(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの入力導波路、少なくとも１つの出力導波路、前記入力導波路および出力導波路に接続されたスラブ導波路および前記スラブ導波路に接続されたアレイ導波路からなるアレイ導波路格子を含む光導波路基板と、
前記アレイ導波路から出射した波長多重光信号を波長分離する分光手段と、
集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された前記波長分離された光信号に独立に位相シフトを与え、当該位相シフトが与えられた光信号が前記集光レンズおよび前記分光手段を介して前記アレイ導波路に再結合するように反射する光偏向手段と
を備え、
前記スラブ導波路は前記入力導波路から入力された波長多重光信号を分配して前記アレイ導波路に結合し、
前記アレイ導波路は導波路長差が０の複数の導波路列であり、
前記分光手段は、前記光導波路基板の前記アレイ導波路から出射する波長多重信号の出射方向を含みかつ前記光導波路基板に垂直な面内で当該波長多重信号を波長分離することを特徴とする波長選択スイッチ。
【請求項２】
前記アレイ導波路は、前記スラブ導波路側の間隔が前記分光手段側の間隔よりも小さい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】
前記光偏向手段は、各々が入射した光信号に位相シフトを与えることができる２次元に配列された素子を備え、少なくとも３つの前記素子が、前記光偏向手段が偏向する方向<x方向>に周期構造を有する位相格子を構成す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４】
前記光偏向手段に入射する光信号のビームサイズは、前記周期構造の周期よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の波長選択スイッチ。
【請求項５】
前記光導波路基板と前記分光手段との間に、
前記アレイ導波路から出射した前記波長多重光信号を偏波分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離された２つの波長多重光信号のビームサイズを変換するビームサイズ変換手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１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】
本発明は光通信システムに応用可能な、波長選択スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の大容量化が進展し、伝送容量が波長分割多重（ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing））方式により増大する一方で、ノードにおける経路切換機能のスループットの増大が強く求められている。従来はその経路切換は、伝送されてきた光信号を電気信号に変換した後に、電気スイッチにより行う方法が主流であったが、高速で広帯域であるという光信号の特徴を生かして、光スイッチ等を用いて光信号のまま、アド・ドロップ等を行う、ＲＯＡＤＭシステムが導入されている。具体的には、ネットワークをリング型として各ノードで光信号のアド・ドロップを行うとともに、その必要がないものは光信号のまま通過させるため、ノード装置が小型で低消費電力化するという利点がある。それらＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）システムの将来的な展開に必要なデバイスとして、波長選択スイッチ（Wavelength selective switch:ＷＳＳ）モジュールが求められている。
【０００３】
従来、バルク回折格子と液晶装置を用いたＷＳＳが知られている（例えば、特許文献１参照）。図１及び２は、そのようなバルク回折格子と液晶装置を用いたＷＳＳの構成を示す図である。図１はＷＳＳの斜視図であり、図２はＷＳＳの断面図である。入出力光ファイバアレイ１０１〜１１０からの光は、球面鏡１１２で反されコリメートされて、回折格子１１４へ入射する。回折格子１１４へ入射した光は、波長に応じた出射角度で反射され、レンズ１１３及び球面鏡１１２を介して反射型の液晶装置１１５へ入射する。液晶装置１１５は回折格子として機能して、液晶装置１１５へ入射した光の反射後の進行方向を変化させる。液晶装置１１５により反射された光は、球面鏡１１２、レンズ１１３及び回折格子１１４を介して、入出力光ファイバアレイ１０１〜１１０へ戻る。したがって、液晶装置１１５による回折効果を制御することにより、光を所望の入出力光ファイバアレイへ入射することができるＷＳＳとして機能する。
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５１０９５７号公報（図１，２）
【非特許文献１】ヘクト著、ヘクト光学II，２００４年９月，ｐ８８，ｐ２４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１，２に示す従来の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）では、入出力光ファイバアレイを精度よく３次元的にレイアウトすることが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、図１，２に示す従来のＷＳＳの方路数は、最大でも１×９（１入力９出力。以下同様。）程度に制限されるという問題があった。これは、後述するように反射型の液晶装置による偏向角が小さな有限の値しか取れないこと、および、入出力光ファイバアレイにおける光ファイバ同士の間隔が最小でも１２５μｍ程度までしか狭めることができないことに起因する。
【０００７】
つまり、図１，２に示す従来のＷＳＳでは、反射型の液晶装置の画素（本明細書において液晶セルまたはピクセルともいう。）で構成される位相格子について、スイッチ軸方向（入出力光ファイバ１０１〜１１０のアレイ方向）の位相格子あたりの画素分割数（光が入射する画素数）を増やし偏向角度の画素分割数依存性を線形に見せることで、入出力光ファイバアレイを精度よく３次元的にレイアウトし易くする必要がある。このため、位相格子ピッチが広くなるため大きな偏向角を取ることができない。図３は、位相格子あたり格子ピッチの長さと偏向角度との関係を示す図である。図１，２に示す従来のＷＳＳでは、例えば、偏向角度の画素分割数依存性が線形となるように、格子ピッチの長さが１５０μｍ以上となるように位相格子を構成する必要がある。図３に示すように偏向角度の画素分割数依存性が線形となる領域では、偏向角が小さい。
【０００８】
さらに、反射型の液晶装置による偏向角が小さく有限であるため、入出力光ファイバアレイの出力の数を増大させるためには、入出力光ファイバアレイと反射型の液晶装置との間の光学長を長くする必要があり、ＷＳＳのデバイスサイズが非常に大きくなる。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、入出力光ファイバアレイを精度よく３次元的にレイアウトする困難性を伴わない波長選択スイッチを提供することにある。
【００１０】
また、本願発明は、従来のバルク回折格子と液晶装置を用いた波長選択スイッチに比べ、出力方路数の多い波長選択スイッチ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】
【００１１】
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、波長選択スイッチであって、少なくとも１つの入力導波路、少なくとも１つの出力導波路、前記入力導波路および出力導波路に接続されたスラブ導波路および前記スラブ導波路に接続されたアレイ導波路からなるアレイ導波路格子を含む光導波路基板と、前記アレイ導波路から出射した波長多重光信号を波長分離する分光手段と、集光レンズと、前記集光レンズにより集光された前記波長分離された光信号に独立に位相シフトを与え、当該位相シフトが与えられた光信号が前記集光レンズおよび前記分光手段を介して前記アレイ導波路に再結合するように反射する光偏向手段とを備え、前記スラブ導波路<214>は前記入力導波路から入力された波長多重光信号を分配して前記アレイ導波路に結合し、前記アレイ導波路は導波路長差が０の複数の導波路列であり、前記分光手段は、前記光導波路基板の前記アレイ導波路から出射する波長多重信号の出射方向を含みかつ面かつ前記光導波路基板に垂直な面内で当該波長多重信号を波長分離することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の波長選択スイッチであって、前記アレイ導波路は、前記スラブ導波路側の間隔が前記分光手段側の間隔よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の波長選択スイッチであって、前記光偏向手段は、各々が入射した光信号に位相シフトを与えることができる２次元に配列された素子を備え、少なくとも３つの前記素子が、前記光偏向手段が偏向する方向に周期構造を有する位相格子を構成することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の波長選択スイッチであって、前記光偏向手段に入射する光信号のビームサイズは、前記周期構造の周期よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の波長選択スイッチであって、前記光導波路基板と前記分光手段との間に、前記アレイ導波路から出射した前記波長多重光信号を偏波分離する偏波分離手段と、前記偏波分離された２つの波長多重光信号のビームサイズを変換するビームサイズ変換手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、入出力導波路の構成が容易で、出力方路数の多い波長選択スイッチを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図４ないし６は、本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の構成を示す図である。図４ないし６では本実施形態のＷＳＳ２００が備える光導波路基板２１０における信号光の入出射端面と水平かつ光導波路基板２１０に垂直な方向をＸ、光導波路基板２１０に垂直な方向をＹとし、光導波路基板２１０における光波の進行方向すなわち光軸をＺとする。図４はＹ軸方向から観たＸ−Ｚ平面の平面図、図５はＸ軸方向から観た側面図、図６はＺ軸方向から観た側面図である。
【００１９】
本実施例のＷＳＳ２００は、光導波路基板２１０と、シリンドリカルレンズ２２０と、偏波分離部２３０と、ビームサイズ変換部２４０と、分光部２５０と、集光レンズ２６０と、光偏向部２７０とを備える。
【００２０】
光導波路基板２１０上には、入出力導波路２１２と、入出力導波路２１２に接続されたスラブ導波路２１４と、スラブ導波路２１４に接続されたアレイ導波路２１６とが作製されている。
【００２１】
本実施形態において、入出力導波路２１２は、合計で２１本あり、中心にある導波路を入力ポートＩｎとし、入力ポートＩｎの両側に作製された導波路を入力ポートＩｎに近い順に出力ポート＃１，２，・・・，１０および＃−１，−２，・・・，−１０と呼ぶ。
【００２２】
スラブ導波路２１４は、入力導波路２１２の入力ポートＩｎから入力された光を分配してアレイ導波路２１６に結合するように作用する。また、スラブ導波路２１４は、アレイ導波路２１６から入力された光を、各アレイ導波路を伝搬する光波間の位相関係に応じて、入出力導波路の出力ポート＃１，２，・・・，１０，−１，−２，・・・，−１０のいずれかに結合するように作用する。
【００２３】
アレイ導波路２１６は、光路長差が０の複数の導波路の列である。アレイ導波路２１６は、スラブ導波路２１４からの光をシリンドルカルレンズ２２０へ入射し、シリンドリカルレンズ２２０からの光をスラブ導波路２１４へ結合する。
【００２４】
シリンドリカルレンズ２２０は、アレイ導波路２１６から出射された光を、Ｙ軸方向に拡がることなく、ビームサイズ変換部２４０へ入射するように作用する。
【００２５】
偏波分離部２３０は、シリンドリカルレンズ２２０から入射した光を直交する２つの偏波成分（水平成分、垂直成分）に分離する。偏波分離部２３０は、偏波分離した２つの光をそれぞれY軸方向における異なる部分から出射する。偏波分離部２３０から出射した光はビームサイズ変換部２４０へ入射する。図７を参照して偏光分離手段２３０の構成例とその原理を説明する。図７は、偏光分離部を構成する偏波ビームディスプレーサの概略構成を示す。偏波ビームディスプレーサは、複屈折結晶により作製することができ（例えば、非特許文献１参照）、複屈折結晶（偏波分離結晶）２３２と、１／２波長板２３４とを備える。偏波ビームディスプレーサの複屈折結晶２３２に入射された光は、水平方向の偏光成分が複屈折結晶２３２の出力端面の上部に、垂直方向の偏光成分が複屈折結晶２３２の出力端面の下部にそれぞれ出射される。ここで図７のように１／２波長板２３４を、光軸に垂直な面内で、主軸が水平方向から４５度の方向になるように設けると、複屈折結晶２３２から出射された垂直方向の偏光成分は水平方向の偏光成分に変換されて出力される。したがって偏波ビームディスプレーサに入射した光は全て水平方向の成分の平行光として出力される。この隣接した２つのビームの挙動は全く同一のため、以下の説明や図面では省略する。
【００２６】
ビームサイズ変換部２４０は、偏波分離部２３０から入射した光をＹ軸方向へ広げるように作用する。本実施形態は、２つのシリンドリカルレンズ２４２および２４４を、Ｘ軸を含む面に平行に配置してビームサイズ変換部２４０を構成する例を示す。
【００２７】
分光部２５０は、ビームサイズ変換部２４０から入射する光を回折させ、波長分離されるように作用する。本実施形態は、透過型のバルク回折格子２５２を用いて分光部２５０を構成する例を示す。分光部２５０による回折の結果、波長分離された各光が、光偏向部２７０の対応する位相格子上に干渉縞を形成する。
【００２８】
集光レンズ２６０は分光部２５０を透過した光を光偏向部２７０に集光するように作用する。本実施形態は、集光レンズ２６０としてシリンドリカルレンズを用いる例を示す。
【００２９】
光偏向部２７０は、波長分離された各光信号にそれぞれ対応する位相格子により、入射光を偏向しつつ反射し、集光レンズ２６０を介してバルク回折格子２５２へ結合する位相制御素子を備える。光偏向部２７０は本実施形態では、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）と呼ばれる空間位相変調器を用いて構成することができる。ＬＣＯＳは、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）の表面に液晶素子（ピクセル）を配列した反射型のデバイスである。液晶素子は、位相制御素子として入射した光信号に位相差を与え、位相格子を構成し、光路を反転するように作用する。
【００３０】
図８は、本実施形態における光偏向部２７０における光の入射面の概略を示す図である。図示のように、光偏向部２７０における光の入射面（Ｘ−Ｚ平面）には複数のピクセルが格子上に配列されている。各ピクセルは独立して制御することが可能であり、各ピクセルにおいて光に付与する位相量を制御することができる。分光部２５０において波長分離された各光信号は、集光レンズ２７０によって、Ｚ軸上の対応するピクセルにそれぞれ集光される。つまり、入出力導波路２１２のポートＩｎから入射した光は、光偏向部２７０においてＺ軸方向に波長分離される。
【００３１】
図９は光偏向部２７０のＺ軸方向のあるピクセルの配列によって、ある波長λの光に位相シフトを付与する様子を示す図である。図９において、１つ位相格子のピッチをｄ、各ピクセルの一辺の長さをｐ（例えば、１５μｍ）とすると、ｄ＝ｎ×ｐ（ｎ≧３の整数：１つ位相格子を構成するピクセル数）である。この場合、位相格子における光の偏向角θｄはｓｉｎθｄ＝λ／ｄで表すことができる。図３を参照して上述したように、位相格子のピッチｄが大きくなると（すなわちｎが大きくなると）偏向角度の画素分割数依存性が線形となるが、偏向角が小さくなる。反対に、位相格子のピッチｄが小さくなると偏向角度は大きくなるが、偏向角度の画素分割数依存性が非線形となる。この場合、入出力導波路２１２の間隔が非線形となりレイアウトに困難性が生じるが、本実施形態のように入出力導波路２１２を光導波路基板２１０上に作製することで、レイアウトの困難性を克服することができる。これは、光導波路はフォトリソグラフィによりそのパターンを柔軟にレイアウトすることが可能であるからである。本実施形態では、偏向角度の画素分割数依存性が非線形となるような少ない数のピクセルで位相格子を構成することで、より多くの出力ポートへのスイッチングを可能にする。
【００３２】
ここで、ある波長の光が入射する位相格子を構成する各ピクセル（すなわち、Ｘ軸方向に配列されたピクセル）の位相設定について、隣り合うピクセルに設定される位相設定量の差をε（図９）とすると、所望の偏向角θｄと位相設定量差εとの関係は、各種レンズ、光導波路基板２１０の配置などを考慮して、既知の計算式を用いて予め算出しておくことが可能である（非特許文献１参照）。図９では、３つのピクセルが、光偏向部２７０が光を偏向する方向に周期構造を有する位相格子を構成する場合を例示しているが、図１３に例示するように３つ以上のピクセルで周期構造を有する位相格子を構成してもよい。
【００３３】
上記構成のＷＳＳ２００において、複数の波長の光信号が多重されたＷＤＭ光信号がポートＩｎから入射すると、ＷＤＭ光信号はスラブ導波路２１４を導波して複数のＷＤＭ光信号に分配され、各々がアレイ導波路２１６を構成する導波路に結合される。
【００３４】
アレイ導波路２１６から出射されたＷＤＭ光信号は、シリンドリカルレンズ２２０を介してコリメート光に変換された後、偏波分離部２３０へ入射して水平偏波成分と垂直偏波成分に分離された後、同一の偏波成分の２つのＷＤＭ光信号として出力される。
【００３５】
偏波分離部２３０から出射された２つのＷＤＭ光信号は各々、分光部２５０において波長分離される。
【００３６】
分光部２５０において波長分離された各光信号は集光レンズ２６０により光偏向部２７０の対応する位相格子に集光する。図５においてＺ軸が波長軸となるように光信号は位相格子に入射する。偏波分離部２３０から分光部２５０へ入射した２つのＷＤＭ光信号から波長分離された同一波長の光信号は、同一の位相格子に集光する。
【００３７】
光偏向部２７０の各位相格子において、光信号は波長毎に独立に偏向されて、焦点レンズ２６０を介して分光部２５０へ入射するように反射される。各光信号の偏向角は、位相格子の周期および位相シフト量に応じて決まる。換言すると、各ＷＤＭ信号に対応する位相格子の周期および位相シフト量を制御することで、偏向角を制御することができる。
【００３８】
分光部２５０へ再び入射した各波長の光信号は合波され、再びビームサイズ変換部２４０、偏波分離部２３０およびシリンドリカルレンズ２２０を介してアレイ導波路２１６へ結合される。
【００３９】
アレイ導波路２１６を導波した光信号は、スラブ導波路２１４を導波して出力ポート＃１，２，・・・，１０，−１，−２，・・・，−１０に対応する入出力導波路のいずれかに結合さる。光信号が出力される出力ポートは、分光部２５０の位相格子において付与する偏向角を制御することで、任意に設定することができる。
【００４０】
図１０は本実施形態の光選択スイッチ（ＷＳＳ）における光学系を説明するための図である。図１０は、図４ないし６に示した上記実施形態のＷＳＳ２００に対応するものであるが、図１０において、光導波路基板２１０および光偏向部２７０を除く他の要素は、説明を簡単にするために省略している。また、図１０において、上記実施形態のＷＳＳ２００の光導波路基板２１０に含まれるスラブ導波路２１４は機能的に等価である焦点距離ｆのレンズ２１４’として記載し、偏向部２０７を空間光変調器として記載している。図１０において、Ｓ０は入出力導波路２１２の端面（図４ないし６におけるスラブ導波路２１４と接続面に相当）、Ｓ１２はスラブレンズの主面、Ｓ３はアレイ導波路２１６のスラブ導波路２１４側の端面、Ｓ４はアレイ導波路２１６のシリンドリカルレンズ２２０側の端面（光導波路基板２１０の端面）を示している。
【００４１】
入力導波路２１２の中心に位置し入力ポートＩｎに対応する導波路はＺ軸に平行に作製されている。レンズ２１４’は、入力ポートＩｎから入射した光の光軸すなわち主光線がレンズ２１４’の中心を通るように配置されている。
【００４２】
同様に、アレイ導波路２１６は、入力ポートＩｎから入射した光の光軸とアレイ導波路２１６の中心が重なるように配置されている。また、ＷＳＳの方路数（入出力導波路２１２の数）を増大高集積化するために、アレイ導波路２１６の面Ｓ３における間隔ｄ３は、面Ｓ４における間隔ｄ４よりも狭く構成されている。
【００４３】
入力導波路２１２の中心に位置する入力ポートＩｎから入力した光はレンズ２１４’を透過して平行光となりアレイ導波路２１６に結合される。入射光の光軸は面Ｓ３に垂直である。入射光はアレイ導波路２１６を導波して面Ｓ４側の端面から出射する。
【００４４】
アレイ導波路２１６から出射した入射光は、空間光変調器２０７の光入射面に対して垂直に入射し位相シフトが付与され、位相シフトに応じた偏向角（αＳＬＭ）で反射される。空間光変調器２０７で偏向され反射された光は、面Ｓ４の端面から再びアレイ導波路２１６へ入射する。このときの反射光は、入射角α４（＝αＳＬＭ）でアレイ導波路２１６へ入射する。
【００４５】
アレイ導波路２１６を導波した反射光は、面Ｓ３の端面から出射するが、α３の角度に回折する。図１２は、アレイ導波路２１６における回折角の概念を示す図である。図１２に示すように、入射角α４は出射角α３に変換される。このときの反射光の出射角は、α３＝ａｒｃｓｉｎ（ｄ４／ｄ３×ｓｉｎα４）で表される。
【００４６】
アレイ導波路２１６から出射した反射光はレンズ２１４’に入射して屈折して出射する。このときの反射光の出射角をα１２とすると、α１２＝α４−１／ｆ×ｈ１２で表される（ｈ１２はレンズ２１４’の面Ｓ１２における入射光の入射位置と反射光の出射位置との間の距離）。
【００４７】
レンズ２１４’から出射した反射光は、入出力導波路２１２のいずれかに結合される。このとき、結合損失をできるだけ小さくするために、出力ポートに対応する入出力導波路２１２は、Ｚ軸に対して角度α１２だけ傾斜して作製することが望ましい。上記の関係を簡潔に記せば、図１２中の式に要約される。
【００４８】
図１１は、本実施形態における入出力導波路の間隔および傾斜角度を示す図である。出力ポートの間隔および傾斜角は入力ポートからの距離に応じて非線形に大きくなる。
【００４９】
図１３は、光偏向部２７０における位相格子を構成するピクセルと、位相格子に入射する光のビームサイズのＸ軸（スイッチ軸）に関する関係を説明する図である。図１３に示すようにビームサイズｗ（ビームの直径は２ｗ）に対して、ピクセルの一辺の長さｐがｗ＞ｄを満たすように、すなわち光が連続する３つ以上のピクセルに渡って入射するように光学系を構成する。このように設定することで位相格子による回折損失を低減することができる。例えば、スラブ導波路２１４すなわちレンズ２１４’の焦点距離を調整してＸ軸方向への光の広がり幅を調整することで、光偏向部２７０の位相格子に入射する光のビームサイズを調整することができる。
【００５０】
本実施形態では、分光部２５０によって回折された光は、光偏向部２７０の波長軸（Ｚ軸）方向に波長分離される。したがって、図１５に示すように、位相格子に入射する光のビームが細いほど、隣接する異なる波長の光間のクロストークを低減することができる。図１５においてｗ（ＧＲＩＤ）は、１つのＷＤＭ信号が占める光偏向部２７０のＺ軸すなわち分光軸方向の幅であり、ｗ（ＢＥＡＭ）は入射する単色光のビームの幅である。図１５に示すようにｗ（ＢＥＡＭ）＜ｗ（ＧＲＩＤ）とすることで隣接する波長間のクロストークを低減できる。十分な低クロストーク、また広い透過帯域幅を得るためには、ｗ（ＧＲＩＤ）はｗ（ＢＥＡＭ）の数倍程度以上とすることが好ましい。また、図１５では、ｗ（ＧＲＩＤ）の幅に相当する光偏向部の幅は１画素で示されているが複数の画素を用いてｗ（ＧＲＩＤ）に充当してもよい。
【００５１】
上述のように、ｗ（ＢＥＡＭ）はｗ（ＧＲＩＤ）に比べて、小さく設定するのが好ましい。ところで、ｗ（ＢＥＡＭ）は集光レンズ２６０の光導波路基板２１０側のビームサイズを反比例する関係にある。すなわち、小さなｗ（ＢＥＡＭ）を得るためには、このビームサイズを大きくするのがよい。
【００５２】
図１４は、ビームサイズ変換部２４０の変形例を示す図である。図１４に示すように、ビームサイズ変換部２４０を２つのアナモルフィックプリズム２４６および２４８を用いて構成した場合、ビームサイズ変換部２４０を２つのシリンドリカルレンズ２４２および２４４を用いて構成した場合に比べて、短い光学長で集光レンズ２６０の前段においてＺ軸方向への光の広がり幅を大きくすることができ、光偏向部２０７の位相格子に入射する光のビームを細くすることができる。
【００５３】
また、図１４に示すように、偏波分離部２３０を構成する１／２波長板２３４をビームサイズ変換部２４０と回折格子２５２との間に配置してもよい。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、入出力光ファイバアレイの代わりに導波路を用いることで、入出力ポート間の距離を狭めることができ、図１，２に示した波長選択スイッチと同じ光路長で、より多ポートの波長選択スイッチを構成できる。導波路により入力光学系を作りこむことで、フォトリソグラフィの精度で決定され、非常に精密なアライメントが可能になる。
【００５５】
さらに、アレイ導波路格子の入出力導波路側と自由空間側でのアレイ導波路ピッチを異なる値に設定することができるため、光偏向手段による出力光の偏向角をエンハンスすることができ、全光路長の短尺化が可能になる。
【００５６】
なお、本実施形態では、光偏向部２７０としてＬＣＯＳを用いる構成を例示したが、光偏向部２７０はＬＣＯＳに限るものではなく、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）によるものや、ピエゾ、電気光学結晶などによる位相制御素子を用いても同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の波長選択スイッチの概略構成を示す図である。
【図２】従来の波長選択スイッチの概略構成を示す図である。
【図３】位相格子あたり格子ピッチの長さと偏向角度との関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチの概略構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチの概略構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチの偏光分離部を構成する偏波ビームディスプレーサの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチの光偏向部におけるピクセルの配列を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる波長選択スイッチの光偏向部においてピクセルの配列によってある波長λの光に位相シフトを付与する様子を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態の光選択スイッチにおける光学系を説明するための図である。
【図１１】本発明の一実施形態における入出力導波路の間隔および傾斜角度を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態におけるアレイ導波路による回折角の変換概念を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態の波長選択スイッチの光偏向部における位相格子を構成するピクセルと、位相格子に入射する光のビームサイズの関係を説明する図である。
【図１４】本発明の一実施形態の波長選択スイッチのビームサイズ変換部の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態の波長選択スイッチの光偏向部におけるピクセルサイズと入射する光のビームサイズの関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５８】
２００  波長選択スイッチ
２１０  光導波路回路
２１２  入出力導波路
２１４  スラブ導波路
２１６  アレイ導波路
２２０  シリンドリカルレンズ
２３０  偏波分離部
２３２  偏波分離結晶
２３４  １／２波長板
２４０  ビームサイズ変換部
２４２，２４４  シリンドリカルレンズ
２４６，２４８  アナモルフィックプリズム
２５０  分光部
２５２  バルク回折格子
２６０  集光レンズ
２７０  光偏向部，ＬＣＯＳ
２７２  ピクセル
【図１】
0004960294.tif 000002
【図２】
0004960294.tif 000003
【図３】
0004960294.tif 000004
【図４】
0004960294.tif 000005
【図５】
0004960294.tif 000006
【図６】
0004960294.tif 000007
【図７】
0004960294.tif 000008
【図８】
0004960294.tif 000009
【図９】
0004960294.tif 000010
【図１０】
0004960294.tif 000011
【図１１】
0004960294.tif 000012
【図１２】
0004960294.tif 000013
【図１３】
0004960294.tif 000014
【図１４】
0004960294.tif 000015
【図１５】
0004960294.tif 000016