(57)【要約】【課題】本発明は、ノイズを低減しつつ光波長多重通信信号を分光することができる光波長多重通信用分光光学系ならびにこの光波長多重通信用分光光学系を用いた波長監視装置および光波長多重通信装置を提供する。【解決手段】本発明の光波長多重通信用分光光学系ＤＡは、入射された光波長多重通信信号の光を発散反射する凸曲面鏡１Ａと、凸曲面鏡１Ａで発散反射された光波長多重通信信号の光が入射され、入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタ２とを備える。【選択図】図１
2013207373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光波長多重通信信号の光を発散反射する曲面鏡と、
前記曲面鏡で発散反射された光波長多重通信信号の光が入射され、入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタとを備えること
を特徴とする光波長多重通信用分光光学系。
【請求項２】
前記曲面鏡は、シリンドリカル鏡であること
を特徴とする請求項１に記載の光波長多重通信用分光光学系。
【請求項３】
前記曲面鏡は、前記フィルタから射出される光の光強度分布が略一様となるように発散反射する自由曲面鏡であること
を特徴とする請求項１に記載の光波長多重通信用分光光学系。
【請求項４】
前記曲面鏡と前記フィルタとの間に、前記曲面鏡で発散反射された光波長多重通信信号の光を平行光とする光学系をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光波長多重通信用分光光学系。
【請求項５】
前記フィルタの射出側に配置され、前記フィルタの各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を縮小する縮小光学系、または、前記フィルタの各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を拡大する拡大光学系をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光波長多重通信用分光光学系。
【請求項６】
前記曲面鏡は、凸曲面鏡または凹曲面鏡であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光波長多重通信用分光光学系。
【請求項７】
光波長多重通信信号の光を、多重化される各光信号に割り当てられている波長ごとに分光するための分光光学系と、
並設された複数の光電変換素子を備え、前記分光光学系で分光された前記各波長の各光を、前記複数の光電変換素子のそれぞれで受光する受光部と備え、
前記分光光学系は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光波長多重通信用分光光学系であること
を特徴とする波長監視装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光波長多重通信用分光光学系を備えること
を特徴とする光波長多重通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長多重通信信号を分光する光波長多重通信用分光光学系に関する。そして、本発明は、この光波長多重通信用分光光学系を用いた波長監視装置（波長モニタ）および光波長多重通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるスマートフォンやクラウドコンピュータ等に代表される通信技術やコンピュータ技術の進展により、ネットワークの通信トラフィックは、飛躍的に増大している。このような通信トラフィックの増大に対応するため、光通信、特に、光波長多重通信は、その重要性が増している。この光波長多重通信（光波長分割多重通信、Optical Wavelength Division Multiplex、以下「ＯＷＤＭ」と略記する。）は、互いに異なる複数の波長の光に、信号（情報）をそれぞれ乗せ、それらを多重化する通信方法である。このＯＷＤＭは、一本の光ファイバーケーブルに複数の信号（複数のチャネル）を光で伝送することができることから、高速かつ大容量の情報交換が可能である。
【０００３】
このようなＯＷＤＭのネットワークでは、各チャネルの光信号を送信先に応じてルーティングするために、光アドドロップノード（Optical Add-Drop Node）と呼ばれるノード（中継局）に配置される光アドドロップ多重化装置（光分岐挿入多重化装置、Optical Add-Drop Multiplexer、以下「ＯＡＤＭ」と略記する。）によって、光波長多重通信信号（以下、「ＯＷＤＭ信号」と略記する。）の一部の波長（チャネル）の光が別ルートに転送され、あるいは、ＯＷＤＭ信号に一部の波長の光が挿入される。このため、ＯＡＤＭには、ＯＷＤＭ信号における各信号（各波長、各チャネル）の有無を検出するために、波長モニタが用いられており、この波長モニタは、主に、各光信号の光パワー（光強度）を検出している。
【０００４】
また、近年では、超長距離伝送技術や広帯域低損失の光クロスコネクト（Optical Cross Connect、ＯＸＯ)技術の開発により、電気再生中継（Ｏ／Ｅ−Ｅ／Ｏ）を介さずに、光信号のままで光信号が転送される光トランスペアレントネットワークが注目されている。この光トランスペアレントネットワークでは、サービスリードタイムの短縮化、オペレーションコストの削減、迅速な故障復旧、大幅な装置経済化、省スペース化および省電力化等に大きな効果が期待されている。このため、前記波長モニタには、上述の光パワーの検出に加えて、信号劣化要因としての波長分散や偏波分散等を含めた光ＳＮ比（Optical signal-to-noise ratio）やＱ値（Quality factor）の評価が求められている。
【０００５】
このような波長モニタは、大別すると、モノクロメータ方式とポリクロメータ方式とがある。モノクロメータ方式では、波長モニタは、大略、透過波長特性を変更可能な光学フィルタ部と、１個の光電変換素子と、前記光学フィルタ部における透過波長特性の中心波長を制御する制御部とを備えて構成され、前記制御部によって前記光学フィルタ部における透過波長特性の中心波長を走査（順次に変更）しつつ前記光電変換素子で前記光学フィルタ部の出力光を受光することによって、各光信号をモニタするものである。一方、ポリクロメータ方式では、波長モニタは、大略、入射光を分光する分光光学系と、複数の光電変換素子を備える受光部とを備え、入射光を分光光学系で分光（波長分離）し、これら分光された各波長の光を受光部における複数の光電変換素子のそれぞれで受光することによって、各光信号をモニタするものである。このポリクロメータ方式の波長モニタは、モノクロメータ方式の波長モニタに較べて、一度に各光信号をモニタすることができるので、短時間で処理することができる利点がある。
【０００６】
このようなポリクロメータ方式の波長モニタは、例えば、特許文献１に開示の光チャネルモニタ装置がある。図２１は、特許文献１に開示の光チャネルモニタ装置の構成を示す図である。図２１（Ａ）は、上面図であり、図２１（Ｂ）は、側面図である。この特許文献１に開示の光チャネルモニタ装置（Optical Channel Monitoring device）１０００は、図２１に示すように、光ファイバ（optical fiber）１０２０と、シリンドリカルレンズ（cylindrical lens）１０２１、１０２２と、リニアバリアブルフィルタ（linear variable filter、以下、「ＬＶＦ」と略記する。）１０２３と、ホールディングミラー（folding mirror）１０３２と、フォトディテクターアレイ（photodetector array）１０２４とを備える。光ファイバ１０２０によって導波された、複数の波長λ１、λ２、λ３、・・・を含む光は、シリンドリカルレンズ１０２１に入射され、シリンドリカルレンズ１０２１によって、図２１（Ａ）に示すようにＬＶＦの長尺方向に沿った方向に発散されるとともに、図２１（Ｂ）に示すように発散方向と直交する方向では平行光とされ、シリンドリカルレンズ１０２２に入射される。シリンドリカルレンズ１０２１で発散された光は、シリンドリカルレンズ１０２２によって、図２１（Ａ）に示すように平行光に平行化され、ＬＶＦ１０２３に入射される。ＬＶＦ１０２３は、入射位置に応じて透過波長特性の異なるフィルタである。このため、シリンドリカルレンズ１０２２で平行光に平行化された光は、ＬＶＦ１０２３によってその入射位置に応じて分光され、互いに波長の異なる光がＬＶＦ１０２３から射出される。このＬＶＦ１０２３から射出された各光は、ホールディングミラー１０３２を介してフォトディテクターアレイ１０２４に入射され、フォトディテクターアレイ１０２４で受光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６７００６６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に開示の光チャネルモニタ装置では、複数の波長λ１、λ２、λ３、・・・を含む光の発散にシリンドリカルレンズを用いているため、後述するように、本件発明者の追試実験の結果によれば、シリンドリカルレンズから射出される発散された光にノイズが重畳してしまう虞がある。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、ノイズを低減しつつ光波長多重通信信号を分光することができる光波長多重通信用分光光学系を提供することである。そして、本発明は、この光波長多重通信用分光光学系を用いた波長監視装置および光波長多重通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる光波長多重通信用分光光学系は、入射された光波長多重通信信号の光を発散反射する曲面鏡と、前記曲面鏡で発散反射された光波長多重通信信号の光が入射され、入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタとを備えることを特徴とする。そして、好ましくは、前記曲面鏡は、凸曲面鏡または凹曲面鏡である。
【００１１】
このような構成の光波長多重通信用分光光学系では、入射された光波長多重通信信号の光は、曲面鏡で発散反射され、前記フィルタに入射される。前記フィルタは、入射位置に応じて透過波長が異なるので、前記フィルタから、光波長多重通信信号の光を分光（波長分離）した互いに波長の異なる複数の光が射出される。このように上記構成の光波長多重通信用分光光学系は、発散反射に曲面鏡を用いるので、従来技術のようにシリンドリカルレンズを用いた場合に生じる面間反射が無くこの面間反射に起因するノイズを抑制することができ、ノイズを低減しつつ光波長多重通信信号の光を分光することができる。
【００１２】
また、他の一態様では、上述の光波長多重通信用分光光学系において、前記曲面鏡は、シリンドリカル鏡であることを特徴とする。
【００１３】
このような構成の光波長多重通信用分光光学系は、曲面鏡としてシリンドリカル鏡を用いるので、比較的安価で製造可能となる。
【００１４】
また、他の一態様では、これら上述の光波長多重通信用分光光学系において、前記曲面鏡は、前記フィルタから射出される光の光強度分布が略一様となるように発散反射する自由曲面鏡であることを特徴とする。
【００１５】
このような構成の光波長多重通信用分光光学系は、曲面鏡に前記自由曲面鏡を用いるので、前記フィルタから射出された光を複数の光電変換素子を備える受光部で受光する場合に、略同一の感度（光ＳＮ比）で各光電変換素子に受光させることができる。
【００１６】
また、他の一態様では、これら上述の光波長多重通信用分光光学系において、前記曲面鏡と前記フィルタとの間に、前記曲面鏡で発散反射された光波長多重通信信号の光を平行光とする平行化光学系をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
前記曲面鏡で発散反射された光波長多重通信信号の光は、発散するので伝播距離に従って光パワーの密度が低下するが、このような構成の光波長多重通信用分光光学系では、前記平行化光学系をさらに用いるから、前記曲面鏡で発散反射された光波長多重通信信号の光を、伝播距離に従う光パワーの密度の低下を抑制して前記フィルタに導光することができる。
【００１８】
また、他の一態様では、これら上述の光波長多重通信用分光光学系において、前記フィルタの射出側に配置され、前記フィルタの各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を縮小する縮小光学系、または、前記フィルタの各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を拡大する拡大光学系をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
このような構成の光波長多重通信用分光光学系は、前記フィルタの各位置から射出される各光をフォトセンサで受光する場合に、前記縮小光学系または前記拡大光学系をさらに備えるので、前記フィルタの各位置から射出される各光の幅を既存の汎用品のリニアフォトセンサにおける受光領域の幅に合わせることができる。このため、上記構成の光波長多重通信用分光光学系は、前記受光部に既存の汎用品のリニアフォトセンサを利用することが可能となるので、波長監視装置を製造する場合に、入手し易く安価に製造可能となる。また、縮小光学系を用いる場合には、光波長多重通信用分光光学系を用いた波長監視装置の小型化が可能となる。一方、拡大光学系を用いる場合には、光波長多重通信用分光光学系を用いた波長監視装置における空間分解能の向上が可能となる。
【００２０】
また、本発明の他の一態様にかかる波長監視装置は、光波長多重通信信号の光を、多重化される各光信号に割り当てられている波長ごとに分光するための分光光学系と、並設された複数の光電変換素子を備え、前記分光光学系で分光された前記各波長の各光を、前記複数の光電変換素子のそれぞれで受光する受光部と備え、前記分光光学系は、これら上述のいずれかの光波長多重通信用分光光学系であることを特徴とする。
【００２１】
このような構成の波長監視装置は、光波長多重通信用分光光学系でノイズを低減しつつ光波長多重通信信号の光を分光することができるので、ノイズの少ない信号を処理することができるから、光波長多重通信信号に多重されている各光信号（各波長、各チャネル）の有無をより正確に検出することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の他の一態様にかかる光波長多重通信装置は、これら上述の光波長多重通信用分光光学系のうちのいずれかの光波長多重通信用分光光学系を備えることを特徴とする。
【００２３】
このような構成の光波長多重通信装置は、光波長多重通信用分光光学系でノイズを低減しつつ光波長多重通信信号の光を分光することができるので、ノイズの少ない信号を処理することができるから、信号処理が容易となり、また、光波長多重通信信号に多重されている各信号をより正確に処理することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる光波長多重通信用分光光学系は、ノイズを低減しつつ光波長多重通信信号の光を拡散して分光することができる。また、本発明にかかる波長監視装置は、光波長多重通信用分光光学系でノイズを低減しつつ光波長多重通信信号の光を分光することができるので、ノイズの少ない信号を処理することができるから、光波長多重通信信号に多重されている各光信号の有無をより正確に検出することが可能となる。そして、本発明にかかる光波長多重通信装置は、光波長多重通信用分光光学系でノイズを低減しつつ光波長多重通信信号の光を分光することができるので、ノイズの少ない信号を処理することができるから、信号処理が容易となり、また、光波長多重通信信号に多重されている各信号をより正確に処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態における波長監視装置の構成を示す上面図である。
【図２】第１実施形態における波長監視装置に用いられるリニアバリアブルフィルタの動作を説明するための図である。
【図３】第１実施形態における波長監視装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態における波長監視装置の信号処理を説明するための図である。
【図５】第１実施形態の波長監視装置における受光部上での光強度分布の一例を示す図である。
【図６】追試実験による従来の波長監視装置における受光部上での光強度分布の一例を示す図である。
【図７】追試実験による従来の波長監視装置における受光部上での光強度分布に見られるノイズの原因を説明するための図（その１）である。
【図８】追試実験による従来の波長監視装置における受光部上での光強度分布に見られるノイズの原因を説明するための図（その２）である。
【図９】第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す上面図である。
【図１０】第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す側面図である。
【図１１】平面視した場合の、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の光線図である。
【図１２】側面視した場合の、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の光線図である。
【図１３】筐体に収容された、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す上面図である。
【図１４】筐体に収容された、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す側面図である。
【図１５】第１実施形態の波長監視装置におけるシリンドリカル鏡と受光部上での光強度分布との関係を説明するための図である。
【図１６】第２実施形態の波長監視装置における自由曲面鏡と受光部上での光強度分布との関係を説明するための図である。
【図１７】第３実施形態における波長監視装置の構成を示す上面図である。
【図１８】第３実施形態の波長監視装置における縮小光学系の構成を示す図である。
【図１９】第３実施形態の波長監視装置における拡大光学系の構成を示す図である。
【図２０】第４実施形態における光アドドロップ多重化装置の構成を示す図である。
【図２１】特許文献１に開示の光チャネルモニタ装置の構成を示す図である。
【図２２】第２実施形態における波長監視装置の変形形態において、自由曲面鏡の一例としての凹曲面鏡と受光部上での光強度分布との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における波長監視装置の構成を示す上面図である。図２は、第１実施形態における波長監視装置に用いられるリニアバリアブルフィルタの動作を説明するための図である。
【００２８】
第１実施形態における波長監視装置（波長モニタ装置）ＤＡは、ＯＷＤＭ信号の光を、多重化される各光信号に割り当てられている波長ごとに分光するための分光光学系と、並設された複数の光電変換素子を備え、前記分光光学系で分光された前記各波長の各光を、前記複数の光電変換素子のそれぞれで受光する受光部と備える。
【００２９】
より具体的には、第１実施形態における波長監視装置ＤＡは、例えば、図１に示すように、光ファイバコリメータ５と、曲面鏡の一例としての凸曲面鏡１Ａと、平行化光学系３と、フィルタ２と、受光部４と、信号処理部６とを備える。凸曲面鏡１Ａおよびフィルタ２は、ＯＷＤＭ信号の光を、多重化される各光信号に割り当てられている波長ごとに分光するための前記分光光学系である光波長多重通信用分光光学系（以下、「ＯＷＤＭ用分光光学系」と略記する。）を構成する。そして、本実施形態の光波長多重通信用分光光学系は、凸曲面鏡１Ａおよびフィルタ２の他にさらに、平行化光学系３および光ファイバコリメータ５を備えている。なお、本実施形態では、曲面鏡の一例として凸曲面鏡１Ａが用いられたが、凹曲面鏡が用いられてもよく、凹曲面鏡も同様の機能を有する。以下の実施形態においても同様に曲面鏡として凸曲面鏡が採用される。
【００３０】
光ファイバコリメータ５は、ＯＷＤＭ信号の光を波長監視装置ＤＡ（ＯＷＤＭ用分光光学系）へ導光し、略平行光で射出する光学素子である。光ファイバコリメータ５は、例えば、光を導波する光ファイバと、前記光ファイバの一方端に設けられたコリメータレンズとを備える。光ファイバコリメータ５から射出されたＯＷＤＭ信号の光は、略平行光で凸曲面鏡１Ａに入射される。
【００３１】
凸曲面鏡１Ａは、この入射されたＯＷＤＭ信号の光を、前記入射されたＯＷＤＭ信号の光軸方向と交差する方向へ発散反射する光学素子である。凸曲面鏡１Ａは、凸形状で、所定の曲率を持つ鏡面を備えて構成される。例えば、本実施形態では、凸曲面鏡１Ａは、シリンドリカル鏡（シリンドリカルミラー）１Ａを備える。シリンドリカル鏡１Ａは、例えばガラス等によって形成された円柱形状の円柱部材の表面に、例えばアルミニウムを蒸着することによって形成された鏡面を備えている。なお、一般に、曲率ｒは、曲率半径Ｒの逆数である（ｒ＝１／Ｒ）。
【００３２】
光ファイバコリメータ５から射出され、シリンドリカル鏡１Ａに入射されたＯＷＤＭ信号の光は、シリンドリカル鏡１Ａが周方向に曲率を持つので、シリンドリカル鏡１Ａにおける凸曲面の反射面によって、光ファイバコリメータ５の光軸と交差する方向に反射され、前記凸曲面の周方向に沿って発散される。ここで、シリンドリカル鏡１Ａの軸方向の側面は、平坦（曲率半径が無限大）であるので、シリンドリカル鏡１Ａにおける凸曲面の反射面によって反射されたＯＷＤＭ信号の光は、シリンドリカル鏡１Ａの軸方向には、発散しない。
【００３３】
より具体的には、図１に示すように、紙面に垂直な方向（紙面の法線方向）にＹ軸が設定され、シリンドリカル鏡１Ａの軸をこのＹ軸に沿うように、シリンドリカル鏡１Ａが配置される。そして、このＹ軸と直交するＸ軸方向からシリンドリカル鏡１Ａへ、光ファイバコリメータ５から射出されたＯＷＤＭ信号の光が入射するように、光ファイバコリメータ５が配置される。この場合には、シリンドリカル鏡１Ａに入射されたＯＷＤＭ信号の光は、シリンドリカル鏡１Ａの周面における凸曲面の反射面によって、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸の方向（ＸＹ平面の法線方向）を光軸として反射され、Ｘ軸方向に、前記凸曲面の反射面からＯＷＤＭ信号の光の伝播距離に応じて徐々に発散される。一方、シリンドリカル鏡１Ａの軸方向、すなわち、Ｙ軸方向には、発散しない。
【００３４】
ここで、光ファイバコリメータ５の光軸がシリンドリカル鏡１Ａの軸と交差するように、光ファイバコリメータ５およびシリンドリカル鏡１Ａが配置されてもよいが、このような配置態様では、シリンドリカル鏡１Ａに入射されたＯＷＤＭ信号の光は、シリンドリカル鏡１Ａの周面における凸曲面の反射面によって、＋Ｚ領域（Ｚ＝０のＸＹ平面よりプラス側）だけでなく−Ｚ領域（Ｚ＝０のＸＹ平面よりマイナス側）にも反射され、平行化光学系３に入射される光量が減少してしまうので、上述のように、＋Ｚ領域だけに反射するように、光ファイバコリメータ５の光軸をシリンドリカル鏡１Ａの軸からずらすように、光ファイバコリメータ５およびシリンドリカル鏡１Ａが配置される。好ましくは、上述したように、光ファイバコリメータ５の光軸がＸ軸に沿う場合には、＋Ｚ領域におけるシリンドリカル鏡１Ａの周面に、光ファイバコリメータ５から射出されたＯＷＤＭ信号の光が入射され反射する入射反射領域を設定するように、光ファイバコリメータ５の光軸をシリンドリカル鏡１Ａの軸からずらして、光ファイバコリメータ５およびシリンドリカル鏡１Ａが配置される。このような配置態様では、光ファイバコリメータ５からシリンドリカル鏡１Ａに入射されたＯＷＤＭ信号の光は、全て、前記入射反射領域によって、平行化光学系３へ発散反射される。
【００３５】
なお、図１に示す例では、シリンドリカル鏡１Ａは、軸方向に垂直な断面形状が円形の円柱形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば、前記断面形状が半円形の半円柱形状であってもよく、また例えば、前記断面形状が扇形の柱状形状であってもよい。要は、凸曲面鏡１Ａは、光ファイバコリメータ５から射出されたＯＷＤＭ信号の光が入射され、反射する入射反射領域が凸曲面であればよく、前記入射反射領域を除く残余の面の形状は、任意でよい。
【００３６】
この凸曲面鏡（本実施形態ではシリンドリカル鏡）１Ａで発散反射されたＯＷＤＭ信号の光は、平行化光学系３に入射される。
【００３７】
平行化光学系３は、凸曲面鏡（本実施形態ではシリンドリカル鏡）１Ａで発散反射されたＯＷＤＭ信号の光を平行光となるように、平行化する光学系である。平行化光学系３は、１または複数の光学レンズを備える。例えば、本実施形態では、平行化光学系３は、１枚の、正の屈折力（焦点距離の逆数）を持つ平凸の正レンズであり、入射側（凸曲面鏡１Ａ側）が平面であって射出側（フィルタ２側）が凸面となるように、配置される。平行化光学系３に入射されたＯＷＤＭ信号の光は、平行化光学系３で平行化され、平行光となって射出され、フィルタ２に入射される。
【００３８】
フィルタ２は、入射位置に応じて透過波長の異なるフィルタである。例えば、本実施形態では、フィルタ２は、リニアバリアブルフィルタ（ＬＶＦ、スライディングフィルタとも呼称される）２を備える。ＬＶＦ２は、図２に示すように、光学的なバンドパスフィルタの透過波長特性における中心波長λ０が位置Ｘｃに応じて連続的に線形で変化する光学素子であり、入射位置Ｘｃと透過波長特性の中心波長λ０とが正比例している。なお、図２中のグラフの横軸は、ＬＶＦ２の位置を示し、その縦軸は、中心波長λ０を示す。図２において、例えば、位置Ｘｃに入射された光は、所定の半値全幅ＦＷＨＭで中心波長λｃの波長帯の光となって位置Ｘｃから射出される。このようなＬＶＦは、例えば、前記特許文献１に開示されている。
【００３９】
フィルタ２に入射されたＯＷＤＭ信号の光は、フィルタ２で分光（波長分離）され、フィルタ２から互いに波長の異なる複数の光が射出され、これら複数の光は、受光部４に入射される。
【００４０】
受光部４は、所定の一方向に沿って並設された複数の光電変換素子を備え、フィルタ２で分光（波長分離）された前記互いに波長の異なる複数の光（各波長の各光）を、前記複数の光電変換素子のそれぞれで受光する装置である。光電変換素子は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であり、受光した光強度（光パワー）に応じた大きさの電流を出力する。なお、受光部４は、電流を電圧に変換する電流電圧変換素子（例えば抵抗素子等）を備える場合には、受光した光強度に応じた大きさの電圧を出力する。受光部４は、例えば、本実施形態では、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の複数のフォトダイオードを一直線上に一列に並べて配置したラインセンサ（フォトダイオードアレイ、ＰＤアレイ）を備える。
【００４１】
受光部４は、これら各光電変換素子（画素）が予め割り当てられた所定の各波長をそれぞれ受光するように、フィルタ２の配置位置に対応して配置されている。すなわち、光電変換素子と前記中心波長λ０とは、一対一の対応関係にある。本実施形態では、入射光は、ＯＷＤＭ信号の光であるので、ＯＷＤＭ信号に多重化されている各光信号の各光は、ＯＷＤＭ信号に多重化されている各光信号に割り当てられている各波長に対応するＬＶＦ２の各位置Ｘｃに、受光部４における複数の光電変換素子のそれぞれを対応させることによって、受光部で受光される。より具体的には、例えば、ＯＷＤＭ信号に多重化されている最初のチャネル＃１の光は、ＯＷＤＭ信号の光がＬＶＦ２に入射され、チャネル＃１に対応する波長λｍｉｎを中心波長λ＃１に持つＬＶＦ２の位置Ｘ＃１でＯＷＤＭ信号から濾波されて射出され、このＬＶＦ２の位置Ｘ＃１から射出される光を受光する受光部４の光電変換素子＃１で受光され、また例えば、ＯＷＤＭ信号に多重化されている最後のチャネル＃ｎの光は、ＯＷＤＭ信号の光がＬＶＦ２に入射され、チャネル＃ｎに対応する波長λｍａｘを中心波長λ＃ｎに持つＬＶＦ２の位置Ｘ＃ｎでＯＷＤＭ信号から濾波されて射出され、このＬＶＦ２の位置Ｘ＃ｎから射出される光を受光する受光部４の光電変換素子＃ｎで受光される。
【００４２】
受光部４に入射された各波長の各光は、受光部４の各光電変換素子で光電変換され、各光の各光強度にそれぞれ応じた大きさの各信号（電流信号または電圧信号）が受光部４から出力され、これら各信号は、信号処理部６に入力される。
【００４３】
信号処理部６は、受光部４の各信号に基づいて、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号（各波長、各チャネル）の有無を検出する処理を行うものである。信号処理部６は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路を備えたマイクロコンピュータを備える。
【００４４】
なお、上記実施形態では、ＯＷＤＭ信号に多重化されている各光信号に割り当てられている各波長と、受光部４における複数の光電変換素子のそれぞれとを対応させたが、これに限定されるものではない。例えば、一つの波長の信号光を複数の光電変換素子で受光するように波長監視装置ＤＡが構成されてもよい。このように構成することによって、光電変換された電流の電流値を大きくすることができ、電気ノイズ等の発生を抑制することができる。また例えば、多重化されている各光信号の全てに光電変換素子を対応させる構成ではなく、逆に、多重化されている光信号の一部を光電変換するように波長監視装置ＤＡが構成されてもよい。多重化されて光信号の一部のみを取り出したい場合には、このように構成することによって、装置の簡略化を図ることができる。
【００４５】
次に、本実施形態の動作について説明する。図３は、第１実施形態における波長監視装置の動作を示すフローチャートである。図４は、第１実施形態における波長監視装置の信号処理を説明するための図である。図４（Ａ）は、２波長におけるフィルタ２による分光直後のスペクトルを示し、図４（Ｂ）は、これをデコンボリューションによって狭窄化したスペクトルを示す。
【００４６】
このような構成のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡでは、ＯＷＤＭ信号の光は、光ファイバコリメータ５によって導光され、凸曲面鏡（本実施形態ではシリンドリカル鏡）１Ａに入射される。凸曲面鏡１Ａに入射されたＯＷＤＭ信号の光は、発散反射され、平行化光学系３に入射される。平行化光学系３に入射されたＯＷＤＭ信号の光は、平行化されて平行光となり、フィルタ（本実施形態ではＬＶＦ）２に入射される。フィルタ２に入射されたＯＷＤＭ信号の光は、その入射位置Ｘｎに応じて分光され、互いに異なる波長を持つ複数の光となって、受光部４に入射される。受光部４に入射された各光は、その複数の光電変換素子のそれぞれで受光され、光電変換される。これによって受光部４に入射された各光は、その光強度に応じた各電気信号となって受光部４から出力される。受光部４から出力された各信号は、信号処理部６に入力され、信号処理部６で信号処理され、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号の有無が検出される。
【００４７】
この信号処理をより具体的に説明すると、図３において、まず、上述のように、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号に対応する各データが受光部４によって取得される（Ｓ１１）。
【００４８】
フィルタ２の各位置Ｘｎは、所定の波長幅を持った透過波長帯域幅Ｂｎで濾波するため、フィルタ２の分光直後の光のスペクトルは、図４（Ａ）に示すように、各位置の各透過波長特性を重ね合わせたプロファイルとなる。このため、受光部４によって取得された各光信号に対応する各データには、当該光信号の成分だけでなく、これに隣接する光信号の成分等の他の光信号の成分も含まれる。なお、図４（Ａ）は、説明の簡単化のため、波長の異なる２個の光信号を多重化したＯＷＤＭ信号の場合を示している。したがって、この他の光信号の成分を除去し、当該光信号の成分のみにする必要がある。このため、信号処理部６は、受光部４によって取得された各光信号に対応する各データをデコンボリューションする（Ｓ１２）。これによって、図４（Ｂ）に示すように、重なり部分が除去され、受光部４によって取得された各光信号に対応する各データ（受光部４によって取得された各光信号における光のスペクトル）は、それぞれ狭窄化される。なお、デコンボリューションに用いられる各光電変換素子での伝達関数は、予め信号処理部６に記憶される。このようなデコンボリューションの信号処理は、いわゆる分光計における信号処理の常套手段であり、公知である。
【００４９】
そして、信号処理部６は、デコンボリューションした各光信号の各データに基づいて、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号（各波長、各チャネル）の有無を検出し、検出結果を出力する（Ｓ１３）。例えば、信号処理部６は、検出結果を上位の処理系に出力する。この検出処理において、各光信号の有無の判定は、例えば、デコンボリューションした各光信号の各データが有意なデータであるか否か、より具体的には、デコンボリューションした各光信号の各データの各データ値が所定の閾値以上であるか否かによって行われる。
【００５０】
このように本実施形態の波長監視装置ＤＡは、いわゆるポリクロメータ方式であるので、比較的安価であり、信号を短時間で処理することができる。
【００５１】
また、本実施形態のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡは、発散反射に凸曲面鏡１Ａを用いるので、従来技術のようにシリンドリカルレンズを用いた場合に生じる面間反射が無くこの面間反射に起因するノイズを抑制することができ、ノイズを低減しつつＯＷＤＭ信号の光を分光することができる。
【００５２】
ここで、本実施形態の上記ノイズ低減効果について、より詳細に説明する。図５は、第１実施形態の波長監視装置における受光部上での光強度分布の一例を示す図である。図６は、追試実験による従来の波長監視装置における受光部上での光強度分布の一例を示す図である。図７および図８は、追試実験による従来の波長監視装置における受光部上での光強度分布に見られるノイズの原因を説明するための図である。図５および図６の横軸は、受光部における光電変換素子（画素、ｐｉｘｅｌ）の番号であり、ＯＷＤＭ信号のチャネル（Channel）に相当し、図５および図６の縦軸は、カウント値（counts）で示す光強度（Intensity）である。図７（Ａ）は、シリンドリカルレンズで面間反射した後に射出される光の光線図であり、図７（Ｂ）は、前記面間反射せずにシリンドリカルレンズを透過して射出される光の光線図である。図８（Ａ）は、シリンドリカルレンズで面間反射した後に射出される光の等位相面を示す図であり、図８（Ｂ）は、その一部拡大図である。
【００５３】
発散にシリンドリカルレンズを用いる場合（本追試実験ではφ２ｍｍのボールレンズ）では、例えば大気中にシリンドリカルレンズが配置された場合に、シリンドリカルレンズの一方の界面Ｓ１から入射された光は、図７（Ｂ）に示すように、この界面Ｓ１に対向する界面Ｓ２からほとんど射出され、発散する（Ｓ１→Ｓ２；透過光）。しかしながら、シリンドリカルレンズの一方の界面Ｓ１から入射された光の極一部は、図７（Ａ）に示すように、界面Ｓ２で反射され、界面Ｓ１に戻り、その一部が界面Ｓ１で反射され、再び界面Ｓ２に到達し、界面Ｓ２から射出する（Ｓ１→Ｓ２反射→Ｓ１反射→Ｓ２；反射透過光）。
【００５４】
ラインセンサ（ＰＤアレイ）で受光される光は、これら図７（Ｂ）に示す透過光と図７（Ａ）に示す反射透過光との重ね合わせとなり、等位相面で示すと図８に示すようになる。図８を見ると分かるように、この透過光と反射透過光との間には、位相差が生じており、このため、ラインセンサ（ＰＤアレイ）の受光面では、フォトダイオードの並設方向に沿った方向に干渉縞が生じることになる。したがって、発散にシリンドリカルレンズを用いる場合では、ラインセンサの出力は、図６に示す追試実験結果に示すように、干渉縞によるノイズが生じてしまっている。
【００５５】
一方、本実施形態では、発散に凸曲面鏡１Ａを用いるので、上述のような反射透過光は、存在せず、凸曲面鏡１Ａの反射面で反射した反射光だけであるので、図５に示すように、干渉縞によるノイズは、存在せず、ラインセンサの出力は、ノイズが極めて少ない。
【００５６】
このように本実施形態のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡは、発散反射に凸曲面鏡１Ａを用いるので、ノイズを低減しつつＯＷＤＭ信号の光を分光することができる。
【００５７】
そして、本実施形態の波長監視装置ＤＡは、このようにＯＷＤＭ用分光光学系でノイズを低減しつつＯＷＤＭ信号の光を分光することができるので、ノイズの少ない信号を処理することができるから、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号の有無をより正確に検出することが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡは、凸曲面鏡１Ａとしてシリンドリカル鏡１Ａを用いるので、比較的安価で製造することが可能となる。
【００５９】
また、凸曲面鏡１Ａで発散反射されたＯＷＤＭ信号の光は、発散するので伝播距離に従って光パワーの密度が低下するが、本実施形態のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡは、凸曲面鏡１Ａとフィルタ２との間に平行化光学系３を備えるので、凸曲面鏡１Ａで発散反射されたＯＷＤＭ信号の光を、伝播距離に従う光パワーの密度の低下を抑制してフィルタ２に導光することができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態において、厚さをより薄くする薄型化（低背化）のために、光軸を折り曲げる折曲鏡をさらに備えてもよい。
【００６１】
図９は、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す上面図である。図１０は、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す側面図である。図１１は、平面視した場合の、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の光線図である。なお、図１０では、折曲鏡７以下の図示が省略されている。図１２は、側面視した場合の、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の光線図である。図１３は、筐体に収容された、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す上面図である。図１４は、筐体に収容された、第１実施形態における波長監視装置の変形形態の構成を示す側面図である。
【００６２】
より具体的には、図９および図１０に示すように、変形形態の波長監視装置ＤＡａは、第１実施形態の波長監視装置ＤＡと同様に、光ファイバコリメータ５、シリンドリカル鏡１Ａ、平行化光学系３、フィルタ２、受光部４および信号処理部（図９および図１０では不図示）を備え、さらに、フィルタ２と受光部４との間に、光軸を折り曲げる折曲鏡７をさらに備えている。
【００６３】
この折曲鏡７は、全反射鏡であり、光軸を直交する方向に折り曲げるように配置される。より具体的には、反時計回りを正方向とした場合にＸＹ平面に対し鏡面が４５度（ＸＺ平面に対し１３５度）の角度で交差するように、折曲鏡７は、配置される。このように配置することによって、Ｚ軸方向に沿った光軸は、Ｙ軸方向に折り曲げられる。
【００６４】
このような構成の波長監視装置ＤＡａでは、光ファイバコリメータ５によって導光されたＯＷＤＭ信号の光は、図１０および図１１に示すように、シリンドリカル鏡１Ａ、平行化光学系３およびフィルタ２を介して折曲鏡７に入射され、その進行方向がＺ軸方向に沿った方向からＹ軸方向に沿った方向に変えられ、受光部４に入射される。このため、受光部４は、図１に示す構成では、受光面の法線方向がＺ軸方向に沿うように、受光面を立てて配置されるが、図９および図１０に示す本構成では、受光面の法線方向がＹ軸方向に沿うように、受光面を寝かせて配置することができる。したがって、このような構成の波長監視装置ＤＡａは、Ｙ方向の厚さをより薄くすることができる。
【００６５】
このような波長監視装置ＤＡａを筐体ＣＡに収納した場合における実際の寸法の一例が図１３および図１４に示されている。波長監視装置ＤＡａを筐体ＣＡに収納する場合には、図１３および図１４に示す例では、受光部４の厚さが考慮され、シリンドリカル鏡１Ａ、平行化光学系３おとびフィルタ２は、Ｙ方向の配置位置を嵩上げするために、実装台７ａ上に実装されている。この図１３および図１４に示す例では、波長監視装置ＤＡａは、外寸法が７０ｍｍ×１０６ｍｍ×１５ｍｍの筐体ＣＡに収納され、厚さ１５ｍｍとなっている。このような寸法によって、光多重通信装置を構成する各装置を収納するラックにおける、規格化寸法で構成されたスロットに挿入し、装着することが可能となる。
【００６６】
次に、別の実施形態について説明する。
【００６７】
（第２実施形態）
第１実施形態におけるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡ、ＤＡａは、凸曲面鏡１Ａにシリンドリカル鏡１Ａを用いたが、第２実施形態のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＢ、ＤＢａは、シリンドリカル鏡１Ａに代え、フィルタ２から射出される光の光強度分布が略一様となるように発散反射する自由曲面鏡１Ｂが用いられる。なお、第２実施形態のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＢの構成は、シリンドリカル鏡１Ａに代え自由曲面鏡１Ｂが用いられるだけで、図１、図９、図１０、図１３および図１４に示す構成と同様であるので、各図に「１Ａ（１Ｂ）」と示すことによってその図示を省略する。
【００６８】
図１５は、第１実施形態の波長監視装置におけるシリンドリカル鏡と受光部上での光強度分布との関係を説明するための図である。図１６は、第２実施形態の波長監視装置における自由曲面鏡と受光部上での光強度分布との関係を説明するための図である。
【００６９】
シリンドリカル鏡１Ａを凸曲面鏡として用いる第１実施形態の波長監視装置ＤＡ、ＤＡａでは、図１５に示すように、ＯＷＤＭ信号の光は、所定のビーム幅を持った平行光でシリンドリカル鏡１Ａの入射反射領域に入射され、シリンドリカル鏡１Ａは、入射反射領域の周方向の各位置で同じ曲率半径であるので、入射反射領域の周方向の各位置における入射角は、変化する。そして、ＯＷＤＭ信号の光のビーム幅は、シリンドリカル鏡１Ａの直径と大きく違わないため（例えば、ＯＷＤＭ信号の光のビーム幅は、０．１４〜０．２１ｍｍ程度であり、シリンドリカル鏡１Ａの半径は、２〜３ｍｍ程度である。なお、今般用いたシリンドリカルミラーの半径は、２．０２ｍｍである。）、前記入射角の変化は、入射反射領域の周方向の各位置において、シリンドリカル鏡１Ａの軸を含むＸＹ平面に近い一方端から、その他方端に向かって、始めは徐々に、そして、前記他方端に近づくに従って急激に変化する。このため、入射反射領域の周方向の前記一方端から前記他方端へ向かって拡散の度合いが大きくなり、この結果、フィルタ２から射出される光の光強度分布、すなわち、受光部４上の光強度分布は、入射反射領域の周方向の前記一方端に対応するフィルタ２（受光部４）での一方端から、入射反射領域の周方向の前記他方端に対応するフィルタ２（受光部４）での他方端へ向かって緩やかに低減するプロファイルとなる。このようなプロファイルでは、光強度が相対的に大きい位置では、光ＳＮ比が相対的に大きく、光強度が相対的に小さい位置では、光ＳＮ比が相対的に小さくなる。
【００７０】
なお、入射角は、入射反射領域の周方向の各位置において、当該位置における接平面の法線方向を基準（０度）とした、前記法線と当該位置に入射する光線とのなす角である。
【００７１】
一方、自由曲面鏡１Ｂを凸曲面鏡として用いる第２実施形態の波長監視装置ＤＢ、ＤＢａでは、自由曲面鏡１Ｂは、フィルタ２から射出される光の光強度分布が略一様となるように、入射反射領域における周方向の各位置の曲率半径が調整される。
【００７２】
より具体的には、入射反射領域における周方向の各位置において、シリンドリカル鏡１Ｂの軸を含むＸＹ平面に近い一方端から、その他方端に向かって、曲率半径が大きくなるように調整される。
【００７３】
このように自由曲面鏡１Ｂの入射反射領域における周方向の各位置の曲率半径を調整することによって、図１６に示すように、フィルタ２から射出される光の光強度分布、すなわち、受光部４上の光強度分布は、入射反射領域の周方向の前記一方端に対応するフィルタ２（受光部４）での一方端から、入射反射領域の周方向の前記他方端に対応するフィルタ２（受光部４）での他方端へ向かって略一様なプロファイルとなる。図１６に示す例では、より詳細には、フィルタ２から射出される光の光強度分布（受光部４上の光強度分布）は、略中央から両側へ離れるに従って若干減少し、前記略中央から左右対称に分布するプロファイルである。
【００７４】
このような構成のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＢ、ＤＢａは、凸曲面鏡に自由曲面鏡１Ｂを用いるので、フィルタ２から射出された光を、複数の光電変換素子を備える受光部４で受光する場合に、略同一（同程度）の感度（光ＳＮ比）で各光電変換素子に受光させることができる。
【００７５】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７６】
（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態における波長監視装置の構成を示す上面図である。図１８は、第３実施形態の波長監視装置における縮小光学系の構成を示す図である。図１９は、第３実施形態の波長監視装置における拡大光学系の構成を示す図である。図１８（Ａ）および図１９（Ａ）は、上面図（ＸＺ平面の図）であり、図１８（Ｂ）および図１９（Ｂ）は、側面図（ＹＺ平面の図）である。また、図１８および図１９は、光線図でもある。
【００７７】
第１および第２実施形態におけるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａは、フィルタ２から射出された光束がその幅のままで受光部４に入射したが、第３実施形態におけるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＣは、第１および第２実施形態におけるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａにおいて、図１７に示すように、フィルタ２の射出側に配置され、フィルタ２の各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を縮小する縮小光学系８、または、フィルタ２の各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を拡大する拡大光学系９をさらに備えている。
【００７８】
したがって、第３実施形態の波長監視装置ＤＣにおける光ファイバコリメータ５、平行化光学系３、フィルタ２、受光部４および信号処理部６（図１７ないし図１９では不図示）は、第１および第２実施形態の波長監視装置ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａにおける光ファイバコリメータ５、平行化光学系３、フィルタ２、受光部４および信号処理部６と同様であり、第３実施形態の波長監視装置ＤＣにおける凸曲面鏡１Ａは、第１実施形態の波長監視装置ＤＡ、ＤＡａにおける凸曲面鏡１Ａと同様であり、第３実施形態の波長監視装置ＤＣにおける凸曲面鏡１Ｂは、第２実施形態の波長監視装置ＤＢ、ＤＢａにおける凸曲面鏡１Ｂと同様であるので、それぞれ、その説明を省略する。なお、第３実施形態においても第１および第２実施形態の変形形態と同様に、低背化の観点から、折曲鏡７をさらに備えることによって波長監視装置ＤＣａが構成されてもよい。
【００７９】
縮小光学系８は、上述したように、フィルタ２の各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を縮小する光学系であり、１または複数の光学レンズを備える。フィルタ２の各位置を透過した各光は、平行に縮小光学系８に入射され、この縮小光学系８で前記各光の一方端から他方端までの幅が縮小され、縮小光学系８から平行に射出される。
【００８０】
より具体的には、縮小光学系８は、例えば、図１８に示すように、入射側から射出側へ順に、入射側の面が凸面であって射出側が平面である正の屈折力を持つ平凸の正レンズ８ａと、入射側の面が凹面であって射出側が平面である負の屈折力を持つ平凹の負レンズ８ｂとを備え、受光部４の有効受光領域に所定の波長帯（本実施形態ではＯＷＤＭ信号の波長帯）の光を投影するようにその倍率（縮小倍率）が設定されている。このような構成の縮小光学系８では、フィルタ２の各位置を透過した各光は、平行に縮小光学系８に入射され、正レンズ８ａによって集光されて幅が縮小され、負レンズ８ｂによって再び平行とされ、縮小光学系８から射出され、受光部４の有効受光領域に入射される。
【００８１】
このような縮小光学系をさらに備えるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＣは、フィルタ２の各位置から射出される各光を例えばフォトセンサ等の受光部４で受光する場合に、縮小光学系８をさらに備えるので、フィルタ２の各位置から射出される、前記所定の波長帯に含まれる各光における一方端から他方端までの幅を既存の汎用品のリニアフォトセンサにおける有効受光領域の幅に合わせることができる。このため、上記構成のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＣは、受光部４に既存の汎用品のリニアフォトセンサを利用することが可能となるので、波長監視装置ＤＣを製造する場合に、入手し易く安価に製造可能となり、また、波長監視装置ＤＣの小型化が可能となる。
【００８２】
特に、フィルタ２がＶＬＦ２である場合に、単位位置変化に対する中心波長の変化（傾き）が大きなものは、製造が難しいと言われており、比較的長いＶＬＦ２に合わせて受光部４を用意しなければならず、コスト高になってしまう。しかしながら、上記縮小光学系を用いることによって、上述のように、既存の汎用品を用いることが可能となり、コスト高を抑制することができる。
【００８３】
拡大光学系９は、上述したように、フィルタ２の各位置を透過した各光の一方端から他方端までの幅を拡大する光学系であり、１または複数の光学レンズを備える。フィルタ２の各位置を透過した各光は、平行に拡大光学系９に入射され、この拡大光学系９で前記各光の一方端から他方端までの幅が拡大され、拡大光学系９から平行に射出される。
【００８４】
より具体的には、拡大光学系９は、例えば、図１９に示すように、入射側から射出側へ順に、入射側の面が平面であって射出側が凹面である負の屈折力を持つ平凹の負レンズ９ａと、入射側の面が平面であって射出側が凸面である正の屈折力を持つ平凸の正レンズ９ｂとを備え、受光部４の有効受光領域に所定の波長帯（本実施形態ではＯＷＤＭ信号の波長帯）の光を投影するようにその倍率（拡大倍率）が設定されている。このような構成の拡大光学系９では、フィルタ２の各位置を透過した各光は、平行に拡大光学系９に入射され、負レンズ９ａによって拡大されて幅が広げられ、正レンズ９ｂによって再び平行とされ、拡大光学系９から射出され、受光部４の有効受光領域に入射される。
【００８５】
このような拡大光学系をさらに備えるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＣは、フィルタ２の各位置から射出される各光を例えばフォトセンサ等の受光部４で受光する場合に、拡大光学系９をさらに備えるので、フィルタ２の各位置から射出される、前記所定の波長帯に含まれる各光における一方端から他方端までの幅を既存の汎用品のリニアフォトセンサにおける有効受光領域の幅に合わせることができる。このため、上記構成のＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＣは、受光部４に既存の汎用品のリニアフォトセンサを利用することが可能となるので、波長監視装置ＤＣを製造する場合に、入手し易く安価に製造可能となり、また、空間分解能の向上が可能となる。
【００８６】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８７】
（第４実施形態）
上述の第１ないし第３実施形態におけるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａ、ＤＣ、ＤＣａは、ＯＷＤＭネットワークの種々のＯＷＤＭ装置に用いることができる。例えば、ＯＷＤＭ信号に多重化して光信号を送信する送信装置の場合には、空きチャネルの検出や光増幅器のゲイン調整等に用いることができ、また例えば、ＯＷＤＭ信号から所定の光信号を受信する受信装置の場合には、当該所定の光信号の有無の検出や光増幅器のゲイン調整等に用いることができる。ここでは、上述の第１ないし第３実施形態におけるＯＷＤＭ用分光光学系および波長監視装置ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａ、ＤＣ、ＤＣａがＯＡＤＭに用いられる場合について、以下に、説明する。
【００８８】
図２０は、第４実施形態における光アドドロップ多重化装置の構成を示す図である。図２０において、第４実施形態における光アドドロップ多重化装置（ＯＡＤＭ）は、分岐部（ドロップ部）１０１と、挿入部（アド部）１０２と、波長監視部１０３と、分岐挿入制御部１０４と、光カプラ１０５と、分岐伝送路１０６と、挿入伝送路１０７とを備え、ＯＷＤＭネットワークのノードとして用いられる。
【００８９】
光カプラ１０５は、ＯＷＤＭネットワークを伝送するＯＷＤＭ信号の光が入射され、このＯＷＤＭ信号の光を２つに分配する光学素子である。光カプラ１０５で２つに分配されたＯＷＤＭ信号の光のうちの一方は、波長監視部１０３に入射され、その他方は、分岐部１０１に入射される。
【００９０】
分岐部１０１は、分岐挿入制御部１０４の制御に従って動作し、ＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号の中から、分岐挿入制御部１０４の制御に応じた光信号を分岐し、この分岐した光信号の光を分岐の分岐伝送路１０６へ射出し、また、残余のＯＷＤＭ信号（分岐挿入制御部１０４の制御に応じた光信号を分岐した後に残ったＯＷＤＭ信号）の光を挿入部１０２へ射出する装置である。分岐部１０１で分岐伝送路１０６には、例えば、ＯＷＤＭ受信装置や他のＯＷＤＭネットワーク等が接続されている。
【００９１】
挿入部１０２は、分岐挿入制御部１０４の制御に従って動作し、挿入の挿入伝送路１０７から入射された１または複数の光信号を、分岐挿入制御部１０４の制御に応じた波長（チャネル）で、分岐部１０１から入射された前記残余のＯＷＤＭ信号に挿入（多重化）し、この光信号を挿入したＯＷＤＭ信号をＯＷＤＭネットワークへ射出する装置である。挿入伝送路１０７には、例えば、ＯＷＤＭ送信装置や他のＯＷＤＭネットワーク等が接続されている。
【００９２】
波長監視部１０３は、光カプラ１０５から入射されたＯＷＤＭ信号に多重されている各光信号（各波長、各チャネル）の有無を検出する装置である。波長監視部１０３は、検出結果を分岐挿入制御部１０４へ出力する。この波長監視部１０３には、上述した第１ないし第３実施形態における波長監視装置ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａ、ＤＣ、ＤＣａのいずれかが用いられる。
【００９３】
分岐挿入制御部１０４は、波長監視部１０３から入力された検出結果に基づいて、分岐部１０１および挿入部１０２を制御する装置である。この分岐挿入制御部１０４は、前記上位処理系の一例に相当する。
【００９４】
このような第１ないし第３実施形態における波長監視装置ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａ、ＤＣ、ＤＣａのいずれかを用いたＯＡＤＭでは、ノイズの少ない信号を処理することができるから、信号処理が容易となり、また、ＯＷＤＭ信号に多重されている各信号をより正確に処理することが可能となる。
【００９５】
以上の実施形態では、曲面鏡の一例として凸曲面鏡が用いられたが、前述したように、曲面鏡として凹曲面鏡が用いられてもよい。ここでは、第２実施形態の変形形態として凹曲面鏡を用いた場合の一例を図２２に示す。図２２は、第２実施形態における波長監視装置の変形形態において、自由曲面鏡の一例としての凹曲面鏡と受光部上での光強度分布との関係を説明するための図である。
【００９６】
この第２実施形態の変形形態では、上述した自由曲面鏡１Ｂに代え、図２２に示すように、フィルタ２から射出される光の光強度分布が略一様となるように発散反射する凹曲面鏡の自由曲面鏡１Ｃが用いられる。このような凹曲面鏡の自由曲面鏡１Ｃでは、入射反射領域における周方向の各位置において、シリンドリカル鏡１Ｃの軸を含むＸＹ平面に近い一方端から、その他方端に向かって、曲率半径が小さくなるように調製される（なお、図１５および図１６で説明した場合と同様に、シリンドリカル鏡１Ｃの半径は、２〜３ｍｍ程度であり、ＯＷＤＭ信号の光ビーム幅は、０．１４〜０．２１ｍｍ程度である）。このような凹曲面鏡の自由曲面鏡１Ｃによっても自由曲面鏡１Ｂと同様な効果を奏する。
【００９７】
なお、ここでは、第２実施形態の場合について説明したが、他の実施形態も同様に説明することができる。
【００９８】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００９９】
ＤＡ、ＤＡａ、ＤＢ、ＤＢａ、ＤＣ、ＤＣａ  波長監視装置
１Ａ、１Ｂ  凸曲面鏡
１Ｃ  凹曲面鏡
２  フィルタ
３  平行化光学系
４  受光部
６  信号処理部
８  縮小光学系
９  拡大光学系
１０３  波長監視部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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