ずれ補正素子２０の配置範囲を、シリンドリカルレンズ１３の前側焦点位置近傍と呼ぶこととする。なお、より最適には、シリンドリカルレンズ１３の前側焦点位置と後側焦点位置とが離れるように、シリンドリカルレンズ１３を構成するのがよい。
【００４２】
次に、入射位置ずれ補正素子２０の具体的構成例について説明する。
【００４３】
図５Ａは、図１の入射位置ずれ補正素子２０の一例の構成を示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの入射位置ずれ補正素子２０の入出力ポートの高さ（横軸）に対する屈折面の中央部からの頂角の変化（縦軸）を示す図である。なお、図５Ａは、５つの入出力ポートに対応する構成を模式的に示し、図５Ｂは、実際に設けられる１０以上の入出力ポートのなかの代表的な入出力ポートに対応する頂角の変化を示す。この入射位置ずれ補正素子２０は、ガラス等の光透過性部材で構成されている。図５Ａにおいて、手前側は入出力ポートごとに異なる中心波長ずれ補正効果を与えるための面であり、その背面側は平面となっている。実際には、平面側を入出力ポート側に向けるのがよい。
【００４４】
また、入射位置ずれ補正素子２０は、ｘｚ面内の頂角が第１の方向（ｙ方向）の位置により離散的に異なっている。より具体的には、それぞれの入出力ポートからの光は、それぞれ一様な頂角の位置に入射するが、異なる入出力ポートからの光は、異なる頂角を有する面に入射するように、それぞれ異なる入出力ポート１０ａ〜１０ｅに対応する屈折面の境界に段差が設けられて構成されている。これにより、光軸からｙ方向に離れた位置を通る光束の偏向素子面Ｓｍへの入射位置を、後段の光学系によって生じる中心波長ずれが相殺される方向にずらしている。また、入射位置ずれ補正素子２０は、光軸に対しｙ方向に対称な構成となっているのが望ましい。
【００４５】
図６Ａ〜図６Ｃは、入出力ポートの高さ（横軸）に対する偏向素子面Ｓｍ上での入力光の、ｘｚ面内の入射角度（図６Ａ）、ｙ軸方向への入射位置ずれ（図６Ｂ）、ｘ軸方向への入射位置ずれ（図６Ｃ）のそれぞれのシミュレーション結果を示す図である。なお、図６Ａ〜図６Ｃにおいて、実線は図５Ａ及び図５Ｂで示した入射位置ずれ補正素子２０を用いた場合のシミュレーション結果を示し、破線は入射位置ずれ補正素子２０を用いずに後段に同じ光学系を配置した場合のシミュレーション結果を示している。また、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、縦軸はそれぞれ設計の許容値を１として規格化して相対的に表したものであり、絶対的な値を示しているものではない。図６Ａ〜図６Ｃから明らかなように、入射位置ずれ補正素子２０によって、図６Ｃに示す入射位置ずれ（中心波長ずれ）のみを、図６Ａ及び図６Ｂに示す他の特性に影響を与えることなく効果的に補正することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態に係る波長選択スイッチは、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を、いずれの入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力されたかに係らず、各偏向素子１８の偏向素子面で中心波長ずれが生じないように補正して集光させる入射位置ずれ補正素子２０を備えている。これにより、分散部１５によって分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。したがって、中心波長ずれによって生じる透過帯域の劣化、入出力ポートの光学的共役関係がくずれることによる結合効率の劣化、結合しない光の他の入出力ポートへのクロストークを抑制でき、通信品質を高めることができる。
【００４７】
また、入射位置ずれ補正素子２０は、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を、一次集光面Ｓｆにいったん集光させるビーム整形光学系２５内に設けられるので、小型に構成することができる。
【００４８】
また、集光ミラー１００または集光レンズ１１０は、図１Ａ及び図１Ｂのレンズ１４及び１６と同等の機能を奏している。このような配置により、分散部１５の前段と後段とで同じ光学素子により、光を収束・平行化できる。このため、異なるレンズ素子の物理的な干渉を回避させるために、入出力ポートの並ぶ方向に垂直な面内における装置サイズを増大させる必要がない。また、物理的な干渉を回避させる必要がないため、分散素子の選択の自由度が大きくなる。
【００４９】
（第２実施の形態）
図７Ａは、第２実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。本実施の形態に係る波長選択スイッチは、図２Ａに示した構成において、入射位置ずれ補正素子２０の機能と、リットマンメトカルフ構成の分散部１５を構成する反射ミラー２１０の機能とを、１つの入射位置ずれ補正素子２１に持たせたものである。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図７Ｂは、図７Ａの入射位置ずれ補正素子２１の一例の構成を示す斜視図である。図７Ｃは、図７Ｂの入射位置ずれ補正素子２１の入出力ポートの高さ（横軸）に対する反射面角度（縦軸）を示す図である。なお、図７Ｂは、５つの入出力ポートに対応する構成を模式的に示し、図７Ｃは、実際に設けられる１０以上の入出力ポートのなかの代表的な入出力ポートに対応する頂角の変化を示す。この入射位置ずれ補正素子２１は、反射面のｘｚ面内の法線方向が、第１の方向（ｙ方向）の位置により離散的に異なっている。より具体的には、それぞれの入出力ポートからの光は、それぞれ一様なｘｚ面内の法線方向の位置に入射するが、異なる入出力ポートからの光は、異なるｘｚ面内の法線方向を有する面に入射するように、それぞれ異なる入出力ポート１０ａ〜１０ｅに対応する反射面の境界に段差が設けられて構成されている。これにより、光軸からｙ方向に離れた位置を通る光束の偏向素子面Ｓｍへの入射位置を、中心波長ずれが相殺される方向にずらしている。また、入射位置ずれ補正素子２１は、光軸に対しｙ方向に対称な構成となっているのが望ましい。
【００５１】
次に、入射位置ずれ補正素子２１の作用について説明する。図１Ａに示したように、偏向器１７及び分散部１５は、レンズ１６に対してそれぞれｆ４の距離に設けられている。そのため、偏向器１７の位置における位置ずれは、分散部１５における角度ずれに相当する。したがって、本実施の形態において、分散部１５の入射位置ずれ補正素子２１の反射面角度を、入出力ポート１０ａ〜１０ｅに対応するように変化させることで、第１実施の形態と同様の補正効果を得ることが可能となる。
【００５２】
図８Ａ〜図８Ｃは、入出力ポートの高さ（横軸）に対する偏向素子面Ｓｍ上での入力光の、ｘｚ面内の入射角度（図８Ａ）、ｙ軸方向への入射位置ずれ（図８Ｂ）、ｘ軸方向への入射位置ずれ（図８Ｃ）のそれぞれのシミュレーション結果を示す図である。なお、図８Ａ〜図８Ｃにおいて、実線は図７Ｂで示した入射位置ずれ補正素子２１を用いた場合のシミュレーション結果を示し、破線は入射位置ずれ補正素子２１を用いないこと以外は同じ光学系を配置した場合のシミュレーション結果を示している。また、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、縦軸はそれぞれ設計の許容値を１として規格化して相対的に表したものであり、絶対的な値を示しているものではない。図８Ａ〜図８Ｃから明らかなように、入射位置ずれ補正素子２１によって、図８Ｃに示す入射位置ずれ（中心波長ずれ）のみを、図８Ａ及び図８Ｂに示す他の特性に影響を与えることなく効果的に補正できる。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る波長選択スイッチは、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を、いずれの入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力されたかに係らず、各偏向素子１８の偏向素子面Ｓｍで中心波長ずれが生じないように補正して集光させる入射位置ずれ補正素子２１を備えている。これにより、第１実施の形態の場合と同様に、分散部１５によって分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面Ｓｍ上に高い精度で集光させることができる。したがって、第１実施の形態の場合と同様に、中心波長ずれによって生じる透過帯域の劣化、入出力ポートの光学的共役関係がくずれることによる結合効率の劣化、結合しない光の他の入出力ポートへのクロストークを抑制でき、通信品質を高めることができる。
【００５４】
また、本実施の形態においては、リットマンメトカルフ構成の分散部１５の要素として機能するミラーに、入射位置ずれ補正素子の機能を付加しているので、部品点数の増加を伴わない構成となっている。また、分散部１５において、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光は、ｙｚ面内にほぼ平行に入射するため、入力光の分離度を高くできる。これにより、入力光の一部が他の入出力ポートに対応する反射面部分に入射するのを、より高い精度で抑制できるので、意図しないクロストークを抑制することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態において、入射位置ずれ補正素子２１は、集光ミラー１００（図１Ａのレンズ１６）からｆ４だけ離れた分散部１５近傍において、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光のそれぞれに、ｘｚ面内の角度変化を付加すればよい。したがって、回折格子２００の屈折面の角度をポートごとに変えてもよいし、第１実施の形態で示したような屈折型の素子を分散部１５に追加してもよい。
【００５６】
（第３実施の形態）
図９Ａは、第３実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。本実施の形態に係る波長選択スイッチは、図２Ａに示した構成において、入射位置ずれ補正素子２０の機能と、リットマンメトカルフ構成の分散部１５を構成する回折格子２００の機能とを、１つの入射位置ずれ補正素子２２に持たせたものである。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図９Ｂ及び図９Ｃは、図９Ａの入射位置ずれ補正素子２２の一例の構成を示す正面図及び部分拡大斜視図である。また、図９Ｄは、入射位置ずれ補正素子２２の入出力ポートの高さ（横軸）に対する回折格子のピッチ変化を相対値（縦軸）で示す図である。なお、図９Ｂは、５つの入出力ポートに対応する構成を模式的に示し、図９Ｄは、実際に設けられる１０以上の入出力ポートのなかの代表的な入出力ポートに対応するピッチ変化を示す。この入射位置ずれ補正素子２２は、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、ｙ軸方向に複数の領域を有し、それぞれの領域ごとに回折格子のピッチｐが異なっている。また、それぞれの領域内は一定のピッチｐからなる回折格子により構成されている。より具体的には、それぞれの入出力ポートからの光はそれぞれ一様な領域に入射するが、異なる入出力ポートからの光は異なる領域に入射するように構成されている。また、それぞれ異なる入出力ポート１０ａ〜１０ｅに対応する領域の境界では、格子形状が不連続になっている。これにより、光軸から第１の方向（ｙ方向）に離れた位置を通る光束の偏向素子面Ｓｍへの入射位置を、中心波長ずれが相殺される方向にずらしている。なお、入射位置ずれ補正素子２２は、光軸に対しｙ方向に対称な構成となっているのが望ましい。
【００５８】
次に、入射位置ずれ補正素子２２の作用について説明する。図１Ａに示したように、偏向器１７及び分散部１５は、レンズ１６に対してそれぞれｆ４の距離に設けられている。そのため、偏向器１７の位置における位置ずれは、分散部１５における角度ずれに相当する。したがって、本実施の形態において、分散部１５の入射位置ずれ補正素子２２の反射面角度を、入出力ポート１０ａ〜１０ｅに対応するように変化させることで、第１実施の形態と同様の補正効果を得ることが可能となる。
【００５９】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、入出力ポートの高さ（横軸）に対する偏向素子面Ｓｍ上での入力光の、ｘｚ面内の入射角度（図１０Ａ）、ｙ軸方向への入射位置ずれ（図１０Ｂ）、ｘ軸方向への入射位置ずれ（図１０Ｃ）のそれぞれのシミュレーション結果を示す図である。なお、図１０Ａ〜図１０Ｃにおいて、実線は図９Ｂ及び図９Ｃに示した入射位置ずれ補正素子２２を用いた場合のシミュレーション結果を示し、破線は入射位置ずれ補正素子２２を用いないこと以外は同じ光学系を配置した場合のシミュレーション結果を示している。また、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、縦軸はそれぞれ設計の許容値を１として規格化して相対的に表したものであり、絶対的な値を示しているものではない。図１０Ａ〜図１０Ｃから明らかなように、入射位置ずれ補正素子２２によって、図１０Ｃに示す射位置ずれ（中心波長ずれ）のみを、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す他の特性に影響を与えることなく効果的に補正することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態に係る波長選択スイッチは、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を、いずれの入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力されたかに係らず、各偏向素子１８の偏向素子面で中心波長ずれが生じないように補正して集光させる入射位置ずれ補正素子２２を備えている。これにより、上記実施の形態の場合と同様に、分散部１５によって分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面上に高い精度で集光させることができる。したがって、上記実施の形態の場合と同様に、中心波長ずれによって生じる透過帯域の劣化、入出力ポートの光学的共役関係がくずれることによる結合効率の劣化、結合しない光の他の入出力ポートへのクロストークを抑制でき、通信品質を高めることができる。
【００６１】
また、本実施の形態においては、リットマンメトカルフ構成の分散部１５の要素として機能する回折格子に、入射位置ずれ補正素子の機能を付加しているので、部品点数の増加を伴わない構成となっている。また、分散部１５において、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光は、ｙｚ面内にほぼ平行に入射するため、入力光の分離度を高くできる。これにより、入力光の一部が他の入出力ポートに対応する反射面部分に入射するのを、より高い精度で抑制できるので、意図しないクロストークを抑制することができる。
【００６２】
更に、回折格子は、一般に、マスクを使用したリソグラフィ技術や、マスタを使用して作製されるので、一度条件を設定することで、外形形状を制御する場合よりも、再現性よくかつ容易に、領域ごとのピッチｐの相対値が一定の入射位置ずれ補正素子２２を作製することが可能となる。
【００６３】
（第４実施の形態）
図１１Ａは、第４実施の形態に係る波長選択スイッチの構成を示す上面図である。本実施の形態に係る波長選択スイッチは、図２Ａに示した構成において、入射位置ずれ補正素子２０の機能と、集光ミラー１００の機能とを、１つの入射位置ずれ補正素子２３に持たせたものである。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図１１Ｂは、図１１Ａの入射位置ずれ補正素子２３の一例の構成を示す斜視図である。また、図１１Ｃは、図１１Ｂの入射位置ずれ補正素子２３の入出力ポートの高さ（横軸）に対する面法線角度θの相対値（縦軸）を示す図である。なお、図１１Ｂは、５つの入出力ポートに対応する構成を模式的に示し、図１１Ｃは、実際に設けられる１０以上の入出力ポートのなかの代表的な入出力ポートに対応する面法線角度θの相対値を示す。この入射位置ずれ補正素子２３は、図１１Ｂに示すように、ｙ軸方向に複数の領域を有し、それぞれの領域ごとに面法線のｘｚ面内での角度θが異なっている。また、それぞれの領域内は、１つの連続なｘ、ｙの関数により記述され得る連続面により構成されている。ここで、連続なｘ、ｙの関数とは、例えば球面、放物面あるいは一般的な非球面等である。そして、それぞれの入出力ポートからの光は、それぞれ一様な領域に入射するが、異なる入出力ポートからの光は、異なる領域に入射するように構成されている。
【００６５】
次に、入射位置ずれ補正素子２３の構成について、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照しながら更に詳細に説明する。ここでは、簡単のため、球面のミラー形状で説明する。図１２Ａは、入射位置ずれ補正機能のない通常の球面ミラーの構成を示す。図１２Ｂは、入射位置ずれ補正機能のある球面ミラーの構成を示す。入射位置ずれ補正機能のない通常の球面ミラーの場合、図１２Ａに示すように、ｙ軸方向に異なる位置でのそれぞれのｘｚ断面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、ｘｚ平面内で同心の円形状である。
【００６６】
これに対し、本実施の形態におけるように、入射位置ずれ補正機能のある球面ミラーの場合、図１２Ｂに示すように、異なる入出力ポートからの光の入射位置に対応した領域ごとに、球芯がｘｚ平面内で異なっているように構成される。図１２Ｂは、同一ｘｚ平面上において、異なる２つの入出力ポートのそれぞれの領域に対応する球面のｘｚ断面Ｓ１，Ｓ２の球芯が、ｘｚ平面内でθ（ｙ）異なっている場合を示している。また、各領域内では、断面の円の中心は一致している。ここで、異なる入出力ポートからの光の入射位置に対応したそれぞれの領域の回転角度量θ（ｙ）は、例えば、光軸上の面頂におけるｙ軸を回転軸したときの回転量で規定する。これにより、光軸からｙ方向に離れた位置を通る光束の偏向素子面Ｓｍへの入射位置を、中心波長ずれが相殺される方向にずらしている。なお、入射位置ずれ補正素子２３は、光軸に対しｙ方向に対称な構成となっているのが望ましい。
【００６７】
次に、入射位置ずれ補正素子２３の作用について、図１３を参照して説明する。ここでは、平行な３つの光線Ｒ１〜３を入射位置ずれ補正素子２３に入射する場合を考える。ｙ軸方向の中央部におけるｘｚ断面をＳｃ、ｙ軸方向の端部におけるｘｚ断面をＳｅ、それぞれの断面における光線Ｒ２の入射位置での面法線をそれぞれｎｃ、ｎｅで表す。
【００６８】
図１３において、断面Ｓｃに入射した光線Ｒ１〜Ｒ３は、入射位置ずれ補正素子２３の焦点距離に応じて点Ｐ１に収束する。また、断面Ｓｅに入射した光線Ｒ１〜Ｒ３は、入射位置ずれ補正素子２３の焦点距離に応じて点Ｐ１とはｘｚ平面上の異なる点Ｐ２に収束する。光線を逆追跡すると、点Ｐ１及びＰ２から出射した光線は、それぞれ断面Ｓｃ及びＳｅに作用して、光線Ｒ１に平行な方向に出射する。ここで、図１Ａに示したように、分散部１５は、レンズ１６に対しｆ４の距離に設けられている。したがって、点Ｐ１及びＰ２は、分散部１５が設けられている位置に相当する。
【００６９】
また、断面Ｓｃ及びＳｅで反射されたそれぞれの入出力ポートからの入力光は、それぞれ分散部１５の異なる位置Ｐ１及びＰ２で波長ごとに異なる角度に分散され、再び断面Ｓｃ及びＳｅに向けて出射される。つまり、分散部１５における分散後に入射位置ずれ補正素子２３に再入射したそれぞれの波長の光は、それぞれの入出力ポートからの入力光とｘｚ面内においてほぼ平行に入射位置ずれ補正素子２３から出射されることになる。そのため、入射位置ずれ補正素子２３は、分散部１５に対する入出射角度を制御することで各偏向素子１８の偏向素子面における中心波長ずれのポート依存性の補正効果を得ることが可能となる。
【００７０】
図１４Ａ〜図１４Ｃは、入出力ポートの高さ（横軸）に対する偏向素子面Ｓｍ上での入力光の、ｘｚ面内の入射角度（図１４Ａ）、ｙ軸方向への入射位置ずれ（図１４Ｂ）、ｘ軸方向への入射位置ずれ（図１４Ｃ）のそれぞれのシミュレーション結果を示す図である。なお、図１４Ａ〜図１４Ｃにおいて、実線は図１１Ｂで示した入射位置ずれ補正素子２３を用いた場合のシミュレーション結果を示し、破線は入射位置ずれ補正素子２３を用いないこと以外は同じ光学系を配置した場合のシミュレーション結果を示している。また、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、縦軸はそれぞれ設計の許容値を１として規格化して相対的に表したものであり、絶対的な値を示しているものではない。図１４Ａ〜図１４Ｃから明らかなように、入射位置ずれ補正素子２３によって、図１４Ｃに示す入射位置ずれ（中心波長ずれ）のみを、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す他の特性に影響を与えることなく効果的に補正できる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態に係る波長選択スイッチは、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を、いずれの入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力されたかに係らず、各偏向素子１８の偏向素子面Ｓｍで中心波長ずれが生じないように補正して集光させる入射位置ずれ補正素子２３を備えている。これにより、上記実施の形態の場合と同様に、分散部１５によって分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面Ｓｍ上に高い精度で集光させることができる。したがって、上記実施の形態の場合と同様に、中心波長ずれによって生じる透過帯域の劣化、入出力ポートの光学的共役関係がくずれることによる結合効率の劣化、結合しない光の他の入出力ポートへのクロストークを抑制でき、通信品質を高めることができる。
【００７２】
また、集光ミラー１００に入射位置ずれ補正素子の機能を付加しているので、部品点数の増加を伴わない構成となっている。また、集光ミラー１００において、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光は、ｙｚ面内にほぼ平行に入射するため、入力光の分離度を高くできる。これにより、入力光の一部が他の入出力ポートに対応する反射面部分に入射するのを、より高い精度で抑制できるので、意図しないクロストークを抑制することができる。また、集光ミラー１００は、偏向素子１８面上に結像させるものであるため、最終性能を見ながらの調整が容易であり、効率的な組み立てが可能となる。
【００７３】
（第５実施の形態）
図１５Ａは、第５実施の形態に係る波長選択スイッチの入射位置ずれ補正素子の一例を示す斜視図である。この入射位置ずれ補正素子２４は、第４実施の形態における入射位置ずれ補正素子２３の反射面を、連続的な１つの反射面としたものである。
【００７４】
図１５Ｂは、図１５Ａの入射位置ずれ補正素子２４の入出力ポートの高さ（横軸）に対する面法線角度θの相対値（縦軸）を示す図である。図１５Ｂから明らかなように、入射位置ずれ補正素子２４の反射面は、ｙの値に従ってｘｚ面内での面法線の角度θが連続的に異なっている。これにより、第４実施の形態の場合と同様にして、分散部１５に対する入出射角度を制御することで、各偏向素子１８の偏向素子面における中心波長ずれのポート依存性の補正効果を得ることが可能となる。
【００７５】
図１６Ａ〜図１６Ｃは、入出力ポートの高さ（横軸）に対する偏向素子面Ｓｍ上での入力光の、ｘｚ面内の入射角度（図１６Ａ）、ｙ軸方向への入射位置ずれ（図１６Ｂ）、ｘ軸方向への入射位置ずれ（図１６Ｃ）のそれぞれのシミュレーション結果を示す図である。なお、図１６Ａ〜図１６Ｃにおいて、実線は図１５Ａで示した入射位置ずれ補正素子２４を用いた場合のシミュレーション結果を示し、破線は入射位置ずれ補正素子２４を用いないこと以外は同じ光学系を配置した場合のシミュレーション結果を示している。また、図１６Ａ及び図１６Ｂにおいて、縦軸はそれぞれ設計の許容値を１として規格化して相対的に表したものであり、絶対的な値を示しているものではない。
【００７６】
図１６Ａ〜図１６Ｃから明らかなように、図１６Ｃに示す入射位置ずれ補正素子２４による入射位置ずれ（中心波長ずれ）の補正効果は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す他の特性に与える影響に比べ極端に大きい。また、本実施の形態では、入射位置ずれ補正素子２４が連続面で構成されるため、図１６Ｂに示すように、ｙ軸方向への入射位置ずれが若干生じるが、その影響はそれ程大きいものではない。したがって、本実施の形態においても、他の性能への影響を与えることなく、入射位置ずれ（中心波長ずれ）のポート依存性を効果的に補正することができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態に係る波長選択スイッチは、入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力された入力光を、いずれの入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅから入力されたかに係らず、各偏向素子１８の偏向素子面Ｓｍで中心波長ずれが生じないように補正して集光させる入射位置ずれ補正素子２４を備えている。これにより、上記実施の形態の場合と同様に、分散部１５によって分散された波長毎の光を、入力光が入力される入出力ポート１０ａ〜１０ｃ及び１０ｅの位置に依存することなく、偏向素子１８の偏向素子面Ｓｍ上に高い精度で集光させることができる。したがって、上記実施の形態の場合と同様に、中心波長ずれによって生じる透過帯域の劣化、入出力ポートの光学的共役関係がくずれることによる結合効率の劣化、結合しない光の他の入出力ポートへのクロストークを抑制でき、通信品質を高めることができる。
【００７８】
また、集光ミラー１００に入射位置ずれ補正素子の機能を付加しているので、部品点数の増加を伴わない構成となっている。また、入射位置ずれ補正素子２４が連続面で構成されているので、離散的な面構成を有する場合と比べ、意図しないクロストークを抑制することができる。更に、集光ミラー１００は、偏向素子１８面上に結像させるものであるため、最終性能を見ながらの調整が容易であり、効率的な組み立てが可能となる。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。
【００８０】
例えば、上記実施の形態においては、それぞれ単一の部材が入射位置ずれ補正素子として機能していたが、複数の部材で入射位置ずれ補正素子として機能させても良い。この場合、それぞれの部材の製造ばらつきにより生じる、入射位置ずれ補正素子としての補正力のばらつきを、互いにキャンセルするようにそれぞれの部材を選別してやることにより、実質的に部材の歩留まりを向上することが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  入出力部
１０ａ〜１０ｅ  入出力ポート
１１  マイクロレンズアレイ
１２，１３  シリンドリカルレンズ
１４，１６  レンズ
１５  分散部
１７  偏向器
１８，１８ａ〜１８ｅ  偏向素子
２０，２１，２２，２３，２４  入射位置ずれ補正素子
２５  ビーム整形光学系
１００  集光ミラー
１１０  集光レンズ
２００  回折格子
２１０  反射ミラー
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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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１６Ｃ】
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